Электробезопасность на железнодорожном транспорте

Электрическую схему замещения всего тела человека по характерным путям протекания тока: ладонь – ладонь, ступня – ступня, ладони – ступни, ладонь – ступни с учётом электрической схемы замещения каждого контакта и внутреннего электрического сопротивления живых тканей организма R_в при напряжениях и токах, существенно превышающих внутренние биотоки и биопотенциалы организма, можно представить в виде последовательной электрической схемы (рис. 1).

Рис.1 Структура контакта электрода и кожи человека (слева) и электрическая схема замещения в виде несовершенной ёмкости

Тело человека в электрической цепи может рассматриваться как простой физический проводник только при определённых допущениях, потому что при протекании тока в теле человека происходят сложные биофизические процессы. Как было показано,  процесс протекания тока в живых тканях значительно сложнее процесса протекания тока в металлах, изоляции, электролитах и полупроводниках.

Большое значение имеет путь протекания тока. Схема замещения отражает только характерные пути протекания тока. При этом названия путей: “ладонь – ладонь”, “ступня – ступня” и т.п. более точные по сравнению с названиями часто применяемыми в технической литературе: “рука – рука”, “нога – нога” и т.п. Дело в том, что при рассмотрении электрической схемы замещения тела человека не рассматриваются любые пути протекания тока. Как показано в трудах Манойлова В.Е., воздействие, например, электрического тока на акупунктурные точки человеческого тела, слизистые оболочки, область головы может вызвать летальный исход при очень малых значениях тока. Электрическая схема замещения в этом случае будет иметь особенности с точки зрения учёта малой проводимости нервных клеток или специфики внутреннего сопротивления электрической цепи. Такие сложные электрические воздействия на организм человека могут быть предметом специального исследования и в данной работе не рассматриваются.

Активное сопротивление R_н и ёмкость С_н составляют полное сопротивление наружного слоя кожи Z_н. Внутреннее сопротивление тела человека R_в в основном зависит от пути протекания (рис. 2) и может колебаться в пределах 300…800 Ом. Экспериментальными исследованиями, проведёнными на основе выборки, состоящей из 87 человек (МИИТ), получены средние значения внутренних сопротивлений в зависимости от пути протекания тока по телу человека (табл. 2).

Рис. 2  Электрическая схема замещения тела человека

Таблица 2

Средние значения внутреннего электрического сопротивления тела человека

Полное электрическое сопротивление тела человека по характерным путям протекания (рис. 3), принимая допущение о равенстве площадей и условий возникновения  контактов тела человека и электрической цепи, например, по пути “ладонь – ладонь” или “ступня – ступня”, может быть выражено соотношением:

где  - полная комплексная величина электрического сопротивления тела человека, Ом;

 - комплексное значение электрического сопротивления наружного слоя кожи человека в месте контакта, Ом;

R_в – внутреннее электрическое сопротивление тела человека, Ом.

Рис. 3  Характерные пути (пунктир) протекания тока по организму человека

Нормирование предельно допустимых уровней (ПДУ)  токов и напряжений прикосновения

Безопасные значения токов, не вызывающие фибрилляцию сердца, были впервые установлены в Руководящих указаниях Американского общества инженеров