Введение к работе
Актуальность темы. Внутренние водные пути (ШШ), протяженностью 100000 км. со ПО судоходными шлюзами, нилягаген важнейшей частно инфраструктуры, обеспечивающей транспортные связи (>8 субъектов РФ, а также экспортно- импортные перевозки и 670 портов 45 стран Европы, Азии и Африки. Правительство РФ уделяет большое внимание дальнейшему надежному функционированию ВВП, о чем свидетельствует принятая н l'J'J5 г. Федеральная нелевая программа "Внутренние водные пути России на l9lJfi-'200l) it", гем самым подчеркивается важності, п государственный приоритет развития ВВП в транспортной инфраструктуре.
Использование новых типов крупнотоннажных судов, включая иностраиньк суда, и рост международных перевозок выдвигают на одно из первых мест про блему повышения готовности судоходных сооружений (СС) к пропуску судов і увеличения пропускной способности ВВП, лимитирующими элементами которы; являются судоходные шлюзы (СШ), то эта проблема трансформируется в иерво степенную задачу повышения готовности в первую очередь однокамерных СШ і пропуску судов, как наиболее загруженных. Поэтому решение задачи оценнваии/ комплексного влияния различных факторов на готовность к шлюзованию послед них является весьма актуальной.
Анализ полученных результатов в известных автору работах но рассмотрен пым направлениям исследования показывает, что они не позволяют с единых ме тодичеекнх основ исследовать комплексное влияние на готовность СШ как техни ческих и эксплуатационных параметров систем шлюза, судна и характеристик обслуживающего персонала, так и параметров эксплуатационных процессов, отражающих неритмичность потоков судов, формирование очереден судов в подходных каналах, подготовку систем шлюза и шлюзуемых судов к пропуску, неио средственные операции шлюзования при различных стратегиях пропуска судов, негативные воздействия и другие факторы. Кроме того не нашли должного от ражений вопросы комплексного исследования готовности СШ к пропуску судов, связанные с разработкой методического и математического аппаратов оценивания показателей готовности СШ, предназначенных как для получения оценок потен циалыюн готовности, так и для создания методов и моделей, применяемых при автоматизации процессов исследования (оценивания, прогнозирования) готов ности СШ при создании и эксплуатации.
Наличие же комплексного оценивания готовности, как интегратианого ЭС, заключающегося в способности СШ к переводу из любого состояния в состояние выполнения заданных функций в произвольный момент времени, позволит более обоснованно задавать вектор параметров системы обеспечения готовности СШ, более объективно исследовать влияние различных факторов на готовность и эффективность СШ и находить рациональные пути их обеспечении.
В связи с результатами выполненного анализа отечественных и зарубежных работ, рассматривающих вопросы создания, эксплуатации и функционирования СШ, научной задачей, решаемой а диссертации, наляется разработка метода и математических моделей оценивании готовности как интегратианого эксплуа-
тпациониого свойства однокамерных судоходных иілюзоа к пропуску судов, суще стаєнно определяющим их .эффективность функционирования.
Таким образом, актуальность выполненных исследовании в диссертации обусловлена: иозр<х:нісй ролью судоходных сооружении ВВП и необходимостью понижения их лфі(х:ктіпіио<;ти функционирования; сложностью процесса функционирования ВВП и СС. характеризующеюся необходимостью применения системного анализа; большими временными и экономическими затратами па создание СС; отсутствием обобщений и научных исследований по разработке теоретических основ оцспиваним готовности СШ; необходимостью внедрения в практику создания и эксплуатации СШ методов и математических моделей оценивания, прогнозирования готовности СШ и обоснования рационального синтеза системы обеспечения их готовности.
Объектом исследования выступают однокамерные СЩ ВВП. Предметом исследования является готовності,, как иитегратиинос ЭС однокамерного СШ.
Цель исследовании заключается в разработке методики оценивания готовности однокамерных СШ к пропуску судов в интересах повышения эффективности функционирования ВВП РФ.
Задачи исследования. Решение научной задачи и достижение цеди исследования реализуются путем решения ряда частных задач:
разработка методических основ оценивания готовности СШ;
разработка метода оценивания готовности, концептуальных моделей функционирования (КМФ) однокамерных СШ, а также математических моделей оценивания (ММО) готовности однокамерных СШ и их программное обеспечение;
разработка устройств для моделирования процессов функционирования однокамерных СШ, предназначенных для оценивания их готовности;
разработка рекомендаций но применению созданного методического аппарата, математических моделей, программного обеспечения и моделирующих устройств при оценивании готовности однокамерных СШ.
Методы исследования. Решение поставленной научной задачи проведено с использованием системного подхода и анализа, метода пространства состояний, теории вероятностей и математической статистики, теории математического программирования и моделирования.
В ходе выполненных исследований получены следующие новые теоретические и практические результаты, выносимые иа защиту:
1.Методические основы оценивания готовности СШ.
2.Метод оценивания готовности однокамерных СШ.
3.Комплекс ММО готовности однокамерных СШ.
4.Устройства для моделирования процессов функционирования СШ, нредна: начеиных для оценивания их готовности.
5.Рекомендации по применению созданного методического аппарата, матсма
тических моделей, программного обеспечении и моделирующих устройств нрі
оценииании (исследовании) готовности СШ.
Научная новизна и теоретическая значимость результатов, полученных і диссертации, заключается в следующем:
а) обоснование и разработка методических основ оценивании готовности СШ включающих систему показателей готовности, методы и алгоритмы их оценнвь пня и позволяющих получать математические модели оценивания влияния ка эксплуатационно- технических параметров системы "судно- СШ- диспетчер", та, и условий, динамики и стратегии шлюзовании па готовность СШ;
б)комплекс ММО готовности системы "судно - однокамерных СШ - диспсі чер", базирующихся па методе пространства состояний (МПС) па основе мар конских и иолумарковских процессов (МП, ПМП);
в) методика оценивания готовности однокамерных СШ, позволяющая проїм, дить разработку математических моделей, количественную оценку, прогноз п. товности и обоснование путей ее обеспечения с учетом основных ЭТХ системі "судно- СШ- диспетчер", особенностей применения, режимов и динамики и. функционирования.
Практическая значимость результатов состоит :
а) в разработке комплексных и частных ММО готовности олнокамерны.
СШ, алгоритмов, программ и вероятностных моделирующих устройств, состав
ляющих основу программно- математического обеспечения оценивания и иссле
дования готовности и других ЭС однокамерных СШ;
б) в проведении с использованием разработанных ММО готовности однока
мерных СШ количественных исследований но оценке влияния основных ЭТХ
условий, особенностей, режимов и динамики их функционирования на готовності
и разработки рекомендации по их использованию;
в) в разработке инженерной методики оценивания и исследования готовності
однокамерных СШ в различных условиях, а также устройств для моделировани>
процессов функционирования СШ, защищенных патентами РФ на изобретения т
используемых при оценивании готовности СШ.
Достоверность полученных результатов обеспечивается: применением системного подхода и анализа и проведением широких обобщений адекватным учетом особенностей применения СШ при разработке ММО их го товности; строгостью математических выкладок и практической проверкой выдви гасмых основных положений в ходе эксперимента на ЭВМ.
Реализация результатов исследований. Результаты реализованы в учебном процесс кафедры "Судовождение и судоходные сооружения" МГАВТ (а учебнике и лекциях); в патентах РФ на изобретения "Устройство для моделирования процессов функционирования судоходных шлюзов"; в сборниках научных трудов МГАВТ, посвященных повышению готовности и эффективности судопропуска, а также в информационных сборниках ЦБНТИ Минтранса РФ "Наука и техника на речном транспорте".
Апробация работы. Результаты диссертационной работы неоднократно докладывались и получили одобрение на 11ПК ГІПС, научных сотрудников и аспирантов Московской государственной академии водною транспорта (1997-2000гг.), а также на научных семинарах кафедры "Судовождение и судоходные сооружения" МГАВТ (199о'-2000гг.). Работа в целом апробирована на расширенном засе-
лайни вышеупомянутой кафедры с привлечением специалистов других кафе; академии и внешних организаций (05.2000 г.).
Публикации. Материалы исследований опубликованы в одном учебнике, тезисах научных докладом, I!) научных статних и 2 патентах РФ на изобретет! Всего 30, из них 25 печатных трудов, из них 27 но теме диссертации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четыр глав, заключения, списка литературы и 3 приложений, изложена 145 страницах машинописного текста и включает 23 рисунка, 9 таблиц, спис литературы из 71 наименования, из них 5 зарубежных.
