Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы в России резко снизилась безопасность на всех видах транспорта – железнодорожном, воздушном, автомобильном, речном, морском. Причин этого уже начинающего вызывать самое серьезное беспокойство в обществе явления много. Отметим, что основные из них связаны (и на это прямо указывают руководители отрасли) с физическим и моральным износом всех практически элементов транспортной системы страны. Именно вследствие этого в основном происходят крушения, аварии, сходы пассажирских и грузовых поездов, другие техногенные катаклизмы, вызывающие причинение вреда жизни и здоровью граждан, окружающей среде, приводящие к крупному материальному ущербу. Следует учитывать также то обстоятельство, что аварии могут быть следствием совершения актов незаконного вмешательства в деятельность объектов транспортной инфраструктуры (ОТИ) и/или транспортных средств, в том числе различных проявлений террористического характера. Достаточно вспомнить трагедию с «Невским экспрессом».
Перечисленные обстоятельства диктуют настоятельнейшую необходимость создания фундаментальной научной методологии оценки уровня безопасности (или уязвимости) объектов транспортной инфраструктуры (ОТИ), отсутствующей в настоящее время.
Вопросами повышения уровня транспортной безопасности занимались, в частности, такие ученые, как Н.А.Махутов, П.Ф.Махонько, В.В.Клименков, Н.В.Волков, Н.П.Терешина и другие.
Представляется, что основой методологии решения указанной проблемы могут и должны стать современные методы системного анализа, в том числе математического моделирования. Они являются признанным инструментом
научного анализа сложных, с множеством внутренних и внешних взаимосвязей объектов различной природы, поскольку позволяют на модельном уровне формализовывать закономерности, присущие этим объектам, посредством разработки их качественных абстрактных образов. Это открывает широкие возможности в повышении эффективности вырабатываемых управляющих воздействий, поскольку при этом экспериментирование может проводиться не с «живой» системой, а с её математической моделью.
В основе методологии системного анализа лежат фундаментальные труды зарубежных исследователей Р.Бертоланфи, С.Л.Оптнера, Ч.Хитча, Э.Квейда, М.Месаровича, Р.Беллмана, Р.Э.Макола, Г.Х.Гуда, Р.Эшби, Р.Акоффа, Ф.Эмери и российских ученых Н.Н.Моисеева, Г.С.Поспелова, В.М.Матросова, Ю.И.Черняка, Ф.П.Тарасенко, Ф.И.Перегудова, С.П.Никанорова, В.С.Симанкова и других.
Следует отметить, что уязвимость ОТИ – понятие векторное, заключающее в себе значительное количество частных характеристик (критериев). Исследованием проблем, связанных с оперированием векторными критериями, занимается современная теория принятия решений. Большой вклад в ее развитие внесли зарубежные и российские ученые Б.Руа, Х. Фишборн, Л.Ю, М.Зелены, Р.Д.Льюис, Л.Райфа, Ф.Бэрри, С.Н.Васильев, Н.М.Макаров, Ю.А.Воронин, Л.А.Растригин, В.В.Подиновский, В.Д.Ногин, С.И.Носков, Л.А.Растригин, Б.Г.Литвак, А.И.Орлов и другие.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методов, алгоритмов и программного комплекса для оценки уровня уязвимости объектов транспортной инфраструктуры на примере железнодорожных мостов Восточной Сибири.
Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи:
- выделить факторы (критерии), в совокупности определяющие степень уязвимости железнодорожных мостов;
- разработать алгоритм линейного агрегирования частных критериев уязвимости с учетом уровня компетентности экспертов;
- разработать методику применения агрегированного критерия для комплексной оценки уровня уязвимости железнодорожных мостов;
- построить программный комплекс формирования линейной свертки частных критериев на основе экспертной информации;
- произвести макрооценку уровня уязвимости железнодорожных мостов Восточной Сибири.
Объект исследования - инфраструктура железнодорожного транспорта, рассматриваемая на уровне макропоказателей.
Предмет исследования – комплексная оценка уровня уязвимости объектов транспортной инфраструктуры, агрегирующая ряд частных характеристик.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы системного анализа, математического моделирования сложных систем, теории принятия решений, линейного программирования, экспертных оценок.
Научную новизну диссертации составили следующие результаты:
- сформирована система взаимовлияющих показателей, в совокупности отражающая уязвимости железнодорожных мостов по отношению к актам незаконного вмешательства;
- разработана алгоритмическая схема построения линейной свертки частных критериев уязвимости с одновременным выявлением уровня компетентности экспертов и учетом возможной противоречивости в высказываниях и степени убежденности в их достоверности;
- разработана методика использования обобщенного критерия для оценки уязвимости мостов на макроуровне;
- построен программный комплекс агрегирования локальных критериев с учетом экспертной информации;
- проведен комплексный анализ уровня уязвимости крупных железнодорожных мостов Восточной Сибири.
Достоверность полученных результатов обусловлена корректным применением апробированного математического аппарата и согласованностью практических выводов, полученных на основе предлагаемых в работе методов, с рекомендациями органов управления железной дороги, выработанными с использованием существующей нормативной базы.
Практическая значимость результатов работы. На основе проведенных исследований управлением Восточно-Сибирского филиала ОАО «РЖД» был разработан комплекс мероприятий по снижению уровня уязвимости железнодорожных мостов Восточной Сибири. Кроме того, результаты диссертации используются в учебном процессе ИрГУПС.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельных ее разделов докладывались на IV Всероссийской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона (Иркутск, 2012г.), III Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность регионов – основа устойчивого развития» (Иркутск, 2012г.), Международной конференции «Компьютерное моделирование в науке и технике» (Андорра, 2013г.), на научных семинарах кафедры «Информационные систем и защита информации» ИрГУПС.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК.
Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 92 наименований. Общий объем 123 стр., включая 6 таблиц и 11 рисунков.
