MarineTraffic (Марин трафик) – AIS карта отслеживания судов в реальном времени на русском. Движение судов он-лайн в реальном времени (АИС) Регулирование движением судов

Волго-Балтийский водный путь (ВБВП) - главная воднотранспортная магистраль северо-запада России и основное звено системы внутренних водных путей страны в торговле с государствами центральной и северной Европы. Управление судоходством и обслуживание трассы ВБВП возложены на Волго-Балтийское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства (ГБУ «Волго-Балт»).

От четкой и согласованной работы подразделений и служб ГБУ «Волго-Балт» зависит работа речного транспорта, скорость доставки грузов и пассажиров, безопасность плавания по трассе ВБВП.

В последние годы к работе ГБУ «Волго-Балт» и в частности к существующей системе диспетчерского управления движением флота предъявляются новые требования. Причинами этого являются следующие факторы: оживление экономики России; рост торговли с европейскими странами; перспективы транзита грузов по международному транспортному коридору «Север-Юг»; стабильный рост грузо- и пассажиропотоков; повышение качества организации судоходства в соответствии с требованием международных стандартов.

В то же время многолетнее недофинансирование ВБВП привело к тому, что данная трасса в современном состоянии не обеспечивает экономически эффективного и безопасного судоходства, не справляется с ежегодно возрастающими грузопотоками и не отвечает задачам перспективного развития.

Сложившаяся в настоящее время в ГБУ «Волго-Балт» система диспетчерского управления движением флота не в полной мере отвечает потребностям участников транспортного процесса: диспетчерский аппарат не имеет возможности проверить информацию, поступающую с судов; не располагает средствами мониторинга скорости движения судов на регулируемых участках и расстановки судов на рейдах и у причалов в бассейне реки Нева; не обеспечен современными средствами для передачи информации в смежные бассейны и т.д. Испытывают недостаток информации и другие участники транспортного процесса: судоводители, судовладельцы и агенты, руководящие структуры и иные организации.

Анализ пропуска судов по ВБВП показывает, что наиболее загруженными, лимитирующими участками на протяжении последних лет остаются Нижнесвирский шлюз, Северный склон ВБВП и Санкт-Петербургские мосты.

В пиковые месяцы загрузка Нижнесвирского шлюза и шлюзов Выте-горской лестницы составляет от 80 до 100%, что значительно превышает апробированный норматив. Предельно загружены проводкой судов и невские мосты; половину навигаций 2002 и 2003 гг. их пропускная способность не обеспечивала потребности судовладельцев в проводке судов.

Максимальное использование пропускной способности сооружений ВБВП в пиковые месяцы навигации, их неудовлетворительное техническое состояние влечет за собой большие простои флота, потери от которых исчисляются миллионами долларов. Скопление флота в ожидании шлюзования и разводки мостов создает угрозу возникновения чрезвычайных ситуаций на всем водном пути.

Вышеизложенное подтверждает необходимость развития системы диспетчерского управления движения флота на трассе ВБВП.

Наиболее проблемной и недостаточно проработанной задачей в этой области является увеличение количества флота, проходящего через Санкт-Петербургские мосты в установленный интервал времени.

По сравнению с 1996 г. судопоток, следующий через невские мосты увеличился более чем в два раза и превысил в 2002 г. 7,1 тыс.ед. за навигацию. Как следствие возросла интенсивность движения флота через мосты: с 51,6 тыс. судов в год до 100,5 тыс. судов в год. В отдельные сутки количество заявок на проводку достигало 100. Положение усложняется возможными перерывами в судоходстве через мосты из-за официальных государственных праздников, погодных условий и чрезвычайных ситуаций, таких, например, как авария теплохода «Каунас» в августе 2002 г.

В настоящее время предлагаются или находятся в стадии реализации следующие проекты, направленные на увеличение пропускной способности невских мостов:

Строительство высоководного моста через реку Неву в составе кольцевой автомобильной дороги;

Строительство высоководного моста, соединяющего Васильевский остров с центром города или строительство тоннеля;

Совершенствование организации движения караванов судов путем проведения мероприятий, предусмотренных программой «Нева-2000»;

Строительство судов с пониженными надводными габаритами и переключения на них части транзитного грузопотока;

Строительство альтернативного водного пути «Ладога-Финский залив» в обход Санкт-Петербурга.

Все перечисленные проекты требуют больших капиталовложений и длительных сроков реализации. В условиях ограниченного финансирования особую актуальность приобретает применение методов имитационного моделирования для решения данной задачи.

Таким образом, для решения поставленных задач необходимо проведение специальных исследований, в связи с чем тема диссертационной работы является актуальной.

Объектом диссертационного исследования являются суда, над которыми осуществляется диспетчерское управление, а предметом исследования -система диспетчерского управления движением судов на трассе ВБВП и технологический процесс организации проводки судов через Санкт-Петербургские мосты.

В соответствии с вышеизложенным цель диссертационной работы заключается в разработке направлений развития системы диспетчерского управления движением флота в ГБУ «Волго-Балт» и средств по увеличению судопропуска через невские мосты.

Для решения этой цели в составе исследования необходимо:

Проанализировать производственную деятельность ГБУ «Волго-Балт» в области управления судоходством;

Исследовать существующую систему диспетчерского управления движением флота;

Сформировать направления развития системы диспетчерского управления движением флота;

Выполнить ретроспективный анализ теоретических исследований по диспетчерскому управлению движением флота;

Проанализировать технологический процесс проводки судов через Санкт-Петербургские мосты;

Разработать имитационную модель движения судов через Санкт-Петербургские мосты и ее информационно-программное обеспечение;

Определить направления модернизации информационной системы ГБУ «Волго-Балт»;

Выполнить апробацию имитационной модели;

Оценить экономическую эффективность предлагаемых решений.

Для решения поставленных в диссертационной работе задач использованы методы системного анализа, теоретического исследования, математической статистики, комбинаторного анализа, имитационного моделирования с применением методов объектно-ориентированного программирования и современных информационных технологий обработки данных.

В работе использованы: обширный статистический материал о грузопотоках, судопотоках и дислокации флота на ВБВП за период 1996-2003 гг., накопленный в ГБУ «Волго-Балт»; финансовые документы судоходных компаний; данные отечественных и зарубежных периодических и интернет-изданий по проблемам диспетчерского управления движением судов.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения общим объемом 197 страниц, в том числе: 20 таблиц, 27 рисунков, библиографический список из 109 наименований и 33 страницы приложений.

Выводы по третьей главе.

1. В п.3.1. был предложен новый сценарий работы пользователя в подсистеме «Дислокация» и представлена откорректированная блок-схема процесса организации проводки судов через мосты с учетом разработанного программного модуля. Также был обоснован выбор информационного и программного обеспечения модуля «Имитация» с учетом особенностей действующей информационной системы.

2. Выполненная апробация модуля «Имитация» подтвердила его функциональную состоятельность. Использованные для анализа сравнительные показатели положительно характеризуют результаты проведенных испытаний. Установлено, что использование имитационной модели в напряженные сутки в среднем увеличивает судопропуск с внутренних водных путей через невские мосты на два судна в сутки.

3. По результатам расчета коммерческой эффективности проекта, был сделан вывод о его целесообразности.

Заключение

Координационный Совет ассоциации «Северо-Запад» по вопросу «О состоянии внутренних водных путей Северо-Запада России и увеличении пропускной способности Волго-Балтийского водного пути», заседание которого состоялось в апреле 2003 г., признал несоответствие требований, предъявляемых к ВБВП и состояния данной трассы.

В частности, было отмечено, что Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002 - 2010 гг.)», ее подпрограмма «Внутренние водные пути», а также концепция развития внутреннего водного транспорта на период до 2015 г. хотя и признают бедственное состояние водных путей и угрозу техногенных катастроф на судоходных сооружениях, в то же время ставят задачу высокого качественного уровня по перевозкам многомиллионных потоков грузов международных транспортных коридоров, не предусматривая необходимого финансирования.

В 2005 г. прогнозируется увеличение перевозок грузов по ВБВП до 18,0 млн.т. В соответствии с подписанными в 2000 г. на правительственном уровне соглашениями рост перевозок ожидается и в период до 2010 г.

Предельное использование пропускной способности сооружений ВБВП вызывает большие простои судов, потери от которых в последние годы значительно возросли, и отрицательно сказывается на безопасности судоходства.

Реализация мероприятий по реконструкции Волго-Балтийского водного пути отнесена за пределы 2010 г.

Сложившая ситуация требует принятия срочных мер по совершенствованию системы диспетчерского управления движением флота и увеличению пропускной способности сооружений ВБВП. Особое место в этом ряду занимают повышение безопасности движения судов в пределах Санкт-Петербурга и поиск экономичных решений по увеличению пропускной способности невских мостов.

Этим и определяется актуальность выполненных исследований в диссертации, основная цель которых заключается в разработке направлений развития системы диспетчерского управления движением флота в ГБУ «Волго-Балт» и средств по увеличению судопропуска через невские мосты.

В соответствии с поставленной целью в диссертационном исследовании получены следующие результаты и выводы.

В работе выполнено исследование производственной деятельности ГБУ «Волго-Балт» по управлению судоходством.

Проанализирована динамика грузопотоков и судопотоков, начиная с 1996 г. При этом выявлены следующие тенденции:

Неравномерное распределение грузопотоков и их ориентация в сторону Балтики;

Зависимость динамики перевозок от спроса на экспортные товары на международных рынках, изменений тарифов на конкурирующих видах транспорта и тарифов по обработке судов «река-море» плавания в морских портах;

Устойчивый рост количества рейсов сухогрузного, пассажирского и буксирного флота за исключением 2000 г. и высокая плотность судопотока.

Кроме того, установлено, что с 2000 по 2002 гг. на сутки возросло время, затрачиваемое судами на прохождение ВБВП.

Анализ пропуска судов через шлюзы показал, что основной причиной простоев грузового флота в ожидании шлюзования является увеличение судопотока пассажирского флота, имеющего приоритетное обслуживание. В условиях практически полного использования мощности шлюзов возрастает «цена» их вывода из эксплуатации для устранения неполадок и проведения профилактических осмотров и ремонтов. Наиболее загруженным остается Нижнесвирский шлюз. По показателю пропущенного через шлюз №1 общего тоннажа флота Северный склон ВБВП вплотную приблизился к максимальному уровню загрузки системы в 1989 г.

По результатам анализа судопропуска через Санкт-Петербургские моеты были сделаны следующие выводы:

Стабильно растет количество судов, следующих через невские мосты, с 1996 г. эта цифра увеличилась более чем в 2 раза;

Увеличивается количество суток с отказами в проводке судов;

Высока интенсивность движения флота на участке невских мостов.

Основными целями диспетчерского управления являются обеспечение безопасности судоходства и ускорение продвижения флота на ВБВП.

Главным принципом управления движением судов в ГБУ «Волго-Балт» является обеспечение непрерывного централизованного контроля за безопасным продвижением флота, регулирования его движения на затруднительных для судоходства участках с учетом состояния водных путей и навигационной обстановки.

В составе диспетчерского управления движением флота выделены следующие направления:

Оперативный контроль дислокации флота;

Регулирование пропуска судов через шлюзы;

Управление судопропуском через Санкт-Петербургские мосты;

Управление движением судов на регулируемых участках;

Регулирование движения судов в озерах разряда «М» и выхода судов из Череповца в Рыбинское водохранилище;

Оперативное управление движением судов с экономичными скоростями.

В каждом направлении определены: участники и технология процесса управления, информационные потоки и документооборот, отмечены основные причины, снижающие качество управления, и возможные пути их устранения.

Таким образом, было установлено, что непосредственным объектом оперативного диспетчерского управления в ГБУ «Волго-Балт» является суда, а субъектом - диспетчерский аппарат.

Взаимодействие объекта и субъекта осуществляется посредством реализации таких функций оперативного диспетчерского управления как учет, контроль, анализ, регулирование, прогнозирование и планирование.

Эффективная работа диспетчерского аппарата ГБУ «Волго-Балт» зависит от следующих факторов: технического состояния водного пути, гидросооружений и судов; уровня оснащенности средствами связи диспетчерских пунктов и судов; уровня оснащенности диспетчерских пунктов средствами вычислительной техники; степени информированности диспетчерского аппарата о ситуации на трассе; уровня квалификации специалистов ГБУ «Волго-Балт».

В составе диссертации было выявлено, что существующая система диспетчерского управления движением флота реализует все функции, возложенные на нее, однако не способствует дальнейшему увеличению пропускной способности трассы и обеспечению безопасности судоходства.

Для изучения возможных путей повышения эффективности функцио-нироания системы диспетчерского управления был проведен ретроспективный анализ теоретических исследований в данной области.

Он показал, что ряд разработок по созданию информационной модели транспортного процесса, научным методам прогнозирования дислокации флота, задачам составления графиков прохода судов через шлюзованные системы и нормирования ожидания шлюзования нашли свое применение в работе ГБУ «Волго-Балт».

Наоборот, такие изученные направления как автоматический сбор и передача информации с судов, задачи имитационного моделирования и оптимизации судопропуска через шлюзованные участки, оперативное управление движением флота с экономичными скоростями остаются не востребованными.

Не достаточно исследованным направлением является управление движением флота через Санкт-Петербургские мосты. Этому способствуют следующие факторы: отсутствие достаточного числа аналогов данной ситуации; до последнего времени пропускная способность невских мостов в основном удовлетворяла участников транспортного процесса; бытующее мнение, что единственным выходом является увеличение времени разводки, либо реализация дорогостоящих проектов, таких, например, как строительство альтернативного водного пути в обход Санкт-Петербурга.

С учетом задач современной экономики и уровня развития информационно-коммуникационных технологий требуется дальнейшее развитие исследований в области диспетчерского управления движением флота.

Таким образом, обосновано, что в сложившихся экономических условиях для северо-западного региона задача совершенствования организации прохождения флота через Санкт-Петербургские мосты является наиболее актуальной.

Для разработки предложений по совершенствованию организации прохождения флота через невские мосты был выполнен анализ технологического процесса проводки судов.

В практике ГБУ «Волго-Балт» этот процесс условно разделен на подготовительный, организационный, исполнительный и заключительный этапы.

Установлены основные ограничения, накладываемые на технологический процесс проводки судов, и сделан вывод, что в целом он обеспечивает безопасную проводку судов в количестве, регламентируемом нормативными документами. Однако, учитывая рост перспективного судопотока и статистику транспортных происшествий, были отмечены следующие недостатки в организации проводки судов через невские мосты:

В рамках действующей информационной системы не осуществляется прогнозирование момента времени подхода судов к мостам с учетом технических характеристик судов и особенностей участков водного пути;

Расстановка судов в караване выполняется без учета расстояний между рейдами;

При составлении плана проводки судов через мосты рассматривается в основном один вариант проводки, возможно не являющийся оптимальным;

Отказы от проводки могут поступать вплоть до момента разводки мостов;

Периодически возникают задержки при разводке мостов из-за технических неполадок и по вине автовладельцев и железнодорожников (Финляндский мост);

Наблюдается недостаток оперативных рейдов.

Часть перечисленных недостатков может быть устранена путем развития существующей информационной системы и включения в нее дополнительного модуля, имитирующего сложный стохастический процесс проводки судов, на базе которого будет составлен оптимальный план проводки.

Концепция разработанной имитационной модели основана на том, что разводные пролеты невских мостов представляют из себя систему массового обслуживания, работа которой заключается в обработке поступающего в нее потока заявок. Целью функционирования исследуемой системы является -максимум судов, пропущенных через мосты, при выполнении ограничений и приоритетов, установленных распорядительными документами с учетом соблюдения безопасности плавания.

Поступившие заявки обслуживаются системой или получают отказ с обязательной обработкой на следующие сутки. Таким образом, имеется од-ноканальная однофазная СМО с ожиданием и приоритетом. Поступление заявок и время их обработки - случайные величины. В целом имеется стохастический транспортный процесс, при котором возможны и перегрузки и простои системы обслуживания.

В качестве средства решения поставленной задачи был выбран метод имитационного моделирования.

Варьируемыми характеристиками в модели, за счет которых может быть увеличено число судов, прошедших мосты приняты скорость движения каравана (за счет головного судна) и пункт временной швартовки судов в ожидании разводки мостов.

Таким образом, в работе выполнено научное обоснование составления каравана судов с учетом технических характеристик судов и расположения рейдов.

При реализации имитационной модели в работе для каждого судна, подавшего заявку на проводку, выполняется прогноз следующих величин: времени хода на участках Ладожское озеро и река Нева; момента подхода к пункту швартовки; момента начала движения в разводку; момента прохода первого моста; момента прохода последнего моста.

Для оценки статистической гипотезы относительно закона распределения длительности хода судов по участкам пути были сформированы соответствующие статистические выборки по судам основных типов, проходящих через мосты. В результате обработки сформированных вариационных рядов было установлено, что время хода достаточно адекватно описывается законом LOGNORMAL и получены параметры закона распределения.

В модели реализована процедура, обеспечивающая сходимость имитируемых характеристик.

Расчет количества возможных перестановок судов по пунктам швартовки и операция перестановки судов по пунктам швартовки выполняются в модели средствами комбинаторного анализа.

Разработка имитационной модели базировалась на объектно-ориентированном подходе. В данной задаче были выделены четыре объекта: «Судно», «Мосты», «Период разводки» и «Виртуальный план», установлены операции, выполняемые над объектами, и правила их взаимодействия.

Результат реализации СМО по обслуживанию судов представлен в форме перечня судов с указанием очередности их следования через мосты, пункта и времени начала движения каждого судна в разводку, времени прохода первого и последнего моста.

Модель построена таким образом, что при каждом изменении оперативных данных о перечне судов, готовых к разводке, по запросу диспетчера формирует новый оптимальный план.

В модели использовано одно из основных преимуществ имитации транспортного процесса на ЭВМ: с помощью перебора различных вариантов формируется план проводки, отвечающий заданным ограничениям. Указанные действия реализованы в модуле «Имитация» подсистемы «Дислокация».

Использование имитационной модели потребовало внести изменения в методику составления плана проводки судов и процесс организации проводки судов через мосты, а также разработать новый сценарий работы пользователя подсистемы «Дислокация».

Исходный код модуля «Имитация» разработан автором на языке программирования Delphi.

Реализация предлагаемого решения возможна только в рамках информационной системы ГБУ «Волго-Балт». Однако эффективное функционирование модели требует модернизации действующей информационной системы. Предпосылками модернизации также являются отмеченные выше недостатки существующей системы диспетчерского управления движением флота.

По результатам анализа действующей информационной системы были сформулированы следующие пути ее развития на основе информационных технологий:

1. Подключение к вычислительной сети ГБУ «Волго-Балт» диспетчерских пунктов, включая операторские на шлюзах

2. Внедрение информационно-технических систем обеспечения безопасности судоходства, использующих достижения радиоэлектроники и вычислительной техники, создание и развитие СУДС ВБВП.

3. Применение географических информационных технологий для представления диспетчерской информации.

4. Организация Web-сайта ГБУ «Волго-Балт» и применение технологии WWW для представления данных.

5. Обновление версии СУБД DB2.

6. Развитие АСУ ГБУ «Волго-Балт» и автоматизация документооборота.

В заключение диссертационного исследования выполнена апробация и оценка эффективности предлагаемых решений.

Апробация имитационной модели проводилась на основании статистической базы по проводке судов за 2002 и 2003 гг. В качестве базовых вариантов были выбраны двое суток с отказами в проводке.

Сравнение прогнозных и фактических планов проводки проводилось по следующим показателям: количество поданных заявок на проводку п единиц флота; тоннаж судов, заявленных в разводку мостов; количество и тоннаж судов, прошедших через мосты за сутки; суммарное время простоев судов в ожидании разводки мостов; время начала и окончания движения каравана через мосты.

В результате установлено, что за двое исследуемых суток имелась возможность дополнительно пропустить через мосты пять судов. При этом на 157 суток сократилось суммарное время простоев флота в ожидании разводки.

В целом апробация модели выполнена по всем суткам с отказами в проводке судов за последние две навигации. Это позволило сделать вывод, что использование имитационной модели в среднем увеличивает судопро-пуск с внутренних водных путей через невские мосты на два судна в сутки.

Выполненная апробация модели показала: функциональную полноту модели; соответствие модели заданным ограничениям; достаточность информационного обеспечения; работоспособность программного обеспечения; удовлетворительное быстродействие машинной реализации модели; наглядность представления выходной информации.

Для оценки экономической эффективности предлагаемого решения были рассчитаны финансовые последствия осуществления проекта для его участников - судовладельцев и ГБУ «Волго-Балт».

Расчет проводился по следующей укрупненной схеме:

Обоснование продолжительности расчетного периода проекта;

Прогнозирование объема перевозимого груза по типам судов по гогодам расчетного периода;

Выполнение прогноза притоков и оттоков денежных средств для каждого участника проекта по годам расчетного периода;

Определение величины валовой прибыли по годам расчетного периода для каждого участника проекта.

ГБУ «Волго-Балт» за реализацию мероприятий по ускорению судопропуска через невские мосты не имеет дополнительных доходов. Полученные расчеты позволяют говорить о том, что необходимо рассмотреть вопросы стимулирования ГБУ «Волго-Балт» за проведение мероприятий по ускорению судопропуска через невские мосты.

По итогам расчетного периода суммарная прибыль судовладельцев составляет 4,9 млн.долл.США, что позволит увеличить налоговые поступления в федеральный и местные бюджеты на 1,2 млн.долл.США, которые могут быть направлены на развитие водных путей.

Таким образом, создание имитационной модели движения судов через Санкт-Петербургские мосты можно признать эффективным проектом, применение которого позволит:

Увеличить количество проводимого флота и сократить очередь судов, ожидающих разводку мостов;

Расширить информационную базу диспетчера для составления плана проводки судов и повысить обоснованность принимаемых управленческих решений;

Автоматизировать составление плана проводки судов;

Получить дополнительный доход судовладельцам и увеличить налоговые поступления в бюджет.

Практическое использование выполненных в диссертации исследований реализуется диспетчерским аппаратом НРС ГБУ «Волго-Балт» при организации движения флота через Санкт-Петербургские мосты.

Таким образом, на защиту выносятся:

Предложения по развитию системы диспетчерского управления в

ГБУ «Волго-Балт»;

Научное обоснование организации технологического процесса проводки судов через мосты с учетом технических характеристик судов и расположения пунктов швартовки;

Новая методика составления плана проводки судов через невские мосты;

Имитационная модель движения судов через невские мосты;

Направления модернизации информационной системы ГБУ «Волго-Балт».