CC BY
213
университета ^ИИИ водных дДДДтдр коммуникации
УДК 629.12.001.2 А. А. Прохоренков,
ассистент, СПГУВК
ПРИМЕНЕНИЕ СИТУАЦИОННОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ НАВИГАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПЛАВАНИИ ПО ВНУТРЕННИМ ВОДНЫМ ПУТЯМ
APPLICATION OF SITUATION SIMULATION WHILE ESTIMATION OF INLAND
WATERWAY NAVIGATION SAFETY
Настоящая статья посвящена обоснованию применения метода вероятностного моделирования для количественной и качественной оценки безопасности плавания по внутренним водным путям.
The present article is dedicated to stochastic simulation method of quantitative and qualitative estimation of inland waterway navigation safety.
Ключевые слова: навигационная безопасность плавания, метод ситуационного моделирования, байесовские сети.
Key words: navigational safety, situation simulation, Bayesian network.
НАСТОЯЩЕЕ время методы количественной оценки безопасности плавания в стесненных условиях, на фарватерах и каналах основаны на применении математических моделей движения судна с учетом действия реальных гидрометеорологических факторов. Эти методы по своему характеру можно отнести к детерминированным методам, в которых использование математических моделей управляемого движения судов и баржевых составов позволяет полу-
зоо
270
240
210
Движение вверх против течения Движение вниз по течению 030°
060
090
180
Рис. 1. Полярная диаграмма для оценки возможности прохода судна пр. 550А по Кошкинскому фарватеру в зависимости от направления и скорости ветра
чить точные численные значения параметров движения судна и необходимых управляющих воздействий при любых сочетаниях внешних условий.
В последующем информация по безопасности плавания представляется в виде допустимых ограничений на внешние воздействия на судно, при которых обеспечивается управление движением судна в заданной полосе. Одним из результатов численного моделирования может быть ограниченное множество допустимых векторов ветра, воздействующего на судно при плавании по затруднительному для судоходства участку (рис. 1).
К основным недостаткам метода математического моделирования можно отнести следующие:
— трудоемкость создания математических моделей района плавания и моделей судов;
— отсутствие единого критерия оценки безопасности плавания;
— ограничения, накладываемые визуальными моделями района плавания;
— трудность математического описания действий судоводителя при управлении судном.
Анализ современной литературы [1-4] показывает, что безопасность
университета водных коммуникаций
плавания судов в речных условиях остается актуальной проблемой, несмотря на меры, предпринимаемые для ее совершенствования, среди которых можно отметить следующие:
— усиление государственного надзора за соблюдением существующих нормативных документов по безопасности плавания;
— проведение регулярных проверок знаний плавсостава;
— построение и усовершенствование систем мониторинга движения судов;
— осуществление комплексной тренажерной подготовки судоводителей;
— совершенствование системы навигационного оборудования участков ВВП.
Практика свидетельствует о том, что большая часть аварийности вызывается навигационными причинами и деятельностью лиц, управляющих судами [3].
При плавании по рекам деятельность судоводителя основывается не на применении инструментальных методов проводки судна, известных из навигации, а на использовании лоцманского метода, т. е. за счет применения качественных методов судовождения. Определяющая роль человеческого фактора, а также ограниченность систематизированных результатов исследования судов в речных условиях создают сложность при производстве оценки безопасности плавания.
Одним из перспективных направлений
количественного моделирования состояний сложных организационно-технических систем является применение байесовских сетевых моделей [5]. Практическое использование метода байесовских сетей предполагает:
— построение структурно-событийной модели рассматриваемой реальной системы;
— обоснование топологии и семантики полученной модели;
— выполнение вероятностного моделирования;
— анализ полученных результатов и выработка рекомендаций.
Модель системы судовождения можно представить в виде трех атомарных событий [6], отличающихся качественным образом:
— события, характеризующие особенности и техническое состояние судна, его систем и оборудования;
— события, отражающие периодические изменения НГУ и ГМУ района плавания;
— события, оценивающие деятельность судоводителя в процессе судовождения.
Детализированная модель процесса управления судном, учитывающая основные события, которые определяют специфику плавания по реке, представляет собой ориентированный граф (рис. 2).
Каждому событию, находящемуся в вершине графа, соответствует вероятность его появления. Значение вероятности может изменяться или оставаться постоянным.
л са
Рис. 2. Граф логико-вероятностной модели системы судовождения на ВВП
университета водных коммуникаций
0,9 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 Вероятность совершения частных событий
Рис. 4. Зависимость ожидаемого числа опасных ситуаций от вероятности совершения частных событий
л са
где: % г=1-и — вероятности совершения соответствующих событий;
Qi = \-Pi — вероятности совершения обратных событий.
Представляет научно-практический интерес получение количественных значений выражений (1) и (2). Для этого используется равнопараметрический метод численного анализа, при котором частные значения вероятностей появления событий, включенных в логико-вероятностный граф системы, принимают одинаковые значения.
Результаты вычислений по выражениям (1) и (2) приведены на рис. 3.
Помимо самих значений вероятностей появления опасных навигационных ситуаций рассматриваемый метод позволяет получить среднее значение числа опасных навигационных ситуаций (происшествий) для судопото-ка, например 1000 судов за летнюю навигацию (рис. 4).
Выводы:
1. Предложен ситуационный метод оценки навигационной безопасности плавания по ВВП, который позволил учесть основные свойства качественно-сложной организационно-технической системы судовождения на ВВП.
2. Полученные результаты моделирования показывают, что судоводитель должен решать задачи по оценке обстановки и управлению судном с вероятностью не хуже 0,99.
3. Система навигационного оборудования района плавания должна обеспечивать благоприятные условия для координирования судов с вероятностью не хуже 0,95.
4. При определении максимального значения уровня навигационного риска использовалась дизъюнктивная модель, определяющая уровни риска при несовершении хотя бы одного события, включенного в модель риска; вероятности возникновения опасных навигационных ситуаций существенны даже при низких значениях вероятностей обуславливающих их частных событий.
5. При равнопараметрическом способе задания частных вероятностей вклад каждого события будет определяться его положением в графе логико-вероятностной модели. Таким образом, равнопраметрический подход позволяет получить количественную оценку структуры рассматриваемой предметной области. Повышение достоверности результатов моделирования может быть достигнуто также обоснованием методики получения фактических численных оценок соответствующих вероятностей.
университета ^ИИИ водных дДДДтдр коммуникации
Список литературы
1. Давыденко А. Повышение безопасности судоходства в восточной части Финского залива и на реке Нева // Морской флот. — 2006. — № 5. — С. 4-7.
2. Костылев И. Состояние и перспективы развития тренажерной подготовки специалистов морского транспорта // Морской флот. — 2006. — № 6.
3. Безопасность судоходства: проблемы и пути их решения // Морской флот. — 2008. — № 4. — С. 26-31.
4. Зайков В. И., Колосов М. А. Повышение безопасности при движении судов под мостами // Транспорт Российской Федерации. — 2006. — № 5. — С. 39-40.
5. Некрасов С. Н., Прохоренков А. А. Ситуационный метод оценки навигационной безопасности плавания // Сборник докладов 57-й Международной молодежной научно-технической конференции «МОЛОДЕЖЬ — НАУКА — ИННОВАЦИИ», посвященной 200-летию транспортного образования в России, 25-26 ноября 2009 г.: в 2 т. — Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2009. — Т. 1. — 261 с.
6. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект: современный подход: Пер. с англ. — 2-е изд., М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. — 1408 с.
УДК 629.5.031-52; 629.122 С. В. Рудых,
канд. техн. наук, СПГУВК
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ ФЛОТОМ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ
THE BLOCK DIAGRAM AND FEATURES OF THE AUTOMATED CONTROL SYSTEM OF TECHNICAL AND AUXILIARY FLEET ON INTERNAL WATERWAYS
Целью настоящей работы является структурно-логический синтез типовой структуры автоматизированной системы управления техническим и вспомогательным флотом (АСУ ТВФ) на внутренних водных путях России и анализ особенностей сопряжения АСУ ТВФ в иерархической инфокоммуникационной триаде «КРИС — РИС — АСУ ДС».
The purpose of the present article is structurally-logic synthesis of typical structure of the automated control system of technical and auxiliary fleet on internal waterways of Russia and the analysis offeatures of its interface in hierarchical infocommunicational triad of «KRIS — RIS — ASM SM».
Ключевые слова: внутренние водные пути, автоматизированная система управления судами технического и вспомогательного флота (АСУ ТВФ), речная информационная служба (РИС), безопасность судоходства.
Key words: internal waterways, the automated control system of courts of technical and auxiliary fleet, river information system, safety of navigation.
ТРЕМЛЕНИЕ к интеграции рос- опасности и эффективности транспортных
сийского транспорта в Европей- сообщений.
скую систему водных путей приве- Последнее десятилетие в сфере водного
ло к необходимости повышения уровня без- транспорта наблюдаются значительные из-
ж
L95|
