CC BY
68
А в перспективе саморегулирующая и самоконтролируемая интеллектуальная АСУ ДМФ позволит наиболее объективно оценивать реальное состояние инфраструктуры маломерного флота по обеспечению морской безопасности и на основе проведенного анализа устанавливать наиболее слабые места в системе безопасности, вырабатывать рекомендации по устранению выявленных нарушений, намечать перспективные направления по обеспечению надежной охраны судов и портовых средств.
Следует помнить, что эффективное управление и контроль — залог качественного функционирования процесса и оптимального расходования сил, времени и средств на достижение поставленных целей.
Список литературы
1. Гольдберг О. Перспективы развития транспортной системы России / О. Гольдберг // Морские порты: информ.-аналит. журн. — 2010. — № 3 (84). — С. 8-11.
2. Ерыгин В. Эксперимент с ГЛОНАСС. Результаты впечатляют / В. Ерыгин // Морские порты: информ.-аналит. журн. — 2010. — № 3 (84). — С. 18-19.
3. Зайцев А. И. Автоматизированная система управления движением маломерного флота в ограниченных акваториях: дис. ... канд. техн. наук / А. И. Зайцев. СПб.: СПУВК, 2009. — С. 126146.
4. Зайцев А. И. Маломерный флот Санкт-Петербурга на пути инновационного развития / А. И. Зайцев // Водный транспорт России: инновационный путь развития: материалы Междунар. науч.-практ. конф. 6-7 октября 2010 г. — СПб.: СПБГУВК, 2011. — Т. 3. — С. 22-25.
УДК 629.12.001.2 С. Н. Некрасов,
д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;
Ю. Г. Андреев,
доцент, СПГУВК
ОЦЕНКА НАВИГАЦИОННЫХ РИСКОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ НОВОАДМИРАЛТЕЙСКОГО МОСТА
NAVIGATIONAL RISKS ESTIMATION IN CONSTRUCTION OF NEW
ADMIRALTEYSKY BRIDGE
463
Настоящая статья посвящена вопросу безопасности проводки судов через судоходный пролет моста на ВВП. Произведена оценка влияния гидрометеорологических факторов на безопасность судовождения и расчет навигационных рисков прохода судна через судоходный пролет мостов.
The paper considers the problem of safety of ships piloting through the bridge span. The estimation of hydrometeorology factors for safety and calculation of navigational risks for ships passage through the bridge span are made.
Выпуск 2
Выпуск 2
Ключевые слова: оценка навигационных рисков, анализ навигационной безопасности, оценка ширины маневренной полосы движения судна.
Key words: navigational risks estimation, analysis of navigation safety, estimation of the maneuvering lane width for ship’s moving.
ОЦЕНКА навигационной безопасности плавания в сложных условиях представляется важной и актуальной научно-технической проблемой. В последнее время усиленно развиваются методы формализации оценки навигационных рисков. Сущность таких подходов заключается в использовании прикладных методов теории вероятности и математической статистики для анализа навигационных ситуаций и отыскания вероятности свершения неблагоприятных событий, которые приводят к появлению опасной навигационной ситуации. Исходная статистическая информация, необходимая для анализа, может быть получена при анализе после-рейсовой информации, расследовании навигационных аварий и катастроф, а также при специальном математическом моделировании плавания судов в сложных условиях.
Имитационное моделирование применяется при оценке навигационных рисков при проектировании и строительстве сооружений и объектов, эксплуатация которых сопряжена с дополнительными рисками для судовождения. Одним из главных параметров, определяющих область возможного нахождения судна, является ширина маневренной полосы движения судна (В). Она зависит от размерений и углов сноса судна.
Если ширина маневренной полосы движения судна соизмерима с допустимой шириной канала, фарватера или шириной подмостового габарита, то при этом может возникнуть опасная навигационная ситуация.
В свою очередь угол сноса зависит от местных факторов: ветра, волнения, течения и качества управления судном, то есть является случайной величиной со своими вероятностными характеристиками.
Результаты статистической обработки данных, полученных при имитационном моделировании плавания судов при проходе опор вновь проектируемого Новоадмиралтейского моста приведены в табл. 1.
Таблица 1
Статистические характеристики параметров сноса судов при проходе моста
При среднем расходе р. Нева При максимальном расходе р. Нева
«Валдай» «Волго- нефть» Буксируемый состав «Валдай» «Волго- нефть» Буксируемый состав
Среднее значение сноса, град 6.0 7.6 2.8 7.0 7.1 4.5
Среднее квадратическое отклонение, град 1.0 1.0 0.7 1.7 2.0 0.5
Среднее значение скорости течения, м/с 0.53 0.53 0.53 1.16 1.16 1.16
Среднее квадратическое отклонение течения 0.21 0.21 0.21 0.21 0.25 0.25
Из теории управления судном известно, что ширина маневренной полосы движения описывается выражением
В = Ьс віп С + Вс сое С, (1)
где Ьс — длина судна; Вс — ширина судна; С — угол сноса.
Общий угол сноса при проходе Новоадмиралтейского моста принят случайной величиной со статистическими характеристиками, приведенными в табл. 1.
Тогда математическое ожидание ширины маневренной полосы движения примет вид
т„ Ьс .
-?- = —ь^$ттс+со&тс, (2)
вс вс
где тс — математическое ожидание угла сноса; тВ — математическое ожидание ширины маневренной полосы движения судна.
Результаты вычислений среднего значения углов сноса в соответствии с (2) приведены в табл. 2.
Таблица 2
¿с тС, град
Вс 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
6.0 1.21 1.32 1.42 1.52 1.62 1.72 1.83 1.93 2.03
7.0 1.24 1.36 1.49 1.6 1.73 1.85 1.96 2.08 2.2
8.0 1.28 1.42 1.56 1.69 1.83 1.97 2.10 2.23 2.37
9.0 1.32 1.47 1.63 1.78 1.94 2.08 2.24 2.39 2.55
10.0 1.35 1.52 1.69 1.87 2.04 2.21 2.38 2.55 2.72
11.0 1.38 1.57 1.76 1.95 2.14 2.33 2.52 2.71 2.85
12.0 1.42 1.62 1.83 2.1 2.24 2.45 2.66 2.86 3.07
13.0 1.45 1.67 1.89 2.13 2.35 2.57 2.8 3.02 3.24
Среднее квадратическое отклонение случайной функции Z составит [2]:
ОгН/ЮК-
(3)
Тогда среднее квадратическое отклонение изменчивости ширины маневренной полосы движения составит
Вп 57.3°
Вг
-совс-втс
(4)
где оБ — среднее квадратическое отклонение маневренной полосы движения судна; ос — среднее квадратическое отклонение суммарного дрейфа судна.
Результаты общих расчетов по формуле (4) приведены в табл. 3.
Таблица 3
¿с оС, град
Вс 2.0 3.0 4.0 5.0
6.0 0.209 0.313 0.413 0.514
°С Вс 7.0 0.214 0.334 0.483 0.60
8.0 0.278 0.418 0.552 0.688
9.0 0.314 0.467 0.623 0.774
10.0 0.348 0.520 0.692 0.862
11.0 0.307 0.572 0.761 0.948
12.0 0.418 0.624 0.833 1.03
13.0 0.453 0.677 0.90 1.11
Выпуск 2
Выпуск 2
Полученные результаты позволяют оценить вероятности свершения событий изменения маневренной полосы в пределах габаритов судового хода:
( _ \ ( Р{а1<х<а2}=ф ^—— -ф
оц
(5)
где а1з а 2 — границы габаритов судового хода; х — случайная величина ширины маневренной полосы движения судна; ф — функция Лапласа.
Для оценки навигационных рисков прохода судна через судоходный пролет Новоадмиралтейского моста можно применить «правило трех сигм», которое позволяет оценивать вероятность свершения события:
р{|л; ■- тв | > ка в } = 2ф(&), (6)
где к = 1, 2, 3, ... — число.
В частности, при к = 1 Р = 0, 673, при к = 2 Р = 0,950, а при к = 3 Р = 0,997.
Совершенно понятно, что это правило справедливо для нормальных случайных величин. Результаты расчетов величины полосы движения судов при различных расходах р. Невы приведены в табл. 4.
Таблица 4
Значения ширины маневренной полосы движения судов при проходе Новоадмиралтейского моста
Тип судна Расход Шз, м Вероятность свершения событий
0.673 0.95 0.997
«Валдай» средний 29.2 30.9 32.5 34.2
максимальный 29.5 32.8 36.6 40.3
«Волгонефть» средний 32.0 33.6 35.2 36.8
максимальный 32.0 35.3 38.6 41.9
Буксируемый состав средний 27.0 34.4 39.8 46.2
максимальный 30.0 36.4 42.8 49.2
Обобщение результатов расчетов изменчивости ширины маневренной полосы движения судов при различных значениях вероятностной обеспеченности с учетом значения ширины подмос-тового габарита 40 м показывает следующее.
1. Предельные с вероятностью Р = 0,997 значения ширины полосы движения судна при максимальных расходах р. Невы для судов типа «Валдай» и «Волгонефть» превосходят параметры судового габарита, что свидетельствует о наличии опасной ситуации касания опор оконечностями судов.
2. Значения навигационных рисков можно снизить, если предложить ограничить движение судов при силе приземного ветра больше 12 м/с.
3. Учитывая, что методические погрешности моделирования как течений в р. Неве, так и моделирования динамики судов, составляют до 7-10%, целесообразно учесть эти погрешности в конечных результатах оценки полосы движения судов, что приведет к их увеличению на 3-4 м.
4. Проектируемое значение подмостового габарита нового моста с учетом навигационных рисков судоходства должно быть не менее 50,0 м.
Таким образом, использование предложенных подходов к формализации оценки навигационных рисков позволило получить количественные характеристики рисков и обоснованно подой-
ти к выбору вариантов уменьшения навигационных рисков при изменении параметров подмосто-вых габаритов.
Список литературы
1. Андреев Ю. Г. Оценка полосы, занимаемой судном, при движении на прямом курсе / Ю. Г. Андреев // Науч.-метод. конф .-98: тез. докл. — СПб.: СПГУВК, 1998. — Ч. 2.
2. Выгогский М. Я. Справочник по высшей математике / М. Я. Выгогский. — М.: Наука,
2002.
3. Некрасов С. Н. Комбинированный метод оценки навигационной безопасности при плавании по внутренним водным путям / С. Н. Некрасов, А. А. Прохоренков // Журнал университета водных коммуникаций. — СПб.: СПГУВК, 2011.
Выпуск 2
