CC BY
17УДК 504.06:656.07
О.В. Пилипенко, д.т.н., проф., Н.В. Бакаева, к.т.н
ПОДХОД К УПРАВЛЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ АВТОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ ГОРОДА НА ПРИНЦИПАХ БИОСФЕРНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», Россия
Разработан научный подход к управлению экологической безопасностью автотранспортной системы города, базирующийся на принципах парадигмы биосферной совместимости. Предложены критерии оценки экологической безопасности автотранспортной составляющей городского хозяйства и эффективности принимаемых управленческих решений, в основу которых положены тройственный баланс био-, ноо- и техносферы и показатели реализации функций города.
Постановка проблемы. Проблема повышения экологической безопасности в строительстве и городском хозяйстве становится все актуальнее, поскольку именно в городах и на урбанизированных территориях человеческая деятельность, имеющая целью достижение определенного благосостояния (комфорта), изменяет природные ландшафты, создает искусственную среду жизнеобеспечения, входящую все больше в противоречие с природой и лишает человека как биологического вида основы существования. Обеспечение экологической безопасности автотранспортной системы города, как важнейшей составляющей в реализации его функций, видится через преодоление потребительского отношения к природной среде; а выбор методов защиты окружающей среды требует комплексного междисциплинарного подхода. Существующая же система природоохранной деятельности, основывающаяся на нормировании, не всегда учитывает многокомпонентность выбросов автотранспорта, синергетический эффект их взаимодействия, что, в конечном итоге, делает неэффективной защиту от растущего ежегодного негативного воздействия.
На сегодняшний день актуальность этих вопросов наиболее ощутима в условиях развития рыночных отношений, когда обеспечение экологической безопасности зачастую лежит в плоскости частных экономических, а не общественных интересов. Все это определяет необходимость разработки иных подходов к регулированию техногенных нагрузок на экосистему города, в т. ч. и от автотранспортной системы, основой которых могут стать количественные нормативные соотношения между потребностями людей и техносферы в ресурсах биосферы и возможностью биосферы предоставлять эти ресурсы.
Анализ основных исследований и публикаций показал, что
большинство проведенных исследований основаны на позиции расширенного воспроизводства, ресурсопотребления и обеспечения экологической безопасности методами, которые не всегда носят системный характер и посвящены чаще всего решению отдельных локальных вопросов защиты окружающей среды [1-2 и др.]. Традиционные подходы к управлению экологической безопасностью в современных условиях не обеспечивают адаптивности экосистемы города по отношению к динамике роста ее загрязнений.
Теоретические основы построения интеллектуальных систем управления экологической безопасностью промышленно-транспортного комплекса заложены в работе [3]. Однако на сегодняшний день не существует стройной теории, отражающей специфику управления экологической безопасностью автотранспортной системы города как саморегулируемой системы.
Наиболее перспективным с этой точки зрения представляется решение проблемы управления экологической безопасностью автотранспортной системы города путем формирования новой парадигмы переосмысления общественных интересов, разработки гуманитарных технологий преодоления патологии сознания человека и антагонистического отношения к природе в рамках креативного подхода к развитию человека и формированию биосферосовместимой городской среды, предложенного Российской академией архитектуры и строительных наук [4].
Новый подход к управлению экологической безопасностью автотранспортной системы города на принципах биосферной совместимости. В основе предлагаемого подхода лежит понятие экологически безопасного состояния автотранспортной системы города, под которым понимаем одновременно устойчивое, сбалансированное и комфортное ее состояние. Для обоснования этого понятия принят ряд предпосылок.
Первое. Автотранспортная система города является системой, открытой для внешних воздействий, т. е. воздействий, переводящих систему в новое состояние.
Второе. Система обладает свойством самоорганизации, т. е. способностью перехода в устойчивое состояние при внешнем неразрушающем воздействии, не превышающем порогового значения и компенсирующегося системой. Устойчивое состояние - это состояние системы, при котором значения его параметров и (или) их производных остаются стабильными в заданном диапазоне.
Третье. Среди устойчивых состояний системы существует подмножество сбалансированных состояний. Сбалансированное состояние - состояние системы, характеризуемое значениями его параметров, которые удовлетворяют уравнению тройственного баланса составляющих био-, ноо- техносферы урбанизированных территорий [5].
Такие тройственные балансы в соответствии с представлением академика В. А. Ильичева считаются гуманитарными, т. е. устанавливающими симбиотические взаимоотношения отрасли и окружающей природной среды и определяющими на этой основе рост человеческого потенциала. В противном случае - деградация биосферы и снижение качества жизни населения городов и поселений.
Баланс устанавливает некоторое соотношение (расчетную пропорцию) потенциалов (ресурсов) биосферы и потребностей составляющих автотранспортной системы города, которое обеспечивает устойчивое самоподдерживающее ее состояние.
Четвертое. Среди устойчивых и одновременно сбалансированных состояний системы существуют подмножество комфортных состояний, когда значения параметров состояния удовлетворяют рациональным потребностям человека.
Пятое. Существует состояние, которое одновременно является устойчивым, сбалансированным и комфортным. Такое состояние и есть состояние экологической безопасности системы.
Базируясь на основных положениях парадигмы биосферной совместимости, сформулированы принципы преобразования автотранспортной системы города в экологически безопасную составляющую городского хозяйства, развивающую человека:
- принцип коэволюции природы и общества, т. е. соответствия между развитием производительных сил и природно-ресурсным потенциалом, способствующий созданию условий согласованного (симбиотического) развития природы, отрасли и человека на урбанизированных территориях;
- принцип сопоставления внешнего воздействия на окружающую среду и внутреннего взаимодействия процессов функционирования системы, т. е. количественной оценки так называемого «экологического следа» и восстанавливающей способности (потенциала) биосферы к регенерации и оценки состояния среды жизнедеятельности;
- принцип составляющих баланса (расчетной пропорции) между: потенциалом биосферы (природной составляющей); элементами автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства - местами удовлетворения потребностей населения (автотранспортной составляющей) и человеческим потенциалом (социальной составляющей);
- принцип технического регулирования экологической безопасности, отражающий необходимость законодательного и нормативного закрепления составляющих баланса, научно обоснованных экологических критериев и социальных стандартов;
- принцип инновационной отраслевой деятельности, основывающейся на применении новых знаний, и способствующий повышению ресурсного и биотического потенциалов за счет применения биосферосовместимых технологий;
- принцип оценки эффективности решений и мероприятий программ
развития автотранспортной инфраструктуры и проверка качества городской среды от их реализации через критерии прогрессивного развития человека;
- принцип удовлетворения рациональных потребностей населения в транспортных услугах и создания благоприятной среды жизнедеятельности, базирующийся на предпосылке о неисключаемости общественных благ и равнозначности реализации для человека всех функций города;
- принцип обеспечения комфортности городской среды через опыт и традиции, накопленные отраслью, саморегулирование и самоуправление автотранспортной составляющей городского хозяйства;
- принцип обратной связи как реакции объекта управления на возмущающие воздействия и вызовы внешней среды, обеспечивающий экологическую безопасность.
Иерархия вышеприведенных принципов заключается в соподчиненности их главному принципу, обозначающему переход к биосферосовместимому типу жизнедеятельности. С точки зрения управления экологической безопасностью систем жизнеобеспечения города, в т.ч. и автотранспортной, эта позиция является ключевой и определяет направления разработки научно обоснованных управленческих решений.
Состояние рассматриваемой системы не является дискретным, поскольку система находится в постоянном в движении и под влиянием внешних и внутренних факторов происходит изменение ее состояния. На рисунке 1 движение автотранспортной системы изображено
геометрически, где конкретное ее состояние описывается
12
соответствующими векторами . Фактическое (в данный момент времени ¿) состояние системы С описывается компонентами множеств Х, У и Z, где Х - состояние природной составляющей автотранспортной системы, У -состояние социальной составляющей автотранспортной системы, Z -состояние технической составляющей многокомпонентной автотранспортной системы. Целевое состояние системы Сц описывается компонентами этих же множеств, но характеризуемых нормативными значениями параметров состояния.
12 Как интерпретации понятия евклидовой геометрии, используемой в информатике для обозначения последовательности однородных элементов
-1 чщйи'Й к
с#Кб№*| (б|;
н ЙР о в а н н ых
(АЙЙШРЯ;
3{ •Яг '.••«»-. ко ^.
сШвшфЩь
|рЙЙчШкИХ) СОСТОЯ'НЙщЮ
^2' ^2> ^2
Рисунок 1 - Геометрическое представление изменения состояния
автотранспортной системы города
Как уже отмечалось, экологически безопасное состояние автотранспортной системы города определяется одновременно областью значений параметров устойчивого, сбалансированного и комфортного состояний. На рисунке 1 устойчивое состояние системы С' ={Х, У, 2} -область 1, сбалансированное состояние системы С'' - область 2 и комфортное состояние системы С''' - область 3. При этом область С''еС', а область С''' е С'' е С'.
В качестве критерия оценки экологической безопасности автотранспортной системы выступает минимум длины вектора, определенного как разность двух векторов, имеющих общее начало.
Математически это условие можно записать в следующем виде:
1
К= шт р = \р\=—
п
1 {рт, -РЦ, К
г=1
где рТ и рц - пространственные координаты векторов текущего и целевого состояний системы;
п - размерность векторного пространства.
Целевое состояние автотранспортной системы обеспечивается в результате реализации управляющих воздействий, направленных на минимизацию расстояния от текущего состояния до состояния экологической безопасности:
Сц= Г(С; и; П ; I),
где С - текущее состояние системы; С ={Х; У, 2 } и - управляющие воздействия и={и\;и2; ...; ип}; И - внешние воздействия ю2; ...; мп};
£ — время.
Значения параметров целевого состояния автотранспортной системы (Хц, Уц, 2ц) должны соответствовать принятым нормативам безопасности окружающей среды и социальным стандартам качества жизни, определяющим возможность экологического самообеспечения и прогрессивного развития биотехносферы урбанизированных территорий в
контексте основных положений парадигмы биосферной совместимости.
Конкретные управляющие воздействия и представляют собой вариацию управляемых параметров состояния автотранспортной системы и ее составляющих (например, регулирования параметров объектов автотранспортной инфраструктуры, дорожно-транспортных параметров и др.). В результате управления необходимо достигнуть такого функционирования объектов автотранспорта (целевых значений параметров компонентов некоторого множества Zц) на урбанизированной территории, при котором состояние компонентов природной среды (параметров из множества Х) и состояние компонентов социальной среды (параметров из множества У), взаимодействующих с этими объектами при внешних воздействиях ю, будет максимально приближено к требуемому целевому состоянию - состоянию экологической безопасности.
В отсутствие управляющих воздействий по обеспечению экологически безопасного состояния (или в результате задержки времени их реализации, или реализации нерационального управляющего воздействия) система под влиянием внешних факторов может выйти из области допустимых состояний, которая соответствует приемлемому уровню ее качества для проживания и деятельности людей на рассматриваемой территории. То есть траектория движения системы может зайти в область критического отклонения, когда начнут возникать экологически опасные ситуации (зоны), обладающие устойчивостью в пространстве и во времени (рисунок 1 - область недопустимых состояний
- 4).
Поэтому, для корректного управления экологической безопасностью автотранспортной системы города необходимо построение систем управления, учитывающих динамику изменения объекта управления (его структуры, технических и технологических параметров) и внешней среды и обеспечивающих при этом оперативную реакцию на текущие изменения.
Критериями эффективности принятия управленческих решений в соответствии с принципами парадигмы биосферной совместимости служат показатели состояния городской среды и экологических ситуаций на урбанизированной территории, включающие показатели уровня развития человеческого потенциала.
Выводы и перспективы дальнейшего исследования. Предлагаемый подход к организации управления экологической безопасностью автотранспортной системы города исходит из необходимости применения целенаправленных управляющих воздействий к объекту управления и переводу системы в экологически безопасное состояние, базируясь на последовательной реализации принципов парадигмы биосферной совместимости как основы структуры системы управления. В перспективе необходима разработка моделей специализированных адаптивных систем управления экологической
безопасностью, использующих предлагаемый подход и опирающихся как на фундаментальные разработки, так и новые концепции управления.
Литература
1. Мироненко, В. Ф. Разработка системы управляемого мониторинга атмосферы промышленного центра [Текст] / В. Ф. Мироненко, И. В. Бутакова // Вестник ОГУ. - Оренбург, 2003. - № 2.- С. 57-64.
2. Ларин, О. Н. Интегрированная модель транспортной системы регионов Российской Федерации / О. Н. Ларин, Л. Б. Миротин // Транспорт: наука, техника, управление. - 2008. - № 1.- С.25-27.
3. Иващук, О. А. Теоретические основы построения автоматизированной системы управления экологической безопасностью промышленно-транспортного комплекса [Текст]: монография / О. А. Иващук, И. С. Константинов. - М.: Машиностроение, 2009. - 205 с.
4. Ильичев, В. А. Предложения к проекту Доктрины градоустройства и расселения (стратегического планирования городов - city planning) [Текст] / В.А. Ильичев, А.М. Каримов, В.И. Колчунов и др. // Жилищное строительство. - 2012. - №1. С.2-12.
5. Ильичев, В. А. Биосферная совместимость: Технологии внедрения инноваций. Города, развивающие человека [Текст] / В. А. Ильичев. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. - 240 с.
APPROACH TO MANAGEMENT OF ECOLOGICAL SAFETY OF MOTOR TRANSPORTATION SYSTEM OF THE CITY ON THE PRINCIPLES OF BIOSPHERIC COMPATIBILITY O. Pilipenko, N.Bakaeva
Scientific approach to management of ecological safety of motor transportation system of the city, based on the principles of a paradigm of biospheric compatibility is developed. Criteria of an assessment of ecological safety of a motor transportation component of municipal economy and efficiency of made administrative decisions in which basis are put triple balance bio-, noo- and technospheres and indicators of realization of functions of the city are offered.
