بخشی از مقاله
خلاصه
هدف از این مقاله ارائه رویکردی برای شناسایی نواحی بحرانی در طول مسیرهای ریلی حملونقل کالاهای خطرناک و مکانیابی گروههای امدادی کالاهای خطرناک است. جابهجایی کالاهای خطرناک همواره گزینه موردتوجه گروههای خرابکار با هدف وارد آوردن آسیب شدید به انسانها و محیط بوده است. همچنین در سالیان گذشته حوادث غیر عامدانه متعددی برای حملونقل ریلی این کالاها رخداده که خسارات بسیار زیادی را به همراه داشته است.
با توجه به حجم قابل توجه جابهجایی کالاهای خطرناک توسط شرکت راهآهن جمهوری اسلامی ایران، شناسایی نواحی بحرانی در مسیرهای حملونقل این کالاها و مکانیابی گروه های امدادی کالاهای خطرناک با توجه به نواحی بحرانی امری ضروری است.
در این پژوهش با استخراج دادههای حملونقل ریلی کالاهای خطرناک کشور در سال 1393 و با استفاده از نرمافزار ArcGIS و اطلاعات جمعیتی سال 1389 کشور، توزیع جمعیت در نواحی اطراف خطوط ریلی حامل کالاهای خطرناک محاسبه و نواحی بحرانی شناساییشده و با استفاده از رویکرد تئوری بازی و بازی مجموع صفر، مکانیابی گروههای امدادی کالاهای خطرناک انجام شد. درنهایت استراتژیهای بهینه برای استقرار گروههای امدادی ارائه گردید.
1. مقدمه
در سال های اخیر سامانه های حمل ونقل یکی از اهداف کلیدی تروریستها بوده و راهآهن نیز از این امر مستثنا نبوده است. اگرچه بیشتر حملات در سامانه های ریلی مربوط به بخش مسافری بوده است، اما با توجه به حمل ونقل کالاهای خطرناک توسط راهآهن و خطرات بسیار بالای این کالاها و عبور آن ها از مناطق پرجمعیت و همچنین تلاش گروه های تروریستی برای یافتن طرحهایی که منجر به آسیب حداکثری شود، میتوان گفت امنیت حملونقل کالاهای خطرناک در راه آهن نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.
حوادث کالاهای خطرناک در راهآهنمعمولاً عواقب بسیار بالایی دارند. بهطور مثال در سال 2013 طی حادثه خروج از خط قطار حامل 72 واگن نفت خام در لک مگنتیک کانادا 47 نفر کشته و بیش از 30 ساختمان تخریب شده و خسارت مالی بیش از 180 میلیون دلاری را به بار آورد. همچنین حادثه خروج از خط قطار نیشابور در سال 1382 بیش از 320 کشته و 460 زخمی را به همراه داشت.
این در حالی است که حوادث اخیر نشان میدهد تروریست ها به اهمیت استفاده از کالاهای خطرناک برای حملات شدیدتر پی بردهاند. استفاده آنها از مواد شیمیایی در حملات اخیر در عراق و سوریه که بارها توسط سازمان های بین المللی گزارش شده است دلیل روشنی برای این ادعا است. همچنین میتوان گفت خطوط باری ریلی هدف جدیدی است که تروریستها برای حملات انتخاب کردهاند. بهطور مثال در سال اخیر چند حمله توسط گروه P.K.K به قطارهای باری در ترکیه گزارش شده است که خوشبختانه خسارت چندانی نداشته است.
در گذشته، ایمنی دغدغه اصلی بود، اما پس از حادثه 11 سپتامبر، کشورها رویکرد متفاوتی نسبت به خطرات موجود در امنیت حملونقل اتخاذ کردند؛ به طوریکه قبل از حادثه 11 سپتامبر در آمریکا بیشتر قوانین سیستم راه آهن مربوط به »ایمنی« بود تا خسارات جانی و مالی ناشی از حوادث حداقل شود، اما بعد از این حادثه به بحث »امنیت« توجه بسیاری شد .[1] این در حالی است که، آژانسهای امنیتی متوجه شدند که تروریستها میتوانند از کالاهای خطرناک با هدف قرار دادن آنها و یا استفاده از آنها بهعنوان سلاح بالقوه خسارات جبرانناپذیری به انسانها، محیطزیست و زیرساختهای دیگر بزنند
سالانه حجم زیادی بار از طریق راهآهن حمل میشود به صورتی که در سال 2015 در آمریکا حدود یکمیلیون و هفتصد هزار تن کالا توسط راهآهن کلاس 1 در آمریکا حمل شد که درآمدی حدود 70 میلیارد دلار را به همراه داشت. دراینبین زغالسنگ بهتنهایی %36 وزن و %17.2 درآمد و مواد شیمیایی و محصولات نفتی حدود %15 وزن کالاها و حدود %17 درآمد را تشکیل دادهاند. این آمار از دو منظر قابلتوجه است، ابتدا باید به حجم زیاد حمل ونقل کالاهای خطرناک توسط راهآهن اشاره کرد و سپس باید این نکته را در نظر گرفت که هرگونه خلل در سیستم باری راهآهن میتواند خسارت های زیادی را به سیستم اعمال کند. درنتیجه، تحلیل آسیب پذیری امنیتی و ارائه راهکارهای مناسب میتواند در کاهش هرچه بیشتر رخ دادن و عواقب حوادث مفید باشد.
طبق بررسی RAND از 886 حملهای که بین سالهای 1998 و 2006 در راهآهن انجام شده است، به ترتیب قطار - - %26، ایستگاه - - %24 و خط - - %17 بیشترین سهم را داشته است .[3] به دلیل امکان بمب گذاری در قطار حامل کالاهای خطرناک و در طول مسیر و البته عبور قطارهای حامل کالاهای خطرناک از محیطهای شهری، در این مقاله آسیبپذیری امنیتی حملونقل کالاهای خطرناک در طول مسیر بررسی و نواحی بحرانی در طول مسیر شناسایی خواهند شد.
درنهایت یک مدل ریاضی برای مکانیابی گروههای امدادی کالاهای خطرناک ارائه گردیده است. بدین منظور حملونقل LPG در مسیر اصفهان به زاهدان در ایران به عنوان مورد مطالعاتی بررسی گردید. برای محاسبه آسیب پذیری مسیر، جمعیت تحت تأثیر در صورت موفقیت حمله در نظر گرفته شده است. جمعیت تحت تأثیر بر اساس اطلاعات جمعیتی سال 1393 که توسط نرم افزار ArcGIS محاسبه گردیده است. به دلیل محدودیت بودجه و تسهیلات، گزینههای محدودی برای مکانیابی گروههای امدادی کالاهای خطرناک وجود دارد، درنتیجه با ارائه یک مدل ریاضی مکان قرارگیری گروههای امدادی با توجه به میزان آسیبپذیری هر ناحیه تعیین میشود.
.2 مروری بر ادبیات
ازآنجاییکه تمرکز این مقاله در تخمین آسیب پذیری امنیتی نواحی اطراف خطوط باری راه آهن - حامل کالاهای خطرناک - و تخصیص گروههای امدادی کالاها خطرناک به نواحی برای کاهش صدمات در پی بروز حادثه است، مقالههای مجود در دو دسته آسیبپذیری امنیتی و استفاده از مدلهای تحقیق در عملیات برای مکانیابی موردمطالعه قرارگرفته است.
- 1 .2 آسیبپذیری امنیتی
آسیب پذیری در اکثر مطالعات به صورت عواقب بالقوه یک رخداد نامطلوب در عملکرد سیستم تعریف شده است. بردیکا برای حملونقل جادهای آسیب پذیری را این گونه تعریف کرده است: »آسیب پذیری در سیستم حملونقل جادهای آمادگی برای یک حادثه است که میتواند کاهش قابلتوجهی در ارائه خدمات در حمل ونقل جاده ای را داشته باشد«، این تعریف می تواند برای سایر روشهای حملونقل نیز به کار آید و به ضعفهای سیستم در برابر تهدیدات مربوط به عملکرد سیستم مربوط میشود .[4] اما برای محاسبه آسیبپذیری احتمال یک رخداد نامطلوب قابلمحاسبه نخواهد بود
تاکنون تعریف واحدی برای آسیبپذیری امنیتی سیستم حملونقل ارائه نشده است. بسیاری از رویکردهای کیفی محاسبه ریسک برای برقراری امنیت و محافظت از زیرساختها از معادله اولیه زیر پیروی میکنند:
عواقب × آسیبپذیری × تهدید = ریسک
بهطور مثال، دپارتمان Homeland Security متدولوژی تحلیل و مدیریت ریسک برای محافظت از داراییهای بحرانی - - 5$0&$3 را برای تسهیلات شیمایی بر پایه این رویکرد ارائه داده است. این متدولوژی ریسک را بهصورت " استعداد برای از دست دادن یا صدمه دیدن ناشی از احتمال یک رخداد ناخواسته و عواقب نامطلوبش" تعریف کرده است. این رویکرد تهدید را بر پایه تحلیل انگیزه و توانایی دشمن ، آسیبپذیری را بر اساس هر ضعف ساختاری و عملیاتی در زیرساخت و عواقب را بر اساس خسارات جانی، مالی و محیطی در نظر گرفته است
راه دیگری برای شناسایی آسیبپذیری شبکه، شناسایی گرهها و مسیرهای بحرانی شبکه است. بدین منظور از مدلهای ممنوعیت1 با طراحی یک بازی بین دشمن و اپراتور برای شناسایی گره ها و مسیر ها ی بحرانی استفاده می شود. در این بازی دشمن به دنبال واردکردن حداکثر آسیب به شبکه و همچنین اپراتور به دنبال یافتن مسیر جریان بعد از حمله دشمن است. در مطالعه آسیبپذیری شبکههای ریلی حمل بار، بردنت و کوزان در سال [7] 2005 رویکردی برای زمان بندی پایدار قطار برای شناسایی عملیات بحرانی و تأثیرش بر اجزا دیگر در جهت حذف تأخیر ارائه دادند.
لاتورا و مارچیوری در سال [8] 2005 روشی برای ارزیابی اهمیت اجزای شبکه بر مبنای ترافیک ارائه دادند. در این مطالعه آنها به این نتیجه رسیدند که گرههایی از شبکه که کمترین اتصال را دارند مطلوب ترین اهداف برای حملات تروریستی هستند و نیاز به محافظت بیشتر دارند. همچنین آسیب بحرانی، کاهش حداکثری عملکرد را در پی خواهد داشت.
براون و همکاران مدل برنامه ریزی دوسطحی جدیدی را برای - 1: کمک به ارتجاع2 زیرساختهای بحرانی در برابر حملات تروریستی - 2 کمک به برنامههای دولت و تاجران - 3 کمک به بهبود سیاستهای عمومی ارائه دادند. آنها با استفاده از تئوری بازی و بازی مجموع صفر3 کنش بین تروریستها و مدافعین را بررسی کردند .[8] بل در مطالعات مختلف با استفاده از رویکرد تئوری بازی آسیبپذیری را در سطح حمل ونقل بار و مسافر در جاده بررسی کرد
گیاوو و همکاران نیز در سال [14] 2014 یک مدل بهینه یابی با رویکرد تئوری بازی و بازی مجموع صفر و روش حل Multi-satar ارائه دادند و آسیب پذیری را برای حمل ونقل جاده ای در سطح عملکرد سیستم و بر اساس دو شاخص زمان و هزینه سفر بررسی کردند. در مدل آنها دو بازیگر اپراتور و دشمن فرضی وجود دارند، که هدف اپراتور حداقل سازی هزینه کل شبکه با کنترل تخصیص جریان در هر کمان و هدف دشمن فرضی حداکثر سازی هزینه کل شبکه با تخریب یک کمان شبکه است.
گدیک و همکاران در سال 2014 [15] برخلاف مطالعات گذشته و با در نظر گرفتن وجود قطعیت در اطلاعات و تصمیم گیریها، با ارائه یک مدل برنامهریزی عدد صحیح مختلط - MIP - و الگوریتم کوتاهترین مسیر، آسیبپذیری و مسیریابی مجدد قطارهای باری را با تحلیل هزینه تأخیر و سفر بررسی کردند. در آخر مشخص گردید که به دلیل محدود بودن گزینهها در حملونقل ریلی، افزایش شکستها از یک حد به بعد باعث افزایش هزینه به سیستم نخواهد شد.
نحوه انتشار مواد خطرناک و تأثیر آن بر افراد پیرامون محل حادثه نیز نکته مهمی در بررسی جنبههای امنیتی آسیبپذیری حملونقل کالاهای خطرناک است. نرم افزارهای شبیه ساز حادثه برای بررسی عواقب حوادث تروریستی و همچنین آسیب پذیری سامانه های حمل ونقل نیز مورداستفاده قرارگرفته است.
گاربلینو و همکاران در سال 2012 یک سیستم پشتیبانی تصمیم گیری فضایی - 4 - SDSS برای تحلیل نحوه انتشار مواد سمی و انفجار کالاهای خطرناک برای حمل ونقل جاده ای این مواد در محیط ها ی شهری و با تمرکز بر زیرساخت های بحرانی ارائه دادند. در این مطالعه از نرمافزار CAMEO و GIS برای شبیهسازی حادثه استفاده گردید. همچنین مشخص گردید که استفاده از نرمافزارهای شبیهسازی حادثه میتواند به کاهش آسیب پذیری کمک کند
رنیرز و دالرت در سال [17] 2014 با پیشنهاد روش تحلیل آسیبپذیری امنیتی - 5 - SVA یک رویکرد ساده برای تعیین سطوح ریسک امنیتی برای روش ها ی مختلف حمل ونقل مواد خطرناک ارائه دادند. در این مطالعه مسیرهای حملونقل به بخشهای کوچکتر تقسیمشده و معیارهایی برای سنجش منابع احتمال حوادث مرتبط با امنیت برای کالاهای خطرناک ، جمعیت تحت تأثیر ارائه شده و ضمن تعیین سطوح عوامل یادشده عواقب حادثه تعیین می شود.
سطوح ریسک بر مبنای ضرب احتمال حادثه در عواقب آن به دست میآید و درنهایت شیوه و مسیر با ریسک کمتر انتخاب میگردد. در نمونه موردی این مقاله در بین چهار روش حملونقل لولهای، ریلی، جادهای و راه آبی داخلی روش لوله کمترین ریسک و روش جادهای کمترین هزینه را داشت. تاکنون مطالعات کمی برای راهآهن انجام شده است و بیشتر مطالعات نیز بر روی مسیریابی تمرکز دارند
- 2.1 مکانیابی
با حضور به موقع گروه های امداد اختصاصی کالاهای خطرناک در محل حادثه عواقب ناگوار یک حادثه برای محموله کالاهای خطرناک میتواند بهبود یابد. در حوادث کالاهای خطرناک حضور افراد متخصص و تجهیزات اختصاصی در صحنه حادثه امری ضروری است. مسائل مکانیابی میتواند به صورت پیوسته - تسهیلات ممکن است در هر نقطه از ناحیه شدنی قرار گیرند - یا گسسته - تسهیلات تنها میتوانند در نقاط کاندید از پیش تعیین شده باشند.
