|
|
Народногосподарська значимість міста в економічному розвитку країни велика, оскільки в містах проживає 62% населення країни і виробляється переважна більшість товарів. Управління розвитком міста є однією з головних проблем нашого часу, від рішення якої багато в чому залежать умови життя мільйонів людей і зростання ефективності виробництва.
Існують різні класифікації міст [1] - за чисельністю населення (найбільші, великі, середні, малі), за часом збудування (історичні, нові), за профілем основної зайнятості населення (промислові, видобувні, сільськогосподарські, наукові й інші центри), за зв'язком з іншими поселеннями (міста - центри, агломерації, міста в групових системах розселення й ін.).
Для найбільших і великих міст закономірний процес урбанізації, що призводить не тільки до збільшення розмірів, але й до істотного ускладнення усієї функціонально-просторової організації міста.
У зв'язку з цим у сучасних містобудівних проектах велика увага приділяється територіальному розширенню міст і в першу чергу - найбільших і великих. Нові території відрізняються за їхніми природними характеристиками, за ступенем освоєння і характером використання.
Життєдіяльність людей у сучасних найбільших містах пов'язана зі значною кількістю небезпечних факторів. Здоров'ю, майну, системам життєзабезпечення, культурній спадщині, соціальному й екологічному благополуччю людей загрожують і завдають шкоди явища техногенного, екологічного і соціального характеру. Для профілактики, ліквідації і зниження шкідливих наслідків цих явищ створюються служби реагування на надзвичайні ситуації (багатофункціональні чи спеціальні), до яких відносяться - пожежна охорона, міліція, швидка допомога, аварійні служби і т.п. Через непередбачуваність місця і часу виникнення ситуації небезпеки, невизначеність її характеру і масштабів, до зазначених служб пред'являються підвищені вимоги щодо їхньої дислокації.
При схожості цілей і спільності середовища функціонування служб реагування на надзвичайні ситуації, вони відрізняються багатьма параметрами і зокрема - оперативністю реагування і рівнем організації взаємодії оперативних одиниць. Найбільшою мірою це відноситься до системи забезпечення пожежної безпеки (СЗПБ) міста - саме тут найбільш помітно виявляється залежність масштабів наслідків надзвичайних явищ від своєчасності реагування, кількості і взаємозамінності оперативних одиниць.
Ця система взаємодіє з всіма елементами народногосподарського комплексу міста і бере участь у процесі забезпечення його стійкого функціонування, безпеки трудових процесів і середовища життєдіяльності, які безупинно міняються та ускладнюються під впливом науково-технічного прогресу.
До основних підсистем СЗПБ варто віднести:
з пожежами;
підсистему науково-технічного забезпечення боротьби з пожежами;
підсистему підготовки кадрів і роботи з громадськістю [2].
Очевидно, що, по-перше, успішне функціонування кожної з підсистем обумовлено найтіснішим взаємозв'язком з іншими підсистемами, по-друге, кожна підсистема має свою відносно складну ієрархічну структуру.
Підсистема боротьби з пожежами складається з органів держпожнадзора, пожежної охорони МВС України, відомчої і добровільної пожежної охорони.
Ця підсистема може успішно функціонувати тільки в тому випадку, якщо, по-перше, активно ведуться наукові дослідження в галузі попередження пожеж і їхнього гасіння; по-друге, якщо результати наукових досліджень трансформуються, з одного боку, у розробки щодо створення пожежної техніки і пожежно-технічного озброєння, з іншого боку - у навчальні програми, підручники і навчальні посібники для підготовки фахівців з боротьби з пожежами. Отже, друга підсистема - підсистема науково-технічного забезпечення боротьби з пожежами - повинна містити в собі наукові, проектні, конструкторські і виробничі установи, які тісно зв'язані між собою, активно взаємодіють одне з одним та забезпечують новими методами, проектами і засобами боротьби з пожежами.
Боротьба з пожежами може бути ефективною тільки тоді, коли є наявною достатня кількість фахівців в галузі попередження і гасіння пожеж, а суспільство в цілому свідомо відноситься до проблем пожежної безпеки й активно бере участь у їхньому рішенні .
Тому третьою основною підсистемою СЗПБ є підсистема підготовки кадрів, куди входять добровільні пожежні дружини.
СЗПБ як підсистема системи управління містом має значний вплив на функціонування останньої. Разом з тим розвивати зазначену систему можна до визначеної межі, коли збільшення витрат на її утримання уже не приводить до зниження сумарних витрат від пожеж. Тому СЗПБ організовується таким чином, що забезпечується мінімум абсолютних чи приведених витрат на доставку пожежних відділень до місць виклику, на утримання апарату управління і бойових підрозділів, витрат на гасіння пожеж і збитку від них.
Нині замкнутість, автономність великих міст втрачає смисл. Розвиток великих міст уже не можна обмежити рамками реконструкції самого міста в його адміністративних границях, необхідно розглядати його перспективне територіальне розширення [3]. Внаслідок цього в даній роботі розглядається проектування протипожежного захисту нових територій міста інтегрально з урахуванням кібернетичних зв'язків із усіма складовими СЗПБ міста і його функціональних підсистем, що відповідає цілям системи управління містом.
Методологія проектування і створення таких систем поки ще знаходиться в стадії розробки. У відносно кращому положенні об'єкти народного господарства, для яких окремі елементи і підсистеми системи ПЗ розробляються вже кілька десятиліть [4, 5], існують і постійно удосконалюються норми, правила і стандарти щодо їх створення [6]. Однак комплексні дослідження, що використовують системний підхід і методи системного аналізу для розробки систем ПЗ об'єктів різного призначення всіх галузей народного господарства, почали проводити зовсім недавно як у нашій країні, так і за рубежем [2].
Набагато гірше і складніше вирішується справа з проектуванням і створенням систем ПЗ населених пунктів і особливо великих міст. У цій галузі є тільки окремі і недостатньо обґрунтовані нормативи (як закордонні, так і вітчизняні) і розрізнені методи і моделі, які з ’явилися, в основному, в останнє десятиліття і поки що не зведені в єдину сукупність методів проектування систем ПЗ міст, але спрямовані на рішення саме цієї проблеми [7, 8].
Актуальність розробки принципів і методів проектування систем ПЗ міст пояснюється тим, що в усьому світі відмічається швидке зростання числа міст, їхнього населення і територій, економічного і науково-технічного потенціалу, концентрації в них матеріальних і духовних цінностей. Процес урбанізації супроводжується збільшенням числа пожеж у містах і розмірів соціально-економічних наслідків від них.
Для надійного захисту міст від пожеж необхідно організувати в них ефективну пожежну службу, для чого треба правильно обґрунтувати її параметри. Оскільки розвиток міст відбувається на плановій основі, то генеральні плани його розвитку, а також комплексні плани соціального й економічного розвитку повинні містити спеціальні розділи, які присвячені перспективам удосконалення систем ПЗ. Усе сказане відноситься і до інших спеціальних, екстрених, аварійних служб міст, які необхідно розглядати як елементи інфраструктури і підтримувати на рівні, що відповідає поточним і перспективним потребам даного міста.
Основний принцип організаційного проектування пожежної служби міста полягає в наступному: вона повинна бути організована таким чином, щоб у будь-який момент часу на будь-яку ситуацію, яка виникає, негайно відреагувати набором сил і засобів, що відповідають характеру даної ситуації. При цьому повинні виконуватися дві основних умови (обмеження):
- прибуття сил і засобів пожежної служби до місця виклику повинно бути своєчасним (тобто укладатися в припустимі тимчасові інтервали, обумовлені фізико-хімічними закономірностями розвитку пожежі);
- загальна кількість сил і засобів пожежної служби в місті не повинна бути надлишковою (іншими словами, повинна бути економічно виправданою).
Щоб задовольнити цим вимогам, необхідно вміти оцінити загальний обсяг роботи пожежної служби міста , тенденції його зміни в часі й у просторі, а також знати основні параметри і закономірності процесу функціонування пожежної служби.
Дослідження, що були проведені, головним чином, у Росії [2], дозволили відповісти на окремі питання оцінки роботи пожежної служби міста в часі. Насамперед відзначимо, що уявлення про обсяг робіт пожежної служби міста дає число виїздів його пожежних підрозділів в одиницю часу. Наприклад, у Москві в останні роки щорічно буває до 50 тис. виїздів, у Санкт-Петербурзі - приблизно 30 тис., у Києві - більше 15 тис., а в Харкові - 5 тис. виїздів. Для порівняння відзначимо, що в Нью-Йорку щорічно буває більше 300 тис. виїздів пожежної охорони, у Лондоні - близько 150 тис. (обидва міста за своїми параметрами порівнюються з Москвою).
Для аналізу і прогнозування обсягу роботи пожежної служби міст дослідники використовують відносну кількісну характеристику, яка обумовлена числом виїздів пожежних підрозділів в одиницю часу (рік, доба, година), що приходиться на визначене число жителів міста. Тоді виявляється, що в Москві, Санкт-Петербурзі, Києві на кожні 1000 жителів у рік останнім часом приходиться 5-6 виїздів, у Харкові - 4 виїзди (а в Нью-Йорку - більше 30 виїздів). Крім цього параметра, що є функцією часу і дозволяє будувати надійні прогнози його динаміки, треба вміти оцінювати і різні тимчасові характеристики оперативної служби міста (час прибуття до місця виклику, час бойової роботи, що є складовими часу відгуку [8] і в даний час не носять нормативного характеру [9 - 11]).
У різних країнах світу існують різні підходи до нормування часу прибуття пожежних підрозділів [12].
Залежності часу руху пожежних автомобілів до осередків пожеж як від довжини шляху, так і від швидкості їхнього руху досліджені в [13 - 15].
Довжина шляху проїзду для даного регіону залежить від ряду факторів. Основними з них є кількість пожежних частин, місця їхньої дислокації, границі районів обслуговування, кількість оперативних відділень у місті, порядок висилання пожежних автомобілів за викликами [13, 15]. Найбільш значимим фактором, що впливає на довжину шляху, є щільність пожежних депо [9, 12]. Вимоги щодо щільності пожежних депо і середнього часу руху пожежних автомобілів приведені в [12].
Іншим напрямком зниження часу реакції пожежних підрозділів є визначення оптимальних шляхів проходження, що забезпечують мінімальні витрати часу на рух [16]. Цей напрямок тісно пов ’язаний з задачею збільшення швидкості руху пожежних автомобілів [17, 18], що знаходяться в даний час на рівні 30 км/год [19].
Найкоротший маршрут, як правило, вибирає начальник варти [19]. Визначення кращого маршруту базується на оперативно-тактичних особливостях району, до яких відносяться характеристики транспортних магістралей, інтенсивність транспортного потоку в різний час доби, умови видимості і т.д. [20].
Для розрахунку найкоротших шляхів використовуються підходи, які засновані на методі динамічного програмування [21], теорії графів [22]; методі потенціалів [21, 23], методі Флойда [24], методі “мітли” [21] й інших евристичних методах.
Впровадження АСУ для вибору маршрутів проходження пожежних автомобілів до місця пожежі спрямовано на скорочення часу реакції системи пожежогасіння [25 - 27]. У м. Відні в даний час функціонує центр пожежного зв'язку, програмне забезпечення якого дозволяє скласти шляхи проходження до місця пожежі [28]. У Німеччині [29] у диспетчерських пунктах пожежної охорони є мережа комп'ютерів, що показують диспетчеру шляхи руху пожежних автомобілів до палаючого об'єкту. У пожежних частинах Канади використовуються програмно-апаратні комплекси на базі ПЕОМ для автоматизації оперативно-диспетчерської діяльності, що дозволяють одержувати інформацію про об'єкт, з якого надійшов виклик, адреса і маршрут до нього [30 - 31]. У цих АСУ шлях руху вибирається за критерієм мінімуму відстані без обліку реальних умов руху.
На процес руху транспортних засобів впливає велика кількість факторів: технічні параметри автомобіля, геометричні характеристики дороги , загальні умови руху, психофізичні якості водія, коефіцієнт зчеплення коліс з поверхнею дороги [17, 22].
Для сформованої схеми розміщення пожежних депо в місті задача зниження часу прибуття до місця виклику вирішується за рахунок оптимізаційного вибору шляхів руху пожежних автомобілів з погляду сукупності перерахованих вище факторів [32 - 34].
Інші дослідники відмічають, що для забезпечення максимально швидкого прибуття пожежних автомобілів до місця виклику важливо оптимальним образом організувати рух транспорту на міських магістралях. До числа таких пропозицій [35] можна віднести впровадження систем автоматичного керування режимом руху за принципом “зеленої хвилі”. Однак недоліком такого методу є необхідність додаткових капітальних вкладень на впровадження технічних засобів автоматизованої системи управління дорожнім рухом .
Однак, усі роботи [16-35] спрямовані або на вибір найкоротшого шляху проходження від існуючого пожежного депо до осередка пожежі, або розглядають способи забезпечення швидкого прибуття пожежних автомобілів до місця виклику і не вирішують питання вибору раціональних місць дислокації пожежних депо з погляду зазначених факторів.
У роботах [15, 36] час руху визначається, виходячи зі швидкості, яка дорівнює швидкості транспортного потоку, і відстані, що залежить від середньої відстані від пожежної частини до об'єкта, з урахуванням коефіцієнта непрямолінійності дорожньої мережі міста, а в роботі [37] і з урахуванням областей заборони - бар'єрів (річок, залізниць, лісопаркових зон і т.д.). Названі роботи [15, 36, 37] визначають зазначені параметри при існуючій схемі розміщення пожежних депо, але також не враховують реальну схему автомобільних доріг .
Питання удосконалювання систем ПЗ у містах з метою підвищення гнучкості їхньої існуючої структури шляхом локальної перебудови захисту відповідно до зміни оперативної обстановки розглядає робота [2].
Для скорочення часу прибуття до місць пожеж сил і засобів, достатніх для їхньої успішної ліквідації, здійснюється динамічний перерозподіл оперативних відділень в залежності від зміни інтенсивності потоку викликів, який зв'язаний з часом доби і сезоном року.
Для вирішення задач прогнозування змін інтенсивності потоку регіональних викликів під впливом тимчасових факторів і розрахунку відповідних ефективних варіантів розподілу оперативних відділень по пожежних частинах міста розроблені відповідні математичні моделі [2]. При побудові математичних моделей міські пожежні частини розглядалися як взаємодіючі між собою системи масового обслуговування. Вибір конкретної моделі здійснюється на основі статистичних даних, що містяться в диспетчерських журналах виїздів пожежних підрозділів. Моделі враховують випадковий характер потоку викликів по місту і часу виникнення пожеж, по необхідному для їхнього гасіння числу відділень (на основних чи на спеціальних пожежних автомобілях) і по тривалості часу зайнятості відділень обслуговуванням викликів . Задача раціонального варіанта розподілу оперативних відділень по міських пожежних частинах вирішується, коли для кожної пожежної частини встановлені райони виїзду (границя визначається з припустимого часу проходження першого пожежного підрозділу до місця виклику [11]).
Ефективність різних варіантів розподілу оперативних відділень по районах міста оцінюється за допомогою критерію, який враховує прагнення до мінімізації сумарного числа відділень, що може знадобитися додатково залучити в даний район із сусідніх районів міста для обслуговування викликів на визначеному відрізку часу. Пошук найкращого на тому чи іншому відрізку часу варіанта розподілу відділень по районах здійснюється методом динамічного програмування.
Описаний підхід є формою реалізації принципу адаптивного управління складними системами. Він позв'язаний з необхідністю переробки великого обсягу даних і реалізується на базі ЕОМ у рамках АСУ пожежною охороною.
Усі ці заходи істотно підвищують ефективність функціонування існуючої системи ПЗ міста.
У роботі [2] визначається ряд параметрів системи пожежного захисту міста (число основних і спеціальних пожежних автомобілів; число пожежних депо; число ліній пожежного зв'язку; число пожежних рукавів і рукавних баз; необхідна кількість вогнегасячих речовин та ін.), у залежності від оперативної обстановки в місті. Оперативна обстановка в місті характеризується частотою виїзду по тривозі того чи іншого типу пожежних автомобілів, реальною швидкістю їхнього руху й іншими параметрами, що здебільшого носять випадковий характер і добре описуються різними ймовірносними моделями. Керують процесом функціонування пожежної служби міста АСУ ПО.
Саме таким чином у 1983-1996 р. були спроектовані системи ПЗ для міст Москва, Київ, Ханой, Будапешт, Гавана, а нині закінчена розробка оргпроектів систем ПЗ для Софії і Санкт-Петербурга. Однак викладений підхід здійснює прогноз ряду параметрів ПЗ міста в часі при існуючій схемі розміщення пожежних депо, але не вирішує питань з їхнього прогнозування при територіальному розширенні міста, коли необхідно обґрунтовувати як кількісні характеристики ПЗ, так і місця раціональних дислокацій пожежних депо.
У роботі [2] здійснено системний опис оперативної обстановки в місті, її параметрів, що є цікавими не тільки самі по собі. Вони надають ті вихідні закономірності, на основі яких можна конструювати математичні моделі процесу функціонування пожежної охорони, причому параметри оперативної обстановки для цих моделей є вхідними параметрами. Такі моделі дозволяють сформулювати рекомендації з удосконалення оперативно-тактичної діяльності пожежної охорони міст і розробити науково обґрунтовані нормативи, що можуть використовуватися для перспективного проектування систем протипожежного захисту міст у часі й у просторі.
Виходячи зі сформульованих рекомендацій, на сьогодні в Україні, так само, як і в інших країнах СНД, розроблений основний нормативний документ, що регламентує протипожежні норми в планувальних рішеннях міста [37], що приписує при проектуванні і реконструкції захисту міст використовувати як граничне значення радіуса обслуговування пожежних депо r = 3 км [38]. Це граничне значення радіуса обслуговування пожежних депо встановлено в 1990 році на основі подання потоку виклику як найпростішого потоку вимог системи масового обслуговування і допущення про можливість опису часу зайнятості пожежних відділень показовим законом розподілу. Це значення радіуса обслуговування пожежних депо розраховується, виходячи з емпірично обумовлених, з погляду можливості СЗПБ виконувати покладені на неї задачі, максимально припустимої кількості пожеж (70%), які одночасно протікають, і середньої кількості одночасно зайнятих пожежних відділень гарнізону пожежної охорони міста [2, 15, 38, 39].
У роботі [40] розроблені моделі і методи удосконалення системи пожежного забезпечення захисту найбільших міст з урахуванням раціональної організації системи управління її транспортним забезпеченням і вироблені рекомендації з максимального радіуса обслуговування. Згідно [40], кожне пожежне депо повинно захищати зону, максимальний радіус покриваючого кола якої не перевищує 2,6 км.
Відомі ще кілька аналітичних моделей [41, 42], що розроблені з тією ж метою, але які використовують інші передумови, допущення і критеріальні відносини, що обумовлені розходженням статистичних характеристик і фактичних даних.
Зазначені вище моделі, що мають подібну постановку задачі і використовують математичний апарат теорії масового обслуговування, містять допущення про рівномірність потоку викликів у часі. Ці допущення, спрощуючи вид використовуваних моделей, і є, як показали численні статистичні дослідження [43 - 47 ], некоректними у відношенні найбільших міст, отже точність значень, що передбачається цими моделями, нижча за необхідний рівень. Крім того, усі допущення і висновки базуються на статистичній інформації, яка отримана в даних конкретних умовах, і, відповідно, отримані рішення не можливо перенести на системи з іншим сполученням параметрів.
Приведені вище норми і рекомендації використовують також допущення про просторову рівномірність пожежної небезпеки зони захисту, здійснюють оцінку пожежної служби міста в часі за існуючої схеми розміщення пожежних депо і не можуть бути використані при визначенні місця розташування пожежних депо в проектуванні нової забудови. Питання протипожежного захисту проектованих районів повинні вирішуватися комплексно з проектуванням об'єктів народного господарства міст і їх житлового комплексу.
Питанням системного аналізу і проблемі розвитку міст присвячений ряд публікацій [1, 48 - 50], частина з них вирішує проблеми проектування житлового будівництва при створенні нових районів, відновленні існуючих [48,51]. Роботи [52, 53] з геометричного проектування розробляють генеральні плани промислових підприємств, але виконані поза комплексним аналізом проблем міста. Усі роботи [1, 48-50, 51 -53] не враховують проблем протипожежного захисту населення.
У даній роботі пропонується комплексний підхід до проектування протипожежного захисту нових районів міст на основі системного аналізу функціонування міста.
|
|
|