автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Комбинированный метод оценки навигационной безопасности плавания по внутренним водным путям

Федеральное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ»

На правах рукописи

005047414

Прохоренков Андрей Александрович

КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ НАВИГАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПЛАВАНИЯ ПО ВНУТРЕННИМ ВОДНЫМ ПУТЯМ

Специальность 05.13.06

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

2 О ДЕК 2012

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2012

005047414

Диссертация выполнена на кафедре «Управления судном» ФБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций».

Научный руководитель:

Некрасов Сергей Николаевич, доктор технических наук, профессор.

Официальные оппоненты:

Зубарев Юрий Яковлевич, доктор технических наук, профессор, кафедра Вычислительных систем и информатики ФБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций».

Зайцев Алексей Иванович, кандидат технических наук, генеральный директор ООО НПП «Маринерус».

Ведущая организация:

ОАО «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт».

Защита диссертации состоится «27» декабря 2012 года в 14:00 часов в аудитории 235 на заседании диссертационного совета Д 223.009.03 в ФБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций» (198035, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций».

Автореферат разослан «26» ноября 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Актуальность темы исследований. Одной из важнейших проблем современного судоходства является обеспечение навигационной безопасности плавания в стесненных водах и районах с интенсивным судоходством в любых гидрометеорологических условиях.

Современное судовождение характеризуется существенными особенностями, к которым в первую очередь следует отнести влияние стохастических факторов на процесс судовождения, оценку навигационной обстановки и принятие решения на маневр судоводителем и т.д.

Именно указанные особенности и определяют достаточно высокий уровень навигационной аварийности водного транспорта.

В последнее время, учитывая особую значимость водного транспорта, принимаются существенные меры, направленные на повышение безопасности плавания, особенно в стесненных условиях, как в морских районах, так и на внутренних водных путях. К таким мерам в первую очередь следует отнести пересмотр существующих и принятие новых организационно-технических требований, регламентирующих безопасность. Подобные меры принимаются Международной Морской Организацией (ИМО), уполномоченными соответствующим образом организациями на уровне регионов, морских администраций и т.д.

Кроме того, происходит заметное совершенствование систем обеспечения навигационной безопасности плавания. Внедрение спутниковых навигационных систем, создание глобального поля радионавигационных параметров и реализация дифференциальных радионавигационных систем привели к принципиальным результатам: проблема позиционирования судов в прибрежных водах, на подходах к портам и на портовых акваториях, а также при следовании по внутренним водным путям (ВВП) с точностью 3-1 Ом принципиально решена. Развитие спутниковой навигации, а также компьютерных технологий создало предпосылки к созданию принципиально новых систем судовождения, к которым в первую очередь следует отнести автоматизированные идентификационные системы, которые существенно повысили качество освещения надводной обстановки. Также получило широкое развитие системы управление движением судов, позволяющие осуществлять непрерывный контроль с берега за состоянием судоходства в районе подходных путей к морским портам.

Однако, не смотря на очень большие усилия по совершенствованию организационно-технических мер по обеспечению навигационной безопасности судоходства, уровень навигационной аварийности остается достаточно высоким. Очевидно, существует объективное противоречие между постоянно возрастающими требованиями к безопасности судовождения и его реальным состоянием.

Одной из методологических причин, в значительной мере препятствующей решению многих вопросов навигационной безопасности плавания, является отсутствие формальных методов описания процесса судовождения, что, в частности, вызвано стохастическим характером факторов,

влияющих на процесс судовождения и объективными теоретическими трудностями описания поведения качественно-сложной организационно-технической системы судовождения в вероятностном пространстве состояний.

Другими словами существуют трудности методологического плана по идентификации моделей навигационных рисков, с помощью которых можно произвести комплексную оценку навигационных рисков в целостной системе, описывающей основные свойства качественно-сложной организационно-технической системы судовождения. Это бы позволило использовать формальные методы для решения задач по управлению навигационными рисками, оценивать значимость отдельных элементов системы и их вклад в общую величину рисков.

Таким образом, наличие объективных противоречий между требованиями к навигационной безопасности судовождения и реальным состоянием аварийности на флоте определяют актуальность данной диссертационной работы.

Цель работы и задачи исследования.

В связи с изложенным выше целью настоящей диссертационной работы является повышение навигационной безопасности плавания и снижение навигационных рисков при совершенствовании системы управления судами при плавании по ВВП.

Объектом исследования данной работы является судовождение по ВВП Российской Федерации факторы, определяющие навигационные риски судовождения по ВВП, а также система управления движением судов.

Предметом исследования являются методы и модели оценки навигационных рисков и практические рекомендации по снижению навигационных рисков.

Для достижения целей диссертационной работы необходимо решение следующих основных научных задач:

1. Дать анализ состояния навигационной аварийности на флоте с выявлением основных причин и факторов, влияющих на уровень аварийности.

2.Оценить характер навигационно-гидрографических и

гидрометеорологических условий применительно к процессу управления судном в речных условиях плавания.

3. Обосновать комбинированный метод оценки безопасности плавания по

ВВП.

4. Синтезировать модели навигационных рисков в системе управления движением судов.

5. Выработать рекомендации по снижению навигационных рисков при плавании по внутренним водным путям.

Методологической основой исследования являются принципы и методы системного анализа и управления технологическими процессами, теории вероятности и математической статистики, булевой алгебры логики, логико-вероятного моделирования, теории эффективности, навигации и управления судном.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту.

Основными научными положениями диссертации, выносимыми на защиту, являются:

¡.Комбинированный метод оценки навигационной безопасности плавания по внутренним водным путям.

2. Модели оценки навигационных рисков.

3.Рекомендации по снижению навигационных рисков и совершенствованию систем управления организационно-техническими качественно-сложными системами судовождения на ВВП.

Научная новизна основных положений заключается в том, что впервые удалось учесть уникальную специфику судовождения на ВВП и используя детерминированные и стохастические подходы формализации оценки навигационной безопасности обосновать комбинированный метод оценки навигационной безопасности при управлении судами на ВВП.

Применение математических методов имитационного моделирования позволило учесть нелинейную динамику судов, а использование логико-вероятностных методов и приложений теории байесовских сетей позволило идентифицировать обобщенные модели, учитывая внешнюю среду, судно и судоводителя как единую целостную систему, что впервые позволило создавать формальные модели оценки навигационного риска судовождения на ВВП.

Применение информационно-логических моделей оценки риска позволяет выделить проблемные места в качественно-сложной системе, что позволяет объективно подходить к решению задач управления рисками (совершенствовать информационное обеспечение судоводителя, развивать системы управления движением судов, организации систем навигационного оборудования и т.п.)

Дано доказательство применения авторегрессионных моделей опасных изобат для определения зон безрискового плавания.

Практическая значимость исследований. Практические рекомендации по снижению навигационных рисков с использованием комбинированного метода использовались для оптимизации проектных решений по строительству Ново-Адмиралтейского моста в Санкт-Петербурге, в НИР СПГУВК, в НИР Морском Корпусе Петра Великого, в учебном процессе кафедры «Управления судном» СПГУВК.

Реализация и внедрение результатов. Теоретическое обоснование информационно-логического метода идентификации моделей навигационных рисков внедрено в опытно-конструкторские работы ОАО «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт», модели навигационных рисков судовождения внедрены в учебный процесс СПБГУВК на кафедре «Управления судном» в дисциплины «Основы безопасности судовождения», «Судовождение на ВВП», в учебный процесс Морского Корпуса Петра Великого Санкт-Петербургского военно-морского института на кафедре «Кораблевождения».

Публикация работы. Основные результаты работы опубликованы в

шести научных изданиях, в том числе в двух изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ. Апробация работы.

• 57-я международная молодежная научно-техническая конференция «МОЛОДЕЖЬ - НАУКА - ИННОВАЦИИ», посвященная 200-летию транспортного образования в России, 25 - 26 ноября 2009г.: в 2 т. -Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адмирала Г.И. Невельского, 2009 - Т.1 — 261с.

• II Межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА РОССИИ», 12-13 мая 2011 года

• 7-я Российская научно-техническая конференция «Навигация, гидрография и океанография: приоритеты развития и инновации в морской деятельности» Труды конференции «НГО-2011» 18 - 20 мая 2011 СПБ. стр 130- 135.

По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 работы опубликованы в журналах, рекомендованных системой ВАК.

Реализация результатов работы. Основные научные результаты работы реализованы:

- при работе над материалами, по НИР «Разработка требований к комплексной системе обеспечения безопасности мореплавания, информационного обеспечения судов и береговых структур, охраны окружающей среды» СПб ГНИНГИ 20 Юг;

- в учебном процессе СПГВК и СПВМИ. Структура и объем работы.

Диссертационное исследование состоит из введения, четырех глав текста, заключения, списка опубликованных источников, 67 отечественных и зарубежных работы. Основное содержание работы изложено на 130 страницах, включая 36 рисунков и графиков, 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен обзор данных по аварийности с российскими судами на море и на внутренних водных путях. Выделены группы причин аварийности среди которых основными являются: организационные и технические. Проведение дальнейшего анализа позволяет еще более дифференцировать причины аварийности. Среди организационных причин можно выделить:

невыполнение требований руководящих документов (нарушение требований МППСС-72, местных правил плавания, устава службы на судах, правил технической эксплуатации и пр.);

низкая квалификация командного состава судов (недостаточное знание судоводителями маневренных характеристик и возможностей судов, практических приемов и способов управления судном, неудачный выбор

маневра).

Результаты общего анализа аварийности представлены на рис.1, в графическом виде представлено изменение уровня аварийности за период 19982010гг., а также их линейные и полиномиальные аналитические зависимости (тренды), оценивающие общий вид реальных данных. Линейные аналитические зависимости показывают снижение количества аварий на реке и увеличение их на море, что противоречит соотношению уровней технической оснащенности судов и требованиям по организации службы на судне (требования по технической оснащенности и организации службы всегда считались более высокими на морских судах). На рис.1, наблюдается существенный разброс значений количества аварий от выведенной линейной аналитической закономерности. Это свидетельствует о значительной нестабильности функционирования системы обеспечения безопасности и непродолжительном эффекте предпринимаемых мер или полной их неэффективности.

X Аварийнык случаи на реке О Аварийные случаи на море

-Линейный тренд

---Полиномиальный тренд

Линейный тренд ---Полиномиальный тренд

у = 0,0\х'~ 0,426** Ч- 6,763/ + 51,89л;1 +197,1ж2 -328,6* + 201,6

0 --------------------г------------------------,..................г—--------------,-----------------Г-----------------------,

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

Рис.1. Анализ аварийности на речном и морском флоте по годам.

Нужно отметить также, что большинство аварий с морскими судами происходит в прибрежных водах, при проходе узкостей, при маневрировании в портовых водах т.е. в стесненных условиях. Установление обязательных районов лоцманской проводки вносит существенный вклад в организацию безопасности плаваний и преодоление судоводительских ошибок.

Обеспечение безопасности плавания судов по внутренним водным путям требует дополнительно учитывать влияние таких факторы как особенности гидрологического режима рек, неоднозначность способов контроля положения судна, возрастание личностного вклада судоводителя в обеспечение безопасности при проводке судна в сложных гидрометеорологических

7

условиях. Следовательно, аварийность на внутренних водных путях должна

Рис.2.Анализ аварийности на морском и речном флоте по месяцам, за 2007 - 2010 года.

Несмотря на то, что из характера зависимостей изменения количества аварий на морском и речном флоте по месяцам (рис.2.) четко следует двукратное превышение речной аварийности над морской. Практика показывает, что причины только навигационного характера редко приводят к авариям на реке. Вид зависимости, показывает, что изменение аварийности за небольшие периоды времени имеет случайный характер, и её изменение не может быть связано с предпринимаемыми оперативными мерами. Кроме того среднее количество аварий на море имеет тенденцию к снижению, что противоречит зависимостям по годам.

Годовая аварийность судов на море изменяется в широких пределах и зависит от целей и задач организации, которая производит сбор данных и их анализ. По многолетним данным касание дна и столкновение составляют более 50% от общей аварийности. Причем большая часть столкновений происходит при маневрировании в стесненных условиях.

По данным многочисленных исследований человеческий фактор является причиной 84 - 88 % аварий с танкерами, 79% посадок на мель буксируемых судов (объектов), 89 - 96 % столкновений. Таким образом, существуют объективные противоречия между требованиями к обеспечению навигационной безопасности и достаточно высоким уровнем числа аварий на флоте.

Проблема обеспечения безопасности эксплуатации морского транспорта требует разработки аналитических методов оценки навигационных рисков,

которым в настоящее время уделяется недостаточное внимание как в РФ там и за рубежом.

Основополагающим международным документом в области оценки и управления рисками является «Руководство по формализованной оценки безопасности (ФОБ)», разработанное Международной Морской Организацией.

Суть ФОБ состоит в превентивной оценке безопасности в областях деятельности с высокой вероятностью рисков. Методология включает в себя пять основных этапов (рис.3.):

- Идентификация опасностей;

- Оценка риска;

- Способы управления риском;

- Оценка стоимости и экономии при принятии определенных способов управления риском;

- Рекомендации по принятию решений.

ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ

1

/

—^

ЭТАП 1

Идентификация

опасностей

— —І

ЭТАП 2

Оценка рисков

ЭТАП 5

Рекомендации по принятию решения

N

N

1

ЭТАП 3

Способы управления риском

Ч

0=

ЭТАП 4

Оценка стоимости

1

/

Рис.З.Схема методологии формализованной оценки безопасности.

Методология, разработанная ИМО, представляет собой структурированную и систематизированную методику повышения безопасности путем использования оценок рисков и управления рисками с учетом затрат различных видов ресурсов.

Даже такой перечень факторов свидетельствует о том, что количественный их учет в связной и целостной системе судовождения с целью получения конечного значения навигационного риска чрезвычайно затруднен.

Анализ существующих методов оценки навигационных рисков показал,

что к настоящему времени не удалось разработать формальных математических методов, способных описать процесс формирования навигационных рисков, порождаемых специфическими особенностями стесненного плавания, однако необходимость работы в этом направлении очевидна.

Во второй главе диссертационной работы дается теоретическое описание методики моделирования сложных организационных систем байесовской сетью, в основе которой — построение схемы функциональной целостности (СФЦ) моделируемой системы.

Рис.4. Обобщенный фрагмент СФЦ.

Все изобразительные средства СФЦ можно представить одним обобщенным фрагментом на рис.4, где в общем виде представлены все возможные варианты графического представления условий функционального обеспечения вершины, существующие в схемах функциональной целостности. Каждый элемент СФЦ графически представляет одну из логических операций «И», «ИЛИ», «НЕ», что позволяет отображать все условия функционирования и не функционирования элементов системы, представимые средствами алгебры логики.

Обобщенные логические уравнения, соответствующие различным отдельным фрагментам рис.4, представлены ниже.

Для прямой выходной интегративной функции

V у . і

іде і — функциональная вершина

V У і

& у, і

кєК.

где ,• — фиктивная вершина

Для инверсной выходной интегративной функции

(1)

(2)

& yd i

keK.

где

yi =x,v

- функциональная вершина

У1 =

& W de Д. V * V keK.

(3)

(4)

где , - фиктивная вершина

Переход от логического уравнения функционирования качественно-сложной системы судовождения к вероятностной функции обеспечивается использованием аксиом Колмогорова:

1. Значение вероятности ограничено oSf(,,)<i.

2. Безусловная истинность высказываний имеет вероятность 1.

3. Вероятность дизъюнкций задается выражением р(х,м х1)^р(х1)+р{х1)-р(х1х1) .

Семантика байесовских сетей опирается на два способа описания

сущности сетей. Сеть следует считать одним из представлений совместного распределения вероятностей событий, включенных в сеть, и также она должна рассматриваться как описание совокупности утверждений об условной независимости элементов сети. Математически данное утверждение описывается выражением 5.

Р{Х,.....Л-„) = П P(X,\parents(Xl)) (5)

Помимо непосредственных вероятностей свершения выходных событий аппарат логико-вероятностного моделирования предполагает проведения анализа роли отдельных элементов. Оценка может быть выполнена как на основании анализа соответствующего логического уравнения, так и методом анализа вероятностной функции.

При анализе логического уравнения используются понятия булевой разности (выражение 6).

Д,1Г = 1'('1..........*.)в>Г(х,....,х].....х.) (6)

где г(*,.....,......,.) - функция алгебры логики, y(x,..........хт) - функция алгебры

логики в которой аргументы ,, заменены их отрицаниями х<.

Для оценки одновременного и разновременного влияния двух аргументов на систему используются соответственно двойная (7) и двукратная (8) булева разность.

уМ в)

(7)

где - функция, полученная из исходной заменой аргументов ,, и , на единицы; - функция, полученная из исходной заменой аргументов на единицу, а - на нуль; - функция, полученная из исходной заменой аргументов ,, на нуль, а х< на единицу; уЦл - функция, полученная из исходной заменой аргументов ,, и на нули.

Основными показателями роли аргумента в системе на основе анализа вероятностных функций являются: значимость, вклад.

Значимость с отдельного элемента рассматриваемой системы

определяется выражением (9)

В выражении (9)% значение вероятности свершения выходного

события системы при абсолютной надежности элемента х, а -- при

достоверном отказе элемента л- на рассматриваемом интервале времени.

В реальных системах значения вероятности свершения отдельного элемента будут изменяться применительно к какому-либо их существующему значению. Оценить такое изменение корректно возможно с помощью положительного д- и отрицательного д- вкладов элементов.

С учетом практики управления судном в речных условиях плавания, граф байесовской сети судовождения на ВВП должен включать следующие основные события:

X] - событие, определяющее способность вахтенного помощника удерживать судно на оси судового хода.

Х2 - событие, определяющее возможность вахтенного помощника определять место судна.

Хз - событие, определяющее управляемость судна с учетом его технического состояния.

Х4 - событие, определяющее изменчивость маневренной полосы движения судна под влиянием гидрометеорологических факторов.

Х5 - событие, определяющее изменчивость габаритов судового хода по маршруту плавания.

Хб - событие, характеризующее наличие визуальных полей элементов стационарного и плавучего ограждения системы навигационного оборудования района плавания.

Х7 - событие, характеризующее наличие систем радиолокационных ориентиров и совокупности полей отраженных РЛС-сигналов.

Х8 - событие, характеризующее повторяемость благоприятных условий видимости.

Х9 - событие характеризующее изменчивость течений в районе плавания.

Рис.5. Граф логико-вероятностной модели системы судовождения на ВВП.

Логическое уравнение свершения выходного события принимает вид:

у, = ((*,х( V x,) л хг V x, V хъ V х,х, ) V x,

Общее выражение для навигационного риска при судовождении на ВВП, который проявляется в случае не совершения хотя бы одного из частных событий, примет вид:

Р,т = а+йА + лап + + Р&РЛР, + <2гРАРЛР, + РгвАРАЛР, + п 0) +Р2РгР£АРЛР,+ОАРАРАРАА где Р: 1 = 1-я - вероятности совершения соответствующих событий 0Л=\-Р1 - вероятности свершения обратных событий.

Представляет научно-практический интерес получение количественных значений выражения (10). Для этого используется равнопараметрический метод численного анализа, при котором частные значения вероятностей появления событий включенных в логико-вероятностный граф системы принимают одинаковые значения.

Результаты вычислений по выражению (10) приведены на рис.6.

Рис.6. Зависимость навигационной безопасности плавания и риска от вероятности свершения частных событий.

Полученные результаты моделирования показывают, что судоводитель

должен решать задачи по оценке обстановки и управлению судном с вероятностью не хуже 0,99. Система навигационного оборудования района плавания должна обеспечивать благоприятные условия для координирования судов с вероятностью не хуже 0,95.

В третьей главе рассмотрены качественно разные, однако, зарекомендовавшие себя с практической стороны методы оценки безопасности плавания по ВВП - метод математического моделирования управляемого движения судов и составов и метод логико-вероятностного моделирования, на основе байесовских сетей, что составляет сущность комбинированного метода оценки навигационной безопасности плавания по ВВП.

В основе метода математического моделирования лежит решение системы п нелинейных дифференциальных уравнений. В векторной форме эти уравнения можно представить в виде:

^ = (П)

ш

где: х - п - мерный вектор, характеризующий состояние системы;

П*(0] _ п-мерная нелинейная вектор-функция, определяющая детерминированную часть силового воздействия на судно;

Ч> [*(')] - п-мерная вектор-функция, характеризующая случайные возмущения входного воздействия на судно.

Ввиду сложности и громоздкости развернутый алгоритм математической модели управляемого движения судна подробно не рассматривается. В общем виде приведен только алгоритм процесса математического моделирования (рис.7.) _

Сбор и анализ данных по району плавания | " *

| Разработка математической модели

У

Проведение моделирования I

У

Экспертная оценка результатов

У

Выработка рекомендаций для плавания

Рис.7. Основпые этапы оценки безопасности плавания методом математического моделирования.

Следует только отметить особенности данного алгоритма, реализованного в разработанном на кафедре «Управления судном» программном комплексе

моделирования управляемого движения и швартовки судна ММБт основными из которых являются возможность описать силы на рулевых органах различного типа для любых режимов движения судна, а также воздействия гидрометеорологических факторов на судно.

При проведении моделирования производится протоколирование всего спектра кинематических параметров движения судна. Рабочими параметрами, которые могут быть использованы для последующего анализа являются: перекладки руля, включая средний угол перекладки руля, стандартное отклонение руля, максимальный угол перекладки, количество переходов руля через ДП, величина уклонения судна по перпендикуляру к заданной траектории.

Пример «сырых» данных, полученных методом математического моделирования в программном комплексе ММБпп, успешно зарекомендовавшим себя при определении безопасных условий плавания и маневрирования судов в узкостях представлен на рис.8.

Рис.8. Траектории движения судна проекта 01010 типа «Валдай» в грузу при отсутствии ветрового воздействия, а также направлении ветра 240° и скорости 20м/с на выход по Петровскому фарватеру при переходе со створа Малоневский на створ Крестовского острова.

Использование данных, полученных методом математического моделирования в «чистом виде» не представляется возможным ввиду сложности движения судна (Рис.9).

Рис.9. Динамика изменения углов дрейфа судна проекта 01010 типа «Валдай» в грузу при ветрах различных направлений и скорости 15м/с при следовании на выход по Петровскому фарватеру при переходе со створа Малоневский на створ Крестовского острова.

К основным недостаткам метода математического моделирования можно отнести следующие:

— трудоемкость создания математических моделей района плавания и моделей судов;

— отсутствие единого критерия оценки безопасности плавания;

- ограничения, накладываемые визуальными моделями района плавания;

- трудность математического описания действий судоводителя при управлении судном.

Их экспертная оценка с применением критериев безопасности плавания позволяет представить информацию по безопасности в виде, удобном для практического использования в судовых условиях.

Одним из результатов численного моделирования может быть ограниченное множество допустимых векторов ветрового воздействия, при которых судно может проследовать затруднительный участок безопасно (рис.10.).

Движение вверх против течеши Движение вгап по течению

Рис. Ю.Полярная диаграмма для оценки возможности прохода судна пр.550А по Кошкинскому фарватеру в зависимости от направления и

скорости ветра.

Приведенная выше полярная диаграмма имеет обобщающий характер, поскольку позволяет выполнить быструю оценку возможности прохода судна по всему участку целиком.

Таким образом, все дополнительные данные, используемые при оценке безопасности плавания методом математического моделирования могут быть оценены вероятностными методами т.е. может быть присвоена некоторая вероятность свершения. В связи с этим возникает задача преобразования данных математического моделирования для использования их в процессе вероятностного моделирования.

В четвертой главе рассмотрены варианты практического применения комбинированного метода оценки безопасности плавания.

В настоящее время широкое распространение получили системы управления движением судов, сущность деятельности которых составляет мониторинг судопотоков. Мониторинг выполняется на основе отображения судов оборудованных автоматизированными идентификационными системами (АИС-целей) на электронной карте выбранного участка. Использование

л

ООО" 40 м с

электронной картографии качественно улучшает процесс управления судопотоками. Практически использование электронных картографических навигационно-информационных систем (ЭКНИС) позволяет протоколировать значения параметров движения судов, что дает широкие возможности для проведения статистического анализа и выработки практических рекомендаций.

При следовании судна по судовым ходам судоводитель оценивает положение судна в маршрутной системе координат, т.е. его интересует уклонение судна по перпендикуляру к оси судового хода и дистанция до точки поворота. Повышения качества проводки судов в сложных гидрометеорологических условиях можно достигнуть за счет оперативной поддержки принятия решения судоводителем. Практически это накладывает обязанности по оперативной выдаче рекомендаций на диспетчера движения. Таким образом, необходимо предупреждать судоводителя о чрезмерном боковом уклонении судна от оси судового хода, при следовании по прямолинейным участкам и о дистанции до точки поворота.

Речное плавание, как известно, характеризуется быстротой изменения окружающей обстановки, ограниченностью габаритов судового хода, и как следствие увеличением степени воздействия внешних факторов на судно. Поэтому решение о необходимости изменения курса, при плавании по рекам, принимаются на основании непрерывного наблюдения за движением судна, с учетом знаний местных условий плавания и их влиянии на маневренность судна. Следовательно, успех управления судном в сложных гидрометеорологических условиях в значительной степени зависит от профессиональной подготовки судоводителя, его опыта плавания в данном районе, подготовки к работе в экстремальных ситуациях. Поэтому решение о продолжении движения судна или о его прекращении должно приниматься судоводителем для каждого случая в отдельности, в зависимости от конкретных условий и обстоятельств.

Очевидно, что выработка квалифицированных рекомендаций диспетчером движением судов для обеспечения безопасности проводки в сложных таких условиях невозможна на основании только мониторинга перемещения символа судна по электронной карте. Необходимо решение вопроса о выборе универсального критерия оценки безопасности плавания, который бы отражал реальное протекание процесса судовождения на конкретном затруднительном участке, а также мог быть использован для повышения степени автоматизации оценки безопасности плавания.

В качестве критерия оценки безопасности плавания в судовождении используется — дистанция кратчайшего сближения с опасностью. Использование дистанции кратчайшего сближения с опасностью в качестве универсального критерия оценки безопасности плавания возможно благодаря тому, что судоводитель выполняет предварительную прокладку и заранее оценивает безопасность плавания, что позволяет проложить линию пути на достаточном удалении от опасности. Таким образом, даже пространственную опасность можно охарактеризовать при помощи простой характеристики -

расстояния.

Речное плавание в большинстве случаев можно охарактеризовать как стесненное, что не позволяет обеспечить безопасность за счет удержания судна на соответствующей дистанции от опасности. Система опасностей представляет собой совокупность опасных изобат с правого и левого бортов судна, которые должны рассматриваться, как пространственные опасности сложной формы, и уже не могут быть оценены одной дистанцией кратчайшего сближения.

При плавании по рекам судоводитель получает информацию о положении судна, правильности выбранного курса, используя визуальные поля направлений, создаваемые средствами навигационного оборудования. При ориентировании на реке судоводителя интересует положение судна относительно оси судового хода, или его кромок, положение которых можно определить визуально с высокой точностью. Приоритетной задачей для судоводителя, при управлении судном в речных условиях плавания, с точки зрения максимального удаления от опасности и высокой точности определения места - будет проводка судна по оси судового хода.

Особенности гидрологического режима рек, приводят к изменениям в положении опасных изобат. С учетом данного обстоятельства приоритет безопасной проводки несколько изменяется, и будет заключаться уже в проводке судна на максимально возможном расстоянии от опасных изобат.

Хорошим методом оценки безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей является метод построения регрессионных моделей опасных изобат, позволяющий получить количественные оценки вероятности сближения судна с навигационными опасностями в зависимости от прохождения траектории движения судна в той или иной пространственной области.

В процессе судовождении по внутренним водным путям также могут возникать ситуации при которых судоводителю приходится сталкиваться с трудностями визуального контроля за положением опасной изобаты. К таким ситуациям следует отнести:

- прохождение судном участков, у которых только одна кромка обозначена буями;

- следование судов по каналам кромки которых оборудованы знаками-«Ориентир», которые устанавливаются на стационарных основаниях близ кромки судового хода. При ориентировании только кромкой судового хода повышается риск приближения судна к опасной изобате.

- прохождение участков с осевой системой ограждения, при которой судоводитель визуально может наблюдать только левую кромку полосы движения, проходящей в средней части реки и ей ориентироваться.

- при прохождении участков водного пути в весенний и осенний периоды, когда плавучие знаки навигационного оборудования сняты.

• В практике речного судовождения могут возникать ситуации, когда для ориентирования возможно использование только плавучих навигационных знаков. Такого рода ситуации имеют место при следовании судна в условиях

ограниченной или ухудшенной видимости, при проходе по таким участкам, где положение судового хода может существенно менять свое направление в течение навигации, при прохождении участков, где установка створов нецелесообразна.

Помимо этого имеются участки, на которых точность ориентировании по плавучему навигационному оборудованию значительно выше, нежели при использовании береговых ориентиров. Таких примеров можно найти много при изучении лоции ББК, где чувствительность многих створов низка ввиду значительной протяженности неходовой части. Низкая чувствительность створа приводит к увеличению минимального смещения судна по перпендикуляру к оси створа, при котором становится заметным раствор знаков. Это обстоятельство делает необходимым контролировать положение судна относительно кромки судового хода.

При ориентировании относительно кромки судового хода, судоводитель использует визуальные поля направлений, создаваемые буями. На практике судоводитель может контролировать степень удаленности судна от кромки по раствору буев. По мере изменения положения судна на судовом ходу угол, под которым просматриваются буи будет изменяться, а при нахождении судна на кромке судового хода буи будут наблюдаться на одной линии. Понятно, что извилистость судовых ходов на реках не всегда дает возможность полностью перекрыть опасные изобаты линиями буев. Таким образом, на некоторых участках изобата может «заползать» за линию буев.

При следовании по рекам, фарватерам, каналам в поле зрения судоводителя обычно находятся несколько знаков, по взаимному расположению которых судоводитель получает информацию о конфигурации участка водного пути. Сравнивая положение буев находящихся в зоне визуальной видимости или эхо-сигналов от них на индикаторе кругового обзора РЛС с их положением на карте, судоводитель может заблаговременно сделать вывод о возможности использования их в качестве ориентиров.

На точность ориентирования будет оказывать существенное влияние то, насколько хорошо судоводитель представляет себе конфигурацию судового хода и расстановку знаков навигационного оборудования. В таком случае оценка навигационного риска, должна учитывать степень подобия с которой система навигационного оборудования дает судоводителю представление о положении опасной изобаты. Безопасность плавания судна, очевидно, будет характеризоваться не по отдельным измеренным до опасности дистанциям, а по их совокупности.

Точная численная оценка качества установки навигационного оборудования при помощи графических построений на картах атласа требует временных и иных ресурсов, и поэтому затруднительна. Приближенную модель опасной изобаты возможно получить методами математической регрессии.

В настоящее время регрессионное моделирование применяется для оценки безопасности плавания судов в морских водах. Однако, приведенные выше аргументы делают возможным применение регрессионных моделей

опасных изобат и при оценке безопасности плавания в речных условиях. Смоделированная опасная изобата позволяет произвести вероятностный анализ и выявить зоны, имеющие численную характеристику, соответственно вероятности безопасного плавания.

Сущность метода регрессионных моделей опасных изобат состоит в: получении численных значений кратчайших расстояний до опасных изобат, их моделировании методами математической статистики, нахождение погрешностей аппроксимации и определение доверительных областей нахождения судна относительно опасностей.

Таким образом, полученная модель опасной изобаты, описывает крайние точки реальной изобаты. Физической смысл которой в том, что при нахождении судна на линии, вероятность касания грунта стремится к 1 (Рпроисш-1"1); ПРИ нахождении судна в зоне между моделью и реальной изобатой касание грунта неизбежно (Рпроисш=1); за линией модели в сторону увеличения глубины вероятность безопасного плавания судна 0 < (1 - Рпроисш) - ' ■

Сущность оценки качества регрессионной модели сводится к оценке остатков — т.е. величин отличий измеренных значений кратчайших расстояний до опасной изобаты от соответствующих им модельных. При определении наиболее подходящей модели опасной изобаты помимо учета таких статистических характеристик как дисперсия и стандартное отклонение также необходимо проверить закон распределения остатков на соответствие нормальному распределению. Гипотеза о нормальном законе распределения вероятностей для остаточных значений проверяется по критерию хи-квадрат

Из теории вероятностей известно, что вероятность того, что значение случайной погрешности не превысит значение стандартного отклонения (о) составляет 68,3%. Из этого следует, что в пределах области ограниченной, регрессионной моделью опасной изобаты и моделью смещенной на величину о вероятность появления глубины меньшей значения опасной изобаты составляет 68,3%, а соответственно и вероятность безопасного плавания будет составлять О

<(1-Рпроисш) <0,68.

Сместив модель опасной изобаты на 2а получим зону между а и 2о в которой вероятность безопасного плавания составит 0,68 < (1 — Рпроисш) — 0,95.

Таким образом, построены границы, определяющие зоны рисков касания судном грунта при плавании на фарватере. Границы таких зон можно построить для любой заданной вероятности безрискового плавания от посадки на мель (касания грунта).

Пример построения регрессионной модели опасной изобаты для Кошкинского фарватера, ведущего на вход в р. Нева с Ладожского озера, представлен на рис. 11.

Метод регрессионных моделей позволяет разделить судовой ход на области и каждой поставить в соответствие некоторую вероятность касания грунта судном.

о

-50

-100

-150

-200

Рис.11. Регрессионные модели опасных изобат и зона безрискового плавания по Кошкинскому фарватеру.

Это дает возможность представить движение судна, описываемое сложными методами имитационного моделирования в виде конъюнкции событий, каждое из которых соответствует нахождению судна в одной из областей. Что в свою очередь позволяет включить подобные конъюнктивные события в логико-вероятностную модель процесса управления судном, объединив таким образом метод имитационного и логико-вероятностного моделирования.

Таким образом, совокупность методов имитационного моделирования и методов моделирования с использованием байесовских сетей позволяет оценить навигационные риски при решении задач судовождения в море и на внутренних водных путях, а также решать задачи управления навигационными рисками.

ЭЗона безрискового плавания Л Б Зона безрискового плавания ПРБ -е-Измеренные расстояния до опасной изобаты ЛБ

-Полиномиальная модель опасной изобаты ЛБ

Измеренные расстояния до опасной изобаты ПРБ -Полиномиальная модель опасной изобаты ПРБ

Основные результаты работы

Целью диссертационной работы является повышение навигационной безопасности плавания и снижение навигационных рисков при совершенствовании системы управления судами при плавании по внутренним водным путям.

Для решения поставленной задачи было проведено исследование современного состояния навигационной аварийности по данным Ространснадзора, а также международных организаций. Показано, что несмотря на важность проведения оперативных мероприятий по профилактике аварийности (деятельность Ространснадзора) проведение научного анализа и разработка обоснованных требований по безопасности оказывают существенное стимулирующее воздействие на снижение аварийности в долгосрочной перспективе.

Показана необходимость использования комбинированных методов оценки навигационных рисков, которые включают детерминированные и стохастические подходы. Детерминированные модели могут быть использованы для определения допустимых ограничений судоходства при воздействии ветра или других опасных гидрометеорологических явлений.

Управление судами на внутренних водных путях существенно отличается от их эксплуатации на море. Разработать модель формирования навигационных рисков при управлении судами на ВВП в общем случае затруднительно, однако в работе найдено решение этой задачи при использовании теории байесовских сетей.

Показано, что существует возможность математического описания такого ряда организационно-технических систем управления судами с использованием основных свойств «байесовских» сетей и логико-вероятностного метода.

Описание качественно сложных организационно-технических систем судовождения в пространстве вероятностных событий с применением аксиоматики Колмогорова и основных правил булевой алгебры логики позволило обосновать информационно-логический метод идентификации моделей оценки навигационных рисков с учетом особенностей и целостности системы «судно - судоводитель — среда».

Разработка метода позволила предложить формальные модели оценки навигационных рисков качественно сложной системы различного уровня декомпозиции: модель риска из-за потери основных свойств управляемости судна, модель риска формируемого ГМУ и НГУ и т.д.

Помимо собственных моделей навигационных рисков предложен способ оценки значимости и вкладов отдельных событий, характеризующих проявление специфических свойств, что позволяет перейти от оценки рисков к управлению рисками при рациональном использовании ресурсов (при использовании средств и систем навигационного оборудования района плавания, систем управления движением судов и т.п.).

К таким предложениям по совершенствованию системы управления судовождением при снижении навигационных рисков относятся предложения

по более интенсивному внедрению автоматизированных идентификационных систем, что приводит к повышению эффективности освещения навигационной обстановки на 35-40%. Обоснованные предложения по совершенствованию информационного картографического обеспечения в современных и перспективных электронных картографических информационных навигационных системах, являющихся ядром современных систем управления судами.

Кроме того предложена регрессионная модель опасных изобат, что позволяет определять гарантированное безопасное поле возможного нахождения судов при плавании в стесненных условиях.

И, наконец обоснованы организационные методы управления движением судов на типовых участках внутренних водных путей, учитывающие сезонную стохастическую изменчивость ветров и их влияние на изменчивость ширины маневренной полосы движения. Это позволило обосновать требования к ограничению судоходства для определенных типов судов в сложных гидрометеорологических условиях.

Заключение.

Целью диссертационной работы было повышение навигационной безопасности плавания и снижение навигационных рисков при плавании на внутренних водных путях путем совершенствования системы управления судовождением.

В интересах решения поставленной задачи было проведено исследование современного состояния навигационной аварийности по данным из национальных источников и международных организации. Показано, что несмотря на принятие международных требований и безопасной эксплуатации морского транспорта (МКУБ), совершенствование технических систем судовождения, глобальном использовании спутниковых навигационных систем в дополнение к системам учета дифференциальных поправок, широком применении современных средств освещения навигационной обстановки (РЛС и АИС), а также при развитии и внедрении в повседневную практику систем управления движением решительного снижения навигационной аварийности не наблюдается. Вскрыты объективные противоречия между высоким уровнем навигационной аварийности и существующими требованиями их организации безопасного плавания на внутренних водных путях. Показано, что пока существуют методологические трудности теоретического плана, что не позволяет создавать «адекватные» модели навигационных рисков. Именно разрешение этих противоречия и обосновывает актуальность исследования.

В работе рассмотрены факторы случайной природы - гидрографические и гидрометеорологические условия плавания, свойственные внутренним водным путям РФ. Выявлены существенные особенности ограниченного судового хода, влияние специфических условий сезонных ветров и течений на изменение маневренной полосы движения судов, что может привести к появлению

24

дополнительных рисков судовождения. Система судовождения представлена как качественно-сложная система, поведение которой с одной стороны характеризуется совокупностью устойчивых законов (оценка обусловлена принятием решения на маневр и т.п.), а с другой стороны совокупностью стохастических факторов (НГУ, ГМУ и т.п.)

Показана необходимость использования комбинированных методов оценки навигационных рисков, которые включают детерминированные и стохастические подходы. Обоснован метод идентификации моделей судов в классе нелинейных дифференциальных уравнений, учитывающих силы и моменты сил, влияющие на динамику судна. Получены конкретные модели для некоторых типов судов смешенного река - море плавания. Детерминированные модели могут быть использованы для определения допустимых ограничений судоходства при воздействии ветра или других опасных гидрометеорологических явлений.

Управление судами на внутренних водных путях существенно отличается от их эксплуатации на море, разработать модель формирования навигационных рисков при управлении судами на ВВП в общем случае затруднительно, однако в работе найдено решение этой задачи при использовании теории байесовских сетей.

Показано, что существует возможность математического описания такого ряда организационно-технических систем управления судами с использованием основных свойств «байесовских» сетей и логико-вероятностного метода.

Описание качественно сложных организационно-технических систем судовождения в пространстве вероятностных событий с применением аксиоматики Колмогорова и основных правил булевой алгебры логики позволило обосновать информационно-логический метод идентификации моделей оценки навигационных рисков с учетом особенностей и целостности системы «судно - судоводитель - среда».

Разработка метода позволила предложить формальные модели оценки навигационных рисков качественно сложной системы различного уровня декомпозиции: модель риска из-за потери основных свойств управляемости судна, модель риска формируемого ГМУ и НГУ и т.д.

Помимо собственных моделей навигационных рисков предложен способ оценки значимости и вкладов отдельных событий, характеризующих проявление специфических свойств, что позволяет перейти от оценки рисков к управлению рисками при рациональном использовании ресурсов (при использовании средств и систем навигационного оборудования района мореплавания, систем управления движением судов и т.п.).

К таким предложениям по совершенствованию системы управления судовождением при снижении навигационных рисков относятся предложения по более интенсивному внедрению автоматизированных идентификационных систем, что приводит к повышению эффективности освещения навигационной обстановки на 35-40%. Обоснованные предложения по совершенствованию информационного картографического обеспечения а современных и

перспективных электронных картографических информационных навигационных системах, являющихся ядром современных систем управления судами.

Кроме того предложена регрессионная модель опасных изобат, что позволяет определять гарантированное безопасное поле возможного нахождения судов при плавании в стесненных условиях.

И, наконец обоснованы организационные методы управления движением судов на типовых участках внутренних водных путей, учитывающие сезонную стохастическую изменчивость ветров и их влияние на изменчивость ширины маневренной полосы движения. Это позволило обосновать требования к ограничению судоходства для определенных типов судов в сложных гидрометеорологических условиях.

Основные публикации по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных «Перечнем ВАК»:

1. Прохоренков A.A. Применение ситуационного метода оценки навигационной безопасности при плавании по ВВП. Журнал университета водных коммуникаций выпуск 1, 2011 стр. 91-95.

2.Некрасов С.Н., Прохоренков A.A. Комбинированный метод оценки навигационной безопасности при плавании по внутренним водным путям Журнал университета водных коммуникаций выпуск 1,2011 стр. 106-109.

В других изданиях:

3. Прохоренков A.A. Комбинированный метод оценки навигационной безопасности при плавании по внутренним водным путям 7-я Российская научно-техническая конференция «Навигация, гидрография и океанография: приоритеты развития и инновации в морской деятельности» Труды конференции «НГО-2011» 18-20 мая 20011 СПБ. стр 130- 135.

4.Прохоренков A.A. Комбинированный метод оценки навигационной безопасности пои плавании по ВВП на основе метода байесовских сетей и метода математического моделирования. Сборник II Межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции перспективы развития водного транспорта Россини», 12-13 мая 2011 года.

5.Некрасов С.Н., Прохоренков A.A. Ситуационный метод оценки навигационной безопасности плавания. Сборник докладов 57-й международной молодежной научно-технической конференции «МОЛОДЕЖЬ - НАУКА -ИННОВАЦИИ», посвященной 200-летию транспортного образования в России, 25 - 26 ноября 2009г.: в 2 т. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2009 - Т.1 - 261с., с.25-32.

6. Прохоренков A.A. Ситуационный метод оценки навигационной безопасности при плавании по рекам. Сборник докладов 57-й международной молодежной научно-технической конференции «МОЛОДЕЖЬ - НАУКА - ИННОВАЦИИ», посвященной 200-летию транспортного образования в России, 25 — 26 ноября 2009г.: в 2 т. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2009 - Т.1. - 261с.,с.36 - 38.

Подписано в печать 26.11.12 Сдано в производство 26.11.12 Формат 60х84 1/16 Усл.-печ. л. 1,56. Уч.-изд. л. 1,35. _Тираж 80 экз._Заказ № 170_

Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7

Отпечатано в типографии ФБОУ ВПО СПГУВК 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, 2

Введение.

Глава 1. Современное состояние оценки и обеспечения безопасности судоходства.

1.1. Сравнительный анализ аварийности на морском и речном транспорте Российской Федерации.

1.2. Состояние и основные причины аварийности мирового флота.

1.3.Постановка задачи оценки навигационной безопасности плавания при управлении судоходством.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Информационно-логический метод идентификации моделей навигационных рисков при управлении судном на внутренних водных путях.

2.1 Байесовский метод идентификации качественно-сложных систем управления судном.

2.2 Идентификация модели навигационного риска судовождения на внутренних водных путях.

2.3 Обследование системы управления судном и идентификация модели навигационных рисков при плавании на внутренних водных путях.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Комбинированный метод оценки навигационных рисков при управлении судами.

3.1 Имитационные математические модели динамики судна.

3.2 Применение метода математического моделирования для оценки безопасности плавания судов по внутренним водным путям.

3.3 Комбинированный метод оценки безопасности при плавании по внутренним водным путям.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Метод регрессионных моделей опасных изобат при идентификации навигационных рисков судовождения по внутренним водным путям.

4.1. Теоретические основы построения и применения метода регрессионных моделей.

4.2.0боснование применения метода регрессионных моделей опасных изобат для оценки безопасности плавании судов по внутренним водным путям.

4.3.Применение метода регрессионных моделей опасных изобат для оценки безопасности плавания по Кошкинскому фарватеру.

4.4. Пример применения метода регрессионных моделей опасных изобат для оценки безопасности плавания судов в морских водах.

Выводы по главе 4.

Актуальность темы исследований. Одной из важнейших проблем современного судоходства является обеспечение навигационной безопасности плавания в стесненных водах и районах с интенсивным судоходством в любых гидрометеорологических условиях.

Современное судовождение характеризуется существенными особенностями, к которым в первую очередь следует отнести влияние стохастических факторов на процесс судовождения, оценку навигационной обстановки и принятие решения на маневр судоводителем и т.д.

Именно указанные особенности и определяют достаточно высокий уровень навигационной аварийности водного транспорта.

В последнее время, учитывая особую значимость водного транспорта, принимаются существенные меры, направленные на повышение безопасности плавания, особенно в стесненных условиях, как в морских районах, так и на внутренних водных путях. К таким мерам в первую очередь следует отнести пересмотр существующих и принятие новых организационно-технических требований, регламентирующих безопасность. Подобные меры принимаются Международной Морской Организацией (ИМО), уполномоченными соответствующим образом организациями на уровне регионов, морских администраций и т.д.

Кроме того, происходит заметное совершенствование систем обеспечения навигационной безопасности плавания. Внедрение спутниковых навигационных систем, создание глобального поля радионавигационных параметров и реализация дифференциальных радионавигационных систем привели к принципиальным результатам: проблема позиционирования судов в прибрежных водах, на подходах к портам и на портовых акваториях, а также при следовании по внутренним водным путям (ВВП) с точностью 3-1 Ом принципиально решена. Развитие спутниковой навигации, а также компьютерных технологий создало предпосылки к созданию принципиально новых систем судовождения, к которым в первую очередь следует отнести автоматизированные идентификационные системы, которые существенно повысили качество освещения надводной обстановки. Также получили широкое развитие системы управление движением судов, позволяющие осуществлять непрерывный контроль с берега за состоянием судоходства в районе подходных путей к морским портам.

Однако, не смотря на очень большие усилия по совершенствованию организационно-технических мер по обеспечению навигационной безопасности судоходства, уровень навигационной аварийности остается достаточно высоким. Очевидно, существует объективное противоречие между постоянно возрастающими требованиями к безопасности судовождения и его реальным состоянием.

Одной из методологических причин, в значительной мере препятствующей решению многих вопросов навигационной безопасности плавания, является отсутствие формальных методов описания процесса судовождения, что, в частности, вызвано стохастическим характером факторов, влияющих на процесс судовождения и объективными теоретическими трудностями описания поведения качественно-сложной организационно-технической системы судовождения в вероятностном пространстве состояний.

Другими словами существуют трудности методологического плана по идентификации моделей навигационных рисков, с помощью которых можно произвести комплексную оценку навигационных рисков в целостной системе, описывающей основные свойства качественно-сложной организационно-технической системы судовождения. Это бы позволило использовать формальные методы для решения задач по управлению навигационными рисками, оценивать значимость отдельных элементов системы и их вклад в общую величину рисков. Таким образом, наличие объективных противоречий между требованиями к навигационной безопасности судовождения и реальным состоянием аварийности на флоте определяют актуальность данной диссертационной работы.

Степень разработанности темы диссертации. Судовождение - в море, а на реке - управление судном как вид деятельности человека в настоящее время представляет собой сложный и ответственный процесс. В периодических изданиях часто приходится встречать данные в соответствие с которыми «человеческий фактор» признается причиной девяноста и даже более процентов аварий.

Следует также отметить, что большинство аварий случается при управлении судном в стесненных условиях.

Несмотря на наличие множества руководящих документов, которые, можно сказать, регламентируют все стороны процесса судовождения (деятельность судоводителя), оснащение судов, современными техническими и радионавигационными средствами судовождения, что конечно же вносит большую долю определенности, нагрузка на судоводителя, как на центральное звено в этом процессе не снижается.

Задача оценки движения судна сложна. Несмотря на внедрение передовых технологий в процесс управления судном, способность судоводителя эффективно осуществлять визуальный контроль движения судна имеет большое значение, особенно в процессе выполнения трудных и ответственных операций.

Как правило, управление судном носит сложный характер, требующий учета влияния значительного числа факторов, изменение которых к тому же имеют стохастический нелинейный характер, осуществляется в пространстве и времени. Учесть все факторы с учетом их временных характеристик, автоматизированным путем с высокой точностью в настоящее время не представляется возможным.

Связующим звеном, целью которого является компенсация всех неточностей и погрешностей является судоводитель. Это и обуславливает высокую долю аварий, связанных с ошибками судоводителя.

В настоящее время наиболее совершенным методом оценки безопасности судоходства при движении в сложных навигационных условиях является применение математических моделей управляемого движения судов и баржевых составов с учетом действия реальных гидрометеорологических факторов. Следует подчеркнуть то, что математическое моделирование позволяет определить предельно допустимые сочетания гидрометеорологических факторов, при котором возможен безопасный проход судна при оптимальном управлении. Как известно, успех маневрирования судна в сложных гидрометеорологических условиях в определенной степени зависит от профессиональной подготовки судоводителя, его опыта плавания в данном районе, подготовки к работе в экстремальных ситуациях, технического состояния судна и состояния средств управления судном, рулевых машин, главных и вспомогательных двигателей судна, а также оснащенности фарватеров на реках навигационным оборудованием. Решение о продолжении движения судна или о его прекращении должно приниматься судоводителем для каждого случая в отдельности, в зависимости от конкретных условий и обстоятельств.

Одной из методологических причин, в значительной мере препятствующей решению многих вопросов навигационной безопасности плавания, является отсутствие формальных методов описания процесса судовождения, что, в частности, вызвано стохастическим характером факторов, влияющих на процесс судовождения и объективными теоретическими трудностями описания поведения качественно-сложной организационно-технической системы судовождения в вероятностном пространстве состояний.

Другими словами существуют трудности методологического плана пб идентификации моделей навигационных рисков, с помощью которых можно произвести комплексную оценку навигационных рисков в целостной системе, описывающей основные свойства качественно-сложной организационно-технической системы судовождения. Это бы позволило использовать формальные методы для решения задач по управлению навигационными рисками, оценивать значимость отдельных элементов системы и их вклад в общую величину рисков.

Цель работы и задачи исследования. В связи с изложенным выше целью настоящей диссертационной работы является повышение навигационной безопасности плавания и снижение навигационных рисков при совершенствовании системы управления судами при плавании по ВВП.

Объектом исследования данной работы является судовождение по ВВП Российской Федерации факторы, определяющие навигационные риски судовождения по ВВП, а также система управления движением судов.

Предметом исследования являются методы и модели оценки навигационных рисков и практические рекомендации по снижению навигационных рисков.

Для достижения целей диссертационной работы необходимо решение следующих основных научных задач:

1 .Дать анализ состояния навигационной аварийности на флоте с выявлением основных причин и факторов, влияющих на уровень аварийности.

2.Оценить характер навигационно-гидрографических и гидрометеорологических условий применительно к процессу управления судном в речных условиях плавания.

3.Обосновать комбинированный метод оценки безопасности плавания по

ВВП.

4.Синтезировать модели навигационных рисков в системе управления движением судов.

5.Выработать рекомендации по снижению навигационных рисков при плавании по внутренним водным путям.

Методологической основой исследования являются принципы и методы системного анализа и управления технологическими процессами, теории вероятности и математической статистики, булевой алгебры логики, логико-вероятного моделирования, теории эффективности, навигации и управления судном.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту.

Основными научными положениями диссертации, выносимыми на защиту, являются:

Комбинированный метод оценки навигационной безопасности плавания по внутренним водным путям.

2. Модели оценки навигационных рисков.

3.Рекомендации по снижению навигационных рисков и совершенствованию систем управления организационно-техническими качественно-сложными системами судовождения на ВВП.

Научная новизна основных положений заключается в том, что впервые удалось учесть уникальную специфику судовождения на ВВП и используя детерминированные и стохастические подходы формализации оценки навигационной безопасности обосновать комбинированный метод оценки навигационной безопасности при управлении судами на ВВП.

Применение математических методов имитационного моделирования позволило учесть нелинейную динамику судов, а использование логико-вероятностных методов и приложений теории байесовских сетей позволило идентифицировать обобщенные модели, учитывая внешнюю среду, судно и судоводителя как единую целостную систему, что впервые позволило создавать формальные модели оценки навигационного риска судовождения на ВВП.

Применение информационно-логических моделей оценки риска позволяет выделить проблемные места в качественно-сложной системе, что позволяет объективно подходить к решению задач управления рисками (совершенствовать информационное обеспечение судоводителя, развивать системы управления движением судов, организации систем навигационного оборудования и т.п.)

Дано доказательство применения авторегрессионных моделей опасных изобат для определения зон безрискового плавания.

Практическая значимость исследований. Практические рекомендации по снижению навигационных рисков с использованием комбинированного метода использовались для оптимизации проектных решений по строительству НовоАдмиралтейского моста в Санкт-Петербурге, в НИР СПГУВК, в НИР Морском Корпусе Петра Великого, в учебном процессе кафедры «Управления судном» СПГУВК.

Реализация и внедрение результатов. Теоретическое обоснование информационно-логического метода идентификации моделей навигационных рисков внедрено в опытно-конструкторские работы ОАО «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт», модели навигационных рисков судовождения внедрены в учебный процесс СПБГУВК на кафедре «Управления судном» в дисциплины «Основы безопасности судовождения», «Судовождение на ВВП», в учебный процесс Морского Корпуса Петра Великого Санкт-Петербургского военно-морского института на кафедре «Кораблевождения».

Публикация работы. Основные результаты работы опубликованы в шести научных изданиях, в том числе в двух изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.

Апробация работы.

• 57-я международная молодежная научно-техническая конференция «МОЛОДЕЖЬ - НАУКА - ИННОВАЦИИ», посвященная 200-летию транспортного образования в России, 25 - 26 ноября 2009г.: в 2 т. - Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адмирала Г.И. Невельского, 2009 - Т. 1 - 261с.

• II Межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА РОССИИ», 12-13 мая 2011 года

• 7-я Российская научно-техническая конференция «Навигация, гидрография и океанография: приоритеты развития и инновации в морской деятельности» Труды конференции «НГО-2011» 18-20 мая 2011 СПБ. стр 130135.

Реализация результатов работы. Основные научные результаты работы реализованы:

- при работе над материалами, по НИР «Разработка требований к комплексной системе обеспечения безопасности мореплавания, информационного обеспечения судов и береговых структур, охраны окружающей среды» СПб ГНИНГИ 20 Юг;

- в учебном процессе СПГВК и СПВМИ.

Задачи, решение которых необходимо для достижение поставленных выше целей, в данной диссертации будут решаться следующим образом.

В главе 1 рассмотрены основные тенденции аварийности в районах, где условия плавания схожи с условиями внутренних водных путей.

К таким районам в первую очередь следует отнести проливы, шхеры, фьорды, реки, по которым могут плавать морские суда, рекомендованные пути, фарватеры, глубоководные пути.

Произвести разносторонний анализ существующего уровня аварийности, тенденций.

Рассмотреть существующие национальные методы обеспечения безопасности, а также методы используемые иностранными государствами и иными организациями, деятельность которых направлена на обеспечение безопасности плавания. Выполнить их сравнительный анализ, выделить наиболее эффективные. Рассмотреть причины неэффективности или низкой эффективности мер, предпринимаемых в настоящее время.

Выработать критерии поиска решений позволяющих учитывать объективную реальность, создавать прогностические модели поведения качественно сложных систем и разрабатывать предложения по стратегии и тактике использования ресурсов для обеспечения эффективности работы качественно-сложной системы.

В главе 2 представлены основы теории метода ситуационного моделирования на основе байесовских сетей. Метод ситуационного моделирования успешно применяется как для оценки безопасности плавания судов в открытом море, так и в районах с многочисленными навигационными опасностями.

Однако стремление судовладельцев максимально использовать характеристики водных путей и соответственно использовать суда с предельными габаритами приводят к качественному и количественному приближению условий плавания судов в морских районах к речным условиям плавания.

Следовательно, необходимо обосновать возможность применения аппарата логико-вероятностного моделирования для оценки безопасности плавания по внутренним водным путям используя уже имеющийся опыт построения логико-вероятностных моделей, но с учетом особенностей управления судном на реке.

Предложена модель оценки навигационной безопасности плавания по ВВП, с учетом особенностей речного плавания. Выполнено численное моделирование, получены количественные данные по уровням навигационных рисков, выполнена оценка результатов.

В главе 3 рассмотрены основные преимущества и недостатки основных существующих методов оценки навигационной безопасности плавания: метод идентификации моделей судов в классе нелинейных дифференциальных уравнений, учитывающих силы и моменты сил, влияющие на динамику судна; метод байесовских сетей и логико-вероятностного моделирования.

Детерминированные модели могут быть использованы для определения допустимых ограничений судоходства при воздействии ветра или других опасных гидрометеорологических явлений.

Однако присущие методу математического моделирования недостатки среди основных из которых можно отметить: трудоемкость создания математических моделей района плавания и моделей судов; отсутствие единого критерия оценки безопасности плавания; ограничения, накладываемые визуальными моделями района плавания; трудность математического описания действий судоводителя при управлении судном - не позволяют расширить область их применения.

Управление судами на внутренних водных путях существенно отличается от их эксплуатации на море, разработать модель формирования навигационных рисков при управлении судами на ВВП в общем случае затруднительно, однако, возможно решение этой задачи при использовании теории байесовских сетей.

Следовательно в дальнейшем, необходимо показать, что существует возможность математического описания такого ряда организационно-технических систем управления судами с использованием основных свойств байесовских сетей и логико-вероятностного метода.

В главе 4 приводится обоснование конкретной методики слияния методов математического и логико-вероятностного моделирования на основе байесовских сетей.

Такое объединение возможно при условии обоснования представления результатов математического моделирования в пространстве логико-вероятностных событий.

Несмотря на то, что деятельность судоводителя по управлению судном может быть представлена как совокупность дискретных событий, движение судна имеет непрерывных характер, который необходимо учитывать. Это обстоятельство делает необходимым разделение судового хода на зоны с присвоением каждой численного значения вероятности безопасного плавания. Эта задача будет решаться на основе метода регрессионных моделей опасных изобат, что и позволит определять гарантированное безопасное поле возможного нахождения судов при плавании в стесненных условиях.

Обосновать необходимость применения регрессионных кривых опасных изобат для автоматической оценки безопасности плавания с учетом фактических условий плавания.

Показать конкретные способы оценки безопасности плавания на основе регрессионных моделей опасных изобат.

Выводы по главе 4

1.В интересах снижения навигационного риска доказана необходимость совершенствования информационного обеспечения судоводителей путем идентификации моделей областей доступного нахождения судов с минимальным риском. Доказано, что обоснованные подходы к информационному картографическому обеспечению безопасности судовождения на ВВП будут в значительной степени способствовать повышению эффективности современных систем освещения навигационной обстановки, а значит приведет к снижению навигационных рисков

2.Доказана необходимость представления системы навигационных опасностей в современных и перспективных электронных картографических навигационных системах в виде областей, ограниченных кривыми регрессионного типа, что позволяет формировать допустимые области нахождения судов, как в режиме текущего оценивания безопасности плавания, так и в режиме прогноза.

3.По дробно обоснован способ идентификации регрессионной модели опасной изобаты с минимальной остаточной дисперсией. Предложенный алгоритм позволяет учесть, в том числе, и возможные дополнительные смещения параметров модели.

4.Найдены регрессионные модели опасных изобат для некоторых типовых районов внутренних водных путей в том числе для Кошкинского фарватера, использование которой позволяет обосновать гарантированную полосу движения судов на подходных путях входа в реку Неву из Ладожского озера

Заключение

Целью диссертационной работы было повышение навигационной безопасности плавания и снижение навигационных рисков при плавании на внутренних водных путях путем совершенствования системы управления судовождением.

В интересах решения поставленной задачи было проведено исследование современного состояния навигационной аварийности по данным международных организации, которая характеризуется по разным источникам от 250 до 500 навигационных аварий в год. Показано, что несмотря на принятие международных требований и безопасной эксплуатации морского транспорта (МКУБ), совершенствование технических систем судовождения, глобальном использовании спутниковых навигационных систем в дополнение к системам учета дифференциальных поправок, широком применении современных средств освещения навигационной обстановки (РЛС и АИС), а также при развитии и внедрении в повседневную практику систем управления движением решительного снижения навигационной аварийности не наблюдается. Вскрыты объективные противоречия между высоким уровнем навигационной аварийности и существующими требованиями их организации безопасного плавания на внутренних водных путях. Показано, что пока существуют методологические трудности теоретического плана, что не позволяет создавать «адекватные» модели навигационных рисков. Именно разрешение этих противоречия и обосновывает актуальность исследования.

В работе рассмотрены факторы случайной природы - гидрографические и гидрометеорологические условия плавания, свойственные внутренним водным путям РФ. Выявлены существенные особенности ограниченного судового хода, влияние специфических условий сезонных ветров и течений на изменение маневренной полосы движения судов, что может привести к появлению дополнительных рисков судовождения. Система судовождения представлена как качественно-сложная система, поведение которой с одной стороны характеризуется совокупностью устойчивых законов (оценка обусловлена принятием решения на маневр и т.п.), а с другой стороны совокупностью стохастических факторов (НГУ, ГМУ и т.п.)

Показана необходимость использования комбинированных методов оценки навигационных рисков, которые включают детерминированные и стохастические подходы. Обоснован метод идентификации моделей судов в классе нелинейных дифференциальных уравнений, учитывающих силы и моменты сил, влияющие на динамику судна. Получены конкретные модели для некоторых типов судов смешенного река - море плавания. Детерминированные модели могут быть использованы для определения допустимых ограничений судоходства при воздействии ветра или других опасных гидрометеорологических явлений.

Управление судами на внутренних водных путях существенно отличается от их эксплуатации на море, разработать модель формирования навигационных рисков при управлении судами на ВВП в общем случае затруднительно, однако в работе найдено решение этой задачи при использовании теории байесовских сетей.

Показано, что существует возможность математического описания такого ряда организационно-технических систем управления судами с использованием основных свойств «байесовских» сетей и логико-вероятностного метода.

Описание качественно сложных организационно-технических систем судовождения в пространстве вероятностных событий с применением аксиоматики Колмогорова и основных правил булевой алгебры логики позволило обосновать информационно-логический метод идентификации моделей оценки навигационных рисков с учетом особенностей и целостности системы «судно -судоводитель - среда».

Разработка метода позволила предложить формальные модели оценки навигационных рисков качественно сложной системы различного уровня декомпозиции: модель риска из-за потери основных свойств управляемости судна, модель риска формируемого ГМУ и НГУ и т.д.

Помимо собственных моделей навигационных рисков предложен способ оценки значимости и вкладов отдельных событий, характеризующих проявление специфических свойств, что позволяет перейти от оценки рисков к управлению рисками при рациональном использовании ресурсов (при использовании средств и систем навигационного оборудования района мореплавания, систем управления движением судов и т.п.).

К таким предложениям по совершенствованию системы управления судовождением при снижении навигационных рисков относятся предложения по более интенсивному внедрению автоматизированных идентификационных систем, что приводит к повышению эффективности освещения навигационной обстановки на 35-40%. Обоснованные предложения по совершенствованию информационного картографического обеспечения а современных и перспективных электронных картографических информационных навигационных системах, являющихся ядром современных систем управления судами.

Кроме того предложена регрессионная модель опасных изобат, что позволяет определять гарантированное безопасное поле возможного нахождения судов при плавании в стесненных условиях.

И, наконец обоснованы организационные методы управления движением судов на типовых участках внутренних водных путей, учитывающие сезонную стохастическую изменчивость ветров и их влияние на изменчивость ширины маневренной полосы движения. Это позволило обосновать требования к ограничению судоходства для определенных типов судов в сложных гидрометеорологических условиях.

1. Приказ Минтранса России от 14 мая 2009 г. № 75 «Об утверждении Положения о порядке расследования аварийных случаев с судами»,-режим доступа: www.mintrans.ru.

2. IMO Assembly Resolution А.849 (20) Code for the Investigation of Marine Casualties and Incidents, 1997.- режим доступа: http://www.imo.org.

3. IMO Assembly Resolution A.884 (21) Amendments to the Code for the Investigation of Marine Casualties and Incidents (resolution A.849(20)), 2000.- режим доступа: http://www.imo.org.

4. H. Дрейпер, Г. Смит Прикладной регрессионный анализ. Множественная регрессия. 3-е изд. Диалектика, 2007 г. - 912 с.

5. Справка О состоянии аварийности на морском флоте и мерах по повышению уровня безопасности мореплавания.- режим доступа: http://seacrew.ru

6. Итоги надзорной деятельности в сфере морского и внутреннего водного транспорта и основные задачи на 2008 год. режим доступа: www.rostransnadzor.gov.ru.

7. Итоги деятельности по осуществлению государственного морского и речного надзора в 2009 году, Госморречнадзор, М.2010.

8. Анализ состояния аварийности на морском и речном транспорте в 2010 году .-режим доступа: www.rostransnadzor.gov.ru.11 .Архив происшествий Динамика аварийности на ВВП России в 1998 -2002 годах.-режим доступа: www.riverfleet.ru.

9. П.М. Ермолаев Состояние аварийности на морском транспорте доклад, -режим доступа: http://morvesti.ru.

10. Выступление Президента АСК Смирнова Н.Г. на совещании ФСНСТ по вопросу: «Состояние аварийности на море и на внутренних водных путях» 2005 год. -режим доступа: www.riverfleet.ru.

11. К.С. Орлович-Грудков Навигационно гидрографическое обеспечение плавания судов по внутренним водным путям России Геопрофи № 3 С.4 - 6 2005.

12. С. Козлов Эксплуатация каналов, фарватеров и маневровых зон: Новые решения Морской флот № 2, 2008 С. 35 37.

13. В.А.Попов Безопасность на флоте: современные тенденции Наука и транспорт с.23 26

14. Ф.М. Кацман, А.А.Ершов Аварийность морского флота и проблемы безопасности судоходства, Транспорт Российской Федерации № 5 2006 С.82 84.

15. В. Светлов Принятие решений и оценка рисков судовым составом Морской флот №1, 200, 6 с.

16. Martti Heikkila MARINE ACCIDENT INVESTIGATION MARITIME SAFETY THROUGH INVESTIGATIONS AND CO-OPERATION Human Factors & Safety Seminar in Espoo 13th February 2006.

17. B. Lin Behavior of Ship Officers in Maneuvering to Prevent Collision, Journal of Marine Science and Technology, Vol.14, №4, 2006, pp. 225 230.

18. C. Hetherington, R. Flin, K. Mearns, Safety in Shipping: The Human Element, Journal of Safety Research, №37, 2006, pp. 401 411.

19. E. Xhelilaj, K. Lapa, The role of Human Fatigue Factor Towards Maritime Casualties, Marine Transport and Navigational Journal, Vol.12, №2, 2010, pp.23 32.

20. В.Воронцов Степень риска морской флот № 6 2006, с. 55-56.

21. В.Попов Безопасность на морском транспорте Морской флот №2 С. 16 -19 2007.

22. Безопасность судоходства: проблемы и пути их решения морской флот №4 2008, с. 26-31.

23. U. Ozgecan O. Birnur, A. Tayfur; O.ilhan, Risk Analysis of the Vessel Traffic in the Strait of Istanbul, Risk Analysis, Vol.29, №10, October 2009 , pp. 1454-1472.

24. HELCOM. (2010). Report on shipping accidents in the Baltic Sea area during 2010, Helsinki, Finland: Baltic Marine Environment Protection Commission.

25. Marine Accidents, Danish Maritime Authority, 2009.

26. Некрасов C.H. Идентификация моделей погрешностей выходных навигационных параметров навигационного комплекса современного надводного корабля. Труды СПБ ВМИ №15,2009г 20с.

27. Некрасов С.Н. Ситуационный метод оценки навигационной безопасности плавания. Туды ГНИНГИ №3, 2007г 12с.

28. Некрасов С.Н. Байесовские сетевые модели ситуационного анализа навигационной безопасности. Труды ГНИНГИ МО РФ №217, 2009г- 12с.

29. Тедонзонг Т.Э., Некрасов С.Н. Оценки навигационных рисков при расхождении судов в море. СПБ, труды СПБВМИ №238 2010г с. 35-38.

30. IMO, Guidelines For Formal Safety Assessment (FSA), MSC/Circ.1023, 2002, 54p.

31. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Политехника, 2000. - 247 с.

32. Рассел С., Норвик П. Искусственный интеллект, СПБ, 2006г.

33. В.М. Харин Гидравлические рулевые машины (Пособие для судоводителей). Одесса: Астропринт, 2007. - 208с.

34. Н.Б. Барышников Динамика русловых потоков, учебник СПБ.: изд. РГГМУ, 2007.-341с.

35. К.С. Орлович-Грудков Навигационно-гидрографическое обеспечение плавания судов по внутренним водным путям России Геопрофи №3, 2005.

36. Л.Л.Вагущенко, Н.Н. Цымбал Системы автоматического управления движением судна. 2-е изд., перераб и доп. Одесса: Латстар, 2002. -310с.

37. Г.В.Соболев Управляемость корабля и автоматизация судовождения. -Л.: Судостроение, 1976.

38. Ю.Л.Воробьев Гидродинамика судна в стесненном фарватере. СПб.: Судостроение, 1992. -224с.

39. Daggett, L. L., Hewlett, J. C., Ankudinov, V., & Webb, D. (2003). Validation of ship motion models in shallow/restricted waters. In International Conference on Marine Simulation and Ship Maneuverability, (MARSIM'03). Kanazawa, Japan.

40. B.C. Удачин, В.Б. Соловьев судовождение и правила плавания на внутренних судохлдных путях М. «Транспорт», 1983. 240с.

41. JI.M. Шафран, Э.М. Псядло Теория и практика профессионального психофизиологического отбора моряков. Одесса: Феникс, 2008. -292с.

42. В.Н. Машков Дифференциальная психология человека. СПб.: Питер, 2008.- 288с.

43. Бюллетень № 1дополнений и изменений к Правилам Российского Речного Регистра, утвержденный Распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации № НС-183р от 31 декабря 2003 г. и введенный в силу 31 марта 2004 г130 J ^^^

44. Мореходные таблицы (Мт(ю00)Г№9011. СПб.: ГУН и О МО РФ, 2002. - 576с.

45. Радченко С.Г. Методология регрессионного анализа. Монография. К.: «Корншчук», 2011. - 376 с.

46. И. И. Елисеева, М. М. Юзбашев Общая теория статистики Под редакцией члена-корреспондента Российской Академии наук И.И.Елисеевой 5-е издание ,переработанное и дополненное, Москва "Финансы и статистика" 2004.

47. A. Gelman; J. Hill Data Analysis Using Regression and Multilevel/Hierarchical Models Cambridge University Press; 2006 651.

48. Снопков В. И. Управление судном. СПБ.: «Профессионал»,2004.-536с.

49. В.И. Дмитриев Обеспечение безопасности плавания: Учеб. Пособие для вузов водного транспорта. М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 374с.

50. Атлас ЕГС ЕЧ РФ том 3. ч.1, ч.2., ч.З ГБУ «Волго-Балт», 2007.

51. В.П. Боровиков, И.П. Боровиков Statistica Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М., 1998. - 592с.

52. Инструкция по содержанию навигационного оборудования внутренних водных путей М.: 2004.