Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА1. Исследование взаимодействия судов и составов между собой при движении по судоходному каналу 12
1.1. Основные определения 12
1.2. Технические средства управления судном 13
1.3. Основные параметры криволинейного движения судна 19
1.4. Характеристика сил, действующих на движущееся судно 23
1.5. Уравнения движения судна 25
1.6. Гидродинамические силы, действующие на судно при встречах и обгонах.. 30
1.7. Влияние мелководья на характеристики взаимодействия двух судов при
отсутствии свободных границ в жидкости 39
1.8. Взаимодействие двух судов при расхождении в каналах 51
1.9. Основные выводы по главе 55
ГЛАВА2. Управление движением судна при проходе шлюзованных участков канала 58
2.1. Управление входом судна в шлюз, когда их геометрические размеры несоизмеримы 58
2.2. Управление входом судна в шлюз, когда их геометрические размеры соизмеримы 88
2.3. Основные выводы по главе 93
ГЛАВА 3. Характеристики транспортного потока при движении по судоходному каналу . 94
3.1. Математические модели групповой динамики движения 94
3.1.1. Параметры транспортного потока 94
3.1.2. Зависимость между скоростью, плотностью и интенсивностью движения 91
3.1.2. Колебательное явление в транспортном потоке 102
3.2. Математические модели движения отдельных транспортных единиц 104
3.2.1. Линейная теория следования за лидером 104
3.2.2. Нелинейная теория следования за лидером 106
3.2.3. Статистические свойства транспортного потока 108
3.3. Основные выводы по главе 109
ГЛАВА4. Разработка информационной системы для управления движением судов по судоходному каналу 110
4.1. Определение функциональных требований для модернизированной системы управления движением судов 110
4.1.1. Основные требования 110
4.1.2. Управление шлюзами 111
4.2. Общий алгоритм управления движением судов по каналам 112
4.2.1. Основные рекомендации по шлюзованию судов 113
4.3. Программная реализация системы управления движением судов 114
4.4. Назначение и краткая характеристика встроенного языка программирования 116
4.4.1. Формат исходных текстов программных модулей 117
4.4.2. Типы данных 122
4.43. Работа с Документами 124
4.4.4. Работа с Журналами документов 126
4.4.5. Работа с Регистрами оперативного учета 126
4.4.6. Работа с Таблицей Значений 127
4.4.7. Работа с Таблицами 128
4.4.8. Работа с Текстом 129
44.9. Работа с Запросами 129
4.4.10. Работа с Диаграммами 130
4.4.11. Работа с базами данных формата DBF 130
4.4 12. Работа с Метаданными 134
4.4.13. Связь с внешними приложениями посредством механизмов DDE и OLE Automation 134
4.5. Защита информации в компьютерных системах 137
4.6.1. Средства анализа защищенности компьютерных сетей 144
4.6. Основные выводы по главе 147
5. Имитационное моделирование транспортного потока 148
5.1. Значение и формы управления движением 148
5.2. Математический аппарат 149
5.3. Моделирование 151
5.4. GPSS - инструментальное средство имитационного моделирования 154
5.5-Критерии качества управления движением 156
5.6. Моделирование работы судов на шлюзованных участках пути 157
5.6.1. Постановка задачи 157
5.6.2. Разработка блок - схемы модели 159
5.6.3. Подготовка таблицы определений 162
5.6.4. Разработка программы модели на базе пакета GPSS 162
5.6.5. Загрузка программы и запуск модели 164
5.7. Оценка эффективности и выбор оптимального варианта решения 168
5.8. Основные выводы по главе 173
Заключение 174
6, Приложение 176
6.1. Текст программы на GPSS 176
Список литературы 178
- Основные параметры криволинейного движения судна
- Управление входом судна в шлюз, когда их геометрические размеры несоизмеримы
- Зависимость между скоростью, плотностью и интенсивностью движения
- Защита информации в компьютерных системах
Введение к работе
Транспорт оказывает большое влияние на развитие отдельных отраслей хозяйства, на количество и качество выпускаемой продукции, на эффективность проводимых социально-экономических мероприятий.
Особое место в транспортном комплексе Росси принадлежит речному транспорту, выполняющему на многих направлениях перевозки грузов со значительно меньшими расходами, чем на железнодорожном и автомобильном транспорте. Речной транспорт в отличие от железнодорожного располагает большими резервами пропускной способности- На Волге пропускная способность составляет 80-100 млнл\ в год, что намного выше любой технически оснащенной железнодорожной магистрали. Первоначальные единовременные затраты на организацию судоходства по естественным магистральным водным путям с пропускной способностью 80-100 млн л1, грузов в год во много раз меньше, чем на сооружение железной дороги широкой колеи (с учетом подвижного состава) и в 2-3 раза меньше, чем на строительство автомобильной дороги с твердым покрытием. Следует отметить, что строительство каналов и гидротехнических сооружений со шлюзами требует больших капитальных вложений. Однако такие сооружения, как правило, наряду с улучшением судоходных условий решают и другие народнохозяйственные проблемы в области энергетики, водоснабжения, ирригации, экологической охраны окружающей среды.
В отдельных регионах России речной транспорт шрает доминирующую роль. Так, например, в Якутии, Астраханской области и Удмуртии речные перевозки составляют более 35 процентов, а в Томской области - 80 процентов. Речной транспорт остается важнейшей отраслью для предприятий сырьевого комплекса и базовых отраслей переработки.
Использование в больших масштабах природных ресурсов Западной Сибири требует промышленного освоения труднодоступных территорий,
проведения геологоразведочных изысканий. Недостаточное, а иногда и полное отсутствие сухопутных сообщений предъявляет повышенное требование к широкому использованию малых рек для завоза грузов в глубинные районы.
Роль речного транспорта в общей транспортной системе России во многом будет определяться степенью его конкурентоспособности, связанной со стоимостными уровнями перевозок, внедрением и развитием новых норм коммерческого обслуживания клиентуры. В этой связи одной из основных задач на ближайшую перспективу будет являться внедрение полного транспортного сервиса, подготовка условий для освоения и развития логистических схем перевозок на устойчивых грузопотоках. Сохранится приоритетная роль речного транспорта в завозе грузов для жизнеобеспечения районов Сибири и Крайнего Севера.
Дальнейшее совершенствование организации транспортного процесса должно базироваться на внедрении автоматизированных систем управления (АСУ), с охватом всех основных объектов речного транспорта^ которые должны быть связаны с АСУ смежных видов транспорта и других отраслей народного хозяйства, пользующихся услугами речников. Целью разработки информационно-справочной системы управления перевозочным процессом по судоходному каналу является автоматизация основных функций оперативной обработки информации для обеспечения всех уровней управления перевозками оперативной информацией в необходимом объеме. Ядром АСУ является единая информационная база, в которой содержится нормативно-справочная, оперативная информация, на основе которой рассчитываются вторичные показатели.
Эффективность работы водного транспорта в первую очередь зависит от работы судов транспортных единиц. Эффективность транспортных судов определяется безопасностью движения, точностью выполнения расписания, количеством израсходованного топлива, затратами труда на управление
судном. Работа каждого теплохода на оптимальных значениях эксплуатационных характеристик зависит не только от степени автоматизации судовой силовой установки и рулевого комплекса, от профессионализма экипажа, но и от внешних условий: метеорологической обстановки, характеристик фарватера, плотности движения.
С ростом численности флота и открытием границ для зарубежных судов увеличивается плотность движения на внутренних водных путях. В этой обстановке вопросы оптимального использования судовых комплексов связаны с организацией движения, с решением задач расхождения на узких и извилистых фарватерах, с осуществлением управления при проходе гидротехнических сооружений. Перечисленные задачи не могут решаться только собственными системами управления. Необходимо использовать несобственные системы управления, например, береговые радиолокационные станции для проводки судов по узким фарватерам, то есть системы, которые управляют сразу некоторой группой объектов. Управляющая часть таких систем является общей для данной совокупности объектов.
Применение несобственных систем, используемых непосредственно на объекте, решает следующие задачи:
управление режимами движения на трассах малой протяженности при прохождении гидротехнических сооружений;
управление расхождением и обгоном судов на узких и извилистых фарватерах;
управление режимами движения на трассах большой протяженности (более 10 км), с целью точного выполнения расписания и получении экономии топлива.
Создание и дальнейшее эксплуатация подобных систем управления требует проведения исследования, как в теоретическом, так и в экспериментальном плане. В частности, изучение интенсивности движения потоков судов на судоходных каналах. При нынешней интенсивности
движения от 5- до 15 судов на километр, прохождение Волго-Донского канала большой проблемы для судов не представляет. Но при экономическом росте в стране интенсивность может возрасти в два и более раз, что может вызвать колебательные явления в транспортном потоке, образование пробок при прохождении шлюзованных участков пути. Все эти ситуации можно предсказать заранее на основе методов групповой динамики с использованием имитационного моделирования.
Процесс перевозки грузов и пассажиров сам по себе является лишь конечным этапом взаимодействия большого числа экономических и технологических процессов, направленных на обеспечение народного хозяйства транспортными услугами на водном транспорте. Качество этих услуг, в конечном счете, зависит от качества всех взаимодействующих процессов. Каждому из процессов может быть поставлена в соответствие своя система для реализации. Характерной особенностью функционирования транспортных систем является циклический характер их работы с существенным преобладанием случайных параметров систем- Поэтому при моделировании транспортных систем их часто можно представить в виде системы массового обслуживания. В данной работе модель строится на базе однофазной одноканальной системы массового обслуживания с ожиданием без приоритета. Аналитическое моделирование такой системы на базе теории Марковских процессов требует принятия жестких ограничений для получения результатов. Эти ограничения часто не могут быть приняты без искажения существа работы транспортной системы. Для некоторых систем соответствующие им модели вообще не имеют разработанного математического аппарата для их математического моделирования.
Управление любой сложной системой весьма затруднительно без обратной связи, которая заключается в отслеживании и анализе данных, отражающих состояние этой системы и ситуацию вокруг нее. Постоянная доступность актуальной информации дает возможность оценить текущее положение дел, а обзор изменения конкретных характеристик во времени
позволяет обнаружить тенденции развития системы и сделать выводы о том, что ожидает ее в будущем. Обладая всей полнотой сведений о состоянии системы и ее элементов в статике и динамике, можно принимать обоснованные решения по управлению транспортным потоком. Поэтому вопросы автоматизации управления транспортным процессом являются актуальными.
Основной целью диссертации является разработка инструментальных средств информационных систем контроля, предназначенных для автоматизации процессов управления нестационарными потоками судов на шлюзованных каналах.
Для решения данной цели потребовалось решение следующих задач:
выполнить анализ основных параметров взаимодействия судов при движении по каналу;
разработать программы управления судами различных размеров при проходе шлюзованных участков канала;
исследовать параметры транспортного потока, как для групповых моделей движения, так и для отдельных транспортных единиц;
создать имитационную модель движения судов на шлюзованных участках пути для поиска эффективной концепции управления движением и возможностью предсказания поведения и характеристик управляемого движения;
предложить структуру и программное обеспечение для информационной системы управления движением судов по шлюзованному участку канала.
Методы исследования. При решении данных задач использовались методы математического моделирования, основанные на теории массового обслуживания, теории вероятностей и случайных процессов, теория автоматического и автоматизированного управления, теория следования за
лидером, методики имитационного моделирования.
Научная новизна результатов заключается в следующем:
предложены характеристики явлений и параметров движения судов при встречах и обгонах на судоходных каналах, позволяющие обоснованно находить безопасное расстояние между объектами, исключать возможность возникновения волновых явлений и тем самым обеспечить движение без заторов;
математические модели групповой динамики потока судов, дающие возможность учитывать взаимовлияние движущихся объектов и параметры встречного движения;
имитационная модель процесса шлюзования, учитывающая встречное движение судов и соответственно параметры очередей на нижнем и верхнем бьефах;
алгоритмы для автоматизации управления динамикой потоков судов на шлюзованных участках пути, разработанные на основании статистических методов и имитационного моделирования.
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается аргументированной постановкой задач, конкретным обоснованием и анализом моделей, наглядностью интерпретаций формальных построений, а также результатами имитационных экспериментов, использующих программный продукт формализованного описания исследуемых процессов.
Результаты, выносимые на защиту.
1 - Явления и их параметры, которыми определяется движение судов при встречах и обгонах в каналах,
2, Комплекс математических моделей, учитывающий размеры
судна и шлюза, гидравлические явления при проходе судов по шлюзованным участкам канала,
Математические модели групповой динамики потоков судов, позволяющие исследовать колебательные явления и причины остановки движения,
Основы получения информации о параметрах движения судов, оценки и тесты характеристик движения, которые позволяют эффективно решать задачи управления.
Методики разработки имитационной модели процесса шлюзования, позволяющие исследовать тенденцию изменения длинны очереди, времени ожидания судном шлюзования в зависимости от среднего времени прихода судов к бьефам.
Структура и программное обеспечение автоматизированной системы управления потоками судов на судоходных каналах с учетом встречного движения.
Практическая значимость работы заключается в использовании разработанных моделях, методиках, программных решений и алгоритмах, для создания автоматизированных систем управления движением потоками судов по судоходным каналам и в частности на Волго-Донском водном пути.
Апробация работы. Основные результаты диссертационных исследований докладывались на одной международной научной конференции по наукоемким технологиям (г.Москва), всероссийской конференции (г.Санкт-Петербург), но отраслевых семинарах в СПГУВК, на секции по наукоемким технологиям Дома ученых им.М.Горького (г.Санкт-Петербург).
Публикации. Основные положения, выводы и практические результаты опубликованы в 7 статьях.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав
основного теста, заключения, приложения и списка использованной
литературы, работа содержит 180 страниц печатного текста, рисунков-
Основные параметры криволинейного движения судна
В процессе эксплуатации судна судоводителю приходится учитывать все качества, составляющие понятие маневренность. От их знания и умелого применения, в конечном счете, зависят успех и безопасность выполнения того или иного маневра. Их знание приобретает особо важное значение для судоводителей судов и составов, работающих на внутренних судовых путях, характеризующихся сложными, тесненными условиями плавания.
Недостаточное знание элементов маневренности судна нередко становится причиной аварий (столкновений, ударов и навалов, посадки на мель и др.). Вот почему от судоводителя требуется хорошее знание маневренных характеристик не только своего, но и других судов, эксплуатирующихся в данном бассейне.
Теория маневренности судов и составов включает два круга самостоятельных задач. Первый - связан с необходимостью определения возникающих при маневре гидродинамических сил и моментов, действующих на винты, рули и корпус судна. Второй - включает задачи качественного и количественного исследования элементов движения судна при том или ином маневре.
Естественно, что судоводителя интересуют, прежде всего, вопросы, связанные с определением параметров движения судна при маневре, а вопросы гидродинамики при этом служат базой для определения указанных параметров. Для управления судном внутреннего и смешанного плавания в настоящее время широкое применение нашли рули и поворотные насадки. Руль представляет собой симметричное (в плане) крыло ограниченных размеров, имеющее возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси (баллера). Судовые рули могут быть классифицированы следующим образом. По способу крепления пера руля на корпусе судна рули могут быть: простые - с многими опорами на корпусе или ахтерштевне; полуподвесные - висящие на баллере и опертые на корпус или специальный кронштейн в одной точке по высоте пера руля; подвесные - полностью висящие на баллере. По положению оси баллера относительно пера руля рули бывают: небалансирные, с расположением всего руля в корму от оси баллера; балансирные, с расположением части пера руля в нос от оси баллера. По форме профиля рули бывают: плоские (пластинчатые); обтекаемые (профилированные). Наибольшее распространение на судах внутреннего и смешанного плавания нашли балансирные обтекаемые рули. На колесных и несамоходных судах применяют небалансирные плоские рули. Важнейшей характеристикой руля является его площадь sp, зависящая от типа судна и его размеров. Общая площадь рулей, устанавливаемых на судне, где ц — коэффициент (для пассажирских судов ц=0э03- -0,06; для грузовых самоходных ц=0,03-Ю507; для толкачей и буксирных судов i=0,065+0,13; для паромов и катеров ц=Ю,04-Ю,05); L - длина судна между перпендикулярами; Т - наибольшая осадка судна. Если необходимая площадь пера руля не может быть получена установкой одного руля, то на судне устанавливают два (или более) руля. Кроме площади, руль характеризуется высотой hp - расстоянием, измеренным по оси баллера между нижней кромкой руля и точкой пересечения оси баллера с верхней частью контура руля. Под длиной руля 1р понимают его размер в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси баллера. Средней длиной руля называется отношение площади пера руля к его высоте, т.е. Относительное удлинение руля выражается отношением высоты пера руля его средней длине, т.е. Для повышения эффективности работы рулей предложены различные варианты многоперьевых рулевых комплексов. Из большого числа предложенных конструкций многоперьевых рулевых комплексов заслуживают внимания тройные рули типа Энкеля и тройные эксцентрические рули. Особенностью обоих комплексов является дифференциальная перекладка рулей (различные перья отклоняются на разные углы). Как показывают данные модельных и натурных испытаний, оба комплекса многоперьевых рулей при перекладке их на борт позволяют судну вращаться на месте с минимальным радиусом по центру тяжести- В то же время для обеспечения дифференциальной перекладки многоперьевх рулей необходим довольно сложный механизм привода. Для улучшения управляемости на заднем ходу толкачи зарубежной постройки иногда оборудуют рулями заднего хода, которые также называют фланкирующими. Эти рули устанавливают впереди гребных винтов. Положение руля относительно диаметральной плоскости (ДП) характеризуется углом перекладки ар. Поворотная направляющая насадка представляет собой кольцевое крыло, имеющее в продольных сечениях форму аэродинамического профиля и окружающее с минимальным зазором кромки лопастей гребного винта. Верхней частью поворотная насадка крепится к баллеру и с его помощью поворачивается относительно гребного винта. При этом для осуществления поворота насадки ось баллера располагается в плоскости диска винта.
Управление входом судна в шлюз, когда их геометрические размеры несоизмеримы
В период встречного расхождения, когда суда следуют параллельными курсами в канале, стесненность «живого» сечения фарватера резко возрастает, а гидродинамическое взаимодействие судов оказывается сложным по характеру и зависит от большого числа факторов. При этом возникают уклоны водной поверхности от носа каждого судна к корме и обратные течения у бортов и под днищем, а зависимости гидродинамических коэффициентов от параметра m = m/(0,5Z2) оказывались для судов различными по характеру.
Вначале встречи (т 1,5) момент положителен по знаку и стремиться развернуть носовую оконечность рассматриваемого судна в сторону судна-партнера. Такое направление действия момента можно объяснить тем, что в начальный момент встречи основную роль играет взаимодействие меньшего судна с откосом канала. При дальнейшем продвижении судов для т 0,8 момент изменяет знак и стремится отбросить носовую оконечность в сторону берега. Когда мидели двух судов выходят на общий траверз (т = 0), момент также отрицателен и может быть значительным, особенно при больших h0.
Максимум отрицательного момента имеет место при m « 0,4...0,6. При т 0 момент вновь становится положительным, а положение его максимума зависит от относительного расстояния между бортами.
Характер взаимодействия гидродинамического момента на большее судно-партнер: вначале гидродинамического контакта момент стремится развернуть нос судна-партнера к берегу, затем по мере продвижения при малом значении й0 разворачивает судно-партнер в сторону рассматриваемого судна. При этом максимум положительного момента имеет место при т » 0,6. Далее, по мере продвижения судна-партнера вперед, действующий на него гидродинамический момент становится отрицательным и стремится развернуть нос в сторону берега. Максимум отрицательного момента имеет место при т«-0,6. Затем момент еще раз меняет знак, становясь положительным.
Данные относятся к случаю встречного движения в мелководном канале при умеренных значениях числа Фру да по глубине. С ростом значений FrH абсолютные значения коэффициента момента возрастает.
Коэффициенты поперечной силы взаимодействия при встречном расхождении двух судов в канале оказываются малыми, как и абсолютные значения поперечных сил. Главной характеристикой взаимодействия в канале является момент, воздействие которого на суда проявляется в наибольшей степени.
В момент встречного расхождения двух судов в канале наблюдается заметное снижение сопротивления воды для каждого судна. Уменьшение сопротивления судов при встречном расхождении начинает сказываться, когда суда сближаются по траверзу до положения нос-нос. Наибольшее уменьшение сопротивления наступает в тот момент, когда нос данного судна находится на траверзе миделя встречного. При дальнейшем движении сопротивление вновь возрастает и достигает первоначальных значений, когда суда полностью расходятся. 1.9. Основные выводы по главе
Безопасные режимы движения судов при встречах и обгонах. Анализ полученных моделей позволяет сделать ряд общих выводов по назначению траверзных расстояний между бортами судов при встречах и обгонах в зависимости от скорости и относительной глубины фарватера: 1. Гидродинамические усилия от взаимодействия судов резко увеличиваются с ростом скорости. Поэтому встречные расхождения и обгоны должны выполняться на умеренных скоростях. В частности, при встречах и обгонах на ограниченных глубинах скорость должна отвечать условию v 0,5yfgH, а на глубокой воде v 0,2 gL. 2. Одной из важнейших характеристик, определяющих безопасность встреч и обгонов, является расстояние между бортами расходящихся судов /. При встречном расхождении в штилевую погоду h0 ЗВ1, а при обгоне hQ 6В,, где В1 - ширина меньшего судна, взаимодействие между судами практически не проявляется. Судоводители должны помнить, что силы и моменты от взаимодействия судов при обгоне больше, чем при встречных расхождениях в 6-10 раз, и случай обгона является более опасным. При обгонах крупнотоннажных судов / должна быть не менее 1 кбт (й0 185ЛІ ). В этом случае гидродинамическое взаимодействие судов не будет иметь места при всех возможных скоростях и относительных глубинах фарватера Н/Тср. 3. Наиболее интенсивно гидродинамическое взаимодействие судов проявляется на мелководье, когда отношение Н1Тср Ъ. При этом поперечные силы взаимного притяжения (или расталкивания) могут быть больше, чем упор гребных винтов, а момент от взаимодействия может превышать максимальный момент от перекладки руля на максимальный угол. Следует помнить, что при заметном различии в размерах судов наибольшие гидродинамические усилия от взаимодействия при обгоне будут действовать на меньшее по размерам судно. Наихудшим является случай, когда по размерам судно-партнер примерно в три раза больше рассматриваемого. Поэтому соответствующее маневрирование должно производиться на меньшем судне при встречах и обгонах. 4. При обгоне одного судна другим наиболее опасным является момент, когда мидель рассматриваемого судна выходит на траверз кормы судна-партнера (m = 0,8...l). При этом поперечная сила от взаимодействия является всегда силой присасывания, а момент стремиться развернуть рассматриваемое судно к борту судна-партнера и имеет максимальное значение. В это время момент от действия руля должен компенсировать момент зарыска. 5. Необходимо помнить, что при встречах и обгонах на мелководье при малых траверзных расстояниях просадка корпуса судна может возрасти на 50-70% по сравнению с просадкой одного изолированного судна. Поэтому при Н 1Тср 1,25 встречные расхождения обгоны категорически запрещается, если расстояние между бортами судов будет меньше 5-6 значений ширины меньшего судна. 6. Не рекомендуется осуществлять обгоны судов при попутно-боковом ветре, если расстояние между бортами судов в исходный момент обгона будет меньше 6 значений ширины корпуса меньшего судна из каждой пары. 7. Большое значение для безопасности при встречах и обгонах имеют требования к пути экстренного торможения судна с полного хода вперед на полный ход назад ST. При этом мерой тормозного пути является отношение ST=STIL. Для судов длиной I 50м ST 4,2 ; если 54м L \20м, то ST 5,0; при L 120M ST 6,0. Если обгоны и встречи выполняются на судах, не отвечающих указанным требованиям, судоводителям необходимо проявлять максимум внимания к этим процессам.
Зависимость между скоростью, плотностью и интенсивностью движения
Транспортный поток, движущийся по водной сети, состоит из множества судов, маневры которых могут быть расценены как вероятностные события. Однако в случаях, когда много судов движутся в группе, транспортный поток может быть рассмотрен как детерминированный и непрерывный. Если обсуждаются условия, влияющие на безопасность движения, или стартовые характеристики судов (длина, скорость), начинающих движение, например, от бьефа шлюза, необходимо использовать микроскопические модели, которые представляют движение отдельных судов, С другой стороны, имея дело с транспортным потоком, движущимся по сети водных рек и каналов, включающих шлюзы, светофоры, возможно, что выгоднее пользоваться макроскопической моделью, которая отображает транспортный поток как стационарное явление, представляемое общей средней скоростью, плотностью потока и интенсивностью движения, поскольку микроскопическая модель слишком детальна для представления потоков.
Макроскопическая модель движения определяется как модель, представляющая средние характеристики транспортного потока, состоящего из судов, каждое из которых имеет стохастические характеристики. Параметры макроскопической модели следующие: скорость v - средняя скорость судна; плотность к - число судов, занимающих единицу длины полосы движения на воде в любой данный момент; интенсивность движения g - число судов, проходящих любую данную точку пути в единицу времени.
Если все суда имеют одинаковые скорости, то из приведенных определений получаем: На практике скорость судов распределена в приделах некоторого диапазона, поэтому определяются два вида средних скоростей; средняя пространственная и средняя временная скорости. Для этих целей введем две плотности распределения вероятностей скоростей v: пространственную плотность распределения f (v), определяемую как плотность распределения скоростей для судов, занимающих данный участок пути в заданный момент времени, и временную плотность распределения j t (v), определяемую как плотность распределения скоростей судов, проходящих данную точку пути в течении заданного интервала времени. Средняя пространственная и средняя временная скорости определяются из выражений: является стационарным и что скорость каждого судна постоянна в течении интервала времени, определяющего среднюю временную скорость, или вдоль участка пути, определяющего среднюю пространственную скорость. Пусть Kydv и А: qvdv представляют собой соответственно дифференциалы плотности и интенсивности движения судов, чья скорость лежит в диапазоне между V и v+dv я Тогда справедливы следующие выражения для плотностей распределения: Таким образом, для больших величин &х разница между средней пространственной и средней временной скоростями становится также большой. Так как уравнения (3.1) и (3.10) справедливы для средней пространственной скорости, именно она используется в теоретическом анализе. Однако, к сожалению, средняя пространственная скорость с трудом поддается непосредственным автоматическим измерениям, в то время как средняя временная скорость легко определяется детекторами транспорта. Таким образом, чтобы определить среднюю пространственную скорость, автоматически необходимо оценить среднюю гармоническую временную скорость и использовать уравнение (3.12). В макроскопической модели будем использовать среднюю пространственную скорость, обозначая ее просто v. Зависимость между скоростью, плотностью и интенсивностью движения Рассмотрим связь между скоростью v и плотностью к. В общем случае, ко да плотность к, т,е. степень насыщения, повышается, судоводители снижают скорость для обеспечения безопасности движения. Поэтому имеется существенная корреляция между v и к, т.е. скорость v может быть приближенно выражена как монотонно убывающая функция к. Хотя вид эт й функции определяется характеристиками пути, типами судов, составляющих поток, погодными условиями и т.д., простейшей формой является линейная аппроксимация. Эта взаимосвязь между к и v была в первые предложена Гриншильдсом и выражается уравнением 97 Где v - скорость свободного движения, или максимальная скорость, а А: максимальная плотность потока, при движении которой все суда в потоке останавливаются. Построим макроскопическую модель, которая позволит вывести формулу, содержащую уравнение (3.14), как частный случай. Такая макроскопическая модель может быть выведена посредством аналогии с гидродинамикой. К рассмотрению такой обобщенной теоретической модели транспортного потока мы и перейдем. Пусть х - это расстояние вдоль водного пути. Рассмотрим малый участок этого пути между точками х и x+dx. Изменение числа судов на этом участке за время dt может быть найдено как разность между количеством судов, прибывающих в точку х и убывающих из точки x+dx, т.е. как
Защита информации в компьютерных системах
Изобретение компьютера и дальнейшее бурное развитие информационных технологий во второй половине 20 века сделали проблему защиты информации настолько актуальной и острой, насколько актуальна сегодня информатизация для всего общества. Главная тенденция, характеризующая развитие современных информационных технологий - рост числа компьютерных преступлений и связанных с ними хищений конфиденциальной и иной информации, а также материальных потерь.
Любое современное предприятие независимо от вида деятельности и формы собственности не в состоянии успешно развиваться и вести хозяйственную деятельность для создания на нем условий для надежного функционирования системы защиты собственной информации. Отсутствие у многих руководителей предприятий и компаний четкого представления по вопросам защиты информации приводит к тому, что им сложно в полной мере оценить необходимость создания надежной системы защиты информации на своем предприятии и тем более сложно бывает определить конкретные действия, необходимые для защиты тех или иных конфиденциальных сведений. В общем случае руководители предприятий идут по пути создания охранных служб, полностью игнорируя при этом вопросы информационной безопасности. Отрицательную роль при этом играют и некоторые средства массовой информации, публикуя "панические" статьи о состоянии дел по защите информации, формирующие у читателей представление о невозможности в современных условиях обеспечить требуемый уровень защиты информации. Можно с уверенностью утверждать, что создание эффективной системы защиты информации сегодня вполне реально. Надежность защиты информации, прежде всего, будет определяться полнотой решения целого комплекса задач.
Построение надежной защиты включает оценку циркулирующей в компьютерной системе информации с целью уточнения степени ее конфиденциальности, анализа потенциальных угроз ее безопасности и установление необходимого режима ее защиты. Федеральным законом "Об информации, информатизации и защите информации" определено, что информационные ресурсы, т.е. отдельные документы или массивы документов, в том числе и в информационных системах, являясь объектом отношений физических, юридических лиц и государства, подлежат обязательному учету и защите, как всякое материальное имущество собственника. При этом собственнику предоставляется право самостоятельно в пределах своей компетенции устанавливать режим защиты информационных ресурсов и доступа к ним. Закон также устанавливает, что "конфиденциальной информацией считается такая документированная информация, доступ к которой ограничивается в соответствии с законодательством Российской Федерации"- При этом федеральный закон может содержать прямую норму, согласно которой какие-либо сведения относятся к категории конфиденциальных или доступ к ним ограничивается. Так, Федеральный закон "Об информации, информатизации и защите информации" напрямую относит к категории конфиденциальной информации персональные данные (информацию о гражданах). Однако не ко всем сведениям, составляющим конфиденциальную информацию, применима прямая норма. Иногда законодательно определяются только признаки, которым должны удовлетворять эти сведения. Это в частности относится к служебной и коммерческой тайне, признаки которых определяются Гражданским кодексом РФ (статья 139): соответствующая информация неизвестна третьим лицам; к ней свободного доступа на законном основании; меры по обеспечению ее конфиденциальности принимает собственник информации.
В настоящее время отсутствует какая-либо универсальная методика, позволяющая четко соотносить ту или иную информацию к категории коммерческой тайны. Можно только посоветовать исходить из принципа экономической выгоды и безопасности предприятия - чрезмерная "засекреченность" приводит к необоснованному подорожанию необходимых мер по защите информации и не способствует развитию бизнеса, когда как широкая открытость может привести к большим финансовым потерям или разглашению тайны. Законопроектом "О коммерческой тайне" права по отнесению информации к категории коммерческой тайны представлены руководителю юридического лица. Федеральный закон "Об информации, информатизации и защите информации", определяя нормы, согласно которых сведения относятся к категории конфиденциальных, устанавливает и цели защиты информации: предотвращение утечки, хищения, искажения, подделки информации; предотвращение несанкционированных действий по уничтожению, искажению, блокированию информации; сохранение государственной тайны, конфиденциальности документированной информации- Определившись в необходимости защиты информации, непосредственно приступают к проектированию системы защиты информации.
Отдельный раздел законопроекта "О коммерческой тайне", посвященный организации защиты коммерческой информации, определяет необходимый комплекс мероприятий по ее защите: установление особого режима конфиденциальности; ограничение доступа к конфиденциальной информации; использование организационных мер и технических средств защиты информации; осуществление контроля за соблюдением установленного режима конфиденциальности. Требования устанавливаемого на предприятии особого режима конфиденциальности оформляются в виде организационно-распорядительных документов и доводятся для ознакомления до сотрудников предприятия. Ограничение доступа к конфиденциальной информации способствует созданию наиболее эффективных условий сохранности конфиденциальной информации. Необходимо четко определять круг сотрудников, допускаемых к конфиденциальной информации, к каким конкретно сведениям им разрешен доступ и полномочия сотрудников по доступу к конфиденциальной информации. Как показывает практика работы, для разработки необходимого комплекса мероприятий по защите информации желательно привлечение квалифицированных экспертов в области защиты информации. Традиционно для организации доступа к конфиденциальной информации использовались организационные меры, основанные на строгом соблюдении сотрудниками процедур допуска к информации, определяемых соответствующими инструкциями, приказами и другими нормативными документами. Однако с развитием компьютерных систем эти меры перестали обеспечивать необходимую безопасность информации. Появились и в настоящее время широко применяются специализированные программные и программно-аппаратные средства защиты информации, которые позволяют максимально автоматизировать процедуры доступа к информации и обеспечить при этом требуемую степень ее защиты. Осуществление контроля за соблюдением установленного режима конфиденциальности предусматривает проверку соответствия организации защиты информации установленным требованиям, а также оценку эффективности применяемых мер защиты информации. Как правило, контроль осуществляется в виде плановых и внеплановых проверок силами своих сотрудников или с привлечением других организаций, которые специализируются в этой области. По результатам проверок специалистами по защите информации проводится необходимый анализ с составлением отчета, который включает: вывод о соответствии проводимых на предприятии мероприятий установленным требованиям; оценка реальной эффективности применяемых на предприятии мер защиты информации и предложения по их совершенствованию.
