Preview

Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова

Расширенный поиск
Том 15, № 3 (2023)
Скачать выпуск PDF

Эксплуатация водного транспорта, водные пути сообщения и гидрография 

335-343 93
Аннотация

Темой исследования является разработка метода выбора оптимальных судоходных маршрутов c использованием фазовых диаграмм. Тема и цель исследования напрямую связаны с задачами, реализация которых предусмотрена планом развития Северного морского пути, утвержденным распоряжением Правительства Российской Федерации 1 августа 2022 г. в соответствии с программой финансирования работ по разработке и внедрению цифровой платформы Северного морского пути, утвержденной Правительством в январе 2023 г. Дана оценка современного состояния сети судоходных маршрутов, навигационно-гидрографического и гидрометеорологического обеспечения. Обосновано использование метода многокритериальной оценки альтернативных маршрутов по множеству критериев безопасности, зависящих от глубин, ледовых условий, стесненности акватории и гидрографической изученности рельефа дна. Установлена зависимость критериев безопасности от осадки судна, его ледопроходимости и маневренных элементов. Разработан метод сравнительной оценки судоходных маршрутов для расчетных судов по четырем основным критериям. Предложена схема вычисления количественных показателей безопасности. Разработана процедура нормировки показателей. Введена трехуровневая шкала оценки безопасности судоходных маршрутов. Предложена методика ранжирования судоходных маршрутов и отбраковки маршрутов, оцениваемых как опасные, а также формирования множества маршрутов, оцениваемых как безопасные. Апробация метода выполнена с использованием модели перехода судна ледовой категории Arc4, имеющего осадку 9 м по восьми альтернативным маршрутам Восточно-Сибирского моря. Представлен комплект фазовых диаграмм альтернативных маршрутов, построенных по парам основных критериев безопасности. Проанализированы состояния маршрутов с применением правила эффективного решения Парето к выбору оптимальных маршрутов. Отмечается, что использование фазовых диаграмм может быть распространено на большее количество показателей, влияющих на эффективность и безопасность плавания судов. Даны рекомендации по использованию разработанного метода. Определены основные направления дальнейших исследований. 

344-358 66
Аннотация

В работе рассматривается судоходный участок реки Свирь, расположенный в нижнем бьефе Нижне-Свирского гидроузла. На данном участке были проведены специальные натурные наблюдения по изучению гидравлического режима речного потока в условиях неустановившегося движения воды. Выполненные исследования показали, что кинематические характеристики потока в нижнем бьефе изменяются по мере удаления от створа гидроузла и зависят от режима сбросных расходов воды. Изучен характер трансформации попускового расхода воды в нижнем бьефе в условиях открытого русла и подо льдом. Выполнена оценка значений и интенсивности изменения основных характеристик речного потока при распространении волны попуска в нижнем бьефе: характера изменения уровенного режима и уклонов свободной поверхности на гидростворах, режима скоростей течения воды. Определены основные гидравлические параметры речного потока: значения числа Фруда, коэффициента Шези и модуля расхода воды. Изучен характер изменения локальных и конвективных ускорений и выполнена оценка их вклада в общую величину потерь энергии по длине потока. Численные эксперименты позволили выявить специфику движения наносов в условиях неустановившегося движения воды и разработать рекомендации для моделирования русловых переформирований в таких условиях. Установлено, что при суточном и недельном регулировании речного стока транспорт наносов активизируется в моменты прохождения волны суточного попуска воды из верхнего бьефа гидроузла. При этом основные параметры транспорта наносов: скорость перемещения гряд и расход наносов, возрастают по сравнению со стационарным движением воды. 

359-373 80
Аннотация

В работе показано, что развитие автономного судовождения достигло такой степени, когда актуальным является вопрос создания системы подготовки специалистов в области управления автономными судами и разработки нормативной базы, определяющей требования к методическому, кадровому и материально-техническому обеспечению данной подготовки. Представлен краткий анализ доступных библиографических источников по тематике подготовки операторов автономных судов. Рассмотрены требования к процедурам подготовки и сертификации операторов автономных судов, содержащихся в трех изданных к настоящему времени нормативных документах: Maritime Autonomous Surface Ships. Principles and Code of Practice британской Ассоциации морской индустрии; Положении по классификации морских автономных и дистанционно управляемых надводных судов Российского морского регистра судоходства; Стандарте Норвежского судового регистра. Выполнен сравнительный анализ систем сертификации и компетенций, необходимых для подготовки операторов автономных судов, представленных в указанных документах. На основе этих документов выделены шесть критериев сертификации оператора автономного судна: уровень квалификации, стаж работы на море, дополнительное теоретическое обучение, практическая подготовка, тренажерная подготовка, дополнительные национальные требования. Сформирован перечень Выпуск 4 360 2023 год. Том 15. № 3 основных компетенций, необходимых для управления автономными судами. Отмечается, что значительная часть знаний, умений и навыков, составляющих эти компетенции, приобретается на этапе подготовки по программам, предусматривающим получение профессионального диплома моряка уровня управления. Обращается внимание на то, что компетенции оператора автономного судна формируются на основе морских компетенций путем получения дополнительных знаний, умений и навыков, отражающих специфику обслуживаемых автономных судов, оборудования и аппаратуры, используемой в конкретном центре дистанционного управления и условий судоходства в обслуживаемой зоне. Дополнительные компетенции оператора во многом относятся к таким специальностям, как IT-специалисты, электромеханики, радиоспециалисты. В дальнейшем в рамках международной регламентации, проводимой ИМО, при подготовке операторов автономных судов может быть использован подход, заложенный в основу подготовки операторов систем управления движением судов. 

374-392 72
Аннотация

Выдвинута гипотеза о возможности использования сплайнового эталона картографированной информативности корреляционно-экстремальной навигации как потенциал кибернетической осведомленности. Выявлена целесообразность понимания кибернетической осведомленности как онтологического инжиниринга геометрической реализации сплайнового фрагмента картографирования для обеспечения принципа альтернативного позиционирования. Дан прогноз достижимости эффекта предсказуемости местоположения судна в локальной среде недееспособности спутниковых сигналов при практической реализации потенциала ситуационной осведомленности. Обоснована возможность концептуальной устойчивости разработанных алгоритмов злонамеренного виртуального вмешательства за счет уникальной композиции сплайн-функций при оценке уязвимости бортовых компьютеров мостика кибернетической угрозе. Акцентировано внимание на принципиальной невозможности искажения сплайнового эталона информативности для нарушения классического процесса привязки измеренной экспозиции навигационного поля к опорному для обеспечения автономного позиционирования подвижных объектов при любых попытках хакерских атак на целевой математический актив. Выявлена главная причина устойчивости аппроксимационных конструкций, заключающаяся в кусочной архитектуре сплайна, когда локальные нарушения математической композиции не отражаются на общей задаче формирования реалистичной навигационной изоповерхности как графической структуры семантического моделирования. Апробированы предложения эффективной обработки информации в качестве атрибутов кибернетической осведомленности на примере компьютерной визуализации измерительных полей батиметрии и карты магнитных аномалий в виде фрагментов трехмерного спрединга планетарного магнитного поля. Разработанный пакет прикладных программ адаптирован для синтезирования сплайнового эталона картографированной информативности в парадигме кибернетической осведомленности в качестве интеллектуальной поддержки принятия решений судоводителем с целью снижения его психологической когнитивной нагрузки. Предложено использовать потенциал ситуационной осведомленности как математическое обеспечение автоматизированной системы судовождения с искусственным интеллектом в рамках концепции безэкипажного судоходства в стратегическом соответствии с проектом А-Navigation. Определено принципиальное значение положительной оценки кибернетической осведомленности в продвижении практического использования морских автономных надводных судов в современной практике судовождения. 

393-400 69
Аннотация

В статье на примере планирования и организации контейнерных перевозок сборных грузов по внутренним транспортным маршрутам России рассмотрены математическая модель и методика исследования логистической сферы рассматриваемых процессов. Логистика транспортировки сборных грузов может быть представлена в виде непрерывной цепи поставки, не имеющей сама по себе материального выражения, но формирующей некоторую независимую транспортную систему, обеспечивающую физическое продвижение материальных потоков и товаров. Таким образом, потребность в логистике продиктована необходимостью рационального решения целого ряда связанных с перевозкой логистических задач. При этом транспортная упаковка малых партий грузов, отвечающая принципам целостности и системности рассматриваемого процесса, не только обуславливает формы и методы привлечения видов транспорта к перевозке, но и во многом влияет на применяемые к таким грузам технологии перевозки и перегрузки, а значит, и на выбор маршрута доставки груза. Специфика доставки таких товаров до потребителя состоит в том, что малые партии грузов на одном из этапов транспортировки нередко теряют преимущества, присущие контейнерным технологиям в силу необходимости своевременного возвращения линейных контейнеров на морской терминал. При этом возникает необходимость в дополнительных перегрузочных операциях, обеспечивающих передачу партий товаров с одного вида транспорта на другой, а также транспортировку товаров в укрупненных грузовых местах, сформированных на паллетах совместно с чужими грузами, а также ряд других независимых факторов. Описанная модель рассматривает функционирование неуправляемой логистической среды, которая характеризуется совокупностью случайных параметров. В такой среде, использующей непредсказуемое количество перегрузочных и перевозочных технологий, все множество описывающих ее деятельность количественных и качественных показателей, предложено выразить в балльной форме. 

401-415 85
Аннотация

В работе исследована возможность использования основных навигационных параметров, традиционно применяемых в лоцманской проводке (пеленг и дистанция), а также их суммы и разности для планирования и контроля движения судна по криволинейным участкам пути в условиях прибрежного плавания. В качестве математического аппарата задействованы классические методы навигации (теория изолиний, линий положения, принципы задания маршрута, включая аппроксимацию криволинейных участков пути). Дано математическое обоснование дуг окружности, эллипса и гиперболы в качестве ведущих для криволинейных участков траекторий заданного пути и одновременно контрольных изолиний. Предложены методы оценки выхода судна в точку начала и конца поворота, а также контроля движения судна по запланированному пути по измерениям навигационных параметров. Проблемы физической и математической реализуемости маршрута, возникающие в точках сопряжения прямолинейных и криволинейных участков, рекомендовано разрешать на основе использования принципов переходных кривых (клотоиды) с учетом маневренных особенностей судна. Основные положения исследования подкреплены графической интерпретацией, а приведенные выражения доведены до уровня их непосредственного практического применения. Формализация предлагаемых методов в автоматических навигационных комплексах или системах управления автономными судами позволит судоводителю на борту и управляющему судном дистанционно решать задачи обработки соответствующей навигационной информации в прибрежных и стесненных районах плавания на качественно новом уровне в неразрывной связи с традиционными лоцманскими методами контроля. 

416-425 62
Аннотация

В работе рассмотрены варианты кранцевой защиты традиционных портовых буксиров и возможность применения этой защиты на безэкипажных судах данного типа. Исследованы основные элементы такой защиты. Отмечается, что в настоящее время технический уровень механизмов, приборов и программного обеспечения позволяют создавать беспилотные и безэкипажные суда. Одним из перспективных направлений при разработке таких судов являются портовые буксиры, поскольку они, обладая по сравнению с речными и морскими судами небольшими габаритами, выполняют производственные задачи на акватории порта и подходах к нему. Неотъемлемой частью работы портового буксира-кантовщика (эскортного буксира) являются навалы, подходы вплотную к буксируемому объекту или судну. Исследованы разные типы кранцевой защиты, которые целесообразно использовать для определения оснащенности безэкипажных судов. Особое внимание обращается на то, что к кранцам должны предъявляться высокие эксплуатационные требования ввиду отсутствия на борту людей, которые могут зафиксировать неисправность и принять соответствующие меры для ее устранения. Изменения кранцевой защиты зависят от видов производственных задач, которые будет выполнять безэкипажный портовый буксир (например, особенности швартовки балкера и танкера). Рассмотрены и проанализированы различные типы и элементы конструкции кранцевой защиты, применяемые в настоящее время на портовых буксирах, что позволило структурировать основные ее особенности при выборе кранцевой защиты для безэкипажного портового буксира, такие как метод буксировки, размер буксира, размер пятна контакта и др. Особое внимание уделено рассмотрению факторов, обеспечивающих надежную эксплуатацию кранцевой защиты, и решения по проведению ее оперативного ремонта. 

426-436 61
Аннотация

Исследована возможность повышения производительности технологических операций, выполняемых в зоне хранения контейнерного терминала за счет внедрения в механизированную складскую грузопереработку элементов автоматизации. В качестве одного из возможных вариантов автоматизации предложен способ транспортирования и складирования контейнеров с реализацией блока управления погрузчиком в виде детерминированного конечного автомата. Последовательность действий погрузчика имитирована в блоке управления строкой кодированных символов, генерируемой посредством диаграммы переходов автомата Мили. В данном исследовании диаграмма переходов, являясь, по своей сути, инструментом автоматного программирования, математически описывает логику управления действиями погрузчика при обработке им штабеля контейнеров. В результате генерации на выходе автомата получено несколько допустимых строк управления погрузчиком. Каждый символ строки управления соответствует одному действию из рабочего цикла погрузчика. Необходимо найти ту строку управления, которая при выполнении минимального количества действий приведет погрузчик в такое состояние, когда выемка контейнеров из штабеля завершена. Объектом исследования являлась вариативная последовательность действий погрузчика при частичном разборе штабеля с соответствующей ей строкой управления. Для снижения трудоемкости решаемой задачи каждая строка управления была разбита на участки, состоящие из символов, отвечающих за следующие действия погрузчика: перемещение при смене разбираемого ряда, разбор ряда с выемкой и перемещением целевых контейнеров, возврат блокирующих контейнеров в стеки, где они изначально размещались. В результате сравнительного сопоставления соответствующих символьных участков разных строк разработан алгоритм, позволяющий выбирать оптимальную по количеству символов последовательность сигналов для блока управления технологического автомата. 

437-454 56
Аннотация

Темой исследования является один из основных методов контроля технического состояния ворот и затворов судоходных шлюзов, такой как определение величины коррозионного износа их элементов с помощью ультразвуковой толщинометрии. Данная диагностическая операция выполняется не реже одного раза в пять лет. В соответствии с методикой для проведения контроля требуется удаление защитного покрытия на участке измерений. При этом возможность полноценного восстановления покрытия отсутствует. Указанная периодичность измерений принята исходя из особенностей технического обслуживания шлюзов и стойкости защитных покрытий, срок службы которых не превышал 5 лет. Отмечается, что в последнее время участились случаи проведения измерений при удовлетворительном техническом состоянии защитного покрытия на элементах обследуемых конструкций. Данное обстоятельство свидетельствует об увеличении срока службы защитных покрытий и, следовательно, возможности пересмотра установленной периодичности измерений остаточной толщины элементов ворот и затворов. В связи с этим целью исследования является оценка возможности изменения сроков проведения ультразвуковой толщинометрии при первичных и периодических измерениях остаточных толщин элементов ворот и затворов с учетом состояния защитного покрытия. Для решения поставленной цели выполнен сбор и анализ номенклатуры защитных составов, применяемых при противокоррозионной защите основных и аварийно-ремонтных ворот шлюзов, сроках их службы, а также допустимых отклонений по толщине для поставляемого металлопроката. Установлено, что чаще всего в качестве грунтовочного и покрывного слоев используются защитные составы на эпоксидной основе. При этом толщина наносимых покрытий увеличилась в 2–3 раза и составляет в среднем 200–350 мкм. Повреждаемость покрытий в период от 5 до 10 лет эксплуатации в среднем составляет ~ 6 % от общей площади поверхности. В ходе исследования также установлено, что допустимые минусовые предельные значения отклонений толщины поставляемого проката могут составлять 0,8–4,2 мм в зависимости от толщины листа и точности его изготовления. Наличие подобных отклонений особенно негативно сказывается на ресурсе малых толщин. Дополнительно определено максимальное среднее значение скорости коррозии элементов металлоконструкций, находящихся в эксплуатации. Совокупность полученных сведений позволила разработать рекомендации по изменению сроков измерения остаточных толщин, обеспечивающих безопасную эксплуатацию рассматриваемых элементов механического оборудования. 

455-463 58
Аннотация

В статье выполнен анализ существующих подходов к назначению эксплуатационных ограничений для судов внутреннего плавания применительно к морским районам, а также для внутренних водных путей. Изучена методология оценки возможности организации работы судов внутреннего и смешанного плавания на защищенных от волнения акваториях в морских районах. Рассмотрены дополнительные ограничения, регламентируемые Руководством Р.015–2006 Российского Речного Регистра (ныне — Российское Классификационное Общество) для таких судов при их эксплуатации в режимах портового плавания в морских районах. Выполненное исследование особенностей волнообразования на водоемах внутренних водных путей показало, что в прибрежных районах существенное влияние на судоходство оказывают местные ветры и рельеф местности. Отмечается, что применительно к ограниченным акваториям современные справочные данные о долгосрочных характеристиках волнения и ветра отсутствуют. Выполненный анализ показал, что для решения задачи по определению допустимых условий эксплуатации судов на защищенных акваториях на внутренних водных путях в режиме портового плавания подход, используемый для указанного ранее Руководства, требует существенных изменений. Определен перечень параметров, которые необходимо учитывать при обосновании условий эксплуатации судов внутреннего плавания на защищенных акваториях. Предложена расчетная зависимость оценки режимов установившегося волнения в ограниченных акваториях, на которых возможна реализация режима портового плавания на внутренних водных путях. Определены диапазоны расчетных ограничений для судов рассматриваемых классов. Обоснован требуемый уровень безопасности эксплуатации судов внутреннего плавания в бассейнах, разряд которых не соответствует классу судна. Результаты исследования рекомендованы для внесения в нормативную базу Российского Классификационного Общества. 

Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные) 

464-475 71
Аннотация

Темой исследования являются противообледенительные устройства, обеспечивающие повышение ледопроходимости, широко применяемые на современных ледоколах. Отмечается, что наиболее распространенными являются устройства, в основе которых лежит пневмообдув корпуса ледокола воздухом, нагнетаемым специальным компрессором. При работе в условиях низких температур возникает опасность выхода компрессора из строя вследствие обледенения его приемного тракта, для защиты которого необходимо повышать температуру воздуха, поступающего в компрессор, до безопасных значений. Возможными способами подогрева являются рециркуляция сжатого в компрессоре воздуха и его подогрев в специальном теплообменном аппарате. В статье представлена схема противообледенительной системы, позволяющей реализовать оба способа подогрева воздуха с описанием принципа ее действия. Статья посвящена актуальной проблеме, а именно выбору наиболее предпочтительного способа подогрева воздуха. В качестве критерия оценки предлагается использовать энергетические затраты, необходимые для обеспечения подогрева воздуха, параметров охлаждения современных двигателей внутреннего сгорания с высоким уровнем форсированности и перспективных двигателей. Для решения поставленной задачи предложен алгоритм, учитывающий особенности работы компрессора противообледенительного устройства, требования, предъявляемые к температуре приемного воздуха, а также свойства теплоносителей. Расчетная методика базируется на классических уравнениях термодинамики и теплопередачи. Результаты выполненных расчетов позволяют сравнить энергетические затраты на обеспечение повышения температуры воздуха до требуемых значений при использовании различных способов подвода теплоты. На основании проведенных расчетов можно сделать вывод о том, что наиболее рациональным способом подогрева приемного воздуха компрессора противообледенительного устройства является совместное использование рециркуляции и теплообменного аппарата. Перспективным направлением совершенствованием противообледенительных устройств является оптимизация температурных режимов работы компрессора, рационализация распределения подводимой теплоты, автоматизация управления температурным режимом пневмообдува. 

476-489 74
Аннотация

В статье рассматриваются основные тенденции развития конструкций, силовых полупроводниковых схем и систем управления перспективных вентильных электромеханических преобразователей — вентильных двигателей с постоянными магнитами для судового электропривода и средств автоматики. Представлен вариант их реализации в регулируемом электроприводе. Объектом исследования является вентильная электромеханическая система, включающая синхронную машину с магнитоэлектрическим возбуждением, охваченную позиционной обратной связью через зависимый управляемый вентильный коммутатор, предметом — конструкции, схема силовой части, системы управления, алгоритм функционирования и характеристики. Целью исследований является оценка эксплуатационных особенностей, свойств и возможностей внедрения вентильных двигателей с постоянными магнитами в качестве судовых электроприводных систем малой и средней мощности. Результаты исследований и разработок воплощены в опытно-промышленных образцах. Для систем судового электропривода разработан вариант с микропроцессорным управлением. Коммутатор собран на транзисторных ключах, обеспечивающих высокую надежность и повышающих функциональные возможности системы управления. Сформирована минимально необходимая система логических переменных, обеспечивающая реализацию рациональных законов коммутации и регулирования частоты вращения. Представлены эксплуатационные характеристики при различных опережающих углах включения вентилей коммутатора. Наличие полюсных башмаков на полюсах вносит существенные особенности в закономерности их изменения. В выводах сформулированы основные преимущества и особенности предложенных в работе конструктивных и схемных решений. Отмечается, что вентильные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов являются наиболее перспективными в плане интеграции электромеханического преобразователя в регулируемый судовой электропривод диапазона малых и средних мощностей. Двигатели такого типа конструктивно просты и надежны, имеют жесткие естественные механические характеристики, не требуют затрат энергии на возбуждение, обладают большой перегрузочной способностью и высоким быстродействием в переходных процессах, их отличительной особенностью является высокий удельный момент. 

490-500 64
Аннотация

Темой исследования является актуальный для всего мирового сообщества вопрос борьбы с вредными воздействиями на экологию, биосферу и атмосферу в различных областях промышленности. Отмечается, что одним из загрязнителей является морской транспорт. Основным видом загрязнений окружающей среды со стороны судовых энергетических установок являются вредные выбросы СО, СО2 , NO сернистые соединения и другие компоненты, содержащиеся в выхлопных газах дизелей. Базовым нормативным документом, определяющих соответствие судовых энергетических установок международным экологическим требованиям, является Международная конвенция МАРПОЛ-73/78, разработанная Международной морской организацией (ИМО). Одним из способов решения данной проблемы явилось применение на судах добавочных компонентов для топлив, таких как вода, водород, природный газ, биодизель, диметиловый эфир, этиловый спирт и др. Для предварительно расчета эффективности какого-либо из способов снижения вредных выбросов было проведено моделирование процессов сгорания в судовом дизельном двигателе при работе на дизельном топливе с добавлением диметилового эфира и без него. В данном исследовании использовалась программа AVL Fire, которая входит в программный комплекс «AVL», позволяя получить наглядные результаты по образованию продуктов сгорания в цилиндре дизеля, распределение температурных потоков, сажеобразование и др. В качестве прототипа для анализа был использован судовой дизель 3NVD24, оборудованный необходимым измерительным комплексом для проведения практических исследований с возможностью экспериментального подтверждения результатов компьютерного моделирования. На основании модельных расчетов проанализированы различные факторы образования вредных соединений во время сгорания. 

501-512 64
Аннотация

Темой обзорного исследования является анализ качества газовой топливоподготовки и ее специфики ввиду широкого распространения СПГ в качестве топлива для судовых двигателей внутреннего сгорания. Задачей данной статьи является рассмотрение современных систем газовой топливоподготовки и проведение анализа качества их работы. Целью работы является определение наиболее важных параметров газового топлива, влияющих на стабильность рабочего процесса судовых двухтопливных двигателей, и способы их поддержания в заданных пределах. Оценка эффективности газовой топливоподготовки осуществлялась на основе эксплуатационных данных полученных на борту судна-газовоза. Сбор данных осуществлялся в нестандартных условиях эксплуатации, что позволило оценить качество получаемого газового топлива при изменяющейся во времени композиции исходного природного газа. Для анализа полученных данных применялось современное программное обеспечение, используемое ведущими разработчиками судовых дизельных двигателей (Wärtsilä Methane Number Calculator, AVL BoostTM и статистические пакеты Python 3). Результаты анализа были аппроксимированы для систем газовой топливоподготовки судов, использующих природный газ в качестве топлива, но не являющихся газовозами. Данная аппроксимация производилась с учетом конструктивных особенностей систем газовой топливоподготовки, так как специфика конструкции накладывает определенные ограничения на применимость полученных в результате предшествующего анализа выводов. Также в работе уделено внимание вопросам накопления в бункерных танках остаточных тяжелых углеводородов, избыточное количество которых может негативно сказываться на качестве газового топлива. Так как универсального способа решения данной проблемы не существует, были выдвинуты общие предположения о возможных способах утилизации остаточных тяжелых углеводородов. 

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами 

513-523 62
Аннотация

Целью исследования является совершенствование методов компьютерного моделирования и цифровизации процедур проверки статистических гипотез по критериям согласия для последующего использования в высокотехнологичных программно-измерительных комплексах автоматизированных систем управления. При этом в большинстве важных для практики случаев анализ статистических свойств распределений требует проведения множественных проверок, выполняемых с применением численных методов, для которых необходим инструментарий мощных программно-вычислительных сред. Примерами таких случаев являются процедуры нахождения информативных подмножеств признаков в регрессионном и статистическом анализе, а также выявление отклонений параметров в автоматизированных системах управления. Отмечается, что задачи обработки экспериментальных данных не всегда вписываются в рамки теории нормальных процессов, обладая признаками исключительно такого рода гипотез, для проверки которых в современной математической статистике разработаны критерии, основанные на специально разработанных вероятностных правилах, различающих проверяемую (нулевую) и альтернативную гипотезы. Причем, если для проверяемой гипотезы распределение статистики известно точно или приближенно, то для альтернативной оно обладает большей степенью неопределенности и сама она не является полным отрицанием нулевой гипотезы. По мере удаления нулевой и альтернативной гипотез друг от друга статистика критерия согласия начинает принимать большие по абсолютной величине значения, чем при нулевой гипотезе, что позволяет на основе оценки множества значений этой статистики строить критическую область. Однако использование аналитических методов статистического анализа для определения расхождения эмпирической и гипотетической статистик на практике сопряжено с применением, как правило, сложных вычислительных алгоритмов расчета и реализацией высоких требований к точности оценки, которые они обеспечить не могут. Для решения этой проблемы в работе предлагается использование численных методов компьютерного моделирования и интегрирования плотности вероятностей распределения по алгоритму Симпсона с применением инструментария встроенных функций Statistics Toolbox среды MATLAB. Предложенный метод автоматизации статистического анализа нулевой и альтернативной гипотез реализован на примере применения критерия Пирсона для проверки соответствия нормальному распределению двух случайных выборок данных, одна из которых отвечает нормальному закону распределения. Полученные графические и численные результаты компьютерного моделирования подтверждают соответствие одного из проверяемых распределений заданному нормальному распределению согласно нулевой гипотезе. 

524-536 78
Аннотация

Темой исследования являются современные тенденции в сфере транспортной логистики, связанные с потребностью в росте скорости грузоперевозок и снижением их стоимости, требующие проработки решений, которые позволят внедрить беспилотные транспортные средства для решения задач логистики. В работе рассмотрена новая задача маршрутизации беспилотной транспортной системы по точкам доставки с применением методов имитации отжига и муравьиного алгоритма. Данные методы были выбраны с учетом реальной ситуации усложнения условий возможной доставки, появления закрытых зон для доставки, получения большого количества точек для доставки или возникновения других особенностей. Выбранные алгоритмы относительно просты в реализации и при этом формируют допустимые маршруты движения с учетом исходных данных. Данные алгоритмы исследованы в программной симуляционной среде Gazebo на предмет возможности их применения в беспилотных транспортных системах и их эффективности при построении альтернативных маршрутов движения. В программной симуляции разработан программный код автономного движения беспилотной транспортной и сформирована имитационная среда с учетом тестовых данных. В тестовой среде выполнена проверка результатов работы муравьиного алгоритма относительно тестовых данных, особое внимание уделено исследованию скорости работы и точности выбранных алгоритмов. Следует отметить, что алгоритм имитации отжига позволяет выполнить быструю оптимизацию заданного маршрута, однако для получения более точных результатов необходимо дополнительно применять другие оптимизационные методы (например, муравьиный алгоритм). В результате применения предложенных методов сделан вывод о том, что удалось сформировать оптимальный маршрут движения относительно исходных данных в рамках длины пути и установить скорости его прохождения. 

537-548 64
Аннотация

Исследована современная ситуация, сформированная изменчивым влиянием внешней среды на взаимодействие систем «морской пассажирский порт – морская паромная / круизная компания», которая позволила сформировать новые задачи принятия решений при неопределенности по обоснованию инфраструктурных изменений. Отмечается, что руководителям морских пассажирских портов и терминалов недостаточно формировать принятие решений только на основе детерминированных моделей — вероятностный характер процессов предопределяет необходимость формирования новых моделей и методов для обоснования стратегий развития морских пассажирских портов. Актуальность рассматриваемых в статье проблем обусловлена следующими факторами: влияние увеличения размеров круизных и паромных судов, а также изменения в маршрутных сетях, позволяющие заблаговременно решать задачи прогнозирования развития на основе сценарного моделирования. Подчеркивается, что моделирование должно выполняться на основе новых цифровых транспортных моделей, учитывающих особенности инфраструктуры пассажирcких портов и терминалов, а также приоритетности причалов. В статье использована разработанная для данного исследования цифровая модель АО «Пассажирский порт Санкт-Петербург «Морской фасад» и обоснована необходимость выделения отдельных состояний в развитии морских пассажирcких портов. Доказана обоснованность выделения набора граничных точек, переломных моментов неопределенности будущего развития сложной системы морского пассажирского порта или терминала, связанного с наличием зон бифуркации — «разветвления» возможных путей эволюции портовой системы. Доказательство предлагаемого подхода представляется при помощи выделения отдельных стадий в развитии морского пассажирского порта Санкт-Петербурга. На основе представленного подхода предложена новая модель эволюции и управления развития системы морского пассажирского порта. Данная модель на едином «сборочном поле» отражает временные изменения в развитии морского пассажирского порта и аналитические данные по увеличению / уменьшению количества причалов. Представленный набор переходных точек позволяет определить временную модель развития морского пассажирcкого порта. Предложена новая модель работы с данными для принятия решений по модернизации инфраструктуры морского пассажирского порта. На основе широкого использования моделирования, с учетом различных законов распределения (гамма-распределение, пуассоновское распределение, нормальное и др.), представлены условия формирования отдельных «полей полезности», конусов предпочтений и целевых функций. Для точного описания ситуации принятия решений при неопределенности, возникающей перед руководителем морского пассажирского порта, обоснован выбор критерия Сэвиджа (S-критерий), приведены математическая модель и критерии. Показано решение формирования допустимого интервала на основе данных Dataset поля полезности по интенсивности работы паромных и круизных линий. На основе выполненного эксперимента обоснована точность предлагаемой модели принятия решений при неопределенности для обоснования условий по необходимости модернизации инфраструктуры (модернизации причалов) морского пассажирского порта. Представленные модель и результаты могут быть применены для других морских пассажирских портов и терминалов, что определяет универсальность представленного подхода. 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2309-5180 (Print)
ISSN 2500-0551 (Online)