CC BY
44
УДК: 656.61.052:629.12.014.9
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ ТРЕНАЖЕРОВ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ АВАРИЙ МОРСКИХ СУДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИИ РЕГИСТРАТОРА ДАННЫХ РЕЙСА
Маковецкая Н.А., аспирант, ФГБОУ ВО «ГМУ им. адмирала Ф.Ф. Ушакова» Попов А.Н., к.т.н., доцент кафедры «Технические средства судовождения», ФГБОУ ВО «ГМУ им. адмирала Ф.Ф. Ушакова» Попов В.В., д.т.н., профессор кафедры «Судовождение», ФГБОУ ВО «ГМУ им.адмирала Ф.Ф. Ушакова»
Цель работы - определение возможностей навигационных тренажеров для реконструкции аварий. В статье предлагается использовать регистратор данных рейса (РДР) в качестве источника информации. Анализ и легализация результатов реконструкции аварии основаны на информации «черного ящика». В тренажерной системе реализована возможность объединения визуальной и не визуальной навигационной информации с формированием дополненной реальности. Новизна заключается в разработке концепции моделирования нештатных ситуаций в реально-виртуальном пространстве и определении эффективности тренажера по критерию адекватности. Внедрение предложенной концепции позволяет рассматривать ее перспективное использование для определения причин аварий на водном транспорте.
Ключевые слова: РДР, тренажер, авария, человеческий фактор, безопасность.
EFFICIENCY ANALYSIS OF NAVIGATIONAL SIMULATORS USE FOR THE RECONSTRUCTION OF SEA SHIPS ACCIDENTS WITH THE APPLICATION OF THE
VOYAGE DATA RECORDER
Makovetskaya N., the post-graduate student, FSEIHE «Admiral Ushakov Maritime State University» Popov А., Ph.D, associate professor of the TMN chair, FSEI HE «Admiral Ushakov Maritime State University» Popov V., Doctor of Techniques, Professor of the Navigation chair, FSEI HE «Admiral Ushakov Maritime State University»
The aim of the study is the determination of navigational simulators abilities for the sea accidents reconstruction. The article offers to use voyage data recorder (VDR) as an information source. Analysis and validation of results accident reconstructions based on information provided by «black box». The opportunity to unite both visual and non-visual navigational information with augmented reality is realized in training system. The novelty of the work is development of the concept to model emergency situation in augmented reality and determine the efficiency of the simulators per adequacy criterion. The implementation of the proposal will allow to consider its perspective use to determine the cause of the accidents on water transport.
Keywords: VDR, simulator, accident, human factor safety.
Важнейшей задачей при эксплуатации морского флота является обеспечение безопасности мореплавания, сохранности человеческой жизни, судов и предотвращение загрязнения окружающей среды. Мореплавание является сферой деятельности человека, связанной с риском, с возможностью возникновения кораблекрушений.
Аварийные ситуации, связанные с маневрированием крупнотоннажных судов, в частности танкеров, груженных нефтью, могут привести к трагическим последствиям не только на акватории порта, но и стать бедствием для целых регионов. В связи с этим возникает необходимость оснащения флота современными техническими средствами судовождения, а также предпринимаются различного рода организационные и технические мероприятия.
Но, несмотря на это, аварийность остается довольно высокой. Как показывают статистические данные в области морского транспорта, основной причиной большинства аварий и катастроф является человеческий фактор. Сегодняшний уровень научных знаний позволяет осуществить более углубленный анализ критических ситуаций и получить новые содержательные результаты.
Таким образом, для снижения уровня аварийности на морском транспорте, прежде всего, необходимо определить причины произошедшего. В случае человеческого фактора ситуация осложняется тем, что участники происшествия, боясь обвинений в свой адрес, скрывают истинные обстоятельства происшествия. Не выяснив причины, невозможно разработать должные меры для предотвращения аварий в будущем.
Необходимость использования на флоте приборов, аналогичных «черному ящику», назрела уже давно. Истинные причины многих аварий остаются до конца не выясненными, в основном, по причине отсутствия полной информации. Достоверно восстановить все детали обстановки, предшествующие аварии, безусловно, сложно. Работа многочисленных самописцев не всегда синхронизирована по времени. Многие важные обстоятельства фиксируются только в судовых журналах, а это не гарантирует их полноту и достоверность.
В течение многих лет самолеты оснащаются аварийными регистраторами, позволяющими проводить детальное исследование
причин летных происшествий и, как следствие, повышать общую безопасность полетов. Рост тоннажа морских судов и объемов перевозок, крупные катастрофы с пассажирскими судами заставили обратить пристальное внимание на детальный анализ нештатных ситуаций на судах.
В 1974 году Международная морская организация (ИМО) признала важность установки на судах самописцев, аналогичных авиационным «черным ящикам». Это послужило началом длительного процесса выработки международных стандартов и требований к РДР.
С другой стороны, для детальной и наглядной реконструкции аварий необходимо производить детальный анализ в динамике, с возможностью корректировки обстановки с учетом внешних факторов. До появления технических средств, позволяющих моделировать нештатные ситуации, решение задачи реконструкции и анализа считалось практически невыполнимым.
Стремительное развитие компьютерных и информационных технологий в конце ХХ - начале XXI вв. предопределило бурный рост специализированных тренажерных центров, осуществляющих практическую подготовку, в первую очередь, командного плавсостава морских судов. Появилась возможность достижения с использованием навигационных тренажеров как требуемой адекватности моделирования аварийных ситуаций, так и поведения самого объекта регулирования.
ИМО дала определение тренажерной подготовки и ввела ее в Международную Конвенцию (и соответствующий Кодекс) о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты (ПДНВ-78 с поправками). Поправки, внесенные ИМО в Конвенцию в 1995 г., определили эксплуатационные требования к ряду тренажеров, что впервые в международной нормативно-правовой базе позволило ввести подготовку и оценку компетентности с помощью тренажеров «для поддержания профессионализма».
Для количественной оценки эффективности тренажеров введем понятие «адекватность». В общем случае адекватность определяется как мера сходства или близости прототипа объекта моделирования собственно тренажеру. В целом можно оценить эффективность в
виде комплексного уровня адекватности тренажера
P =Р
общ
ц. У
инф
Р Р
мат
эрг
общ
псих9
(1)
Р
Р
где
- адекватность целей и условии;
- адекватность
Р
интерьера;
инф
информационная адекватность;
Р.
Р
ность математического моделирования;
Р
адекватность; - психологическая адекватность.
Согласно ГОСТ 26374-84 «Система человек-машина. Термины и определения», тренажер определяется как «... техническое средство профессиональной подготовки человека-оператора, предназначенное для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений, необходимых им для управления материальным объектом, путем многократного выполнения обучаемым действий, свойственных управлению реальным объектом».
На основании анализа литературных источников, нормативных международных, национальных документов, опыта эксплуатации тренажеров в Институте повышения квалификации ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова и участия авторов в разработке технических заданий на поставку тренажерного оборудования, разработке типовых курсов ИМО по использованию тренажеров, определены следующие обобщенные показатели адекватности тренажеров для анализа аварий в процессе подготовки специалистов морского транспорта:
F1 - адекватность квалификационной характеристике; F2 - функциональная адекватность; F3 - адекватность моделирования; F4 - эргономическая адекватность; F5 - эксплуатационно-экономическая адекватность.
Каждой адекватности соответствует набор факторов, определяющих эти показатели адекватности. Фактор - это один из параметров, влияющих на степень адекватности тренажера.
Наиболее важным критерием для оценки эффективности навигационного тренажера для анализа аварийности является критерий адекватности моделирования.
Адекватность моделирования определяется следующими факторами.
1. Степень соответствия физических процессов и процедур, моделируемых тренажером, реальному протеканию этих процессов.
2. Степень воспроизведения внешней эксплуатационной среды.
3. Степень влияния эксперта (инструктора).
4. Степень соответствия моделей динамических объектов.
В качестве примера рассмотрим резонансную аварию пассажирского лайнера «Costa Concordia» (Рис.1).
В средствах массовой информации высказываются различные точки зрения и гипотезы, зачастую противоречащие одна другой, но главные причины аварии остаются неизвестными, потому что именно с использованием полной информации РДР и возможностей навигационных тренажеров можно восстановить динамику движе-
Рис.1. Схема места аварии
ния судна при маневрировании и навигационную информацию, на основании которой принимались решения на мостике.
Основой для исследования послужили обстоятельства дела, установленные экспертной комиссией и подтвержденные в ходе судебного разбирательства.
Расшифровка информации РДР позволила получить необходимые данные для построения графиков зависимости по времени линейной скорости судна, углов перекладки руля и линейного ускорения (Рис.2, 3, 4).
Из рис. 2 и 3 видно, что линейная скорость судна уменьшается при перекладке руля за счет гидродинамического сопротивления воды. На рис.4 показана кривая ускорения, с помощью которой можно определить точное время удара 21 ч 45мин 12с. В ходе судебного разбирательства были использованы так называемые качественные аргументы с указанием на несущественность ошибки рулевого. Такой вывод должен опираться на количественные аргументы, которые могут быть получены и доказаны в ходе моделировании
- адекват-
эргономическая
60
í(s)
Рис.3. Перекладка руля
005
Рис.4. Изменение линейного ускорения на тренажере.
Для исследования ошибки рулевого был выполнен ряд экспериментов на навигационном тренажере. В ходе эксперимента была использована математическая модель с тремя степенями свободы. Короткий интервал времени между ошибкой рулевого и ударом позволил исключить учет внешних и внутренних факторов. Тем не менее, траектория движения виртуального судна прошла сравнение с реальной за счет базы данных РДР судна, записанных в течение недели, предшествующей аварии. В ходе эксперимента время удара было принято равным 21 ч 45мин 12 с. Было выполнено несколько тренажерных сессий, начиная с позиции 30 секунд до аварии, с перекладкой руля «лево на борт». Данные РДР показывают, что рулевой ошибочно выполнил команду капитана и переложил «руль право на борт» (рис.3). Для оценки последствий ошибки тренажерные сессии были выполнены несколько раз с перекладкой руля при правильном выполнении команды капитана «руль лево на борт». Последовательность перекладок руля была полностью восстановлена по данным записанных переговоров на мостике (красная линия, рис. 3).
На рис.5 показано положение судна относительно подводного препятствия. Голубая линия соответствует фактическому положению судна, зеленая линия соответствует положению судна, полученному в ходе моделирования на тренажере при корректном выполнении команды капитана. Как мы видим, в этом случае пассажирский лайнер чисто проходит подводную скалу. По данным эксперимента кратчайшая дистанция составила около 10 метров или в худшем случае касание было бы незначительным без неблагоприятных последствий для судна, которое при этом оставалось на плаву в мореходном состоянии и никакой речи о гибели людей бы не было.
Как мы видим, учет всех факторов, подробный анализ с использованием информации РДР и возможностей современных навигационных тренажеров позволили определить истинные причины аварии.
Для совершенствования использования современных интегрированных систем для обеспечения безопасности судоходства предлагается дополнить их инфракрасными камерами кругового обзора, увеличить объем памяти РДР.
В результате проведенных пилотных исследований можно сделать вывод о том, что использование тренажеров позволяет экономить моторесурс машин, судов и приборов, топливо; дает возможность моделировать экстремальные и аварийные ситуации, которые нельзя воссоздать в реальной обстановке, позволяя определить истинные причины аварии и соответственно приобрести навыки правильных действий в критических ситуациях, которые невозможно получить на реальных судах, а можно вырабатывать только на тренажерах.
Рис.5. Положение судна относительно скалы
техн. наук: 05.12.13. - СПб. - 2007. - 23 с.
4. Aysinov, S. Development of criteria for certification of the mathematical models used by marine simulators / S. Aysinov, M.Lebedeva, A.Gofrnan, Y.Yatsuk, A.Vladimirzev, V.Afanasiev, V.Ankudinov, L.Daggett, A.Landsburg // Proseedings MARSIM-2006. International Conference on Maritime Simulation and Maneuverability. - Tershelling, The Netherlands, 2006. - P.M-25-1-M-25-8
5. Cross, S. Simulator specifications in relation to the STCW competencies //11th International Navigation Simulator Lecturer's Conference, INSLC, Kalmar, Sweden, 2000. - P. 17-19.
6. Neri, P. A Ship Motion Short Term Time Domain Simulator and Its Application to Costa Concordia Emergency Manoeuvres just Before the January 2012 Accident/ M.Piccinelli, P.Gubian, B.Neri// Proc. ECMS European Conference on Modelling and Simulation 2014. - Brescia, Italy, 2014.
7. Muirhead, P. STCW and assessment of competence by simulator: Ten years on- why no global acceptance of the practice? // Proseedings MARSIM-2006. International Conference on Maritime Simulation and Maneuverability. - Tershelling, The Netherlands, 2006.
Литература:
1. Международная конвенция ПДНВ-78 (International STCW Convention, 1978) - СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 2010 - 552 с.
2. Intenational Standard, IEC 61996-2, «Maritime Navigation and radiocommunication equipment and systems -VDR and S-VDR».
3. Айзинов, С.Д. Теоретические и методические основы создания экспертной системы по оценке эффективности морских тренажеров (на примере тренажеров ГМССБ)/Автореф. дисс. канд.
УДК 656.032:658.155
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ТАРИФА НА ВНОВЬ СОЗДАВАЕМУЮ ТЕХНОЛОГИЮ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК
Коптелов О.Г., научный сотрудник, ЗАО «Фита», e-mail: [email protected]
В работе приведено описание методики определения тарифа на перевозки автобусами-экспрессами с учетом согласования интересов пассажиров и предприятия-перевозчика. Сделан вывод о возможности применения методики при создании транспортных технологий для обслуживания массовых мероприятий, генерирующих мгновенный спрос на перевозки большого числа пассажиров.
Ключевые слова: пассажирские перевозки; оценка транспортного спроса; определение величины тарифа.
FARE DETERMINATION FOR NEWLY CREATED TRANSIT TECHNOLOGY
Koptelov O., Research Scientist, JSC Fita, e-mail: [email protected]
The paper describes the methodology of determining fare for bus rapid transit system, taking into account the coordination of interests ofpassengers and transit agency. The conclusion was made about the possibility to use this methodology for transportation technologies during events which instantly generate large transit demand.
Keywords: passenger transportation; transit demand estimation; fare determination.
В условиях роста конкуренции на рынке пассажирских перевозок возникает необходимость повышения качества предоставляемых транспортных услуг. Качество обслуживания пассажиров можно оценить временем, затрачиваемым на передвижение, удобством пользования автобусом, комфортностью поездки и уровнем тарифов [1]. Проблема определения тарифов на пассажирском транспорте в этой ситуации приобретает первостепенную важность для предприятий, осуществляющих деятельность по транспортному обслуживанию населения.
При создании новых технологических схем пассажирских перевозок возникает вопрос об обосновании такого тарифа, который с одной стороны позволит предприятию осуществлять эти перевозки как минимум без убытков, а с другой будет доступен большинству потенциальных пассажиров. В этом случае речь идет о рыночном подходе к формированию тарифов на перевозки, осуществляемого с учетом спроса и предложения на них [2].
В настоящей статье в качестве примера согласования интересов участников транспортного процесса приводится описание работы, которая была проделана автором некоторое время назад в одном из областных центров Российской Федерации.
Крупным пассажирообразующим пунктом в городе является железнодорожный вокзал, особенно в момент прибытия поезда из Москвы, ежедневно доставлявшего в вечернее время около 1000 пассажиров. Для перевозки прибывших пассажиров была организована технологическая схема, предусматривающая подачу 14 автобусов-экспрессов из различных районов города специально к приходу поезда для дальнейшего следования по 9 маршрутам. Пассажиры оплачивали за проезд тариф, установленный для обычных городских автобусных маршрутов и это не окупало повышенных затрат, связанных с эксплуатацией данной технологической схемы в целом. Затраты превышали полученные доходы в 3-5 раз, в зависимости от длины маршрута.
Как показало проведенное обследование, автобусами-экспрессами пользовались 60-65% пассажиров поезда, что примерно соответствовало доле жителей города, проживавших в его отдаленных районах, за вычетом тех 5-8%, кто предпочитал воспользоваться автомобилями-такси или был встречен на личном автомобиле. Следует учесть, что удельный вес пассажиров, выбирающих маршрутный транспорт, может существенным образом зависеть от природно-климатических условий и даже времени года [3].
В сегодняшних условиях время, затраченное на поездку, является основным фактором, влияющим на выбор пассажиром способа перемещения [4]. Поэтому главным мотивом предпочтения транспортной услуги, осуществляемой автобусами-экспрессами перед другими, обычными маршрутными перевозками, явилось сокращение затрат времени на поездку к месту жительства примерно в два раза. Это достигалось в результате повышения скорости сообщения на 20% и отсутствием затрат времени на пересадку, так как по обычной схеме к железнодорожному вокзалу подходило только пять городских автобусных
маршрутов.
По результатам проведенного в форме анкетирования обследования был изучен спрос на перевозки автобусами-экспрессами, позволивший выявить существующую закономерность. Поскольку опрос происходил несколько лет назад, абсолютные значения предлагаемых в анкетах тарифов в связи с инфляционными процессами уместно заменить в данной работе их условными значениями: Q, Я, 8, Т рублей. При этом, на момент проведения опроса значение Q превышало действующий тариф Р в 2 раза, а значения Я, 8, Т также превышали каждое предыдущее на ту же величину в абсолютном выражении.
При условии, что произойдет повышение качества перевозок - гарантированное предоставление посадочного места каждому пассажиру из числа тех, кто планировал совершить поездку на автобусе-экспрессе, 91% опрошенных согласились с тарифом Q, 89% - Я, 78% - 8, 68% были согласны заплатить Т рублей.
Исходя из этих результатов, была построена кривая изменения спроса на транспортную услугу (рис. 1) позволившая, в свою очередь, спрогнозировать объем доходов, в зависимости от применяемого тарифа (рис. 2).
Рис. 1. Изменение спроса на транспортную услугу в зависимости от предлагаемого тарифа (а - удельный вес потенциальных пассажиров, согласных совершить поездку с тарифом 1).
Постепенное повышение тарифов, которое вызывает вначале рост доходов (отрезок ОС, рис.2), приведет в дальнейшем к резкому снижению спроса и потере доходов (отрезок СЕ, рис.2). Прогноз доходов осуществлялся на основании проведенного изучения спроса по формуле (1):
Di
доход от предоставления
(1)
-й транспортной
k
Рис. 2. Динамика изменения доходов от выполняемой
й А
транспортной услуги - и эксплуатационных затрат на ее р
выполнение - в зависимости от установленного тарифа 1
услуги с применением ' -го тарифа, руб.;
г.
' - предлагаемый -й тариф, руб.;
а.
удельный вес потенциальных пассажиров, согласных
совершить поездку с тарифом
- общее количество потенциальных пассажиров, на-к
ходящихся в сегменте -й транспортной услуги, чел.
Общая величина эксплуатационных затрат на реализацию транспортной услуги без изменения ее качества, но по различным тарифам, включая налоговые платежи и отчисления,
определялась по формуле (2):
X Р =Х ВА^ь
(2)
р к
где ' - эксплуатационные затраты на реализацию -й
транспортной услуги с применением ' -го тарифа, руб.;
В й
- эксплуатационные затраты с учетом платежей и отчислений на единицу транспортной работы, определенные в результате изучения услуги, руб.
Как видно из графика, приведенного на рис.2, изменение тарифов влияет не только на доходы, но и на затраты, так как чем меньше желающих воспользоваться услугой, тем меньше должна быть величина затрат на ее предоставление, хотя эта зависимость не является прямопропорциональной, а носит более сложный характер.
Вторая группа тарифов А, В, С, Б, Е, приведенных в рис. 2, была рассчитана по результатам изучения экономических показателей предоставляемой транспортной услуги с учетом выявленного спроса на нее со стороны пассажиров. В результате: тариф А обеспечивает безубыточную эксплуатацию услуги; тариф В обеспечивает рентабельность транспортной услуги на среднеотраслевом уровне; тариф С позволяет добиться максимальной величины дохода, то есть максимальной доли на рынке транспортных услуг; тариф Б позволяет достичь максимальной массы прибыли; тариф Е обеспечивает максимальную норму прибыли (рентабельность).
В зависимости от поставленной задачи (захват максимальной доли на рынке, получение максимальной прибыли и т.д.) может быть выбран тот или иной тариф. При этом зоной «деловой активности» будут являться тарифы, находящиеся в пределах отрезка QT, а зона «оптимальных рыночных тарифов» разместится в отрезке ЙВ (рис.1).
Так как в рассматриваемом примере маршруты имели различную протяженность, возникла проблема дифференциации тарифов. Это могло существенно повлиять на изменение спроса на маршрутах протяженностью 15-20 км, а также вызвать определенные неудобства для пассажиров. Поэтому был предложен, а позже и установлен единый тариф В руб. (рис.2), примерно соответствующий участвовавшему в опросе тарифу Й руб. (рис.1) и обеспечивающий нормативную рентабельность всей системы экспрессных маршрутов в целом.
Возможные критические замечания о том, что некоторое число потенциальных пассажиров лишается возможности совершать необходимые им поездки, не имеют основания. Для тех, кому предлагаемый тариф представлялся слишком высоким, существовал альтернативный вариант - обычные городские автобусные маршрутные перевозки.
Данная методика определения согласованного тарифа для прогрессивных транспортных технологий может быть использована, в том числе и при создании систем, осуществляющих обслуживание массовых мероприятий любого типа, регулярных и нерегулярных, генерирующих мгновенный спрос на перевозки большого числа пассажиров.
Литература:
1. Корчагин В.А., Ушаков Д.И., Комарова И.А., Сысоев Д.К. Методические основы управления затратами на качество пассажирских автомобильных перевозок // Вестник МАДИ (ГТУ).
- 2007. - №1 (8). - С. 72-76.
2. Ларин О.Н., Смолин В.Н. Совершенствование принципов формирования тарифов на муниципальные пассажирские перевозки общественным транспортом // Транспорт Урала. - 2010.
- №2 (25). - С. 96-98.
3. Якунин Н.Н., Нургалиева Д.Х. Критерии оценки доступности перевозок пассажиров по регулярным маршрутам // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2015. - №4 (179). - С. 154-158.
4. Гудков В.А., Нгуен Т.Т.Х., Дулина Н.В., Мыльников П.А. Оценка пассажирами городского общественного транспорта // Мир транспорта. - 2013. - №2. - С. 146-150.
