CC BY
215
¡Выпуск 4
ВОДНЫЕ ПУТИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ И ПОРТЫ
УДК 656.62:621.396 С. В. Рудых,
канд. техн. наук, СПГУВК
ИССЛЕДОВАНИЕ СУДОХОДНОЙ ОБСТАНОВКИ ГБУ «ВОЛГО-БАЛТ»
INVESTIGATION OF NAVIGATION CONDITIONS OF GBU “VOLGO-BALT”
Целью настоящей статьи является анализ средств навигационного оборудования и средств постановки плавучих навигационных знаков, применяемых на водных путях одного из самых передовых государственных бассейновых управлений водных путей и судоходства — «Волго-Балтийского государственного бассейнового управления водных путей и судоходства» (ГБУ «Волго-Балт»).
The purpose of the article is the analysis of internal waterways equipment of one of the most advanced State boards of waterways and navigation “Volga-Baltic State Basin Board of Waterways and Navigation” (GBU “Volgo-Balt”).
Ключевые слова: внутренние водные пути, средства навигационного оборудования, безопасность судоходства, глобальные навигационные спутниковые системы.
Key words: internal waterways, safety of navigation, aids to navigation, global navigation satellite systems.
РОССИЙСКОЙ Федерации для судоходства используется свыше 100 тыс. км внутренних водных путей, из которых 61,5 тыс. км обслуживаются системой средств навигационного оборудования, обеспечивающей безопасность судоходства, включающей в себя около 50 тыс. береговых и более 30 тыс. плавучих навигационных знаков. Содержание средств навигационного оборудования (СНО) возложено на государственные бассейновые управления водных путей и судоходства, из которых 15 имеют статус федеральных государственных учреждений и одно — «Канал им. Москвы» — имеет организационную форму государственного управления — федеральное государственное унитарное предприятие (ФГУП). Протяженность водных путей бассейновых управлений водных путей и судоходства, обслуживаемых судоходной обстановкой, представлена на рис. 1.
Состав СНО, их количество и схема расстановки на отдельных участках внутренних водных путей зависят от судоходных характеристик водного пути (габаритов судового хода, грунтов, слагающих дно, наличия подводных препятствий, гидрологических условий и т. п.) и интенсивности судоходства (уровня использования грузовым и пассажирским флотом).
Расстановка знаков должна обеспечивать бесперебойное и беспрепятственное движение судов по внутренним водным путям любой сложности при минимальном количестве знаков. Порядок расстановки СНО и восстановления поврежденных знаков и светосигнального оборудования регламентируется следующими основными документами [2; 3].
Волго-Балтийский водный путь (ВБВП) является частью Единой глубоководной системы европейской части России, соединяющей водные пути, выходящие к Балтийскому, Белому, Каспийскому, Черному и Азовскому морям. Он представляет собой систему судоходных рек, озер, каналов и гидротехнических сооружений на участке Санкт-Петербург-Череповец, обеспечивающую проход крупнотоннажных судов грузоподъемностью до 5 тыс. т. Схема водных путей ГБУ «Волго-Балт» представлена на рис. 2.
ФГУ «Северо-Двинское ГБУВПиС»
ФГУ «Печорское ГБУВПиС»
ФГУ «Обское ГБУВПиС»
ФГУ «Обь-Иртышское ГБУВПиС»
ФГУ «Кубанское ГБУВПиС»
ФГУП «Канал им. Москвы»
ФГУ «Камское ГБУВПиС»
ФГУ «Енисейское ГБУВПиС»
ФГУ «Волжское ГБУВПиС»
ФГУ «Волго-Донское ГБУВПиС»
ФГУ «Волго-Балтийское ГБУВПиС»
ФГУ «Беломоро-Онежское ГБУВПиС»
ФГУ «Байкало-Ангарское ГБУВПиС»
ФГУ «Азово-Донское ГБУВПиС»
ФГУ «Амурское ГБУВПиС»
ФГУ «Ленское ГБУВПиС»
О 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000
Протяженность, км
Рис. 1. Протяженность внутренних водных путей государственных бассейновых управлений водных путей и судоходства, обслуживаемых судоходной обстановкой
Рис. 2. Схема водных путей ГБУ «Волго-Балт»
Выпуск 4
Выпуск 4
ГБУ «Волго-Балт» обеспечивает функционирование сложного комплекса инженерных объектов, включающего в себя около 4900 км эксплуатируемых водных путей, 11 судоходных шлюзов с напором от 11 до 18 м, 3 гидроэлектростанции, 25 земляных плотин и дамб, 9 мостовых переходов, 8 маяков Ладожского озера, более 4800 знаков судоходной обстановки, протяженную магистраль радиорелейной линии связи, береговую сеть радиолокационных станций и базовых станций АИС.
Волго-Балтийский водный путь (ВБВП) имеет статус водных путей международного значения на основании подписанного 19 января 1996 г. в Женеве соглашения «О важнейших внутренних водных путях международного значения» (СМВП). Эксплуатационные характеристики ВБВП полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к водным путям согласно существующей классификации европейских внутренних путей международного значения.
Протяженность судоходных путей ГБУ «Волго-Балт» в соответствии с утвержденной программой категорий средств навигационного оборудования и сроков их работы, гарантированных габаритов судовых ходов составляет около 4 тыс. км, в том числе с гарантированными габаритами более 2,4 тыс. км и освещаемой обстановкой более 2,3 тыс. км.
Состав СНО включает 4858 навигационных знаков, из которых:
— плавучих знаков 2433, в том числе буев 1671, вех 762 (рис. 3);
— береговых знаков 2426 (рис. 4), в том числе:
— створные знаки — 1081;
— ориентиры — 324;
— путевые огни — 264;
— опознавательные знаки — 51;
— весенние — 53;
— информационные — 253;
— ходовые — 47;
— перевальные — 187;
— рейдовые — 152;
— маяки — 14.
1671 шт.
(69 %)
знаков ГБУ «Волго-Балт»
1081 ШТ.
□ Створные знаки ° Перевальные п Ориентиры п Маяки
■ Путевые огни
° Опознавательные знаки ° Ходовые п Весенние
■ Информационные ° Рейдовые
Рис. 4. Состав береговых навигационных знаков ГБУ «Волго -Балт»
Навигационные знаки, применяемые на внутренних водных путях ГБУ «Волго-Балт», соответствуют действующему ГОСТ 26600-98 «Знаки навигационные внутренних водных путей», за исключением маяков и плавучих навигационных знаков, соответствующих системе Международной ассоциации маячных служб (МАМС), на которые не распространяется вышеуказанный государственный стандарт.
Для обслуживания СНО на водных путях Волго-Балтийского бассейна в настоящее время применяется бригадный и бригадно-постовой организационные способы обслуживания обстановки. Обслуживание навигационных знаков производят 32 обстановочные бригады и 17 обстановочных постов. Обслуживание СНО осложняется тем обстоятельством, что обстановочный флот в основной массе состоит не из специально построенных обстановочных судов, а из переоборудованных буксиров, паромов и т. п., далеко не в полной мере отвечающих условиям оптимальной работы. Обстановочный флот ГБУ «Волго-Балт» только лишь на 42,4 % состоит из судов, специально построенных для целей обстановки, из которых 39,4 % занимают суда проекта 391 различных модификаций и 3 % — суда проекта Р-121. Остальные 57,6 % — это переоборудованные суда, в основном состоящие из буксиров мощностью 150-170 л. с. Распределение обстановочных судов ГБУ «Волго-Балт» по проектам изображено на рис. 5.
Номер проекта
□ 376 ■ 391 □ 1439 □ 722 ■ 160 Б □ КС-100 ■ Р-121 □ 926 А ■ 433 ■ 946 Б □ Р-159
ГгЛ
Рис. 5. Распределение обстановочных судов ГБУ «Волго-Балт» по проектам
Выпуск 4
¡Выпуск 4
Береговые навигационные знаки, обозначающие положение судового хода, являются основными и более надежными по сравнению с плавучими знаками, так как они имеют постоянное местоположение. Плавучие знаки дополняют навигационное оборудование судового хода, они более точно указывают его кромки или положение отдельных препятствий, однако могут быть повреждены или смещены со своего штатного места проходящими судами, льдом, плавучими торфяными полями, мусором и т. п.
Поврежденные и смещенные со штатного места плавучие знаки на участках водных путей, обслуживаемых обстановочными бригадами, восстанавливают при очередном объезде участка по утвержденному графику. Конкретные сроки восстановления зависят от протяженности обслуживаемого участка, судоходных характеристик пути, скорости обстановочного судна, состава выполняемых работ и т. п. Для участков водных путей с освещаемой обстановкой график объезда, как правило, составляется таким образом, чтобы обстановочная бригада производила объезд участка 2 раза в сутки: один раз в светлое время суток для проверки штатного положения навигационных знаков и один раз в темное время суток для проверки работоспособности светосигнального оборудования СНО.
При получении извещения или сообщений от проходящих судов о том, что знаки повреждены, обстановочная бригада принимает меры по скорейшему их восстановлению, изменяя при необходимости график объезда участка пути, с отметкой об этом в вахтенном журнале обстановочного судна.
С момента повреждения знака, его светосигнальной аппаратуры или смещения знака со штатного места до обнаружения такого повреждения или смещения увеличивается вероятность возникновения транспортного происшествия, поэтому для обеспечения высокого уровня безопасности судоходства необходимо сократить до минимума временной интервал от момента наступления неисправности СНО до момента обнаружения такой неисправности. Эта задача может быть успешно решена путем внедрения систем дистанционного мониторинга средств навигационного ограждения (СНО) на основе спутниковых систем позиционирования. Круглосуточный мониторинг навигационных знаков на основе спутниковых систем позиционирования позволит в реальном времени отслеживать состояние СНО согласно заданным параметрам, например по таким, как определение смещения знака со штатного места, удар проходящим судном, неисправность светосигнального оборудования, состояние заряда батарей и др.
Использование дистанционного мониторинга СНО на основе спутниковых систем позиционирования позволит сократить время, затрачиваемое на обнаружение повреждения навигационного знака, его светосигнального оборудования или смещения СНО со штатного места с 8-12 ч, до нескольких минут или даже секунд.
Для высокоточной постановки плавучих знаков навигационного оборудования на водных путях ГБУ «Волго-Балт» применяются автоматизированные программно-аппаратные комплексы «Путевой мастер» ^ауМа81ег) и «Судовой обстановочный комплекс», основанные на глобальных навигационных спутниковых системах ГЛОНАСС, №у81аг-ОР8.
Автоматизированный комплекс постановки плавучих СНО «Путевой мастер» (рис. 6) является совместной разработкой ООО «Абрис» и специалистами ГБУ «Волго-Балт».
Рис. 6. Автоматизированный комплекс постановки плавучих СНО «Путевой мастер»
плавучих навигационных знаков
Комплекс состоит из ООР8 — приемоиндикатора, цифрового эхолота и переносного компьютера со специализированным программным обеспечением на основе электронно-картографической системы и используется на водных путях ГБУ «Волго-Балт» с 2010 г.
«Судовой обстановочный комплекс» (СОК), разработанный ЗАО «Транзас» (рис. 7), так же предназначен для постановки плавучих СНО.
Рис. 7. Судовой обстановочный комплекс
СОК состоит из переносного компьютера в виброзащитном исполнении, ДГЛОНАСС/DGPS-приемника, цифрового эхолота, специализированного программного обеспечения на основе электронной картографии, комплекс был поставлен в опытную эксплуатацию в 2011 г.
Использование дифференциального режима ДГЛОНАСС/DGPS с приемом поправок от кон-трольно-корректирующих станций (ККС) обусловлено необходимостью высокой точности для постановки плавучих навигационных знаков, обеспечивающих безопасность судоходства.
В основе дифференциального метода с коррекцией координат лежит относительное постоянство значительной части погрешностей спутниковых радионавигационных систем (СРНС) во времени и пространстве. Дифференциальный режим СРНС предполагает наличие как минимум двух приемников сигналов НКА или приемоиндикаторов. Один из приемоиндикаторов располагается на контрольно-корректирующей станции (ККС), второй предназначен для определения координат пользователя. Координаты ККС известны, они определены геодезически точно и привязаны к принятой системе координат (как правило, это система координат ПЗ-90 для ДГЛОНАСС и WGS-84 для DGPS).
Разности между измеренными приемоиндикатором ККС и рассчитанными значениями псевдодальностей НКА, находящихся в зоне видимости ККС, а также разности соответствующих псевдоскоростей или обратные величины тех и других по каналам передачи данных передаются пользователю в виде дифференциальных поправок. В аппаратуре пользователя эти поправки вводятся для уточнения измеренных псевдодальностей и псевдоскоростей, что позволяет повысить точность навигационного местоопределения.
В случае если погрешности определения псевдодальностей слабо изменяются во времени и пространстве, они в значительной степени компенсируются переданными дифференциальными поправками. В рассматриваемом случае ошибки псевдодальностей из-за синхронизации спутников практически постоянны в пространстве.
Точность местоопределения после ввода поправок определяется остаточными погрешностями, обусловленными изменчивостью квазисистематических ошибок синхронизации и эфеме- О ридного обеспечения НКА, ошибок из-за воздействия ионосферы, погрешностей селективного доступа GPS (при наличии последнего), а также ошибками, обусловленными шумами и помехами, многолучевостью и воздействием тропосферы. Таким образом, погрешность определения i-й псевдодальности 5D. в дифференциальном режиме можно записать так:
3D. = 3D , + 3D + 3D + 3D vvr, (1)
i эфем ион пт шККС ’ ' >
Выпуск 4
¡Выпуск 4
где 5^эфем — остаточные погрешности, вызванные эфемеридными ошибками;
50га — остаточные погрешности, вызванные ионосферными ошибками;
— шумовые погрешности приемоиндикатора пользователя;
5^шККС — шумовые погрешности приемоиндикатора ККС.
Шумовые погрешности и учитывают погрешности приемоизмерителей, обу-
словленные внутренними и внешними шумами, ошибки за счет многолучевости и остаточные ошибки, обусловленные особенностями распространения радиоволн в тропосфере. Будем считать их случайными и взаимно независимыми. Тогда дисперсия определения 7-й последовательности имеет вид
СТг = СТэфм + ^ион + ^шп + СТшККС- (2)
Предполагая взаимную независимость и одинаковость статистических характеристик погрешностей (3) для различных 7, получим соотношения соответственно для точности определения координат потребителя (среднеквадратическая сферическая ошибка, ССО) и временной поправки Т2 Тг
Рз
°t =
Квта, (3>
где Т2 - Т| — расхождения шкалы времени СРНС и приемоиндикаторов;
Кор, Кот — геометрические факторы при определении места и времени (РБОР, ТБОР) [2].
Список литературы
1. Рудых С. В. Современное состояние и уровень оснащенности судов технического и вспомогательного флота на внутренних водных путях России / С. В. Рудых // Журнал университета водных коммуникаций. — СПб.: СПГУВК, 2011. — Вып. 3 (11). — С. 42-49.
2. Инструкция по содержанию навигационного оборудования внутренних судоходных путей» / Департамент внутренних водных путей Мин-ва транспорта РФ. — М., 1997. — 146 с.
3. Правила технической эксплуатации речного транспорта. Правила технической эксплуатации речного транспорта / Мин-во речного флота РСФСР. — М., 1974. — 79 с.
4. Каретников В. В. Автоматизация судовождения / В. В. Каретников, В. Д. Ракитин, А. А. Сикарев. — СПб.: СПГУВК, 2007. — 264 с.
ljl:
