О научном направлении кафедры "Транспортное строительство"

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

О научном направлении кафедры «транспортное строительство»

Столяров В.В.



Аннотация

В статье представлен аналитический обзор отличительных особенностей математических моделей теории риска, созданных автором статьи относительно математических моделей, применяемых другими авторами для оценки риска вреда человеку от продукции, выпускаемой отраслью

Ключевые слова: безопасность дорожных условий, прочность, устойчивость и безопасность сооружения, риск причинения вреда человеку (пользователю автомобильной дорогой) и окружающей среде. Методы для оценки и снижения риска до допустимого значения.

THE SCIENTIFIC DIRECTION OF THE DEPARTMENT

"TRANSPORT CONSTRUCTION"

Stolyrov V.V.

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Annotation. This paper presents an analytical review of the salient features of the mathematical models of risk theory, created by the author regarding the mathematical models used by other authors to assess the risk of harm to humans from this product.

Keywords: road conditions, durability, sustainability and safety of buildings, the risk of injury to person (user Highway) and the environment Wednesday. Methods to assess and reduce the risk to an acceptable value.



Научное направление кафедры «Транспортное строительство» (ТСТ), основанное на оценках прочности, устойчивости и безопасности транспортных сооружений, с использованием математического аппарата теории риска, является актуальным исследованием, применение которого позволяет повысить качество проектируемой, строящейся и существующей сети автомобильных дорог до требуемого уровня. Это направление исследований соответствует самому рыночному Федеральному закону России (Закону «О техническом регулировании» №184-ФЗ), который обязательно создаётся и исполняется во всех странах, вступивших во Всемирную торговую организацию [69]. Этот Закон требует выпускать безопасную продукцию, а оценивать безопасность и управлять безопасностью продукции данный Закон регламентирует (предписывает) только одним универсальным показателем для всех сфер хозяйственной деятельности - допустимой величиной риска причинения вреда пользователям, окружающей среде и имуществу любой формы собственности. Причём допустимая величина риска зависит от опасности продукции, выпускаемой отраслью (атомной энергетикой, космонавтикой, химическим производством, транспортным строительством, тяжёлой, лёгкой и пищевой промышленностью и др.).

Кафедральное направление исследований зародилось в 1982г., то есть задолго до появления требований закона «О техническом регулировании» и с тех пор, как и в недалёком прошлом, всегда поддерживалось и финансировалось управленческими и производственными структурами дорожной отрасли (комитетами по ДТС и ЭД, дорожными фондами, предприятиями) [42, 54, 55, 56, 59]. Преподаватели кафедры за счёт дорожников до середины 90-х годов выполняли исследования, выпускали монографии, проводили конференции различного уровня, включая международные, заключали договора и соглашения о сотрудничестве. В 1995 году в МАДИ прошла защита докторской диссертации автора статьи, первой в мировой практике для транспортного строительства по данной теме: «Проектирование автомобильных дорог по условию обеспечения безопасности движения с использованием теории риска» [53]. Однако с середины 90-х годов, по известным всем институциональным причинам переходного периода к иной политической формации России, финансовая поддержка науки и образования со стороны дорожников практически полностью прекратилась. В те годы автор статьи, будучи деканом факультета транспортного строительства и заведующим кафедрой ТСТ стал искать новые направления финансирования. Заказчики работ (в основном это администрации городов и их структуры) не оплачивали в тот период дорожным организациям, выполненные работы по восстановительному ремонту городских дорог и улиц, не смотря на наличие актов принятых (сданных) в эксплуатацию объектов, составленные 5 - 7 лет назад и более. Так же относились заказчики и к выполненным проектным работам недавно процветающих НИИ. Понятно, что это было связано с отсутствием средств у власти, но и с другими менее объяснимыми и менее объективными причинами. Только применением методов теории риска можно было доказать в арбитражных судах, что подписанные заказчиками документы о приёмке дорог у подрядных дорожных организаций соответствуют выполненным объёмам работ и в указанные сроки. В те годы, было проведено порядка 15 - 20 арбитражных экспертиз на основе отобранных из покрытий дорог кернов кафедральной «Лабораторией дорожных исследований» и, созданным при факультете, центром «Волгодортранс». Судебные экспертизы, основанные на оценках риска и сроках службы покрытий, доказывали в судебном порядке, что эти работы были выполнены в указанные сроки (в соответствии с актами производства работ) и качественно. Такие экспертизы стало возможным проводить исключительно на основе оценок риска [44, 48, 51, 59]. При этом для юристов, представляющих заказчиков, оказалось полной неожиданностью методика, подтверждающая, что работы выполнялись именно тогда (5 - 7 лет назад и более), когда были подписаны акты заказчиками, справедливость которых эти юристы пытались оспорить. Все договора заключались между НИЧ СГТУ и подрядными дорожными организациями, а автор статьи выступал либо научным руководителем договора, либо независимым экспертом, приглашённым арбитражным судом. Данные суды на основе наших экспертных заключений были выиграны дорожными организациями, а заказчикам, пришлось выплачивать многомиллионные долги дорожникам за выполненную работу. В те годы, названные договора с дорожными организациями, обеспечивали существенную поддержку кафедрам факультета и научной части вуза, благодаря возможностям теории риска [44, 53, 54, 55, 59]. В этот же период кафедра ТСТ неоднократно участвовала в конкурсных торгах (лотах, тендерах) на производство научных исследований, проектирование объектов, составление концепций, программ и др. Но как тогда проводились тендеры, знают все (выигрывал тот, на кого покажет руководство заказчика). Приведу вопиющий пример: однажды мы тендер выиграли с большим отрывом от других конкурсантов (комиссии понравились применяемые нами методы, основанные на оценках риска), но после объявления результатов на четвёртый день организаторы тендера изменили решение. Судиться с организатором тендера (заказчиком) мы не стали, а организация получившая подряд оказалась московской.

В 2014 году автор статьи как член «Общественного совета» Министерства транспорта и дорожного строительства Саратовской области подготовил письмо и пояснительную записку Губернатору Радаеву В.В. по вопросу планируемого открытия 01.09.2014 движения по мостовому переходу г. Саратов - г. Энгельс после его ремонта. В пояснительной записке были показаны расчёты на основе оценок риска [5, 9, 10, 11, 14, 23, 25, 36, 39, 44], а в письме содержалась убедительная просьба к Валерию Васильевичу рассмотреть на заседании Правительства Саратовской области вопрос о переносе с данного моста движения грузовых автомобилей на мостовой переход у села «Пристанное». Технико-экономическое обоснование такому подходу основывалось на следующих экологических, социальных, технических и управленческих проблемах и их решениях [39, 46, 47, 51, 53]. В указанные в письме годы (с 2006 по 2013) в составе движения по мостовому переходу Саратов-Энгельс количество грузовых автомобилей не превышало 14-15%, а их влияние на формирование колонного режима в пределах мостового перехода и в центрах обоих городов при интенсивности движения смешенного потока, достигающей 30000 авт./сут, было решающим. При этом не обеспечивался беспрепятственный пропуск потоков автомобилей - возникали заторы, как на мостовом переходе, так и на ряде центральных улиц г. Саратова и г. Энгельса. В таких условиях магистральные улицы городов перестают удовлетворять требуемому уровню безопасности дорожного движения, повышается уровень шума, загрязнение воздушной среды пылью и отработанными газами автомобильных двигателей, увеличивается число дорожно-транспортных происшествий, снижаются скорость доставки грузов и пассажиров и эффективность перевозок [60, 61, 62, 63, 64, 65].

Вывод транзитных грузовых автомобилей из центров обоих городов на мостовой переход у с. «Пристанное» означал не только снижение перечисленных выше негативных явлений, но и отвечал выполнению основной задачи мостового перехода через р. Волга у с. «Пристанное». Новый мост был предназначен главным образом для снижения интенсивности движения транспортных средств на автодорожном мосту в г. Саратове [68].

В обосновании переноса движения грузовых автомобилей на мостовой переход у села «Пристанное» говорилось: «Наличие окружной (кольцевой) дороги повысит скорость доставки грузов между предприятиями городов Саратова и Энгельса, так как (по крайней мере, для Саратова) имеются въезды с окружной дороги во все районы города. Таким образом, окружная автомобильная дорога, связанная непосредственно с городскими автомагистралями, станет одним из важных элементов транспортной системы г. Саратова, а в перспективе и г. Энгельса. И без того затрудненное движение транспортного потока на подходах к городскому мосту, при разрешении движения грузового транспорта по городскому мосту только усугубит положение и приведет к транспортному коллапсу. Рост интенсивности движения и наличие в ней большегрузных автомобилей и автопоездов приведет к существенному возрастанию изнашивающего и разрушающего воздействия автомобилей на мост, следствием чего будет рост потребности в ремонтно-восстановительных работах, увеличение их объемов [59, 62, 63, 64, 65]. В сложившейся экономической ситуации это недопустимо. В результате проведенных обследований моста ООО «Институт «Проектмостореконструкция» выполненных в 2006 г., 2013 и 2014 годах, было установлено, что остаточный ресурс долговечности моста с учетом проведенного ремонта составляет около 20 лет [47]. Моральный износ характеризуется недостаточной грузоподъемностью и пропускной способностью моста в связи с ростом масс транспортных средств и интенсивности движения [39, 40, 42]. В настоящее время грузоподъемность моста соответствует классу нормативной нагрузки А11. При прогнозируемом увеличении класса нагрузки на 0,3% в год требуемый класс нагрузки станет А12, который является предельным для моста, и наступит это через 20-25 лет, после чего необходимо будет пересмотреть условия его дальнейшей эксплуатации вплоть до полного прекращения движения [44]. Немаловажное значение имеет экологическая составляющая в вопросе разрешения движения грузового транспорта через центральные районы Саратова и Энгельса [14, 15, 23, 36, 57, 60]. Разрешение движения грузовых транспортных средств через мост приведет к ухудшению экологической обстановки, увеличению уровня шума и как следствие социальной напряженности [21, 23]. Созданная дорожная сеть и искусственные сооружения, в том числе и такое уникальное сооружение как мост «Саратов-Энгельс» - это национальное богатство страны, и оно заслуживает к себе отношения именно как к национальному богатству, которое нужно беречь, преумножать и эффективно использовать. Поэтому считаем, что движение грузового транспорта по отремонтированному мосту недопустимо».

И в заключение данного обоснования была сформулирована просьба, рассмотреть возможность недопущения движения грузового транспорта по мосту, несмотря на лоббирование отдельных коммерческих структур разрешения такого движения: «Сиюминутный экономический эффект обернется многомиллионными тратами в будущем на восстановление моста и как самый неблагоприятный исход это разрушение и потеря моста. Мы не можем себе этого позволить».

К этому обращению было приложено Технико-экономическое сравнение эффективности грузовых перевозок [39, 47, 57] между городами Саратов и Энгельс по мостовому переходу у села «Пристанное» и по городскому мосту «Саратов-Энгельс», выполненное на 53 страницах с оценкой риска потери окупаемости в случае сохранения грузового движения через центры двух городов и городской мост. Письмо губернатору было отправлено через Министерство транспорта и дорожного строительства Саратовской области.

Грузовое движение по городскому мосту с 2014 года и по настоящее время не осуществляется. Исключением являются автомобили специального назначения (скорая помощь, машины МЧС и др.). В 2014 году кафедра ТСТ получила благодарственное письмо подписанное вице губернатором за представленные материалы.

Теперь о том, чем отличаются наши исследования и их результаты по оценке и уменьшению риска причинению вреда человеку от исследований и результатов оценки риска других авторов. До начала 60-х годов прошлого столетия анализ безопасности промышленных объектов и на транспорте основывался только на статистических методах [71]. Например, к 1960г. по данным статистики было установлено, что одна катастрофа приходится в среднем на 1 млн. посадок самолётов. В этот период термин «анализ риска» отсутствовал, а понятие «надёжность» использовалось в аэрокосмической и военной промышленности, радиоэлектронных устройствах, энергетике, автоматике, приборостроении и машиностроении [7, 71]. В СССР первая переводная книга с английского по теории надёжности «Малогабаритная радиоаппаратура. (Вопросы конструирования, производства и эксплуатации)» была опубликована в 1954 году под редакцией В.И. Сифорова, а первая отечественная монография по статистическому анализу и контролю надёжности была опубликована в 1962 году [71]. Автор данной монографии Шор Я.Б. указывает на этот факт в предисловии к данной книге. В 1966 году Козлов Б.А. и Ушаков И.А. выпустили в Советском Союзе «Краткий справочник по расчёту надёжности», который в 1970 году был переведён на английский язык и издан в США. Названные авторы в 1975 году опубликовали переработанное и существенно расширенное издание этого справочника. В этом издании справочника авторы опубликовали весьма полезный для исторического анализа раздел «Аннотированный библиографический справочник книг по надёжности», охватывающий книги по надёжности, вышедшие на русском языке (включая переводные книги) с 1954 по 1971 годы. кафедра транспортный строительство риск

Анализ отказов с помощью «дерева отказов» был разработан Х.А. Уотсоном в 1961 - 1962 гг. при подготовке и написании отчёта по анализу системы управления запуском ракеты «Минитмен» по контракту с Военно-воздушными силами США. При этом Уотсон Х.А. применил в отчёте для анализа отказов Булеву алгебру. Первыми публикациями по надёжности, основанными на Булевой логике (алгебре) и работах Уотсона Х.А., были доклады, представленные в 1964 г. на симпозиуме по надёжности в университете штата Вашингтон. При этом следует отметить, что один из разделов теории надёжности, а именно «метод расчёта строительных конструкций по предельному состоянию» был разработан российскими учёными задолго до появления самого термина «теория надёжности» - в начале 30-х годов прошлого столетия [7].

Теория риска появилась значительно позже.

В 1977 году вышел первый отчёт по оценке риска «Анализ безопасности реактора WASH-1400», подготовленный Комиссией по атомной энергии США под руководством профессора Н. Расмуссена. В этом отчёте впервые появился термин риск как количественная величина опасности, определяемая на основе Булевой алгебры (Булевой логики). Профессор Н. Расмуссен и руководимая им группа исследователей проанализировали широкий спектр аварий, относящихся к атомной энергетике, численно классифицировали их в порядке вероятности появления, а затем оценили потенциальные последствия в отношении населения. Для этого профессор Н. Расмуссен и его группа, в указанном выше отчёте, использовали, разработанные Уотсоном Х.А. решения по анализу отказов с применением понятий «Дерево событий», «Дерево отказов», и впервые выполнили количественную оценку риска с оценкой последствий для населения на основе Булевой логики. Эти методы включают такие исследования как: предварительный анализ опасностей, анализ видов отказов и возможных последствий, анализ методов оценки риска, основанных на понятиях «дерево событий» и «дерево отказов». Ярким представителем данного подхода к оценкам риска в настоящее время является контр-адмирал флота России профессор Рябинин И.А., который исследует деревья событий и деревья отказов с применением Булевой алгебры [32]. Как видно из данного исторического обзора публикаций по количественной оценке риска на основе суммирования законов распределения опасных параметров в период до 1980г. ни в одной из стран Мира не встречалось.

Параллельно с применением Булевой алгебры развивались и другие математические модели оценки риска.

В 80-х годах для оценок риска в морской практике ленинградский учёный Абчук В.А. применил математический аппарат, основанный на анализе функций полезности [1]. Используя данные функции и теорию вероятностей, он предложил математические модели количественной оценки риска применительно к проблемам морского судоходства.

В конце 80-х годов в Германии для принятия технических решений Мушек Э. и Мюллер П. использовали в оценках риска анализ специальных функций, описывающих экстремумы. В разработанных методах имеются как качественные, так и количественные оценки риска. Перевод этой книги на русский язык был осуществлён в 1990г [22].

Существует ещё одно направление развития теории риска, возникшее в 80-х годах прошлого столетия, в котором под риском в технике, экономике и финансах стали понимать среднеквадратическое отклонение исследуемого параметра (технического, экономического, финансового). Этот подход вполне объясним, так как с увеличением среднеквадратического отклонения увеличивается разброс параметра до значения, при котором параметр становится опасным (или недопустимо опасным). Это направление исследований следует считать то же количественной оценкой риска, так как среднеквадратическое отклонение - это уже количественная характеристика опасного параметра. Данный подход используют потому, что чем больше разброс принимаемой величины, тем она опаснее. В экономике и финансах яркими представителями этого направления являются лауреаты Нобелевской премии по экономике 2003г профессора Р. Энгл (США) и К. Гренджер (Великобритания) - авторы теории волатильности (первый) и анализа экономических временных рядов с общими трендами (второй). Понятие волатильность представляет собой среднеквадратическое отклонение (доходности инвестиций, доходности акций, изменения ВВП, потребительских цен, процентных ставок, биржевого курса и др.). Например, высокая доходность (от инвестиций или акций) при малой волатильности лучше, чем такая же высокая доходность (от инвестиций или акций) при большой волатильности. Другими словами надо вкладывать средства (инвестировать, покупать акции) в первом случае и отказываться от вложения средств (инвестировать, покупать акции) во втором случае.

И наконец, начиная с 1982 года, появились работы по оценке риска, основанные на суммировании (композиции) плотностей распределения физически определяемых или измеряемых величин, включая и наши кафедральные публикации [2 - 6, 8 - 21, 23 - 31, 33 - 34, 36 - 68, 70, 72].

Математические зависимости теории риска, полученные автором статьи на основе формулы свёртки, представляют собой теоретико-вероятностные модели сравнения между собой среднего значения (A) и среднеквадратического отклонения () опасного параметра транспортного сооружения с такими же характеристиками данного параметра ( и ), находящегося в критическом состоянии, при реализации которого риск причинения вреда равен 50% (0,5). При суммировании (интегрировании по формуле свёртки) нормальных, логнормальных распределений и распределений Шарлье в описываемых исследованиях используется функция Лапласа, что приводит к появлению вероятности 0,5 в структуре расчётных формул теории риска. Для случая суммирования нормальных распределений, когда справедливо соотношение формула оценки риска имеет вид:

, (1)

где - интегральная функция Лапласа.

Использование в расчётных формулах критического состояния (), при котором вероятность причинения вреда равна 0,5 делает такие формулы более обоснованными и наглядными по сравнению с формулами, в основе которых другие авторы [35, 73], начиная с середины 80-х годов, используют параметр, соответствующий предельному состоянию ().

Действительно для любого нежелательного события значению вероятности 0,5 при реализации параметра соответствуют ситуации:

- когда удерживающие силы равны силам сдвигающим, или удерживающие моменты равны моментам сдвигающим;

- когда расстояние до препятствия на дороге равно длине остановочного пути автомобиля, или расстояние видимости на участке дороги равно длине остановочного пути автомобиля;

- когда силы, удерживающие транспортное средство на кривой в плане, при заданной скорости движения и соответствующем коэффициенте сцепления, равны силам сдвигающим;

- когда выгоды от реализуемого проекта равны затратам на его реализацию;

- когда сопротивление материала или грунта сдвигу равно критическому касательному напряжению, и другие равенства фактического и критического параметров, приводящие к вероятности 0,5.

Методы определения критических состояний, основанные на этих равенствах, многообразны (более 50 математических моделей и их алгоритмов разработаны автором) и представляют собой внутренний математический аппарат теории риска, представленный выше в виде заключительной формулы (1). Используя данный подход, по формулам теории риска получают вероятность причинения вреда (риск) пользователям продукцией, имеющей установленные значения параметра: при проектировании дорог это проектное () и/или расчётное () значение и допустимое среднеквадратическое отклонение ( ); при строительстве и эксплуатации дорог - среднее значение () и фактическое среднеквадратическое отклонение ( ) перенесённого в натуру параметра. При превышении фактического риска над допустимым значением применяют инженерные решения, позволяющие управлять риском в соответствии с требованиями к безопасности продукции, изложенными в законе №184-ФЗ «О техническом регулировании»[69]. Этим отличаются результаты исследований нашей научной школы от результатов исследований, других авторов, использующих вместо критических состояний предельные состояния, вероятность возникновения которых не установлена [35, 73]. Другими словами, в математических моделях, разработанных рядом зарубежных и российских авторов в середине 80-х годов, при выводе расчётных формул риска и надёжности проектируемого или существующего сооружения используют в формуле свёртки не критический параметр (соответствующий риску 0,5), а предельный параметр, соответствующий предельному состоянию сооружения и, как правило, неизвестному значению риска. В этом случае формулы теории риска получают суммированием закона распределения фактического параметра ( и ) с законом распределения такого же параметра, но находящегося для данного объекта в предельном состоянии ( и ), при этом, как уже отмечалось, - риск реализации предельных параметров не известен. При суммировании нормальных распределений используют интегральную функцию нормального закона , которая приводит к следующей формуле для оценки риска:

, (2)

При использовании формулы (2) параметр не определяют расчётом по математическим моделям (их даже не создают), а принимают по ГОСТ Р 54257-2010 без определения вероятности (риска) разрушения конструкции, попавшей в предельное состояние.

В ГОСТ Р 54257-2010 по оценке надёжности указывается, что предельное состояние строительного объекта - это состояние, при превышении которого его эксплуатация недопустима, затруднена или нецелесообразна. Можно без больших усилий показать, что каждому из этих состояний соответствуют разные значения риска потери прочности или устойчивости сооружения, которые могут находиться в пределах от 0,5 до 1, а при нецелесообразности использования сооружения предельный риск может оказаться и меньше 0,5. Так, по данным названного нормативного документа существует три группы предельного состояния:

- первая группа предельного состояния - это предел несущей способности (в этой группе риск потери прочности предельного состояния (обладающего параметрами и ) ближе к единице, чем к 0,5);

- вторая группа предельного состояния, - это предел нормальной эксплуатации сооружения (в этом случае риск для предельного состояния (для закона распределения с параметрами и ) ближе к 0,5, чем к единице, и может быть несколько меньше 0,5);

- третья группа - это предел особого состояния - возникает при особых воздействиях, сочетаниях нагрузок и ситуациях, при которых разрушение сооружения сопровождается катастрофическими последствиями (здесь риск потери прочности или устойчивости предельного состояния (для параметров) стремится к единице и наиболее удалён от 0,5).

Другими словами само предельное состояние в формуле (2) имеет плавающее или не установленное значение риска, относительно которого определяется риск причинения вреда для сооружения с проектными (расчётными) или фактическими параметрами и относительно параметров, опасность (риск) которых не известна и . Следовательно, установленный по формуле (2) риск может значительно отличаться от действительного значения. В нашем подходе к оценкам риска этого ни когда не происходит, что выгодно отличает наши исследования и их результаты от исследований и результатов других отечественных и зарубежных авторов, разрабатывающих и применяющих теорию риска в различных областях деятельности.

Установленный по формуле (1) риск:

- стремится к нулю при параметре А значительно больше параметра (при и );

- равен 50% при равенстве параметра А параметру (при );

- стремится к единице при параметре А значительно меньше параметра (при и ).

Получены формулы теории риска и для случая, когда справедливо обратное соотношение параметров . Например, это соотношение справедливо, когда напряжение в конструкции должно быть меньше критического напряжения, при котором риск разрушения равен 50%.

Кроме этого формулы теории риска получены для композиции разных законов распределения фактического и критического параметров: нормального и нормального; логнормального и логнормального; гамма распределения и гамма распределения; распределения Шарлье и распределения Шарлье и их взаимных композиций: нормального и логнормального; нормального и Шарлье; нормального и равномерного (равновероятного) распределений. Например, при оценке риска поломки ходовых частей автомобиля, движущегося по неровному покрытию с заданной (расчётной) скоростью, применимы скошенные влево распределения. Применение скошенных распределений вызвано тем, что мелкие по высоте неровности покрытия встречаются чаще, чем высокие (крупные) неровности. Это приводит к интегрированию (композиции) логнормальных распределений. На скользких (обледенелых) покрытиях для определения риска скольжения автомобиля интегрировались нормальное распределение с равновероятным распределением (скольжение автомобиля на гололёде имеет равновероятное распределение относительно оси движения).

В 1994г. Правительство России приняло решение взять кредит в размере 1млрд 200млн долларов во Всемирном Банке Реконструкции и Развития (ВБРР) на поддержание в приемлемом состоянии федеральных автомобильных дорог Российской Федерации. В период подготовки обосновывающих документов для ВБРР было проведено два семинара (в Москве и Вашингтоне), в работе которых участвовало 32 учёных и 2 чиновника из Министерства транспорта. Автор статьи, в предоставленном ему слове, на семинаре в Вашингтоне акцентировал внимание обеих сторон семинара на математическом описании оценок технического, экономического и институционального рисков в области дорожного хозяйства, вызванных основными (действующими) неопределённостями и показал, как определяется уровень надёжности вложения капитала (инвестиций) в транспортные проекты. Этому вопросу в Вашингтоне было уделено особое внимание. Моё выступление в Институте экономического развития ВБРР продолжалось 45 минут, а затем состоялась дискуссия по данному вопросу. Эта дискуссия заключалась в основном в вопросах работников Банка по той части моего сообщения, в которой описывалась методика экономико-математического анализа риска потери чистой приведённой ценности проекта, с учётом внутренней нормы рентабельности и дрейфа нуля (укрепления или падения покупательной способности национальной валюты). Такого сообщения от России ни кто из представителей Всемирного Банка не ожидал, так как таких математических моделей, учитывающих дрейф нуля, во ВБРР и в Институте экономического развития ещё не было. Доклад был детализирован и, возможно, он сыграл какую-то роль в открытии кредитования Всемирным банком Федеральных дорог России. Работа данного семинара в г. Вашингтон продолжалась 1,5 месяца (имеется сертификат участника семинара по научному сопровождению кредитований Всемирным Банком). Наш ВУЗ не оплачивал мои расходы, связанные с поездками в г. Москву и г. Вашингтон (оплачивали банки России и США, возможно в счёт будущих кредитов). Спустя год автора статьи персональным письмом пригласило руководство Европейского Банка Реконструкции и Развития на семинар по «Глобальным вызовам, неопределённостям и рискам» (г. Гаага). Приглашали с оплатой вузом только проезда (остальные расходы брал на себя Европейский Банк, сообщая в письме, что это делается по рекомендации ВБРР). Приведённые примеры, показывают, что в мировой практике оценку рисков и управление ими применяют во всех направлениях хозяйственной деятельности государств, отраслей и предприятий, и в обязательном порядке.

Перечислю основные риски, которыми преподаватели и сотрудники кафедры ТСТ умеют управлять (снижать до допустимых значений) в процессе проектирования, строительства и эксплуатации дорог. В скобках после описания риска названы мои соавторы (при их наличии) и отдельно названы авторы соответствующих разработок - которые являются представителями научной школы кафедры ТСТ:

В вопросах охраны окружающей среды:

- риск возникновения ущерба от негативных последствий загрязнения окружающей среды вредными (токсичными) веществами при движении транспортного потока;

- риск шумового воздействия на человека при движении транспортного потока в селитебных, парковых, клинических и других зонах населённого пункта (в соавторстве с Кокодеевой Н.Е.);

- риск шумового воздействия на человека при производстве дорожно-строительных работ (в соавторстве с Кокодеевой Н.Е.);

- риск возникновения ущерба от негативных последствий автотранспортных вибраций;

- риск возникновения ущерба от негативных последствий применения противогололедных реагентов при зимнем содержании дороги (в соавторстве с Глуховым А.Т.);

- риск деградации плодородного слоя почвы в зависимости от толщины снимаемого слоя на полосе отвода при строительстве автомобильных дорог (автор Кокодеева Н.Е.);

- риск распространения пожара по причине недостаточного расстояния от автозаправочных станций до объекта (автор Кокодеева Н.Е.);

- суммарный риск негативного воздействия на человека и окружающую среду антропогенных факторов, вызванных строительством и эксплуатацией автомобильных дорог (совместно с Кокодеевой Н.Е.).

В вопросах сохранения прочности и устойчивости конструкций

при проектировании, строительстве и эксплуатации дорог:

- риск (темп) разрушения дорожной одежды и прогноз соответствующего ему фактического срока службы конструкции (совместно с Кокодеевой Н.Е.);

- риск нарушения сплошности (образования трещин) монолитных слоёв дорожной одежды при изгибе (совместно с Кокодеевой Н.Е.);

- риск возникновения сдвига в несвязных слоях земляного полотна и дорожной одежды;

- риск несвоевременного распада битумных эмульсий при строительстве дорожных одежд нежёсткого типа (совместно с Левашиным Е.Ю.);

- риск потери прочности и устойчивости дорожной конструкции при строительстве дорог на слабом основании;

- риск обрушения откосов высоких насыпей и глубоких выемок земляного полотна при проектировании и эксплуатации автомобильных дорог;

- риск потери устойчивости опор мостового перехода во время паводка или половодья и под действием ледовой нагрузки;

- риск разрушения дорожных конструкций в районах распространения многолетнемёрзлых грунтов (совместно со Скрыльниковым И.Г.);

- риск образования пучин при промерзании дорожных конструкций (автор Строкин А.А.);

- риск недостаточного уплотнения земляного полотна относительно требуемого уровня надёжности;

- риск разрушения дорожной конструкции при отсыпке земляного полотна из засолённых грунтов;

- риск потери устойчивости насыпи на косогоре;

- риск потери устойчивости слабого основания под телом земляного полотна;

- суммарный риск разрушения конструкций в зависимости от ошибок проектирования, качества строительства и содержания сооружения в период эксплуатации.

В вопросах совершенствования геометрических и транспортно-эксплуатационных параметров автомобильных дорог:

- риск поломки ходовых частей автомобиля и риск ухудшения состояния водителя (совместно с Жилиной О.М.) по причине несовершенства параметров ровности покрытия (высот и длин неровностей) с учётом конкретной скорости движения транспортного средства;

- риск и надежность вложения средств (инвестиций) в транспортные проекты (при проектировании отдельных дорог и сетей дорог различных категорий);

- риск потери видимости покрытия и препятствий на выпуклых и вогнутых кривых продольного профиля (в светлое и тёмное время суток);

- риск потери видимости дороги на кривых в плане при наличии препятствий с внутренней стороны закругления;

- риск потери видимости встречного автомобиля при обгоне на двухполосной дороге (риск лобового столкновения автомобилей по причине несовершенства дорожных условий);

- риск потери устойчивости автомобиля на кривой в плане при некачественном и качественном строительстве закруглений;

- риск столкновения транспортных средств при разъезде на двухполосной дороге;

- риск столкновения транспортных средств при опережении со сменой полос движения на многополосных автомагистралях;

- риск потери боковой видимости на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог;

- риск наезда автомобиля на транспортное средство, остановленное на обочине при качественном и некачественном строительстве обочин, и при наличии и отсутствии ограждений;

- риск несоблюдения требований ландшафтного проектирования, связанных с ошибками проектировщиков;

- риск возникновения ДТП с учётом ухудшения состояния покрытия под влиянием погодно-климатических факторов;

- риск наезда автомобиля сзади на впереди идущий автомобиль при всех уровнях удобства движения (уровнях обслуживания) (совместно с Гусевым В.А);

- риск и оценка тяжести ущерба по причине несовершенства дорожных условий при возникновении ДТП с гибелью, ранением, увечьем людей, порчей или утратой имущества любой формы собственности;

- риск поломки ходовых частей автомобиля при попадании колеса (колёс) в выбоину и оценка допустимой скорости движения автомобилей в зависимости от параметров выбоин (глубины, ширины и длины выбоины);

- риск возникновения ДТП при эксплуатации автомобильных дорог (в соавторстве с Мохневым В.А.);

- риск не преодоления затяжных подъёмов автомобилями с заданным перепадом скоростей (совместно с Вальтер О.Ф.);

- риск возникновения ДТП при проектировании основных геометрических элементов городских дорог и улиц (в соавторстве с Кожиным Д.М.);

- риск ошибочного назначения категории дороги или риск перехода дороги в другую категорию при проектировании автомобильных дорог (совместно с Усовой Л.В.);

- риск солевого загрязнения придорожной местности при зимнем содержании автомобильных дорог;

- риск столкновения автомобилей на участках ограниченной видимости дороги с учётом длины разметки (1.1 и 1.11), запрещающей обгон (в соавторстве с Панкратовой А.В);

- риск превышения расчётного расхода ещё большим расходом во время паводка или половодья при проектировании мостовых переходов (совместно с Шмагиной Э.Ю);

- риск потери информации как обобщённой характеристики водителя при проектировании и эксплуатации автомобильных дорог (в соавторстве с Щёголевой Н.В.);

- риск глиссирования автомобилей при проектировании и эксплуатации автомобильных дорог (совместно с Осиповой Т.В.);

- риск столкновения автомобилей на пересечениях дорог в разных уровнях: на участках въезда и переплетения (совместно с Семёнова Н.С);

- суммарный риск возникновения ДТП на участке дороги по причине несовершенства дорожных условий.

В настоящее время кафедра ТСТ занимается обоснованием и созданием Приложений к техническому регламенту Таможенного союза (ТР ТС 014/2011) «Безопасность автомобильных дорог», которые будут содержать формы и схемы оценки соответствия геометрических и прочностных параметров проектируемых, строящихся и существующих автомобильных дорог допустимому значению риска и требуемому уровню надёжности.

Первое Приложение будет содержать процедуры оценки и снижения риска до допустимых значений, применяемое при проектировании и утверждении заказчиком проектов новых дорог и проектов реконструкции существующих дорог; процедуры конструирования и расчёта дорожных конструкций с учётом требуемого уровня надёжности, качества строительства и требуемого коэффициента прочности, соответствующего заданному сроку службы.

Второе Приложение будет содержать: процедуры определения качества строительства геометрических и прочностных элементов автомобильных дорог; процедуры оценки риска причинения вреда человеку и имуществу любой формы собственности на вновь построенных и реконструированных дорогах; процедуры исправления геометрических и прочностных параметров автомобильных дорог; и процедуры приёмки элементов и участков вновь построенных и реконструированных дорог в эксплуатацию.

Третье Приложение будет содержать: процедуры определения качества существующих автомобильных дорог; процедуры оценки риска причинения вреда человеку и имуществу любой формы собственности на существующих дорогах; процедуры оценки оставшегося срока службы дорожной одежды и процедуры усиления конструкций для увеличения срока службы на требуемый (обоснованный) период; процедуры исправления параметров существующих дорог под величину допустимого риска и процедуры определения допустимой скорости на существующих дорогах (для фиксации её на знаках 3.24).

При описании научной школы, нельзя оставить в стороне количество защитившихся докторов и кандидатов наук под руководством научного руководителя, так как этот показатель, на мой взгляд, один из значимых. Автор статьи ведёт аспирантуру с 1998 года, а защиты аспирантов начались с 2001 года. Количество защитившихся: докторов наук 1; кандидатов наук 19 (есть ещё один кандидат наук на стыке с экономической специальностью, подготовленный для г. Волгограда совместно с волгоградским руководителем). На кафедре в настоящее время работает 8 выпускников научной школы со степенями и званиями. Кафедра молодая, но как оказалось, в наше время, выпуск большого количества кандидатов был необходим. По разным причинам после омоложения кафедры продолжалась ротация в рядах молодёжи, в которой участвовало 15 кандидатов наук (кто-то проработал полгода, кто-то 10 лет), но было кем заменить увольняющихся преподавателей и это оказалось важным для сохранения кафедры. Сейчас кадры устоялись, последнему кандидату наук (Гусеву В.А., защитившемуся и утверждённому в 2016г.) даже не было предложено остаться на кафедре в связи с тем, что штаты заполнены. Однако следует решить более сложную задачу - подготовить из учеников ещё одного или двоих докторов наук, так как надо думать о будущем кафедры и будущем научной школы (волнуют защиты).

Подчеркну последнее, но не менее важное - это разнообразие тем диссертаций, в основе которых используется теория риска:

- докторские диссертации

1. Столяров В.В. «Проектирование автомобильных дорог по условию обеспечения безопасности движения с использованием теории риска» 1995, специальность 05.23.11, [53].

2. Кокодеева Н.Е. «Методологические основы комплексной оценки надёжности автомобильных дорог в системе технического регулирования дорожного хозяйства» 2012, специальность 05.23.11, [10].

- кандидатские диссертации

3. Столяров В.В. «Проектирование пересечений автомобильных дорог в разных уровнях с учётом закономерностей движения транспортных потоков» 1984, специальность 05.23.11, [56].

4. Мохнев В.А. «Повышение безопасности движения в проектах ремонта и реконструкции автомобильных дорог (на основе теории риска)» 2001, специальность 05.23.11, [21].

5. Кокодеева Н.Е. «Оценка качества существующих дорожных одежд нежёсткого типа с учётом вариации влажности грунта земляного полотна (с позиции теории риска)» 2001, специальность 05.23.11, [13].

6. Кожин Д.М. «Проектирование вертикальных кривых и ширины покрытия городских дорог и улиц с использованием теории риска» 2001, специальность 05.23.11, [9].

7. Глухов А.Т. «Разработка эффективного метода защиты придорожной местности от загрязнения противогололёдными химическими веществами», 2001, специальность (ООС), [3].

8. Жилина О.М. «Повышение ровности покрытий автомобильных дорог по условию обеспечения комфорта, удобства и безопасности движения (с использованием теории риска)», 2003, специальность 05.23.11, [8].

9. Вальтер О.Ф. «Применение теории риска при проектировании автомобильных дорог на участках с затяжными подъёмами» 2004, специальность 05.23.11, [2].

10. Осипова Т.В. «Проектирование автомобильных дорог по условию обеспечения безопасности движения автомобилей на участках возможного глиссирования (с использованием теории риска)» 2005, специальность 05.23.11, [27].

11. Усова Л.В. «Повышение эффективности обоснования перспективной интенсивности движения и технической категории дороги с использованием теории риска» 2006, специальность 05.23.11, [68].

12. Панкратова А.В. «Теория риска в совершенствовании методов оценки эффективности и обоснования длины участков, запрещающих обгон» 2006, специальность 05.23.11, [28].

13. Щёголева Н.В. «Риск потери информации как обобщённая характеристика водителя при проектировании и эксплуатации автомобильных дорог» 2006, специальность 05.23.11, [72].

14. Строкин А.А. «Предупреждение деформаций при промерзании дорожных конструкций с позиции теории риска» 2006, специальность 05.23.11, [66].

15. Шмагина Э.Ю. «Теория риска в повышении надёжности обоснования расчётных расходов при проектировании мостовых переходов» 2007, специальность 05.23.11, [70].

16. Левашин Е.Ю. «Учёт вероятностной сущности времени распада битумных эмульсий при строительстве дорожных одежд нежёсткого типа (на основе теории риска)» 2010, специальность 05.23.11, [20].

17. Дмитриева И.В. «Организационно-технические и инженерные мероприятия для повышения безопасности дорожного движения на магистральных улицах города» 2011, специальность 05.23.11, [6].

18. Плетминцев С.А. «Повышение безопасности движения при эксплуатации автомобильных дорог с позиции теории риска» 2011, специальность 05.23.1, [31].

19. Семёнова Н.С. «Проектирование и эксплуатация транспортных развязок по условию обеспечения безопасности движения на основе теории риска» 2012, специальность 05.23.11, [34].

20. Скрыльников И.Г. «Проектирование и эксплуатация земляного полотна автомобильных дорог в районах распространения многолетнемёрзлых грунтов (с использованием теории риска)» 2012, специальность 05.23.11, [37].

21. Гусев В.А. «Обеспечение безопасности дорожных условий с оценкой риска взаимодействия автомобилей в транспортном потоке» 2016, специальность 05.23.11, [4].



Библиографический список

1. Абчук В.А. Теория риска в морской практике [Текст] /. В.А. Абчук. -Л.: Судостроение, 1983.-152с.

2. Вальтер О.Ф. Применение теории риска при проектировании автомобильных дорог на участках с затяжными подъёмами: автореф. дис. … канд. техн. наук /О.Ф. Вальтер - Волгоград - 2004. - 16с.

3. Глухов А.Т. Разработка эффективного метода защиты придорожной местности от загрязнения противогололёдными химическими веществами: автореф. дис. … канд. техн. наук /А.Т. Глухов - Пенза - 2001. - 20с.

4. Гусев В.А Населённый пункт как фактор влияния на скорость свободного движения легковых автомобилей / В..А. Гусев, В.В.Столяров //Новые идеи нового века. Т. 3. Четырнадцатая межд. науч. конф. - Хабаровск. тихоокеан. гос. ун-т. 2014. с.263-268.

5. Гусев В.А. Обеспечение безопасности дорожных условий при проектировании двухполосных дорог с оценкой риска взаимодействия автомобилей в транспортном потоке: автореф. дис. … канд. техн. наук /В.А. Гусев - Волгоград - 2016. - 22с.

6. Дмитриева И.В. Организационно-технические и инженерные мероприятия для повышения безопасности дорожного движения на магистральных улицах города: автореф. дис. … канд. техн. наук /И.В. Дмитриева - Волгогра - 2011. - 17с.

7. Ермолаев Н.Н. Надёжность оснований сооружений /Н.Н. Ермолаев, В.В. Михеев. Л.: Стройиздат, 1976. - 152 с.

8. Жилина О.М. Повышение ровности покрытий автомобильных дорог по условию обеспечения комфорта, удобства и безопасности движения (с использованием теории риска): автореф. дис. … канд. техн. наук /О.Н. Жилина - Волгоград - 2003. - 21с.

9. Кожин Д.М. Проектирование вертикальных кривых и ширины покрытия городских дорог и улиц с использованием теории риска: автореф. дис. … канд. техн. наук /Д.М. Кожин - Волгоград - 2001. - 20с.

10. Кокодеева Н.Е. Методологические основы комплексной оценки надёжности автомобильных дорог в системе технического регулирования дорожного хозяйства: дис. … докт. техн. наук /Н.Е. Кокодеева - Санкт-Петербург, 2012. - 340с.

11. Кокодеева, Н.Е. Определение срока службы дорожной одежды и темпов ее разрушения с учетом изменения влажности грунта в расчетный период года (с позиции теории риска) [Текст] / Н. Е. Кокодеева // Строительство и реконструкция. Известия Орел ГТУ, №6/26 (574) 2009 (ноябрь-декабрь) - С. 86-90.

12. Кокодеева, Н.Е. О толщине снятия плодородного слоя почвы при проведении подготовительных работ по строительству автомобильной дороги [Текст] / Н. Е. Кокодеева // Дороги и мосты, №24-2010. - С. 248-265.

13. Кокодеева Н.Е. Оценка качества существующих дорожных одежд нежёсткого типа с учётом вариации влажности грунта земляного полотна (с позиции теории риска): дис. … канд. техн. наук. / Н. Е. Кокодеева - Волгоград, 2001. - 148 с.

14. Кокодеева, Н.Е. Оценка степени риска отрицательного шумового воздействия на человека при производстве дорожных работ [Текст] / Н. Е. Кокодеева // Жилищное строительство, №1-2011.- С. 42-45.

15. Кокодеева, Н.Е. Применение теоретико-вероятностного подхода при оценке отрицательного шумового воздействия дорожно-строительных машин на человека [Текст] / Н. Е. Кокодеева // Жилищное строительство, №9 -2010.- С 7-41.

16. Кокодеева, Н.Е. Принципы технического регулирования при проектировании дорожных одежд нежесткого типа с применением геоматериалов (на основе теории риска) [Текст] / Н. Е. Кокодеева // Строительные материалы, №1- 2011.- С. 25-28.

17. Кокодеева Н.Е. Теория риска в техническом регулировании дорожного хозяйства /Н.Е. Кокодеева, В.В. Столяров. - Саратов.: Научная книга, 2011. - 356 с. - Библиогр.: 258 назв. с.274-297.

18. Кокодеева Н.Е. Техническое регулирование в дорожном хозяйстве: монография /Н.Е. Кокодеева, В.В. Столяров, Ю.Э. Васильев. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2011. - 232 с. - Библиогр.: 158 назв. с.220-228. - 500 экз. - ISBN 978-5-7433-2387-5

19. Кокодеева Н.Е. Техническому регулированию - да! /Н.Е. Кокодеева, В.В. Столяров //Стандарты и качество. -М: 2011. -№8 (890). С. 22-27.

20. Левашин Е.Ю. Учёт вероятностной сущности времени распада битумных эмульсий при строительстве дорожных одежд нежёсткого типа (на основе теории риска): автореф. дис. … канд. техн. наук /Е.Ю. Левашин - Волгоград - 2010. - 20с.

21. Мохнев В.А. Повышение безопасности движения в проектах ремонта и реконструкции автомобильных дорог (на основе теории риска): автореф. дис. … канд. техн. наук /В.А. Мохнев - Волгоград, 2001. - 16с.

22. Мушик Э. Методы принятия технических решений. [Текст] /. Э. Мушик, П. Мюллер. - М.: Мир, 1990. - 206с.

23. Научно-методический подход к оценке технических и экологических рисков в процессе применения принципов технического регулирования к объектам дорожной деятельности: моногр. /Ю.П. Скачков, В.В. Столяров, А.П. Бажанов, Н.Е. Кокодеева, А.В. Кочетков. - Пенза: Пензенский гос. ун-т архитектуры и строительства. 2012. - 244 с. - Библиогр.: 161 назв. с. 229-240.

24. Немчинов Д.М. Оценка перспектив развития автомобильных дорог на территориях мало или не освоенных хозяйственно /Д.М. Немчинов, В.В. Столяров, А.В. Кочетков //Грузовик: транчпортный комплекс, спецтехника № 2. Март, 2015.

25. Немчинов Д.М. Совершенствование методов обоснования размещения транспортных сооружений на примере оценки удобства сообщения по сети автомобильных дорог /Д.М. Немчинов, В.В. Столяров, А.В. Кочетков //Науковедение. 2014, №4(23).

26. Немчинов Д.М. Структура научно-методического, информационного и сметного обеспечения проектных работ в дорожном хозяйстве /Д.М. Немчинов, А.В. Кочетков, В.В. Столяров //Науковедение. №4(23), 2014.

27. Осипова Т.В. Проектирование автомобильных дорог по условию обеспечения безопасности движения автомобилей на участках возможного глиссирования (с использованием теории риска): автореф. дис. … канд. техн. наук /Т.В. Осипова - Волгоград - 2005. - 20с.

28. Панкратова А.В. Теория риска в совершенствовании методов оценки эффективности и обоснования длины участков, запрещающих обгон: автореф. дис. … канд. техн. наук /А.В. Панкратова - Волгоград - 2006. - 16с.

29. Пантюхов М.И. Модель влияния качества материалов в дорожных конструкциях на темп разрушения покрытия дороги / М.И. Пантюхов, В.В. Столяров // сб. трудов XXVII Междунар. научн. конф. «Математические методы в технике и технологиях ММТТ - 27» в 12 т. Т. 12: в 2 Ч. Часть 2 - Саратов: Сарат.гос.техн. ун-т. 2014. - с 19-20.

30. Платошина К.Н.Влияние дорожных условий на тормозные качества автомобилей оснащенных ABS с применением теории риска/К.Н.Платошина, В.В.Столяров //Новые идеи нового века. 2012. Том 2. С.263-267.

31. Плетминцев С.А. Повышение безопасности движения при эксплуатации автомобильных дорог с позиции теории риска: автореф. дис. …канд. техн. наук / С.А. Плетминцев - Волгоград - 2011. - 21с.

32. Рябинин И.А. Надёжность и безопасность структурно-сложных систем [Текст] /И.А. Рябинин. -СПб.: Политехника, 2000. - 248 с.

33. Семёнова Н.С. Оценка длин переходно-скоростных полос на транспортных развязках с учётом закономерностей движения транспортных потоков /Н.С. Семёнова, В.В. Столяров //Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2011. -№4(60). - Вып.2. - С. 181-184.

...