CC BY
72
УДК 197.08.01
Р.А. Дурнев, С.В. Колеганов
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКЕ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ОБЪЕКТОВ ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ: ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И
ЗАМЫСЕЛ РЕШЕНИЯ
Первая статья этой серии содержит формулировку научной задачи по разработке методики комплексной оценки уровня безопасности объектов транспортной инфраструктуры в субъекте Российской Федерации, обоснованы метод и замысел её решения.
Ключевые слова: транспортный объект; надзор и контроль; транспортная безопасность; пожарная безопасность; гражданская оборона; защита от чрезвычайных ситуаций; техническое состояние; уровень транспортной безопасности; нечёткие множества.
R. Durnev, S. Koleganov
METHODICAL APPROACHES TO THE COMPLEX ASSESSMENT OF THE TRANSPORTATION FACILITIES SAFETY LEVEL: PROBLEM STATEMENT
AND WAYS OF DECISION
The first part of this article presents the formulation of a scientific task of development of a technique of a complex assessment of the transportation facilities safety level in the Russian Federation, and a method and ways of its decision.
Keywords: transportation facility; supervision and control; transport safety; fire safety; civil defense; protection in emergency situations; technical condition; level of transport safety; fuzzy sets.
В целях повышения эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций (далее - ЧС) на автомобильном, железнодорожном, воздушном, морском и внутреннем водном (далее - водном) транспорте в интересах органов надзора в сфере транспортной безопасности разрабатывается методика комплексной оценки уровня безопасности объектов транспортной инфраструктуры в субъекте РФ [1].
Оценки уровней безопасности с использованием данной методики будут являться базой для разработки долгосрочных, среднесрочных и краткосрочных целевых программ, планов, а также для принятия решений по предупреждению и ликвидации ЧС на транспорте.
В соответствии с предъявляемыми требованиями методика должна позволять:
1. Использовать исходные данные, получаемые в результате реализации контрольно-надзорных функций в сфере безопасности на транспорте (т. е. результатов проверок, оформления предписаний, протоколов нарушений и т. п.).
2. Использовать результаты применения утверждённых расчётных, инструментальных и иных методик оценки технического состояния, безопасности, условий эксплуатации и т. п. транспортных объектов.
3. Применять выходные показатели настоящей методики в деятельности органов надзора и органов повседневного управления Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (далее - РСЧС). Предполагается, что при снижении уровня транспортной безопасности (далее - УТБ) субъекта РФ могут изменяться режимы функционирования РСЧС, приводиться в готовность силы и средства и т. п.
Также целесообразно использовать указанные результаты в деятельности страховых структур (в рамках т. н. «аудита безопасности»), федеральных органов исполнительной власти, отвечающих за различные вида транспорта (например, Росжелдор).
4. С малой дискретизацией, практически регулярно оценивать УТБ в субъектах РФ.
5. Обеспечивать автоматизированное поступление сведений по результатам вышеуказанных проверок и оценок, обработку в информационной системе (на базе специального программного обеспечения) при незначительном участии оператора.
В этой связи возможно сформулировать следующую научную задачу:
на основе анализа результатов надзорной деятельности в сферах транспортной и пожарной безопасности, в области ГО и защиты от ЧС, методических подходов к оценке технического состояния, безопасности, уязвимости транспортных объектов разработать методику комплексной оценки уровня безопасности объектов транспортной инфраструктуры в субъекте РФ и рекомендации по использованию её результатов в деятельности надзорных органов, органов повседневного управления РСЧС и других структур.
Проведённый анализ показал, что решение данной научной задачи, реализация указанных требований к методике осложняется в связи со следующим:
1. Результаты проверок имеют ярко выраженный качественный характер. В актах, предписаниях и решениях суда есть только перечисление нарушенных требований и меры по их устранению. Все эти нарушения и меры имеют, в основном, лингвистическое описания, что в делает сложным применение традиционных методов количественного обоснования решений.
2. Отсутствуют данные по тяжести нарушения обязательных требований или требований, установленных муниципальными правовыми актами, в области обеспечения транспортной и других видов безопасности. Это, в свою очередь, не позволяет классифицировать, «взвешивать» данные нарушения с точки зрения влияния на УТБ.
3. Отсутствуют методические подходы не только к количественной, но и качественной оценке безопасности разных типов транспортных объектов и видов транспорта, оценке их технического состояния, риска ЧС и т. п. Исключение составляют только Методические рекомендации по контролю технического состояния и оценке безопасности судоходных гидротехнических сооружений [2], в которых, в том числе, приведены методы определения предельно-допустимых значений качественных признаков и количественных параметров, характеризующих наиболее значимые свойства СГТС. Не обсуждая корректность рискового подхода к оценке безопасности сложных технических сооружений (подробный анализ приведён в [3]), достоинства и недостатки указанных методических рекомендаций (например, некорректность с точки зрения теории измерений большинства операций, выполняемых с порядковыми (бальными) оценками), хочется отметить, что многие параметры и их градации предполагают широкий спектр экспертных оценок (степень соответствия условий эксплуатации проектным требованиям, диапазоны порядковой шкалы для оценки технического состояния, верхняя граница вероятности возникновения аварии на СГТС, экспертные оценки технического состояния элементов СГТС при отсутствии инструментального обследования и многое другое). И в этом случае не вполне понятно, как осуществляется переход от конкретных технических параметров к экспертным градациям типа «нормальный», «пониженный» и т. п. Фактически это необоснованная попытка придать искусственную определённость ситуации, которая в принципе плохо определена, т. к. все экспертные градации отражают только ограниченный опыт некоторых специалистов в сложной сфере оценке технического состояния. Но с учётом того, что эти методические рекомендации введены в действие, этот ограниченный опыт будет массово использоваться персоналом СГТС длительное время (до пересмотра и утверждения методических рекомендаций).
При этом по остальным типам транспортных объектов таких формализованных методик вообще не существует.
4. В развитие предыдущего положения следует отметить, что существует значительное количество типов объектов транспорта (например, только по железнодорожному транспорту -вокзалы, тоннели мосты, перегоны). Все эти типовые объекты обладают огромным количеством
30 -
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2014'2
типовых характеристик, влияющих на безопасность, учесть которые в едином подходе крайне затруднительно. Решение этой задачи ещё в большей степени осложняется тем, что значения этих характеристик для типовых объектов уникальны для каждого конкретного объекта и определяются его спецификой.
5. Если учитывать только вопросы безопасности объектов транспортной инфраструктуры в традиционном понимании (т. е. всего того, что снижает вероятность возникновения аварий и катастроф, смягчает тяжесть их последствий), то возникают некоторые парадоксы, например:
чем больше нарушений, тем менее опасен становится объект (в связи с наложением ограничений или полной приостановкой его эксплуатации); а чем менее опасен становится объект, тем большие затраты на поддержание в готовности сил и средств ликвидации возможных ЧС.
Это объясняется тем, что выявленное нарушение является возможной причиной возникновения аварии. Но причина эта выявлена и для её устранения принимается система мер.
Другим парадоксом является следующий:
вероятность аварии на техногенном объекте (в частном случае - транспортном) менее зависит от соответствия объектов установленным требованиям, инструментальной оценки его технического состояния, оценки риска и пр. нежели от антропогенного фактора. Примерами этого могут служить аварии на Чернобыльской АЭС, АЭС «Фукусима», теплоходе «Александр Суворов», пароходе «Адмирал Нахимов», авиакатастрофа под Ярославлем (2011 г.), авария на Саяно-Шушенской ГЭС и т. п. Опыт экономически развитых стран также свидетельствует и о слабой зависимости количества аварий и катастроф от сроков эксплуатации транспортных объектов (в объекты со значительными сроками эксплуатации осуществляется вложение больших финансовых средств до тех пор, пока издержки не превысят доход от эксплуатации).
С учётом изложенного можно сделать вывод о том, что вышеуказанная задача носит преимущественно качественный характер, является слабо формализованной, обладает значительной неопределённостью в содержании исходных данных и процедуре их обработки, для её решения отсутствует необходимый научно-технический и инструментальный задел.
В этой связи представляется целесообразным использование теории нечётких множеств [4, 5], являющейся обобщением классической теории множеств, в том числе на случай различного рода физических, лингвистических и других неопределённостей (рис. 1).
Дополнительными аргументами в поддержку предложенного аппарата являются следующие положения [6]:
человек (в том числе менеджер, эксперт) мыслит не числами, а понятиями, мир человека -нечёткий;
при построении формальных моделей чаще всего пользуются детерминированными и стохастическими методами и тем самым вносят определённость (в т. ч. усреднённую определённость для массовых однородных случайных явлений) в те ситуации, где её в действительности не существует;
чем сложнее система, тем меньше возможность дать точные и в то же время имеющие практическое значение суждения о её поведении;
очень часто значительная часть информации, необходимой для формального, в том числе математического описания сложных систем, существует в форме представлений или пожеланий экспертов.
В работе [7] приводится следующая условная классификация нечётких задач принятия решений:
ограничения на ресурсы решения задач не позволяют получить в принципе существующую чёткую информацию и вынуждают исследователей воспользоваться знаниями экспертов, которые выражаются в нечёткой словестной форме (чёткая задача погружается в нечёткую среду);
имеющаяся числовая информация не позволяет найти решение формальными методами при существующих ограничениях на ресурсы, но позволяет его найти с использованием нечётких правил, формулируемых экспертами;
на раннем этапе создания сложных систем имеется ряд альтернативных вариантов, но неизвестно точно, какими именно свойствами будут обладать системы разных вариантов. Ресурсы на проработку всех вариантов отсутствуют, а опыт создателей систем выражается качественно, в виде словестного описания. Ставится задача исключения ряда вариантов на основе векторного показателя качества с нечёткими оценками значений его компонентов (задача в исходном виде погружена в нечёткую среду).
С учётом изложенного выше очевидно, что решаемая задача в определённой степени имеет отношение ко всем перечисленным классам нечётких задач принятия решений, входящим в теорию нечётких множеств.
Неопределенные факторы
Рис. 1. Классификация неопределённых факторовВ общем виде нечётким множеством А, определённым на области Х, является множество пар [5]:
А={(^*Л(х), x)}, VxeX , (1)
где для каждого элемента xeX степень ^ Л его принадлежности множеству А задаётся с помощью функции принадлежности цЛ(х), равной
¡Лл(х) е [0,1] или рл:Х^[0,1]. (2)
При этом ^ Л , соответствующие какому-то числу от 0 до 1, характеризуют степень, с которой элемент х принадлежит множеству А.
Теоретические и прикладные аспекты применения теории нечетких множеств изложены в многочисленных работах [5-8] и поэтому подробно рассматриваться не будут, за исключением самых общих основ и специфики аппарата применительно к решаемой задаче.
В рамках решаемой задачи очевидно, что переход от информации в актах, предписаниях, постановлениях до уровня безопасности объектов транспортной инфраструктуры в субъекте РФ некорректно и практически невозможно осуществлять напрямую, без промежуточных этапов. В
32 -
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2014'2
настоящее время такие зависимости отсутствуют и маловероятно, что они могут быть получены в ближайшее время даже при наличии обширной статистики. Очевидно, что оценка УТБ в субъекте РФ в зависимости от состояния конкретного транспортного объекта вызовет затруднения и у эксперта (известно, что достоверность экспертных оценок резко снижается при укрупнении оцениваемых процессов, объектов [9, 10]). Конечно, эксперта можно принудить дать ответ на данный вопрос, но практическая ценность такого ответа будет близка к нулю.
В этой связи целесообразно определить промежуточные этапы рассматриваемой оценки.
На первом этапе необходимо осуществить переход от сведений, содержащихся в документах по проверке и надзору в различных областях - транспортной, пожарной и т. п. или от результатов оценки технического состояния, безопасности, риска, к степени соответствия объекта установленным требованиям. Результатом данной процедуры будет число от 0 до 1, характеризующее указанную степень для конкретного объекта. Т. е. в этом случае осуществляется процедура «оцифрования» сведений, содержащихся в документах.
После определения степеней соответствия нескольких объектов определённого типа (например, ж.-д. тоннелей), на втором этапе необходимо оценить количество объектов данного типа в субъекте РФ, соответствующих установленным требованиям. Такие данные нужно получать для всех типов транспортных объектов, показанных в табл. 1 .
Таблица 1
Типы транспортных объектов и виды транспорта
Вид транспорта
железнодорожный автомобильный речной/морской (далее - водный) авиационный
Тип объекта
ж.-д. тоннели автовокзалы СГТС аэропорты (аэродромы)
ж.-д. мосты автомобильные тоннели водные порты центры организации воздушного движения
ж.-д. перегоны автомобильные мосты водные вокзалы
ж.-д. вокзалы (станции)
Организации, осуществляющие перевозку опасных грузов
Организации, эксплуатирующие инфраструктуру общего пользования
После определения количества объектов, соответствующих установленным требованиям, необходимо оценить, насколько тот или иной тип объекта влияет на безопасность вида транспорта (например, ж.-д.тоннели - на железнодорожный транспорт). При этом безопасность отдельно взятого вида транспорта с учётом вышеприведённых парадоксов необходимо оценивать не с точки зрения рискового подхода (чем меньше ж.-д. тоннелей, соответствующих требованиям, тем больше риск возникновения аварии на железнодорожном транспорте, тяжелей последствия такой аварии), а с точки зрения нарушения нормальной жизнедеятельности субъекта РФ «по вине» железнодорожного транспорта, иначе - риск нарушения нормального функционирования железнодорожного транспорта. Действительно, если найдены серьёзные нарушения на конкретном ж.-д. тоннеле и исключена или ограничена его эксплуатация, то вероятность аварии на нём снижается. Но, в то же время, и конкретное транспортное предприятие и ряд отраслей экономики в субъекте, да и население в целом несут какие-то потери (например, транспортное предприятие - недополученные выгоды, отрасли экономики - экономический ущерб, население - увеличение затрат на покупку предметов первой необходимости, доставляемых железнодорожным транспортом).
Переход от количества транспортных объектов, соответствующих установленным требованиям, к риску нарушения нормального функционирования вида транспорта и будет составлять существо
--33
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2014'2
третьего этапа. При этом следует отметить, что данный риск должен зависеть не просто от количества различных типов объектов, соответствующих установленным требованиям, но и от сочетания данных количеств (например, по ж.-д. тоннелям, мостам, перегонам и вокзалам).
При наличии данных о риске нарушения нормального функционирования железнодорожного, автомобильного, авиационного и водного транспорта в субъекте РФ на четвёртом этапе возможно оценить УТБ.
И, наконец, для того, чтобы применять выходные показатели методики в деятельности органов повседневного управления РСЧС, надзорных органов и других структур должна предусматриваться система рекомендаций, использующаяся на различных уровнях (этапах) применения методики, для различных потребителей информации
Таким образом, переход от информации в актах, предписаниях, постановлениях до УТБ в субъекте РФ будет осуществляться в соответствии с замыслом, приведённым на рис. 2.
I - Оценка соответствия объектов установленным требованиям в зависимости от результатов проверок, оценки безопасности,
II - Определение количества соответствующих объектов данного типа в регионе (сумма оценок по всем проверкам)
III - Оценка риска нарушения нормального функционирования вида транспорта в регионе в зависимости от количества соответствующих объектов всех типов в рамках данного вида
IV - Оценка уровня безопасности транспортной сферы в регионе
V- Выдача рекомендаций заинтересованным структурам
Рис. 2. Замысел оценки УТБ в субъекте РФ
Таким образом, в настоящей статье изложены методические подходы и приведена формулировка научной задачи по разработке методики комплексной оценки уровня транспортной безопасности в субъекте РФ, обоснованы метод и замысел её решения.
Литература
1. Техническое задание на выполнение работ по теме «Развитие интегрированного в систему Национального центра управления в кризисных ситуациях сегмента системы комплексного мониторинга в части критически важных объектов транспортной инфраструктуры и перевозки опасных». Приложение № 1 к Государственному контракту от 17.12.2013 № 7.2.13-140.
2. Методические рекомендации по контролю технического состояния и оценке безопасности судоходных гидротехнических сооружений. М.: Росморречфлот, 2011.
3. Гражданкин А.И. Риск-ориентированный подход в промышленной безопасности. Официальный сайт сети центров нормативно-технической документации «ТехэкспеRт», http://www.cntd.ru.
4. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976.
5. Пегат А. Нечёткое моделирование и управление. М.: Изд. Бином, 2011.
6. Борисов А.Н. и др. Принятие решений на основе нечётких моделей. Рига: Изд. Зиниате, 1990.
7. Леоненков А.В. Нечёткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. СПб: БХВ-Петербург, 2005.
8. Штовба С.Д. Проектирование нечётких систем средствами MATLAB. М.: Горячая линия - Телеком,
2007.
9. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика,
1980.
10. Гохман О.Г. Экспертное оценивание. Воронеж: Издательство ВГУ, 1991.
