WPŁYW STOPNIA ODWZOROWANIA WYBRANYCH PARAMETRÓW MODELU RUCHU STATKÓW NA UZYSKIWANE WYNIKI

Transkrypt

1 Waldea UCHACZ 1 Syste wspoagana decyz, VTS, yalzaca uchu statów WPŁYW STOPNIA ODWZOROWANIA WYBRANYCH PARAMETRÓW MODELU RUCHU STATKÓW NA UZYSKIWANE WYNIKI Tanspot wodny naleŝy do naefetywneszych śodów tanspotu. Na awenach tudnych nawgacyne o duŝy natęŝenu uchu, wpowadza sę systey VTS - Vessel Taffc Sece, spawuące nadzó oodynacę uchu statów. Znaoość atualne sytuac na toze oaz uchu planowanego w zadane pespetywe czasowe, pozwala wypacować yalne statege uchu. W atyule pzedstawono odel yalnego planowana uchu statów dla tou wodnego Śwnouśce-Szczecn, w dwóch waantach ego złoŝonośc. Doonano oceny oŝlwośc wyozystana obu waantów odelu. THE INFLUENCE OF SOME PARAMETERS OF MAPPING VESSEL TRAFFIC MODEL FOR THE OBTAINED RESULTS Wate tanspot s one of the ost effecte eans of tanspot. On wates fo nagaton dffcultes and heay taffc, ae ntoduced VTS systes - Vessel Taffc Sece, supesng and coodnatng shps Taffc. Knowledge of the cuent stuaton on the tac and the planned taffc set te te, helps to deelop al taffc stateges. The atcle pesents a odel of al plannng fo taffc on oute Swnousce-Szczecn, on two aants of ts coplexty. It pefoed an assessent of the ablty to use both aatons 1. WSTĘP Wyznaczene yalne taeto uchu statu na toze pzy oganczenach wynaących z uchu nnych statów oŝna potatować ao poble teo steowana: wyznaczyć (t), pzy spełnenu oganczeń ta, by nalzować łączny czas oczewana statu na weśce na to pześca tou. State est edna obete, dla tóego steowane pędoścą, zwłaszcza w ótch odstępach czasu, est tudno ealzowalne. Z duge stony, nalzaca czasu pześca statu toe wodny powadz do asyalzac ego pędośc. W te sytuac oŝna pzyąć załoŝene, Ŝe state na toze pousza sę z pędośca asyalny dopuszczalny dla danego odcna tou (uposzczony waant odelu). Jest to załoŝene odzwecedlaące zeczywstą patyę w uchu statów. Czynne waunuący poŝądane połoŝene statu na toze est w te sytuac ne bezwzględne pzestzegane załoŝonych pędośc, ale 1 Aadea Mosa w Szczecne; ul. Wały Chobego 1; Szczecn. Tel , Fax , E-al: w.uchacz@a.szczecn.pl.

2 2902 Waldea UCHACZ czas poonywana odpowednch odcnów tou. Dzę teu, aptan (plot) statu a oŝlwość anewowana pędoścą ta, by state poonywał newalgczne punty tou w wyznaczonych oentach czasu. Pzyęto, Ŝe wzdłuŝ tou obowązuą zenne zasady uchu. Mogą one wynać ze zennych waunów hydotechncznych: głęboośc szeoośc tou oaz chaateu awenu (odcne postolnowy, zaole, tp.). Z tego względu to dzelony est na odcn o stałych waunach uchu. Waun uchu statu zaleŝą ednocześne od ego paaetów. Naczęśce uzaleŝna sę e od długośc zanuzena statu [1]. Uwzględnaąc te ytea pzyęto podzał statów na gupy [5]. Pzyuąc powyŝsze załoŝene, opacowano odel ateatyczny uchu statów na toze wodny. UoŜlwa on wypacowane yalne stateg uchu statów. Model uoŝlwa ozwązane zadana statycznego wyznaczene czasu weśca aŝdego statu na to pzy spełnenu zadanych oganczeń. Model naleŝy do lasy odel pogaowana ateatycznego całowtolczbowego lnowego eszanego. Funca celu, zgodne z zeczywsty cele egulac uchu, nalzue łączny czas, tóy upływa od oentu zgłoszena statu do weśca na to do oentu opuszczena tou. Pzy załoŝenu, Ŝe stat pouszaą sę asyalny dozwolony pędośca, natualny yteu yalzac est nalzaca łącznego czasu oczewana na weśce wszystch statów (uposzczony waant odelu). Ta sfoułowany poble powodue, Ŝe odel est pzezysty, a pzede wszyst a ozsądny wya. Tae załoŝene sutue edna stotny oganczene: bae ngeenc w uch statu znaduącego sę na toze. Jao dug waant (waant ozszezony) pzedstawono odel, w tóy opócz zennych czasów oczewana na weśce statu na to, pzyęto ao zenne pędośc statów na poszczególnych odcnach tou. 2. CHARAKTERYSTYKA AKWENU, ZAŁOśENIA MODELU To wodny Śwnouśce - Szczecn łączy Moze Bałtyce (popzez Zatoę Poosą) z pota Szczecn, Śwnouśce, Polce. Nadzó oodynacę uchu spawuą Kaptanaty Potu w Śwnouścu Szczecne. Na ys. 1 2 pzedstawono ap awenu z podzałe zaesu odpowedzalnośc teytoalne ędzy aptanata.

3 WPŁYW STOPNIA ODWZOROWANIA WYBRANYCH PARAMETRÓW 2903 Rys 1. Obsza nadzou uchu statów Kaptanatu Potu Śwnouśce Źódło: Rys 2. Obsza nadzou uchu statów Kaptanatu Potu Szczecn Źódło: Dla tou pzyęto następuące załoŝena [2]: to podzelony est na odcn, na tóych obowązuą stałe zasady: dopuszczalnych pędośc (nalnych asyalnych), ana sę statów wypzedzana sę statów, watośc dopuszczalnych pędośc na odcnu tou zaleŝą od paaetów statów (długośc zanuzena), ytea dopuszczalnośc ana sę wypzedzana statów zaleŝą od wzaenych elac paaetów statów (długośc zanuzena), uch statów znaduących sę na toze est zdetenowany (tzn. ne podlega yalzac, bany est pod uwagę edyne ao oganczene w uchu nnych statów). W [2, 4] pzedstawono odel ateatyczny uchu statów. Pzyęto w n dodatowo, Ŝe stat pouszaą sę ze stały, asyalny (dopuszczalny pzez Pzepsy Potowe) pędośca. Jao yteu yalzac pzyęto nalzacę łącznego czasu oczewana wszystch statów na pześce tou. Na potzeby onstuowanego tu odelu pzyęto następuące oznaczena: T,T zeczywsty czas gotowośc do weśca na to statów -tego -tego, t, t czasy oczewana statów -tego -tego na weśce na to, K lczba odcnów tou: = 1,,K, h, h czasy dośca statów -tego -tego do -tego odcna ana, gdze:

4 2904 Waldea UCHACZ l h (1) h = 1 = 1 = K = l (2) l długość odcna -tego, pędość asyalna -tego statu na odcnu -ty, pędość asyalna -tego statu na odcnu -ty, p, p czasy pześca -tego odcna odpowedno pzez stat -ty -ty: l p = (3) l p = (4) n, lczby statów oczeuących na pześce tou, = 1,..., n, = 1,..., f 1 f 2 funca oeślaąca czas dośca do blŝsze awędz -tego odcna ana, funca oeślaąca czas dośca do dalsze awędz -tego odcna ana, Intepetacę gafczną waunu bezpecznego ana sę pay statów (, ) na dopuszczaący ane sę odcnu pzedstawono na ys. 3.

5 WPŁYW STOPNIA ODWZOROWANIA WYBRANYCH PARAMETRÓW 2905 czas czas p p h h t t T T -ty odcne ana pay (, ) l-ty loet tou Rys. 3. Mane sę pay statów (, ) na -ty odcnu ana 3. MODEL OPTYMALIZACYJNY RUCHU STATKÓW, PRZY UZMIENNIENIU CZASU OCZEKIWANIA STATKÓW NA WEJŚCIE NA TOR Mane sę statów est dozwolone na wybanych odcnach tou. Pzyue sę, Ŝe waun dopuszczalnośc ana (ustalane pzez właścwe władze, nadzouące uch na awene) zaleŝą od paaetów odcna paaetów obu aących sę statów (długośc, szeoośc, zanuzena) [1, 3, 5]. gdze: MoŜna wobec tego zapsać: W t s s = W P ( L, B, Z) P ( L, B, Z) (5) W waun ana sę pay statów (, ) na odcnu -ty, t s W s waun tou na odcnu -ty, P, P paaety statów odpowedno -tego oaz -tego; L, B, Z odpowedno: długość, szeoość, zanuzene.

6 2906 Waldea UCHACZ Pzyuąc ao yteu yalzac nalzacę łącznego czasu oczewana wszystch statów, oganczena wynaące z ana sę statów oŝna pzedstawć następuąco: gdze: t t f (,,, T, T ) (6) 2 t t f (,,, T, T ) (7) 1 f (,,, T, T ) = T T + h h + p f 2 1 (,,, T, T ) = T T + h h p (8) (9) dla aŝde pay (, ): = 1,...,n; = 1,...,; dla aŝdego odcna zbó odcnów, na tóych dozwolone est ane sę pay statów (, ). K, gdze: K Zaps oganczeń dopuszczaących ane sę wszystch pa statów na wszystch dozwolonych dla aŝde pay odcnach tou a chaate dychotoczny, w zwązu z ty aby zastosować nazędza pozwalaące uzyswać ozwązana yalne, naleŝy wcześne usunąć dychotoe. Sposób w a oŝna to osągnąć pzy poocy sztucznych zennych bnanych, pzedstawono w [2, 3, 4]. Dla pzyętych oganczeń odelu, sfoułowano funcę celu, ao nalzacę łącznego czasu oczewana wszystch statów na weśce na to: n FC = n ct + c t (10) = 1 = 1 gdze: c, c - współczynn wagowe, pozwalaące óŝncować angę statów oczeuących na pześce tou. 4. MODEL OPTYMALIZACYJNY RUCHU STATKÓW, PRZY UZMIENNIENIU CZASU OCZEKIWANIA STATKÓW NA WEJŚCIE NA TOR ORAZ PRĘDKOŚCI RUCHU NA TORZE Zgodne z Pzepsa Potowy, eguluący zasady uchu statów na toze, zaleŝne od odcna tou oaz paaetów statu, pędość -tego statu na odcnu p-ty podlega oganczeno: n p p p (11)

7 WPŁYW STOPNIA ODWZOROWANIA WYBRANYCH PARAMETRÓW 2907 Oganczene odgóne wyna z waunów hydotechncznych tou, pędość nalna ogancza uch statu pzed utatą własnośc anewowe statu. Intepetacę gafczną ana sę statów, dla tóych dopuszcza sę zanę pędośc na toze w zaese zgodny ze wzoe (11) pzedstawono na ys. 4. czas czas p p n n h h t T -ty odcne ana pay (, ) t T 1( tou) Rys. 4. Mane sę statów na toze pzy dopuszczalnych zanach pędośc na óŝnych odcnach tou Wpowadzaąc dodatowe oznaczena: τ p, τ p czas pześca pzez stat, p-tego odcna tou, oaz uzennaąc dodatowo p, p, oganczena ana sę statów oŝna zapsać w następuące postac [2]: T + t + T + t + p 1 τ = 1 p = 1 T + t + τ = p = p+ 1 (12) τ T + t + τ (13) Po uwzględnenu dodatowych zennych, funca celu pzye postać:

8 2908 Waldea UCHACZ n FC = n c t + τ + c t + τ (14) = 1 = 1 = 1 = 1 Funca celu opócz nalzac czasów oczewana statów na weśce na to, nalzue czasy pześca statów olenych odcnów tou (asyalzue pędośc statów na odcnach tou). 5. WYKORZYSTANIE PRZEDSTAWIONYCH MODELI, WNIOSKI Cele, tóy oŝna osągnąć wyozystuąc pzedstawone odele, est wyznaczene yalnego haonogau pześca statów oczeuących na pześce tou wodnego. Model uposzczony (pzedstawony w punce 3) został zbudowany w opacu o upaszczaące załoŝene, Ŝe uch statów na toze odbywa sę z asyalny (dopuszczalny dla danego statu danego odcna tou) pędośca. Model pzedstawony w punce 4 uoŝlwa steowane pędoścą statu w zaese wynaący ze wzou (11). Powodue to edna wzost wyau zadana, a co za ty dze, znaczący wzost tudnośc uzysana ozwązana yalnego (wzost czasu uzyswana ozwązana). Wya zadana Zenne całowtolczbowe w zadanu PCLM (zadanu pogaowana ateatycznego całowtolczbowego lnowego eszanego) powoduą, Ŝe waz ze wzoste wyau zadana, stotne ośne tudność ego ozwązana. JeŜel: n, lczby statów oczeuących dla obu eunów, K lczba odcnów ana pay (, ), w K lczba odcnów wypzedzana pay (, ), to: n + lczba zennych zeczywstych, n* K( ) ( ) = 1 2 lczba oganczeń na ane sę statów oczeuących, Pzyuąc pzyładowo: n = 3, = 3, K = 5 dla aŝde pay (, ),

9 WPŁYW STOPNIA ODWZOROWANIA WYBRANYCH PARAMETRÓW 2909 to: lczba zennych zeczywstych = 6, lczba oganczeń pochodzących z waunów zadana = 90. Dodatowo wystąp 45 zennych bnanych (sztucznych), oaz 9 oganczeń na zenne bnane. W stosunu do oszacowań zadana (odel uposzczony) postac (6) (10), wya zadana (odel ozszezony) postac (11) (14) ośne o dodatowe zenne zeczywste p, p oaz o dodatowe oganczena dotyczące pędośc: n p n p p p (15) p p (16) oaz o podstawena: 1 p = l pp τ (17) 1 p = l p p τ (18) JeŜel: K lczba odcnów tou o stałych waunach ze względu na oganczena pędośc, to lczba zennych zeczywstych wzośne dodatowo o: * K dodatowa lczba zennych zeczywstych, n * 2 * n * * K dodatowa lczba oganczeń. Pzyuąc pzyładowo a popzedno: n = 3, = 3, Szczecn Śwnouśce), to: K = 5 dla aŝde pay (, ), K = 13 (dane zeczywste dla tou wodnego łączna lczba zennych zeczywstych = 123, lczba oganczeń pochodzących z waunów zadana = 324. Dodatowo wystąp 45 zennych bnanych (sztucznych), oaz 9 oganczeń na zenne bnane. Zadana yalzacyne postac lnowe ale ze zenny całowtolczbowy naleŝą do lasy NP - tudnych. Zastosowane odelu ozszezonego powodue stotny wzost wyau zadana, a co za ty dze - czasu uzyswana ozwązana. W waunach zeczywstych, na stanowsu opeatoa systey VTS, zys w postac lepsze watośc func celu oupony stotne dłuŝszy czase uzyswana ozwązana oŝe być ało

10 2910 Waldea UCHACZ stotny. Wyozystane odelu złoŝonego oŝe eć edna nny patyczny aspet. W patyce zado występue poble ustalana haonogau welu oczeuących statów. Często natoast stnee potzeba oblczena nalnego czasu oczewana poedynczego statu ta, by ego uch był neolzyny (ane sę z nny stata będący w ty czase w uchu na toze, odbywało sę na dozwolonych do tego odcnach tou) względe nnych statów. W ta pzypadu wyozystane odelu ozszezonego pozwol szybo uzysać ozwązane yalne, wyozystuąc ednocześne steowane pędoścą statu na toze. 6. BIBLIOGRAFIA [1] Pzepsy Potowe, Instuca N 10 Dyetoa Szczecńsego Uzędu Mosego, Szczecn, [2] Uchacz W.: Metody odelowana yalzac w syulac steowanu wybanych systeów tanspotu wodnego. Sea Studa n 46, Szczecn 2006, Wydawnctwo AM w Szczecne [3] Uchacz W.: Optzatons Models n a Vessel Taffc Manageent Systes, Ache of Tanspot, Polsh Acadey of Scences, Waszawa [4] Uchacz W.: Speed as Vessel Taffc Optzaton Cteon, Annual of Nagatons, Polsh Acadey of Scences, Gdyna [5] Uchacz W., Kwate T.: Metoda budowy bazy wedzy na uŝyte systeu VTS na toze wodny Śwnouśce Szczecn z zastosowane pogau Nexpet Obect, Zeszyty Nauowe WSM w Szczecne, Szczecn 1998.