ZADANIA OBECNE I PERSPEKTYWY PRACY POLSKICH SYSTEMÓW KONTROLI RUCHU STATKÓW Henryk ŚNIEGOCKI 1, Tadeusz STUPAK 2 1. Akademia Morska w Gdyni, Wydział Nawigacyjny Al. Zjednoczenia 3, 81-345 Gdynia, tel (058) 6901170, e-mail: henryksa@am.gdynia.pl 2. Akademia Morska w Gdyni, Wydział Nawigacyjny Al. Zjednoczenia 3, 81-345 Gdynia, tel (058) 6901127 1.WSTĘP Rozwój technik informatycznych i systemów transmisji danych spowodował relatywny spadek kosztów budowy systemów kontroli ruchu statków, spowodowało to instalowanie ich nie tylko w rejonach szczególnie niebezpiecznych o dużym natężeniu ruchu, ale również w obszarach gdzie ruch jest niewielki, ale istnieje potencjalna możliwość skażenia środowiska naturalnego w razie zaistnienia wypadku morskiego. Administracje Morskie wielu państw (np. państwa skandynawskie) pokrywają systemami kontroli całe swoje akweny przybrzeżne. Morze Bałtyckie jest morzem zamkniętym ze znikomą wymianą wód z oceanem, dlatego też Państwa basenu Morza Bałtyckiego muszą zwracać szczególną uwagę na ochronę środowiska naturalnego, gdyż wypadek morski w tym rejonie może spowodować katastrofę ekologiczną. Na wybrzeżu polskim akwenami niebezpiecznymi są Zatoka Pomorska, a szczególnie Zatoka Gdańska, na których odbywa się duży ruch statków z ładunkami niebezpiecznymi. Niemniej niewyobrażalne straty może spowodować także katastrofa tankowca czy chemikaliowca na otwartym Bałtyku. Do tej pory na polskich wodach przybrzeżnych uruchomiono dwa systemy kontroli ruchu statków VTS Zatoka Gdańska i VTS Zatoka Pomorska. Zagrożenie ekologiczne otwartych wód Bałtyku jest powodem, dla którego należy rozbudować obydwa systemy. 2. ISTNIEJĄCE SYSTEMY KONTROLI RUCHU STATKÓW W POLSCE 2.1. System Zarządzania Ruchem Statków na torze wodnym Świnoujście Szczecin Oddany w 1999 roku system zakresem odpowiedzialności obejmuje podejście od linii zgłoszenia (równoleżnik 54 O 30 ) do Trasy Zamkowej w Szczecinie. System obsługuje dwa porty: w Świnoujściu i Szczecinie. Ośrodek kierowania ruchem w Świnoujściu odpowiada za bezpieczeństwo wszystkich statków wpływających na jego teren z morza oraz za ruch na rzece Świnie aż do Zalewu (Brama Torowa nr 1). Ośrodek Kierowania Ruchem w Szczecinie przejmuje odpowiedzialność od Bramy Torowej nr 1. System spełnia następujące podstawowe funkcje: - planowanie wejścia i wyjścia statków; - kierowanie i kontrola ruchu, monitorowanie kotwicowiska; - zarządzanie pilotażem i zasobami;
- wspomaganie akcji poszukiwawczych i ratowniczych; - szkolenia; - dostarczanie informacji do zarządzania obrotem portowym, monitorowanie poziomu wody, prądów, oraz warunków meteorologicznych. W tym celu system jest wyposażony w osiem zdalnie sterowanych radarów, podsystem telewizji użytkowej składający się z 4 kamer przystosowanych do pracy w słabych warunkach oświetleniowych, podsystem bazy danych i map elektronicznych, która ma być połączona z Pomorskim Systemem Zarządzania Portami i Wymiany Informacji, podsystem łączności radiotelefonicznej oraz światłowodowym systemem transmisji danych. System został zbudowany przez niemiecką firmę Atlas Electronic. System składa się z czterech sektorów: Podejście, Świnoujście, Zalew i Szczecin, za każdy jest odpowiedzialny operator ruchu. 2.2. System Kontroli Ruchu na Zatoce Gdańskiej Na Zatoce Gdańskiej od 1994 roku pracowały dwa portowe systemy kontroli ruchu. W Gdańsku niemieckiej firmy Atlas Electronic wykorzystujący dwa radary (Latarnia Morska Hel i Kapitanat Portu Północnego). W Gdyni pracował norweski system firmy Norcontrol w oparciu o radar umieszczony na Kapitanacie Portu. W 2002 roku zakończono pierwszy etap budowy nowego systemu VTS na Zatoce Gdańskiej holenderskiej firmy HITT (Holand Institut of Traffic Technology). Składa się on z centrum w KP Gdynia dwóch podcentrów portowych, bazy danych o statkach i ładunkach, czterech radarów (KP Gdynia, KP Port Północny, Górki Zachodnie i Hel), dwóch radionamierników UKF (Hel i Krynica Morska), systemu łączności radiotelefonicznej i światłowodowej transmisji danych. System pracujący na Zatoce Gdańskiej spełnia następujące funkcje: - kontrolę bezpieczeństwa żeglugi i postoju statków morskich na kotwicowiskach, - przestrzegania przez statki morskie przepisów międzynarodowych i lokalnych, także przepisów portowych, - nadawanie komunikatów meteorologicznych, - nadawanie ostrzeżeń nawigacyjnych, - pełnienie służby informacyjnej (na żądanie statku), - przyjmowanie meldunków od statków wpływających w obszar systemu zgodnie z opublikowaną procedurą, - wydawanie zgody na wpłynięcie w obszar systemu, - ustalanie ze statkiem planu przejścia przez obszar systemu, - wskazanie miejsca kotwiczenia - wstrzymywanie lub wznawianie ruchu w danym akwenie, - ingerowanie w ruch statków na podstawie informacji uzyskanych z kontroli ich ruchu, - tworzenie bazy danych systemu, - przyjmowanie meldunków od statków opuszczających nabrzeża w portach Zatoki Gdańskiej i obszar systemu. 3. NIEDOSKONAŁOŚCI SYSTEMÓW VTS
Systemy VTS pomimo, że znacznie poprawiają bezpieczeństwo żeglugi na obszar swego działania to posiadają jeszcze wiele ograniczeń: - system jest szczególnie zawodny, kiedy statki przechodzą obok siebie w małych odległościach - systemy wskazują z opóźnieniami zmiany kursu lub prędkości statku - system gubi ze śledzenia obiekty znajdujące się blisko siebie - system nie daje operatorowi możliwości zapobiegnięcia sytuacji niebezpiecznej ze względu na występujące opóźnienia - występują znaczne przesunięcia współrzędnych statków śledzonych przez system radarowy i wyznaczonych przez GPS - systemy ze względu na oprogramowanie nie potrafią wykryć równoczesnych dynamicznych manewrów kursem i prędkością statku. Dalszy rozwój technik komputerowych pozwalać będzie na kolejne eliminowanie przedstawionych wad. 4. PRZYSZŁOŚCIOWE WYMAGANIA SYSTEMU VTS. Nowoczesne Systemy VTS są bardzo elastyczne i łatwe do rozbudowy. Przykładem tego może być System VTS Zatoka Gdańska, który może być rozbudowywany i przekonfigurowany. Planuje się rozszerzenie jego zasięgu działania na obszar Zalewu Wiślanego, oraz na zachód na cały obszar działania Dyrektora Urzędu Morskiego w Gdyni. Równocześnie planuje się budowę systemu kontroli granicy morskiej, który wykorzystując te same urządzenia będzie pełnił te same funkcje, jedynie będzie zarządzany przez inną instytucję podległą innemu ministrowi. Docelowo radarowy system powinien kontrolować całe wybrzeże łącząc oba istniejące systemy, a następnie udostępniać informacje potrzebne użytkownikom, którymi powinny być administracja morska, straż graniczna, marynarka wojenna, urząd celny, ratownictwo morskie, porty i przedsiębiorstwa związane z transportem morskim. System taki pozwoli na wymianę informacji o pasażerach i ładunkach przewożonych drogą morską pomiędzy sąsiednimi krajami w ramach projektowanego Systemu Wczesnego Ostrzegania dla Morza Bałtyckiego. Wprowadzany jest obecnie etapami na statki System Automatycznej Identyfikacji (AIS), w ramach którego statki muszą automatycznie wysyłać na kanałach radiotelefonii morskiej informacje o swoim położeniu i wektorze ruchu w ściśle określonych odstępach czasu. Kraje nadbrzeżne są zobowiązane do rejestracji tych danych. System kontroli ruchu powinien równocześnie pełnić tę funkcję i odbiór sygnałów AIS powinien odbywać się w miejscu pracy radaru. Wykorzystane zostaną wówczas te same łącza do transmisji danych. Obecnie urządzenia AIS mają posiadać statki nowobudowane, tankowce i statki pasażerskie, a docelowo do lipca 2008 roku wszystkie statki, a systemy brzegowe powinny działać już od 2005 roku. 5. POKRYCIE WYBRZEŻA SYSTEMEM KONTROLI RUCHU Przy planowaniu rozbudowy systemu VTS wzdłuż całego wybrzeża polskiego można wziąć pod uwagę możliwość instalowania radarów na istniejących latarniach morskich. Dla określenie obszaru pokrycia przez system należy rozważyć zasięgi radarów.
Jeżeli przyjmiemy, że zasięg radaru i radiotelefonu jest ograniczony horyzontem radiowym to zasięgi tych urządzeń można obliczyć z następujących zależności: dla radaru: dla radiotelefonu: R 2, 2 R 2, 4 gdzie: H R i H O są wysokością anteny i obiektu. H R H O H R H O Rzeczywiste zasięgi łączności są większe niemal dwukrotnie i decyduje o nich nie tylko wysokość instalacji, ale również parametry techniczne urządzeń. Przedstawione na poniższym rysunku zasięgi pozwolą również w tych odległościach śledzić ruch małych jednostek gorzej wykrywanych przez radar wyposażonych w sprzęt łączności mniejszej mocy. Rys1.. Zasięg działania radarów systemu kontroli ruchu
Rys.2. Horyzontalny zasięg działania łączności radiotelefonicznej Na rysunku 1 przedstawiono zasięgi radarów dla wykrywania dużych statków (H O = 25m linia czerwona) i małych jednostek ( H =5 m linia zielona). Urządzenia pracujące w Gdyni i Górkach Zachodnich nie wpływają na obszar działania systemu VTS Zatoka. Rozszerzenie działania systemu na całe wybrzeże nie wymaga poniesienia dużych kosztów, gdyż linia światłowodowa wzdłuż wybrzeża, której budowa stanowiłaby główny koszt tej inwestycji, musi być uruchomiona niezależnie od niej. Dodatkowo można uruchomić radar na wieży Petrobałtyku, która znajduje się na północ od Rozewia i obraz przesyłać radiomodemem do systemu. Pozwoliłoby to monitorować obszar Bałtyku, na którym jest duże zagęszczenie statków rybackich i odbywa się tam ruch statków z paliwami płynących do Portu Północnego. Na rysunku 2 przedstawiono analogiczne wyniki obliczeń zasięgów działania łączności radiotelefonicznej UKF. Przy wskazanej na rysunku lokalizacji radiotelefonów UKF cały obszar A1 GMDSS naszego wybrzeża zostaje pokryty łącznością. Dla określenia wiarogodności przedstawionych obliczeń zasięgów horyzontalnych wykonano obliczenia zasięgów łączności radiotelefonicznej dla instalacji anten na Helu i w Krynicy Morskiej dla radiotelefonu SAILOR TR 2048 o czułości 0,25 µv przy 12 db przy mocy nadajnika 25 W z uwzględnieniem warunków propagacyjnych. Przeprowadzono również obliczenia dla odbiornika o czułości 1µV. Tabela 1. Zasięgi łączności Zasięg [Mile] H O = 25m H O = 5m R 0,25µV R 1 µv. Hel 28,5 21,6 61,0 35,0 Krynica Morska 30,7 23,8 62,6 38,9
Z tabeli 1 możemy wywnioskować, że przybliżone obliczenia pozwalają szybko oszacować planowane zasięgi działania systemu, jednak uzyskane wyniki będą od 1,5 do 2,0 razy większe, a więc możemy stwierdzić, że przedstawiony powyżej zasięg działania systemu kontroli ruchu będzie wystarczający. 6.NOWE MOŻLIWOŚCI SYSTEMU KONTROLI RUCHU System obejmujący całe wybrzeże powinien mieć jedno, dwa lub trzy centra odpowiednio w Szczecinie, Gdyni i ewentualnie w Kołobrzegu. System gromadzi dane, które mają posłużyć innym podmiotom w zależności od potrzeb. Można tak skonfigurować system, aby część informacji była dostępna dla służb celnych, straży granicznej, portów itp. Wielożyłowa linia światłowodowa zabezpieczy transmisję danych dla wszystkich użytkowników. Użytkownikami powinny być oprócz wcześniej wymienionych również służby ochrony środowiska morskiego i w tym celu system powinien współpracować z patrolem lotniczym. System zapewni płynność ruchu jednostek morskich i lepszą organizację ruchu z uwzględnienie ruchu w portach, jednostek rybackich i sportowych. Obecnie nie jest w pełni śledzony ich ruch w porcie Gdynia i na Zatoce Gdańskiej. Dla zapewnienia tej funkcji należy dodatkowo zainstalować radary w porcie oraz zainstalować system zdalnie starowanych kamer w miejscach dużego natężenia ruchu jednostek sportowych. Poprawiona zostanie operatywność prac portowych, ponieważ zainteresowani operatorzy na bieżąco mogą dostawać informacje o zaawansowaniu prac przeładunkowych, terminach wejść itp. Służby celne i graniczne mają możliwość kontroli ruchu niezależnie czy statek dokonał zgłoszenia. System umożliwia wykrycie i oszacowanie wielkości skażenia środowiska i efektywnego prowadzenia akcji, jak również koordynacji prac różnych służb 7. WNIOSKI 1. Systemu VTS pełnią ważną rolę w zwiększeniu bezpieczeństwa ruchu statków na obszarach ich działania. 2. Systemy te pomimo wykorzystania najnowszych technik informatycznych i radiolokacyjnych nie są w pełni doskonałe, dlatego też należy je ciągle doskonalić. 3. Zwiększenie efektywności pracy systemów następuje poprzez ich integracje ( umożliwia to ciągłe śledzenie ruchu statków i kompleksowe pozyskiwanie informacji). 4. Istnieje konieczność wprowadzania najnowszych technik (np. AIS) oraz ciągłego prowadzenia badań nad poprawą parametrów pracy systemów kontroli ruchu statków. 5. Pokrycie całych obszarów przybrzeżnych systemami kontroli ruchu statków jest nieuniknione w przyszłości (koszt neutralizacji skutków katastrofy ekologicznej jest wielokrotnie wyższy niż koszt instalacji kilku systemów VTS). 6. Ze względu na niewystarczającą dokładność lokalizacji i wyznaczania wektora ruchu statków w systemach VTS istnieje konieczność prowadzenia prac nad algorytmami wykorzystywanymi w tych systemach. 8. LITERATURA 1. Śniegocki H.: Badanie wektora ruchu statków na torze podejściowym VTS Gdańsk. AMW 2002r. Na prawach rękopisu.
2. Zieleniewski A.: Badanie pozycji statku w systemie nadzoru i kontroli ruchu statków. AMW Gdynia 2003. Na prawach rękopisu. 3. IALA VTS Manual. 2002r. Present and future tasks of the polish vessel traffic systems. Paper presents actual and future functions of the Vessel Traffic Systems. Actually there are two VTS Systems in Poland and many working all over the world. In the future mainly all costal water should be protected by VTS.