Виртуальная реальность для повышения управления рисками и безопасности на электрораспределительных подстанциях

Почему тренировки в виртуальных мирах способны спасать настоящие жизни

Электроподстанции — незаметные рабочие лошадки нашей энергосистемы, но для людей, которые их обслуживают, они являются одними из самых опасных рабочих мест на планете. Одна ошибка рядом с оборудованием высокого напряжения может привести к серьёзным травмам или гибели. В этом исследовании изучают, может ли полностью иммерсивная виртуальная реальность (VR) обучать работников подстанций более безопасно и эффективно, чем традиционные занятия в классе, и меняет ли такое обучение поведение людей и их способность справляться со стрессом в реальных аварийных ситуациях.

Скрытые опасности за забором

Подстанции высокого напряжения повышают и понижают напряжение, чтобы энергия могла преодолевать большие расстояния и доходить до домов и заводов. Для этого в трансформаторах, кабелях, переключателях и щитах аккумулируются огромные объёмы энергии. В Испании официальная статистика по несчастным случаям показывает, что электрические инциденты по‑прежнему составляют тревожную долю тяжёлых и смертельных травм на рабочем месте, в том числе на подстанциях, связанных с крупными солнечными фермами. Типичные аварии связаны с контактом с находящимися под напряжением частями, короткими замыканиями с выгоранием или взрывами, а также с неправильным использованием средств защиты. Хотя компании сильно инвестируют в правила безопасности и защитную культуру, у работников часто мало возможностей отрабатывать рискованные операции в реалистичных, но безопасных условиях, поэтому многие тренинги остаются преимущественно теоретическими.

От лекций в классе к иммерсивной практике

Исследователи сотрудничают с энергетической и инфраструктурной компанией, чтобы сравнить её стандартный курс по безопасности на подстанциях с новой версией, дополненной VR. Двадцать сотрудников разделили на две небольшие группы. Обе группы получили одинаковые занятия по компонентам подстанции, безопасным операциям переключения и «пяти золотым правилам» работы с обесточенным оборудованием, а также инструкции по средствам индивидуальной защиты, таким как изолирующие перчатки и каски. Одна группа ограничилась этим. Другая группа затем вошла в детальную виртуальную копию реальной фотогальванической подстанции, созданную на основе инженерных моделей проекта и запущенную в VR‑шлемах.

Внутри виртуальной подстанции

В шлеме слушатели могли прогуляться по цифровой территории, осмотреть трансформаторы и коммутационное оборудование и физически выполнить шаги по безопасности с помощью контроллеров: надеть защитную экипировку, проверить безопасные расстояния от линий под напряжением и соблюсти правильную последовательность при обесточивании и заземлении оборудования. Симуляция также подбрасывала экстренные ситуации — например вспышки от короткого замыкания или пожар в электрическом щите — требуя быстрых решений и правильного использования огнетушителей. Тренинг был «геймифицирован»: уровни, задания и мгновенная обратная связь позволяли повторять сценарии несколько раз, учиться на ошибках и набирать уверенность без риска для жизни.

Проверка знаний, внимательности и спокойствия под давлением

Чтобы понять, влияет ли VR на результаты, команда провела три типа испытаний. Сразу после обучения все прошли письменные экзамены по оборудованию, процедурам и правилам защиты и заполнили опросы удовлетворённости. Затем все участники осмотрели реальную подстанцию. Наблюдатели использовали детализированный чек‑лист, чтобы оценить, насколько хорошо каждый человек распознал опасные зоны, соблюдал безопасные дистанции и выполнял правильные последовательности действий перед реальными машинами. И, наконец, в контролируемом упражнении под руководством профессиональных пожарных работники выполняли два тренинга с реальным огнём — горелку с топливом и пожар в электрическом щите — в то время как на них были надеты мониторы сердечного ритма. Исследователи отслеживали, как быстро они обнаруживали опасность, реагировали на неё и насколько увеличивался и оставался повышенным их пульс во время упражнений.

Что изменилось у работников после VR‑обучения

По письменным тестам, при наблюдениях на объекте и в огневых упражнениях группа VR постоянно показывала лучшие результаты, чем группа, обучавшаяся только в классе. Они получили более высокие баллы по всем трём экзаменам и сообщили о большей удовлетворённости курсом. Во время визита на реальную подстанцию обученные в VR чаще достигали максимальных оценок за правильное определение компонентов, обнаружение опасностей и применение шагов безопасности без подсказок. В огневых учениях обе группы выполнили задачи, но у VR‑группы, как правило, наблюдались немного меньшие и более стабильные всплески частоты сердечных сокращений; те же, кто оставался спокойнее, обычно реагировали быстрее и допускали меньше ошибок. Статистический анализ показал, что эти различия вряд ли объясняются случайностью, несмотря на небольшой размер исследования. Авторы отмечают, что дополнительное время на обучение и специфика корпоративной среды ограничивают широту обобщений, но обнаруженная закономерность согласуется с предыдущими исследованиями применения VR в других высокорисковых отраслях.

Что это значит для повседневной безопасности

Для неспециалистов посыл ясен: отработка опасных операций в реалистичной виртуальной среде помогает людям лучше понимать свои задачи, быстрее распознавать риски и сохранять холодную голову в реальных авариях. Давая сотрудникам возможность «предварительно пережить» худшие сценарии без вреда, VR‑обучение укрепляет и знания, и рефлексы. Авторы утверждают, что несмотря на первоначальные затраты на шлемы и программное обеспечение, такой подход может окупиться за счёт предотвращения аварий, сокращения простоев и, в конечном счёте, спасения жизней на электрораспределительных подстанциях и других опасных производствах.

Цитирование: del Pozo, J.M.G., Segovia, E.R. Virtual reality to enhance risk management and safety in electrical substations. Sci Rep 16, 8024 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35534-1

Ключевые слова: обучение в виртуальной реальности, электробезопасность, профилактика профессиональных рисков, подстанции высокого напряжения, промышленное реагирование при ЧС