9. Системы и средства автоматизации судовождения

Системы и средства автоматизации на судах имеют большое значение в обеспечении безопасности мореплавания, а также в улучшении условий труда экипажа.

В обозримом будущем взаимосвязь человека со средствами автоматизации останется одной из проблем на морском флоте. Повышение роли человеческого фактора в функционировании современного судна определяется значительным изменением и усложнение работы экипажа, постоянным расширением сферы операторского труда, возрастанием вероятности ошибочных действий человека, особенно в сложных ситуациях, а также ростом цены этих ошибок. Должно настораживать и вызывать серьезное беспокойство чрезмерное насыщение электроникой рулевой и штурманской рубок. Оно будет воздействовать на организацию труда операторов, рабочую нагрузку человека и, наконец, на безопасность мореплавания. Автоматизацию нужно проводить с учетом ограниченных возможностей человека по приему и переработке информации. Практически в определенный момент времени он может делать только одно дело, поскольку его центральный канал принятия решения ограничивает количество информации, которое оператор может одновременно принять, и скорость ее обработки. Пока одна информация проходит по каналу принятия решения, другая, поступившая одновременно с первой, вынуждена ждать своей очереди в блоке кратковременной памяти. И, как правило, об ожидающей в этом блоке информации люди забывают. Для эффективной деятельности судового специалиста проблемными являются вопросы отображения информации о состоянии средств автоматизации, особенно при их отказе или выдаче запредельных параметров. Здесь используются наиболее часто световые табло, звуковые имитаторы и стрелочные индикаторы. Световые табло позволяют распознавать изменение информации намного быстрее, чем стрелочные. Для комплексного решения задачи автоматизации мостика нужно привлекать не только создателей и изготовителей судовых средств автоматизации, но и специалистов в области морской медицины, психологии и эргономики и всех, кто понимает, что гибель судна – это не только материальные убытки, но и потеря человеческих жизней.

В СОЛАС-74 и новой редакции ее главы Y Правило 19 определены основные положения к оснащению судов навигационными системами и оборудованием, эксплуатационные требования к этим системам и оборудованию.

Правило 15.Принципы, связанные с конструкцией мостика, его оснащением, конструкции навигационных систем и оборудования и организацией вахты.

Все решения, принимаемые в целях применения требований правил 19, 22, 24, 25, 27 и 28 данной главы и затрагивающие конструкцию мостика, его оснащение навигационными системами и оборудованием и организацию вахты на ходовом мостике (Циркуляр MSC 982 и его резолюции 64(67), 86(70)), должны быть направлены на то, чтобы:

1. Облегчить решение задач поставленных перед персоналом вахты и лоцманом, касающихся полной оценки ситуации и безопасного судовождения при любых условиях эксплуатации;

2. Способствовать эффективному и безопасному управлению имеющимся на мостике оборудованием, средствами и персоналом вахты;

3. Обеспечивать возможности вахты на мостике и лоцману иметь удобный и непрерывный доступ к важнейшей информации, представляемой ясно и не двусмысленно, с использованием стандартных символов и условных обозначений для органов управления и отображения информации;

4. Индицировать рабочее состояние автоматизированных функций и интегрированных компонентов, систем и\или подсистем;

5. Способствовать быстрой, непрерывной и эффективной обработке информации и принятию решений вахтой на мостике и лоцманом;

6. Предотвращать или сводить к минимуму чрезмерную или не необходимую работу и любые условия или раздражители, которые могут быть причиной усталости или снижения бдительности вахты и лоцмана; и

7. Сводить к минимуму риск ошибки человека и, с помощью систем мониторинга и аварийно-предупредительной сигнализации, своевременно обнаруживать ошибку, если она была допущена, чтобы вахта на мостике и лоцман приняли соответствующие меры.

Правило 19 Требования к оснащению судов навигационными системами и оборудованием

1.2 Все суда должны иметь:

1.2.4 официальные морские навигационные карты или электронную картографическую навигационную информационную систему (ECDIS); и официальные морские пособия, чтобы планировать и вести предварительную прокладку в предполагаемом рейсе, а также, чтобы вести исполнительную прокладку на протяжении всего рейса.

1.2.5 средства дублирования функциональных требований п.1.2.4, если эта функция частично или полностью выполняется электронными средствами,

1.2.8 если мостик является полностью закрытым и Администрацией не определено иное, звукоприемную систему или другое средство, обеспечивающее возможность вахтенному помощнику прослушивать звуковые сигналы и определять их направление,

1.6 Все суда валовой вместимостью 500 и более, дополнительно к требованиям п.1.5, должны иметь:

1.6.5 средство автосопровождения (САС) или иное средство автоматической прокладки дистанции и пеленга других целей для определения опасности столкновения,

1.8 Все суда валовой вместимостью 3000 и более, дополнительно к требованиям п. 1.6 должны иметь:

1.8.2 второе средство автосопровождения (САС) или иное средство автоматической прокладки дистанции и пеленга других целей для определения опасности столкновения, которое функционально независимо от упомянутого в п. 1.6.5.

1.9 все суда валовой вместимостью 10000 и более должны, дополнительно к требованиям п. 1.8, иметь:

1.9.1 автоматическое средство радиолокационной прокладки (АСРП) или иное средство, чтобы автоматически осуществлять прокладку дистанции и пеленга, по меньшей мере, 20 других целей, соединенное с устройством для измерения и индикации скорости и пройденного расстояния относительно воды, для определения опасности столкновения и имитации маневра по расхождению.

1.10 все суда валовой вместимостью 50000 и более должны, дополнительно к требованиям п.1.9 иметь:

1.10.1 Индикатор угловой скорости поворота или иное средство определения и отображения угловой скорости поворота; и

1.10.2 Устройство для измерения и индикации скорости и пройденного расстояния или другое средство указания скорости и пройденного расстояния относительно грунта в прямом и поперечном направлениях.

3 bis. Системы автоматизированного управления двигательной установкой, контролируемые компьютерными программами, проектируются и эксплуатируются таким образом, чтобы обеспечить подачу вахтенному помощнику предупреждений о параметрах установки, приводящих к последующей или немедленной остановке за время, достаточное для оценки обстоятельств судовождения. При этой чрезвычайной ситуации и используются оставшиеся возможности для управления судном в целях предотвращения опасности столкновения, посадки на грунт или иной опасности. В частности, компьютерные программы для работы главной силовой установки и управления рукояткой подачи топлива должны отслеживать, докладывать и оповещать о неисправностях, но не должны предпринимать действий по снижению мощности или остановке двигателя или вмешиваться в функции рукоятки подачи топлива без того, чтобы сначала не дать вахтенному помощнику возможности вмешаться.

4. Интегрированные системы ходового мостика устраиваются так, чтобы неисправность из подсистем незамедлительно привлекала бы звуковой и визуальной аварийно-предупредительной сигнализацией внимание помощника капитана, несущего ходовую навигационную вахту, и не приводила к неисправности любой другой подсистемы. В случае наличия неисправности в интегрированной навигационной системе должна быть возможность для независимой работы каждого отдельного оборудования системы или части системы.

Характерной особенностью современного развития средств и методов судовождения является комплексное использование приборов навигационной информации, для того чтобы разгрузить судоводителя от механической, рутинной работы и сосредоточить его внимание на решение главной задачи - обеспечение безопасности мореплавания, путем непрерывного наблюдения за окружающей обстановкой, оценивая возникающие ситуации в комплексе с показаниями приборов. Тенденция развития техники, ее надежность, позволяют свести к минимуму функции человека по управлению судном, без ущерба безопасности судна, груза, экипажа. Необходимость обеспечить непрерывный контроль местоположения и движения судна и наблюдаемых целей, автоматизировать измерения и обработку, представлять оператору наглядную и надежную информацию в виде, пригодном для использования привела:

- - В радиолокации к разработке и использованию средств автоматической радиолокационной прокладки (САРП),

- - В радионавигации к созданию приемоиндикаторов (ПИ) Радио Навигационных систем (РНС)

• - В навигации к созданию комплексных индикаторов навигационной обстановки (КИНО) с электронными картами (ECDIS).

Кроме судовладельцев, заинтересованных во внедрении средств автоматизации судовождения, в управлении созданием этих средств участвует, ММО, а также Международная гидрографическая Организация (МГО - IHO), классификационные общества и национальные гидрографические службы. На повестке дня стоит вопрос о создании международной системы электронных карт, как системы нового поколения и более высокого технического уровня. Еще в 1982 году ММО опубликовала стандарт, определяющий характеристики ECDIS. В перспективе, порядка к 2015 году, электронные карты полностью заменят бумажные. Это позволит держать корректуру судовой коллекции карт на уровне современности, а также облегчит планирование рейса и всю работу по управлению судном на мостике. Наличие на борту судна комплекта электронных карт, в первый период освоения их, должно подстраховываться таким же комплектом бумажных навигационных карт или вторым комплектом электронных.

Учитывая важность применения на флоте электронных карт, Департамент транспорта России обязал всех судоводителей, работающих с электронными картами систем ECDIS и ECS (электронная картографическая система, отображающая неофициальные векторные карты) пройти тренажерную подготовку по курсу "Электронная картография" и иметь соответствующий сертификат.

При использовании для коррекции счисления спутниковых радионавигационных систем судоводители должны знать, что различные навигационные бумажные карты построены по данным различных референц–эллипсоидов, а координаты, снятые с приемоиндикатора, рассчитаны по единому для СРНС референц-эллипсоиду WGS-84. В приемоиндикторах СРНС нового поколения встроены преобразователи координат, рассчитывающие положение судна совместимое с картой, построенной по другому референц-эллипсоиду. В недавнем прошлом навигационные карты издавались с использованием различных параметров Земли. В западной Европе использовали референц-эллипсоид Хайфорда, в Германии, Японии, Швеции и Греции – р.э. Бесселя, в Центральной и Северной Америке – р.э. Кларка, В Великобритании и Ирландии – р.э. Эйри, в странах СНГ – р.э. Красовского. Если в ПИ GPS какого-либо р.э. нет, то нужно или вводить поправки к координатам, публикуемым на навигационных картах (в заголовке карты) или в ИМ, или переходить к визуальным или с помощью РЛС способам определения места судна, как наиболее точным (таблица № 19). При плавании в узости ориентировку на местности по координатам, снятым с ПИ СРНС без учета поправок к ним, следует избегать.

Совершенствование стандартов морской безопасности, требований международных конвенций, кодексов, рекомендаций и правил классификационных обществ в значительной мере связано с анализом причин и последствий аварий морских судов.

Путем анализа аварий делаются также выводы, на основе которых разрабатывают изменения в конструкции корпусов судов, в их оснащении приборами и оборудованием.

Современные интегрированные информационно-управляющие системы и автоматизация управления на судах, широкое применение радиоэлектроники в навигации, в том числе и применение дисплейных систем с изображением вектора АРП (Автоматическая Радиолокационная Прокладка) и электронных карт, не только значительно повышают обеспечение безопасности мореплавания, но и служат источником информации для автоматической регистрации данных рейса.

Применение на судах компьютерной технологии упрощает обработку информации и ее хранение.

Процессы автоматизации продвинулись так далеко, что на многих судах, за счет интегрированных систем, управление на навигационном мостике осуществляет один человек. Но эти системы не учитывает особенности такого человеческого фактора как утомление или усталость. Поиски путей решения проблемы в устранении человеческого фактора продолжаются. Одним из путей является строительство судна без экипажа. Исследования по созданию судна без экипажа выявляют положительную сторону в применении освободившегося объема для размещения полезного груза.

Таблица № 19

Район плавания				Порядок точности
Входы в гавань и т. д. Другие районы (море, океан)				Зависит от местных условий 4% от расстояния до опасности, но не более чем 4 мили
Максим. Расстояние От опасности (мили)	Требуемая точность (мили)	Точность системы определения места (мили)
		0	0,1	0,25	0,5	1	2
		Максимальный допустимый интервал между обсервациями (минуты)
10	0,4	12	12	9	-	-	-
20	0,8	28	28	27	22	-	-
30	1,2	48	48	47	44	27	-
40	1,6	72	72	71	68	56	-
50	2,0	100	100	99	97	87	0
60	2,4	132	132	131	120	120	73
70	2,8	168	168	167	165	157	112
80	3,2	208	208	207	206	190	182
90	3,6	262	262	261	250	242	210
100	4,0	300	300	300	290	281	160

Прорабатывается, на основе существующих систем навигации, степень риска в обеспечении определения места судна с достаточной точностью, удовлетворяющей требования при плавании в океане, в прибрежной зоне, на подходах к портам и при швартовке без привлечения судоводителя на борту судна. Для этого рассматривается возможность применения различных систем управления и навигации: спутниковые РНС, фазовые РНС, СУДС, САРП и АИС. Поскольку на судне не будет вахтенного механика, прорабатываются вопросы применения механической установки имеющей высокую степень надежности за счет дублирования оборудования.

Вопросы обеспечения безаварийного судовождения на судне без экипажа схематически представить на схеме № 17.

Процесс постройки такого судна будет заключаться в интегрировании оборудования и систем, чтобы сформировать новые системы.

Если говорить об оснащении мостика, то здесь главенствующими будут радиолокатор, и внедренная в него система САРП, электронная карта ECDIS, приемо–индикатор (ПИ) GPS, доплеровский лаг, гирокомпас, авторулевой, эхолот, AIS, «черный ящик» (ПРД) и датчики ветра. По мере продвижения в будущее перемены в техническом вооружении и постройки судов будут продолжаться. Но, увы, компьютеризация мостика имеет и свои негативные аспекты. Пока нет еще 100% гарантии отказов автоматики, сбоев программного обеспечения, а значит и вероятности аварийных ситуаций.

Еще в 1997 году Комитет по безопасности на море ММО разработал директиву о необходимости использования на борту судов регистраторов данных рейса, получивших название «Морской черный ящик» - прибор регистрации данных о рейсе (ПРД), в котором непрерывно и последовательно автоматически записываются данные о состоянии судна и подаваемых командах по управлению

Рекомендации метеоро-

логических служб План марш-

рута А

Навигационные

предупреждения путевые точки, безопасные зоны,

безопасная скорость,minimum CPA

Гирокомпас

u^v^^ МППСС-72

Лаг

X₁ y₁  САРП

DGPS Система u₁ v₁

предотвращения₁

 СУДС

Фазовые x,y,u,v опасных x₂y₂u₂

РНС ситуаций v₂₂

  AIS

 

СУДС 

X₃y₃u₃

V₃₃

Новая путевая

точка

Новая скорость пост наблю-

дения

А – путевая точка,

u, v – скорость судна относительно грунта,

u^, v^ - скорость судна относительно воды,

x, y – обсервованные координаты судна в прямоугольной системе координат,  - путевой угол, ^ - истинный курс,

x₁, y₁, u₁, v₁, ₁ - информация от служб и приборов контроля о внешних помехах.

Схема № 17

. Конструкция Морского Черного Ящика состоит из трех частей:

- модуль, выживающий при аварии,

• модульное устройство преобразования информации,

• модульное устройство сопряжения первого со вторым.

Необходимо закончить установку ПРД на суда не позднее 5 лет после 1 января 2004 года (с учетом очередного освидетельствования существующих судов).

Улучшением технологий в предоставлении всей навигационной информации компактно, сокращается сбор этой информации по всему мостику, уменьшается число расчетов, сведется к минимуму возможность человеческой ошибки.