BEZPIECZEŃSTWO MANEWRÓW WYPRZEDZANIA STATKÓW NA AKWENACH OGRANICZONYCH

Transkrypt

1 Piotr Lizakowski Akaemia Morska w Gyni EZPIECZEŃTWO MANEWRÓW WYPRZEDZANIA TATKÓW NA AKWENACH OGRANICZONYCH treszczenie: ezpieczeństwo manewrów wyprzezania statków jest istotnym elementem poczas realizacji nawigacji na akwenach ograniczonych. Trność wykonania prawiłowego manewr jest warnkowana licznymi czynnikami rekjącymi ostępny akwen manewrowy oraz rozajem pojętego manewr. W artykle przestawiono przyczyny kolizji statków poczas wyprzezania na akwenach ograniczonych. Przestawiono prawopoobieństwo wyprzezenia innego statk w zależności o szerokości tor wonego i rozaj pojętego manewr. łowa klczowe: kolizja, wyprzezanie, akwen ograniczony. WPROWADZENIE Wyprzezanie statków stanowi istotny problem bezpieczeństwa w transporcie morskim ze wzglę na wzrost natężenia rch statków i wielkości jenostek. Problem bezpiecznego manewrowania i bezkolizyjnej eksploatacji statków otyczy przee wszystkim akwenów ograniczonych obszarów, gzie ostępna przestrzeń manewrowa jest zrekowana mięzy innymi poprzez warnkowania związane z lokalnymi przepisami i warnkami batymetrycznymi. Ograniczenia te mają charakter statyczny: cieśniny, kanały, tory wone. Do ograniczeń o charakterze ynamicznym można zaliczyć inne statki porszające się na rozpatrywanym akwenie, a także zjawiska hyrometeorologiczne oziaływanie fali, wiatr i prą woy. Na obszarach otwartych, bez ograniczeń związanych z głębokością, szerokością, łgością akwen, wykonywanie manewrów celem niknięcia zerzenia poczas wyprzezania jest zaganieniem pozbawionym czynników rekjących ostępny akwen manewrowy. Dzięki czem, ostępne systemy antykolizyjne na statkach są wystarczające o niknięcia sytacji zerzenia. tatek porszający się w śroowisk akwen ograniczonego stanowi system antropotechniczny rys., w którego skła wchozą zbiory elementów technicznych oraz zbiory ziałań pojętych przez człowieka operatora system na elementach technicznych [].

2 OTOCZENIE - AKWEN OGRANICZONY URZĄDZENIA WPOMAGAJĄCE OPERATOR TATEK WYNIK PROCEDURY Rys.. chemat ieowy interakcji w systemie człowiek statek - otoczenie [] Przez wiele lat ziałania poejmowane na statkach w cel niknięcia kolizji opierały się przee wszystkim na przepisach regljących rch statków oraz ostępnych rzązeniach elektronicznych, które legały ciągłej moyfikacji wymszonej wzrostem liczby statków oraz ich wielkości. Unikanie kolizji jest zasaniczym problemem we współczesnej żeglze morskiej. W cel łatwienia poejmowania ecyzji przez nawigatora, szczególnie na akwenach o żym natężeni rch i przy ograniczonej wizialności, wprowazono raary wyposażone w systemy atomatycznego określenia parametrów rch ech, z atomatycznym ślezeniem echa - ARPA. Teoria i możliwość implementacji systemów onosząca się o zwiększenia bezpieczeństwa rch statków wygenerowały pojęcie omeny, wykorzystywane jako kryterim bezpieczeństwa w analizie sytacji nawigacyjnej. Zgonie z efinicją omena statk to obszar wokół statk, który nawigator statk msi trzymać jako wolny o innych jenostek i obiektów. Kształt i wielkość omeny statk zależnione są o wiel czynników, co powoje trności w jej wyznaczeni. Rozszerzeniem teorii omeny było wprowazenie pojęcia omeny rozmytej, czyli obszar wokół statk, którego wielkość i kształt są zależnione o przyjętego poziom bezpieczeństwa nawigacyjnego, rozmianego jako stopień przynależności sytacji nawigacyjnej o zbior rozmytego - niebezpieczna nawigacja [3]. Rozmyta omena statk wzglęnia następjące czynniki: wielkość i typ statk, akwen, po którym porsza się jenostka, prękość statk i prękość wzglęna statków, intensywność rch na anym akwenie, okłaność wyznaczenia pozycji, stopień wyszkolenia, wieza i oświaczenie nawigatorów. Rozmyta omena wzglęnia wyżej wymienione czynniki, które ecyją o jej kształcie i wielkości.

3 Postawą o wyznaczenia omeny rozmytej jest pozyskanie i reprezentacja wiezy nawigatorów, niezbęnej o przeprowazenia ientyfikacji i oceny sytacji nawigacyjnej. Uzyskje się to poprzez wykorzystanie narzęzi sztcznej inteligencji: sieci neronowych i systemów rozmytych. tosowane elektroniczne metoy prowazenia nawigacji oraz wykorzystywane omeny nie wzglęniają jenak specyfiki akwen ograniczonego śroowiska morskiego ograniczenie w płaszczyźnie poziomej i pionowej poczas manewrów wyprzezania, oatkowo nie przestawiają i nie weryfikją rozajów wykonanych ziałań celem niknięcia zerzenia poczas manewr wyprzezania. Określenie granicznych parametrów manewr wyprzezania pozwoli wypełnić tę lkę. Miarą skteczności wykonania bezpiecznego manewr wyprzezania na akwenach ograniczonych jest prawopoobieństwo skces. Jest ono miarą wzglęniającą tylko prawopoobieństwo bezkolizyjnego wyprzezenia innego statk oraz prawopoobieństwo trzymania się statk na akwenie ograniczonym poczas wykonywania tego manewr.. WYPRZEDZANIE NA AKWENACH OGRANICZONYCH Manewr wyprzezania na akwenach ograniczonych wiąże się z wzglęnieniem przez nawigatora szereg czynników ograniczających, które wyznaczą bezpieczną przestrzeń manewrową i ich analizą []: a czynniki zewnętrzne CZ: natężenie rch statków, rozkła występowania statków różnych typów i wielkości, parametry tor wonego szerokość, głębokość, łgość, warnki hyro-meteorologiczne ziałanie wiatr i fali, stan morza, wizialność, pora nia, b czynniki techniczne statk własnego i obcego CW: statek własny charakterystyki manewrowe, wielkość jenostki łgość, szerokość, zanrzenie, prękość, stan załaowania, wyposażenie nawigacyjne statk własnego, parametry statk wyprzezanego krs, prękość, wielkość jenostki - łgość, szerokość, zanrzenie, c czynnik lzki osoby wykonjącej manewr CL: oświaczenie, wykształcenie, wieza, stres, czas pracy przemęczenie. Wyprzezanie statków na akwenach ograniczonych jest fnkcją zmiennych, które bęą ecyowały o bezpiecznej oległości rozpoczęcia wykonania tego manewr. Aby statek mógł wyprzezić bezpiecznie inną jenostkę znajjącą się na torze wonym należy określić minimalną oległość rozpoczęcia wykonania tego manewr, a także wartość zmiany krs. Wykonanie manewr wyprzezania eterminją głównie 3

4 czynniki zewnętrzne parametry tor wonego łgość, szerokość, głębokość oraz stats innych statków. Poczas manewr wyprzezania należy ocenić czy minimalna oległość boczna mięzy statkami w trakcie wykonywania manewr jest bezpieczna ze wzglę na ziałanie sił hyroynamicznych, ponieważ oległość ta efinije strefę zabronioną la manewr wyprzezania. Każe ziałanie pojęte po osiągnięci tych granicznych wartości zakończy się albo kolizją z obiektem wyprzezanym, albo wyjściem poza tor wony w trakcie wykonywania manewr. Działanie zakończone skcesem w tym wypak nie jest możliwe. Przykłaem przestawiającymi niebezpieczeństwo manewr wyprzezania na akwenie ograniczonym jest zarzenie, które miało miejsce na rzece Elbie poejściowy tor wony o port w Hambrg rok oszło o zerzenia wóch statków masowiec m/v Lass Urans oraz kontenerowiec m/v Xi F Zho rys. poczas manewr wyprzezania [4]. Pomimo obrych warnków pogoowych panjących na akwenie oraz prowazenia statków przez oświaczonych pilotów niemieckich, zbyt późno rozpoczęto wyprzezanie zbyt mała wartość oległości, oatkowo wartość zmiany krs statk wyprzezającego była niewystarczająca. Rys.. Kolizja statków na poejściowym torze wonym o port Hambrg [4] W wynik czego nie zyskano ostatecznej wartości oległości bocznej wyprzezania, tym samym wystąpiło wzajemne przyssanie statków jako efekt ziałania sił hyroynamicznych. Konsekwencją tego zarzenia było szkozenie statków i czasowe zablokowanie tor wonego. 3. MODEL PROAILITYCZNY ODLEGŁOŚCI OCZNEJ WYPRZEDZANIA Na sktek pojęcia ecyzji o manewrze wyprzezania w zależności o oległości rozpoczęcia manewr wyprzezania, kąta wychylenia ster, prękości statk oraz 4

5 ziałani wiatr i prą oległość boczna na trawersie bęzie legała zmianom. Doatkowo myszkowanie statk na krsie powoje, że statek bęzie zajmował obszar o szerokości większej o własnej szerokości statk. Ponieważ w momencie wykonywania manewr wyprzezania nieznane są w anej chwili błęy sterowania oziaływanie warnków zewnętrznych, latego należy przyjąć, że jest to parametr losowy. Wprowaza to losowe zabrzenie przyrost szerokości pasa rch statk. łą sterowania m jest błęem losowym wynikającym z oświaczenia, wiezy i praktyki sternika []. łą sterowania m można opisać rozkłaem normalnym N0, σ, gzie σ zawiera się w przeziale <, 4 >. Kąt sterowania statk można określić wzorem: 0 m gzie: kąt sterowania [ ], 0 zaany kąt sterowania[ ], m błą sterowania [ ]. Z rysnk 3 wynika, że: Rys. 3. Wyprzezanie z wzglęnieniem czynników losowych [] tg gzie: oległość boczna wyprzezania [m],, szerokości statków wyprzezającego i wyprzezanego [m]. 5

6 6 < < arctg F tg P P F 3 Zatem należy znaleźć rozkła zmiennej losowej przy założeni, że można opisać rozkłaem normalnym N 0, σ. Dystrybanta F zmiennej losowej, gzie <, po stanaryzacji ma postać: σ φ 0 0, arctg F N 4 Korzystając z równości ' F f 5 otrzymano: 0 σ πσ arctg e f 6 Oległość boczna mijania się statków bęzie zależała o czynnika losowego wynikającego z błęów sterowania i wpływ czynników zakłócających wiatr, prą. Prawopoobieństwo wykonania prawiłowego manewr pc minięcia się w bezpiecznej oległości i trzymania się statk w granicach tor wynosi: f C p, 0< < 7 gzie: PC prawopoobieństwo wyprzezenia statk w anej oległości,

7 minimalna oległość boczna minięcia się jenostek [m], szerokość tor wonego [m]. 4. WNIOKI Zaproponowany moel pozwala preykcyjnie weryfikować antykolizyjny manewr i poprzez to może być miernikiem bezpieczeństwa manewr wyprzezania statków na akwenie ograniczonym. Zaproponowany moel pozwala wzglęniać ograniczenia szerokości owolnego prostoliniowego tor wonego oraz rozaj zmiana krs pojętego ziałania. Opracowana metoa może być zastosowana w systemach wspomagania ecyzji i zarzązania rchem statków. Wpłynie na poniesienie poziom bezpieczeństwa rch statków w ograniczonej przestrzeni. Zaganienia i opis sił hyroynamicznych jest barzo złożony. Interakcje występjące w czasie wyprzezania pomięzy jenostkami generją zależności o żym stopni komplikacji. W związk z tym niezbęne jest prowazenie alszych baań oskonalących zastosowany moel. ibliografia. rci Z., Lizakowski P.: Analiza ryzyka manewr wyprzezania w oparci o sieci ayesa. Problemy eksploatacji 4/009.. Lizakowski P.: ystem antropotechniczny człowiek statek efektywność manewr wyprzezania w ograniczonej przestrzeni. XXXVII Zimowa zkoła Niezawoności, zczyrk Pietrzykowski Z.: ezpieczeństwo nawigacji na akwenie ograniczonym omena rozmyta statków różnej wielkości. IV Mięzynaroowa Konferencja Nakowo Techniczna Explo hip 006, zczecin, Investigation Report 305/06. Collision between m/v Lass Urans an m/v Xin F Zho on Jly 006 on the Elbe River. Feeral rea of Maritime Casality Investigation, May 008. AFETY OF HIP OVERTAKING MANOEUVER IN RETRICTED AREA Abstract: afety of overtaking manoevers in restricte areas is essential point of navigation, when carrie ot in sch areas. Officers have ifficlty with correct manoevre, it epens on nmeros factors that case rece of accessible manevering space. In the paper cases of collision in restricte areas were presente. The paper contains the probability of collision ring overtaking. Keywors: collision, overtaking, restricte area 7