МЕТОДИКА СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ПРИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПЕРЕВОЗКАХ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Актуальность темы исследования В настоящее время в мире происходят глобальные геополитические, военные и экономические трансформации, которые в полной мере затронули и Российскую Федерацию. В этих условиях в нашей стране наблюдаются масштабные изменения и перераспределения основных логистических потоков при перевозке различных промышленных грузов. Грузовые перевозки морским, автомобильным и воздушным транспортом существенно сократились. Основная роль в реализации внутренних и международных грузовых перевозок перешла к железнодорожному транспорту. Объем железнодорожных грузоперевозок промышленных и специальных легковоспламеняющихся веществ и материалов, классифицируемых как опасные грузы (ОГ), продолжает расти. Известно, что перевозка грузовым железнодорожным транспортом ОГ сопряжена с повышением пожарной опасности вследствие их возможного самовозгорания или взрыва, причинами которых могут стать физико химические процессы, инициируемые случайными событиями как в самих ОГ, так и в результате воздействия на них негативных факторов со стороны подвижного состава (ПС) (нагрев, вибрация, искры, смещение груза и т.п.) и внешней среды (ВС) (солнечная радиация, атмосферное давление, влажность, статическое электричество, сила ветра, грозовые разряды и т.п.). Мерой возможности реализации пожарной опасности является величина пожарного риска (ПР). Особо опасным является повышение уровня ПР при следовании железнодорожных составов с ОГ по протяженным мостам, в туннелях, в пределах крупных сортировочных станций, населенных пунктов, хранилищ углеводородного сырья и топлива, радиоактивных и химически опасных веществ и материалов, опасных производственных объектов, крупных пассажирских транспортных узлов, особо охраняемых природных заповедников и т.п. Для предупреждения и своевременного предотвращения пожаров до входа грузового железнодорожного состава в границы указанных районов и объектов необходимо организовать контроль значений параметров ОГ, технических характеристик ПС и факторов ВС, в совокупности способных привести к возникновению пожара или взрыва. В ходе проведенного анализа установлено, что в настоящее время теоретическое и практическое решение данной задачи комплексно не реализовано. В связи с этим в современных условиях наблюдается рост объективного противоречия между реальным и требуемым уровнем ПР при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов, что может привести к крайне тяжелым последствиям, таким как повреждение железнодорожной секции Крымского моста вследствие воспламенения и взрыва цистерн с углеводородным топливом в 2022 году, блокировка Северомуйского туннеля на БАМе в ноябре 2023 года после возгорания и взрыва вагонов с легкогорючими грузами и многим другим. Исследования показывают, что одним из наиболее реальных и экономически обоснованных направлений снижения ПР при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов, не приводящих к существенным задержкам доставки грузов и экономическим потерям, является организация мониторинга в реальном масштабе времени наиболее критичных параметров ОГ, ПС и ВС на основе адаптивной к высокой динамике изменения указанных параметров технологии гарантированного предотвращения пожаров. Степень разработанности темы исследования. Вопросам мониторинга параметров ОГ при организации их транспортировки различными транспортными средствами с целью снижения их ПО посвящено большое количество научных работ отечественных и зарубежных ученых. Результаты исследований зависимости уровня ПР от различных факторов при железнодорожных перевозках ОГ представлены в работах Ю.Е. Актерского, Д.В. Ефанова, Э.Н. Зычкова, Л.А. Королевой, И.Г. Малыгина, Ю.Д. Моторыгина, зарубежных учёных Д. Батарлиене, Э. Масселя и др. Однако в данных работах вопросы организации комплексного мониторинга в реальном масштабе времени наиболее критичных параметров ОГ в сочетании с негативными параметрами ПС и ВС с целью снижения ПО и ПР не рассматривались. Все это делает актуальной научную задачу совершенствования научно методического аппарата для снижения ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов на основе комплексного учета возможного негативного влияния параметров ОГ, ПС и ВС при высокой динамике их изменения. Цель диссертационного исследования – формирование научно обоснованного механизма снижения ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов вблизи критически важных промышленных и государственных объектов. Актуальность решения сформулированной научной задачи определила выбор объекта и предмета исследования. Объект исследования: железнодорожные перевозки ОГ. Предмет исследования: управленческие и программно-аппаратные решения, способы, методы, методики и алгоритмы оценивания и снижения ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов. Исходя из сформулированной общей научной задачи и поставленной цели исследования, в диссертационной работе необходимо было решить следующие частные задачи: 1. Провести комплексный анализ современных условий организации железнодорожных перевозок ОГ, выявить наличие противоречия между реальным и требуемым уровнем ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов вблизи критически важных промышленных и государственных объектов. 2. Выбрать и обосновать показатель уровня и критерии ПО перевозимых грузов. 3. Провести комплексное исследование факторов, оказывающих наиболее существенное влияние на уровень ПО при железнодорожных перевозках ОГ. 4. Разработать модель и на ее основе систему поддержки принятия решений для оценивания и прогнозирования уровня ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов, учитывающую влияние факторов ПО самого груза, параметров и технических характеристик ПС и состояния ВС. 5. Разработать методику снижения ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов на основе адаптивной к высокой динамике изменения факторов ПО самого груза, параметров и технических характеристик ПС и состояния ВС технологии гарантированного предотвращения пожаров. 6. Разработать структурно-функциональную схему и алгоритмическое обеспечение автоматизированной системы управления снижением пожарной опасности при железнодорожных перевозках опасных грузов (АСУ СПОЖДПОГ) в зоне критически важных промышленных и государственных объектов. Научная новизна исследований заключается в том, что разработана совокупность новых теоретических решений, имеющих существенное значение для снижения ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов по территории или вблизи критически важных промышленных и государственных объектов на основе применения адаптивной к высокой динамике изменения наиболее критичных параметров ОГ, ПС и ВС технологии гарантированного предотвращения пожаров, в частности: 1. Предложена новая модель для оценивания и прогнозирования уровня ПО при железнодорожных перевозках ОГ, отличающаяся от известных возможностью комплексного учета негативного влияния параметров самого ОГ, ПС и ВС, представленных в нечеткой форме. 2. Предложен новый подход к снижению ПО и ПР при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов, отличающийся от известных использованием адаптивной к высокой динамике комплексного изменения негативных факторов ОГ, ПС, ВС технологии гарантированного предотвращения пожаров на ранних этапах их возникновения и развития. 3. Разработаны принципы построения, структурно-функциональная схема и алгоритмы функционирования автоматизированной системы управления снижением ПО и поддержки принятия решений по оперативной диагностике и прогнозированию уровня ПР при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов, которые, в отличие от известных, позволяют комплексно учитывать изменения влияния негативных факторов ОГ, ПС, ВС и в реальном масштабе времени формировать предложения по их безопасной компенсации. Научные результаты, полученные в диссертационной работе, соответствуют паспорту специальности 2.10.1. Пожарная безопасность п. 12 «Разработка научных основ создания систем, методов и технических средств обнаружения, предупреждения и ликвидации аварий, пожаров и взрывов». Теоретическая значимость результатов исследования заключается в обосновании взаимосвязи уровня ПО перевозимых железнодорожным транспортом легковоспламеняющихся веществ и материалов с типом и характеристиками технического состояния ПС и характеристиками ВС, что позволяет на ранних стадиях развития опасной взрывопожарной ситуации реализовать комплекс компенсирующих мероприятий. Предложения, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертации, могут быть использованы: в научно-исследовательской работе при дальнейшем исследовании проблем снижения ПО при грузовых железнодорожных перевозках ОГ; в учебном процессе профильных образовательных учреждений при подготовке кадров для центров управления в кризисных ситуациях (ЦУКС) различного уровня. Практическая значимость результатов исследования связана с разработкой рекомендаций и предложений по совершенствованию и повышению эффективности деятельности подразделений ЦУКС и соответствующих структурных подразделений РЖД в области обеспечения пожарной безопасности при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов вблизи критически важных объектов. Также полученные в диссертационной работе результаты могут быть использованы для оперативного контроля уровня пожарной безопасности стационарных опасных производственных объектов. Методы исследования. При разработке основных положений диссертационной работы использовались методы исследования, основанные на общей теории сложных систем, теории принятия решений, статистики, обработки нечетких данных, применялись методы системного анализа и математического моделирования. Достоверность результатов, научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в данном исследовании, подтверждается: непротиворечивостью полученных в работе результатов известным результатам, полученным в ходе аналогичных исследований в данной предметной области; корректным использованием при постановке и решении задач апробированного математического аппарата и современных методов математического моделирования, в частности, системного анализа, векторной оптимизации, теории нечетких множеств, методов математической статистики; непротиворечивостью результатов моделирования данным, полученным на основе ретроспективного анализа методов снижения ПО при транспортировке ОГ; широким обсуждением и апробацией полученных результатов. Научные результаты, выносимые на защиту: 1. Модель и шкала для оценивания принадлежности уровня ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов к одному из классов: µ1 – уровень ПО низкий, µ2 – уровень ПО средний, µ3 – уровень ПО высокий. 2. Методика снижения ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов в зоне критически важных промышленных и государственных объектов. 3. Структурно-функциональная схема и алгоритмическое обеспечение автоматизированной системы управления снижением ПО при железнодорожных перевозках легковоспламеняющихся веществ и материалов в зоне критически важных промышленных и государственных объектов.