预控违章带电作业的可行性探讨

文/郭春平

一、预控违章的概念

任何违章作业都由违章者、违章对象、作业环境构成。在违章过渡过程中，预控违章行为，使违章者与违章对象不能有效接触而进行危险作业，被称作预控违章，或违章预控。

要实现“有效接触”，必须接近到一定距离，并相互作用达到一定时间，才能产生违章作业效应。因此，只要通过隔离措施，限制两者之间的距离，就能预控违章。当然，这是理论上的观点，实际过程中还需很多具体措施配合才能实现违章预控。

越过违章“红线”后的违章作业就是“危险作业”，在图1中，如果松动螺栓、打开盖板，就是危险作业。

在违章过渡过程中移动工具或徒手移动，由于没有越过违章“红线”，所以是安全的（图1所示），这是违章过渡过程的一个非常重要的特点。

图1 作业人员违章松动螺栓的初始状态（将进入违章过渡过程）示意图

违章不能跃变定则：违章时必须经过占用一定时间和空间的违章过渡过程，才能从安全状态转变到越过违章“红线”后的危险作业状态，而不能“跃变”到危险作业状态。

由于存在“违章不能跃变”现象，违章预控的可行性才具有了事实根据和理论依据。

违章预控的可行性论证如下：根据违章不能跃变定则可知，违章者要违章必须经过违章过渡过程（见图1），要经过违章过渡过程，必须占用一定时间，必须通过一段路程，违章过渡过程占用的时间和空间，为在违章过渡过程中预控违章行为提供了时空条件；

违章过渡过程处在没有越过违章 “红线”的安全状态，还没有进入危险状态，也没有产生违章作业效应的“有效接触”，为在违章过渡过程预控违章提供了安全条件；

违章过渡过程是由安全的时间和空间构成的，根据工程技术知识可知，在违章过渡过程中预防和控制违章者行为，使违章者“想违章违不成，即使违章也造不成事故”，具有可行性。

例如银行的防范手段就是预控技术的具体应用，在进入预警范围，还没有盗保险柜前就报警并闭锁；而供电系统中的短路保护、漏电保护等保护技术都是在故障发生后才断电跳闸实现保护，都不是预控技术保护。抗违章保护就是预控技术保护，在违章过渡过程中，就预控违章行为实现“想违章违不成，即使违章也造不成事故”。

由于人有随动系统特点，因此安全员对违章者进行安全监督，就像“警察抓小偷”一样困难；对作业环境采用监视等手段预防 （不是本文的“预控”）违章，可靠性也远不如抗违章保护；在技术装备上加装抗违章保护，使违章者“想违章违不成，即使违章也造不成事故”，与“锁上门防小偷，小偷撬锁前报警捉拿”相似，能可靠地预控违章作业。

二、违章可预控性的分析证明

根据以上分析研究，提出违章可预控性定则：任何违章作业都是可以预控的。

据“违章不能跃变”定则可知，任何违章作业都存在违章过渡过程，而在过渡过程中移动工具或徒手移动，由于没有越过违章“红线”，所以是安全的。只有在违章过渡过程中，使违章者与违章对象不能有效接触而进行危险作业，才能实现预防和控制违章的目的。因此，只要分析证明了在违章过渡过程中能够预控违章运动，就证明了违章可以预控。

第一种分析证明方法如下：

据违章状态方程可知，在违章过渡过程中，有关运动状态变量都符合微分方程，即：

其中：

f1是作业人员用电工常用工具违章作业时的违章动力；

f2是违章阻力；

m是工具质点（电工常用工具）的质量，在违章过渡过程中，假设是一个定值；

a是质点的加速度，即违章过渡过程中电工常用工具的移动加速度，简称“违章过渡加速度”。

从运动学角度看，如果违章阻力f2可以使违章过渡加速度a小于零，就是违章作业移动动作被控制。

下面分析f2与a的关系。

人的力量是有限的，假设人的最大违章动力值是给定值Fr，如果具有最大违章动力的违章者进行违章作业，其违章状态方程式①变为：

把式②在平面直角坐标系中表示，如图2所示。

图2 违章阻力与违章过渡加速度关系图

在图 2中，f2=0 时，a=Fr/m；a=0 时，f2=Fr；

当 f2＜Fr时，a＞0，随着违章阻力 f2增加，违章过渡加速度a逐渐减小；

当f2达到f1的最大值 Fr时，即f2=f1=Fr时，a=0；

当 f2＞Fr时，a＜0； 根据运动学理论可知，a＜0的运动是减速运动，减速到v=0时，运动状态转变为静止，即违章过渡过程中电工常用工具停止移动，就是停止违章，表示预控违章成功；如果减速到v＜0，说明运动方向改变，表示违章过渡过程中电工常用工具向离开带电体的方向移动，也是停止违章，也表示预控违章成功。

根据违章不能跃变定则，违章过渡过程要占用一定时间，要通过一段空间，因此，总能在这一段时间和空间中增加某种违章阻力达到上述目的。

图3 违章预控过程示意图

例如，可加装隔离阻挡物Z，如图3（a）所示，当质点 （电工常用工具）接触到隔离阻挡物Z后，隔离阻挡物Z的最大摩擦阻力或弹力等阻力，可使f2大大提高，根据工程力学原理可知，通过变换不同的隔离阻挡物Z，改变f2的大小，要达到是较容易实现的。同时，Fr是最大违章动力值，还是给定值。因此，违章阻力f2大于任何一个人的违章动力是能够实现的，任何违章者违章带电作业都能够被成功预控。第一种分析证毕。

第二种分析证明方法如下：

设：在图3（b）中，违章者用违章动力f1作用于质量为m的M工具质点 （电工常用工具），从k0时刻开始进入违章过渡过程，把质点M移动一段时间后，于t1时刻受到违章阻力f2的作用，这时的速度为vt1。

求证：违章阻力f2作用后，质点M于t2时刻停止运动（即vt2=0）的充分必要条件。

分析证明：

质点M（电工常用工具）于t2时停止运动时，其运动速度vt2=0，也就是违章作业动作停止，违章预控成功。

由于mvt2=0，

动量增量=mvt2-mvt1=-mvt1，

因此，式③符合动量定理：物体所受合外力的冲量等于它的动量的增量（末动量减初动量）。

据工程力学可知，使违章阻力f2的冲量满足违章预控充要条件式是容易实现的，因此，违章是可预控的。第二种方法证毕。

三、结论及意义

1.根据违章不能跃变定则及违章可预控性定则可知，应用技术手段预控违章带电作业是可行的。推理可知，任何违章作业都是可以预控的。该结论为防治违章带电作业及预防瓦斯爆炸提供了新方法，为煤矿治理“第六大灾害”（违章作业），为贯彻落实“预防为主”方针，指出新依据。

2.本文分析证明高度抽象、概括和简化，实际中的违章作业要复杂得多，预控技术装置也远不是一块简单的阻挡物，而是需要发明创造多种新技术才能实现；同时，只有通过技术手段才能可靠地预控违章作业，其他手段都无法达到理想的预控效果。抗违章技术将是违章预控的有效方法。