Содержание к диссертации
Введение
1. Предыстория проблемы управления движением судов 14
1.1. Формализация проблемы управления движением судов 14
1.2. Развитие начальных форм проблемы управления движением судов 18
1.2.1. Развитие правил плавания 18
1.2.2. Выбор путей в океане 27
1.2.3. Разделение движения 33
1.3. Основные тенденции развития мирового судоходства 42
2. Развитие системы установления путей движения судов 51
2.1, Системы разделения движения 52
2.2, Теоретические проблемы разделения движения 72
2.3, Глубоководные пути 80
2.4, Организация движения в районах морских разработок 90
2.5, Установление путей для избежания, специальных районов 104
3. Развитие систем управления движением судов 112
3.1. Первые системы управления движением судов за рубежом 112
3.2. Первые отечественные системы управления движением судов... 126
3.2.1. Система управления движением судов в порту Усть-Камчатск 129
3.2.2. Системы управления движением судов на базе береговой радиолокационной станции «Раскат» 135
3.2.3. Автоматизированная система управления движением судов залива Находка 145
3.2.3.1. Предпосылки создания, строительство и ввод в эксплуатацию системы 146
3.2.3.2. Технические средства системы 153
3.2.3.3. Принцип работы системы и методика дистанционной безлоцманской проводки судов 159
3.2.3.4. Модернизация системы 175
3.3. Развитие систем управления движением судов за рубежом 181
3.4. Развитие и современное состояние отечественных систем управления движением судов 196
3.5. Нормативно-правовое обеспечение функционирования
систем управления движением судов 207
4. Историография отечественных работ по проблеме управления движением судов 218
5. Становление и развитие теории судопотоков 227
5.1. Определение судопотока, классификация и характеристики судопотока 227
5.2. Критерии безопасности плавания 238
5.3. Общие закономерности судопотока 243
5.4. Пропускная способность водного пути 252
5.5. Надежность функционирования судопотока 255
5.6. Общие принципы регулирования параметров судопотока 260
6. Разработка моделей взаимодействия судопотоков 267
6.1. Линейные модели взаимодействия судопотоков 269
6.2. Пространственные модели взаимодействия судопотоков 274
6.3. Системный подход к проблеме управления движением судов 288
Заключение 297
Список использованной литературы 300
Приложение 1. Использованные условные обозначения 310
Приложение 2. Специальные районы и установленные пути на морях Дальнего Востока 312
Приложение 3. Резолюции ИМО по установлению путей движения судов 313
Приложение 4. Элементы и методы разделения движения судов 315
Приложение 5. Выписка из вахтенного журнала БРЛС «Раскат» 319
Приложение 6. Протокол совещания по вопросу организации регулирования движения судов в порту Восточном и заливе Америка 321
Приложение 7. Задание на составление технического проекта ЕКСУДС в порту Восточном и заливе Америка 323
Приложение 8. Статистические данные о работе системы управления движением судов залива Находка 326
Приложение 9. Программа развития систем УДС в районах и портах СССР на 1988-85 гг 327
Приложение 10.Знаменательные события в развитии систем управления движением судов за рубежом 337
Приложение 1]. Знаменательные события в развитии отечественных систем управления движением судов 341
Приложение 12.Библиография по системам управления движением судов 344
- Формализация проблемы управления движением судов
- Системы разделения движения
- Первые системы управления движением судов за рубежом
- Историография отечественных работ по проблеме управления движением судов
- Определение судопотока, классификация и характеристики судопотока
Введение к работе
Человеческие цивилизации, международные экономические отношения и взаимное сотрудничество государств развивались во многом благодаря Мировому океану. Еще в глубокой древности люди пришли к выводу, что перевозки грузов по воде гораздо эффективнее, чем другими способами. Реки и озера, прибрежные морские воды и - позднее - океанские просторы стали использоваться в качестве естественных путей, соединявших народы, страны и материки. Водные пути оказались настолько удобны, что там, где не было рек, строились судоходные каналы, первые из которых появились задолго до новой эры в Египте и Китае. Еще во времена фараонов был сооружен канал, соединивший Нил и Красное море, а Священный канал, построенный в 214 г. до нашей эры, до сих пор способен пропускать суда [144].
Несмотря на появление новых видов коммуникаций и в наше время водные пути остаются основным средством осуществления мировой торговли: по ним перевозится около 80 % внешнеторговых грузов и осуществляется значительная часть внутринациональных перевозок. До последнего времени объем мировой торговли и объем грузоперевозок морем увеличивались в среднем на 8 % ежегодно [102]. И в дальнейшем значение морских перевозок будет только возрастать. Кроме того, ежегодно сотни миллионов людей совершают морские путешествия на океанских лайнерах и местных судах, на моторных катерах и парусных яхтах. Сотни тысяч рыболовных судов круглый год находятся на промысле. На континентальном шельфе с помощью плавучих и стационарных установок и платформ добывается более трети всей нефти, газ и другие полезные ископаемые, в связи с чем созданы разнообразные специализированные суда численностью несколько десятков тысяч. Специальные плавсредства обслуживают многочисленные морские плантации по выращиванию моллюсков и растений. Во многих странах ведутся обширные гидростроительные работы. В Мировом океане работают подводные и надводные научно-исследовательские суда и аппараты, гидросамолеты и экранопланы, суда на воздушной подушке и подводных крыльях, буксиры и доки, плавучие краны и понтоны. Корабли военно-морских сил, пограничной и таможенной служб пользуются теми же морскими дорогами, что и другие суда. На морских просторах становится все теснее и оживленнее, и все большее значение приобретает проблема управления движением судов.
Управление судоходством является таким же древним видом деятельности, как и морские перевозки. Еще 1000 лет до нашей эры мавританцы, владевшие теми местами, которые сегодня называются Гибралтаром, "управляли" движением через пролив, собирая дань с проходящих судов, задерживая одних и пропуская других. Самые ранние записи, касающиеся управления движением судов в прибрежных водах в этом регионе, относятся к 500-300 гг, до нашей эры, когда проливом владели карфагеняне [144]. Это были первые попытки воздействовать на движение судов с помощью визуальных сигналов и простейших средств навигационного ограждения. Однако первым этапом организованного управления движения водным транспортом следует считать работу всё тех же каналов, где с целью повышения их пропускной способности вводилось попеременное движение, которое обеспечивалось как специальными правилами, так и различными системами световых и звуковых сигналов. Похожая ситуация складывалась и на реках.
В дальнейшем по мере того, как судов становилось все больше и больше, и встречи на морских дорогах наблюдались все чаще и чаще, появились и развивались такие элементы управления движением как правила плавания, судовые огни, позднее - правила предупреждения столкновений судов. Многовековое накопление опыта мореплавателями привело к появлению различных навигационных пособий и руководств, которые со своей стороны влияли на выбор путей, иными словами, оказывали регулирующее воздействие на географическое распределение судов.
Особую роль в развитии способов управления движением судов имело появление на флоте радиотелеграфа и радиоаппаратуры, что позволило наладить связь по схемам "судно-судно" и "судно-берег" и организовать передачу различного рода информации рекомендательного и распорядительного характера. В дальнейшем радиосвязь, особенно в диапазоне ультракоротких волн, стала важнейшим звеном во многих системах управления движением судов.
В результате совершенствования и появления новых навигационных технологий, например, таких систем, средств и методов, которые обеспечивали возможность все более и более точного определения места судна, суда концентрировались в определенных районах Мирового океаріа, особенно в местах соединения путей, на подходных участках. Эта тенденция, в свою очередь, накладывалась на естественный рост количественного состава флота, что приводило к еще большему увеличению плотности движения в таких районах, обусловливая необходимость принятия дополнительных мер по управлению движением судов. Так возникли рекомендованные раздельные пути движения, затем установленные пути, схемы разделения движения, районы повышенной осторожности плавания, глубоководные пути, развитие которых привело к CTaHOBjTeHHTO целой системы установления путей, принятой в международном масштабе на уровне ИМО. Управление движением судов приобрело характер системных процедур, реализация которых требовала серьезных предварительных проработок на стадии принятия решения, больших материальных затрат для первоначального введения в действие и последующего обслуживания, организационного и нормативно-правового обеспечения, сотрудничества ведущих морских держав.
В наиболее полном виде проблема управления движения судов решается с помощью специальных береговых технических комплексов, основу которых составляют радиолокационные станции и средства УКВ-радиосвязи. Такие комплексы появились в конце 1940-х годов и получили название систем управления движением судов. На новый качественный уровень такие системы вышли с развитием компьютерной техники. В настоящее время функционирование таких систем, как правило, связано с реализацией целого комплекса различных способов и средств регулирования движения: правил плавания, плавучих средств навигационного ограждения, схем движения в виде фарватеров, районов якорных стоянок и зон плавания для специальных типов судов, информационного обслуживания судов с помощью радиосвязи, лоцманского обеспечения, автоматизированного радиолокационного контроля за навигационной обстановкой. Такие системы регулируют движение судов в соответствии с установленными схемами и правилами плавания на основе наблюдения и анализа общей навигационной ситуации к конкретном районе с учетом перспектив ее развития, что в конечном счете ведет к снижению уровня аварийности, сокращению непроизводительных простоев судов из-за пониженной видимости, к повышению ритмичности и производительности работы портов и портовых служб. В последнее время функции систем управления движением судов расширяются, выходя за традиционные рамки регулирования судоходства, в частности, за счет выполнения мониторинга окружающей среды, координации работы и помощи аварийным службам при поиске и спасении на море.
Вышеизложенное позволяет сформулировать цель работы: исследовать и в систематизированном виде изложить основные закономерности возникновения и этапы развития средств и методов управления движением судов, главным образом, в течение второй половины 20 века и с особым акцентом на тот вклад, который был внесен в решение этой проблемы отечественными учеными и специалистами. Для достижения этой цели представляется необходимым решение следующих задач, обусловливающих структуру данной работы: - формализовать проблему управления движением судов в виде исторически обусловленных качественных и количественных категорий, позволяю- щих проследить их эволюцию по мере развития научно-технического прогресса; выполнить ретроспективный обзор методов управления движения судов за период до конца 1940-х годов с тем, чтобы идентифицировать состояние проблемы на начало второй половины 20 века; выполнить анализ основных тенденций мирового судоходства 20 века, влияющих на выбор средств и методов управления движением судов; исследовать основные этапы развития средств и методов управления движением судов в течение второй половины 20 века; выявить возможную взаимосвязь этих этапов с общими тенденциями мирового судоходства, характерными для этого периода, показать события, которые, на взгляд автора, имели особое значение на том или ином этапе, и показать те персоналии, которые принимали участие в этих событиях и в значительной степени определяли их ход и содержание; выполнить историографический обзор отечественных литературных источников по проблеме управления движения судов, выявить персоналии, внесшие наибольший вклад в решение этой проблемы за исследуемый период; - выполнить анализ развития и современного состояния научно- теоретического обеспечения проблемы управления движением судов за ис следуемый период с целью создания базы для разработки перспективных ва риантов организации движения в оживленных водах; - на основе анализа результатов работ других специалистов и собствен ных научных исследований сформулировать и разработать основные поло жения отдельной отрасли научных знаний, которую можно назвать как «тео рия судопотоков».
Свое право на обращение к данной тематике автор объясняет двумя обстоятельствами. Во-первых, значительная часть его практической, научной и преподавательской деятельности была непосредственно связана с решением различных проблем управления движением судов, что позволило собрать большое количество фактического материала. Во-вторых, сложившаяся в стране социально-экономическая ситуация имеет переходный характер, требующий определенного осмысления того, что было сделано в предшествующий период. На это указывает, например, А. А. Кузин - один из отечественных ученых в области истории науки и техники: "Историография истории техники показывает, что к этой науке проявляется повышенный интерес в периоды переходов от одного исторического способа производства к другому..." [30].
Объектом исследования данной работы являются средства и методы управления движением судом, а предметом исследования - процесс их эволюционного развития в течение, главным образом, второй половины 20 века.
Методологической основой исследования являются принципы исторического и системного анализа библиографического материала, т.е., подход к исследуемому предмету как к изменяющемуся во времени и развивающемуся в соответствии с тенденциями мирового судоходства и общим ходом научно-технического прогресса. При изучений отдельных сторон предмета исследования использовался целый комплекс методов, включая методы сопоставления и выявления этапов развития процессов, методы теории вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания и математического анализа.
Научная новизна данного исследования заключается в: а) разработке нового раздела в истории отечественной науки и техники: б) выполнении анализа закономерностей возникновения и развития средств и методов решения проблемы управления движением судов, которая приобрела особую актуальность во второй половине 20 века и остается таковой и в настоящее время; в) выявлении основных этапов развития, этой проблемы и перехода к новым качественным методам её решения; г) установлении зависимости этих этапов от основных тенденций мирового судоходства, которые были количественно идентифицированы; д) разработке основных положений теории судопотоков и её применения для решения некоторых вопросов управления движением судов; е) составлении первого в стране библиографического обзора литературных источников по исследуемой проблеме и ж) составлении хронологии знаменательных событий в истории развитии средств и методов управления движением судов и списка персоналий, внесших наиболее существенный вклад и решение этой проблемы.
Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением с данными и результатами других источников, а также использованием отдельных результатов данного исследования в организационно-нормативных, методических и научных работах других авторов, положительными отзывами и оценками специалистов, полученными на конференциях, семинарах и совещаниях различного уровня.
Практическая значимость работы заключается в: а) создании исторически обусловленной базы, на основе которой можно прогнозировать пути дальнейшего развития средств и методов управления движением судов; б) разработке основных положений теории судопотоков, предназначенных для решения многих задач управления движением судов; в) использовании полученных результатов на этапах проектирования, внедрения и опытной эксплуатации системы управления движением судов в заливе Находка; г) использовании полученных результатов в учебном процессе в Морском государственном университете им. адм. Г. И. Невельского.
О том, что подобные исследования имеют теоретический и практический интерес, говорится во многих работах отечественных ученых, занимающихся проблемами истории науки и техники, в частности, Е. И. Козлова, А, А. Кузина, С. В. Шухардина [26, 30, 98]. В частности, в работе [98] говорится, что "...историко-технические исследования имеют не только познавательное, но и большое практическое значение, ибо они не только помогают понять историю техники, но и вскрывают тенденции развития, являются основой разработки прогнозов."
Апробация основных положений и результатов диссертационной работы в форме докладов и сообщений проводилась на XVI, XVIII, XXI научно-технических конференциях ЦНИИМФ в 1976, 1978 и 1991 гг., XXII и XXXXI научно-технических конференциях ДВВИМУ в 1978 и 1994 гг., научно-техническом совете ММФ 21.08.79, Всесоюзной научной конференции "Безопасность на море" в 1991 г. в Николаеве, XXXVII Всероссийской межвузовской научно-технической конференция в 1994 г., Дальневосточных научно-практических конференциях "Проблемы транспорта Дальнего Востока" 1995 г. и 1997 г. во Владивостоке, Межвузовской научно-технической конференции «Проблемы развития транспорта Дальнего Востока» в 1997 г. во Владивостоке, Международной научно-технической конференции «Спутниковые системы связи и навигации» в 1997 г. в Красноярске, Международной конференций «Кораблестроение и океанотехника. Проблемы и перспективы» (SOPP'Ol) в 2001 г. во Владивостоке и 4-ой Международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» (FE-ВКАТ-01) в 2001 г. во Владивостоке, Отдельные результаты использовались при разработке технико-экономического обоснования автоматизированной системы управления движением судов в заливе Находка, Положения об этой системе и Генеральной схемы движения на акватории залива. Материалы работы послужили основой для разработки учебного пособия "Системы управления движением судов" (Всесоюзный институт повышения квалификации руководящих работников и специалиство рыбной промышленности и хозяйства) и двух специализированных дисциплин по выбору "Теория судопотоков и управление ими" и "Навигационное обеспечения плавания в зонах СУДС", включенных в программу подготовки инженеров-судоводителей в Дальневосточной государственной морской академии имени адм. Г. И. Невельского.
Результаты исследования опубликованы более чем в 40 научных работах, в том числе в четырех монографиях.
В качестве предмета защиты в соответствии с целями и задачами исследования представляются: формализация проблемы управления движения судов в виде исторически обусловленных количественных и качественных категории и её представление с позиций системного анализа; ретроспективная картина развития методов решения проблемы управления движением судов до начала второй половины XX века и результаты количественного анализа тенденций развития мирового судоходства на протяжении XX века, обусловливающих это развитие; исторический обзор становления и развития систем управления движением судов в сопоставлении с тенденциями мирового судоходства, периодизация процесса их развития на основе установления времени появления качественно новых типов систем, хронологический обзор знаменательных событий в истории систем управления движения судов; библиографический обзор научных работ отечественных специалистов по теории судопотоков и управления ими; основные положения теории судопотоков (методика регулирования параметров движения судов с использованием основной диаграммы судояото-ка; обзор вариантов представления формы и размеров зоны навигационной безопасности; методика организации движения в зоне пересечения водных путей, основанная на критериях безопасности плавания и пропускной способности; методологические основы оценки надежности функционирования судопотока; способы расчета эксплуатационных показателей (пропускной способности, среднего времени ожидания и т.п.) зоны пересечения водных путей; линейная и пространственная модели зоны пересечения водных путей).
В известной научной и научно-технической литературе проблема развития средств и методов управления движением судов в историческом аспекте в развернутом виде ранее не рассматривалась, и автор выражает надежду, что диссертационная работа представит интерес для специалистов, занимающихся проблемами безопасности мореплавания, в частности, организацией движения судов на подходам к портам и в портовых водах.
Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и 12 приложений, изложенных на 354 страницах машинописного текста, и включает в себя список использованной литературы из 168 наименований.
Формализация проблемы управления движением судов
Термин «управление движением судов» в специальной литературе используется с середины 1970-х годов, определяя целый ряд конкретных процедур. В этом же контексте для идентификации этих же процедур применялись и другие термины, например, «регулирование движения судов» или «регулирование судоходства», "контроль за навигационной обстановкой" и т.п. Однако примерно с начала 1980-х годов термин «управление движением судов» становится общепринятым, не имея, тем не менее, точного однозначного определения. Впервые этот термин был использован в работе С. Г. Пого-сова и Г. И. Москвина [70] в следующем значении; "Управление движением судов на обслуживаемой акватории предполагает создание условий плавания, обеспечивающих навигационную безопасность судов при максимальной интенсивности их движения. Управление движением судов организуется в первую очередь в районах с напряженным судоходством, в водах крупнейших морских портов и на подходах к ним". Однако такое определение проблемы управления движением судов является несколько ограниченным, что объясняется задачами, которым была посвящена эта работа.
Представляется, что в формулировке "управление движением судов" ключевым является словосочетание «движение судов». Поэтому для того, чтобы можно было формализовать термин "управление движением судов", процесс движения судов необходимо определить таким образом, чтобы его можно было бы идентифицировать как в качественных, так и в количественных категориях. Таким определением процесса движения судов может быть понятие "судопотока", рассматриваемое в главе 5. Судопоток обладает характеристиками (функциональными параметрами), которые имеют четкое количественное определение (интенсивность, плотность, средняя скорость, закон распределения, пространственное расположение). Следовательно, можно считать, что управление движением судов сводится к тому, чтобы путем внешних управляющих воздействий добиться установленных значений параметров функционирования судопотока. Например, регулируя безопасные кильватерные расстояния между судами, можно изменять плотность судопотока (движения судов), или устанавливая системы разделения движения, можно обеспечить необходимое пространственное распределение судопото-ков в заданном районе, При этом все процедуры управления движением судов имеют конечной целью повышение безопасности мореплавания и эффективности работы морского флота, что вполне согласуется с определением, сформулированным в работе С. Г. Погосова. и Г. И. Москвина. Три года спустя, в 1979 г., в работе [67] С, Б. Ольшамовским было сформулировано, что в общем виде, цель управления сводится к поддержанию на определенном временном интервале минимума (максимума) некоторого функционала Q (Xt О) — min (max), где Х- вектор состояния управляемых параметров судопотока; U- вектор соответствующих управляющих воздействий.
Под управляющими воздействиями следует понимать то, что оказывает влияние на судоводителя при принятии решений, связанных с движением (от выбора общего маршрута при планировании рейса до изменений курса и скорости при плавании на отдельных участках пути). Степень такого влияния определяет величину управляющих воздействий, которая может находиться в очень широких пределах от практически нулевой до максимальной. Управляющие воздействия могут быть реализованы в разнообразных; формах с использованием различных нормативных документов, организационных мер, техничесішх средств и т.п. Однако по виду (по своей сути) все управляющие воздействия независимо от их величины можно разделить на четыре группы или уровня:
- информация, содержащаяся в пособиях и руководствах для плавания, на морских картах или получаемая судоводителем по радиосвязи от различных внешних источников, которая может влиять на выбор курса или скорости. Информация обладает минимальным управляющим воздействием;
-рекомендации, представляющие собой один или несколько возможных вариантов действий в конкретной ситуации. Рекомендации, как правило, включают в себя уровень предоставления информации, образуя более сильное управляющее воздействие, которое, однако, не настолько велико, чтобы обеспечить их обязательное исполнение. До судоводителя рекомендации доводятся как с помощью различных руководств для плавания, так и по радиосвязи (например, рекомендации по выбору курса при проводке судов наивыгоднейшими путями с учетом гидрометеоданных);
- правіша, определяющие различные аспекты движения судов, можно от нести к третьему уровню управляющих воздействий, который, в свою очередь,имеет несколько подуровней, что проявляется в различной приоритетности правил (международные нормы, национальное законодательство, местные правила и нормы), придавая им различные по величине управляющие воздействия. Судоводитель знакомится с правилами, используя нормативные документы, руководства, пособия, карты, радио сообщения и другие источники;
- указания (или предписания), формирующие четвертый предельный уровень управляющих воздействий, имеющих максимальную величину, что обусловливает их обязательное исполнение (например, сигнализация семафорного типа о порядке движения во Внутреннем японском море, команды лоцмана или указания оператора береговой распорядительной системы управления движением судов). Указания передаются или на бумажных носителях (пособия, радиограммы), или с помощью различных технических средств.
Системы разделения движения
Методы разделения движения судов в той или иной форме и степени используются для решения первых трех из указанных выше целей установлений путей. История развития методов разделения движения можно разбить на три этапа: 1) период зарождения в середине 1850-х годов и медленного последующего развития примерно до 1960 г.; 2) период бурного развития и становления с I960 по 1985 гг. и 3) время после 1985 г, когда утвержденные на международном уровне процедуры начали постепенно распространяться на районы оживленного судоходства.
Первые системы разделения движения были внедрены на национальном уровне в Соединенных Штатах и Советском Союзе, а также во Внутреннем Японском море. В середине 1950-х годов на подходах к Нью-Йорку были установлены пути раздельного движения, которые сначала не были обязательными, а просто рекомендовались судоводителям для использования. Однако столкновение пассажирских судов «Андреа Дориа» и «Стокгольма» в 1956 г. показало, что многие суда не выполняют указанных рекомендаций. Поэтому Гидрографическая служба Соединенных Штатов предписала судам, следующим в Нью-Йорк, проходить вблизи маяка Нантакет, а судам, идущим в обратном направлении, держаться примерно в 25 милях южнее этого плавмая-ка. Подобный опыт разделения судопотоков примерно к тому же времени имелся на дальневосточных морях Советского Союза, в частности, в проливе Лаперуза. Идея разделения движения судов в том виде, в котором она практически реализуется в настоящее время, окончательно сформировалась с появлением на флоте радиолокационной техники, обеспечивающей достаточно точное и надежное определение места судна в любую видимость на расстояниях до 50 миль от берега, а также выбор маневра для избежания столкновения. Одним из первых был испанский военный моряк контр-адмирал X Гар-сиа-Фриас, который в 1956 г. для пролива Гибралтар и подходов к нему предложил довольно сложную схему разделения движения судов, которая включала в себя ставшие сейчас классическими такие элементы разделения, как «полоса движения» и «зона разделения движения» (рис. 2.1). В основе его предложений лежала простая и не новая идея, которая встречалась еще в прежних правилах предупреждения столкновений: при плавании по узкому фарватеру в условиях интенсивного движения суда должны держаться правой стороны. При этом должна быть четко обозначена осевая линия или полоса. Еще раз эта идея была обнародована им в 1957 г. на международной конференции по морским радиолокационным станциям, которая проходила в Генуе. Однако в этот раз его предложение не нашло практической поддержки.
Следующие рекомендации по разделению судопотоков касались схемы организации движения в Дуврском проливе. Этой проблеме к тому времени было уже более ста лет. Еще в 1857 г. была высказана идея установления продолжительных полос движения, огражденных плавучими СНО [106]. Однако ни это, ни последующие предложения не были реализованы. К середине XX века здесь сложились семь направлений интенсивного движения (рис.
2.2). В проливе сходились пять пу теи интенсивного движения с северо-востока и два с юго-запада. Норвежский страхователь Т. Уик-борг на основе анализа статистических данных установил, что почти половина всех столкновений приходилось на южную часть Северного моря, включая Дуврский пролив. Причем большинство столкновений происходило между судами, нож сближающимися на встречных или близких к ним курсах [105]. Такая ситуация была особо характерна для этого района. Проблема организации движения приобрела особую актуальность. Появились работы, в которых предлагались раз личные варианты решения этой проблемы. В 1958 г. французский капитан Л. Робишон применительно к Дуврскому проливу высказалте же соображения, что и X. Гар сиа-Фриас для пролива Гибралтар.
Пути судов в Дуврском проливе до вдоль средней части пролива он ведения системы разделен движения [19] даоюш уотан0вить нейтраль но шлосу шириной 2 мили, которая бы разделяла встречные потоки движения Севернее это полосы должен проходить путь шириной 4 миля для судов следящих в западном направлении, а южней - такой же путь для судов, направляющихся на восток. Вдоль обоих побережий остается зона приоре -„ого плавания, „ которой разрешается рыболовство. На основных же путях лов рыбы должен быть запрещен, а пересечение этих путей должно осуществляться по установленным поперечным фарватерам преимущественно при хорошей видимости.
Первые системы управления движением судов за рубежом
Первые опыты по использованию РЛС на флоте были проведены специалистами военно-морских сил Англии еще в 1930-х годах. Эти РЛС работали в метровом (10-20м) диапазоне волн и использовались для обнаружения крупных объектов, в основном, германских военных кораблей. Там же векоре после Второй мировой войны появились и первые СУДС, оборудованные аппаратурой радиолокации и радиосвязи.
В мае 1946 г. на Международной конференции но морским навигационным средствам, проходившей в Лондоне. Великобритания представила доклад на тему "Веред овые РЛС для наблюдения в портах и гаванях", где впервые предлагался проект по созданию прообраза СУДС
В 1947 г. на конференции в Нью-Йорке была представлена первая бере-говая РЛС, разработанная фирмой "Декка" и частично отвечающая этим требованиям, которая затем в начале 1948 г. была установлена в Англии в порту Ливерпуль (рис. 3 1). которая в специальной литературе часто упоминается как первая в мире СУДС в том смысле этого термина, который принят в настоящее время. (Хотя в феврале тою же 1948 і. в Днілий в порту Дуглас на острове Мэн начала работать еще одна СУДС на базе судовой РЛС фирмы "Маркони". которая была несколько модифицирована с целью более удобного использования его лоцманами-операторами). Эта система была введена в эксплуатацию фирмой «Сэр Роберт Уотсон энд бразерс». располагалась в устье реки Мереей и предназначалась для обслуживания паромов и крупных судов, курсирующих между пристанями Ирине и Уолласи, а также для сбора навигационной и вспомогательной информации.
Эта системы была оборудована обычной судовой РЛС "Декка-32", которая обладала высокими техническими характеристиками. Приемопередатчик системы работал в трехсантиметровом диапазоне волн в полосе частот 9480 9500 МГц при длительности импульса 0,05 мке и частоте повторения 1840 Гц, его мощность составляла 10 кВт. Использовалась антенна типа параболический отражатель (рупорный облучатель) длиной 25 футов и высотой 2 фута, горизонтальная ширина луча 0.3 (на уровне 3 дб) или Рис 3.1. Пульт управления первой береговой РЛС в порту Ливерпуль [109] 0,6 (на уровне 20 дб), скорость вращения - 20 об/мин (при скорости ветра до 70 узлов) [109]. Такая разрешающая способность обеспечивала высокую по тем временам точность радиолокационной проводки судов. Пять крупномасштабных индикаторов кругового обзора диаметров 37,5 см с возможностью смещения центра развертки до 5 радиусов экрана представляли надежное радиолокационное изображе Рис. 3.2. Изображение на индика- ние обслуживаемой зоны (рис. 3.2) с точ-торе БРЛС в Ливерпуле [109] ностью 50 ярдов по ДШІЬН0СТИ и 0?5 по направлению в масштабе примерно 1:36000 (2 дюйма - 1 морская миля). Шестой индикатор в масштабе 1:144000 (1 дюйм - 2 морских мили) обеспечивал просмотр подходов к порту [109]. Еще на этапе планирования основная цель этой системы была определена как радиолокационная проводка крупных судов в плохую видимость, особенно в зимнее время. В течение первого года эксплуатации услугами этой системы воспользовалось 229 судов, в следующем - 301 судно и в 1950-51 гг. это число увеличилось до 528. Последнее увеличение связывалось с введением в это время новой подсистемы УКВ радиосвязи и с повышением общего уровня доверия к системе со стороны судовладельцев и судоводителей. Наряду с новой подсистемой УКВ радиосвязи портовый совет санкционировал закупку 150 портативных радиостанций, которыми были снабжены все лоцманы, что позволило им во время радиолокационной проводки поддерживать надежную связь с системой в радиусе 20 миль. Кроме того, такой УКВ радиосвязью были оборудованы более 50 судов, постоянно заходящих в Ливерпуль, что также способствовало повышению общего уровня безопасности мореплавания.
Историография отечественных работ по проблеме управления движением судов
Практическое внедрение таких сложных в техническом и организационно-правовом аспектах систем, какими являются СУДС, несомненно, требовало достаточно серьезного научного обеспечения. Значительная часть научно-исследовательских и экспериментальных исследований в этой области было проведена за рубежом, в частности, в Японии, Англии, Франции, Германии, Голландии, США, странах Скандинавии. Обзоры таких исследований можно найти, например, в работе [116], а некоторые наиболее известные международные проекты и программы приведены в разделе 3,3.
Отечественные ученые и специалисты с момента появления первых СУДС постоянно уделяли внимание научно-исследовательскому и научно-техническому обеспечению их внедрения и эксплуатации и внесли свой вклад в решение этой проблемы. Для того, чтобы можно было всесторонне представить развитие этой важной составляющей функционирования СУДС, был составлен в хронологическом порядке библиографический перечень относящихся к рассматриваемой тематике работ, опубликованных отечественными учеными и специалистами за период с 1955 по 2000 гг. (приложение 12).
В этот перечень вошли, главным образом, работы, рефераты которых были представлены в реферативных журналах ВИНИТИ и которые были опубликованы в следующих изданиях:
- журналы «Морской флот», «Речной флот», «Судостроение», «Судоходство», «Морские порты», «Морской сборник», «Записки по гидрографии»;
- издания ЦБНТИ ММФ «Судовождение и связь», «Безопасность мореплавания», «Судовождение, связь и безопасность мореплавания», «Морское право и коммерческая информация», обзорные информации, информационные бюллетени ММФ;
- сборники научных трудов ЦНЙИМФ, ЛВИИМУ (впоследствии ГМА), ДВВИМУ (впоследствии ДВГМА), ГИИВТ, НИИВТ, Союзморниипроекта;
- отчеты о научно-исследовательских работах, выполненных в ІІНИИМФ, Дальневосточном филиале ЦНИИМФ, Союзморниипроекте, ДВВИМУ;
- монографии, учебники и книги из серии «Библиотечка судоводителя»;
- сборники трудов конференций и семинаров по тематике СУДС; -депонированные работы и авторефераты кандидатских и докторских диссертаций по тематике СУДС.
Представляется, что в этом случае в данный перечень вошла подавляющая часть опубликованных работ по тематике СУДС. Все публикации были разделены по трем темам; а) отечественные СУДС; б) общие проблемы эксплуатации СУДС; с) теория судопотоков. В этот перечень не вошли публикации, которые относятся к другим направлениям науки, но имеют косвенное отношение к проблемам СУДС, например, по расхождению судов, технические аспекты использования радиолокационных станций и т.д. Распределение опубликованных работ по этим темам за пятилетние периоды, начиная с 1955г., представлено в табл. 4.1.
Определение судопотока, классификация и характеристики судопотока
В трех наиболее ранних работах начала 1970-х годов [16-18] дается, по сути, одно и то же определение судопотока, под которым понимается совокупность или множество судов, движущихся на определенном участке водного пути в одном направлении. Как видно, это определение достаточно широко, имеет чисто описательный характер и не включает в себя ни одного количественного критерия. Для микроскопических моделей движения судов такое определение, видимо, нельзя признать исчерпывающим, поскольку с позиции отдельного судна движение может осуществляться в трех режимах: а) одиночное плавание, когда курс и скорость судна выбирается судоводителем с учетом многих факторов, в число которых, однако, не входят другие суда; б) групповое плавание или плавание в составе каравана. Такая форма движения весьма редка, но все-таки бывает и отличается тем, что судоводитель в этом случае принимает решение о выборе курса и скорости исходя из указаний или действий флагмана; в) плавание в составе судопотока, когда характер движения определяется, главным образом, наличием в непосредственной близости других судов и их количеством, что влияет на выбор скорости, кильватерных и траверзных расстояний до соседних судов. Иными словами, плавание в составе судопотока характеризуется непосредственным взаимодействием судов.
Даже при беглом взгляде на эти три режима движения видно, что основное определение судопотока не делает различия между ними. Хотя совершенно ясно, что имитирующие их микроскопические модели должны существенно разниться между собой. Здесь же следует отметить, что до сих пор не разработаны такие критерии, которые позволяли бы установить точную границу перехода от одного режима движения к другому, например, перехода от одиночного плавания к плаванию в составе судопотока. Эта проблема до сих пор остается наименее изученной, а некоторые авторы (например. [70]) вообще высказывают сомнение в возможности её решения.
В то же время для макроскопических моделей движения судов, представляющих функционирование целостной системы в конкретных пространственно-временных границах, основное определение судопотока является вполне корректным и отражает суть процесса, которую можно выразить формулой "есть суда - есть судопоток"; причем эта формула не накладывает каких-либо ограничений на количественный состав судов (достаточно одного судна!) и их пространственно-временные отношения.
Итак, судопоток - совокупность судов, движущихся в одном направлении на определенном участке водного пути.
В работе [70] указано, что транспортный поток как самостоятельная система характеризуется тремя основными свойствами: неопределенностью, конечностью и зависимостью расстояния от времени. В полной мере этими свойствами обладает и судопоток, что позволяет использовать для его изучения некоторые методы классической теории транспортных потоков.
Помимо свойств, характеризующих судопоток как транспортный, он обладает рядом отличительных особенностей (см. [43]), которые не рассматриваются в классической теории транспортных потоков, что обусловило целесообразность выделения судопотоков в отдельную группу транспортных потоков и разработки специальньгх теоретических моделей, имитирующих процесс их функционирования.
При рассмотрении судопотоков можно выделить несколько классифицирующих признаков, например, продолжительность (постоянные и временные), значение (местные, региональные и межконтинентальные) или структура (однорядные, двухрядные и многорядные). Однако с точки зрения разработки теоретических моделей судопотоков наибольшее значение имеют три классифицирующих признака: взаиморасположение, организация движения и плотность.
