Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Транспортные системы

Диссертационная работа:

Стариченков, Алексей Леонидович. Методология обеспечения безопасности транспортных средств : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.22.01 / Стариченков Алексей Леонидович; [Место защиты: Ин-т проблем трансп. им. Н.С. Соломенко РАН].- Санкт-Петербург, 2011.- 35 с.: ил. РГБ ОД, 9 12-1/1197

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы.

Безопасность – сложнейшее социально-политическое и научно-техническое явление, смысл которого доступен на интуитивном уровне, однако, несмотря на широкое употребление этого понятия, его сущность и содержание остаются теоретически неисследованными. Определенная сложность в исследовании и решении проблем безопасности заключается в том, что непосредственное измерение безопасности невозможно.

В настоящее время проблемы безопасности существуют практически во всех областях деятельности человека. Результаты работ в данных областях знаний сформировались в виде Федеральных законодательных актов по вопросам безопасности применительно к отдельным направлениям деятельности. К одному из таких направлений относится безопасность транспорта, как составная часть национальной безопасности Российской Федерации.

Современный этап развития научной мысли в сфере проблем безопасности транспорта характеризуется попытками перехода от эмпирического к теоретическому уровню исследования, наличием предпосылок для создания концепции и теории безопасности: идеологических и методологических.

Сегодня проблема безопасности начинает рассматриваться как важнейший аспект проектирования, создания и использования различных транспортных средств (ТрС), как наиболее уязвимой, с точки зрения безопасности, составляющей транспортных систем отдельных регионов и всей страны в целом. Это обусловливается, с одной стороны, сложностью структуры указанных объектов, а, с другой стороны, тем возможным ущербом, который может быть нанесен в случае их отказа, включая гибель пассажиров и экипажа ТрС, а также катастрофические последствия, связанные с повреждением перевозимых опасных грузов.

Дальнейшее повышение скоростей транспортных средств, резкое увеличение их количества, реализация новых принципов движения, совершенствование энергетических установок транспортных средств и средств обеспечения транспортировки и невозможность решения проблемы безопасности ТрС с ведомственных позиций, выдвигает на повестку дня вопрос о разработке основных направлений повышения безопасности современных транспортных средств.

Неудовлетворительное положение дел с аварийностью на транспорте настоятельно требует поиска новых подходов к обеспечению безопасности эксплуатируемых транспортных средств. Различным аспектам данных подходов посвящены исследования таких ведущих отечественных и зарубежных специалистов, как Ф.М.Кацман, В.В.Кобзев, И.М.Короткин, Е.А.Куклев, Ю.А.Лукомский, И.А.Рябинин, А.Е.Сазонов, Д.А.Скороходов, Х.Кумамото, Э.Хенли.

В современных условиях возникает необходимость рассмотрения проблемы безопасности транспортных средств на качественно новой межведомственной основе, т.к. эффективное ее решение невозможно без создания соответствующего методологического обеспечения. При формировании теории и методов обеспечения безопасности ТрС необходимо использовать комплексный подход, включающий совместное рассмотрение результатов научных исследований и потребностей практики в интересах безопасности людей и грузов.

Быстрое, качественное и экономически эффективное решение проблемы обеспечения безопасности транспортных средств на протяжении всего периода их жизненного цикла возможно только на основе системных методологических принципов, объединенных современной технологией, используемой всеми организациями, участвующими в создании, эксплуатации и модернизации ТрС. Именно поэтому создание методологии обеспечения безопасности транспортных средств, включающей разработку методов и алгоритмов, безусловно, является актуальной темой исследования.

Цель работы. Целью диссертационной работы является решение научной проблемы повышения безопасности транспортных средств на основе использования принципа комплексной оценки безопасности, а также разрабатываемых теоретических методов и практических средств, реализующих данный принцип.

Задачи исследования. Для достижения сформулированной цели диссертационной работы были поставлены и решены следующие основные научные и практические задачи:

  1. Разработка метода анализа и оценки безопасного состояния региональной транспортной системы.

  2. Определение состава показателей и критериев эффективности функционирования региональной транспортной системы.

  3. Разработка моделей функционирования региональной транспортной системы.

  4. Разработка принципов комплексной теории оценки безопасности транспортных средств.

  5. Разработка состава и структуры единой среды моделирования основных конструктивных элементов высокоскоростных транспортного средства и его подсистем, предназначенной для решения задач обеспечения конструктивной безопасности ТрС.

  6. Разработка программного комплекса, как средства реализации метода обеспечения конструктивной безопасности высокоскоростного транспортного средства, и оценка его адекватности.

  7. Разработка противоаварийного прогнозирующего алгоритма, как средства реализации метода повышения безопасности движения высокоскоростного транспортного средства, и моделирование работы предлагаемого алгоритма.

  8. Разработка принципов построения и функциональных требований, предъявляемых к системе информационной поддержки принятия решений (СИП ПР), как к средству повышения безопасности объектов транспортировки в местах их дислокации.

  9. Разработка программного обеспечения тренажера по управлению движением высокоскоростного транспортного средства, как средства повышения безопасности персонала.

  10. Разработка метода оценки эффективности системы управления безопасностью транспортной компании и программного обеспечения, реализующего предлагаемый метод.

Объект исследования. Объектом исследования являются транспортные средства, как наиболее уязвимая, с точки зрения безопасности, составляющая транспортных систем отдельных регионов и всей страны в целом.

Предмет исследования. Предметом исследования является процесс организации и обеспечения безопасности транспортных средств.

Методы исследования. В диссертационном исследовании использовались: математический аппарат теории оптимального управления, теории устойчивости, теории фазовых пространств нелинейных динамических систем, математической статистики, теории принятия решений, теории квалиметрии, теории сетей, а также методы теории экспертных оценок, методы математического и компьютерного моделирования, численные методы решения нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений, методы аппроксимации нелинейных зависимостей.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Динамическая модель экономического развития региона с учетом транспортной составляющей.

  2. Принцип комплексной оценки безопасности транспортных средств и его составляющие.

  3. Метод обеспечения конструктивной безопасности высокоскоростного транспортного средства и реализующий его программный комплекс.

  4. Метод повышения безопасности объектов транспортировки в местах их дислокации.

  5. Метод оценки эффективности системы управления безопасностью транспортной компании (СУБ ТК) и реализующее его программное обеспечение.

Научная новизна состоит в разработке новых и совершенствовании существующих методов и алгоритмов оценки и обеспечения безопасности транспортных средств, в том числе:

  1. Разработанная динамическая модель развития экономики региона с учетом транспортной составляющей позволяет, в отличии от существующих, решать две задачи прогнозирования:

прогнозирование объема перевозок в регионе в зависимости от характера изменения объемов перевозок, выполненных транспортом в предпрогнозном периоде, от динамики изменения валового внутреннего продукта и общественных производственных фондов, от характера изменения объемов капиталовложений в развитие промышленности, сервисных отраслей, транспорта и экологии, а также от изменения общей численности населения региона;

определение необходимых пропорций капиталовложений в развитие промышленности, транспорта, экологии и фонда потребления в зависимости от требуемого объема перевозок в регионе, характера изменения валового внутреннего продукта и общественных производственных фондов, а также от изменения общей численности населения региона.

  1. Сформулированный принцип комплексной оценки безопасности транспортных средств, в отличие от существующих, предоставляет возможность рассматривать весь процесс обеспечения безопасности ТрС в виде совокупности четырех составляющих, а именно:

конструктивной безопасности ТрС;

безопасности движения ТрС;

безопасности объектов транспортировки в местах дислокации;

безопасности управления и обслуживания ТрС.

Предлагаемый системный подход к оценке безопасности транспортных средств позволяет всем организациям, участвующим в их создании, эксплуатации и модернизации, обеспечивать безопасность на протяжении всего периода жизненного цикла ТрС. Сформулированный принцип, обладая универсальностью, может быть использован при рассмотрении любого вида транспорта.

  1. Разработанный метод обеспечения конструктивной безопасности высокоскоростного ТрС и реализующий его программный комплекс позволяют, в отличие от существующих, совместно решать различные задачи системного обеспечения конструктивной безопасности высокоскоростных транспортных средств, такие как:

сравнительный анализ вариантов конструкции ТрС, выбор основных характеристик исполнительных органов и систем управления движением по критериям безопасности и эффективности;

оценка конструктивной безопасности ТрС;

анализ аварийных режимов и отработка алгоритмов противоаварийного управления;

исследование и выбор технических средств и алгоритмов управления движением, анализ их эффективности и безопасности;

исследование динамики управляемого движения высокоскоростных транспортных средств с варьируемыми конструктивными характеристиками различного целевого назначения;

оценка ходовых и маневренных качеств рассматриваемого типа ТрС при варьировании его конструктивных характеристик.

При этом решение многих задач стало возможным только с использованием разработанного программного обеспечения.

  1. Разработанный метод повышения безопасности объектов транспортировки в местах их дислокации позволяет, в отличии от существующих, сформировать системы информационной поддержки принятия решений в аварийных ситуациях с использованием информационных моделей нового типа, составленных с помощью продукционных правил и содержащих функциональное, структурное, конструктивное, топологическое, организационное и информационное описание объектов ТрС, а также описание состава, способов и видов управления транспортным средством в аварийных ситуациях.

  2. Разработанный метод оценки эффективности системы управления безопасностью транспортной компании и реализующее его программное обеспечение впервые позволили не только качественно, но и количественно оценить эффективность системы управления безопасностью с учетом фактической аварийности принадлежащих компании транспортных средств. Предлагаемый метод, в отличие от существующих, позволяет сравнивать различные СУБ ТК, а также оценивать мероприятия, направленные на улучшение отдельных требований Международного кодекса по управлению безопасностью.

Достоверность результатов исследования. Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается корректным использованием апробированного математического аппарата теории оптимального управления, теории устойчивости, теории фазовых пространств нелинейных динамических систем, математической статистики, теории квалиметрии, а также методов теории экспертных оценок и соответствием результатов теоретических исследований результатам компьютерного моделирования и результатам натурных испытаний и эксплуатации транспортных средств.

Практическая ценность работы.

  1. Разработанный метод обеспечения конструктивной безопасности высокоскоростного ТрС и реализующий его программный комплекс обеспечивают повышение качества технических решений при существенном сокращении сроков и стоимости создания новых и модернизации существующих объектов рассматриваемого типа. Предлагаемый метод и программный комплекс могут быть использованы:

НИИ и КБ-разработчиками и проектантами при создании новых и модернизации существующих высокоскоростных ТрС и технических средств управления их движением;

заказчиками высокоскоростных ТрС – для оценки эффективности предлагаемых разработчиками конструктивных и технических решений, их соответствия заданным в ТЗ эксплуатационным характеристикам и требованиям безопасности;

организациями, эксплуатирующими ТрС рассматриваемого типа – для подготовки и тестирования обслуживающего персонала и экипажей;

ВУЗами – для подготовки специалистов в области проектирования высокоскоростных ТрС и их технических систем.

  1. Разработанный метод повышения безопасности движения ТрС и реализующий его алгоритм могут быть использованы НИИ и ЦКБ для создания системы предотвращения аварийных ситуаций для различных видов транспортных средств, обладающих ограниченной областью устойчивости.

  2. Разработанный метод повышения безопасности объектов транспортировки в местах их дислокации может быть использован НИИ и ЦКБ при создании систем информационной поддержки принятия решений руководителей борьбы за живучесть ТрС.

  3. Разработанный метод оценки эффективности системы управления безопасностью транспортной компании и реализующее его программное обеспечение могут быть использованы:

представителями отдела безопасности транспортных компаний – для самостоятельной оценки качества и уровня безопасности компании и определения возможных путей повышения уровня безопасности управления и обслуживания принадлежащих компании ТрС;

представителями службы освидетельствования – при проведении ежегодной проверки систем управления безопасностью транспортных компаний (СУБ ТК).

Практическая ценность диссертации подтверждена пятью актами о внедрении результатов работы в ЦМКБ «Алмаз» (СПб.), в 1 ЦНИИ МО РФ (СПб), в Санкт-Петербургском университете государственной противопожарной службы МЧС РФ, в НПП «Система» (СПб.), в ООО «Городской центр экспертиз» (СПб).

Реализация результатов работы.

Диссертационное исследование проведено при поддержке Правительства Санкт-Петербурга, выраженной в двух грантах:

  1. Грант комитета по науке и высшей школе для молодых кандидатов наук вузов и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, по теме: «Разработка алгоритма прогнозирования аварийных ситуаций, возникающих при движении высокоскоростных судов» – 2005 год (шифр гранта PD05-1.10-164, диплом АСП № 605077);

  2. Грант комитета по науке и высшей школе для молодых кандидатов наук вузов и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, по теме: «Разработка методики оценки эффективности системы управления безопасностью судоходной компании» – 2006 год (шифр гранта PD06-2.0-163, диплом АСП № 606069).

Разработанные в диссертации:

принципы построения, алгоритмы функционирования, принципы представления информации, продукционные правила и функциональные требования, предъявляемые к СИППР, внедрены в НПП «Система» при создании системы поддержки принятия решений руководителя борьбы за живучесть судна, а также в 1 ЦНИИ МО РФ при разработке требований, предъявляемых к системам управления техническими средствами кораблей и судов;

метод анализа и ранжирования факторов, влияющих на техническое состояние, метод определения эффективности технического обслуживания, а также анкета для опроса экспертов внедрены в ООО «Городской центр экспертиз» при выполнении НИР «Разработка предложений по повышению надежности объектов системы магистрального транспорта газа ООО «Газпром трансгаз Югорск» на основе анализа результатов диагностики, планируемых режимов транспорта газа, статистических и физических данных», а также при выполнении НИР «Разработка методики комплексного многопараметрического автоматизированного анализа состояния и оценки рисков аварий линейной части магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Югорск» на основе данных диагностики и мониторинга»;

принцип описания состава и структуры моделей транспортных средств, функциональные требования к системе информационной поддержки принятия решений, а также принцип комплексной оценки безопасности транспортных средств и его составляющие опубликованы в изданных Санкт-Петербургским университетом государственной противопожарной службы МЧС РФ (СПб УГПС МЧС РФ) монографиях:

  1. Безопасность водного транспорта и человеческий фактор /В.С. Артамонов, В.С. Звонов, М.Л. Маринов, Д.А. Скороходов, А.Л. Стариченков, Н.И. Уткин. СПб.: УГПС МЧС РФ, 2011. – 372 с.

  2. Проблемы безопасности водного транспорта при чрезвычайных ситуациях /В.С. Артамонов, В.С. Звонов, А.С. Поляков, Д.А. Скороходов, А.Л. Стариченков, Н.И. Уткин. СПб.: УГПС МЧС РФ, 2010. – 362 с.

  3. Безопасность мореплавания высокоскоростных судов /В.С. Артамонов, В.С. Звонов, А.С. Поляков, Д.А. Скороходов, А.Л. Стариченков, Н.И. Уткин. СПб.: УГПС МЧС РФ, 2010. – 372 с.

принципы построения прогнозирующего алгоритма управления движением судна на воздушной подушке в аварийных ситуациях внедрены в ЦМКБ «Алмаз» при выполнении ОКР «Разработка концептуального проекта комплекса плавучих средств освоения месторождения, использующих принцип воздушной подушки для работы на мелководье», «Новый облик - ТСВП»;

метод оценки эффективности системы управления безопасностью судоходной компании и реализующее его программное обеспечение апробированы в пяти ведущих Российских судоходных компаниях (ООО «Волга-Нева» (СПб.), ООО «Трансоил» (СПб.), ЗАО «Балтком» (СПб.), ООО «Лукоил-Калининградморнефть» (СПб.), ООО «Дуглас» (СПб.));

Кроме того, разработанные в диссертации методы, модели и алгоритмы, а также реализующее их программное обеспечение использованы в восьми научно-исследовательских работах, выполненных при участии автора в Учреждении Российской академии наук Институте проблем транспорта им. Н.С. Соломенко РАН (ИПТ РАН) и на кафедре корабельных систем управления (КСУ) Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПб ГЭТУ).

В учебном процессе результаты диссертации используются на кафедре КСУ СПб ГЭТУ при чтении курса лекций по дисциплине «Интегрированные системы управления кораблем», на кафедре организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ СПб УГПС МЧС РФ при проведении занятий по дисциплине «Пожарная тактика», а также на кафедре комплексных систем управления техническими средствами подводных лодок (КСУ ТС ПЛ) Военно-морского инженерного института (ВМИИ) при проведении практикума по дисциплине «Управление, сертификация и инновации. Теория автоматического управления».

Апробация работы. Основные научные положения, а также теоретические и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих всероссийских и международных научных конференциях и постоянно-действующих семинарах:

всероссийских конференциях по управлению движением кораблей и специальных аппаратов (ИПУ РАН, 1997, 1998, 2002, 2003);

всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт России: проблемы и перспективы» (М., 2007, 2008, 2009, 2010, 2011);

всероссийской научно-технической конференции «Перспективы развития транспорта России» (СПб., 2005);

международных конференциях по морским интеллектуальным технологиям «Моринтех» (СПб., 2001, 2003, 2004, 2005, 2008, 2009, 2011);

международной конференции «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах» (СПб., 2002);

международной научно-практической конференции «Терроризм и безопасность на транспорте» (М., 2005);

международной конференции «Безопасность портов и мультимодальных транспортных систем» (СПб., 2008);

научно-технических конференциях молодых ученых (ЦНИИ «Электроприбор» (СПб., 1999, 2000, 2002);

российской научно-практической конференции судостроителей «Единение науки и практики - 2010» (СПб., 2010);

конференциях профессорско-преподавательского состава СПб ГЭТУ (1996–2010);

общероссийском семинаре «Современные методы навигации и управления движением» (М., ИПУ РАН, 2008);

постоянно действующем семинаре секции «Проблем транспорта» (СПб., Дом ученых им. А.М. Горького, 2000–2011);

постоянно действующем семинаре «Системы обработки информации и управления» (СПб., Институт проблем транспорта РАН, 2000–2009);

XXII общем заседании Академии навигации и управления движением (СПб., ЦНИИ «Электроприбор», 2006).

Публикации. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы опубликованы в 4-х монографиях, в 27-ми статьях, в том числе в 14-ти статьях, опубликованных в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, в 21-ой публикации материалов всероссийских и международных научных конференций, в восьми отчетах по НИР.

Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 473 страницы машинописного текста состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников из 177 наименований. Она содержит 78 рисунков, 41 таблицу, а также 3 приложения.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net