Рефераты - Афоризмы - Словари
Русские, белорусские и английские сочинения
Русские и белорусские изложения
 

Анализ эффективности маневрирования

Работа из раздела: «Транспорт»

/

Введение

Важнейшим фактором эксплуатации судов является безопасность мореплавания и охрана человеческой жизни на море при эффективном решении поставленных задач. Эта важнейшая составляющая безаварийной эксплуатации флота основывается на комплексе организационных и технических мероприятий, направленных на реализацию национальных и международных требований в области безопасности мореплавания и предотвращения загрязнения окружающей среды. В недалеком прошлом мировая наука судоходства, ссылаясь на анализ эксплуатации судов, в том числе на статистику аварий и катастроф, утверждала, что для снижения и предотвращения гибели и серьезных аварий судов необходимо совершенствовать их конструкции, оборудование, приборную базу, развивать науку судовождения и технической эксплуатации. Прогресс в этих областях очевиден. Однако число катастроф и аварий на море не сокращается.

За последние несколько лет активно развивается электронная картография, и в особенности векторная. С появлением технологий производства морских электронных векторных карт возникла соответственно необходимость их отображения на мониторе компьютера. Такие системы получили название ECDIS (Electronic Chart Display & Information Systems) ECS (Electronic Chart System), в русском языке - ЭКНИС (Электронно - Картографическая и Навигационно - Информационная Система) и ЭКС (Электронно - Картографическая Система). Демонстрируя достаточную наглядность навигационной обстановки, ЭКНИС, однако, не позволяют одновременно с обеспечением навигационной безопасности решать задачи расхождения со встречной целью. Задачу расхождения можно решить с помощью РЛС, содержащих в своей программе данную задачу. Расчет маневра вручную возможен в открытом море, в стеснённых условиях выполнен быть не может, так как вахтенному помощнику одновременно с решением задачи расхождения нужно обеспечивать навигационную безопасность маневра. Поэтому желательно и необходимо сочетать на экране ЭКНИС курс безопасного маневра с одновременной оценкой его навигационной безопасности. Этой проблеме и посвящена данная работа. Помимо этого, произведён анализ статистических данных по аварийности, значительное внимание уделено решению задач на расхождение с помощью маневренного планшета.

1. Анализ причин ошибок судоводителя

1.1 Аварийность морского флота. Проблемы безопасности судоходства

Безопасность является основным качеством, необходимым для всех видов транспорта. Особое значение она приобретает в морском судоходстве. Значительные размеры морских судов, рост скоростей движения, увеличение интенсивности движения на морских путях, плавание судов в сложных метеорологических условиях и другие причины делают проблему безопасности мореплавания наиболее приоритетной и актуальной при оценке современного состояния и развития морского судоходства.

Следствиями морских катастроф и серьезных аварий являются человеческие жертвы, экологические проблемы, огромные материальные потери и неподдающийся материальному учету психологический фактор. Вследствие этого каждый инцидент на море требует детального анализа и учета. Основным видом информации об аварийности мирового флота в настоящий момент являются статистические данные по авариям и гибели судов, которые собираются и анализируются большинством участников морской индустрии, как в России, так и за рубежом. Снижение числа катастроф и аварий, то есть обеспечение повышения безопасности судоходства, требует обобщения статистики аварий, научного анализа статистических данных и формулирования результатов этого анализа в виде конкретных предложений. Статистические данные об авариях и морских катастрофах - это не просто учет проблем и трагедий на море. Обработанные материалы статистики позволяют установить причины случившегося и направить усилия науки и практики в области решения проблем и задач для снижения и исключения аварий и гибели судов. Только практика является критерием познания, а статистика в данном случае - инструмент и отражение практики.

Однако стоит отметить, что с ростом технического прогресса, совершенствования навигационного оборудования число катастроф и аварий на море не сократилось.

Особых успехов достигла наука в области всех форм морской навигации. В частности, в настоящее время в развитии навигационного приборостроения, в разрешающих способностях навигационных средств и в практике судовождения достигнут значительный прогресс. Электронная картография, спутниковая навигация, совершенствование систем управления судами и энергетическими установками активно развиваются и вселяют уверенность в благоприятном решении проблем безопасности мореплавания, сокращении аварийности судов и снижении числа морских катастроф.

Дальнейшее развитие науки судовождения, программ подготовки морских кадров, совершенствование проектирования морских судов и судостроения должны опираться на опыт эксплуатации. Важнейшим фактором этого опыта являются результаты научного анализа причин крупных аварий и особенно морских катастроф. Чтобы их выявить, необходимо установить рейтинг важности по числу погибших судов за определенный период эксплуатации. Английский Регистр Ллойда ежегодно публикует статистику гибели судов различных государств флагов, различных типов, возрастов с указанием причин гибели. Анализ статистических данных Регистра Ллойда и выявили ряд закономерностей, учет которых может быть использован для разработки конкретных мер по обеспечению безопасности морского судоходства.

Статистика аварийности в зависимости от типов аварий, приведших к полной гибели судов за период 2001-2007 представлена в табл. 1.1 [1].

Табл. 1.1. Типы аварий, приведшие к гибели судов, по годам

Типы аварий

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Ср.

Знач.

Ср.

геом

Ср.

гарм

Мат.

ожид-е

Затонуло

74

69

76

54

55

49,7

44,4

68,3

67,7

67,0

69,3

Пожар/ взрыв

23

30

18

19

16,5

14,1

11,7

22,5

22,0

21,6

23,5

Столкновение

21

16

19

11

10

7,3

4,6

16,8

16,3

15,8

17,6

Навал

2

1

5

4

5,5

6,5

7,5

3,0

2,5

2,1

3,8

Посадка на мель

28

24

24

20

18

15,6

13,2

24,0

23,8

23,7

24,3

Пропало без вести

7

1

1

1

-2

-3,8

-5,6

2,5

1,6

1,3

5,2

Поломка корпуса / двигателя

0

2

1

4

0

0

0

2,3

2,0

1,7

3,0

Другое

0

1

0

0

0

0

0

0,3

1,0

Итого

155

144

144

113

107,5

94,9

82,3

139,0

138,0

137,0

140,8

Исходя из этих данных, следует, что на первом месте стоит затопление судов вследствие воздействия внешних факторов, которые приводят к нарушению водонепроницаемости корпуса, чаще всего в условиях шторма. На втором месте (в качестве причин гибели) стоят посадки на мель, на третьем - пожары и взрывы на судах, и на четвертом - столкновения. Обращает на себя внимание тот факт, что, несмотря на относительное снижение общего количества числа погибших судов в мире, пропорции между причинами, приводящими к потерям судов, устойчивы по годам. На втором месте - посадка на мель (как правило, в хорошую погоду), что имеет непосредственное отношение к морской навигации. Таким образом, бурное развитие навигационной техники на судах за последние годы не привело к исчезновению этой причины или относительному снижению ее роли. По всем данным статистики были построены гистограммы и произведен математический анализ, что позволило установить зависимость от типа судов. В наибольшем количестве гибнут суда, перевозящие генеральные грузы, на втором месте - рыбопромысловые суда, число погибших за рассматриваемые годы судов типа Ро-Ро и танкеров приблизительно одинаково.

Интересен тот факт, что наибольшее число погибших судов зарегистрировано в странах «удобных флагов»: больше всего погибших судов под флагом Панамы, затем - Мальты, и далее - Кипра. Гибнут главным образом большие суда, свыше 10000 брутто регистровых тонн, и суда старше 25-30 лет, причем от потери герметичности гибнут суда старше 25 лет.

Статистика свидетельствует о том, что за рассматриваемые четыре года больше всего гибло судов следующих национальностей: наибольшее количество - греческих; за ними следуют суда США, Сингапура Японии, Южной Кореи. Последние две страны вызывают недоумение. На верфях Японии и Южной Кореи в настоящее время строится наибольшее количество судов, в том числе самых новых, современных типов, их ведущую роль в современном судостроении иллюстрируют цифры, приведенные в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Мировой объем заказов на строительство морских судов (по данным на середину 2005 года)

Все причины, обуславливающие гибель судов, требуют глубокого научного анализа. Например, посадки судов на мель, приводящие к их гибели, главным образом происходят в хорошую погоду. Посадок на мель в неблагоприятную погоду почти в два раза меньше. Вследствие посадки судов на мель в среднем гибнет не менее 25 судов в год.

Очень важным фактором является наличие качественных нормативно-правовых документов, обеспечивающих, при соблюдении их требований, высокий уровень безопасности судоходства. Об этом свидетельствует, в частности, опыт эксплуатации танкеров, перевозящих сжиженный природный газ. Статистика свидетельствует, что за последние годы (из 10-ти летнего опыта перевозки) практически не было серьезных инцидентов у судов этого типа. [1].

1.2 Результаты обработки статических данных

Математическая обработка статистических данных позволила определить среднее арифметическое значение по авариям и человеческим жертвам, среднее геометрическое значение этих численных данных, определить математическое ожидание и возможные риски возникновения аварий в соответствии с имеющимися данными по авариям и общему количеству судов. Особый научный и практический интерес представляет анализ рисков возникновения тех или иных аварий для различных типов судов и рисков их гибели в результате этих аварий. Обычно в мировой практике анализа аварийности в качестве коэффициента риска принимается отношение числа произошедших аварий определенных судов к общему количеству судов (на 1000 судов, подвергающихся риску).

Эта величина может быть соответствующим образом обработана и спрогнозирована на перспективу.

Прогноз и анализ риска затонуть для судов - перевозчиков генеральных грузов

Анализ прогноза рисков гибели от разных причин показал, что наибольшие риски погибнуть от затопления в ближайшее время имеют суда для перевозки генеральных грузов и грузовые суда Ро-Ро. Немного ниже риск погибнуть от затопления у пассажирских судов Ро-Ро. Наибольший риск погибнуть от пожара или взрыва имеют суда для перевозки сжиженных газов LPG. На втором месте по риску погибнуть от пожара или взрыва стоят пассажирские суда Ро-Ро. Наибольшие риски погибнуть от столкновений - у судов для перевозки генеральных грузов и грузовых судов Ро-Ро, а также у пассажирских круизных лайнеров. Наибольшие риски погибнуть вследствие посадки на мель имеют суда для перевозки навалочных и генеральных грузов.

В результате выполненного анализа аварийности мирового морского флота за период 2001-2004 годов, в числе прочих, были сделаны следующие выводы. Исследования всех причин гибели судов позволяют утверждать, что практически в каждом случае действует правило: если избежать данного инцидента невозможно, необходимо принять меры для максимального снижения его неблагоприятных последствий. Для многих причин катастроф необходимо разработать нормативно-правовые условия, обеспечивающие минимизацию неблагоприятных последствий.

И так с чем же связано такое большое количество аварийных ситуаций на морском флоте? Попытаемся ответить на этот вопрос: Большинство навигационных аварийных случаев связано с неудовлетворительной организацией штурманской службы на судах, невыполнением требований МППСС-72, недостаточным знанием судоводителями маневренных характеристик и возможностей судов, вследствие чего происходят навалы на причальные и другие гидротехнические сооружения. В основе аварийных случаев, происшедших по техническим причинам, лежат нарушения Правил технической эксплуатации (ПТЭ) судовыми экипажами, изношенность корпусов, корпусных конструкций, судовых устройств и механизмов из-за общего старения морских транспортных судов, средний возраст которых превысил 20 лет. Пожары на судах свидетельствуют об ослаблении требований со стороны судовладельцев к вопросам противопожарной безопасности. Порядка 70% аварийных случаев произошли по человеческому фактору - из-за невыполнения судовыми специалистами нормативно-технических и конвенционных требований, нарушения правил, инструкций, передоверия управления судном лоцману и оборудованию. [1].

1.3 Человеческий фактор и безопасность мореплавания

Человеческие ошибки являются основной причиной большинства аварий и других инцидентов на море. По проведенным исследованиям, ошибки человека вызвали от 60 до 80% аварийных случаев, в то время как конструктивные недостатки оборудования дали лишь немногим более 10%.

Нарушение правил безопасности мореплавания может быть связано с индивидуальными качествами отдельных людей, чаще всего отрицательными: недисциплинированностью, халатностью и беспечностью, некомпетентностью, эмоциональной неустойчивостью и т.п. Такие причины и предпосылки аварийных случаев, в которых проявляется виновность конкретного человека, объединяют понятием «личный фактор». Это понятие включает в себя характеристики человека безотносительно к характеристикам технических средств, с которыми он взаимодействует.

Однако известны случаи, когда опытнейшие капитаны, зарекомендовавшие себя специалистами высшей квалификации, принимали неверное решение, подчас даже в сравнительно несложных ситуациях. При наличии затруднений каждому человеку свойственны ограничения возможностей, обусловленные несоответствием его психологических и психофизиологических характеристик уровню сложности задач, которые возникают перед ним в конкретных условиях трудовой деятельности. Эти характеристики, проявляющиеся в ситуации взаимодействия человека и технических систем, получили название «человеческий фактор».

Ошибки человека представляют собой его действия, неадекватные сложившейся ситуации. Ошибки, расцениваемые как проявление человеческого фактора, как правило, непреднамеренны: человек выполняет неверные действия, расценивая их как верные или наиболее подходящие. Причины, способствующие возникновению ошибок, можно объединить в несколько групп:

- недостатки информационного обеспечения;

- ограничения, обусловленные проявлениями внешних факторов;

- ограничения, вызванные физическим и психологическим состоянием и свойствами человека;

- ограниченность ресурсов поддержки и исполнения принятого решения.

Недостатки информационного обеспечения могут проявляться как дефицит информации, необходимой для принятия решения; информационная перегрузка, при которой из обилия поступающих сигналов трудно выделить те, которые служат для принятия решения; фрагментарность поступающей информации.

Примером информационной перегрузки может служить ситуация, когда вахтенный помощник капитана в районе интенсивного движения судов на подходе к порту или на пересечении судоходных путей затрудняется выделить среди множества отметок на экране радиолокационной станции наиболее опасное судно, для расхождения с которым необходимо предпринять первоочередные действия.

Фрагментарность информации проявляется в том, что сведения о событии или объекте поступают в форме разрозненных признаков, затрудняющих формирование в сознании человека целостной картины рассматриваемого явления.

Несовершенство способов представления информации приводит к ошибкам в декодировании сигнала. Они возникают при преобразовании образа воспринимаемого сигнала в представление об объекте, например, когда наблюдатель, обнаружив огонь светящего знака навигационного ограждения, принимает его за огонь другого знака со сходной характеристикой.

Внешние факторы, проявляющиеся как помехи восприятию информации, способствуют возникновению ошибок. Засветка центра экрана судовой РЛС, другие помехи, вызванные гидрометеорологическими явлениями, попадание объекта наблюдения в теневой сектор и т.п. приводят к неверной оценке ситуации.

В опасных и аварийных ситуациях в особенности проявляются ограничения, вызванные физическим и психическим состоянием и свойствами человека. Ограниченность ресурсов и дефицит времени на принятие решения обычно усугубляется переживанием высокой ответственности за свои действия.

В стандартных ситуациях эффективное решение возникших проблем обеспечивается срабатыванием стереотипов деятельности, выработанных обучением и тренировкой. Однако в нестандартной ситуации следование стереотипам может препятствовать полноте оценки обстановки и анализу данных. Предпринимаемые действия оказываются опасными не только в силу их неадекватности сложившимся обстоятельствам, но еще и потому, что не остается времени на исправление допущенных ошибок.

Отсутствие полной уверенности в успешности выполнения предстоящего действия, сомнения в возможности достижения цели деятельности порождают эмоциональную напряженность, которая проявляется как чрезмерное волнение, интенсивное переживание человеком процесса деятельности и ожидаемых результатов. Эмоциональная напряженность ведет к ухудшению организации деятельности, перевозбуждению или общей заторможенности и скованности в поведении, возрастании вероятности ошибочных действий.

Степень эмоциональной напряженности зависит от оценки человеком своей готовности к действиям в данных обстоятельствах и ответственности за их результаты. Появлению напряженности способствуют такие индивидуальные особенности человека, как излишняя впечатлительность, чрезмерная старательность, недостаточная общая выносливость, импульсивность в поведении.

Источником ошибок может служить снижение бдительности в привычной и спокойной обстановке, когда человек расслабляется и не ожидает возникновения какого-либо осложнения. При монотонной работе иногда появляются ошибки, которые практически никогда не встречаются в напряженных ситуациях.

Ошибки в выполнении тех или иных действий могут быть связаны с неудовлетворительным психическим состоянием субъекта деятельности, которое характеризуется подавленным настроением, повышенной раздражительностью, замедленностью реакций, а иногда, наоборот, излишним волнением, суетливостью, ненужной говорливостью. У человека рассеивается внимание, возникают ошибки при выполнении необходимых действий, в особенности при неожиданных отказах оборудования или внезапных изменениях ситуации. [2].

Причинами, способствующими появлению такого состояния, могут быть переживание какого-либо неприятного события, утомление, начинающееся заболевание, а также неуверенность в своих силах или недостаточная подготовленность к данному сложному или новому виду деятельности.

Человеку в таком состоянии необходима психологическая поддержка со стороны руководителя или коллег. Она заключается, прежде всего, в ровном и тактичном отношении к подчиненному или товарищу. Недопустим разнос за допущенные ошибки, проявления грубости, высокомерия, заносчивости, недоверчивости, подозрительности. человек тяжело переживает. В этой ситуации нужна терпеливость, чтобы снять психическое напряжение и поддержать хорошее настроение. Четкая команда или совет, поданные уверенным, твердым голосом, снимают растерянность, являются стимулом к адекватному поведению.

Качество деятельности связано с факторами мотивации - заинтересованности Работника в том, чтобы хорошо работать. Мотивация предполагает ориентированность работника на достижение цели деятельности как удовлетворения его личных социальных или иных потребностей, таких как достойное вознаграждение за результаты труда, продвижение по службе, самоутверждение, уважение со стороны других людей, получение удовольствия от самого процесса деятельности и т.п.

Мотивационная поддержка предполагает использование руководителями и коллегами побудителей, отвечающих целям, к которым человек стремится, и к формированию этих целей. Руководители должны считать своей важнейшей задачей обеспечение понимания каждым членом экипажа смысла своей работы, осознания им ответственности за результаты работы, влияния достигнутых результатов на заработную плату или иное вознаграждение, на компетентную оценку профессиональной квалификации и перспективы служебного роста.

Причиной появления ошибок человека могут быть отсутствие или недостаточность интеллектуальной поддержки; особенно остро эта проблема ставится в экстремальных ситуациях и в условиях дефицита времени на принятие решения. Морская практика требует в таких ситуациях использовать обращение к более опытному специалисту: вахтенный помощник капитана при появлении любых сомнений должен поставить в известность капитана судна; сам капитан в необходимых случаях обращается за рекомендациями к береговым специалистам.

1.4 Утомление и безопасность мореплавания

Специалисты, занимающиеся исследованиями аварийных ситуаций и причин их повлёкших, предлагают считать, что утомление - это состояние, развивающееся под влиянием тяжелого или длительного труда и выражающееся в комплексе физиологических сдвигов организма, понижающих его работоспособность. Так же следует отличать состояние утомления от состояния усталости: первое заключается лишь в физиологических сдвигах организма, ведущих к снижению его возможностей, а второе - в психическом переживании этого факта.

М.А. Котик и А.М. Емельянов уточняют, что «…рост состояния усталости и утомления часто идет со сдвигом во времени: если работа очень важная и интересная, то усталость появляется позднее, лишь после возникновения высокого уровня утомления; при неинтересной же работе - наоборот, уже небольшое утомление вызывает сильную усталость». По мнению этих авторов, возникновение утомления представляет собой следствие конфликта между возможностями человека и требованиями, предъявляемыми к его работе. В состоянии утомления организм, несмотря на снижение его возможностей, за счет внутренней мобилизации энергии в той или иной мере способен сохранять требуемую надежность работы. Но если в одном случае затраты организма могут быть в каких-то допустимых пределах, при которых его состояние оценивается как «адекватная мобилизация», то в другом они могут и выходить за установленные пределы, порождая так называемое состояние «динамического рассогласования», ведущее к разрушению деятельности, накоплению патологических сдвигов в организме, что характеризуется как переутомление. Основное отличие этого состояния от обычного утомления заключается в том, что утомление после соответствующего отдыха всегда снижается, а для устранения переутомления требуется уже медицинское вмешательство». [3].

В. Торский и В. Топалов приводят рабочее определение понятия «утомление», принятое в 1990 г. подкомитетом ИМО по подготовке персонала. В соответствии с определением, предложенным делегацией США, «утомление - состояние, являющееся результатом продолжительных периодов деятельности и недостаточного отдыха, которое проявляется в снижении уровня физических и психических рефлексов и неспособности к логическому мышлению». По определению же Международной федерации ассоциаций морских капитанов (МФАК), «утомление - заметное снижение производительности труда человека вследствие чрезмерной физической нагрузки, влияния физиологических и других, еще не определенных факторов».

В ноябре 1993 г. ИМО принята специальная резолюция «Факторы усталости при укомплектовании экипажей и обеспечения безопасности». Усталость определена в ней как снижение производительности труда человека, его физических и умственных способностей и (или) ухудшение способности делать обоснованные выводы. Усталость вызывается действием таких факторов, как чрезмерные нагрузки на работе - длительные периоды умственной и физической активности, неполноценный отдых, неблагоприятные условия внешней среды (погода, ледовая обстановка, интенсивность движения судов), стресс, межличностные взаимоотношения, физиологические факторы, такие как высокий уровень воздействия шума, вибрации, тепла или холода.

В небольших экипажах появлению усталости способствуют чувство одиночества, дефицит общения. Оторванность от берега, отсутствие связи с семьей, однообразие обстановки порождают скуку, снижают стимуляцию к деятельности и также способствуют усталости.

Воздействие факторов усталости на членов судового экипажа, ответственных за обеспечение безопасности плавания, не раз приводило к тяжелым последствиям.

Вахтенный помощник капитана ТБ-73 «Гауя» заступил на вахту без рулевого после 15-часовой работы по обработке улова. На вахте он уснул, и судно выскочило на прибрежную отмель.

Второй помощник капитана БМРТ «Лазурит» весь день был занят приемкой снабжения и заступил на ночную вахту, не успев отдохнуть. Находясь в состоянии усталости, он в течение почти двух часов вахты при плавании вблизи берега не вел наблюдение за окружающей обстановкой ни визуально, ни с помощью РЛС. Место судна определил только один раз, допустив ошибку в несколько миль. Случайно поднявшийся на мостик второй механик увидел берег прямо по носу, но судно находилось уже в такой близости к нему, что избежать посадки на мель было невозможно.

При круглосуточной вахтенной службе лицам судового экипажа приходится неоднократно в течение суток возвращаться к производственной деятельности. Так, для капитана характерно от 5 до 9 рабочих периодов в сутки, для судоводителей - помощников капитана не менее 4-5, рядовых вахтенных - 2-4. Подобный режим труда вызывает прерывистость, а, следовательно, неполноценность сна, что отрицательно сказывается на работоспособности плавсостава. Разовая продолжительность ночного сна значительного числа вахтенных не превышает 3-4 ч. [4].

Официальные руководства по расследованию аварийных случаев и выявлению их причин и предпосылок, как правило, игнорируют утомление как фактор, ведущий к аварии. Точно так же отсутствует указание на соответствующий фактор и в классификационной таблице причин аварийных случаев, приведенной в приложении к ПРАС. Исключение составляет причина «сон на вахте», которая рассматривается как вид нарушения трудовой дисциплины. Такой подход обуславливает заведомо обвинительный характер расследования аварийных случаев и нацеливает расследующий орган на поиск виновных, организм которых не выдержал перегрузки, вызванной независящими от них обстоятельствами, - вместо выявления действительных виновников, не обеспечивших надлежащий режим труда и отдыха судовых специалистов.

Особое внимание следует обратить на рекомендацию, содержащуюся в Конвенции ПДМНВ-78, в соответствии с которой правительства стран - участников Конвенции должны на основании информации, полученной в результате расследования аварий, постоянно анализировать установленные ими нормы, определяющие меры по предотвращению усталости. Несомненно, эта рекомендация требует внесения изменений в действующее Положение о порядке классификации, расследования и учета аварийных случаев с судами с тем, чтобы в нем нашли отражение факторы, связанные с утомлением как предпосылкой аварийных случаев. [5].

Как отмечается в резолюции Ассамблеи ИМО А.772 (18) «Факторы усталости при укомплектовании экипажей», для предупреждения усталости большое значение имеет основательность подготовки членов экипажа, их пригодность к работе на судах по медицинским показаниям, надлежащий опыт работы, квалификация и компетентность.

Резолюция А.772 (18) ИМО среди мер, которые должны способствовать предупреждению усталости членов экипажа при эксплуатации судна, выделяет требования, рекомендации, стандарты и публикации, имеющие отношение к факторам усталости, которые должны учитываться при проектировании и модификации судов, так же как и достижения эргономики.

Конструкция судового оборудования не должна быть источником факторов среды на рабочем месте, ведущих к понижению работоспособности человека из-за неблагоприятного воздействия на него температуры, влажности, загазованности и запыленности воздуха, шума, освещенности, вибрации. [6].

Исключительное внимание вопросам предотвращения усталости уделено в Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 года (с поправками к Приложению к Конвенции, принятыми Конференцией 1995 года) [7].

Правило VIII/1 Конвенции «Годность к выполнению обязанностей» требует от Администрации - правительства каждого государства - участника Конвенции, под флагом которого судно имеет право плавания, установить и обеспечить соблюдение периодов отдыха для персонала, несущего вахту. На ответственности Администрации лежит и другое требование: организовать систему несения вахты таким образом, чтобы усталость вахтенного персонала не влияла на эффективность несения вахты.

Администрация должна обеспечить выполнение названных требований и задействования нормативно-правовых актов (кодексов, положений, уставов), определяющих обязанности и ответственность за должную организацию вахты как компаний, эксплуатирующих суда. так и капитанов судов. Необходимо предусмотреть функции администраций морских портов и, в частности, государственного правового надзора по контролю за соблюдением Правила VIII/1 Конвенции ПДМНВ-78, наделить эти органы соответствующими правами для предотвращения его нарушений и определить достаточно жесткие санкции по отношению к судоходным компаниям и капитанам судов за нарушение этих требований.

Поправками 1995 г. к Конвенции ПДМНВ-78 впервые определены количественные критерии режима труда и отдыха вахтенного персонала.

Глава VIII «Требования в отношении несения вахты» части А «Обязательные требования в отношении положений приложения к Конвенции ПДМНВ-78» Кодекса по подготовке и дипломированию моряков и несению вахты содержит раздел А-VIII/1 «Годность к несению вахты». В соответствии с ним все лица, назначенные выполнять обязанности вахтенного помощника капитана, или лица рядового состава, несущего ходовую навигационную вахту, должны иметь как минимум 10 часов отдыха в течение 24-часового периода. Эти часы отдыха могут быть разделены не более чем на два периода, один из которых должен иметь продолжительность, по меньшей мере, 6 часов. Указанное требование может не соблюдаться в случае аварии или учения, или в других чрезвычайных условиях эксплуатации.

Минимальный ежесуточный период отдыха в 10 часов может быть сокращен до 6 часов, при том, однако, условии, что любое такое сокращение не должно приниматься в течение двух дней подряд и что в течение каждых семи суток будет предоставлено не менее 70 часов отдыха.

В Руководстве подчеркивается, что каждое лицо, связанное с управлением судном, должно всегда принимать во внимание факторы, которые могут способствовать появлению усталости, при выполнении решений, связанных с деятельностью на судне.

Меры, предпринимаемые для предотвращения усталости, должны обеспечивать, чтобы не назначались чрезмерные или сверхурочные часы работы, не вызванные обстоятельствами. Предусмотренные разделом А-VIII/1 минимальные периоды отдыха не должны истолковываться так, будто бы все остальное время может быть отведено несению вахты или выполнению других обязанностей.

Существенными факторами предотвращения нарастания усталости во времени являются частота и продолжительность периодов отпусков, а также предоставление компенсационных отпусков.

Для судов, занятых в коротких рейсах, указанные выше положения могут быть изменены, при условии, что введены специальные меры и устройства обеспечения безопасности.

Соответствующие государственные органы должны рассмотреть введение требования в отношении того, чтобы постоянно велись записи о продолжительности работы или отдыха моряков, и обеспечивать периодическую проверку таких записей для соблюдения установленной продолжительности работы и отдыха.

1.5 Методы обеспечения безопасности мореплавания

Методы обеспечения безопасности мореплавания - это методы защиты объектов мореплавания (судов, членов экипажей и пассажиров, судоходных путей и природной среды) от угрозы опасного воздействия факторов природной и техногенной среды, а также опасных проявлений человеческого фактора в процессе функционирования мореплавания как большой системы, включающей в себя морские суда и обеспечивающую инфраструктуру. Такое определение непосредственно вытекает из определения безопасности как свойства мореплавания.

Вопрос о методах обеспечения безопасности мореплавания имеет принципиальный характер, поскольку на его решение опирается определение предмета безопасности мореплавания. Сложность же решения этого вопроса обусловлена необходимостью разграничить методы, обеспечивающие безопасность мореплавания, и методы, обеспечивающие мореплавание как таковое, или, иначе говоря, его функциональную эффективность.

Отличительной чертой методов обеспечения безопасности мореплавания является то, что они направлены на сохранение судами мореходного состояния при воздействии на них опасных для мореплавания факторов и на сокращение ущерба при не преодоленном воздействии этих факторов.

Можно выделить следующие группы методов: технические, организационные, эргономические, информационные, правовые и социальные.

Характерная особенность технических методов заключается в том, что они обеспечивают тот или иной компонент безопасности за счет конструкции, снаряжения, специального оборудования или специальных режимов эксплуатации техники.

К методам, реализуемым при проектировании и постройке судов, относятся, в частности, следующие: деление корпуса на отсеки, устройство двойного дна, установка запасного и аварийного рулевого привода; использование в конструкции судна средств, обеспечивающих поддержание или возобновление нормальной работы главной энергетической установки при выходе из строя одного или более ответственных вспомогательных механизмов, установка аварийных источников электроэнергии, обеспечение конструктивной противопожарной защиты, обеспечение связи между мостиком и машинным отделением, создание и установка спасательных средств и т.д. К техническим методам относится укомплектование судов аварийным и противопожарным снабжением. В процессе эксплуатации судов также реализуются технические методы: безопасная скорость, регулирование загрузки судна, контроль остойчивости и ее регулирование.

Специальные технические методы обеспечивают безопасность при перевозке зерна и других сыпучих грузов, опасных грузов, морской буксировке, эксплуатации танкеров, ядерных судов.

Организационные методы обеспечения безопасности мореплавания представляют собой мероприятия, заключающиеся в целенаправленной упорядоченной деятельности людей, их групп, коллективов и организаций в их взаимоотношениях на основе определенных правил и процедур.

В рамках судна как организации реализуются следующие организационные методы обеспечения безопасности мореплавания: укомплектование квалифицированным экипажем, подготовка экипажа к борьбе за живучесть и спасание, организация вахтенной службы, осуществление комплекса мер по предупреждению аварий, а в случае аварии - по борьбе за живучесть судна и спасание людей и имущества.

На более высоком уровне (в основном в сфере компетенции государства и межгосударственного регулирования) к организационным методам обеспечения безопасности мореплавания относятся: государственный надзор за морскими судами (технический, административно-технический, административный); дипломирование моряков, оперативно-дежурная служба по наблюдению за судами в море и т.д.

Эргономические методы обеспечения безопасности мореплавания охватывают сферу человеко-машинных взаимодействий. К этой группе относятся следующие методы: оптимальное распределение функций между человеком и машиной, организация рабочих мест судовых специалистов, обеспечивающих безопасность плавания; применение средств отображения информации и органов управления, отвечающих психофизиологическим возможностям оператора; гармонизация рабочей среды, снижающая напряжение и утомляемость операторов; тренажерная подготовка судовых специалистов.

Информационные методы обеспечения безопасности мореплавания характеризуются тем, что в них предметом деятельности является информация, сообщаемая посредством тех или иных материальных носителей, но не сами эти носители. К информационным методам можно отнести следующие: издание и использование навигационных и других морских карт, пособий и руководств для плавания, их поддержание на уровне современности; передача и прием оперативной навигационной информации; передача и прием гидрометеорологической информации; передача и прием сообщений о бедствии, сообщений с сигналами срочности и безопасности;

Правовыми методами обеспечения безопасности мореплавания регулируются отношения между людьми в связи с безопасностью мореплавания.

Действие технико-правовых норм как методов правового регулирования обусловлено заложенными обязательствами сторон (в нормах договорного характера) или санкциями. Применительно к судну (как учреждению) такими санкциями могут быть ограничение района плавания, недопущение выхода в море и т.п., к отдельно взятому физическому лицу - дисквалификация, привлечение к дисциплинарной, административной или уголовной ответственности.

Социальные методы обеспечения безопасности мореплавания, опосредствованно регулируя уровень безопасности, тем не менее, оказывают на него исключительно большое, если не решающее воздействие. Именно они определяют мотивацию работников к деятельности, от которой - как в личном, так и в общественном плане - зависит успешность деятельности.

Социальные методы также обеспечивают защищенность работника от физических и эмоциональных перегрузок, вызванных чрезмерной интенсивностью труда и долговременным пребыванием в экстремальных и сверхэкстремальных условиях. К социальным методам обеспечения безопасности мореплавания можно отнести следующие: поддержание высокой престижности профессии, рациональный режим труда и отдыха, достойное материальное вознаграждение за добросовестную работу, обеспечение высокого уровня охраны труда, обеспечение комфортных условий труда и жизни; распределение обязанностей, в максимальной степени освобождающее специалистов, занятых обеспечением безопасности мореплавания, от не связанных с этим функций.

Рассматриваемые методы обеспечения безопасности мореплавания имеют различную степень разработанности и неодинаковую степень внедрения в практику обеспечения безопасности. Наиболее разработаны и наиболее последовательно используются технические методы, во всяком случае, на стадии проектирования и строительства судов. Использование организационных методов, в особенности на конкретных судах, отличается большой неоднородностью, о чем свидетельствует анализ аварийных случаев, значительная часть которых обусловлена неудовлетворительной организацией вахтенной службы, борьбы за живучесть и т.п.

2. Маневрирование судов на расхождение. Прокладка на манёвренном планшете

2.1 Определение обстоятельств встречи и элементов движения целей

2.1.1 Графическая прокладка

Если существует опасность столкновения и (или) чрезмерного сближения, то необходимо своевременно предпринять надлежащие действия для расхождения на безопасном расстоянии. Для принятия правильного решения важно знать элементы движения других судов. Обстоятельства встречи и элементы движения судов определяются графической прокладкой.

2.1.2 Прокладка в истинном движении

Такая прокладка может быть выполнена непосредственно на крупномасштабной путевой навигационной карте. Сущность способа состоит в следующем. Обнаружив на экране индикатора эхо-сигнал другого судна, определяют его пеленг П1 и расстояние D1, пускают секундомер, замечают судовое время Т1, курс своего судна Кн и отсчет лага ОЛ1. По пеленгу и расстоянию наносят местоположение эхо-сигнала А1 относительно своего местоположения, предварительно выбрав желаемый масштаб. Через определенный промежуток времени (для расчетов удобен интервал в 3 или 6 мин) наблюдения повторяют (П2, D2, Т2, ОЛ2) и наносят местоположения своего судна 02 и наблюдаемого судна А2. Проведя через точки А2, и А2, прямую линию, получим линию истинного перемещения цели Кц.

По расстоянию между точками А 1и А2 и по времени Т1 и Т2 можно определить скорость цели Vц и рассчитать, когда и на каком расстоянии она пересечет линию курса нашего судна Тпер и Dпер.

Для определения расстояния кратчайшего сближения Dкр и времени до него tкр из точки А2 откладывают в сторону, противоположную своему курсу, плавание судна за время между первым и вторым наблюдениями А2F = O1O2. Отрезок O1С, проведенный перпендикулярно к линии, проходящей через точки A1, и F, будет расстоянием кратчайшего сближения. Местоположение судов в момент кратчайшего сближения (точки O1 и A4) можно найти параллельным перемещением отрезка O1С в положение O4A4. Время сближения на кратчайшее расстояние:

Для определения обстоятельств встречи и элементов движения другого судна достаточно двух наблюдений. Однако, чтобы исключить промахи в наблюдениях и убедиться в неизменности элементов движения другого судна в период наблюдений, рекомендуется увеличивать число наблюдений. Нахождение трех последовательно нанесенных через одинаковый интервал времени местоположений цели (A1, А2, А3) на одной прямой и равенство расстояний А1А2 = А2А3 свидетельствуют как об отсутствии промахов в наблюдениях, так и о неизменности элементов движения цели в период от T1 до Т3. [8].

К достоинствам способа ведения прокладки в истинном движении следует отнести его наглядность. Недостатком является относительная трудоемкость графических построений, необходимых для определения основных обстоятельств встречи: расстояния кратчайшего сближения и времени до него.

2.1.3 Прокладка в относительном движении

Эта прокладка получила широкое распространение, так как этим способом более быстро и легко находятся ответы на главные вопросы: на каком кратчайшем расстоянии разойдутся суда и через какое время. При ведении прокладки в относительном движении определяют обстоятельства встречи и элементы движения цели в подвижной системе координат, начало которой принимают в месте нахождения своего судна. Это соответствует действительной картине, которую наблюдает судоводитель на экране индикатора относительного движения [8].

Из точки О, принимаемой за место своего судна, прокладывают наблюдаемые пеленги П1 и П2 и по ним расстояния D1 и D2. Через полученные точки А1 и А2 проводят ЛОД. Длина перпендикуляра ОС, опущенного из точки О на линию относительного движения, представляет собой в выбранном масштабе расстояния кратчайшего сближения DKP. Время сближения на кратчайшее расстояние:

Рис. 2.2. Прокладка в относительном движении

При ведении прокладки в относительном движении также быстро определяется и расстояние, на котором цель пересечет курс нашего судна. Для этого достаточно измерить расстояние ОП. (Если ЛОД проходит у нас по носу, определяют точку пересечения целью нашего курса, а если ЛОД проходит у нас по корме - точку пересечения нашим судном курса цели, для чего из центра планшета проводят линию, параллельную Vц до пересечения с ЛОД.) Время пересечения Тпер определится путем прибавления к показаниям судовых часов на момент нахождения место положения эхо-сигнала в точке А2 промежутка времени tпер:

Необходимо напомнить, что в первую очередь судоводитель должен определить основные обстоятельства встречи, т.е. DKP и tKP, а затем уже определять элементы движения цели.

Истинное перемещение цели является суммой двух перемещений - относительного и нашего судна или

Учитывая коммутативность суммы векторов можно находитьдвумя способами.

Построение векторного треугольника (см. рис 2.2), показанное сплошными линиями, называется прямым. При нем начала векторов скоростей (линий путей), проложенных в сторону движения судов, находятся в одной точке.

Применяется иногда также обратное построение, при котором векторы, откладываемые в сторону движения судов, сходятся своими концами в общую точку (показаны пунктиром).

Прокладка в относительном движении выполняется на радиолокационном маневренном планшете, представляющем собой сетку полярных координат. Для ускорения расчетов, связанных с плаванием судна за время между наблюдениями, на маневренном планшете помещена логарифмическая шкала.

2.2 Точность определения обстоятельств встречи и элементов движения судов

При обработке радиолокационных наблюдений следует иметь в виду, что обстоятельства встречи, курс и скорость цели определяются с погрешностями, которые в ряде случаев могут быть весьма значительными. Особенно важно учитывать вероятную погрешность в Dкр при оценке опасности столкновения.

Проведенные исследования показали, что при работе на шкалах среднего масштаба (15-16 миль) вследствие погрешности измерения пеленгов и дистанций относительное положение цели находится со средней квадратической погрешностью М?0,6 кб. Если суммарную погрешность в двух относительных позициях цели отнести (точки 1 и 2 на рис. 2.3.) ко второму моменту наблюдения, можно считать, что второе относительное положение определено с суммарной погрешностью MУ?0,85 кб.

Погрешность в определении позиции цели в первую очередь приводит к погрешности определения Dкр (см рис. 2.3): у Dкр= MУ (1+tкр /ДtH).

Рис. 2.3. Влияние погрешностей в позиции цели на радиолокационную прокладку

Погрешность в определении tKP зависит от отношения tKP/ДtH и относительной скорости цели. Для встречных целей

Погрешность в определении курса цели зависит от ДtH и скорости цели. Чем меньше скорость цели, тем больше погрешность в определении ее курса. Погрешность в определении скорости цели также зависит от ДtH. Следует иметь в виду, что фактические погрешности в определении Кц и Vц будут больше вследствие погрешностей в курсе и скорости нашего судна.

2.3 Определение маневра наблюдаемого судна

Если судно и наблюдаемое судно не изменяют своих элементов движения, то нанесенные на маневренный планшет через одинаковые промежутки времени относительные позиции наблюдаемого судна будут ложиться на одной прямой примерно в одинаковом расстоянии (с учетом возможных ошибок).

Рис. 2.4. Определение маневра цели

На рис. 2.4 видно, что в промежутке между первым и третьим моментами наблюдений (точки А1, А2, А3) наблюдаемое судно не изменяло своих элементов движения.

Если очередная нанесенная позиция наблюдаемого судна ложится в стороне от линии относительного курса (точки А4 и А5), то при отсутствии промаха в измерениях это говорит об изменении курса и (или) скорости наблюдаемого судна.

2.4 Выбор и обоснование маневра для расхождения на заданном расстоянии

Если Dкр< Dзад, то необходимо предпринять маневр для расхождения с целью. Маневр выбирается на основании анализа ситуации в соответствии с МППСС-72 и обстоятельствами данного случая.

Сначала судоводитель, глядя на вектор цели, воспроизводит в пространственном воображении существующую ситуацию и выбирает вид маневра (курсом или скоростью, сторону изменения курса). Сопоставляя tKP, V0 и Dзад, выбирает время начала маневра.

Выбираемый маневр в соответствии с требованиями Правила 8 - (проверить поправки), должен приводить к расхождению на безопасном расстоянии и, если позволяют обстоятельства, быть уверенным, своевременным и соответствовать хорошей морской практике. Изменение курса или скорости должно быть достаточно большим, чтобы легко обнаруживаться другими судами. «Если имеется достаточное водное пространство, то изменение только курса может быть наиболее эффективным действием для предупреждения чрезмерного сближения при условии, что изменение сделано заблаговременно, является существенным и не вызывает чрезмерного сближения с другими судами», Правило 8 (c). Еще два условия выбора маневра диктуются Правилом 19 (d), (i), (ii): «…насколько это возможно, следует избегать изменения курса влево, если другое судно находится впереди траверза и не является обгоняемым; изменения курса в сторону судна, находящегося на траверзе или позади траверза». [9].

Рис. 2.5. Обоснование маневра изменением курса

2.5 Учет навигационных ограничений

При плавании в узкости маневр, который выбирают и обосновывают для расхождения, должен одновременно и в равной степени обеспечивать и навигационную безопасность судна. С этой целью при обосновании маневра следует:

- исходя из навигационной обстановки знать безопасное расстояние отхода от линии пути судна Sбезоп;

- опустив перпендикуляр из конца вектора Vн1 на вектор Vн определить скорость отхода от линии пути Vотх, т.е. расстояние, на которое смещается свое судно в сторону от линии пути каждые 6 мин в процессе расхождения с целью;

- определить время расхождения по Vо1 и расстоянию МD;

- определить расстояние отхода Sотх= Vотх tрасх;

- если Sотх> Sбезоп, то предполагаемый маневр опасен в навигационном отношении и следует выбрать маневр с меньшей скоростью отхода (например, комбинированный маневр).

2.6 Учет циркуляции судна

В соответствии с НШС-82 элементы поворотливости представлены в таблице маневренных элементов в виде графика циркуляции с полного переднего хода на правый и левый борт в грузу и в балласте с положением руля «на борт» (в = 35°) и «на полборта» (в =15ч20°). При решении данной задачи предполагается, что будут использованы диаграммы циркуляции, приведенные на рис. 2.6. Следует иметь в виду, что параметры фактической циркуляции судна могут существенно отличаться от табличной в зависимости от скорости судна, его посадки (крена и дифферента), соотношения осадки и глубины, направления и силы ветра и волнения.

Рис. 2.6. Диаграммы циркуляции

При изменении курса судном относительное местоположение цели будет перемешаться по криволинейной траектории от точки М1 на ЛОД (в момент начала маневра нашего судна) до точки F на ОЛОД (в момент окончания маневра). В дальнейшем цель перемещается по ОЛОД, смещенной на расстояние ДDЦ (Реальное относительное перемещение цели будет сложнее. Вследствие падения скорости нашего судна на циркуляции ОЛОД не будет параллельна вектору V01 до тех пор, пока наше судно вновь не наберет на прямом курсе первоначальную скорость хода. В данном случае падение скорости хода на циркуляции частично компенсирует ДDЦ. Во многих случаях (например, при расхождении со встречной целью) вследствие падения скорости судна на повороте ДDЦ значительно увеличивается).

Рис. 2.7. Учет циркуляции

Учет циркуляции возможен следующими способами:

1) Способ условной упрежденной точки.

ОЛОД проводится не из точки M1 местоположения судна-цели в момент начала маневра, а из условной упрежденной точки М, отнесенной по ЛОД вперед на время упреждения tупр. В первом приближении в качестве tупр принимают половину времени поворота. Таким образом, при этом способе учета циркуляции поворот судна начинается на tупр =0,5 tман раньше, чем цель придет в точку, из которой проведена ОЛОД.

Способ наиболее часто применяется на практике, более точен для встречных целей и менее точен для целей, идущих сходящимися курсами. Неприменим при повороте под корму судна-сателлита, так как в этом случае Vo = 0 и при любом tупр точки М и Mt совпадают.

2) Способ относительного промежуточного курса.

Из графической прокладки находят требуемый угол изменения курса; из таблицы маневренных элементов по углу отворота находят время, затрачиваемое судном на поворот, tман; угол промежуточного курса и промежуточное плавание Sпр; из точки М1 позиции цели в момент начала поворота откладывают за время поворота; из конца вектора в сторону, обратную промежуточному курсу, откладывается промежуточное плавание Sпр; через начало вектора Sпр проводится ОЛОД параллельно.

Способ точен, но трудоемок. При решении задач расхождения на мостике судна не применяется. Применяется при разборе аварий и в качестве эталонного при оценке точности приближенных способов.

3) Способ введения поправки в Dзад.

Как показывают расчеты, при изменении курса нашего судна на угол до 90° ошибки в Dзад вследствие инерционности поворота не превышают тактическою радиуса циркуляции. При больших углах поворота достигают диаметра циркуляции. В этом способе Dзад назначается с запасом на максимально возможную ошибку от неучета циркуляции. Этот способ является основным при повороте под корму потенциально опасного судна, идущего параллельным или почти параллельным курсом.

2.7 Учет инерции

Инерционные характеристики судна в соответствии с НШС-82 представляются в виде графиков, построенных в постоянном масштабе расстояний и имеющих шкалу значений времени и скорости. [10].

При изменении скорости судном относительное местоположение цели будет перемещаться по криволинейной траектории, кривизна которой постепенно уменьшается по мере выхода своего судна на новую установившуюся скорость. Ошибки от неучета инерции при маневре скоростью могут достигать нескольких миль отсюда важность учета инерции. При маневре скоростью на крупнотоннажном судне новая скорость судна устанавливается через десятки минут и все это время цель перемещается по кривой ЛОД - отсюда сложность учета инерции.

Учет инерции возможен следующими способами:

1) Способ построения кривой ОЛОД.

Относительная траектория перемещения судна может быть найдена построением путевых треугольников за последовательные интервалы времени t1, t2,…, tn, после маневра So(ti)=Sц(ti) - Sн(ti).

Рис. 2.8. Учет инерции

Для построения кривой ОЛОД необходимо:

Из точки М местоположения дели в момент начала маневра нашего судна провести линию курса цели и отметить на ней отрезки, проходимые целью через определенные интервалы времени, например, через каждые три минуты (точки В1, В2,…, Вn); из точек Вi провести линии в сторону, обратную курсу нашего судна, и отложить по ним отрезки, пройденные судном-наблюдателем за соответствующее время после маневра (точки C1, C2,…, Cn); через точки Сi провести кривую ЛОД и определить Dкр как кратчайшее расстояние от центра планшета до кривой.

Способ точный и наглядный, но трудоемкий. Этим способом решается только задача предсказания Dкр no выбранному маневру, но не решается задача по нахождению требуемого изменения скорости для расхождения на заданном расстоянии. Для решения задач в условиях мостика не применяется. Используется при разборе аварий, а также в качестве эталонного для оценки точности приближенных способов учета инерции.

2) Способ введения поправки в Dзад.

Если в качестве меры инерционности судна принять характеристику tv (Инерционная характеристика tv численно равна времени падения скорости наполовину при меневре СТОП). Определяется экспериментально в начале рейса на одной скорости и пересчитывается на другие. Может быть снята с графиков инерционного движения судна. В этом случае Dзад может назначаться с запасом на максимально возможную ошибку. Этот способ может быть основным для судов водоизмещением до 1000 т.

3) Способ условной упрежденной точки

При этом способе учета инерции в треугольнике скоростей откладывается новая установившаяся скорость нашего судна, но ОЛОД проводится не из точки M1 местоположения цели в момент начала маневра, а из условной упрежденной точки М, отнесенной от точки Mi по ЛОД вперед на время упреждения tynp (рис. 2.9). В первом приближении в качестве tупр принимают половину времени, за которое устанавливается новая скорость своего судна. Таким образом, при этом способе учета инерции команда на сбавление хода дается на tупр? 0,5tман раньше, чем судно-цель придет в точку, из которой проведен ОЛОД. При правильном выборе времени упреждения ОЛОД пройдет по касательной к фактической траектории эхо-сигнала.

При этом способе учета инерции условно считается, что в течение tyпр сохраняется прежняя скорость судна-наблюдателя VH (при этом завышается пройденный путь), а после мгновенно устанавливается новая скорость Vн1 (при этом пройденный путь занижается). Оптимальным будет такое время упреждения, при котором завышение пройденного пути за время tyпр компенсируется последующим занижением. Это соответствует равенству заштрихованных площадей на рис. 2.10.

4) Способ средней скорости.

При этом способе учета инерции в треугольнике скоростей откладывается не новая скорость нашего судна, а некоторая средняя (эквивалентная) скорость за время от начала маневра до момента кратчайшего сближения . Через концы векторов Vcp и Vц проводится вектор средней относительной скорости и параллельно ему из точки М проводится ОЛОДср. Фактически эхо-сигнал будет перемещаться по кривой линии, расположенной между ЛОД и ОЛОДср выпуклостью в сторону ЛОД, и в точке кратчайшего сближения пересечений ОЛОДср.

При малом времени до кратчайшего сближения (tкр? 2,5t) ошибка при этом не превысит 10% выбега судна при свободном торможении.

Более точно величина средней скорости может быть найдена из универсальной таблицы учета инерции. [8]

2.8 Метод опасных относительных курсов

При выполнении точных расчетов на безопасное расхождение с одной или несколькими целями можно использовать метод секторов опасных относительных курсов (метод О.Г. Морева).

Метод О.Г. Морева дает полное графическое представление о возможных маневрах своего судна при заданном значении Doп. Этот метод реализован в некоторых автоматизированных системах предупреждения столкновений (МР-226, РЛС «Океан-С» и др.).

Настоящий метод позволяет найти вектор скорости своего судна для безопасного расхождения с целями. Это достигается путем:

а) графического построения на планшете:

- вектора скорости цели (с началом в центре планшета);

- сектора опасных относительных курсов (COOK) цели, ограниченного линиями, параллельными касательным, которые проводят из упрежденного места цели к окружности радиусом Don с центром, находящимся в центре планшета;

б) выбора для маневра такого положения конца вектора скорости своего корабля, при котором он находится вне COOK; при расхождении с несколькими целями положение конца вектора скорости своего корабля выбирают таким, чтобы он находился вне COOK каждой цели.

Сущность метода иллюстрируется рис. 2.12 и 2.13, на которых приняты следующие обозначения:

М - место своего корабля; К - место цели; Ку - упрежденное место цели (на предполагаемый момент начала маневра своего корабля); ЛОД - линия относительного движения цели; VM - вектор скорости своего корабля; Vр - вектор относительной скорости цели, параллельный ЛОД и равный по длине относительному перемещению цели за 10 мин с учетом принятого на планшете соотношения масштабов треугольников позиций и скоростей 1:10 (Vр находят графически; для случая, представленного на рис. 2.12, Vр=2ККу; Vк - вектор скорости цели; а, b - концы векторов Vм, Vк соответственно; Куm, Куп - касательные к окружности радиусом Don; bm', bn' - линии, параллельные касательным Кут, Куп; тКуП - сектор опасных относительных позиций цели (СООП); т'bn' - сектор опасных относительных курсов цели (COOK); VM1, VM2, VM3 - выбранные векторы скорости своего корабля при выполнении маневра соответственно только скоростью, только курсом, курсом и скоростью; а1, а2, а3 - концы векторов VM1, VM2, VM3 соответственно.

Таким образом, чтобы разойтись с целью на безопасном расстоянии, необходимо выбрать положение конца вектора скорости своего корабля вне COOK. Очевидно, что если точка М находится внутри COOK, то безопасное расхождение одним уменьшением скорости своего корабля невозможно. [11].

3. Маневрирование судов на расхождение. Использование ECDIS

3.1 Введение в электронную картографию

3.1.1 ECDIS: стандарты и спецификации

Последнее десятилетие характеризуется развитием морской электронной картографии, созданием судовых автоматизированных систем и приборов, позволяющих отражать на электронном экране место судна и навигационно-гидрографическую информацию. Цель создания этих систем - коренным образом улучшить организацию работы судоводителей, повысить её эффективность и снизить навигационную аварийность. Первые электронные карты создавались когда не было сложившихся стандартов для создания, отображения, передачи и редактирования электронных карт. Поэтому, разные фирмы - производители электронных карт выпускали их в своих внутренних форматах, часто несовместимых друг с другом. В более позднее время удалось выявить некоторые закономерности в создании таких карт. Появилась возможность сделать выводы, дающие более общий подход к созданию и использованию электронных карт. Сейчас координаторскую деятельность по стандартизации электронных карт осуществляет IHO во взаимодействии с IMO.

В настоящее время электронно-картографическая система может быть признана ECDIS системой, только если входящие в ее состав программное обеспечение и аппаратура, а также используемые электронные карты соответствуют всем ниже перечисленным требованиям:

§ IHO Special Publication S-57 - стандарт МГО (Международного Гидрографического Общества) на обмен гидрографическими данными. Описывает структуру данных и формат обмена между Гидрографическими Службами, производителями ECDIS, судовладельцами. В настоящий момент осуществляется переход от версии 2 документа (DX90) к редакции 3 (S-57 edition 3 от 3 ноября 1996 г.)

§ IHO Special Publication S-52 - спецификация на информацию, содержащуюся в электронных картах, а также перечисление требований по отображению данных. Редакция 5, декабрь 1996 г.

§ IMO Resolution A/817 - рабочий стандарт ИМО на ECDIS системы, перечисляет требования к программному и аппаратному обеспечению, электронным картам и цифровым корректурам. Дата издания: декабрь 1995 г.

§ IEC International Standard 61174 - требования к морскому навигационному и радиокоммуникационному оборудованию ECDIS-систем. Содержит описание методов проверки соответствия систем требованиям стандарта. Дата издания: 1998 г.

§ СОЛАС Глава V, правило 18 - одобрение и освидетельствования навигационных систем и оборудования, эксплуатационные требования к ним; Правило 19 - требования к оснащению судов навигационными системами и оборудованием.

Помимо соответствия перечисленным выше требованиям, электронно-картографическая система должна пройти процедуру официальной проверки в уполномоченной организации.

мореплавание судно расхождение маневрирование

3.1.2 Обзор электронных картографических навигационных информационных систем

Системы отображения карт и информации различаются по уровню предъявляемых к ним требований и возможностям отображения навигационно-гидрографической информации на экране монитора. Электронные картографические системы разделяются на RCDS, ECS и ECDIS. Большинство фирм производят оборудование ECS и ECDIS, которое может работать в режиме отображения растровых карт (RCDS mode). Системы представляют совокупность программных и технических средств, позволяющих решать вопросы безопасности судовождения при использовании электронной базы данных по навигационной гидрографической обстановке в данном регионе.

В RCDS (RCDS mode) на экране монитора воспроизводятся растровые карты, представляющие фотокопию бумажных. Эти карты по отображению совпадают с бумажными. Наличие на судне электронных копий и их бумажных аналогов позволяет наглядно отслеживать местоположение судна на дисплее и производить сравнение предварительной и исполнительной прокладок на мониторе и бумажной карте. Однако использование подобных карт во многом ограничивает возможности судоводителя при решении навигационных задач, обеспечивающих безопасность судовождения (установка сигнализации при приближении к опасностям, обозначенным на карте, плавание по внутренним водным путям и др.), поэтому такие карты могут использоваться только как вспомогательные.

Работа с векторными электронными навигационными картами значительно увеличивает возможности решения навигационных задач, т.к. все элементы карты имеют определенный код, на который может реагировать электронная картографическая система. Функциональные возможности картографических систем, работающих в этом режиме, значительно расширены. Подобная система может решать все основные задачи судовождения и отвечает международным и национальным требованиям. Отображение ENC официальных ГО не является обязательным условием работы системы, поэтому в ECS могут быть использованы VNC различных коммерческих структур, имеющих свой внутренний формат. [12].

Основной комплект ECDIS в соответствии с международными требованиями включает обязательное подключение следующих датчиков:

1) системы определения места судна (СНС, Лоран и др.);

2) гирокомпаса,

3) лага.

Остальные датчики могут быть подключены (активизированы опции) по требованию заказчика. Обычно фирмы-производители оборудования предусматривают возможности сопряжения с другим навигационным оборудованием для интегрирования информации в единой системе.

Подключение к компьютеру основных датчиков и базы данных по навигационной гидрографической обстановке, т.е. откорректированной электронной карты, позволяет оперативно решать навигационные задачи, связанные с безопасностью плавания судна.

Большинство картографических систем имеют расширенные возможности решения дополнительных навигационных задач, что значительно облегчает работу судоводителя как в режиме подготовки к плаванию, так и во время плавания. Подобный сервис может включать индикацию информации Radar/ARPA, AIS, эхолота, Navtex. Эти датчики отображены на рис 3.1, но не требуется обязательного подключения их в ECDIS.

3.1.3 Международные организации, участвующие в развитии ECDIS, и их взаимодействие

Взаимодействие Международных организаций, принимающих участие в развитии ECDIS и внедрении этой технологии на флоте, наблюдается с момента появления первых электронных карт и прослеживается до настоящего времени. На рис. 3.2 приводится схема подобного взаимодействия на 2004 г. Согласно представленной схеме, вопросами судовождения и безопасности при разработке требований к ECDIS занимается подкомитет по безопасности судовождения NAV, входящий в состав Морского комитета по безопасности MSC, который находится в структуре IMO. Документ, разработанный подкомитетом NAV и принятый IMO в ноябре 1995 г. - «Резолюция А.817 (19). Стандарты исполнения ECDIS» - явился основной точкой отсчета в формировании дальнейших требований к ECDIS.

Вопросами разработки требований к оборудованию и тестированию ECDIS занимается рабочая группа, входящая в состав IEC. Изданный документ IEC 61174 является основным стандартом для проверки ECDIS на получение сертификата одобрения типа.

Вопросы содержания, отображения и обновления карт находятся в ведении Комитета по гидрографическим требованиям к информационным системам CHRIS, который входит в состав Международной гидрографической организации IHO. Изданными документами являются:

1) S-52 «Спецификации содержания карт и отображения в ECDIS»;

2) S-52 Appl «Руководство по корректуре электронных навигационных карт»;

3) S-52 Арр2 «Спецификации цветов и символов»;

4) S-52 АррЗ «Толковый словарь ECDIS - установленные термины»;

5) S-52 Арр4 «Информация по тестовым данным для проверки на соответствие стандарту IEC 61174»;

6) S-57 «Стандарт передачи IHO для цифровых гидрографических данных», состоящий из трех частей. [12].

Среди прочих организаций, участвующих в стандартизации ECDIS, можно выделить следующие: рабочую группу цифровой географической информации DGIWG, Международную организацию по стандартам ISO, Международный морской комитет по радио CIRM. Согласование работы этих организаций осуществляет гармонизационная группа HGE.

3.1.4 Организация деятельности WEND

Основные принципы деятельности WEND - качественное и надежное обеспечение безопасности судовождения с использованием электронной базы данных.

WEND предполагает следующую структуру:

1) Система мировой базы данных ENC - общая мировая сеть данных, основанная на стандартах IHO и предназначенная специально для решения проблем международного морского использования ECDIS.

2) Базы данных по ENC национальных ГО, сосредоточенные в RENC.

3) WEND, представляющая собой систему IHO как кооперацию отдельных RENC.

4) RENC, согласно определению WEND, обеспечивающая корректурную поддержку карт данного региона.

3.1.5 Категории информации, отображаемой на дисплее

В соответствии с требованиями международной морской и гидрографической организаций к картографическим системам класса ECDIS, вся информация, которую можно выводить на дисплей, подразделяется на три категории:

1) Базовая, где отображается основная информация слоев, выключение которых невозможно ни при каких обстоятельствах. Такой информацией является:

- береговая черта;

- изобаты и опасности с глубиной меньше, чем указанные ранее в ECDIS для данного судна;

- надводные опасности, включающие линии электропередач и мосты, буи, знаки, которые могут или не могут использоваться для навигации;

- системы установленных путей.

2) Стандартная, включающая наличие следующих слоев:

- все слои базовой информации;

- осушки;

- границы фарватеров и каналов;

- береговые средства навигационного оборудования, радиолокационные ориентиры;

- районы с особыми условиями плавания;

- предупреждения.

3) Полная, где слои стандартной информации дополнены всей имеющейся на карте информацией.

Фиксирование информации с дисплея удобно при решении различных навигационных задач, когда избыток информации может мешать выполнению этой задачи (приближенное составление маршрута перехода).

В системах ECS обычно используется аналогичный подход к фиксированию отображения информации.

3.1.6 Технология изготовления векторных электронных карт

Как отмечалось ранее, гл. V Конвенции SOLAS подтверждает возможность использования электронных баз по навигационной гидрографической обстановке в качестве альтернативы бумажным картам. Это принципиально меняет стереотип мышления судоводителей, привыкших при решении вопросов безопасности судовождения работать с бумажными картами. Подобные базы данных представляют структурированную информацию по конкретному району, которая может быть преобразована в SENC и отображена на экране монитора. Навигационно-гидрографические базы данных могут создаваться официальными ГО или уполномоченными на подобную деятельность организациями. [13].

Требования к официальным базам данных являются для всех открытыми и изложены в руководящих документах IHO. Они выполняются всеми официальными ГО, изготавливающими электронные карты.

Для неофициальных ГО, представляемых коммерческими компаниями, основным руководящим документом является стандарт ECS Database Standard ISO 19379, в котором отражены требования к технологии и качеству электронных карт, используемых в ECS.

Такие компании представляют информацию с использованием своего внутреннего формата, доступ к которому может быть ограничен для фирм-производителей картографических систем. Однако неофициальность этих карт не позволяет использовать их вместо бумажных. Практика судовождения подтверждает высокую эффективность применения таких карт в оборудовании ECS и ECDIS в качестве вспомогательных.

Технология изготовления векторных карт представляет процесс, включающий автоматизированную обработку информации и одновременный контроль ее профессиональными инженерами-гидрографами для предоставления конечного продукта пользователю. В этом процессе можно выделить несколько этапов, которые являются обязательными. Электронная карта может быть получена на основе использования информации бумажной карты или электронной базы данных, находящейся в архиве. Современная технология позволяет получить электронную карту одновременно с ведением промерных работ на судне.

В настоящее время активно используется технология изготовления электронных карт по информации имеющихся бумажных. Первичный этап включает сканирование бумажной карты и получение растрового образа, т.е. файла рисунка этой карты. Последующая обработка предполагает векторизацию оператором полученной растровой карты с помощью специальной программы.

Первоначально создается файл пустой электронной карты с параметрами координат углов, соответствующими углам растровой карты, указываются система координат (эллипсоид) и проекция бумажной (растровой) карты.

После привязки углов растровой карты в координаты образовавшейся пустой электронной устанавливается определенный уровень контрастности и видимость растровой карты в определенной тональности (палитре). Оператор в рекомендованной последовательности выбирает объекты цифрования, которым будет присваиваться определенный код. Все объекты карты можно разделить на следующие виды:

- площадные (берега, районы якорных стоянок, районы закрытые и ограниченные для плавания, заповедники и т.д.);

- точечные (скалы, навигационные ориентиры, буи, маяки и т.д.);

- линейные (пирсы, свайные преграды, рыболовные сети и т.д.);

- справочная информация (информация о проекции, системе координат, требования портовых властей, выдержки из лоции и т.д.).

При фиксировании точечных объектов происходит запоминание координат этой точки и кода, по которому он будет распознаваться картографической системой впоследствии.

Линейные объекты векторизуются программой, позволяющей распознавать точки растровой карты. Так, программным способом образуется линия с точками, закодированными определенным образом. Площадные объекты представляются в виде замкнутого контура с автоматическим кодированием всех точек внутри него.

Справочная информация может относиться ко всей карте (проекция и система координат), группе объектов (условия движения судов внутри портовых вод) или иметь пояснительный характер описания отдельных точек, отражаемых на карте (места якорных стоянок).

Кодированные таким образом объекты бумажной карты представляют векторизованную базу данных, которая может обрабатываться, распознаваться и отображаться в картографической системе.

3.1.7 Использование официальных векторных электронных карт

В соответствии с новыми требованиями гл. V Конвенции SOLAS-74 на судне может быть использовано конвенционное оборудование ECDIS. Судоводитель может работать без бумажных карт при наличии резервного комплекта ECDIS и официальных ENC на район плавания, откорректированных на уровень современности.

Морские администрации государств вправе вносить поправки по обязательному оснащению своих судов, имеющих на борту ECDIS, дополнительной коллекцией бумажных.

Официальными ENC являются карты, изготовленные официальной ГО или уполномоченной ею организацией. Они должны быть выполнены в соответствии со стандартом IHO S57 после 1996 г., который называется «Стандарт передачи IHO цифровых гидрографических данных». Официальные ENC, изготовленные в соответствии с этим стандартом, имеют версию 3 (1996 г.) и выше - S57 (3), S57 (3.1),… - позднее 1996 г. Все другие электронные карты, выпущенные официальными ГО ранее по стандарту S57 или выпускаемые в настоящее время различными коммерческими структурами, не имеют статуса официальных.

Некоторые официальные ГО изготавливают растровые карты RNC, которые также называются официальными RNC и могут отображаться в ECDIS и ECS, но не могут заменять официальные ENC. Только в системе ECDIS откорректированная официальная электронная карта может заменять бумажную.

Единицей распространения векторной электронной карты является ячейка, представляющая базу данных по навигационно-гидрографической обстановке на определенный географический район. Она ограничена двумя параллелями и двумя меридианами. Нарезка ячеек может отличаться от традиционной нарезки бумажных карт. Обновление и дополнение коллекции официальных карт осуществляется средствами картографической системы с помощью встроенной программы, предназначенной для этой цели.

Обязательным требованием для дополнения коллекции официальных карт является процедура конвертирования их в SENC с помощью специальной программы. Описание работы с программой обычно приводится в руководстве пользователю или отдельном руководстве работы с утилитами. Корректура ENC, как правило, производится при помощи той же программы.

В настоящее время некоторые фирмы, имеющие одобренный сертификат на дистрибуцию SENC, могут конвертировать официальные карты в SENC конкретного производителя ECDIS и распространять уже готовые для отображения карты. Эта процедура, проводимая на берегу, сокращает трудозатраты судоводителя в море, уменьшает вероятность допуска ошибок и позволяет формировать заказ на электронные карты от различных производителей. Она не требует обработки заказов в море от разных поставщиков информации.

Работа судоводителя с ECDIS при отображении ENC требует обобщенных знаний цифрования электронных карт, которые могут отличаться от требований к цифрованию неофициальных карт.

Все картографические объекты разделены на классы, каждый из которых имеет набор атрибутов. Эта информация последовательно может выводиться на экран по запросу судоводителя.

3.1.8 Использование неофициальных векторных электронных карт

Электронные карты, изготовленные коммерческими компаниями, могут преобразовываться в SENC ECDIS и ECS и отображаться на экране. В этом случае они не могут заменить бумажные карты.

Оборудование ECS не является конвенционным, однако очень эффективно используется на судах, представляя дополнительное средство контроля местоположения судна при приближении к опасностям и решении различных навигационных задач.

Практическое отличие программного обеспечения ECS от ECDIS может быть очень незначительным и обычно заключается только в перечне спектра решаемых задач. У фирм, предлагающих ECS и ECDIS оборудование, обычно используется типовое программное обеспечение. Это дает возможность судовладельцу производить переинсталляцию судовой картографической системы и заменять системы более низкого уровня системами более высокого уровня с соответствующим изменением статуса оборудования и документации на него. Важным условием является выполнение требований сертификационных организаций к компьютерной технике и размещению ее на судне.

С помощью оборудования ECS судоводитель имеет возможность решать практически все основные навигационные задачи, что многих вполне устраивает. [12].

Как отмечалось, векторные электронные карты, изготовленные коммерческими компаниями, являются только информационными и не могут заменять бумажные карты. Однако многие судоводители используют их значительно эффективнее, чем имеющиеся на этот же район официальные. Это вызвано тем, что графика представления информации по объектам и окружающей обстановке может быть более наглядна и удобна для решения вопросов безопасности судовождения. Обработка подобной информации не требует дополнительных затрат времени. Кроме того, много информации на официальных картах остается невостребованной.

Изготавливая неофициальные карты во внутреннем формате, присущем только конкретной фирме, производители сами принимают решение о виде их представления на экране, использовании цветовой гаммы, библиотеке отображаемых символов, последовательности и уровне насыщенности информацией объектов карты. Обычно уровень качества этой работы, контролируемой профессиональными гидрографами, является высоким. Результаты анализа показывают, что такая продукция на флоте в картографических системах в настоящее время более востребована. В этих электронных картах может быть не только упрощенная информация, но и наоборот - информация, которая не предусмотрена для официальных карт, но часто используется в международной практике судовождения. Так, например, на большинстве судов есть адмиралтейская коллекция огней и знаков, но в официальных картах отсутствуют требования по фиксированию номеров маяков согласно этому пособию и иногда очень трудно сверить по книге фактическое состояние огня маяка с его характеристиками. У большинства фирм, производящих неофициальные электронные карты, эта информация присутствует, что часто является важным и востребованным при решении спорных и неопределенных вопросов.

В качестве примера достоинств некоторых неофициальных электронных карт отметим возможность производить подсветку точек береговых маяков определенным цветом при нахождении судна в секторе соответствующего огня Это выполняется только при условии, если дальность от судна до маяка меньше дальности видимости огня При наличии подобной подсветки судоводитель имеет возможность ориентироваться в условиях пониженной видимости при следовании по ведущим узконаправленным створам, отслеживать моменты «открытия» и «закрытия» маяков, использовать эту информацию при выходе судна в опасные сектора и т.д.

Фирмы, занимающиеся картографическим производством профессионально, обычно выпускают неофициальные электронные карты, полностью копируя информацию бумажных. Для соответствующего масштаба там представлена абсолютно вся информация и эта карта не может являться «приближенной», т.к. она полностью отвечает требованиям точности и достоверности информации.

3.1.9 Применение дополнительных баз данных для решения навигационных задач

Многие картографические системы способны решать навигационные задачи с использованием не только базы данных по навигационной гидрографической обстановке, но и дополнительных баз данных, которые могут храниться отдельно. Такие базы данных могут включать информацию по лоциям, портам, приливо-отливным течениям, поверхностным течениям, морским астрономическим ежегодникам, каталогам карт и книг, таблицам приливов. Перечень может быть расширен с учетом специализации судов или места установки картографических систем (береговой или судовой вариант).

Конвенция SOLAS-1974 предусматривает официальное использование этих баз данных, при условии предоставления их официальными гидрографическими службами. Корректура их должна быть приведена к уровню современности.

Подобная информация, представляемая в картографических системах, позволяет аккумулировать информацию и решать навигационные задачи применительно к конкретным условиям плавания с учетом всех имеющихся данных.

Некоторые картографические системы имеют возможность обрабатывать также оперативную информацию для решения навигационных задач. Примером является возможность обработки прогнозов погоды при планировании движения судна по созданному маршруту в сложных гидрометеорологических условиях. Наличие подобной программы позволяет своевременно внести изменения в график движения, изменить маршрут или предусмотреть дополнительные мероприятия по креплению и размещению груза.

3.1.10 Работа с растровыми картами. Ограничения картографических систем RCDS

Растровые карты в RCDS представляют графическую копию бумажных карт, отображаемую на экране монитора. Она удобна в восприятии, т.к. полностью соответствует бумажной, но менее информативна и не позволяет решать многие навигационные задачи, связанные с безопасностью судовождения.

Наличие мировой коллекции растровых карт позволяет использовать их в картографических системах любого типа. Требования по отображению растровых карт в ECDIS (RCDS mode) изложены в стандарте IЕС 61174.

Плавание в районах рек также затруднено, т.к. бумажные карты обычно имеют ориентацию не на север, а произвольную, т.е. при их печати используют «косую» сетку. При сканировании этих карт ориентация остается, а при отображении в ECDIS все карты ориентированы строго на север (или по курсу), что разворачивает текст, не позволяя его читать на экране.

Как известно, растровые карты занимают большой объем памяти, что вызывает определенные трудности для их хранения и приводит к перезагрузке экрана в некоторых картографических системах.

Отмеченные наиболее существенные недостатки подчеркивают ограничения картографических систем RCDS, являющиеся причиной продолжающихся дискуссий на международном уровне при рассмотрении вопросов альтернативности электронных карт их бумажным аналогам. [14].

3.1.11 Национальные технико-эксплуатационные требования, предъявляемые к ECS

Активное участие в разработке требований к оборудованию ECS принимает RTCM. К этим системам предъявляются национальные требования, выполнение которых должно быть подтверждено национальным сертификационным обществом. В Российской Федерации это Российский Морской Регистр Судоходства. Ниже приводятся основные технико-эксплуатационные требования (ТЭТ), предъявляемые к ECS, устанавливаемым на российских судах.

1) Отключение питания: в системе должно быть предусмотрено восстановление работы с сохранением всей ранее содержащейся информации при отключении основного питания системы не более чем на 45 с.

2) Отображение информации:

а) возможность удаления информации с экрана;

б) масштабы карт должны быть от 1:10000 до 1:50000000 с возможностью перехода от одного к другому;

в) перечень выводимых на экран данных о плавании;

г) возможность ориентации на север;

д) ECS должна иметь минимум два набора цветов (дневной и ночной).

3) Корректура: должна указываться дата последней корректуры. Наносится в автоматическом и ручном режиме. Цвет - оранжевый. Основные требования, предъявляемые корректуре, можно найти в приложении.

4) Оповещения и предупреждения:

а) информация о несоответствии масштаба изображения масштабу базы данных;

б) два режима работы: навигация и планирование;

в) сигналы тревог:

- сбой в работе приемоиндикатора;

- предел отклонения от курса, линии пути;

- заданная дистанция до точки поворота;

- заданная дистанция до опасного района.

5) Дополнительная информация на экране:

а) совпадение масштабов и ориентации Radar и VNC;

б) на экран карты можно выводить и убирать радиолокационную информацию, включая информацию о целях.

6) Требования к дисплею:

а) высота букв и цифровых знаков должна быть не менее 2 мм;

б) размеры символов при изменении масштаба должны оставаться неизменными;

в) диагональ изображения должна быть не менее 300 мм с разрешением 640х480 пикселей.

7) Рабочие режимы:

а) должно быть два режима - навигация и планирование;

б) в памяти должно храниться минимум 10 маршрутов по 100 точек;

в) данные координирования выводятся на экран каждые 5с с задержкой, не превышающей 2 с;

г) в памяти должна оставаться информация о 30 мин плавания или шести пройденных милях. На экране должна оставаться траектория с отображением одной точки за 30 с или через 0,1 милю;

д) данные о месте положения архивируются с интервалом, не превышающим 60 мин.

8) Точность вычислений:

а) расстояния - наиболее высокая из следующих:

- 1 метр при дистанции до 1000 м;

- D /1 000 при дистанции более 1000 м;

б) пеленга - 0,1°,

в) точность снятия с бумажной карты для нанесения на электронную:

- линейных объектов (берега, изобаты) - 1 мм;

- точечных объектов (буи, маяки) - 0,5 мм.

9) Время перестроения экрана не должно превышать 5 с. В технико-эксплуатационных требованиях определено содержание базы данных, включая требования к стандартному дисплею - всё то, что должно обязательно отражаться на экране: береговая линия, осушки, обязательные изобаты до 30 м, опасности и т.д. Также в ТЭТ определены требования к дополнительной базе данных: паромным переправам, подводным кабелям, трубопроводам и т.д.

3.2 Решение навигационных задач и работа с оборудованием в период плавания

3.2.1 Контроль работы навигационных датчиков

Как отмечалось, требования к ECDIS предусматривают обязательное сопряжение навигационных датчиков определения места судна, гирокомпаса и лага. Работа ECDIS в сети с датчиками дополнительной информации, к которым относится ARPA, Radar, AIS, эхолот и др., не должна ухудшать функционирование этого оборудования. В ECDIS должны быть предусмотрены средства для автоматической проверки сопряжения датчиков. Особые требования предъявляются сопряжению с оборудованием ARPA, Radar и AIS, что регламентировано стандартами IEC.

Результаты отказа работы датчиков навигационной информации или причины поступления недостоверных данных должны индицироваться на экране или оповещаться тревожной сигнализацией. В случае обнаружения неисправности аппаратуры должна быть указана причина поступления недостоверных данных.

Судоводитель обязан постоянно контролировать работу сопряжения оборудования и своевременно предпринимать меры в случаях сбоев или при отказе в его работе. Традиционные методы навигации должны быть востребованы и использованы для решения вопросов безопасности судовождения. Особое внимание уделяется контролю работы системы позиционирования и отображению местоположения судна на экране монитора.

Конвенционные требования предусматривают обязательное дублирование способов определения места судна и использование различных вариантов комбинаций с целью исключения возможных систематических ошибок.

Важным является то, что картографическая система фиксирует только текущее событие, наступление которого является свершившимся фактом, а судоводитель должен упреждать ситуацию и предусматривать заранее возможность допуска ошибки, связанную как с техническими вопросами, так и с вопросами человеческого фактора.

Картографические системы позволяют постоянно производить контроль работы основных приборов, сравнивая показания курса и скорости по GPS относительно грунта с показаниями лага и гирокомпаса, что очень важно для безопасности судовождения.

Обязательным условием является возможность установки местоположения своего судна вручную по информации любых способов ОМС. Допускается режим ведения прокладки посредством ручного ввода значений курса и скорости движения судна. Приоритет отдается той автоматизированной системе или ручной прокладке, надежность которой в сложившейся ситуации является наиболее высокой.

Возможность наложения «сырой» радиолокационной картинки на электронную карту и автоматическое совмещение этой информации дает возможность получать действительные данные о параметрах движения судна и контролировать показания датчиков курса и скорости движения судна. Этот режим работы позволяет получать дополнительную информацию о работе основных навигационных приборов. [12].

3.2.2 Решение навигационных задач во время рейса

В режиме реального мониторинга судоводитель решает текущие задачи, которые относятся к загруженному реальному маршруту следования. Эти задачи можно разделить на две категории:

1) Задачи, решаемые картографической системой автоматически.

2) Задачи, решаемые по запросу.

Автоматически решаются задачи приближения к поворотным точкам, выходу на новый курс и рекомендациям по дальнейшему планируемому пути следования. Эти данные доступны без ввода дополнительной информации и могут быть востребованы судоводителем.

По запросу могут быть произведены расчеты времени прихода в заданные координаты по планируемой скорости движения и скорости движения судна по задаваемому времени прихода в указываемую на маршруте точку. Эти задачи решаются для загруженного в режиме мониторинга маршрута. [12].

3.2.3 Работа с электронным судовым журналом

Действия судоводителя автоматически фиксируются в судовом электронном журнале. Внесение каких-либо изменений и дополнений в судовой журнал в течение последних 12 часов должно быть исключено. Требования стандарта IEC 61174 предусматривают запись всех основных параметров движения судна с возможностью их последующего восстановления. В течение этого периода должны фиксироваться время, координаты, курс и скорость судна, а также данные по электронной карте и ее корректуре. Автоматическое фиксирование этих данных за последние 12 часов должно происходить с интервалом 1 мин. Система сохраняет данные о рейсе в виде координат широты и долготы за последние 3 месяца с частотой 4 часа.

Судоводитель, согласно требованиям компании для данного типа судна и условий плавания, должен правильно указать параметры ведения журнала, т.е. фиксирования координат точек на маршруте следования, периодичности сохранения файлов архивируемых траекторий. Впоследствии данную информацию можно использовать на электронных картах для восстановления траекторий движения судна. Это может быть востребовано при анализе прошедшего рейса или повторном заходе в порт.

Обязательной является возможность мгновенного фиксирования местоположения судна с указанием отметки на электронной карте. Эта информация может быть использована для повторного выхода судна в эту точку (команда «человек за бортом»).

Хранение информации в архивированном виде необходимо производить до окончания рейса. Электронный судовой журнал не заменяет бумажный, но может его дополнять в случаях необходимости восстановления информации по рейсу.

3.3 Возможности ЭКНИС для расчета различных манёвров

Современные ЭКНИС позволяют определять обстоятельства встречи и элементы движения целей, а также проигрывать всевозможные маневры. Для этого используются функции «маневренный планшет» и «маневренные элементы». Рассмотрим эти функции на примере систем dKart Navigator компании «Моринтех» и OCEAN MONARCH компании «Морские навигационные системы».

Функция «Маневренный планшет» предназначена для графоаналитического решения задач для расхождения с опасными целями САРП и / или АИС. На рисунке 3.3 показано основное окно данной функции.

Вся необходимая информация о целях поступает от САРП и AIS. Окно «САРП цели» отображает информацию по целям САРП, предварительно взятым на автосопровождение, позволяет создавать ручные цели. При выборе цели вручную, её положение фиксируется на карте, указывается пеленг и расстояние, производится расчёт курса и скорости цели.

Описание элементов основного окна функции «Маневренный планшет»:

Индикатор максимальной дальности отображает максимальное значение радиуса (в морских милях) отрисовки маневренного планшета. Индикатор масштаба векторов отображает значение длин векторов (в минутах с учетом скорости) скорости судна и целей.

Кнопки выбора режима планшета. При нажатии на планшет отображает все реальные цели в режиме реального времени и с реальными значениями курса и скорости, позволяет моделировать различные ситуации, задавая разные значения курса и скорости судна. Также возможно отображение в ускоренном режиме. В режиме «Моделирование» пользователь может задать свое значение параметров в строках редактирования, во всех остальных режимах строки отображают текущие значения курса и скорости.

Блок настройки ускорения предназначен для настройки параметров работы планшета в режиме ускорения. Блок времени расхождения предназначен для расчета времени расхождения судна с целью.

Так же можно произвести выбор маневра, произвести его расчёты и проиграть. Для этого нужно выбрать окно «Маневренные элементы» и задать вид манёвра (циркуляция, инерция, экстренный маневр торможения, человек за бортом) и основные параметры состояния судна.

3.4 ЭКНИС для крупнотоннажного флота Navi-Sailor 3000

Navi-Sailor 3000 разработана в соответствии с требованиями Конвенции SOLAS и Резолюции IMO, имеет сертификаты Российского Морского Регистра Судоходства, Российского Речного Регистра и норвежского сертификационного общества DNV.

Конфигурация:

ЭКНИС включает в себя процессор, монитор, клавиатуру с трекболом и программное обеспечение. Именно в такой конфигурации система получила сертификаты одобрения типа от Департамента морского транспорта Минтранса РФ и Морского Регистра Судоходства России и в такой конфигурации предлагается для установки на суда. Монитор для отображения электронной карты может устанавливаться в специальной консоли, встраиваться в пульт управления судном или монтироваться на специальном кронштейне.

Позиционирование

Navi-Sailor 3000 автоматически предоставляет судоводителю всю необходимую информацию:

· текущее местоположение и вектор движения судна

· получение информации от радара/САРП и работа с РЛ целями

· данные, полученные от других подключенных навигационных датчиков

· данные АИС

· отображение контура судна в соответствии с заданными параметрами и масштабом карты

· информация об опасных объектах и районах на карте

· данные о приливах, течениях, погоде

Navi-Sailor 3000 позволяет сохранить несколько графиков (расписаний) прохождения одного и того же маршрута. В сетевой конфигурации существует возможность обмена данными о маршруте между несколькими интерактивными системами NaviSailor.

Информация по объектам на карте.

Navi-Sailor 3000 позволяет получать информацию по всем навигационным объектам, нанесенным на векторную карту:

· Точечные объекты (маяки, буи, информационные объекты, и т.д.);

· Линейные или пространственные объекты (рекомендуемые маршруты, кабели, трубопроводы, границы раздела, районы, и т.д.);

· Символы сообщений NAVTEX (при подключении функции Navtex Manager).

Информация из баз данных:

Пользователи системы Navi-Sailor 3000 имеют доступ к следующим базам данных Транзас, содержащим ценную информацию для правильных и точных вычислений, позволяющих сократить потребление топлива и оптимизировать время перехода:

· приливы и приливоотливные течения

· сезонные поверхностные течения

Планирование маршрута:

При планировании маршрутов в системе Navi-Sailor 3000 используются следующие данные:

· географические данные (координаты, направление в данную маршрутную точку из предыдущей, GС/RL - ортодромия / локсодромия).

· информация о расписании движения по маршруту (ETA время прибытия в последнюю точку маршрута, ETD время выхода из первой расчетной точки маршрута, средняя скорость следования из предыдущей в данную маршрутную точку).

· параметры безопасности при следовании по маршруту.

Возможности планирования маршрута перехода также включают:

· функцию проверки планируемого маршрута (одновременно с его созданием или уже созданного и сохраненного)

· загрузку маршрута в GPS

· редактирование маршрута графическим и табличным методами

· передачу данных о маршруте с основной станции на дополнительные (в сетевом варианте ЭКНИС)

· печать таблицы маршрута

Тревожная сигнализация:

В системе Navi-Sailor 3000 генерируются основные группы тревожных сообщений:

· antigrounding - приближение к навигационным опасностям, опасным изобатам и малым глубинам, подход к особым районам

· route - отклонение судна от маршрута, подход к маршрутной точке, прохождение последней маршрутной точки

· target/radar - события, связанные с целями и с датчиками, передающими в Navi-Sailor информацию о целях

· sensors мониторинг данных от подключенных датчиков

· network alarms - мониторинг состояния сетевой конфигурации системы Navi-Sailor

Электронный судовой журнал:

При использовании системы Navi-Sailor 3000 на борту судна вся информация автоматически записывается в Электронный судовой журнал. Фиксируются навигационные данные, состояние подключенных подсистем, используемые карты, тревоги и действия оператора. При этом оператор системы может в любой момент сделать принудительную запись, внести сведения о погоде и свои комментарии.

Функция «Playback»:

Функция проигрывания записи перехода (Playback) используется для просмотра всех деталей прошедшего рейса, применяя данные, автоматически архивируемые системой в процессе работы.

Доступны следующие опции проигрывания деталей рейса:

· воспроизведение движения собственного судна и целей

· воспроизведение всей навигационной обстановки на выбранный момент времени

· быстрый просмотр ситуации

Интегрированная информация от Navtex.

Система Navi-Sailor 3000 автоматически считывает поступающие по системе Navtex сообщения, обрабатывает их, выделяет координаты, район, передающую станцию, тему и некоторые другие параметры, сохраняет сообщение на диске и отображает отметку сообщения на электронной карте немедленно по получении. Автоматическая сигнализация активизируется при входе в зону, полученную от приемника Navtex, или при подходе к отметке одиночного сообщения.

Наложение радарного изображения.

В систему NaviSailor 3000 может быть установлена плата радар-процессора производства Транзас, которая принимает сигнал от радара, производит цифровую обработку принятого сигнала и формирует массив данных для наложения радарной картинки на электронную карту. Использование платы радар-процессора значительно расширяет диапазон возможностей Navi-Sailor 3000, позволяя осуществлять:

· наложение «сырой» радарной картинки поверх карты

· автоматическое выделение и сопровождение до 128 целей одновременно

· запись «сырого» радарного изображения на жесткий диск компьютера

Благодаря возможности отслеживания целей на всей зоне действия радара, автоматическому захвату и сопровождению целей, радарпроцессор производства Транзас дополнительно выполняет функции САРП.

Интегрированный Модуль погоды:

Интегрированный в систему Модуль погоды SPOS дает возможность пользователям получать по электронной почте прогностическую информацию, поступающую от Meteo Consult, и отображать ее на электронной карте.

Заключение

За время моей плавательной практики на газовозе «BW HAWLUR» я принимал полноценное участие в несении навигационной вахты, дублировал обязанности ВПКМ, собирал информацию по работе с электронно-картографическими системами. Особое внимание мною было уделено анализу эффективности маневрирования судна на расхождение, как с учётом информации ЭКНИС, так и без неё. Для этого в ЭКНИС использовались функции «маневренный планшет» и функция «проигрывания маневра» Так же многие задачи на расхождение были решены с помощью маневренного планшета. При решении этих задач использовались стандартные методы, применяемые на морском торговом флоте и метод опасных относительных курсов, разработанный Моревым О.Г и реализованный во многих системах предупреждений столкновений (таких как МР-226, РЛС «Океан-С» и др.). Основным преимуществом метода «опасных относительных курсов» я считаю высокую эффективность при расхождении с несколькими опасными целями и быстротой принятия решения в выборе маневра.

Для облегчения расчетов безопасного расхождения в стесненных условиях необходимо объединение на экране ЭКНИС курса маневра безопасного расхождения с его цветовой индикацией. Исходя из этого, хотелось бы внести предложение по доработке и модернизации - автоматическое изменение цвета вектора скорости нашего судна, при выборе маневра, если он ведёт к опасности (зелёный - безопасный в навигационном отношении отрезок курса, жёлтый - неблагоприятный отрезок нашего курса, ведущий к опасности, красный - отрезок движения на опасном участке (запретные районы, малые глубины и т.п.)) На мой взгляд, данный метод позволит оценить обстановку, учесть все виды навигационных опасностей и ограничений, тем самым облегчит и сократит время выбора манёвра судоводителем.

Список литературы

1. Аварийность морского флота и проблемы безопасности судоходства. - Кацман Ф.М., Ершов А.А., журнал «Транспорт Российской Федерации», Санкт-Петербург, 2006.

2. Лекции по безопасности жизнедеятельности. - Котик М.А., Ленинградский союз по безопасности жизнедеятельности человека, Санкт-Петербург, 1993.

3. Природа ошибок человека-оператора (на примерах управления транспортными средствами). - Котик М.А., Емельянов А.М., М.: Транспорт, 1993.

4. Утомление экипажа и безопасность мореплавания. - Торский В., Топалов В., Судоходство, Санкт-Петербург, 1996.

5. Положение о порядке классификации, расследования и учета аварийных случаев с судами. - Комитет Российской Федерации по рыболовству, Санкт-Петербург, 1994.

6. Резолюция А.772 (18) - ИМО, Лондон, 1993.

7. Международная конвенция ПДМНВ-78. - ЗАО ЦНИИМФ, Санкт-Петербург, 1996.

8. Управление судном. - Снопков В.И., АНО НПО «Профессионал», Санкт-Петербург, 2004.

9. МППСС-72, толкования Правил, комментарии к ним. - Издательство «РосКонсультант», Москва, 2004.

10. Наставления по организации штурманской службы (НШС-82). - ЗАО ЦНИИМФ, Санкт-Петербург, 1996.

11. Правила использования НРЛС в кораблевождении. - ГУНиО, Министерство Обороны СССР, 1984.

12. Электронные картографические системы в современном судовождении: Краткий курс лекций. - Гагарский Д.А., ГМА им. адм. СО. Макарова, Санкт-Петербург, 2004.

13. Конвенция СОЛАС Глава V, правило 18 - одобрение и освидетельствования навигационных систем и оборудования, эксплуатационные требования к ним; Правило 19 - требования к оснащению судов навигационными системами и оборудованием. - ЦНИИМФ, Санкт-Петербург, 1993.

14. ITERNATIONAL STANDARD IEC 61174 Second edition. - International Electrotehnical Commission, 2001.

15. IHO Transfer Standard for Digital Hydrografic Data S-57 Edition 3. - International Hydrographic Organization, 2000.

16. IHO S-52. Sptcifications for Chart Content and Display Aspects of ECDIS. Edition5. - International Hydrographic Organization, 1996.

ref.by 2006—2019
contextus@mail.ru