Введение к работе
Актуальность темы исследований. Одной из важнейших проблем современного судоходства является обеспечение навигационной безопасности плавания в стесненных водах и районах с интенсивным судоходством в любых гидрометеорологических условиях.
Современное судовождение характеризуется существенными особенностями, к которым в первую очередь следует отнести влияние стохастических факторов на процесс судовождения, оценку навигационной обстановки и принятие решения на маневр судоводителем и т.д.
Именно указанные особенности и определяют достаточно высокий уровень навигационной аварийности водного транспорта.
В последнее время, учитывая особую значимость водного транспорта, принимаются существенные меры, направленные на повышение безопасности плавания, особенно в стесненных условиях, как в морских районах, так и на внутренних водных путях. К таким мерам в первую очередь следует отнести пересмотр существующих и принятие новых организационно-технических требований, регламентирующих безопасность. Подобные меры принимаются Международной Морской Организацией (ИМО), уполномоченными соответствующим образом организациями на уровне регионов, морских администраций и т.д.
Кроме того, происходит заметное совершенствование систем обеспечения навигационной безопасности плавания. Внедрение спутниковых навигационных систем, создание глобального поля радионавигационных параметров и реализация дифференциальных радионавигационных систем привели к принципиальным результатам: проблема позиционирования судов в прибрежных водах, на подходах к портам и на портовых акваториях, а также при следовании по внутренним водным путям (ВВП) с точностью 3-10м принципиально решена. Развитие спутниковой навигации, а также компьютерных технологий создало предпосылки к созданию принципиально новых систем судовождения, к которым в первую очередь следует отнести автоматизированные идентификационные системы, которые существенно повысили качество освещения надводной обстановки. Также получило широкое развитие системы управление движением судов, позволяющие осуществлять непрерывный контроль с берега за состоянием судоходства в районе подходных путей к морским портам.
Однако, не смотря на очень большие усилия по совершенствованию организационно-технических мер по обеспечению навигационной безопасности судоходства, уровень навигационной аварийности остается достаточно высоким. Очевидно, существует объективное противоречие между постоянно возрастающими требованиями к безопасности судовождения и его реальным состоянием.
Одной из методологических причин, в значительной мере препятствующей решению многих вопросов навигационной безопасности плавания, является отсутствие формальных методов описания процесса судовождения, что, в частности, вызвано стохастическим характером факторов, влияющих на процесс судовождения и объективными теоретическими трудностями описания поведения качественно-сложной организационно-технической системы судовождения в вероятностном пространстве состояний.
Другими словами существуют трудности методологического плана по идентификации моделей навигационных рисков, с помощью которых можно произвести комплексную оценку навигационных рисков в целостной системе, описывающей основные свойства качественно-сложной организационно-технической системы судовождения. Это бы позволило использовать формальные методы для решения задач по управлению навигационными рисками, оценивать значимость отдельных элементов системы и их вклад в общую величину рисков.
Таким образом, наличие объективных противоречий между требованиями к навигационной безопасности судовождения и реальным состоянием аварийности на флоте определяют актуальность данной диссертационной работы.
Цель работы и задачи исследования.
В связи с изложенным выше целью настоящей диссертационной работы является повышение навигационной безопасности плавания и снижение навигационных рисков при совершенствовании системы управления судами при плавании по ВВП.
Объектом исследования данной работы является судовождение по ВВП Российской Федерации факторы, определяющие навигационные риски судовождения по ВВП, а также система управления движением судов.
Предметом исследования являются методы и модели оценки навигационных рисков и практические рекомендации по снижению навигационных рисков.
Для достижения целей диссертационной работы необходимо решение следующих основных научных задач:
1. Дать анализ состояния навигационной аварийности на флоте с выявлением основных причин и факторов, влияющих на уровень аварийности.
2.Оценить характер навигационно-гидрографических и гидрометеорологических условий применительно к процессу управления судном в речных условиях плавания.
3. Обосновать комбинированный метод оценки безопасности плавания по ВВП.
4. Синтезировать модели навигационных рисков в системе управления движением судов.
5. Выработать рекомендации по снижению навигационных рисков при плавании по внутренним водным путям.
Методологической основой исследования являются принципы и методы системного анализа и управления технологическими процессами, теории вероятности и математической статистики, булевой алгебры логики, логико-вероятного моделирования, теории эффективности, навигации и управления судном.
Научная новизна основных положений, выносимых на защиту.
Основными научными положениями диссертации, выносимыми на защиту, являются:
1.Комбинированный метод оценки навигационной безопасности плавания по внутренним водным путям.
2. Модели оценки навигационных рисков.
3.Рекомендации по снижению навигационных рисков и совершенствованию систем управления организационно-техническими качественно-сложными системами судовождения на ВВП.
Научная новизна основных положений заключается в том, что впервые удалось учесть уникальную специфику судовождения на ВВП и используя детерминированные и стохастические подходы формализации оценки навигационной безопасности обосновать комбинированный метод оценки навигационной безопасности при управлении судами на ВВП.
Применение математических методов имитационного моделирования позволило учесть нелинейную динамику судов, а использование логико-вероятностных методов и приложений теории байесовских сетей позволило идентифицировать обобщенные модели, учитывая внешнюю среду, судно и судоводителя как единую целостную систему, что впервые позволило создавать формальные модели оценки навигационного риска судовождения на ВВП.
Применение информационно-логических моделей оценки риска позволяет выделить проблемные места в качественно-сложной системе, что позволяет объективно подходить к решению задач управления рисками (совершенствовать информационное обеспечение судоводителя, развивать системы управления движением судов, организации систем навигационного оборудования и т.п.)
Дано доказательство применения авторегрессионных моделей опасных изобат для определения зон безрискового плавания.
Практическая значимость исследований. Практические рекомендации по снижению навигационных рисков с использованием комбинированного метода использовались для оптимизации проектных решений по строительству Ново-Адмиралтейского моста в Санкт-Петербурге, в НИР СПГУВК, в НИР Морском Корпусе Петра Великого, в учебном процессе кафедры «Управления судном» СПГУВК.
Реализация и внедрение результатов. Теоретическое обоснование информационно-логического метода идентификации моделей навигационных рисков внедрено в опытно-конструкторские работы ОАО «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт», модели навигационных рисков судовождения внедрены в учебный процесс СПБГУВК на кафедре «Управления судном» в дисциплины «Основы безопасности судовождения», «Судовождение на ВВП», в учебный процесс Морского Корпуса Петра Великого Санкт-Петербургского военно-морского института на кафедре «Кораблевождения».
Публикация работы. Основные результаты работы опубликованы в шести научных изданиях, в том числе в двух изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.
Апробация работы.
57-я международная молодежная научно-техническая конференция «МОЛОДЕЖЬ – НАУКА - ИННОВАЦИИ», посвященная 200-летию транспортного образования в России, 25 – 26 ноября 2009г.: в 2 т. – Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адмирала Г.И. Невельского, 2009 – Т.1 – 261с.
II Межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов
«СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА РОССИИ», 12-13 мая 2011 года
7-я Российская научно-техническая конференция «Навигация, гидрография и океанография: приоритеты развития и инновации в морской деятельности» Труды конференции «НГО-2011» 18 – 20 мая 2011 СПБ. стр 130- 135.
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 работы опубликованы в журналах, рекомендованных системой ВАК.
Реализация результатов работы. Основные научные результаты работы реализованы:
- при работе над материалами, по НИР «Разработка требований к комплексной системе обеспечения безопасности мореплавания, информационного обеспечения судов и береговых структур, охраны окружающей среды» СПб ГНИНГИ 2010г;
- в учебном процессе СПГВК и СПВМИ.
Структура и объем работы.
Диссертационное исследование состоит из введения, четырех глав текста, заключения, списка опубликованных источников, 67 отечественных и зарубежных работы. Основное содержание работы изложено на 130 страницах, включая 36 рисунков и графиков, 5 таблиц.
