預控違章帶電作業的可行性探討

文/郭春平

一、預控違章的概念

任何違章作業都由違章者、違章對象、作業環境構成。在違章過渡過程中，預控違章行為，使違章者與違章對象不能有效接觸而進行危險作業，被稱作預控違章，或違章預控。

要實現“有效接觸”，必須接近到一定距離，并相互作用達到一定時間，才能產生違章作業效應。因此，只要通過隔離措施，限制兩者之間的距離，就能預控違章。當然，這是理論上的觀點，實際過程中還需很多具體措施配合才能實現違章預控。

越過違章“紅線”后的違章作業就是“危險作業”，在圖1中，如果松動螺栓、打開蓋板，就是危險作業。

在違章過渡過程中移動工具或徒手移動，由于沒有越過違章“紅線”，所以是安全的（圖1所示），這是違章過渡過程的一個非常重要的特點。

圖1 作業人員違章松動螺栓的初始狀態（將進入違章過渡過程）示意圖

違章不能躍變定則：違章時必須經過占用一定時間和空間的違章過渡過程，才能從安全狀態轉變到越過違章“紅線”后的危險作業狀態，而不能“躍變”到危險作業狀態。

由于存在“違章不能躍變”現象，違章預控的可行性才具有了事實根據和理論依據。

違章預控的可行性論證如下：根據違章不能躍變定則可知，違章者要違章必須經過違章過渡過程（見圖1），要經過違章過渡過程，必須占用一定時間，必須通過一段路程，違章過渡過程占用的時間和空間，為在違章過渡過程中預控違章行為提供了時空條件；

違章過渡過程處在沒有越過違章 “紅線”的安全狀態，還沒有進入危險狀態，也沒有產生違章作業效應的“有效接觸”，為在違章過渡過程預控違章提供了安全條件；

違章過渡過程是由安全的時間和空間構成的，根據工程技術知識可知，在違章過渡過程中預防和控制違章者行為，使違章者“想違章違不成，即使違章也造不成事故”，具有可行性。

例如銀行的防范手段就是預控技術的具體應用，在進入預警范圍，還沒有盜保險柜前就報警并閉鎖；而供電系統中的短路保護、漏電保護等保護技術都是在故障發生后才斷電跳閘實現保護，都不是預控技術保護。抗違章保護就是預控技術保護，在違章過渡過程中，就預控違章行為實現“想違章違不成，即使違章也造不成事故”。

由于人有隨動系統特點，因此安全員對違章者進行安全監督，就像“警察抓小偷”一樣困難；對作業環境采用監視等手段預防 （不是本文的“預控”）違章，可靠性也遠不如抗違章保護；在技術裝備上加裝抗違章保護，使違章者“想違章違不成，即使違章也造不成事故”，與“鎖上門防小偷，小偷撬鎖前報警捉拿”相似，能可靠地預控違章作業。

二、違章可預控性的分析證明

根據以上分析研究，提出違章可預控性定則：任何違章作業都是可以預控的。

據“違章不能躍變”定則可知，任何違章作業都存在違章過渡過程，而在過渡過程中移動工具或徒手移動，由于沒有越過違章“紅線”，所以是安全的。只有在違章過渡過程中，使違章者與違章對象不能有效接觸而進行危險作業，才能實現預防和控制違章的目的。因此，只要分析證明了在違章過渡過程中能夠預控違章運動，就證明了違章可以預控。

第一種分析證明方法如下：

據違章狀態方程可知，在違章過渡過程中，有關運動狀態變量都符合微分方程，即：

其中：

f1是作業人員用電工常用工具違章作業時的違章動力；

f2是違章阻力；

m是工具質點（電工常用工具）的質量，在違章過渡過程中，假設是一個定值；

a是質點的加速度，即違章過渡過程中電工常用工具的移動加速度，簡稱“違章過渡加速度”。

從運動學角度看，如果違章阻力f2可以使違章過渡加速度a小于零，就是違章作業移動動作被控制。

下面分析f2與a的關系。

人的力量是有限的，假設人的最大違章動力值是給定值Fr，如果具有最大違章動力的違章者進行違章作業，其違章狀態方程式①變為：

把式②在平面直角坐標系中表示，如圖2所示。

圖2 違章阻力與違章過渡加速度關系圖

在圖 2中，f2=0 時，a=Fr/m；a=0 時，f2=Fr；

當 f2＜Fr時，a＞0，隨著違章阻力 f2增加，違章過渡加速度a逐漸減小；

當f2達到f1的最大值 Fr時，即f2=f1=Fr時，a=0；

當 f2＞Fr時，a＜0； 根據運動學理論可知，a＜0的運動是減速運動，減速到v=0時，運動狀態轉變為靜止，即違章過渡過程中電工常用工具停止移動，就是停止違章，表示預控違章成功；如果減速到v＜0，說明運動方向改變，表示違章過渡過程中電工常用工具向離開帶電體的方向移動，也是停止違章，也表示預控違章成功。

根據違章不能躍變定則，違章過渡過程要占用一定時間，要通過一段空間，因此，總能在這一段時間和空間中增加某種違章阻力達到上述目的。

圖3 違章預控過程示意圖

例如，可加裝隔離阻擋物Z，如圖3（a）所示，當質點 （電工常用工具）接觸到隔離阻擋物Z后，隔離阻擋物Z的最大摩擦阻力或彈力等阻力，可使f2大大提高，根據工程力學原理可知，通過變換不同的隔離阻擋物Z，改變f2的大小，要達到是較容易實現的。同時，Fr是最大違章動力值，還是給定值。因此，違章阻力f2大于任何一個人的違章動力是能夠實現的，任何違章者違章帶電作業都能夠被成功預控。第一種分析證畢。

第二種分析證明方法如下：

設：在圖3（b）中，違章者用違章動力f1作用于質量為m的M工具質點 （電工常用工具），從k0時刻開始進入違章過渡過程，把質點M移動一段時間后，于t1時刻受到違章阻力f2的作用，這時的速度為vt1。

求證：違章阻力f2作用后，質點M于t2時刻停止運動（即vt2=0）的充分必要條件。

分析證明：

質點M（電工常用工具）于t2時停止運動時，其運動速度vt2=0，也就是違章作業動作停止，違章預控成功。

由于mvt2=0，

動量增量=mvt2-mvt1=-mvt1，

因此，式③符合動量定理：物體所受合外力的沖量等于它的動量的增量（末動量減初動量）。

據工程力學可知，使違章阻力f2的沖量滿足違章預控充要條件式是容易實現的，因此，違章是可預控的。第二種方法證畢。

三、結論及意義

1.根據違章不能躍變定則及違章可預控性定則可知，應用技術手段預控違章帶電作業是可行的。推理可知，任何違章作業都是可以預控的。該結論為防治違章帶電作業及預防瓦斯爆炸提供了新方法，為煤礦治理“第六大災害”（違章作業），為貫徹落實“預防為主”方針，指出新依據。

2.本文分析證明高度抽象、概括和簡化，實際中的違章作業要復雜得多，預控技術裝置也遠不是一塊簡單的阻擋物，而是需要發明創造多種新技術才能實現；同時，只有通過技術手段才能可靠地預控違章作業，其他手段都無法達到理想的預控效果。抗違章技術將是違章預控的有效方法。