Радиолокационный мониторинг судопотока на основе анализа конфигураций зоны навигационной безопасности

В статье сделан вывод о том, что для математического обеспечения радиолокационного мониторинга судопотока, осуществляемого путем контроля образуемой вокруг отметки эхо-сигнала судна зоны навигационной безопасности, необходимо введение нового понятия — двухточечная навигация, которая позволяет воспринимать судно не как точку, а как объект конечных размеров, и управлять этим объектом, исходя из задачи безопасности мореплавания.

Ключевые слова: мониторинг, судопоток, зона навигационной безопасности.

The article concluded that for mathematical software radar monitoring the traffic flow, carried out by monitoring the mark formed around the echo ship navigation safety zone, must be the introduction of a new concept — a two-point navigation, which allows you to take the ship is not as a point, but as an object of finite size and manage the object, based on the problem of safety of navigation.

Keywords: monitoring, traffic flow, navigation safety zone.

Стремительно растущие в последние годы судопотоки в российских портах требуют более внимательного отношения к обеспечению безопасности судоходства. Основным техническим средством, позволяющим обеспечить высокий уровень безопасности мореплавания судов на подходах к портам и в узкостях, является система управления движением судов. Датчиками информации о местонахождении судов и параметрах их движения служат береговые радиолокационные станции (БРЛС), следующие в своем развитии по пути повышения степени функциональной интеграции, что достигается увеличением числа ячеек, выполняющих логические функции или функции хранения информации.

Постоянное наблюдение за судотопоком с целью повышения уровня безопасности мореплавания, достигаемое путем:

-        определения навигационных параметров движения и целостности корпуса судна,

-        оценки состояния перевозимого груза и его идентификация с целью обнаружения наркотических средств, оружия и взрывчатых веществ,

-        выявления аварийных участков морских путей,

-        оценки состояния портовых сооружений порта, без изменения его технических характеристик и режима работы,

-        определения целостности берегов каналов,

-        определения динамики загрязнённости по выбранным параметрам для контроля экологической обстановки в районе действия системы управления движением судов, — называется радиолокационным мониторингом судопотока.

Таким образом, выбор критерия безопасности плавания является важнейшим фактором при разработке методологических и практических проблем управления движением судов. Однако эта проблема носит более широкий характер: плавание в составе судопотока, маневрирование при расхождении в условиях пониженной видимости, переходы в стесненных районах при ограниченных глубинах, проводка судов в районах действия СУДС — вот далеко не полный перечень ситуаций, когда судоводитель вынужден решать проблему выбора критерия безопасности. Иногда это делается неявно, нецеленаправленно, скажем, на уровне некоторого психологического барьера (например, насколько близко судоводитель «позволит себе» подойти к корме впереди идущего судна в ситуации начала обгона), а в некоторых случаях этот вопрос решается на основе жестко детерминированных количественных зависимостей. Например, в 90 % посадок на мель первопричина аварии заключается в необоснованной прокладке курса в непосредственной близости от опасности, что напрямую связано с неверным выбором расстояния до опасности, в данном случае играющего роль своеобразного критерия безопасности плавания [1, с.150].

В [2, с.40] дается определение судопотока, под которым понимается совокупность или множество судов, движущихся на определенном участке водного пути в одном направлении. Как видно, это определение достаточно широко, имеет чисто описательный характер и не включает в себя ни одного количественного критерия.

Кроме того, в некоторых источниках указано, что транспортный поток как самостоятельная система характеризуется тремя основными свойствами: неопределенностью, конечностью и зависимостью расстояния от времени [3, с.32]. В полной мере этими свойствами обладает и судопоток, что позволяет использовать для его изучения некоторые методы классической теории транспортных потоков.

Основными характеристиками судопотока являются интенсивность, плотность, средняя скорость, закон распределения и распределение по ширине водного пути.

Фактическая напряженность движения судов определяется двумя параметрами судопотока — интенсивностью и плотностью. Под интенсивностью понимается количество судов, прошедших в единицу времени через какой-либо наиболее узкий участок водного пути, а плотность характеризуется количеством судов, приходящихся на единицу длины (или площади) водного пути. Как видно, при этом не учитывается такое важное качество судопотока, как неоднородность составляющих его судов, что исключает возможность объективной оценки, и сопоставления интенсивности движения в различные промежутки времени или в различных портах. Это можно поправить двумя путями. Первый предложен С. Г. Погосовым [4, с.53] и заключается в том, что вводится понятие среднего или стандартного судна. Тогда интенсивность можно выразить в «стандартных единицах», т. е. количеством прошедших в единицу времени судов, приведенных к длине «стандартного судна».

Второй путь создания возможности сравнения различных судопотоков предложен в работе [5, с.15] и заключается в том, что интенсивность судопотока можно представить в виде суммарной длины судов, проходящих в единицу времени через наиболее узкий участок водного пути, а плотность — в виде суммарной длины судов, приходящихся на единицу длины (или площади) водного пути. Тогда интенсивность можно измерять в единицах скорости, а плотность будет безразмерной величиной. Такое предположение основывается на том, что «зона навигационной безопасности» (ЗНБ), размеры которой, определяющие степень безопасности, как отдельного судна, так и водного пути в целом, зависят от тормозного пути, который в свою очередь статистически зависит от скорости и длины судна. Под зоной навигационной безопасности понимаем водное пространство вокруг собственного судна, ограниченное линией, представляющей собой геометрическое место точек, находясь в которых другое судно или другой объект представляет для собственного судна одну и ту же опасность. Возможные варианты зоны навигационной безопасности представлены на рисунке 1.

Для объяснения факта существования ЗНБ различные авторы использовали модель взаимодействия одинаково заряженных электрически частиц, при сближении которых возникают силы отталкивания. Они предположили, что по аналогии вокруг каждого судна существует поле потенциала опасности, которое вызывает воображаемые силы отталкивания по отношению к приближающимся судам. Предложено ЗНБ определять границей минимально возможного безопасного сближения, которая рассчитывается на основании статистических данных о распределении точек кратчайшего сближения вокруг собственного судна, которые были получены на основе анализа нескольких сотен тысяч фотографий экрана судовой или БРЛС [1, с. 161].

Рис. 1. Возможные варианты зоны навигационной безопасности

Таким образом, математическое обеспечение радиолокационного мониторинга судопотока, осуществляемого путем контроля образуемой вокруг отметки эхо-сигнала судна зоны навигационной безопасности, должно учитывать и реализовывать правила движения судов, использовать такие алгоритмы обработки радиолокационной информации, которые, максимально разгружая оператора СУДС от второстепенных расчетов и действий, в то же время своевременно информировали бы его о назревании опасной ситуации с указанием судов, которым грозит опасность, степени опасности элементов движения и сближения этих судов. Поэтому, необходимо введение нового понятия — двухточечная навигация, которая позволяет воспринимать судно не как точку, а как объект конечных размеров, и управлять этим объектом, исходя из задачи безопасности мореплавания. Это даст возможность в будущем идентифицировать параметры модели управляемости судна, не применяя никаких дополнительных судовых датчиков.

Литература:

1.      Лентарев, А. А. Развитие средств и методов управления движением судов: Диссертация…доктора технических наук, Владивосток, 2002. — С. 398.

2.      Жерлаков, А. В. Радиолокационные системы предупреждения столкновений судов/ А. В. Жерлаков. — Л.: Судостроение, 1994. — С. 199.

3.      Лентарев, А. А. Морские районы систем обеспечения безопасности мореплавания/ А. А. Лентарев — Владивосток.: Изд-во ГМУ им. адм. Г. И. Невельского, 2004. — С. 120.

4.      Погосов, С. Г. Безопасность плавания в портовых водах/С. Г. Погосов. — М.: Транспорт, 1987. — С. 136.

5.      Срубас, А. Для предотвращения аварий необходимо наблюдение за судами [Текст]//Морской флот. 1997. № 8. — С.15–16.