Диссертация (1172873), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Идентификация аварийных ситуаций на автотранспорте сопасным грузом с помощью системы датчиковРассмотрим все возможные варианты состояний ТС и ОГ, а такжерегистрацию этих состояний предлагаемой системой (набором) датчиков.Обозначим 1 – датчик удара, 2 – датчик положения (опрокидывания); 3 –датчик давления (фиксирует разгерметизацию цистерны с СУГ или АХОВ);4 – датчик температуры. Каждому датчику из предлагаемого набора поставимв соответствие двоичную (булеву) функцию. В исходном состоянии датчика = 0, при срабатывании датчика = 1 [54]. Полный набор состоянийсистемы, содержащий 4 датчика, включает 16 вариантов (таблица 2.1).Таблица 2.1 – Возможные состояния системы датчиков при аварии№№4Датчики3 2Комментарий112345610000Движение без аварии20001Удар (столкновение, наезд на препятствие)30010Опрокидывание40011Опрокидывание после столкновения50100Разгерметизация ёмкости60101Удар и последующая разгерметизация70110Опрокидывание и последующая разгерметизация80111Удар, опрокидывание и разгерметизация91000Пожар в кабине или моторном отсеке ТС101001Удар и пожар (воспламенение ОГ)111010Опрокидывание и пожар (воспламенение ОГ)121011Удар, опрокидывание и пожар (воспламенение ОГ)131100Разгерметизация и пожар (воспламенение ОГ)67Продолжение таблицы 2.1123451411011511101611116Удар, разгерметизация, пожар (воспламенениеОГ)Опрокидывание, разгерметизация, пожар(воспламенение ОГ)Удар, опрокидывание, разгерметизация, пожар(воспламенение ОГ)Выше отмечалось, что при опрокидывании автомобиля (цистерны) вслучае аварии и последующем ударе о грунт наряду с датчиком положенияобязательно сработает и датчик удара.
Следовательно, в строках 3, 7, 11, 15таблицы и в столбце 1 необходимо записать 1 взамен 0. В силу отличияпоследовательностипротеканияпроцессов:ударспоследующимопрокидыванием и опрокидывание автомобиля с последующим ударом,состояния1 ∧ 2 и 2 ∧ 1 после срабатывания датчиков становятсянеразличимы. В результате чего варианты набора состояний, отмеченныхномерами 3, 7, 11, 15, становятся неразличимыми с состояниями 4, 8, 12, 16,соответственно (таблица 2.2).Таблица 2.2 – Фрагмент таблицы «Возможные состояния датчиков приаварии» с учётом удара о грунт при опрокидывании№№Датчики3 2340101134420015117011180111111011Комментарий6Опрокидывание, произошёл ударУдар, опрокидывание после столкновенияОпрокидывание, произошли удар ипоследующая разгерметизацияУдар, опрокидывание и разгерметизацияОпрокидывание, произошли удар и пожар(воспламенение ОГ)68Продолжение таблицы 2.2123451210111511101611116Удар, опрокидывание и пожар(воспламенение ОГ)Опрокидывание, произошли удар,разгерметизация, пожар (воспламенениеОГ)Удар, опрокидывание, разгерметизация,пожар (воспламенение ОГ)Исходя из этого, объём таблицы 2.2 может быть сокращен послеудаления строк 3, 7, 11, 15, неразличимых при срабатывании датчиков удара иопрокидывания (таблица 2.3).Таблица 2.3 – Уточнённые (реальные) возможные состояния датчиков приаварииДатчики№№Комментарий43211 (1)0000 Движение без аварии2 (2)0001Удар (столкновение)3 (3,4)0011Удар и опрокидывание4 (5)01005 (6)01016 (7,8)01117 (9)1000Разгерметизация ёмкостиУдар и последующая разгерметизацияёмкостиУдар, опрокидывание и разгерметизацияёмкостиПожар в кабине или моторном отсеке ТС8 (10)9(11,12)1001101110 (13)110011 (14)110112(15,16)1111Удар и пожар (воспламенение ОГ)Удар, опрокидывание и пожар(воспламенение ОГ)Разгерметизация и пожар (воспламенениеОГ)Удар, разгерметизация, пожар(воспламенение ОГ)Удар, опрокидывание, разгерметизация,пожар (воспламенение ОГ)69В результате анализа исходов ДТП с использованием таблицысостояний (таблица 2.3) установлено, что реальное число возможныхвариантов передаваемой информации меньше исходного (теоретического) на25%.Каждая строка (кроме первой) полученной таблицы представляет собойсообщение, передаваемое об автомобильной аварии, с расширением о еёпоследствиях (состоянии опасного груза) – столбцы х3, х4.
В результатепередачи и обработки данных об автомобильной аварии с опасным грузомсоздаётся представление об обстановке, на основе которого принимаетсясоответствующее решение. Интуитивно просматривается последовательностьсрабатывания датчиков.Для каждого исхода после аварии в соответствии с таблицей 2.3 запишемвсе возможные состояния транспортного средства и опасного груза.Совокупность состояний рассматриваемой системы можно записать втерминах булевой алгебры: = ̅4 ̅3 ̅2 ̅1 ∨ ̅4 ̅3 ̅2 1 ∨ ̅4 ̅3 2 1 ∨ ̅4 3 ̅2 ̅1 ∨ ̅4 3 ̅2 1 ∨ ̅4 3 2 1 ∨∨ 4 ̅3 ̅2 ̅1 ∨ 4 ̅3 ̅2 1 ∨ 4 ̅3 2 1 ∨ 4 3 ̅2 ̅1 ∨ 4 3 ̅2 1 .(2.1)Необходимо отметить, что в случае ДТП возможен ещё один исход,который не рассматривался при обосновании состава датчиков, – это взрывопасного груза.
Взрыв транспортного средства с опасным грузом в результатеДТП не рассматривался по ряду причин. Во-первых, в силу малой вероятностинаступления этого события (0,0119) даже при транспортировке сжиженныхуглеводородов [55, таблица Э.1]. Во-вторых, взрыв является завершающимпроцессом развития ДТП.Наиболее наглядно связь воздействий (поражающих факторов) насистему и состояние системы (отклики на воздействия) может бытьпредставлена двудольным графом.
Для построения двудольного графа70преобразуем таблицу 2.4 с учётом возможных исходов без повторенияинформации.Таблица 2.4 – Возможные состояния датчиков при дорожно-транспортномпроисшествии12x1x1x23x345x1x1x2x3x36x478x1x1x2x4x49x3x41011x1x1x2x3x4x3x4Для создания механизма информационно-аналитического обеспеченияуправления безопасностью требуется разработка модели идентификациистепени тяжести автомобильной аварии с опасным грузом. Для разработкиданной модели построим двудольный граф (рисунок 2.10) исходов послеинцидента системы «ТС-ОГ».
Аварийные состояния системы «ТС-ОГ»дополнены взрывом цистерны с ОГ.Рисунок 2.10 – Граф состояния системы «транспортное средствоопасный груз» при инцидентах71Принятые обозначения в графе:Источники инцидентов (воздействие на систему):У – удар при ДТП;О – опрокидывание при ДТП;Р – разгерметизация цистерны;Пж – пожар в кабине или моторном отсеке ТС.Аварийные состояния системы:К – транспортное средство после удара сохранило исходное положение(автотранспорт стоит на колёсах);Б – транспортное средство после удара и опрокидывания лежит на боку(на грунте);Пр – разгерметизация цистерны и пролив опасного груза;Пж – пожар ОГ;В – взрыв топливовоздушной (газовоздушной) смеси.Анализ исходов аварий транспортного средства с опасным грузом,представленных в таблице 2.4 и на рисунке 2.10 в виде графа, позволяетопределить сценарии развития чрезвычайной ситуации и разработатьалгоритмы обработки поступившего сигнала от датчиков, обеспечивающихинформационно-аналитическую поддержку ЛПР экстренных служб пореагированию на инциденты с ОГ.2.2.3.
Дискретно-событийная модель системы «автомобильныйтранспорт-опасный груз»Процессы, происходящие в системе «автомобильный транспортопасный груз» («АТ-ОГ»), будем рассматривать в виде марковских процессовс дискретным состоянием и непрерывным временем. Это обусловлено72удобством представления того, что все переходы системы из состояния всостояние происходят под действием простейших потоков событий (удар,опрокидывание и т.д.).Если система находится в каком-то состоянии Si , в котором есть переходв другое состояние – Sj, то можно представить это в виде Si→Sj, т.е.
поддействием простейшего потока события система переходит в состояние Sj.Таким образом, систему «ТС-ОГ» и внешнее воздействие можнопредставить в виде размеченного графа состояний. Имея в своемраспоряжении размеченный граф состояний системы, легко построитьматематическую модель данного процесса. При этом учитываем, чторассматриваемая система имеет n возможных состояний в соответствии суравнениемнормировкиn p (t ) = 1,i =1iчтопозволяетвоспользоватьсяуравнениями Колмогорова. Уравнения Колмогорова – это особого видадифференциальные уравнения, в которых неизвестными функциями являютсявероятности состояний.Для построения графа отметим все возможные состояния системы «АТОГ»: S0 – система находится в нормальном состоянии; S1 – удар; S2 –опрокидывание; S3 – разгерметизация автоцистерны; S4 – опрокидывание; S5 –взрыв.Построим размеченный граф состояний:73Рисунок 2.11 – Размеченный граф состояний системы «автомобильный транспортопасный груз»Далеенаосноверазмеченногографапостроимсистемудифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена для вероятностейсостояний:0= −01 0 − 02 0 − 03 0 − 04 0123= 01 0 − 12 1 − 13 1 − 14 1= 02 0 + 12 1 − 23 2 − 24 2 − 25 2= 03 0 + 13 1 + 23 2 − 34 3 − 35 34,(2.2)= 15 0 + 14 1 + 24 2 − 45 45= 25 2 + 35 3 + 45 4}где pi – вероятность пребывания системы в состоянии Si, i={0 … 5}, λявляется функцией от времени, поскольку интенсивность перехода междусостояниями определяется динамикой развития аварийной ситуации.Построенная система уравнений в дальнейшем используется длясоздания алгоритма работы разрабатываемого программного обеспеченияинформационной подсистемы прогнозирования рисков ПАК ИАС.
Посколькув настоящее время официальная подробная статистика автомобильных аварийс опасным грузом не ведется, то путем применения экспертных методов,основанных на анкетировании и опросах участников транспортной логистики,74сотрудников ГИБДД и др., можно определить значения интенсивностей λijперехода между возможными состояниями системы «транспортное средствоопасный груз».2.3. Выводы по второй главе1. Выполнен анализ процессов организации перевозки опасного груза наавтотранспорте и информирования об авариях на основе функциональныхмоделей. Установлено, что в транспортной логистике отсутствует устойчиваясвязь с системой экстренного реагирования для информирования об аварияхна автомобильном транспорте с опасным грузом.
Для обеспечения такой связинеобходимо создать информационно-аналитическую систему поддержкиуправления безопасностью автомобильной транспортировки опасных грузов,включающую в себя подсистемы управления рисками и управленияреагированием на инциденты.2. Анализ процессов, возникающих в ходе дорожно-транспортногопроисшествия и продуцирующих поражающие факторы, воздействующие натранспортное средство и опасный груз, позволил обосновать состав датчиковдля регистрации (оповещения) автомобильной аварии с опасным грузом.Источниками чрезвычайных ситуаций, связанных с грузовым автомобилем,перевозящим опасный груз, могут быть: дорожно-транспортное происшествие(столкновение, опрокидывание, наезд на стоящее транспортное средство илина препятствие); пожар; техническая неисправность; нарушение техникибезопасности. По рассмотренным источникам аварий выявлено четыреосновных вида воздействия, которые необходимо идентифицировать иоповеститьоних:удар,опрокидываниеразгерметизация цистерны и пожар.транспортногосредства,753.
Исследованиевозможныхсостоянийсистемыдатчиковприрегистрации воздействия поражающих факторов инцидентов на грузовойавтомобиль с опасным грузом с использованием таблицы состояний показало,что реальное число возможных вариантов (12) передаваемой информациименьше исходного (теоретического) на 25%. Это явление обусловленовозникновением неразличимых состояний при опрокидывании автомобиля и,как следствие опрокидывания, происходит срабатывание датчика удара.
Входе исследования получен двудольный граф системы: источники ЧС –аварийные состояния системы ТС-ОГ. Установлено, что чем сложнеесценарий аварии, тем выше вероятность выдачи сигналов датчиками(идентификации факта аварии).4. Описана математическая модель состояния системы датчиков.Построен размеченный граф состояний данной системы. На основе графапостроена система уравнений Колмогорова-Чепмена для вероятностейсостояний системы «автомобильный транспорт-опасный груз».76ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ И МЕТОДЫ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ ВСИСТЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЬНОЙТРАНСПОРТИРОВКИ ОПАСНЫХ ГРУЗОВАнализ процессов управления в системе обеспечения безопасностиавтомобильной транспортировки опасных грузов, проведенный с помощьюпостроенных выше функциональных моделей, обосновывает необходимостьсоздания и внедрения новых информационных технологий, обеспечивающихинтеллектуальнуюподдержкууправлениявсистемеобеспечениябезопасности в современных транспортных системах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
