1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РЕШАЕМОЙ НА СУДНЕ ЗАДАЧЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ

1.1. Особенности задач расхождения с судами

При доставке грузов и перевозке пассажиров морем обязательным является планирование рейса судна от причала порта отхода до причала пункта назначения. В процессе рейса судоводители обеспечивают выполнения этого плана, стараясь не допустить значительных отклонений от него. Однако ряд обстоятельств, одним из которых являются другие суда, представляющие угрозу столкновения, заставляют отступить от намеченного плана движения, чтобы обеспечить безопасность выполнения перехода.

Таким образом, в общей постановке задача предупреждения столкновений судов состоит в предотвращении чрезмерного сближения с другими судами с помощью мер, обеспечивающих минимальную потерю ходового времени и достаточно высокий уровень безопасности плавания.

Выделяют три вида задачи расхождения:

-автономное на судне принятие мер для избежания столкновений без получения информации от других судов;

-выбор решений на борту с использованием обмена информаций с судами по каналам связи;

-принятие решений в районе береговой системы управления судов (СУДС) с учетом ее указаний и рекомендаций.

Ниже характеризуются вопросы решения задач первого вида. К их особенностям относятся [32]:

•неавтономность процесса расхождения, состоящая в необходимости учитывать возможные маневры или бездействие встречных судов;

•дефицит времени на принятие решений;

•большая инерционность судов, требующая заблаговременных действий по устранению угрозы столкновений;

•неполная предсказуемость процессов расхождения, являющаяся следствием случайных воздействий среды на движение судов, погрешностей проводимых измерений, неодинаковой оценки ситуации судами из-за нечеткости МППСС-72, невозможности точного предсказания намерений других судов и вероятностью их ошибочных действий;

•многочисленность видов образуемых судами и границами судоходной акватории ситуаций, затрудняющая определение четких алгоритмов

действий.

Принципы поведения двух судов, сближающихся так, что существует угроза столкновения, определяются МППСС-72. При выборе мер для избежания чрезмерного сближения под термином «судно» понимается система управления (СУ), включающая бортовой комплекс судовождения (БКС) и само судно как материальный объект, управляемый этим БКС.

7

Формирование в БКС управляющих решений по расхождению с судами основывается на информации, характеризующей процесс их сближения и навигационные условия.

БКС современных морских судов относятся к человеко-машинным системам. Они включает две части: оператора и искусственную систему (средства автоматики). Преобладающее применение в БКС получила компьютерная техника. На современном этапе главным назначением бортовой компьютерной системы является информационная помощь в выполнении задач судовождения, состоящая в предоставлении своевременных, достаточных и легко интерпретируемых данных, необходимых для принятия решений.

Условно выделяемые в БКС средства, предназначенные для решения задач расхождения с другими судами, образуют бортовую систему предупреждения столкновений. Современные компьютерные СПС относятся к системам поддержки принятия решений (СППР). СППР - один из видов информационных систем, являющихся неотъемлемой частью СУ. Выходные данные СППР используются для подготовки решений в системах управления, для которых невозможно или экономически нецелесообразно создание автоматических средств, полностью выполняющих выработку и реализацию управляющих воздействий. СППР автоматизирует информационные процессы подготовки решений при управлении и оказывает помощь руководителю/оператору в ходе выполнения поставленной задачи. Эта система обеспечивает учет основной требуемой при управлении информации, сокращает до минимума время ее обработки, представляет в концентрированном виде данные, необходимые для принятия решений, подготавливает варианты допустимых действий и рекомендует из них подходящее.

При рассмотрении задач предупреждения столкновений используются следующие основные термины.

Судно, решения которого по расхождению являются предметом обсуждения, называется собственным судном или судном оператора (СО). На английском языке это судно называется own ship.

Множество внешних по отношению к судну оператора элементов, оказывающих на него влияние или находящихся под его воздействием в условиях рассматриваемой задачи предупреждения столкновений, является его внешней средой (ВС). Во внешней среде судна выделяют две части:

–безразличное окружение;

–окружение с целесообразным поведением.

Первую часть ВС составляют навигационные, гидрографические, метеорологические и гидрологические условия плавания, влияющие в той или иной мере на действия по предупреждению столкновений. Во вторую часть входят находящимися в районе СО суда и другие мобильные объекты, действия которых следует учитывать при обеспечении безопасности движения.

8

Выполняющие свои планы перехода мобильные объекты, характер движения которых следует учитывать судну оператора при обеспечении безопасности плавания, называются судами-целями (СЦ), либо просто «целями». Чтобы не путать с целью (назначением) выполнения задач и операций, ниже термин «цель», обозначающий судно, приводится в кавычках. По-английски судно-цель называется target или strange ship.

Совокупность объектов с целесообразным поведением, входящих в окружение судна оператора, обычно рассматривается как система судов-

целей (ССЦ).

Непривилегированным из двух опасно сближающихся судов называется то, которое согласно правилам МППСС-72 должно уступить дорогу другому судну. Судно, которому этими правилами предписывается сохранять режим движения, считается привилегированным.

Задача устранения угрозы столкновений рассматривается с разных позиций. В четко определенных стандартных ситуациях сближения двух судов ее иногда относят к ситуационному управлению. Оно основывается на выявлении ситуаций, их классификации и способах разрешения. Задачи ситуационного управления характеризуются известным набором ситуаций и отвечающих им решений. Совокупность ситуаций и соответствующих им решений определяется экспертами, либо получается на основе наставлений, правил, рекомендаций. При реализации управления характеризуемого вида СО непрерывно тестирует условия своей работы для распознавания ситуаций, в которых оно функционирует. При возникновении ситуации конкретного вида СУ выдает информацию об управляющих действиях.

Вбольшинстве случаев задача расхождения рассматривается как автономное планирование целесообразного поведения в динамически изменяющейся среде. Оно включает формирование и корректировку целей управления, выработку стратегии (плана, программы) получения решения в зависимости от состояния СУ и ее внешней среды.

Предупреждение столкновений рассматривается и как задача организационного управления, так как меры судов при расхождении должны быть согласованными. Один из вариантов такого подхода состоит в рассмотрении характера взаимодействия судов как коалиции интересов по признаку безопасности [35]. Здесь цель взаимодействия должна доминировать над собственными интересами каждого из судов. Названный характер взаимодействия формализуется методами теории координации или теории статистических решений. Особо четко организационный характер управления проявляется при выполнении задач расхождения береговыми системами управления движением судов.

1.2.Основные контролируемые зоны

Впроцессе движения судна для обеспечения своевременных мер по предупреждению столкновений выделяют области разного, по определенному признаку, качества. Они служат для конкретизации рамок

9

задачи и выработки предупреждений о событиях, которые должны учитываться при решении. Основные из этих зон приведены ниже.

Зона наблюдения – это область, в которой отслеживается перемещение судов. Она определяется дистанцией обнаружения объектов средствами наблюдения или установленной шкалой дальности.

Запретная зона (судовой домен опасности) представляет собой окружающее судно пространство, в котором стараются не допустить появления объектов. В качестве такой зоны обычно используется круговая область с центром в месте судна. Она задается своим радиусом –

допустимым расстоянием кратчайшего сближения ( d s ).

Показатель угрозы объектов в виде запретной зоны называется d- критерием опасности.

Областью взаимных обязанностей является пространство, в котором два опасно сближающиеся судна должны выполнять требования МППСС-72.

Обычно такая область определяется задаваемым временем (ts ) до момента кратчайшего сближения судов. Этот показатель необходимости соблюдать Правила называется Т-критерием опасности.

Область движения и маневров (ОДМ) – это акватория, за пределы которой не должно выходить судно, предпринимая действия по расхождению. Эта зона представляет навигационные и некоторые другие ограничения на перемещение судна.

Зона автозахвата – пространство, при попадании в которое судно берется на автосопровождение.

Охранная зона – кольцевая или другой формы область, выделяемая для выработки предупреждений о появлении объектов, требующих повышенного внимания. Круговая и кольцевая зона задается расстоянием от судна до границы этой области.

Другие области, используемые в задачах предупреждения столкновений, характеризуются при рассмотрении алгоритмов оценки ситуаций и выбора действий для расхождения.

1.3. Этапы принятия решений по предупреждению столкновений

Для характеристики функций СППР при управлении тем или иным процессом или объектом обычно используется схема технологического цикла принятия решений. Согласно ей условно выработка управляющих воздействий рассматривается как периодический процесс, каждый цикл которого включает этапы:

1.Получение информации о СУ и ВС, прогноз и оценка удовлетворительности состояния системы;

2.Формирование цели о некотором другом состоянии, в которое желательно перевести систему;

3.Определение допустимых путей достижения системой поставленной цели;

4.Выбор из множества допустимых решений наилучшего;

10

5. Реализация принятого решения.

Первые три этапа называются подготовкой решения по управлению, а четвертый – его принятием. На пятом этапе выработанное решение реализуется, после чего поэтапные действия повторяются.

Используемые на практике алгоритмы получения решений могут в определенной степени отличаться от приведенной схемы. Количество этапов при выработке управляющих воздействий, их последовательность и содержание, связи между ними в разных СУ и в разных ситуациях функционирования не являются столь строго определенными. Однако такая обобщенная схема полезна, так как позволяет сконцентрировать внимание на особенностях принятия решений во всех СУ.

При рассмотрении выполняемой на судне задачи предупреждения столкновений содержание этапов обобщенной схемы технологического цикла принятия решений можно представить следующим образом.

Первый этап – наблюдение за окружающей обстановкой, обнаружение «целей», нахождение, уточнение и непрерывный контроль их положения и элементов движения, оценка риска столкновения.

Второй этап характеризуется существующей угрозой столкновения и включает:

–установление статуса «целей»;

–классификацию их по степени опасности для судна оператора;

–определение необходимости маневра СО или сохранения им курса и

скорости.

Третий этап появляется при необходимости принятия СО действий для расхождения. Он содержит операции:

-установление границ области, в которой движение при маневре будет безопасным в навигационном отношении;

-выявление «целей», которые в ближайшее время могут или должны изменить элементы движения;

-определение возможных действий для устранения угрозы столкновений;

-прогноз результатов планируемых маневров с оценкой их последствий;

-выбор из возможных маневров допустимых.

Четвертый этап – это определение наилучшего из допустимых маневров с дополнительной проверкой его соответствия МППСС-72, обычной морской практике, обстоятельствам и условиям плавания, и нахождение маневра возвращения к прежнему курсу/скорости или к запланированному маршруту.

Пятым этапом является реализация стратегии расхождения с непрерывным контролем обстановки, направленным на своевременное выявление в ней изменений, которые могут повлиять на результат выполняемых действий, а при наличии таких изменений - коррекция намеченного плана движения.

Необходимо отметить обобщенность содержания названных этапов принятия решений и возможные отличия их содержания в реальных случаях.

11