CC BY
56
• БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЯ
Оценка безопасности транспортных систем на основе моделей рисков возникновения катастрофических состояний
По материалам научных конференций Российской академии транспорта
О.В. БЕЛЫЙ, директор Института проблем транспорта РАН, д.т.н., профессор Ф.М. КАЦМАН, и.о. президента PAT, заслуженный деятель науки и техники РФ, д.т.н., профессор Е.А. КУКЛЕВ, проректор Санкт-Петербургского университета гражданской авиации, д.т.н., профессор
Известные модели рисков, в основном в приложении к задачам оценивания безопасности процессов на транспорте, были порождены некоторой противоречивостью идеологии «абсолютной безопасности». Основные задачи, которые необходимо решать при разработке единого подхода к оценке безопасности функционирования транспорта (safety & security), могут быть сведены к следующим:
• разработка базовых положений теории безопасности, надежности и рисков в комплексе [1, 2];
• использование методов поиска и анализа опасных состояний в транспортных системах (измерение рисков и уровней безопасности);
• использование метода структурного анализа рисковых ситуаций в транспортных системах с помощью компьютерных программ для цифрового моделирования исследуемых ситуаций в виде сценариев смены событий, ведущих к катастрофе [2].
Однако при решении поставленных вопросов приходится устранять многоальтернативность и противоречивость определений рисков и безопасности на различных видах транспорта.
Так, в авиации «безопасность полетов» как состояние авиационно-тран-спортной системы содержит стилистическую некорректность в виде признания некоторых свойств системы («безопасность») через постулирование отсутствия совершенно других свойств («недопустимый риск»), которые сами нуждаются в новых определениях.
На железнодорожном транспорте обнаруживается несогласованность определений примерно такого вида: «Безопасность... — основное условие
эксплуатации железных дорог» («Железнодорожный транспорт» / БЭТ. М., 2003. С. 843) и т.д., что не соответствует ISO-8402 [3].
Перспективным представляется использование, согласно публикациям РАН и МЧС, следующих определений [2]:
• риск-событие;
• причина аварий — в цепочке событий или в сценарии, завершающемся попаданием системы в «опасное состояние», которое в свою очередь должно быть формально некоторым образом описано.
Основные положения проблемы оценки безопасности следующие:
• катастрофы (и серьезные происшествия) являются редкими событиями с вероятностью появления «почти-нуль»;
• статистика по факторному анализу причин катастроф недостоверная, неустойчивая, число факторов велико (информация о причинах катастроф появляется со случайным временем ожидания катастрофы);
• теория надежности и теория безопасности транспортных систем однозначно не совпадают, поскольку решаются разные задачи по различным критериям и при разных целях исследований опасных ситуаций.
При разработке единого подхода к оценке безопасности на транспорте целесообразно осуществить:
• переход к новой концепции обеспечения БД, БС на основе определения безопасности по ISO-8402 и математических моделей рисков;
• разработать методы измерения рисков и определить показатели и уровни «Безопасности движения», «Безопасности систем» по ISO с учетом базовых положений теории надежности;
• использовать методологию теории и практики управления рисками в рамках стандартов и опыта оценивания безопасности функционирования различных видов транспорта.
Предложенный подход может позволить устранить неоднозначность трактовок «Безопасности движения» с учетом основ теории надежности и обосновать возможность унификации основных терминов и понятий по БД, БС, ТН (теории надежности) [4].
Методические аспекты технических и правовых процедур, которые могут быть предложены в единой теории безопасности транспортных систем, следующие: цепи, события в рисковых ситуациях, рисковые события; назначение, выбор приемлемого риска; оценивание значений целевого уровня риска при управлении движением на транспорте; «взвешивание» рисков.
Управление риском: цель управления, достижение приемлемого риска: предупреждение катастроф, авиапроисшествий с учетом расчетного (потенциального) риска; предотвращение происшествий на основе оценок риска и управления рисками; определение уровней безопасности на множестве альтернативных факторов при малой вероятности катастрофы и малой вероятности проявления любого из факторов (математические задачи из класса статистик с малым объемом выборок результатов испытаний).
Правовое обоснование позиций преднамеренной или ненамеренной (по неосторожности) ошибки оператора, приводящей к нежелательным последствиям:
• факторы опасности, факторы риска, опасность, степени опасности, степень рисков, применение моделей рис-
БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЯ •
ков, форс-мажорные, физические и правовые аспекты обстоятельств как причины катастроф;
• право на ошибку и вина оператора (из-за проявления человеческого фактора) в происшествиях.
Некоторые положения единого подхода к оценке безопасности на транспорте формулируются в виде: Предлагается принять в качестве базового стандарта определение «безопасности» по международным документам ISO-8402 [3], где определение безопасности дается через «риск» и «степень ущерба».
Исходные положения ISO-8402 (даны на нескольких языках, ст. 2.8):
Английский яз. — «Safety: state in which the risk of harm (to persons) or damage is limited to an acceptable level».
Русский яз. (по ISO, ИКАО) — «Безопасность — состояние, при котором риск вреда (персоналу) или ущерб ограничены допустимым уровнем».
Формализованное определение рисков может быть дано в виде [5, 6]:
Определение 1 (качественное — по физическому смыслу) обозначает, что
«Риск — это опасность с нечеткой мерой оценивания уровня или степени опасности или угроз риска возникновения нежелательных результатов или ущербов в опыте с нежелательными последствиями».
Степень опасности, или степень риска — это объективная мера неопределенности возникновения нежелательных последствий (например, по вероятности).
Математически категория риска описывается следующим образом:
Риск — это случайное (неопределенное) дискретное событие, наступление которого несет нежелательные последствия или ущерб.
Степень случайности, или неопределенности, события — это степень риска, которую можно измерить, в частности через вероятность события.
Модели многомерных оценок свойств рисков как особых категорий приводят к следствиям:
Следствие 1. Риск как физическая категория должен оцениваться через 2-мерное множество показателей: меру неопределенности появления негативного результата (степень риска) и меру последствий, или ущерба (цена, или величина, риска). Мера неопределенности — это степень риска (больше, меньше или однозначное число — типа частоты (из статистики событий), вероятность (при априорных оценках) или экспертный показатель.
Следствие 2. В опасных ситуациях с вероятностью результатов почти нуль допустимо оценивать риск по относительным и условным показателям и, в пределе, только по величине возможного ущерба. Такова практика оценивания рисков по величине убытков, ущербов или потерь, например, в ГА по ИКАО, при страховании или при оценке последствий от землетрясений в МЧС [4].
При этом формула нескалярного 2-мерного оценивания рисков (формула 1) имеет вид:
R — риск (событие), R— оценка, R = Hr } или R = Hr | 20},
где 20 — условия опыта или ситуация при эксплуатации системы (класс опасности или модель системы, при катастрофах будет HR = HR = const, в других задачах H R = HR — средний риск (скаляр) оценка R = R — скаляр.
Следствие: Измерять показатели безопасности функционирования транспортных систем (или безопасности полетов в гражданской авиации) возможно через величину риска. Может быть также применена формула 3-мерного оценивания рисков.
Известен классификатор рисковых ситуаций по РАН [2]. Для интегральных оценок величины риска основаны на многомерности оценок рисков как специфических событий со многими свойствами, с нечеткой мерой, даются в виде [2]:
Ситуация 1 — «Риск велик»
(«Ущерб большой, и вероятность события достаточно велика»);
Ситуация 2 — «Риск невелик»
(«Ущерб мал, вероятность события велика»);
Ситуация 3 — «Риск нулевой»
(«Ущерб велик, но вероятность события нулевая — событие невозможно»). Дополнительная «пограничная» к
ситуациям №№ 1, 2, 3 дается в виде
Ситуация № 4 — «катастрофическая» (новое предложение) [5]:
«Ущерб очень велик, вероятность катастрофы «почти-нуль» (катастрофический риск велик).
Задача об управлении риском обозначает терминологически то же самое, что и при управлении «Безопасностью полетов». Практически — управление рисками обозначает управление процессами или событиями при возникновении ситуаций или сценариев событий, ведущих к возникновению катастроф, происшествий, предпосылок к происшествиям, к браку (на железных дорогах) и т.д.
Концепция управления риском может быть взята из программы «FORAS» [3] (на сайте FSF (ГС ГА)).
Заключение
Единые положения по оценке безопасности на транспорте могут иметь следующее практическое значение: выявление опасных ситуаций при страховании на транспорте; обнаружение опасных сочетаний факторов риска [7] при оценивании безопасности эксплуатации высоконадежных систем — таких, как железнодорожный транспорт, космические системы, самолеты, вертолеты, морские и речные суда, нефтяные платформы, оценивание экологических рисков. Могут быть также обоснованы требования по безопасности к конструкциям транспортных средств при оценивании их эксплутационной годности: подвижного состава железных дорог, самолетов, вертолетов, космических аппаратов, морских судов и т.д.
Особое значение в этом аспекте могут иметь способы оценки степени защищенности транспортных средств от терроризма с помощью систем обеспечения безопасности на основе методического руководства по оцениванию опасности различных объектов и систем.
Литература
1. Малинецкий Г.Г., Фалеев С.А. Стратегические риски России // МЧС. — 2003. — № 12.
2. Малинецкий Г.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А., Шнирман М.Г. и др. Управление риском. Риск. Устойчивое развитие. Синергетика / Серия «Кибернетика», РАН. — М.: Наука, 2000. — 431 с.
3. British Standart. Quality management and quality assurance / Vocabulary. —1992.
4. Порфирьев Б.Н. Проблемы безопасности. — М., МЧС.
5. Куклев Е.А. Оценивание рисков на основе цепей случайных событий / Наука и техника на транспорте. — М.: РАТИ. — 2003.
6. Куклев Е.А. Модели рисков катастроф, как маловероятных событий в системах с дискретными состояниями // Сб. трудов международной конференции «Системный анализ и системное моделирование». — СПб.: ЛЭТИ, 2003.
7. Рябинин И.А. Надежность, живучесть и безопасность корабельных электроэнергетических систем. — СПб.: ВМА им. Н.Г. Кузнецова, 1997.
