Повышение эксплуатационной надежности технических средств системы управления движением судов порта Новороссийск

Актуальность темы

Морской транспорт России сегодня является полноправным участником мирового рынка транспортных услуг. В связи со значительным ростом скоростей и размеров судов возникает необходимость в повышении точности и оперативности навигационной информации. С ростом мирового флота увеличивается интенсивность судоходства на морских путях и на подходах к морским портам [1].

Изменение геополитической ситуации с Черноморскими портами, привело к тому, что порт Новороссийск остался единственным крупным портом с круглогодичной навигацией на юге России, связанным с экспортом нефти и других видов сырья. Переключение большинства транспортных средств на Новороссийск привело к тому, что в определенные дни количество судов, находящихся одновременно на рейде, превышает более ста единиц [2]. Порт Новороссийск динамично развивается в сфере модернизации существующего и введение в эксплуатацию нового перегрузочного оборудования, нарастающими темпами реконструируется имеющийся в наличии причальный фронт, строятся новые причальные и защитные гидротехнические сооружения. Вме-сге с тем продолжает расти доля крупнотоннажных судов, связанных с транспортировкой нефти и нефтепродуктов, появляется все большее количество судов-химовозов, т. е. судов перевозящих опасные грузы. В настоящее время в порту Новороссийск обрабатываются все классы опасных грузов, за исключением класса 7 (радиоактивные вещества и материалы) [3]. В связи с чем, повышается уровень риска аварийных ситуаций, и требуется необходимость своевременной идентификации степени опасности, оценки достаточности ресурсов, сил и средств, для локализации и ликвидации возможных аварийных ситуаций, проведения комплекса мероприятий по обеспечению промышленной безопасности технологических операций.

Дальнейшее наращивание производственных мощностей порта, как отмечалось в [5], реализовалось в строительстве ряда перегрузочных комплексов. Планируется расширение нефтяного терминала в Южной Озереевке, путем строительства второй нитки трубы, десяти дополнительных нефтеперекачивающих станций, шести резервуаров для хранения нефти и третьего выносного причального устройства в нефтепорту под Новороссийском [4]. Кроме того, в Новороссийске к 2016 году будет построена Главная военно-морская база Черноморского флота. Новороссийский порт будет расширен, акватория значительно углублена, построены причалы примерно для 30 боевых кораблей, волноломы, береговые сооружения [5]. Что приведет к изменению в структуре судопотоков, развитию дополнительных терминалов по обработке грузов и увеличению интенсивности судоходства.

В работе [6] сделан вывод о том, что проблема обеспечения безопасности мореплавания особенно остра для районов с интенсивным судоходством. Для ее решения в настоящее время используются системы управления движением судов (СУДС). Согласно конвенции СОЛАС-74 главы 5, правила 12 СУДС «.способствуют безопасности человеческой жизни на море, безопасности и эффективности судовождения и защите морской окружающей среды, прилегающих береговых районов, мест проведения работ и морских сооружений от возможного неблагоприятного воздействия морского судоходства». СУДС в РФ являются неотъемлемой частью Государственной сис-1емы обеспечения безопасности мореплавания, создаются и действуют на акваториях морских портов, во внутренних водах, в 1ерриториальном море и в прилежащей зоне РФ [7].

На сегодняшний день в России функционируют 16 СУДС основными недостатками, которых, по мнению Л. Ф. Борисовой, являются стационарность размещения, «привязка» к береговым службам конкретного района, громоздкость и сложность применяемых процедур управления [6]. Однако функциональные свойства современных СУДС позволяют использовать их для антитеррористических мероприятий при охране судов и портовых сооружений.

Мировой опыт работы СУДС подтвердил целесообразность расширения районов их действия, создания региональных систем, охватывающих подходы к нескольким портам или целые прибрежные районы и обеспечивающих обмен информацией между СУДС и другими системами обеспечения безопасности мореплавания региона. Таковы системы Осло-Фиорда (Норвегия), Немецкой бухты (Германия), Большого Барьерного рифа (Австралия) и другие [8]. В результате модернизации, строительства новых объектов, расширения района действия, информационной интеграции всех систем Азово-Черноморского бассейна СУДС Новороссийска может приобрести статус региональной. Ввод в эксплуатацию объектов этой региональной СУДС позволит обеспечить постоянный контроль за всеми судами, находящимися на акватории Азовского и Черного морей.

Проектами создания региональных СУДС в Азово-Черноморском и Баренцевом регионах, в восточной части Финского залива, в заливе Петра Великого предусматривается наличие в них специализированного программного обеспечения, позволяющего организовать обмен информацией между всеми участниками транспортного процесса в регионе, в том числе на международном уровне, и создание интегрированных систем контроля и информационного обеспечения судоходства ¦— VTMIS (Vessel Traffic Management and Information System). Примером таких систем в рамках международных проектов может служить Российско-Финско-Эстонская VTMIS Финского залива, которая создана в соответствии с Меморандумом взаимопонимания, подписанным в 2001 г. Министерствами транспорта и связи Финляндии, Эстонии и Министерством транспорта РФ. На основе информационной интеграции региональной СУДС Кольского залива и подобных систем, функционирующих в сопредельных районах Норвегии, предполагается создание Российско-Норвежской VTMIS (по аналогии с VTMIS Финского залива). В соответствии с намерениями о сотрудничестве между министерствами транспорта России и Украины, на основе информационной интеграции российской и украинской СУДС также предусматривается создание Российско-Украинской VTMIS Керченского пролива [9−11].

Рассматривая и анализируя фундаментальные труды по надежности сложных систем Б. В. Гнеденко, A.M. Половко, А. Д. Соловьева, Н. П. Бусленко, И. Н. Коваленко, Г. Н. Черкесова, В. А. Каштанова, и по береговым системам управления движением судов A.C. Баскина, Г. И. Москвина, В. П. Шувалова, а так же структуру и процесс функционирования СУДС, можно сделать вывод, что она представляет собой сложную систему с разветвленной информационной частью и весьма сложными алгоритмами обработки информации. СУДС состоит из следующих основных подсистем: сбора информации, дистанционного управления и передачи информации, обработки и отображения информации, связи и базы данных. Каждая из. подсистем представлена техническими средствами. Поэтому СУДС представляет собой совокупность технических средств, организационных мер, персонала, зданий, сооружений и создана для получения определенного эффекта от ее работы. Вместе с тем, как отмечается в [12], технические средства, как объект эксплуатации, представляют собой сложную техническую систему, состоящую из конструктивно оформленных элементов с разным уровнем надежности, и часто имеющих самостоятельное назначение, свои частные цели и задачи функционирования. В тоже время каждое из них выполняет функции непосредственно связанные с обеспечением безопасности мореплавания, сохранности человеческих жизней и обеспечением экологической безопасности, в связи с чем, к ним предъявляются высокие требования эксплуатационной надежности, под которой в фундаментальных трудах В. К. Дедкова, H.A. Северцева и Ю. К. Беляева понимается свойство системы безотказно работать в течение определенного интервала времени, в заданных условиях эксплуатации при соблюдении установленных правилами технической эксплуатации мер технического обслуживания и текущего ремонта. В соответствии с ГОСТ 18 322–78 технической эксплуатацией называется комплекс мероприятий или операций по поддержанию работоспособности или исправности изделия при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.

Этап эксплуатации технических средств играет особую роль в процессе жизненного цикла СУДС, поскольку все усилия, затраченные на создание высококачественной системы, могут быть сведены на «нет» неправильно или нерационально организованной эксплуатацией. Поэтому эксплуатация должна обеспечивать наибольшую эффективность функционирования технических средств. Отказы таких инфраструктурных элементов СУДС, как технические средства — БРЛС и РРС, влияют на качество работы всей системы в целом и на принятие оператором СУДС управленческого решения. Исходя из того, что в реальных условиях технические средства СУДС функционируют под воздействием различных внешних факторов (погодные условия, перепады напряжения в сети электроснабжения и т. д.), а также физического износа может произойти изменение уровня свойств, определяющих качество технических средств и эффективность их функционирования. Поскольку повышение эффективности эксплуатации портов, флота и обеспечение чистоты среды немыслимо без технического, методического и организационного совершенствования береговых СУДС, то тема повышения уровня эксплуатационной надежности технических средств СУДС в настоящее время является актуальной.

В данной работе проведен анализ эксплуатационной надежности технических средств, осуществляющих сбор, дистанционное управление и передачу информации о судоходной обстановке в районе действия СУДС порта Новороссийск, позволивший сформулировать технические решения по повышению эксплуатационной надежности и определить дальнейшие направления модернизации системы.

Объект исследования — технические средства СУДС.

Предмет исследования — эксплуатационная надежность технических средств СУДС порта Новороссийск.

Цель исследования — проанализировать работу технических средств действующей СУДС порта Новороссийск, осуществляющих сбор, дистанционное управление и передачу информации о судоходной обстановке в районе действия, для оценки возможности повышения их эксплуатационной надежности.

Научная новизна защищаемых соискателем положений характеризуется следующими достижениями:

— результаты статистического анализа причин отказов технических средств СУДС (на основе данных эксплуатации ФГУП «РОСМОРПОРТ» Новороссийский филиал), позволившие расширить ряд требований к их эксплуатационной надежности;

— уточнена и расширена методика анализа эксплуатационной надежности технических средств СУДС, осуществляющих сбор, дистанционное управление и передачу информации о судоходной обстановке в районе действия (БРЛС, РРС и РРЛ);

— результаты анализа качества обработки сигналов БРЛС СУДС порта Новороссийск, выявившие конечную вероятность возникновения интерференционных «мертвых «зон радиолокационного наблюдения;

— выявлена возможность возникновения недостатка ЗИП для дальнейшей модернизации технических средств СУДС в контексте растущих требований к безопасности мореплавания;

— разработан оптимальный график проведения ежемесячного профилактического обслуживания всех РТП СУДС, исключающий недостатки типовых графиков (есть акт внедрения).

Научная достоверность и обоснованность результатов. Научная достоверность и обоснованность результатов, защищаемых в настоящей работе, состоит в том, что все теоретические исследования и практические реализации основаны на использовании известных методических принципов современной науки (теорем, законов, методов). Для решения поставленных задач в диссертационной работе использовались теоретические основы радиолокации и навигации, надежности, теория случайных процессов, теория вероятности, теория массового обслуживания, электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств, методы прикладной статистики, моделирования и расчетов на ЭВМ с применением современных программ и приложений. Использованы статистические данные об эксплуатации технических средств СУДС порта Новороссийск за период с 2001;2007гг.

Практическая значимость. Полученные результаты работы используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова». В практическую деятельность ФГУП «РОС-МОРПОРТ» Новороссийский филиал внедрен оптимальный график проведения ежемесячного профилактического обслуживания радиотехнических постов СУДС.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на региональных, международных научно-технических конференциях и семинарах в МГА имени адмирала Ф. Ф. Ушакова.

Публикации. Представленная совокупность научных результатов и технических решений опубликована автором в 12 работах: 5 — в Сборниках научных трудов МГА имени адмирала Ф. Ф. Ушакова (г.Новороссийск), 5 — в Материалах УТИ городской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Новороссийск-Пятигорск), Материалах первой международной научно-технической и шестой региональной научно-технической конференциях (г.Новороссийск), 2 — в изданиях списка ВАК.

Личный вклад. Научные разработки, защищаемые в диссертации, получены лично автором.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа эксплуатационной надежности технических средств СУДС порта Новороссийск, осуществляющих сбор, дистанционное управление и передачу информации.

2. Результаты анализа качества обработки сигналов БРЛС СУДС порта Новороссийск.

3. Технические решения по повышению эксплуатационной надежности технических средств СУДС порта Новороссийск.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. По результатам проведенного анализа отказов технических средств действующей СУДС порта Новороссийск, основанного на эксплуатационных данных ФГУП «РОСМОРПОРТ», можно сделать вывод о том, что, несмотря на совершенствование радиоэлектронного оборудования, растущая его роль при обеспечении безопасности мореплавания, делает актуальными методы прогнозирования уровня их эксплуатационной надежности, поскольку многие правила технической эксплуатации используются неполно.

2. Значимость результатов исследования для науки заключается в том, что теоретические выводы развивают взаимосвязь эксплуатационной надежности технических средств СУДС и безопасности мореплавания, позволяют определить степень выполнения функции контроля за движением судов и за положением их на якорных стоянках, конкретно для порта Новороссийск. Практическое значение результатов работы определяется тем, что они используются в учебном процессе на факультете «Эксплуатация водного транспорта и судовождение», а так же могут быть полезны при прогнозировании характеристик качества и эффективности управления судами и флотом.

3. Новый научный результат защищаемого исследования состоит в том, что уточнена и расширена методика анализа эксплуатационной надежности технических средств СУДС (БРЛС, РРС и РРЛ), путем проведения анализа качества обработки сигналов БРЛС, в ходе которого были получены оригинальные данные, позволившие определить конечную вероятность возникновения интерференционных «мертвых» зон в районе действия СУДС порта Новороссийск. При определении дальности обнаружения морских объектов БРЛС СУДС, формула интерференционного множителя была дополнена характеристиками направленности их антенн, что позволило более точно оценить границу радиолокационного наблюдения в контексте растущих требований к безопасности мореплавания. Новым практическим результатом расширенной методики анализа эксплуатационной надежности технических средств СУДС является разработка оптимального графика проведения ежемесячного профилактического обслуживания всех радиотехнических постов, позволяющего рационально организовать процесс эксплуатации и тем самым повысить уровень безопасности мореплавания. Определено дальнейшее направление модернизации технических средств СУДС порта Новороссийск, а так же даны рекомендации учета возможности возникновения недостатка ЗИП радарного оборудования и необходимости осуществления контроля работоспособности поставляемого оборудования. С учетом существующей конфигурации БРЛС СУДС порта Новороссийск для уменьшения числа интерференционных «мертвых» зон радиолокационного наблюдения рекомендовано строительство дополнительного радиотехнического поста, оборудованного маломощной БРЛС миллиметрового диапазона (А=9,2 мм).

4. Дальнейшим развитием решенной в работе задачи может стать исследование влияния «человеческого» фактора на взаимосвязь эксплуатационной надежности СУДС и безопасности мореплавания, поскольку указания оператора СУДС носят рекомендательный характер для судоводителя, который самостоятельно принимает решение об их применении.