907

ное значение для обеспечения безопасности человеческой жизни на море, безопасности мореплавания и предотвращения загрязнения окружающей среды]. В результате вышеупомянутых изменений все еще существуют некоторые проблемы, которые могут представлять угрозу для безопасности судоходства, включая надлежащее обращение с системой ЭКНИС. Новые инструменты требуют дополнительного уровня знаний и понимания [1, 2].

Анализ и сравнение практик различных судоходных компаний в отношении допустимого отклонения от курса подтверждает то, что, судоходные компании зачастую не имеют такой практики, поэтому штурману приходится определять параметры безопасности по субъективному мнению [15].

Конвенция СОЛАС требует установки одной системы ЭКНИС на борту судов, совершающих международные рейсы, за исключением грузовых судов, не являющихся танкерами, валовой вместимостью менее 10 000 тонн, и танкеров валовой вместимостью менее 3 000 тонн построенных до 1 июля 2013 года. [13].

Преимущества навигации ЭКНИС по сравнению с традиционными средствами можно суммировать как сокращение рабочей нагрузки; автоматизация задач; и, как заявила Международная морская организация, использование системы, способствующее безопасности судоходства.

В отличие от преимуществ, система рассматривалась как неавтономная, все еще зависящая от внешних факторов, таких как датчики и гидрографические данные, и склонная к сбоям, неисправностям. Надлежащее образование и отсутствие знаний были также признаны недостатками.

Для того чтобы ЭКНИС была принята в качестве системы, отвечающей требованиям, должны быть выполнены следующие условия:

система должна быть утверждена по типу.

необходимо использовать современные электронные навигационные карты (ЭНК);

системное программное обеспечение должно поддерживаться и быть совместимым с последними стандартами Международного гидрографического общества (МГО);

система должна иметь адекватные и независимые механизмы резервного копирования [5, 6, 7, 12, 14].

Ранее проведенные опросы и результаты исследований по обоснованию системы указали на потенциальные проблемы на различных уровнях, как правило, связанные с системой, установкой, обслуживанием, позиционированием, управлением, навигацией, недостаточными знаниями оператора, производством ЭНК, отображаемыми символами диаграмм без их особенностей и т.д. [4].

Для обеспечения навигационной безопасности судоводитель должен быть осведомлен об ограничениях системы и всегда должен перепроверять отображаемую информацию в ЭКНИС с доступными и подходящими источниками. Кроме того, отсутствие стандартизации настроек системы, дисплея, функций и терминологии среди различных производителей систем оказало негативное влияние на безопасность судоходства [3].

Чтобы подготовиться к будущему, некоторые важные вопросы по этому были представлены МГО и гидрографическим управлениям [8]. Некоторые гид-

41

рографические общества уже объявили о прекращении производства традиционных МНК и о внедрении онлайн – приложения, которое предоставит пользователям возможность создавать свои собственные, изготовленные на заказ карты [4].

Гидрографические управления рассматривали вопрос о том, следует ли сократить или вообще прекратить печатание МНК. Как следствие, даже для резервных механизмов ЭКНИС мир не будет полностью покрыт МНК. Что касается мирового охвата ЭНК и их особенностей, качество данных ЭНК может варьироваться, учитывая, что источник съемок в основном такой же, как и на МНК. Примерно 75% судоходных вод покрыты ЭНК, где морякам необходимо проявлять высокую степень осторожности из-за возможного существования не нанесенных на карту опасностей для судоходства [8, 10, 16].

Настройка параметров безопасности не является новинкой в долгой истории навигации. Современная навигация, частью которой является ЭКНИС, включает в себя большое количество заранее заданных параметров безопасности. Эти параметры, как правило, повышают безопасность навигации и автоматизируют решение некоторых задач. Несколько авторов утверждают, что правильное использование ЭКНИС может быть достигнуто только в том случае, если конечный пользователь понимает настройки безопасности и сигналы тревоги, а также правильно интерпретирует информацию на дисплее ЭКНИС [15]. Большое значение для безопасности навигации имеют настройки безопасности, которые устанавливаются самим пользователем. Эти настройки должны быть определены для каждого судна и включают в себя контур безопасности, глубину безопасности, мелководный контур, глубоководный контур, и допустимое отклонение от курса [18].

Настройка допустимого отклонения от курса (ДОК) является частью основных настроек планирования перехода судоводителем в системе ЭКНИС. Он оказывает существенное влияние на безопасность судоходства, поскольку определяет безопасное расстояние между судном и потенциальными опасностями. Допустимое отклонение от курса (ДОК) – полоса заданной ширины вдоль линии между данной точкой и следующей. Допустимое отклонение – это аналог точности следования по маршруту. Оно используется для обеспечения навигационной безопасности вдоль линии курса. Всегда выражено в милях, в каждую сторону от линии курса. Кроме того, важно найти правильное значение, которое будет учитывать все значимые факторы. Относительные значения неприемлемы для безопасного судовождения, поэтому параметр «допустимое отклонение от курса» должен быть точным. Точность карт является одним из наиболее важных факторов, влияющих на безопасность судоходства.

Навигационные карты содержат смесь данных различных съемок и промеров на протяжении многих лет различными методами, которые соединены в единую карту. Детали и интерпретация качества данных варьировались между гидрографическими ведомствами, поэтому Международная гидрографическая организация (МГО) разработала новую международную систему-систему зон доверия (СЗД), которая будет использоваться всеми странами в рамках электронных навигационных карт S-57 [9].

Сегодня электронные навигационные карты используют систему зон доверия для обозначения качества и достоверности промеров и съемки [11]. Качество съемки основано на типичных характеристиках вместе с используемой техникой

42

зондирования. Система СЗД состоит из шести категорий, начиная с наиболее надежных и заканчивая необработанными, графически представленными на электронной навигационной карте с соответствующим обозначением. Эти категории СЗД представлены в таблице 1 вместе с графическим представлением на ЭНК, точность положения и типичные характеристики съемки.

Точность определения местоположения таких навигационных опасностей, как рифы, мелководье и т.д., зависит от категории СЗД. Это означает, что подводные опасности могут быть ближе к планированию маршрута судна, чем мы предполагаем. Судоводители должны учитывать, что данные на картах иногда ненадежны.

Существует риск того, что значительные особенности морского дна представляют опасность для безопасности судоходства (скалы, коралловые рифы, за-

43

тонувшие корабли, затопленные препятствия) не были идентифицированы и не фигурируют на карте. Те объекты, присутствующие на карте, имеют горизонтальную точность ± 50 метров и точность глубины не менее ± 1 метра. Поэтому при планировании маршрута в районах СЗД категории В штурман должен учитывать, что изолированные опасности и мелководные участки могут находиться на расстоянии до 50 метров их положение на карте; и по крайней мере на 1 метр мелководнее, чем их глубина на карте.

Иллюстрация такой неопределенности приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Результат неопределенности позиционирования

сучетом категории системы зон доверия

Внастоящее время обширная часть прибрежных вод все еще остается недостаточно изученной. Анализ 14 миллионов квадратных километров прибрежной зоны ЭНК приведен в таблице 2.

Таблица 2 Распространение категорий СЗД в прибрежных районах ЭНК [9]

Тревожным фактом является то, что 45,9% мировых прибрежных ЭНК имеют низкую степень достоверности батиметрических данных, а менее 2% прибрежных вод имеют очень хороший уровень достоверности. Ситуация за пределами прибрежных вод еще хуже, так как большинство океанских вод имеют категории СЗД – C, D или U [11]. Кроме того, почти все электронные навигационные карты снабжены графическим изображением неопределенности используемых картографических данных [17].

44

Между тем, на частоту гидрографических съемок в основном влияют финансовые средства правительства прибрежного государства, обусловленные сложными и дорогостоящими процедурами [15] Несмотря на значительное протяжение побережья, частота съемок также очень важна в районе, где морское дно постоянно меняется.

Детальные знания батиметрии приобретают все большее значение для обеспечения безопасности судоходства, учитывая постоянно уменьшающиеся пределы безопасности как для надводных, так и для подводных операций [15]. Кроме того, важность данных системы зон доверия для определения величины допустимого отклонения от курса признается и другими источниками [9].

Штурман должен проверять качество батиметрических данных с помощью категорий СЗД, чтобы определить безопасное расстояние от навигационных опасностей Допустимое отклонение от курса каждого участка во время рейса может быть скорректирован с учетом навигационных зон от открытого моря до замкнутых вод. Судоводитель также должен учитывать другие факторы, чтобы планировать наихудший сценарий.

Навигационный процесс можно разделить на четыре составляющие: оценка, детальное планирование рейса, выполнение плана рейса и мониторинг судна в плане реализации. В процессе планирования рейса навигатор выбирает наилучший маршрут, проверяя ограничения судна на соответствие ограничениям маршрута или опасностям [15].

Навигационные опасности внутри коридора безопасности, ограниченного полосой допустимого отклонения от курса (ДОК), будут автоматически обнаруживаться в процессе проверки маршрута. Этот процесс является заключительной частью процесса планирования прохождения. Система ЭКНИС позволяет оператору легко вводить значение ДОК для каждого участка маршрута во время планирования прохождения. Кроме того, можно несимметрично регулировать значение отклонения, то есть с левого и правого борта ДОК может быть различным. План рейса устанавливается с различными значениями определения ДОК для каждого этапа.

Валидация маршрута – это заключительная часть процесса планирования перехода. Опасности по обе стороны маршрута до ширины ДОК сканируются, и в конце процесса сканирования будет сформирован список опасностей. Это будет использоваться Пользователем для исправления и изменения маршрута, чтобы безопасно пройти по маршруту.

Еще одно важное значение ДОК-активная роль во время выполнения рейса. В случае, когда судно выходит из заранее установленного ДОК, сигнал тревоги сообщит пользователю о необходимости возвращения в полосу безопасности. Наличие в ЭКНИС сигнала тревоги -это требование резолюции Международной морской организации (IMO).

В данной работе используются значимые факторы для расчета безопасного расстояния с целью определения более точного значения ДОК для повышения безопасности навигации и ситуационной осведомленности.

ДОК определяется конечным пользователем по левому и правому борту планируемого маршрута, однако он может отличаться на каждом отрезке. Учитывая частоту изменения параметров безопасности во время рейсового мониторинга, результирующее значение ДОК также будет меняться. Это означа-

45

ет, что в длительном рейсе на протяжении всего плана рейса будет несколько различных значений ДОК.

Потенциальная проблема заключается в различном определении ДОК между различными судоходными компаниями. Некоторые компании определили минимальные значения ДОК для различных этапов рейса, другие только назначают параметры безопасности, которые необходимо учитывать. К сожалению, некоторые судоходные компании не предоставляют никаких указаний экипажу судна в отношении ДОК, а также каких-либо других параметров безопасности.

Чтобы правильно определить ДОК, требуется идентификация всех влияющих факторов. В основном используется общее деление трех навигационных районов на портовые / ограниченные, прибрежные и открытое море для отражения различных навигационных условий в различных судоходных водах. Соответственно, к факторам, которые необходимо учитывать, относятся: точность батиметрических данных категорий СЗД, ширина судна, точность собственного положения, норма безопасности навигационного района и ширина безопасности положения судна в связи с воздействием окружающей среды и маневрированием. Учесть все вышеперечисленные факторы можно формулой (1):

RДОК = RСЗД + В/2 + Мо + RБез + RМП,

1)

где RСЗД – точность положения навигационной опасности в зависимости от категории СЗД;

В – половина ширины судна; Мо – точность собственного положения; RБез – радиус безопасности

RМП – ширина маневровой полосы.

Предложенная формула позволяет определить ДОК для различных обстоятельств. Таким образом, значения ДОК, соответствующие различным этапам рейса, могут быть рассчитаны и использованы в процессе оценки планирования прохода и мониторинга прохода.

В качестве примера рассмотрим судно класса «Река-море» длиной 140 м и шириной 17 м при различных категориях СЗД.

Собственная точность определения положения судна, полученная ГНСС, составляет 15 м по требованиям МГО S-67. Точность глобальной системы позиционирования (GPS) может быть еще лучше; поскольку современные GPSприемники достигают горизонтальной точности 3 м в течение 95% времени [15]. Нормы безопасности навигационного района с учетом различных обстоятельств в каждом районе определяются опытом капитана или СУБ судоходной компании. Согласно хорошей морской практике, значение радиуса безопасности соответствует 50 м для портовых и ограниченных вод, 0,5 мили для прибрежного судоходства и 1 миля для открытого моря.

RМП – ширина маневровой полосы судна может быть рассчитана по модифицированной формуле увеличения траектории судна за счет циркуляции и воздействия внешних гидрометеорологических факторов [15]. Это значение может быть определено в соответствии с уравнением:

RМП = (L × sin α)/2 ,

2)

46

где,

L – длина судна;

α– угол дрейфа.

Вприведенном ниже примере допуск безопасности ориентации судна был рассчитан для угла дрейфа 30°, что дало результирующую величину 35 м. На основе всех упомянутых параметров безопасности для осредненного судна класса «река-море» создается следующая таблица для различных навигационных районов (таблица 3).

Точность позиционирования для СЗД категории D не является точной. Соответственно ДОК для гавани и ограниченных вод в СЗД D не рассчитывался, так как их прохождение по такой точности небезопасно.

Согласно предложенной формуле, значение ДОК сильно зависит от точности позиционирования батиметрических данных. Результаты, полученные для СЗД A1, A2 и B, очень близки. Однако результаты для ZOC C и D значительно превышают сопоставимые значения. Это особенно важно с учетом аварий, произошедших при прохождении маршрута в районах с низкой достоверностью данных съемки. Такие различия величины ДОК в слабо обследованном районе могут повлиять на безопасный переход судна или его посадку на мель. Кроме того, расчетное значение ДОК в данной исследовательской работе является приемлемым с практической точки зрения. Следовательно, его использование не вызовет многочисленные сигналы тревоги и поможет судоводителю использовать адекватную настройку.

Кроме того, точное определение ДОК может быть очень важным для служб движения судов в области мониторинга морского движения для своевременного предупреждения о приближении к навигационной опасности.

Безопасность судоходства должна быть приоритетной задачей при планировании перехода, учитывая всю доступную информацию и выявляя все возможные опасности.

47

Примечательно, что величина ДОК очень динамична и часто меняется по мере прохождения судна через более или менее перегруженные воды в зависимости от достоверности данных съемки. Признавая этот факт, в тех случаях, когда на отрезке рейса имеется более одной категории СЗД, следует выбрать категорию с наихудшей точностью определения местоположения в качестве релевантной для определения ДОК. Другой вариант - разделить отрезок рейса на большее количество сегментов путем вставки дополнительных путевых точек при переходе от одного ЗОК к другому.

Цифровая навигация заменяет традиционные средства. Безбумажная навигация опирается на нынешние и будущие тенденции в области морской навигации, в качестве наиболее распространенных примеров можно привести интегрированные навигационные системы, электронную навигацию и координацию обмена облачными данными между судами и берегом.

Внедрение новых средств на борту требует от штурмана новых навыков и знаний. ДОК разработан как основной инструмент безопасности при планировании прохода. Его роль заключается в повышении безопасности судоходства путем сканирования маршрута в процессе валидации маршрута и обеспечении выбора оптимального маршрута с учетом навигационных опасностей. Эта цель может быть достигнута только тогда, когда параметры безопасности должным образом определены конечным пользователем. Неверно определенные параметры могут привести к нежелательным событиям, таким как посадка на мель.

Неправильная интерпретация установки параметров безопасности может привести к навигационным происшествиям таким как посадка на мель, навалы на плавучие и прочие надводные объекты.

Важность изучения данных по категориям СЗД до и во время процесса планирования перехода подчеркивается как критический фактор. Карты, охватывающие многие части мира, содержат данные обследований, которые являются устаревшими и в некоторых случаях ненадежными. Ошибки, вызванные недостоверными данными обследования, являются существенными и должны быть учтены.

В настоящей работе предлагается уравнение для определения ДОК в системе ЭКНИС для конкретного размера и типа судна. Интеграция предложенного уравнения в процесс планирования прохода может повысить безопасность судоходства в качестве первостепенной цели. Наконец, цель настоящей статьи состоит в том, чтобы повысить осведомленность пользователей ЭКНИС в отношении точности определения местоположения объектов на навигационных картах и ее влияния на безопасность судоходства. Планирование перехода - это сложный процесс, в котором вся информация, относящаяся к рейсу, должна быть рассмотрена для выполнения безопасного рейса. Использование системы СЗД предоставляет дополнительную информацию пользователю и повышает осведомленность о безопасности во время планирования и выполнения прохода, а также во избежание столкновения.

Детальное понимание штурманами интерпретации параметров безопасности, имеет потенциал для повышения безопасности судоходства [15].

Литература

1.Brccˇicc´, D.; Kos, S.; Žuškin, S. Navigation with ECDIS: Choosing the Proper Secondary Positioning Source.TransNav Int. J. Mar. Navig. Saf. Sea Transp. 2015, 9, 317–326. [CrossRef]

2.Brccˇicc´, D.; Žuškin, S. Towards Paperless Vessels: A Master’s Perspective. J. Marit.

Transp. Sci. 2019, 55, 183–199. [CrossRef]

48

3.Car, M.; Vujiˇci´c, S.; Žuškin, S.; Brˇci´c, D. Human machine interface: Interaction of

OOWs with the ECDIS system. In Proceedings of the 1st International Conference of Maritime SciЭНКe

&Technology (NAŠE MORE 2019), Dubrovnik, Croatia, 17–18 August 2019; Koboevi´c, Ž., Ed.; pp.

74–86.

4.Car, Maro & Brčić, David & Žuškin, Srđan & Svilicic, B.. (2020). The Navigator's Aspect of МНК before and after ECDIS Implementation: Facts and Potential Implications towards Navigation

Safety Improvement. Journal of Marine SciЭНКe and Engineering. 8. 14. 10.3390/jmse8110842.

5.International Hydrographic Organization, IHO. IHO Data Protection Scheme; Version 1.2; IHO: Monaco, 2015. J. Mar. Sci. Eng. 2020,8, 842 13 of 14.

6.International Hydrographic Organization, IHO. IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data; As Supplemented, Version 3.1; IHO: Monaco, 2014.

7.International Hydrographic Organization, IHO. S-52: Specifications Chart Content and Display Aspects of ECDIS; Version 6.1; IHO: Monaco, 2015.

8.International Hydrographic Organization, IHO. The Future of the Paper Nautical Charts; Preliminary Report; IHO: Monaco, 2019.

9.International Hydrographic Organization. IHO Publication S-67, Mariners Guide to Accuracy of Electronic Navigational Charts (ENC), 0.5 ed.; IHO: Monaco, 2017.

10.International Hydrographic Organization. Mariners Guide to Accuracy of Electronic Navigational Charts (ENC);Version 1.0.0; IHO: Monaco, 2020. J.Mar.Sci.Eng.2020.

11.International Hydrographic Organization. S-57 Edition 3.1 Supplement No. 3, IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data, Supplementary Information for the ЭНКoding of S-57 Edition 3.1 ЭНК Data; IHO: Monaco, 2014.

12.International Maritime Organization, IMO. Adoption of the Revised Performance Standards for Electronic Chart Display and Information Systems (ECDIS); Resolution MSC.232(82); IMO: London, UK, 2006.

13.International Maritime Organization, IMO. International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974 as Amended; IMO: London, UK, 2014.

14.International Maritime Organization. Resolution A.817 (19), Performance standards for Electronic Chart Display and Information Systems (ECDIS); IMO: London, UK, 1995. [Google Scholar].

15.Kristi´c, M.; Žuškin, S.; Brˇci´c, D.; Valˇci´c, S. Zone of confidЭНКe impact on cross track limit determination in ECDIS passage planning. J. Mar. Sci. Eng. 2020,8, 566. [CrossRef] [102]

16.Li, Z.; Jonas, W.; Ringsberg, J.W.; Rita, F. A voyage planning tool for ships sailing between Europe and Asia via the Arctic. Ships O shore Struc. 2020. [CrossRef].

17.Pietrzykowski, Z.; Wielgosz, M. Navigation Safety Assessment in the Restricted Area with the Use of ECDIS.

18.Žuškin, S.; Brcˇic´, D.; Kos, S. Partial structural analysis of the ECDIS EHO research: The safety contour. In Proceedings of the 7th International Conference on Maritime Transport, Barcelona, Spain, 27–29 June 2016; Martinez de Oses, F.X., Castells Sanabra, M., Eds.; Universitat Politecnica De Catalunya—UPC: Barcelona, Spain, 2016; pp. 246–262.

INFLUENCE OF THE DEGREE OF CONFIDENCE

IN THE ELECTRONIC MAP ON THE DETERMINATION OF THE PERMISSIBLE DEVIATION FROM THE COURSE WHEN PLANNING THE TRANSITION TO ECDIS

A.A. Volkov

Caspian Institute of Sea and River Transport named after Admiral General F. M. Apraksin - branch of FSFEI HE «VSUWT»

Astrakhan, Russian Federation

Abstract. The technological breakthrough that the electronic map and Information Display System (ECDIS) has brought to modern navigation makes it possible to improve the safety of navigation. The permissible deviation from the course is an ECDIS safety parameter set by the operator on the ship, which increases the automation of navigation tasks and leads to a reduction in the workload for boatmasters.In this paper, we consider the definition of factors that affect the value of the permissible deviation from the course, taking into account the reliability of the electronic map. The reliability

49

of the data presented on the electronic map depends on the quality of the survey data and measurements, which in many cases are outdated and unreliable. The paper examines the method of determining the permissible deviation from the course for a tanker of mixed «river-sea» navigation.

Keywords: transit planning, navigation safety parameters, navigation, electronic navigation maps, ECDIS.

Об авторе

Волков Андрей Анатольевич (Астрахань, Россия) – научный руководитель, доцент кафедры «Судовождение» Каспийского института морского и речного транспорта им. генерал-адмирала Ф.М. Апраксина - филиал ФГБОУ ВО «Волжский государственный университет водного транспорта», e-mail: welbot@rambler.ru.

УДК 681.51

С.С. Гаврюшин, В.В. Ломов; ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана», Москва, Российская Федерация

РАЗВИТИЕ ЦИФРОВИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНОЙ ОТРАСЛИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аннотация. В настоящее время во всех сферах экономики происходит развитие в сторону цифровизации и применения информационных технологий. В том числе, в сфере транспорта в Российской Федерации и всего мира происходят значительные изменения. Производятся новейшие образцы подвижного состава, в том числе на основе электрической тяги, открываются информационные центры диспетчеризации движения на основании новейших информационных технологий, ведутся разработки беспилотного управления транспортными средствами. Сокращается интервал движения, на основании анализа пользователей создаются новые и корректируются существующие маршруты. Обосновывается необходимость проведения своевременного обслуживания, оптимизация складирования запасных частей и расходных материалов, улучшение и своевременная оптимизация систем безопасности и обеспечения надлежащего уровня комфорта пассажиров.

Ключевые слова: новые информационные технологии, диспетчеризация движения и производственных процессов, оптимизация складского пространства и логистических процессов, компьютерное моделирование и проектирование, исследования и анализ, свободное программное обеспечение, цифровизация.

В настоящее время по всему миру происходит активное трансформация в сторону цифровизации большинства сфер деятельности человечества. Не стала исключением и Российская Федерация, более того, многие решения, реализуемые в данyе время в транспорте являются локомотивными. В рамках этой публикации будет рассмотрен процесс цифровизации транспортной сферы в мире и нашей стране.

Открывая привычное приложение на телефоне, мы можем увидеть не только расписание движения маршрутов на каждой конкретной остановке, но и время, через которое прибудет необходимый трамвай или троллейбус. Во всех крупных

50