MULTI-MEASURE NAVIGATION SAFETY ESTIMATION AND DIGITAL REPRESENT FOR MARINE AREA
Authors: Гриняк В.М. , Иваненко Ю.С. , Люлько В.И. , Шуленина А.В. , Шурыгин А.В. 
Published: July 2024

Работа посвящена проблеме обеспечения безопасного движения морских судов. Рассматривается задача оценки безопасности схемы движения, реализуемой на конкретной акватории. При этом вводится пять различных метрик безопасности. Первая метрика интенсивность движения традиционно используемая оценка плотности трафика, вычисляется как количество судов, проходящих через тот или иной участок акватории за единицу времени. Её дополняют метрики интенсивность плюс скорость движения (вторая) и интенсивность плюс размеры судов (третья). При их вычислении учитываются, соответственно, скорость судов и их длина, определяющие вес каждого судна. Четвёртая метрика стабильность параметров движения учитывает характер движения судов с точки зрения регулярности их курсов и скоростей. В работе обсуждаются различные варианты метрики, для иллюстрации реализован простейший из них оценка среднеквадратичного отклонения курсов движения судов. Пятая метрика насыщенность трафика характеризует плотность движения судов с точки зрения возможности совершения ими маневров. Метрика апеллирует к традиционным модельным представлениям параметров коллективного движения судов в виде диаграммы скорость-курс и даёт возможность косвенно оценить сложность принятия решения судоводителями и эмоциональную нагрузку на участников движения. В обсуждении результатов работы рассматривается вариант комплексирования пяти предложенных метрик в виде системы правил, дающей интегрированную оценку безопасности движения на том или ином участке акватории. Работа сопровождается результатами расчетов предложенных метрик на реальных данных о движении судов в Сангарском проливе и их обсуждением. Показано, что предложенная система метрик позволяет сформировать систематизированное представление о степени опасности трафика, реализуемого на акватории.

The paper is devoted to the problem of ensuring the safe movement of ships. The problem of assessing the safety of a traffic pattern implemented in a specific water area is considered. Five different safety metrics are introduced. The first metric - traffic intensity - the traditionally used traffic density estimate, is calculated as the number of vessels passing through a particular section of the water area per unit time. It is supplemented by the metrics intensity plus speed (second) and intensity plus size of ships (third). When calculating them, respectively, the speed of the vessels and their length, which determine the weight of each vessel, are taken into account. The fourth metric - stability of traffic parameters - takes into account the nature of the movement of ships in terms of the regularity of their courses and speeds. The paper discusses various options for the metric, to illustrate the simplest of them is implemented - an estimate of the standard deviation of the ships course. The fifth metric - traffic saturation - characterizes the density of movement of ships in terms of the possibility of their maneuvers. The metric appeals to the traditional model representations of the collective motion parameters of the vessels in the form of a speed-course diagram and makes it possible to indirectly assess the difficulty of decision-making by skippers and the emotional burden on traffic participants. In the discussion of the results of the work, the option of integrating the five proposed metrics in the form of a system of rules giving an integrated assessment of traffic safety in a particular section of the water area is considered. The work is accompanied by the results of calculations of the proposed metrics on real data on the movement of ships in the Tsugaru Strait and their discussion. It is shown that the proposed system of metrics allows you to create a systematic idea of the degree of danger of traffic implemented in the water area.