Информационный процесс контроля чрезвычайных условий проявления дорожной и экологической опасности городского транспорта

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС КОНТРОЛЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ УСЛОВИЙ ПРОЯВЛЕНИЯ ДОРОЖНОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА

В.Н. Ложкин, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации; О. В. Ложкина, кандидат химических наук, доцент. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

На примере Санкт-Петербурга (Россия) впервые приводится информационный процесс комплексного анализа дорожной и экологической безопасности автомобильного транспорта. Инструментальный и математический аппарат информационной системы позволяет контролировать дорожно-транспортные происшествия и загрязнение воздушной среды на городских автомобильных магистралях. Показано, что внедрение европейских требований технического состояния автомобильного транспорта Евро-3,4,5 способствует контролю ситуации на дорогах Санкт-Петербурга.

Ключевые слова: крупный город, автомобильный транспорт, дорожно-транспортные происшествия, загрязнение воздушной среды, физическое и математическое моделирование, информационная технология и система контроля

INFORMATION PROCESS FOR MONITORING OF TRAFFIC ACCIDENTS AND ENVIRONMENTAL EMERGENCIES OF URBAN TRANSPORT

V.N. Lozhkin; O.V. Lozhkina.

Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia

The paper describes an information process for the comprehensive analysis of traffic and environmental safety of road transport in Saint-Petersburg (Russia). Instrumental and mathematical approaches of the information system allow controlling road accidents and air pollution on urban motorways. It is shown that the introduction of the European Emission Standards Euro-3, 4 and 5 helps to control the situation on the roads of St. Petersburg.

Keywords: large city, road transport, road accidents, air pollution, physical and mathematical modeling, information process and control system

По документу Европейского Союза «Миссия к 2050 году» в Европе к 2020 г. ожидается сократить число дорожно-транспортных происшествий (ДТП) с погибшими и тяжело ранеными людьми на 50 %, а к 2050 г. - приблизить число пострадавших на дорогах к нулю [1]. Загрязнение воздушной среды отработавшими газами (ОГ) автотранспорта в городах Европы в результате введения с 2016 г. норм Euro-6 практически сведено к нулю уже сейчас при наблюдаемой высочайшей плотности и интенсивности автотранспортного движения [2, 3].

Следует положительно отметить, что в законодательном регулировании обеспечения безопасности дорожного движения по отношению к ДТП, химическому и физическому загрязнению воздушной среды Российской Федерации не отстает от Европы и Мира. От реализации федеральной целевой программы «Повышение безопасности дорожного движения в 2013-2020 годах» к 2020 г., по сравнению с 2012 г., предполагается сократить число погибших на 28,8 %, социальный риск на 30,5 %, транспортный риск на 36,6 % [1].

В составе нового Евразийского экономического союза Россия с принятием Технического регламента таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011) открыта для проникновения в автомобилестроение самых передовых природоохранных технологий на транспорте.

С точки зрения ведомственных задач, МЧС России призвана контролировать быстрые чрезвычайные ситуации (ЧС), какими являются ДТП, одновременно с медленными ЧС, к которым следует отнести загрязнение воздушной среды ОГ двигателей и внешним шумом (рис. 1) [4, 5].

а)

ÏЛ

-Л О ш

ят, ДО

'^ЧЙГ

/ 7ш */Т-

т щ,

Негативные воздействия автотранспорта на население и климат в результате загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами и шумом

Категории ущерба Ущерб, ЕВРО

Госпитализация ГТпРРТТТРХТиР 6600 187

1 хиисщспис специализированных лечебных кабинетов Бронхит у взрослых Ограничение активности Дауна Астма Симптом Дауна I о / 138 62 31 6,3

Утомляемость

Ослаблен

иммуните!

Мозг

т

б)

Рис. 1. Факторы чрезвычайно опасного влияния автотранспорта на человека и окружающую среду: а) быстрые ЧС: ДТП 16 мая 2015 г. в Приморском районе (слева) и 7 февраля 2015 г. в Красногвардейском районе (справа) - Санкт-Петербург; б) медленные ЧС негативного влияния загрязняющих веществ от автотранспорта на здоровье городского населения

и изменение климата

Для решения этих задач требуется осуществлять долгосрочные научные прогнозы о перспективе повышения комплексной дорожной и экологической безопасности в городах Российской Федерации и, в частности, Санкт-Петербурге на основе новых наукоемких информационных процессов, технологий и систем.

Методология исследования проблемы, международный опыт сотрудничества

Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России совместно с Институтом безопасности дорожного движения (ИБДД) при СПбГАСУ, ГГО им. А.И. Воейкова, НИИ «Охраны атмосферного воздуха» (Санкт-Петербург) при непосредственном взаимодействии с техническими службами МВД России и профильными структурами Северо-Западного регионального центра МЧС России проводят исследования проблемы безопасности дорожного движения, в последние годы, - в рамках реализации Проекта партии Единая Россия «Санкт-Петербург - морская столица России».

В методологическую основу теоретического исследования проблемы организации безопасного движения автомобильного транспорта положен системный подход, разработанный научной школой профессора П. А. Кравченко (ИБДД при СПбГАСУ), рис. 2.

4 • >

/6

Рис. 2. Функциональная структура одноканальной системы обеспечения безопасности дорожного движения профессора П.А. Кравченко [1]

В функциональной структуре (рис. 2) выделяются следующие принципиально значимые системные блоки и элементы: Хвх - законодательно установленные цели функционирования системы, принципы ее организации, правовые механизмы достижения цели и желаемый результат общесистемной деятельности; Ц, Х1 - соответственно, федеральный закон как целевой результат законотворческой деятельности и входной сигнал в систему его исполнения (право применения); В2 - ввод команды к исполнению; Х2 - выходной сигнал исполнительного органа 2 управления системой - команда нижестоящему субъекту в иерархии системы ОБДД (обеспечения безопасности дорожного движения); Х3 - выходной сигнал блока 3 - достигнутый уровень ОБДД, измеренный в «опасных» причинах возникновения ДТП; Х4=Хвых - валовый статистический уровень оценки пропущенных причин опасности в дорожном движении (ДД) (число погибших и травмированных); СФД1, СФД2, СФД3 - субъекты (структуры) системной функциональной деятельности (законодательный и исполнительные органы управления системой; системный хозяйствующий субъект); ОС1, ОС2, ОС3 - каналы обратной связи (контроля) собственной деятельности субъектов; БС1, БС2, БС3 - блоки сравнения желаемого и достигнутого результатов собственной (внутрипроизводственной) деятельности субъектов; ИОО - идентификаторы опасных отказов - нарушений нормативов системной деятельности; СМИ - средства массовой информации; Х1-Х2 - величина отклонения результата деятельности от его требуемого уровня; Д1, Д2 и Д3 - соответственно, входные

сигналы к трем объектам управления БДД (безопасностью дорожного движения); Н1, Н2, Н3, Н4 - нормативы деятельности; 1-3 - объекты управления собственной деятельностью; 4 - система ДД; 5 - информация СМИ в эфире; 6 - канал мониторинга общественного мнения; 7 - канал передачи информации об опасных отказах региональному органу управления системой; ГОС - главная обратная связь (ГИБДД).

Закономерности распространения и пространственно-временного распределения веществ ОГ автомобилей в окрестности оживленных автодорог Санкт-Петербурга исследуются авторами на основе решения уравнения атмосферной диффузии в частных производных в реализации физического закона сохранения потока вещества по методике профессора М.Е. Берлянда (Главная геофизическая обсерватория им А.И. Воейкова) [4]:

дА+£и, а? =£Ак.^

д? г=\ дх. ¿=1 дх дхг

где ? - рассчитываемая концентрация примеси, г/м3; I - время, с; х. - координаты распространения примеси (в дальнейшем обозначаются через х, у и г), м; и. - скорость ветра по х, у, г, м/с; К. - составляющие коэффициента турбулентного массообмена, относящиеся к направлениям оси х. (г = 1, 2, 3); а - коэффициент, определяющий изменение концентрации за счет атмосферного метаболизма (химического превращения примеси), безразмерный.

Начиная с 1999 г. данная проблема разрабатывалась по Санкт-Петербургу в рамках совместных международных европейских проектов.

1999-2002 гг. Проект Комитета транспорта Администрации Санкт-Петербурга и Министерства транспорта Дании «Оценка внешних издержек от функционирования различных видов транспорта Санкт-Петербурга», в котором впервые были сделаны научные прогнозы до 2030 г. вероятного развития ситуации по ДТП, химическому и шумовому загрязнению воздушной среды от колесного транспорта, включая автомобили, троллейбусы, трамваи, метрополитен, дизельные локомотивы и электропоезда.

2011-2014 гг. Проект Еврокомиссии «Управление качеством воздуха в странах восточного региона», в котором впервые для стран Восточного региона применительно к Санкт-Петербургу были освоены методология и программное обеспечение СОРБЯТ (вычисление валовых выбросов от автотранспорта вредных веществ и парниковых газов) с проведением расчетно-аналитического прогнозирования воздействия автотранспорта на качество атмосферного воздуха Санкт-Петербурга в долгосрочной перспективе (2015-2030 гг.) [1, 2, 4].

2007-2013 гг. Проект «Безопасность трансграничного дорожного движения» в рамках реализации Программы приграничного сотрудничества ЕКР1 2007-2013 (Европейский инструмент соседства и партнерства) и подпрограммы «Юго-Восточная Финляндия -Россия».

Результаты исследования

В процессе реализации проектов были получены следующие результаты:

- разработан алгоритм управления рисками на участках концентрации ДТП;

- выявлены участки концентрации ДТП и разработаны предложения для снижения рисков для ключевых дорог Всеволожского и Выборгского районов Ленинградской области;

- произведен отбор характерных дорожных объектов по региону Санкт-Петербурга и обоснованы конкретные механизмы и инструменты для реализации улучшений состояния по ДТП.

На рис. 3, 4 представлены данные расчетного исследования качества атмосферного воздуха в окрестности кольцевой автомобильной дороги (КАД) Санкт-Петербурга при неблагоприятных метеоусловиях в «часы пик» по N02 и частицам ПМ.

"301 Азотэ диоксид (Аэот (IV) оксид) 95000 100000 105000 110000 115000 1г0С00 125000

95000 100000 105000 110000 115000 120000 125000

11111111111111

О 0,06 0,10 0,20 0,30 0,<0 0,50 О,ГО 1 2 3 5 10 100

Объект: 702011, КАД_2011; вэр исид 1; вэр расч.2; пп.1

Масштаб 1.200000

Рис. 3. Карта загрязнения воздуха N02 в окрестности КАД

На рис. 5 представлено картирование выявленных мест «концентрации ДТП» на сети дорог регионального значения Выборгского района Ленинградской области.

Создана и непрерывно развивается городская Автоматизированная информационная система (АИС) станций государственного технического осмотра (ГТО) автотранспорта. По условиям трёхстороннего договора между пунктами ГТО, Фондом БДД и ГИБДД все станции ГТО обязаны предоставлять информацию о техническом состоянии автомобилей на центральный сервер АИС, где информация накапливается, обрабатывается и анализируется с составлением отчётов для ГИБДД. Станция оснащена самыми современными измерительными и диагностическими инструментальными средствами (рис. 6).

0328 Углерод

100000 110000 120000

100000 110000 120000

I I I * I I I I ~1

0 0,05 0,10 0,20 0.30 0,40 0,50 1 2

Обьект; 782011, МД_2011; вар исхд 1; вар,расч,12; лл.1 №=2м) Масштаб 1:208400

Рис. 4. Карта загрязнения воздуха РМ в окрестности КАД

Рис. 5. Участки «концентрации ДТП» на сети дорог регионального значения Выборгского

района Ленинградской области

Рис. 6. Станция инструментального контроля технического состояния легковых автомобилей в ИБДД СПбГАСУ

Настоящим исследованием авторы стремятся путем научных изысканий привлечь внимание законодателей, ученых, заинтересованных организаций и общественности к необходимости организации контроля чрезвычайно опасных ситуаций ДТП и сверхнормативного загрязнения атмосферы на уровне дыхания человека вредными веществами ОГ. Как показали исследования, риски возникновения таких ЧС обусловлены в значительной степени существенными отклонениями параметров конструктивной безопасности транспортных средств от действующих в Российской Федерации требований. Эта проблема в Санкт-Петербурге - морской столице России появилась сравнительно недавно в связи с мощной автомобилизацией города, и поэтому требует адекватного предупредительного реагирования.

Литература

1. Кравченко П.А., Олещенко Е.М. Механизмы формирования функциональных свойств систем обеспечения безопасности дорожного движения // Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: сб. трудов XXII Междунар. науч.-практ. конф. СПб.: СПбГАСУ, 2016. С. 17-25.

2. Lozhkin V.N., Lozhkina O.V., Ushakov A.A. Using K-Theory in Geographie Information Investigations of Critical-Level Pollution of Atmosphere in the Vicinity of Motor Roads // World Applied Sciences Journal (Problems of Architecture and Construction). 2013. V. 23. pp. 1 818-4 952.

3. Lozhkin V.N., Lozhkina O.V. Results of haromonization of russian vehicle emission standards with eu directives at the example of ST. Petersburg // Book of proceedings of the International Symposium, «Environmental and engineering aspects for sustainable living», EANW, Gannover, 2014, p. 101-103.

4. Ложкин В.Н., Ложкина О.В. Управление экологической безопасностью автомобильного транспорта: монография. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Germany, 2011. 195 с.

5. Ложкин В.Н. Надежность технических систем и техногенный риск: учеб. / под общ. ред. проф. В.Н. Ложкина. СПб.: С.-Петерб. ун-т ГПС МЧС России, 2009. 444 с.

References

1. Kravchenko P.A., Oleshchenko E.M. Mechanisms of formation of the functional properties of road traffic safety management systems // Organization and Safety of Road Traffic in Big Cities: Book of Proceedings (electronic version) of the Twelfth Intern. Scientific. conf. SPb.: St.PbGASU, 2016. P. 17-25.

2. Lozhkin V.N., Lozhkina O.V., Ushakov A.A. Using K-Theory in Geographic Information Investigations of Critical-Level Pollution of Atmosphere in the Vicinity of Motor Roads // World Applied Sciences Journal (Problems of Architecture and Construction). 2013. V. 23. pp. 1 818-4 952.

3. Lozhkin V.N., Lozhkina O.V. Results of haromonization of russian vehicle emission standards with eu directives at the example of ST. Petersburg // Book of proceedings of the International Symposium, «Environmental and engineering aspects for sustainable living», EANW, Gannover, 2014. p. 101-103.

4. Lozhkin, V.N., Lozhkina, O.V. Environment Safety Management of Uraban Road Transport. Saarbrucken, DU: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH and Co., 2011. 195 p.

5. Lozhkyn V.N. Reliability of technical systems and technological risks / Tutorial V.S. Artamonov, V.N. Lozhky, Yu.G. Baskin, A.P. Chupriyan, O.V Lozhkina. Under the general editorship. of prof. V.N. Lozhkin. St. Pb: St. Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia, 2009. 444 p.