Концептуальная модель транспортной безопасности города

УДК 197.08.01

Е.С. Долженко

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ТРАНСПОРТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРОДА

В статье представлена концептуальная модель определения транспортной безопасности города с применением методов теории нечетких множеств. Операторы модели представлены в виде декартового произведения нечетких множеств.

Ключевые слова: концептуальная модель транспортной безопасности города; нечеткие множества.

E. Dolzhenko

CONCEPTUAL MODEL OF TRANSPORT SAFETY OF THE CITY

The conceptual model of determination of transport safety of the city with application of methods of the theory of indistinct sets is presented in the article. Operators of model are presented in the form of dekartov work of indistinct sets.

Keywords: conceptual model of transport safety of the city; indistinct sets.

Одним из проблемных вопросов в области транспортных перевозок в городе является снижение их аварийности.

Существенный потенциал возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) связан с перевозками опасных грузов. Достаточно большое количество маршрутов перевозок пролегает вблизи жилых районов, что создаёт повышенную угрозу возникновения ЧС с тяжёлыми последствиями. Поэтому актуальна необходимость в мероприятиях по снижению этого потенциала для обеспечения безопасности населения и территории города при осуществлении таких перевозок [1].

В целях снижения аварийности на объектах транспортной инфраструктуры разработано достаточное количество нормативных документов (типовые правила, рекомендации и т. д.). Однако нормативного документа, регламентирующего перевозки опасных грузов всеми видами транспорта, в России нет.

В связи с этим также актуальна необходимость в разработке методики определения и оценки транспортной безопасности города, концептуальная модель которой представлена ниже.

Концептуальная модель - это модель, определяющая состав и структуру системы, причинно-следственные связи, присущие исследуемой системе и существенные для достижения цели исследования [2].

Концептуальная модель транспортной безопасности города содержит сведения о событиях, которые могут привести к возникновению ЧС, и взаимодействии между ними, о месте и значении каждого элемента и события в процессе функционирования моделируемой системы [3].

Для определения степени транспортной безопасности города, необходимо знать структуру и уровни её составляющих: транспортной опасности, защищённости и уязвимости.

Под транспортной опасностью города понимают опасность, состоящую в наличии источников потенциальной транспортной опасности, которые могут причинить вред жизни и здоровью людей и нанести материальный ущерб при возникновении ЧС.

Уровень транспортной опасности определяется видом источников угроз (ИУ) и источников транспортной опасности (ИО), характеристиками поражающих факторах (первичные и вторичные).

Источниками угроз называют такие источники опасности окружающей среды, которые воздействуют на источники транспортной опасности, что впоследствии приводит к возникновению аварии и неизбежному ущербу.

Выделяют три группы источников угроз и источников транспортной опасности: 1) внутренние процессы исследуемой системы, приводящие к нарушению технологического процесса (например, износ оборудования, динамические нагрузки (на трубопроводы) и т. д.); 2) воздействие извне: природные и техногенные ЧС; 3) человеческий фактор (например, несоблюдение техники безопасности, террористические акты и т. д.).

Защищённость города характеризуется наличием естественных и искусственных средств защиты населения и территории города. К естественным средствам защиты относятся: топография города, городская застройка, растительность. К искусственным средствам защиты относятся: всевозможные ограждающие конструкции, например, шумоизоляционные заборы, системы видеонаблюдения, пожарной безопасности и т. д.

Рис.1. Концептуальная модель транспортной безопасности города

Средства защиты не всегда могут обеспечить полную защищённость населения и территории города, что впоследствии приводит к воздействию поражающих факторов источников транспортной опасности (ПФ ИО) на объекты транспортной инфраструктуры города через уязвимые точки.

На рис. 1. представлена концептуальная модель определения транспортной безопасности города, где:

1) X,: W7хU7xV7xZexZuск^ПФ7 - оператор, моделирующий формирование первичных ПФ ИО, / = 1, п .

Множества значений ПФ ИО формируются с учётом воздействия всех внешних источников угроз, а также внутренних источников опасности.

х — символ операции декартова произведения множеств;

Wг - множества, элементы которых представляют собой характеристики ИО (например, тип и количество вещества, находящегося на объектах транспортной инфраструктуры, маршрут следования по отношению к объектам жилой застройки и объектам городской инфраструктуры);

Uг - множества внешних ИУ, вызывающих аварии на транспортной сети города;

Vi - множества внутренних источников опасности, приводящих к авариям на транспортной сети города и активизирующим ИО;

Ze - множество естественных средств от поражающих факторов источников угроз (ПФ ИУ);

Zиск - множество искусственных средств защиты от ПФ ИУ;

ПФ; - множества характеристик 7-го ПФ ИО;

2) S7: ПФ7хEх^7^ПФ7 - оператор, моделирующий функционирование средств защиты (естественных и искусственных) населения и территории города от ПФ ИО;

E - множество характеристик естественных средств защиты (устойчивость, возможность потери устойчивости, уязвимость и степень защиты);

I - множество искусственных средств защиты от ПФ ИО;

ПФ7 - множества характеристик >го ПФ ИО после воздействия естественных и искусственных средств защиты населения и территории города;

3) Y7: ПФ^х^З^ - оператор, моделирующий формирование зон поражения >го ПФ;

Р - множество климатических условий;

R - множество топографических характеристик города;

L - множество характеристик городской застройки (например, характер расположения домов по отношению к ИО, год строительства, материал постройки и т. д.), а также зелёные насаждения;

Зпор{ - множества зон поражения >го ПФ;

4) В: З^^^-ПФ^ - оператор, моделирующий возникновение вторичных ПФ;

J - множество вторичных ИО;

ПФ^ - множество вторичных ПФ;

5) Б: ПФвm7хPхR хL^ЗПвтi - оператор, моделирующий формирование зон поражения вторичными ПФ;

ЗПвЯЙ - множество зон поражения вторичными ПФ;

6) О: ЗП^хКз^К - оператор, моделирующий транспортную опасность территории города и объектов, расположенных на ней;

К3 - множество, элементы которого отражают уровень транспортной опасности территории города и объектов, расположенных на ней, для конкретного вида опасности;

К5 - множество, элементы которого отражают интегральный уровень транспортной опасности территории города и объектов, расположенных на ней, при аварии;

7) Б: ЗПвт-хЗ^хК^К^К - оператор, моделирующий транспортную опасность населения города;

К4 - множество, элементы которого отражают уровень транспортной опасности для населения города при аварии для конкретного вида опасности;

К6 - множество, элементы которого отражают интегральный уровень транспортной опасности для населения города при аварии;

8) H: KsxKj^T - оператор, моделирующий транспортную опасность населения и территории города по всем видам опасности при аварии;

Т - множество, элементы которого отражают интегральный уровень транспортной опасности населения и территории города по всем видам опасности при аварии;

9) U: ПФг*Ки^К7 - оператор, моделирующий уязвимость населения и территории города от ПФ ИО;

Ки - множество, элементы которого отражают уровень уязвимости населения и территории города от различных ПФ ИО для конкретного вида опасности;

К7 — множество, элементы которого отражают уровень уязвимости населения и территории города при воздействии ПФ ИО;

10) Z: ПФг*К2^К8 — оператор, моделирующий защищённость населения и территории города от ПФ ИО;

К2 - множество, элементы которого отражают уровень защищённости населения и территории города от различных ПФ ИО, для конкретного вида опасности;

К8 — множество, элементы которого отражают уровень защищённости населения и территории города при воздействии ПФ ИО;

11) Q: К7*К8*Т^К9 - оператор, моделирующий транспортную безопасность города;

К9 - множество, элементы которого отражают интегральный уровень транспортной безопасности города.

На основе построенной концептуальной модели строятся математические модели транспортной опасности, защищённости и уязвимости населения и территории города [4]. Для построения математических моделей применяются методы теории нечётких множеств. Это обусловлено отсутствием чёткой информации (место, время, количество опасного вещества, численность населения, попадающего в зону поражения и т. д.) о возможной ЧС.

Необходимо отметить, что представленная модель описывает общую концепцию определения транспортной безопасности города. Вид модели будет зависеть от конкретных ИУ и ИО, их ПФ. В свою очередь, зоны поражения будут зависеть от средств защиты населения и территории города (от топографического расположения местности, климатических условий, расположения объектов городской застройки).

Литература

1. Акимов В.А., Соколов Ю.И. Риски транспортировки опасных грузов. Монография / МЧС России. - М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2011. - 276 с.: илл.

2. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Системный анализ и управление». Изд. 2-е, перераб. и доп. СПб.: Изд-во СПб ГТУ, 2001. - 512 с.

3. Введение в математическое моделирование. Учеб. пособие / Под ред. П.В. Трусова. - М.: Логос, 2005. - 440 с.

4. Брушлинский Н.Н., Соколов С.В. Об одной математической модели анализа и управления сложными процессами // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. - 2013. - № 3. - С. 45-47.