CC BY
143
9. Надежность технических систем и техногенный риск [Электронное учебное пособие МЧС]: Информационный портал ГУ МЧС России по г. Москве. Электрон. дан. Режим доступа: http://www.mchs.emermos.ru/acko/education/reliability/index.html
10. Коваленко О. В. Дерево отказов как подсистема для определения интенсивности перехода между состояниями в графе состояний и переходов между ними / О. В. Коваленко, В. П. Соловьев // X ХУ Междунар. конф. по безопасности систем, август 2007 г. — Балтимор, США, 2007.
11. Колоколов В. А. Функционально-физический анализ инновационных решений / В. А. Колоколов. — М.: Изд-во Рос. экон. акад., 2001.
12. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества / А. И. Половинкин. — М.: Машиностроение, 1988.
13. Медведев В. В. Методические рекомендации по прогнозу и оценке рисков при обосновании целесообразности модернизации судовых энергетических установок / В. В. Медведев, Д. С. Семио-ничев // Российский морской регистр судоходства: науч.-техн. сб. — 2009. — № 32. — С. 171-181.
14. Семионичев Д. С. Практические аспекты применения первого этапа формализованной оценки безопасности в судостроении. Методы анализа опасности и риска / Д. С. Семионичев // Тр. ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова. — 2009. — Вып. № 49 (333). — С. 149-158.
УДК 621.396.03. 656.62.007 О. В. Соляков,
канд. техн. наук, доцент, СПГУВК;
А. К. Гусев,
СПГУВК
ТРЕБОВАНИЯ К СПУТНИКОВОМУ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЮ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ РОССИИ
REQUIREMENTS FOR THE SATELLITE POSITIONING ON THE INLAND WATERWAYS RUSSIA
В настоящей статье определяется круг задач, которые оказывают существенное влияние на точность местоопределения судна и требуют своего решения при повышении точности позиционирования судов при прохождении сложных участков ВВП, для повышения обеспеченной безопасности судоходства и защиты окружающей среды.
The article defines the range of tasks that have a significant impact on the accuracy of the vessel’s positioning and require their solution for improving the accuracy of vessel’s positioning during passing the difficult areas of inland waterways to increase the required safety of navigation and the environment protection.
Ключевые слова: внутренние водные пути.
Key words: inland waterways.
ВНЕДРЕНИЕ инструментальных методов навигации на внутреннем водном транспорте привело к повсеместному и все возрастающему внедрению приборов, использующих высокоточные системы спутникового местоопределения: приемоиндикаторы ГЛОНАСС/ GPS, транспондеры АИС, спутниковые компасы и комплексы ЭКДИС. При выполнении дноуглубительных работ, постановке знаков навигационного оборудования, картографических съемках
Выпуск 4
¡Выпуск 4
широко применяются автоматизированные промерные и обстановочные комплексы, также использующие высокоточные системы спутникового местоопределения. Обеспечение требуемой гарантированной точности местоопределения становится весьма необходимым мероприятием навигационно-гидрографического обеспечения на внутренних водных путях (ВВП) [1; 2, с. 160-165].
В настоящей статье определяется круг задач, которые оказывают существенное влияние на точность местопределения судна и требуют своего решения при повышении точности позиционирования судов при прохождении сложных участков ВВП, для повышения обеспеченной безопасности судоходства и защиты окружающей среды.
Сегодня с целью обеспечения безопасности эксплуатации внутреннего водного транспорта и его эффективного экономического развития на ВВП и защиты окружающей среды выработан ряд нормативных документов:
— утвержденная Распоряжением Правительства РФ от 22 ноября 2008 г. № 1734р «Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года». В разд. У п. 7 «Развитие транспортной техники, технологий и информационного обеспечения» декларируется, что «...важным направлением развития инфотелекоммуникационных технологий в сфере транспорта является оснащение транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/ОР8, в том числе судов внутреннего речного и смешанного (река-море) плавания»;
— в целях обеспечения национальной безопасности, проведения независимой политики в области спутниковой навигации, повышения эффективности управления движением транспорта, уровня безопасности перевозок пассажиров, специальных и опасных грузов, а также совершенствования геодезических и кадастровых работ Правительство РФ в Постановлении от 25 августа 2008 г. № 641 «Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/ОР8» постановило:
«1. Оснащению аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/ОР8 подлежат следующие транспортные, технические средства и системы:
— морские суда и суда внутреннего речного и смешанного (река-море) плавания;
— федеральным органам исполнительной власти обеспечить с 2010 г. проведение работ по поэтапному оснащению аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/ОР8 находящихся в эксплуатации (вводимых в эксплуатацию) транспортных, технических средств и систем, указанных в п. 1 настоящего постановления».
Минтранс РФ Приказом № 280 от 16 декабря 2010 г. определил, что в состав средств навигационного оборудования судов внутреннего водного транспорта: пассажирских, перевозящих опасные грузы, независимо от вместимости, самоходных транспортных судов классов «М» и «О» валовой вместимостью 300 и более тонн должна быть включена следующая аппаратура:
— приемоиндикаторы Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/ОР8 с возможностью приема дифференциальных поправок;
— судовой транспондер автоматической информационной системы (АИС) до даты первого освидетельствования органом классификации после 1 июля 2012 г., но не позднее 31 декабря 2013 г.
Сегодня Россия имеет самую протяженную в мире эксплуатируемую сеть внутренних водных путей — 101,3 тыс. км, из них более 16 тыс. км приходится на искусственные, на которых имеются 100 шлюзов, 70 плотин, крупные насосные станции. Единая глубоководная система европейской части России (ЕГС) протяженностью 6,5 тыс. км входит в состав важнейших внутренних водных путей международного значения. Внутренний водный транспорт продолжает играть важную роль в жизнеобеспечении труднодоступных районов Крайнего Севера и приравненных к ним местностей.
Внутренние судоходные пути подразделяются на естественные (свободные) — реки (Амур, Лена, Енисей, Обь, Иртыш, Печора, Урал, Северная Двина, Нева, Вятка, Белая и др.) и озера, используемые для судоходства в естественном состоянии, и искусственные (зарегулированные) — каналы, водохранилища и реки (Волга, Кама, Дон и др.), режим стока (речного) и
уровни воды которых значительно отличаются для судоходных путей, эксплуатируемых в Российской Федерации.
Учитывая тот факт, что судовождение на ВВП, в отличие от морского перехода судна, является лоцманской проводкой судна, это связано с ограниченными сложными условиями плавания во время прохода перекатов, устоев мостов и подходов к гидротехническим сооружениям. Для обеспечения безопасного плавания на ВВП в вышеуказанных районах плавания, необходимо использовать навигационную спутниковую информацию в виде маршрутных координат, для которой важны следующие основные составляющие, обеспечивающие безопасную эксплуатацию судна:
— допустимое отклонение судна от оси судового хода;
— кромка судового хода;
— знание километража судового хода, на котором находится судно;
— определение точного местоположения судна.
На учете Российского речного регистра эксплуатируемых на ВВП состоит 24,5 тыс. судов, большая часть которых относится к «... пассажирским, перевозящим опасные грузы, независимо от вместимости, самоходным транспортным судам классов “М” и “О” валовой вместимостью 300 и более тонн». РРР определил для этих судов требования к навигационному оборудованию, в том числе к навигационной аппаратуре потребителя «НАП» [3]:
«25.8.5.3. Точность обсерваций в статическом и динамическом режимах работы; геометрическом факторе ухудшения точности определения двухмерных координат (HDOP), равном 4, или трехмерных координат (PDOP), равном 6 с погрешностью (для вероятности 95 %) не более:
— 100 м по КА GPS с включенным режимом селективного доступа;
— 45 м по КА ГЛОНАСС;
— 35 м при совместном использовании КА ГЛОНАСС и GPS с включенным режимом селективного доступа;
— 10 м при приеме и обработке сигналов дифференциальных поправок».
Из Национального стандарта РФ «Глобальные навигационные спутниковые системы “Морские дифференциальные подсистемы контрольно-корректирующая станция”» [4]:
«5.3.6. Показатель качества поправок.
При скорости передачи корректирующей информации (КИ) 100 бод и наличии в зоне радиовидимости 9 спутников, для которых формируются поправки, СКП формируемых поправок “многофункциональной” опорной станции (ОС) не должна превышать 0.6 м, а СКП “морской” ОС не должна превышать 1.4 м».
Кроме того, Резолюция ИМО А.915 (22) на период после 2010 г. содержит требования по точности определения координат места судов при плавании в открытом море 10 м, а в портах и на подходах к ним — 1 м (с вероятностью 0,95 %).
Учитывая вышеперечисленные особенности плавания на ВВП, использование навигационной информации при ее получении с вероятностью 95 % и реальное состояние работы контроль-но-корректирующих станций, а именно выполнение необходимых точностных характеристик позиционирования навигационного объекта, сегодня не обеспечивается необходимая безопасность судна при плавании на ВВП.
Для сегмента приема и обработки навигационной информации на ВВП необходима НАП, которая предназначена для безопасного навигационного обеспечения судов речного флота при движении по озерам, водохранилищам, рекам и каналам.
НАП должна обеспечивать прием и совместную обработку сигналов:
— ГЛОНАСС — L1, L2, L3 — диапазонов частот (СТ-код);
— GPS — L1, L2, L5 — диапазонов частот (C/A-код);
— GALILEO — L1, E1B и E1C — диапазонов частот;
— SBAS — L1, L5 — диапазонов частот (C/A-код);
— береговых радиомаяков в диапазоне СВ-частот 283,5-325,0 кГц с дискретностью 500 Гц
Выпуск 4
¡Выпуск 4
и УКВ-частот 433,92 МГц ± 0,2 %, передающих корректирующую информацию для ГНСС, на базе отечественных приемовычислительных модулей соответствующих систем;
— береговых радиомаяков в диапазоне GSM- и УКВ-частот, обеспечивающих с помощью Real Time Kinematic (RTK) трансляцию и прием поправок, которые вносят уточнения не только в кодовые, но и в фазовые измерения. Благодаря этому режиму достигается сантиметровая точность.
НАП должна быть построена на базе трехдиапазонного (L1, L2, L3, L5, E5a, E5b), трехсистемного ГЛОНАСС/GPS/GALILEO SBAS модуля ГНСС с возможностью приема сигналов при изменении их уровней на входе от -130 до -120 дБ/мВт. После завершения поиска сигналов должно обеспечиваться слежение за ними при понижении уровней сигналов до -133 дБ/мВт. Более того, требования безопасности навигации для судов и буксиров на ВВП при инструментальной проводке требуют точности (с вероятностью 0,95 %) 2-5 м, при проводке судов через судоходные пролеты мостов (в зависимости от геометрических размеров судна) с использованием режима RTK — 0,51,0 м, а при шлюзовании — до 0,3 м. Кроме того, решение задач безопасности судоходства в указанных фазах плавания требует знания истинного курса (ИК) и суммарного угла сноса, обусловленного воздействием ветра и течения с точностью (СКО) 1-3°.
Решение поставленной задачи для речного транспорта приведет не только к повышению безопасности плавания, но и к сокращению экономических потерь, обусловленных простоем судов при неблагоприятной навигационной обстановке и большой перегруженности ограниченных водных путей.
Список литературы
1. Соляков О. В. Концептуальный подход использования спутниковой навигации на внутренних водных путях / О. В. Соляков // Тез. докл. III Междунар. конф. по развитию портов и судоходства. Развитие судоходства по внутренним водным путям России: круглый стол, 3 октября 2012 г., ЛЕНЭКСПО, Санкт-Петербург. — СПб.: СПГУВК, 2012. — 7 с.
2. Зуев В. Ф. Основные аспекты повышения точности местоопределения судов на сложных участках внутренних водных путей (постановка задач) / В. Ф. Зуев, О. В. Соляков // Журнал университета водных коммуникаций. — СПб.: СПГУВК, 2012. — Вып. 3 (15).
3. Российский речной регистр судоходства. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания: в 4 т. — М., 2009. — Т. 3. — 432 с.
4. Национальный стандарт РФ «Глобальные навигационные спутниковые системы "Морские дифференциальные подсистемы. Контрольно-корректирующая станция”. Общие требования, методы испытаний и требуемые результаты испытаний». — М.: Стандартинформ, 2012. — 67 с.
M34J
