Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ развития автотранспортной системы как инфраструктурной составляющей жизнеобеспечения городского хозяйства 16
1.1 Обеспечение экологической безопасности города и критерии оценки техногенного воздействия на природную среду 16
1.2 Функциональные особенности автотранспортной системы города, влияние на окружающую среду и перспективные направления ее развития в едином комплексе задач урбанизированных территорий 32
1.3 Существующие концепции управления экологической безопасностью автотранспортной составляющей городского хозяйства и примеры построения систем управления в этой области 51
1.4 Методы и подходы, используемые при оценке, прогнозировании и управлении экологической безопасностью автотранспортной системы города 71
1.5 Выводы и конкретизация задач исследования 91
Глава 2 Подход к управлению экологической безопасностью автотранспортной системы города на принципах биосферной совместимости 94
2.1 Исходные гипотезы и предпосылки 94
2.2 Принципы создания технологии обеспечения экологической безопасности автотранспортной системы города на основе парадигмы биосферной совместимости 100
2.3 Системное представление и концептуальная модель экологической безопасности автотранспортной системы города 102
2.4 Критерий экологической безопасности автотранспортной системы города на основе баланса био- и техносферы 105
2.5 Структурная модель экологической безопасности автотранспортной системы города как модель объекта управления 110
2.6 Выводы по главе 2 116
Глава 3 Развитие системы мониторинга экологической безопасности автотранспортной системы города 117
3.1 Обоснование используемых показателей и параметров мониторинга с позиции биосферной совместимости 117
3.2 Основные требования, предъявляемые к автоматизированной системе мониторинга и функциональная модель мониторинга экологической безопасности автотранспортной системы города 126
3.3 Структурная модель автоматизированной системы мониторинга экологической безопасности автотранспортной системы города 137
3.4 Выводы по главе 3 146
Глава 4 Модели и алгоритмы оценки, прогнозирования и управления экологической безопасностью автотранспортной системы города 147
4.1 Алгоритм формирования и выбора управляющих воздействий по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города 147
4.2 Методика интегральной оценки экологической безопасности составляющих автотранспортной системы города 152
4.3 Прогнозирование экологической безопасности автотранспортной системы города на основе агентного подхода 176
4.4 Обобщенная структурная модель автоматизированной системы управления экологической безопасностью автотранспортной системы города и ее теоретико-множественное описание 199
4.5 Теоретико-множественное описание и структурная модель информационно-аналитической системы формирования управления экологической безопасностью автотранспортной системы города 208
4.6 Выводы по главе 4 220
Глава 5 Исследования предлагаемого подхода к управлению экологической безопасностью на примере автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства 222
5.1 Результаты мониторинга состояния автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства 222
5.2 Формирование системы оценочных показателей состояния и обследование производственной среды объектов автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства 242
5.3 Результаты интегральной оценки состояния составляющих автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства 250
5.4 Количественная оценка вклада составляющих автотранспортной системы в реализацию функций города и результаты прогнозирования экологической безопасности 265
5.5 Выводы по главе 5 302
Глава 6 Рекомендации по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города и их эффективность 304
6.1 Рекомендации по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города и предложения к программам развития автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства 304
6.2 Методика оценки эколого-экономической эффективности предлагаемых рекомендаций по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города 312
6.3 Результаты внедрения разработанных рекомендаций по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города 322
6.4 Выводы по главе 6 346
Заключение 347
Список использованных источников 352
- Функциональные особенности автотранспортной системы города, влияние на окружающую среду и перспективные направления ее развития в едином комплексе задач урбанизированных территорий
- Основные требования, предъявляемые к автоматизированной системе мониторинга и функциональная модель мониторинга экологической безопасности автотранспортной системы города
- Формирование системы оценочных показателей состояния и обследование производственной среды объектов автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства
- Результаты внедрения разработанных рекомендаций по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города
Введение к работе
Актуальность темы исследования. На сегодняшний день города, ставшие ведущей формой человеческого поселения, и созданная человеком городская среда, являются центрами современной техногенной цивилизации. Однако развитие цивилизации при недостаточном учете законов взаимодействия между обществом и природой сопровождается значительным воздействием на компоненты природной среды, что чревато катастрофическими последствиями для биосферы и человека как ее части. В целом пока не удалось достичь принципиальных положительных тенденций изменения качества жизни людей на урбанизированных территориях, что, прежде всего, связано с используемой идеологией - «люди для предприятий», «люди для системы» и «люди для города». В итоге современные российские города и поселения постепенно превращаются из центров развития цивилизации в источники разрушения окружающей природы и деградации населения.
Поэтому насущной проблемой, стоящей перед обществом, является создание условий для самоподдерживающего развития городов на основе единения природы и городского хозяйства в интересах достижения и сохранения необходимого уровня качества жизни как нынешнего, так и будущего поколений людей. Решение этой проблемы во многом связано с преодолением негативных последствий, обусловленных особенностями и противоречиями процесса современной урбанизации.
Автотранспортная система (АТС) является частью системы жизнеобеспечения городского хозяйства и важной составляющей в реализации функций города, а ее объекты - источниками мощного техногенного воздействия на окружающую среду. Сложившаяся неблагоприятная экологическая ситуация в большинстве мегаполисов и крупных городов является следствием того, что чаще всего критерием эффективности функционирования транспортных систем служат получение прибыли и расширение масштабов бизнеса, а не сбалансированность и устойчивость городской среды на основе приоритетов ресурсосбережения, экологичности и безопасности. В итоге констатируются: рост потребления невозобновляемых природных ресурсов, вредных выбросов и неутилизи-руемых отходов и, соответственно, - увеличение ущерба от этих воздействий и затрат на содержание и развитие объектов автотранспортной инфраструктуры. При этом важным результатом анализа деятельности автотранспортной системы является вывод, характеризующий ее способность как сложной организационно-технической структуры функционировать, удовлетворяя необходимые экономические потребности во взаимодействии с природной средой.
Вместе с тем, распространенная точка зрения о том, что переход к рыночной модели экономического развития и концепции делегированного саморегулирования автоматически позволит решить все экологические проблемы оказалась несостоятельной. Рынок плохо приспосабливается к действиям, имеющим перспективную направленность в отношении интересов будущих поколений и связанным с использованием ресурсов, находящихся в общественной собственности. Отечественный опыт потребления природных ресурсов и неутешительные данные статистики в области экологической безопасности полностью подтверждают данный тезис.
С этих позиций существующие традиционные подходы к управлению экологической безопасностью автотранспортной системы города, несмотря на проведенные научные исследования, не в полной мере могут обеспечить условия адаптивности системы по отношению к динамике и особенностям городской среды. Возникает задача разработки научных основ управления экологической безопасностью автотранспортной системы города на новой концептуальной основе, опирающейся, с одной стороны, на известные фундаментальные положения и полученные ранее результаты в этой области, и
учитывающей, с другой стороны, междисциплинарный характер исследований. Такой подход к управлению должен быть направлен на саморегулирование жизнедеятельности, формирование новой понятийной схемы переосмысления общественных интересов, разработку гуманитарных технологий преодоления патологии сознания человека и антагонистического отношения к природе. В теоретическом плане эта задача пока находится в стадии постановки, и имеется мало примеров ее практической реализации, тем более в части построения систем управления. Это предопределяет наличие проблемы настоящего диссертационного исследования, актуальность ее решения в едином комплексе задач социально-экономического и соответствующего научно-технического развития урбанизированных территорий и охраны окружающей среды.
В качестве концептуальной основы управления экологической безопасностью автотранспортной системы города принята разработанная Российской академией архитектуры и строительных наук новая мировоззренческая парадигма биосферной совместимости, связывающая удовлетворение рациональных потребностей человека с устойчивым региональным (территориальным) развитием и эволюционными преобразованиями в сознании людей.
Цель диссертационной работы - разработка научных основ управления экологической безопасностью автотранспортной системы города на принципах биосферной совместимости и прогрессивного развития урбанизированных территорий.
Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:
провести анализ современных методов обеспечения экологической безопасности автотранспортной системы как инфраструктурной составляющей городского хозяйства и существующих концепций управления экологической безопасностью;
разработать принципы создания технологии обеспечения экологической безопасности автотранспортной системы города;
построить концептуальную модель экологической безопасности автотранспортной системы и выполнить ее теоретико-множественное представление как объекта управления;
сформулировать критерии оценки экологической безопасности автотранспортной системы города на основе баланса био- и техносферы;
разработать модели и алгоритмы оценки, прогнозирования и управления экологической безопасностью автотранспортной системы города;
построить структурную модель автоматизированной системы управления и детализировать ее основные подсистемы в качестве современного средства обеспечения экологической безопасности автотранспортной системы города;
провести экспериментальные и численные исследования методов и алгоритмов управления экологической безопасностью автотранспортной системы (на примере г. Орла), включающие экологический мониторинг, прогнозирование, обоснование и оценку эффективности принятия управленческих решений;
разработать практические рекомендации по обеспечению экологической безопасности и перспективному развитию автотранспортной системы и способы их реализации в программах и проектах развития города с оценкой эколого-экономической эффективности предлагаемых мероприятий.
Объект исследования - процесс обеспечения экологической безопасности автотранспортной системы города как ключевого фактора создания безопасной и комфортной городской среды.
Предмет исследования - принципы и подходы к управлению экологической безопасностью автотранспортной системы города и обеспечивающие их модели, методы, методики и алгоритмы.
Методы исследований базируются на основных положениях системного анализа, теории моделирования систем, методах математической статистики и прогнозирования, теории множеств и математической логике, экспертных оценках, нечеткой логике, методах автоматизированного управления и принятия решений и других.
Научная новизна работы заключается в разработке нового подхода к управлению экологической безопасностью автотранспортной системы города, содержащего совокупность взаимосвязанных научных элементов, в частности:
разработаны принципы создания технологии обеспечения экологической безопасности автотранспортной системы города, базирующиеся на положениях парадигмы биосферной совместимости, способствующие преобразованию автотранспортной системы в экологически безопасную и комфортную структуру, развивающую человека;
построена концептуальная модель экологической безопасности, основывающаяся на системном представлении автотранспортной системы города в виде открытой динамической структуры, и отличающаяся содержанием в ее составе взаимодействующих частей: технической, природной и социальной;
сформулированы критерии оценки экологической безопасности автотранспортной системы города и эффективности принимаемых решений по управлению экологической безопасностью, в основе которых положены тройственный баланс био-, ноо- и техносферы и показатели реализации функций города;
предложена структурная модель экологической безопасности автотранспортной системы города как модель объекта управления, отличительной особенностью которой является ее многокомпонентное представление в виде природо-социо-технической системы;
предложены принципы развития системы мониторинга экологической безопасности автотранспортной системы города, базирующиеся на учете внутреннего и внешнего направлений ее функционирования, и ориентированные на комплексную оценку состоянии городской среды;
разработан алгоритм формирования и выбора управляющих воздействий по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города, построенный на принципах адаптивного управления к изменяющейся экологической ситуации, и использующий модели оценки, прогнозирования и критерии на основе баланса био-, ноо-и техносферы.
Практическая ценность заключается в том, что управление, базирующееся на принципах биосферной совместимости, как новая технология обеспечения экологической безопасности автотранспортной системы города, позволяет:
использовать предлагаемые принципы мониторинга при комплексной оценке состояния городской среды от негативного техногенного воздействия объектов автотранспортной инфраструктуры;
применять результаты моделирования экологических ситуаций на урбанизированных территориях, и осуществлять на их основе прогнозы экологической безопасности автотранспортной системы города;
применять предложенный теоретико-методологический аппарат для решения практических задач построения специализированных систем управления экологической безопасностью автотранспортной системы города;
разрабатывать конкретные предложения по экологической реконструкции урбанизированных территорий транспортного назначения и проекты программ перспектив-
ного инновационного развития автотранспортной системы в комплексе с социальными, природно-климатическими, экологическими, экономическими и другими факторами;
- разрабатывать научно обоснованные рекомендации по внедрению биосферосов-местимых технологий на объектах автотранспортной инфраструктуры и оценивать их эколого-экономическую и социальную эффективность.
Достоверность и обоснованность результатов диссертационного исследования подтверждается применением современных методов исследования с использованием сертифицированных средств измерения; представительными объемами выборок, воспроизводимостью и согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований; положительным опытом их внедрения и апробации на практике.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Принципы создания новой технологии обеспечения экологической безопасности автотранспортной системы города.
-
Концептуальная и структурная модели экологической безопасности автотранспортной системы города и ее теоретико-множественное представление.
-
Критерии оценки экологической безопасности автотранспортной системы города и эффективности принимаемых управленческих решений.
-
Функциональная модель мониторинга экологической безопасности автотранспортной системы города и структурная модель системы его реализации.
-
Методика количественной оценки вклада автотранспортной составляющей в реализацию функций города.
-
Результаты экспериментальных и численных исследований по оценке и прогнозированию экологической безопасности автотранспортной системы города на основе построенных моделей, алгоритмов и реализованных методик.
-
Рекомендации по обеспечению экологической безопасности и инновационному развитию объектов автотранспортной инфраструктуры на основе принципов биосферной совместимости.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на всероссийских и международных конференциях, симпозиумах и семинарах различных уровней и получили положительную оценку. Основные из них: I-VI Международные научно-практические Интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение XXI век» (г. Орел, 2002-2008 гг.); VI Российская научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2003 г.), научно-практический семинар «Экологическая безопасность региона: опыт, проблемы, пути решения» (Орел, 2004 г.), международная научно-техническая конференция «Приборостроение - 2004» (Винница-Ялта, 2004 г.), Всероссийская научно-техническая конференция «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 2004 г.), Всероссийская научно-практическая конференции «Развитие транспорта в регионах России: проблемы и перспективы» (Киров, 2007 г.), V и VI Всероссийские научно-технические конференции «Политранспортные системы» (Красноярск, 2007 г., Новосибирск, 2009 г.), VIII Российская научно-практическая конференция «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2007 г.), Международные академические Чтения «Биосферно-совместимая безопасная среда обитания с позиций архитектурно-градостроительного комплекса» (Брянск, 2007 г.), V Международная научно-техническая конференция «Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России» (Пенза, 2008 г), III, IV, V Международные научно-технические конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве (Орел, 2008 г., 2010 г., 2012 г.), Международный научно-практический семинар «Человек и развитие биосферо-совместимых городов» (Орел, 2009 г), Международная научно-практическая Интернет-конференция «Совре-
менные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса, 2010 г)., координационное совещание по междисциплинарной тематике РААСН «Биосферосовме-стимые города и поселения» (Москва, 2011 г.), VII, VIII, IX Крымские Международные научно-практические конференции «Геометрическое и компьютерное моделирование: энергосбережение, экология, дизайн» (Симферополь, 2010-2012 гг.), Общее собрание РААСН «Фундаментальные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в
-
году» (Москва, 2012 г.), II Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: теория и практика» (Казань, 2012 г.), Российско-германский семинар «Biospharenkompatibilitat von Stadten» (Мюнхен, 2010 г.) Международный семинар «Строительный менеджмент» (Дрезден,
-
г.), «Энергоэффективность в строительстве» в рамках русских дней строительной науки в Германии (Мюнхен, 2012 г.) и др.
Кроме этого, результаты работы регулярно обсуждались на отчетных заседаниях Отделения строительный наук РААСН (2010-2012 гг.), научных семинарах и конференциях профессорско-преподавательского состава МАДИ (ГТУ), ОрелГТУ (Госуниверситет - УНПК), Брянской ГИТА, Юго-Западного госуниверситета.
Реализация результатов работы состоялась при выполнении исследований по проектам аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» Минобранауки России, разделов Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на период 2008-2012 гг., а также в рамках следующих НИР и грантов:
«Разработка методического обеспечения и оптимизация материально-технической базы регионального центра коллективного пользования для научных исследований в области строительства, транспорта и жилищно-коммунального комплекса», 2003-2004 г., № ГР 0120.0 405654;
«Разработка концепции обеспечения безопасности объектов системы высшего профессионального образования и целевой программы предупреждений и защиты от чрезвычайных и кризисных ситуаций», 2006-2008 гг., № ГР 0120.0 603654;
«Разработка концепции устойчивого биосферно-совместимого функционирования объектов системы высшего профессионального образования и целевой программы предупреждений и зашиты от чрезвычайных и кризисных ситуаций», 2009-2011 гг., №ГР 01.2.00 901049;
«Создание модели биосферно-совместимой системы «человек-среда-город» с позиции архитектурно-градостроительного комплекса», 2009-2010 гг., грант РФФИ №09-08-13658;
«Разработка критериев для оценки биосферной совместимости поселений и подготовка предложений по совершенствованию критериев развития человека с позиций архитектурно-градостроительного комплекса, 2008-2012 гг.;
«Разработка принципов и методологии расчета гуманитарного баланса биотехносферы в архитектурно-строительном комплексе», 2011-2012 гг.;
«Развитие принципов и создание научных основ повышения экологической безопасности городской среды с позиции биосферной совместимости», вьшолняемой в рамках государственного задания Минобрнауки России в 2012-2013 гг., № 7.1694.2011;
«Моделирование и прогнозирование экологической безопасности территорий на основе ИКТ систем», вьшолняемой в рамках государственного задания Минобрнауки России в 2012-2013 гг., № 7.2285.2011.
Внедрения в практику проектирования и строительства. Результаты диссертационной работы нашли отражение в проекте Доктрины градоустройства и расселения
(стратегического планирования городов) и пояснительной записке «Важнейшие научные достижения в области фундаментальной науки по архитектуре, градостроительству и строительным наукам за период 2008-2012 гг.» в разделе 10 «Междисциплинарные исследования», представленной Правительству РФ.
Результаты исследований использованы при разработке концептуальных предложений по развитию городской транспортной системы (г. Орел), и применяются при обеспечении экологической безопасности транспортных процессов в г. Брянске. Разработанная методика мониторинга состояния городской среды от воздействия автотранспорта принята к внедрению в работе ООО «Орловский технический центр безопасности дорожного движения».
Разработанные модели, методики, алгоритмы и рекомендации востребованы при проведении мониторинга состоянии объектов автотранспортной инфраструктуры и обеспечении их доступности населению, в т.ч. инвалидам и другим категориям маломобильных групп в рамках реализации программы «Социальная поддержка инвалидов (доступная среда) на 2012-2014 гг.».
Решения по комплексному благоустройству примагистральных частей городской территории, проекты строительства и экологической реконструкции объектов транспортного назначения на основе разработанных рекомендаций использованы в практической деятельности Орловского академцентра РААСН, ООО «Инжтрансмонолит» (г.Москва), ОАО «Дорпроект» (Мордовия, г. Саранск), ЗАО «Надир» (г. Орел).
Результаты работы внедрены в учебный процесс Московского государственного университета путей сообщения, Госуниверситет - УНПК, Юго-Западного государственного университета, Брянской государственной инженерно-технологической академии и применяются в научно-исследовательской работе обучающихся.
Публикации. По теме исследования опубликовано 53 работы общим объемом 44,62 печатных листа, из них авторских 26,43 печатных листа, в том числе 1 монография и 28 статей в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, входящих в Перечень ВАК, а также 5 работ в зарубежных научных изданиях. Получены свидетельства о регистрации 1 базы данных и 1 программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, 14 приложений. Работа изложена на 382 страницах машинописного текста, содержит 75 рисунков, 14 таблиц, список использованной литературы из 292 наименований.
Функциональные особенности автотранспортной системы города, влияние на окружающую среду и перспективные направления ее развития в едином комплексе задач урбанизированных территорий
Автотранспортная система (АТС) является частью системы жизнеобеспечения городского хозяйства и важной составляющей в реализации функций города. Автомобильный транспорт обеспечивает базовые условия жизнедеятельности общества и удовлетворение рациональных потребностей населения в транспортных услугах, являясь при этом важным инструментом достижения социальных, экономических и внешнеполитических целей и, наряду с другими системами городского хозяйства, создает необходимые условия для эффективной работы и взаимодействия всех отраслей экономики, а также имеет инфраструктурное значение для урбанизированных территорий.
Автотранспортная система включает в себя совокупность подсистем и их структурных элементов, обеспечивающих транспортное сообщение в границах города или поселения (рисунок 1.2). Так, важнейшим структурным элементом автотранспортной системы города являются автотранспортные средства (AT), а насыщение ими городского хозяйства отражает процесс автомобилизации. В мегаполисах, крупных и больших российских городах уровень автомобилизации населения к настоящему времени достиг в среднем 250 автомобилей на одну тысячу жителей (в Москве - около 300 автомобилей, в Санкт-Петербурге - 260, в Екатеринбурге - 290, в Нижнем Новгороде - 250, в Иркутске - 240) [48]. С каждым годом в различных регионах России увеличивается численность автотранспортных средств всех форм собственности, особенно личных автомобилей на 6-8 % в год [49]. В течение 15 лет (с 1995 по 2010 гг.) прирост автотранспортных средств в стране составил более 300 %, а в течение последних 5 лет - свыше 150 %. В 2010 г. их количество приблизилось к 40 млн ед. (что составляет уже около 8 % от общей численности автомобилей в мире). При этом основная доля автопарка Российской Федерации (около 75 %) сосредоточена на урбанизированных территориях [49].
В настоящее время рост автомобилизации происходит в условиях отставания темпов развития автотранспортной инфраструктуры как другой важнейшей составляющей автотранспортной системы (см. рисунок 1.2). Так, например, в Москве ежегодный рост автомобильного парка опережает темпы строительства и реконструкции дорожной сети в 4 раза [50]. Это ведет к перегруженности улично-дорожной сети (УДС) и основных магистралей на подходах к ним, и как следствие - к регулярным и повсеместным нарушениям нормальных режимов движения транспортных потоков и образованию заторов. Очевидной причиной перегруженности УДС является несоответствие пропускной способности существующей сети автомобильных дорог требованиям, которые к ней предъявляет возросший уровень транспортного спроса, и диспропорция между уровнем автомобилизации и темпами дорожного строительства.
Исходя из этого автомобильные «пробки» приобретают статус одной из наиболее острых социально-экономических проблем российских городов. При этом перегруженность УДС ведет к существенному росту потребления топлива автотранспортом, что напрямую влияет на экологическую ситуацию в городах.
Автотранспортная инфраструктура помимо путей сообщения - автомобильных дорог (АД) включает в себя также инженерные искусственные сооружения (ИС), необходимые для нормальной эксплуатации автотранспортных средств и обеспечивающие надлежащий (в соответствии с проектным) уровень регулирования дорожного движения.
Немаловажная составляющая автотранспортной системы города - это подсистема обслуживания, включающая автотранспортные предприятия и предприятия дорожного сервиса (АТП), которые вносят значительный вклад в жизнеобеспечение городского хозяйства и предназначены для оказания услуг, связанных с техническим обслуживанием и ремонтом автотранспортных средств, хранением, продажей, заправкой топливом и необходимыми расходными материалами, организацией отдыха водителей и другими. К АТП относятся автосалоны, станции технического обслуживания, магазины по продаже запасных частей, гаражи, стоянки, автомойки, автозаправочные станции, мотели, кемпинги, станции периодического технического осмотра автомобилей, а также предприятия и организации по ремонту и содержанию автомобильных дорог.
Развитие рыночных отношений в экономике обусловило создание конкурентной среды и в транспортной отрасли, поэтому одним из основных направлений в работе АТП стало совершенствование качества предоставляемых услуг и обеспечение дорожной и экологической безопасности. Однако достичь определенных показателей качества и безопасности на сегодняшний день достаточно сложно в условиях несовершенства производственных структур, низких уровня технологий и квалификации персонала. Наиболее успешные шаги в этом направлении связаны с заимствованием западных технологий и опыта работы, что далеко не всегда обеспечивает желаемый результат.
Таким образом, автотранспортная система города, по аналогии с системным представлением городского пассажирского транспорта профессора И. С. Ефремова [51], представляет собой сложную структуру взаимодействующих между собой элементов: автотранспортных средств (AT), автотранспортных предприятий (АТП), автомобильных дорог (АД), объектов системы обслуживания (СО) и инженерных искусственных сооружений (ИС).
Динамическое взаимодействие структурных элементов АТС и их системных связей с использованием понятий теории множеств можно схематично изобразить следующим образом (рисунок 1.3).
Такое взаимодействие элементов автотранспортной системы определяет следующие ее основные функции для городского хозяйства: перевозочную, зонирования, планировочную, территориальную и характеризует анализируемую структуру как сложный многофункциональный объект.
Теоретические и методологические обоснования и предпосылки основных направлений эффективного и безопасного функционирования транспортных систем городов и регионов выполнялись в различное время в научно-исследовательских и учебных институтах и проектных организациях: НИИАТе, МАДИ, КАДИ, ХАДИ, Гипроавторансе, БелНИТИАТе и других, а также сформированы инициативными научными исследованиями Лобанова Е. М., Сафронова Э. А. и других. Исследования, направленные на вопросы проектирования и формирования мощности производственно-технической базы автотранспортных предприятий и технической эксплуатации автотранспортных средств выполнялись под руководством Афанасьева Л. Л., Болдина А. П., Говорущенко Н. Я., Кузнецова Е. С, Крамаренко Г. В., развития систем сервисного обслуживания автомобилей представлены в исследованиях Клейнера Б. С, Луйк И. А., Напольского Г. М, Несвитского Я. И., Постолита А. В., Фастовцева Г. Ф., оптимизации параметров производственных процессов и прогнозирования их изменения - в трудах Тахтамышева X. М., Трубицына В. А. и других.
Практические разработки, посвященные вопросам информационного обеспечения технической эксплуатации автомобилей, автоматизированных систем управления производственными процессами автотранспортных предприятий, содержатся в работах Постолита А. В., Власова В. М., Гуджояна О. П., Князькова A. Н. и других.
Актуальными на сегодняшний день можно считать исследования в области управления качеством транспортных услуг Муравкиной Е. В., Анурага, Латышева B. М., Божок Г. П. и других.
Тем не менее, большинство исследований было посвящено вопросам функционирования автотранспортных систем, которые доминировали в городском хозяйстве в дореформенный период, т. е. составляющей города, производственные показатели которой планировались. Эти работы не отражают многообразие внутренних и внешних факторов рыночной среды и не дают основания для развития каких-либо идей в современных экономических условиях, поскольку базировались на нормативных показателях и на основе анализа деятельности передовых предприятий.
В связи с изменившимися социально-экономическими отношениями и формированием рынка транспортных услуг открывается новый пласт проблем функционирования АТС города. Как видно из рисунка 1.4, одной из ключевых проблем является состояние нормативно-правовой базы, непосредственным образом влияющее на отраслевую деятельность.
Основные требования, предъявляемые к автоматизированной системе мониторинга и функциональная модель мониторинга экологической безопасности автотранспортной системы города
Основой анализа функционирования АТС города и ее экологически безопасного состояния является проведение регулярного контроля за состоянием городской среды, который может быть технически реализован посредством системы автоматизированного мониторинга как составной части АСУ. Основной целью создания системы автоматизированного мониторинга является получение объективной, полной, достоверной и актуальной информации об объекте управления, необходимой для оценки и прогнозирования его состояния, а также дальнейшей выработки управленческих решений по обеспечению экологической безопасности и созданию комфортной и безопасной среды жизнедеятельности.
Известные на сегодняшний день автоматизированные системы мониторинга, например контроля экологических параметров, не всегда обеспечивают достоверной информацией лиц, принимающих управленческие решения, об уровнях ингредиентного и параметрического загрязнения в разных точках импактной зоны по ряду причин. В основном, это обусловлено сложностью и разнообразностью проявления динамики состояния рассматриваемой системы под воздействием внешней по отношению к ней среды, что приводит к необходимости расширения количества контролируемых параметров при мониторинге и значительно увеличивает поток измерительной информации.
С учетом этого, а также необходимости реализации ряда других дополнительных функций, организуемая автоматизированная система мониторинга должна обеспечить:
- распределенный ввод данных, поступающих из множества источников;
- хранение информации и обеспечение ее безопасности;
- предварительную обработку и представление информации в удобном для последующего использования виде;
- экспорт данных в другие подсистемы АСУ;
- формирование отчетов о выполнении функций системы.
Информация, полученная в рамках автоматизированного мониторинга, должна удовлетворять следующим требованиям: научная обоснованность, достоверность, объективность, сопоставимость, надежность, открытость, возможности адекватной оценки, а также соответствие приоритетам принятой к управлению парадигме биосферной совместимости.
Основными принципами при организации автоматизированной системы мониторинга буду: принцип адаптивности к изменениям состояния объекта управления и меняющимся требованиям к проведению мониторинга и принцип обратной связи, продиктованный необходимостью изменения внутренней структуры системы и меняющимся требованиям к обработке данных.
Кроме того, при построении автоматизированной системы мониторинга необходима реализация принципов единства ее целей с целями других подсистем АСУ, оперативности предоставления информации, систематичности и комплексности наблюдений за состоянием составляющих природо -социо -технической структуры АТС города и факторами воздействия на них, минимизации затрат на проведение мониторинга, а также открытости и доступности данных для населения и средств массовой информации.
Следует отметить, что приоритетными объектами наблюдения являются, прежде всего, компоненты составляющих рассматриваемой структуры, обеспечивающие качество окружающей природной среды и, как следствие -здоровье и безопасность жизнедеятельности населения урбанизированной территории;
Принципиальную новизну объекта управления для автоматизированной системы мониторинга определяют его многокомпонентное представление в виде природо -социо -технической структуры и учет причинно-следственных связей между изменениями состояния ее составляющих, обуславливающих экологическую безопасность АТС города. При этом специфика системы мониторинга определяется организацией самой процедуры сбора данных и получением информации по трем взаимодействующим составляющим: природной, автотранспортной и социальной. На этом основании для качественной реализации процессов управления экологической безопасностью АТС города система автоматизированного мониторинга будет выстраиваться по принципу адаптивной системы, т. е. возможности гибкой настройки механизмов сбора, хранения и обработки информации в соответствии с целью и задачами мониторинга.
Принципы построения и функционирования адаптивных систем автоматизированного мониторинга, поддерживающих распределенный ввод данных как составляющей части АСУ, исследованы в настоящее время недостаточно полно. Например, отсутствуют обобщенные системные положения, обеспечивающие не 129 обходимые аппарат и инструментарий, пригодные для организации функционирования системы мониторинга.
С учетом основных положений функционального моделирования сложных объектов и методологии IDEF0 [236] в работе применительно к природо -социо -технической структуре АТС города предложена иерархия диаграмм следующего уровня детализации [АО, А1, А2, A3, А1.1, А1.2, А2.1, А2.2, А3.1, A3.2], отражающих процедуру сбора информации и ее предварительной обработки в составе автоматизированной системы мониторинга. Построенная функциональная модель отражает потоки информации по трем взаимосвязанным составляющим анализируемой структуры, а также процедуру обработки и структурирования полученных данных.
Контекстная диаграмма функциональной модели мониторинга представлена на рисунке 3.1.
В соответствии с предложенной моделью входными данными активности являются информация о природной составляющей (вектор X); информация об ав 130 тотранспортной составляющей (вектор Z); информация о социальной составляющей (вектор Y).
Управляющей информацией при сборе данных будут служить требования и рекомендации законодательной и регулятивной баз, а источниками предоставления информации - ведомства и органы управления, общественные организации, автотранспортные предприятия и предприятия инструментального контроля, лаборатории и посты контроля, осуществляющие замеры.
Результатом активности будут параметры измерений (вектор F) и показатели мониторинга природной (вектор Х ), автотранспортной (вектор Z1) и социальной (вектор У) составляющих, т. е. множества данных, приведенных к общему виду в ходе предварительной обработки.
Первый уровень детализации контекстной диаграммы в виде так называемой «родительской» диаграммы, конкретизирующей функциональные блоки, по которым следует осуществить сбор информации в соответствии с разработанной структурой, представлен на рисунке 3.2.
На данном уровне детализации присутствуют четыре основные активности, соответствующие процессу сбора информации о состоянии отдельных составляющих АТС города и предварительной обработке полученных данных.
Дочерние» диаграммы следующих уровней Al, А2, A3 детализируют «родительскую» диаграмму уровня АО, указывая на необходимость сбора данных по отдельным компонентам составляющих анализируемой структуры. Так, диаграмма уровня А1 (рисунок 3.3) отражает процесс сбора данных по показателям состояния компонентов природной составляющей, которые в соответствии с выявленными в структуре объекта управления информационными потоками: 1) наиболее подвержены негативному воздействию со стороны автотранспортной составляющей на рассматриваемой территории и 2) отражают способность природной среды (биосферы) к регенерации с учетом участия в этом процессе социума.
Формирование системы оценочных показателей состояния и обследование производственной среды объектов автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства
С целью обследования производственной среды объектов автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства была сформирована система показателей, принятая к интегральной оценке состояния автотранспортной составляющей природо -социо -технической структуры АТС города.
Основные группы показателей состояния автотранспортных предприятий, в основном, их производственной среды, были выделены в результате структурирования требований национальных стандартов, положений и рекомендаций технических регламентов [82, 83], закрепленных на сегодняшний день законодательно и носящих проектный вариант, а также с учетом анализа рынка транспортных услуг и услуг технического сервиса.
Для упорядочивания массива информации о показателях состояния производственной среды автотранспортных предприятий, полученных в ходе обследования, а также выявления их значимости был реализован алгоритм ранжирования, в ходе которого были получены девять групп значимых показателей (Ylh к = \...К, К = 9), каждая группа которых характеризуется следующими параметрами [273, 274].
Группа Б - Производственно-техническая база (ПТБ) включает пять значимых параметров Б = [Бх; Б2; Б3; Б4; Б5;}:
Бі - производственная мощность;
Б2 - производственная площадь и соответствие ее нормативу;
Б3 - уровень технической оснащенности элементами ПТБ;
Б4 - уровень физического и морального износа основных фондов;
Б5 - уровень использования основных фондов.
Группа Т - Технологии Т = {т1;Т2;Т3;Т4}:
Ті - уровень выполнения рекомендаций и нормативов завода-изготовителя;
Т2 - уровень внедрения прогрессивных технологий, ноу-хау, ІТ-технологий;
Т3 - уровень специализации реализуемых технологий;
T4 - уровень внедрения организационно-производственных структур и структур управления технологическими процессами.
Группа К - Конкурентоспособность К = {кх; К2 \К3):
К, - фактическая номенклатура услуг и возможность расширения номенклатуры услуг;
К2 - уровень реализации сертификационных требований к услугам;
К3 - уровень предоставления гарантий на выполненные работы, в т.ч. и сверх регламентированного законодательством срока.
Группа ТО - Технологическое и контрольно-диагностическое оборудование, оснастка и инструмент ТО = {щ; Т02; Т03; ТОА}:
TOi - количество технологического оборудования и уровень соответствия его нормативу;
Т02 - уровень механизации;
ТОз - уровень специализации или универсальности оборудования, его адаптивность;
Т04 - уровень внедрения системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования.
Группа 3 — Запасные части, расходные материалы 3 = {3];32;33}:
Зі - уровень внедрения системы материально-технического обеспечения;
32 - уровень удовлетворения спроса на запасные части;
33 - уровень реализации системы управления запасами.
Группа П - Персонал Л = {П];П2;П3;П4; П5;}:
П, - численность исполнителей и соответствие ее нормативу; П2 - уровень реализации квалификационных требований к персоналу; П3 - уровень внедрения системы повышения квалификации персонала; ГЦ - уровень соблюдения технологической и трудовой дисциплины; По - уровень стабильности трудового коллектива (текучесть кадров). Группа Н - «Нормативно-правовое обеспечение» Н = {нх;Н2:Н3}\ Ні - уровень обеспечения нормативно-правовой документацией; Н2 - уровень реализации рекомендаций и положений технического регулирования;
H3 - уровень соблюдения требований нормативно-правой базы по всем видам производственной деятельности (защита прав клиентов, работников).
Группа УК - Качество УК = {ж, ;Ж2 ;Ж3}:
УК) - уровень внедрения системы управления качеством, в т. ч. планирования и прогнозирования качества;
УК2 - уровень стандартизации технологических процессов;
УК3 - уровень реализации контроля качества.
Группа КБ - Комплексная безопасность КБ={КЦ;КБ1;КЦ;КД1;КЦ;КЦ1;КБ7}:
КБІ - уровень реализации ресурсосберегающих технологий;
КБ2 - уровень внедрения очистки воздуха от источников выбросов в атмосферу;
КБ3 - уровень внедрения очистных сооружений и оборотного водоснабжения на посту мойки автомобилей;
КБ4 - уровень обеспечения санитарно-гигиенических условий труда;
КБ5 - уровень обеспечения безопасных условий труда на рабочих местах (выполнения аттестационных требований рабочих мест);
КБ6 - уровень обеспечения пожарной безопасности;
КБ7 - уровень обеспечения конструктивной безопасности.
Таким образом, производственная среда автотранспортного предприятия может быть описана следующим множеством:
ПСАТП = {ПТБ, Т, К, ТО, 34, П, Н, УК, КБ}, (5.8) где ПТБ, Т, К, ТО, 34, П, Н, УК, КБ - группы показателей состояния, каждая из которых характеризуется количественными и качественными значениями параметров, значимость которых была выявлена в ходе реализации алгоритма ранжирования факторов.
Необходимая информация по группам показателей состояния производственной среды и их параметрам была получена в ходе аудита и нескольких экспертиз, реализованных для 78 автотранспортных предприятий г. Орла. Кроме того, в формировании массива данных были использованы сведения, полученные по результатам инспекционного контроля предприятий территориальными органами Роспотребнадзора, Ростехнадзора, Росприроднадзора, сведения о декларировании услуг по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей, предоставленные центром сертификации и менеджмента качества ФГУ «Орловский ЦСМ».
Часть показателей состояния системы, описываемых количественными параметрами, получены регистрационными методами. Например, Ki - количество выполняемых работ и оказываемых услуг (согласно классификатору ОКУН), Б і -количество рабочих постов (производственная мощность), Б2 - производственная площадь, Пі - численность исполнителей, ТО] - количество технологического оборудования и др. Для их определения были использованы известные расчетные зависимости [276] и разработаны критерии оценки, устанавливающие соответствие нормализованным значениям отрасли (таблица 5.2). Для части параметров требуется установить их оптимальное значение в зависимости от конкретных условий функционирования тех или иных предприятий в составе системы.
Для получения экспертных оценок применялись методы непосредственной оценки, последовательного сравнения с эталонным (лучшим) в кластере, реализующих процедуру приписывания объектам числовых значений по шкале интервалов (в нашем случае по пятибалльной шкале). С помощью бинарной оценки на основе шкалы «Описание» (градации «Да» или «Нет», «Наличие» или «Отсутствие», «Реализация» или «Нереализация» и т. п.) устанавливалось соответствие, например, по таким факторам как: УК - наличие системы управления качеством; КБ2, КБ3 - наличие очистных сооружений на автотранспортных предприятиях.
В таблице 5.2 приведены значения параметров по группе «Производственно-техническая база (ПТБ)», полученные опытным и экспертным путем в ходе аудита и экспертизы при декларировании услуг технического сервиса одиннадцатью автосервисами Советского района г. Орла.
Результаты внедрения разработанных рекомендаций по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города
Разработанные рекомендации по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города, в основу которых положены принципы парадигмы биосферной совместимости, нашли отражение в концептуальных предложениях по совершенствованию развития автотранспортной системы города и транспортных схем поселений, а также в конкретных проектах экологической реконструкции урбанизированных территорий и комплексной защиты соответствующих придорожных территорий, находящихся в зоне воздействия объектов автотранспортной инфраструктуры городского хозяйства, принятых к внедрению (Приложение О).
Основные положения разработанного подхода к организации управления экологической безопасностью автотранспортной системы города были использованы также при разработке проектов следующих программ развития и содержания их программных мероприятий:
- «Развитие концепции устойчивого биосферно-совместимого функционирования объектов системы высшего профессионального образования и целевой программы предупреждений и защиты от чрезвычайных и кризисных ситуаций» [286];
- «Развитие базы строительной индустрии и промышленности строительных материалов Орловской области до 2030 года» [287];
- проведение мониторинга состояния доступности общественных зданий и сооружений социально-культурного и бытового назначения для инвалидов и других маломобильных групп населения [288];
- «Подготовка и проведение празднования 450-летия основания города Орла (2012-2016 гг)».
Рекомендации по обеспечению экологической безопасности автотранспортной системы города нашли отражение в модулях учебных программ «Мониторинг показателей и параметров состояния городской среды», «Управление экологической безопасностью», «Совершенствование транспортных процессов и управление на транспорте», «Развитие региональных транспортных систем и обеспечение безопасности на транспорте» и применяются в настоящее время в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия», ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей и сообщения» (Приложение О).
На основе информации, полученной в ходе мониторинга состояния городской среды от воздействия объектов автотранспортной системы г. Орла, и отражающей фактический уровень состояния ее отдельных компонентов, были подготовлены адресные справки с предложениями и рекомендациями для контролирующих и надзорных органов (Ростехнадзора, Роспотребнадзора, Росприроднадзора, Федеральной инспекции по труду, Регистрационного управления, Отделение Пенсионного Фонда РФ по Орловской области и др.), заинтересованных организаций, выполняющих практическую работу в системах сертификации и лицензирования транспортных услуг, периодического технического осмотра), а также компетентных законодательных и исполнительных органов государственной власти с целью совершенствования механизмов управления автотранспортной инфраструктурой.
Предложения по управлению процессом оказания транспортных услуг и услуг технического сервиса, непосредственным образом влияющих на экологическую ситуацию в городе, неоднократно обсуждались в средствах массовой информации, сети Интернет для мотивации активного вмешательства общественности в решение обозначенных проблем на автомобильном транспорте и пропаган-дирования приоритетов экологической культуры.
Основные направления внедрения биосферосовместимых технологий на автотранспортных предприятиях включают следующее. В соответствии с одной из принятых в главе 2 гипотез под биосферосовместимыми технологиями при обеспечении экологической безопасности объектов автотранспортной инфраструктуры и экологической реконструкции территорий городской застройки понимаются лишь те, которые не наносят вреда окружающей среде и увеличивают потенциал жизни чистой биосферы при их применении. Безотходные и малоотходные технологии, ресурсо- и энергосберегающие технологии с использованием альтернативных нетрадиционных источников энергии, экологически чистых материалов, при применении которых наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле «сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы» также следует рассматривать в качестве технологий, не наносящих вреда окружающей среде и увеличивающих потенциал биосферы.
Среди отходов, образующихся на автотранспортных предприятиях, экологическую опасность представляют не только отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания, но и жидкости, твердые отходы, образующиеся при эксплуатации автотранспортных средств и выполнении технологий технического обслуживания и ремонта. Особо опасными являются отходы, содержащие нефтепродукты. Поскольку нефть и нефтепродукты являются не возобновляемыми продуктами, их жизненный цикл не может быть замкнутым. Поэтому одна из особенностей нефтепродуктов в целом и отработанных масел в частности состоит в том, что в конечном итоге они все равно попадают в окружающую среду либо в переработанном виде, либо посредством переработки или уничтожения, в виде выбросов дымовых газов. Только применительно к моторным и другим смазочным маслам цикл может быть частично замкнут посредством их переработки с целью повторного использования.
На рисунке 6.5 приведена схема жизненного цикла нефтепродуктов, на которой выделены приемлемые пути повторного использования нефтепродуктов с точки зрения обеспечения экологической безопасности.
