I N Ż Y N I E R I A R U C H U M O R S K I E G O 2 00 5
ZESZYTY NAUKOWE NR 6(78)
AKADEMII MORSKIEJ
W SZCZECINIE
Maciej Gucma, Wojciech Ślączka
Badania symulacyjne wskaźnika PNS
dla manewru przejścia torem wodnym
Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych wskaźnika PNS (pilotowego sys-temu nawigacyjnego) dla manewru przejścia torem wodnym. W badaniach grupa ekspertów wykonywała przejazdy symulacyjne. Przeprowadzono analizę jazd sy-mulacyjnych z uwzględnieniem kryterium szerokości pasa ruchu oraz analizę an-kiet wypełnianych przez ekspertów po wykonanych jazdach.
Simulation Research on a PNS Display
for Waterway Passage Maneuvers
The article presents the results of simulation research on a PNS (Pilot Naviga-tion System) display for a confined waterway passage. In the research a group of experts performed simulated runs. The runs have been analysed with the use of safe maneuvering area criterion. Also, expert task forms have been analysed.
Wstęp
Manewrowanie statkiem na akwenie ograniczonym1 wymaga od
użytkow-nika umiejętności precyzyjnego określania pozycji. Do tego celu budowane są systemy wspomagania nawigacji na akwenach ograniczonych. Takim systemem jest pilotowy system nawigacyjny (PNS).
Użytkownik PNS’u podczas prowadzenia nawigacji na akwenach ograni-czonych wymaga specjalnie zaprojektowanego interfejsu. Umożliwia on dostar-czenie użytkownikowi odpowiednio przygotowanej i zaprezentowanej informa-cji nawigacyjnej.
W artykule zostaną zaprezentowane metody doboru ilości i jakości infor-macji nawigacyjnej wyświetlanej na wskaźniku PNS.
1. Opis wskaźnika PNS
Wskaźnik PNS’u zaprojektowano zgodnie z przeprowadzonymi badaniami wstępnymi [3]. System składa się z graficznego interfejsu użytkownika (GUI) oraz podsystemu symulacji ruchu statku dołączonego jedynie w wersji symula-cyjnej PNS’u [2]. Układ interakcji pomiędzy GUI i podsystemem symulacji przedstawiono na rys. 1.
Rys. 1. Warstwa programowa środowiska symulacyjnego [1]
1 Akwen ograniczony [4]: obszar wodny (droga wodna), do którego projektowania oraz do określenia warunków jego eksploatacji stosowane są zasady inżynierii ruchu mor-skiego.
Graficzny interfejs użytkownika zawiera: system zobrazowania mapy elektronicznej,
elementy interfejsu łącznie z informacjami innymi niż prezentowane na mapie,
elementy kontrolne służące do interakcji użytkownika z interfejsem, podsystem wymiany danych z innymi modułami PNS’u.
Podsystem symulacji zawiera:
dynamiczną bibliotekę modułu symulacji ruchu statku,
formularz sterowania procesem symulacji, podsystemu rejestracji parametrów ruchu statku.
Cała warstwa programowa systemu PNS zaprojektowana została w środo-wisku programistycznym zorientowanym obiektowo. Całość powstała w Insty-tucie Inżynierii Ruchu Morskiego Akademii Morskiej w Szczecinie.
Oprócz podstawowych elementów symulacji, wykorzystano odpowiednie aplikacje pozwalające na rejestrację przebiegu próby symulacyjnej oraz zacho-wania badanego użytkownika na GUI (rejestracja interakcji).
Wskaźnik PNS’u wykorzystywany w badaniach wraz z GUI przedstawiono na rys. 2, zawiera on następujące elementy:
1: sterowanie zorientowaniem i skalą mapy, 2: wyświetlacz podstawowych parametrów ruchu, 3: sterowanie trybami wyświetlania odległości,
4: wyświetlacz prezentacji odległości wg wybranego trybu, 5: okno mapy elektronicznej i zobrazowania ruchu statku.
Rys. 2. Wskaźnik PNS
2. Opis poligonu badawczego
Poligon badawczy został zbudowany na potrzeby badań symulacyjnych sys-temu PNS jako odpowiednio zobrazowane mapy, na których możliwe było pro-wadzenie nawigacji przez ekspertów (pilotów, kapitanów). Manewry przejścia torem wodnym były wykonywane na modelu promu morskiego m/f „Jan Śnia-decki” o następujących parametrach:
zanurzenie 5,15 [m],
długość całkowita 155,0 [m],
szerokość 21,6 [m].
Ekspert miał do dyspozycji sternika wypełniającego jego komendy odno-śnie wprowadzanych nastaw, co miało na celu przybliżenie warunków podczas symulacji do tych, jakie panują podczas nawigacji na rzeczywistym akwenie ograniczonym. Przed wykonaniem prób symulacyjnych eksperci byli informo-wani, co do ukształtowania toru wodnego, jak i warunków hydrometeorologicz-nych. Manewry przejścia torem wodnym przeprowadzono w dwóch wariantach: przejście nieoznakowanym i ograniczonym liniami brzegowymi torze wodnym.
W obydwu wariantach wykonano po 3 następujące serie: w zorientowaniu względem północy,
w zorientowaniu względem osi toru, która zmienia się co 10, w zorientowaniu względem osi toru, która zmienia się co 20.
Wymienione warianty umożliwiły określenie optymalnego zorientowania wykorzystywanego do manewrowania z użyciem PNS’u. Badanym kryterium były: badania ekspertowe oraz szerokość pasa ruchu.
Zorientowanie względem północy jest zorientowaniem stosowanym w rada-rach oraz elektronicznych mapach nawigacyjnych, w którym kreska kursowa wskazuje kurs rzeczywisty. Natomiast zorientowanie względem osi toru [3] po-siada następujące cechy:
1 1 1 i i z i i i z i Z K Z K (1) gdzie:
Ki odcinek osi toru o kursie i i długości di,
z wartość zmiany osi toru [],
Z zorientowanie względem określonego odcinka.
W wariancie przejścia nieoznakowanym torem wodnym na wskaźniku
po-dawane są odległości dziobu dd(t) i rufy dr(t) do osi toru wodnego (rys. 4).
Rys. 3. Zasada zmiany aktualnego odcinka trasy, według którego zorientowany jest obraz
Rys. 4. Odległości podawane w PNS od osi toru oraz od linii brzegowych
W przypadku przejścia ograniczonym torem wodnym podawane odległości
to wartości dystansu dziobu ddr i rufy drr do linii brzegowej (rys. 4). Po
wykona-niu serii przejazdów z danego wariantu ekspert wyrażał opinię w ankiecie, co miało na celu pozyskanie informacji dotyczącej preferencji użytkownika z za-kresu informacji wyświetlanej na wskaźniku PNS’u.
2.1. Manewr przejścia nieoznakowanym torem wodnym
Poligon badawczy składał się z podwójnego zakola 90 w lewo i 90 w prawo o promieniu łuku równym 300 m. Między zakolami odległość wynosiła
Zakoń-czenie manewru 2 LC następowało za zakolem drugim. Na rysunku 5 przedsta-wiono przejazd przy włączonym zorientowaniu względem północy.
Rys. 5. Przejazd odcinkiem krzywoliniowym z zorientowaniem względem północy
2.2. Manewr przejścia ograniczonym torem wodnym
Poligon badawczy składał się również z dwóch zakoli 90 w lewo i 90 w prawo o promień łuku równy 300 m. Szerokość toru wodnego wynosiła 200 m.
Manewry rozpoczynano 2 LC przed pierwszym zakolem, zaś kończono 2 LC za
zakolem drugim (rys. 6). Na rysunku 6 przedstawiono przejazd przy włączonym zorientowaniu względem północy.
3. Metody oceny wskaźnika PNS
Istnieje szereg metod stosowanych w badaniach HCI2, które można
zasto-sować do oceny wskaźnika PNS: test zadaniowy systemu, obserwacja,
kwestionariusze (ankiety), wywiady,
automatyczne monitorowanie interakcji z systemem.
Rys. 6. Manewr przejścia ograniczonym torem wodnym przy włączonym zorientowaniu względem północy
2 HCI – ang. Human Computer Interaction
W przypadku systemów PNS na etapie prototypu najkorzystniejszym wy-borem metody oceny interfejsu jest automatyczne monitorowanie interakcji wraz z kwestionariuszem, natomiast dla działającego systemu (badania prowadzone na jednostkach morskich) dochodzi do powyższych metod rejestracja wideo [2]. Ze względu na różne systemy miar istniejące w metodach HCI nie jest możliwe ich bezpośrednie porównanie. Najistotniejsze są dane z ankiet, czyli opinie eks-perckie, oraz dane pochodzące z automatycznej rejestracji interakcji.
Do potwierdzenia ocen, wniosków uzyskanych z badań HCI wykorzystuje się metodę symulacyjną. Metoda sprowadza się do zbudowania modelu symula-cyjnego PNS, na którym przeprowadza się badania. W przypadku systemów PNS wykorzystuje się nieautonomiczny model symulacyjny typu interakcyjne-go, pracujący w czasie rzeczywistym. Działa on na podstawie bezpośredniej komunikacji użytkownika PNS z komputerem. Za pomocą metody symulacyjnej można rozwiązać szereg problemów z zakresu eksploatacji PNS a w szczególno-ści:
określenie najkorzystniejszego zorientowania systemu poprzez badanie
szerokości pasa ruchu,
wyboru najkorzystniejszych warunków manewrów dla danego statku w zależności od typu drogi wodnej.
Pasem ruchu statku poruszającego się po akwenie ograniczonym nazywany jest obszar, jaki zakreślą najdalej wysunięte punkty wodnicy statku w stosunku do trajektorii ruchu [5] lub założonej linii odniesienia. Szerokość pasa ruchu dla określonego poziomu ufności z części populacji generalnej pomiarów symula-cyjnych wyznaczonej ustaloną w wariantach badań liczebnością określono we-dług zależności [6]: ] [ ) ( ) ( ) 1 ( x kS x kS m di li li pi pi (1) gdzie:
di(1-) szerokość pasa ruchu na poziomie ufności (1 ) w odniesieniu do
i-tego punktu osi odniesienia [m];
k współczynnik zależny od przyjętego poziomu ufności, rozkładu
zmien-nych xli, xpi oraz szacowanych granic tolerancji (np. przyjmowany jako
k = 1,96 w rozkładzie normalnym dla całości populacji pomiarów przy
współczynniku ufności (1 ) = 0,95);
xli średnia arytmetyczna z próby maksymalnych odległości punktu
wodni-cy statku na lewo od i-tego punktu osi odniesienia (i minimalnych od-ległości do wodnicy pływania statku na prawo ze znakiem ujemnym, gdy ślad wodnicy pływania znajduje się w całości po prawej stronie osi toru) [m];
Sli odchylenie standardowe w serii prób symulacyjnych dla maksymalnych
od-niesienia [m];
xpi średnia arytmetyczna z próby maksymalnych odległości punktu
wodni-cy statku na prawo od i-tego punktu osi odniesienia (i minimalnych od-ległości do wodnicy pływania statku na lewo ze znakiem ujemnym, gdy ślad wodnicy pływania znajduje się w całości po lewej stronie osi toru) [m];
Spi odchylenie standardowe w serii prób symulacyjnych dla maksymalnych
odległości wodnicy pływania statku na prawo od i-tego punktu osi od-niesienia [m]. ] [ 1 1 m x n x n j lij li
(2) gdzie:xlij maksymalna odległość wodnicy statku na lewo od i-tego punktu osi
od-niesienia (lub minimalna odległość do wodnicy statku w prawo ze zna-kiem ujemnym, gdy ślad kadłuba znajduje się w całości po prawej stro-nie osi toru) w j-tym przejeździe symulacyjnym [m];
n liczebność przejazdów w próbie (wariancie badań złożonym z serii
prze-jazdów). ] [ 1 ) ( 1 2 m n x x S n j li lij li
(3) ] [ 1 1 m x n x n j p ij p i
(4) gdzie:xpij maksymalna odległość wodnicy statku na prawo od i-tego punktu osi
odniesienia (lub minimalna odległość do wodnicy pływania statku na lewo ze znakiem ujemnym, gdy ślad wodnicy pływania znajduje się w całości po lewej stronie osi toru) w j-tym przejeździe symulacyjnym [m].
] [ 1 ) ( 1 2 m n x x S n j p i p ij p i
(5)Populacją generalną są wszystkie możliwe przejazdy, np. symulacyjne w przyjętym wariancie badań. Wykorzystując równanie (1), wyliczono pasy
ru-chu dla poszczególnych prób symulacyjnych. Na rysunkach 7 i 8 przedstawiono przykładowe pasy ruchu wyliczone dla poziomu ufności 95%.
2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 Oś toru wodnego
95% N 95% 10º 95% 20º N
Rys. Pasy ruchu m/f Śniadecki (Z6 i Z6 i Z7). Wszystkie jazdy.
[ m ] [ m ] Zakole 1 Zakole 2 Przekrój 35 Przekrój140 Przekrój 325 Przekrój 220
Rys. 7. Pasy ruchu m/f „Jan Śniadecki” podczas przejścia nieoznakowanym torem wodnym
2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 3300 3350 3400 3450 3500 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600
Oś toru wodnego Linia brzegu 95% N 95% 10º 95% 20º
N
Rys. Pasy ruchu m/f Śniadecki (Z9 i Z10 i Z11), powiększenie pierwszego zakrętu. Wszystkie jazdy.
[ m ] [ m ] Zakole 1 Zakole 2 Przekrój 35 Przekrój140 Przekrój 325 Przekrój 220
Rys. 8. Pasy ruchu m/f „Jan Śniadecki” podczas przejścia ograniczonym torem wodnym
Analiza położenia pasów ruchu na akwenie ograniczonym dostarcza szeregu informacji, będących konsekwencją procesu sterowania statkiem za pomocą PNS’u a w szczególności:
porównania szerokości pasów ruchu między badanymi próbami
symula-cyjnymi w zależności od typu wykorzystywanego zorientowania,
wnioskowania dotyczącego struktury populacji szerokości pasów ruchu
wpływu typu akwenu manewrowego na szerokości pasa ruchu,
porównania z ocenami HCI.
Chcąc uzyskać informacje dotyczące zbiorowości szerokości pasów ruchu zrealizowano następujący eksperyment badawczy:
pasy ruchu wyznaczone na poziomie ufności 95% (na wykresach
ozna-czane „95% ….”) poddano analizie statystycznej;
na badanym akwenie usytuowano linie zwane „przekrojami” (rys. 7 i 8);
zdefiniowano obszary badawcze zawarte między „przekrojami 220
325” położone na zakolu 1, oraz między „przekrojami 140 35”
poło-żone na zakolu 2, przekroje wyznaczono co pięć stopni w mierze kąto-wej;;
wyliczono wartości skalarne szerokości „95 % …” pasów ruchu metodą
sektorową [7] w linii kolejnych przekrojów dla poszczególnych warian-tów badań (materiał obróbki statystycznej);
dokonano analizy statystycznej szerokości pasów ruchu.
4. Aplikacyjne zastosowanie metod
4.1. Analiza ankiet
Badania ankietowe przeprowadzone na przedstawionym etapie ekspery-mentu były poprzedzone wstępnymi badaniami ekspertowymi, które umożliwiły ściślejsze określenie wymagań użytkownika, przy jednoczesnym zawężeniu spektrum pytań.
Celem badań ankietowych przeprowadzanych w trakcie symulowanych manewrów przejścia torem było określenie:
które zorientowanie jest korzystniejsze względem północy czy osi toru;
jaka jest korzystniejsza wartość zmiany osi toru;
który system zobrazowania jest korzystniejszy (przedstawiający
bez-pieczne izobaty, przedstawiający oś toru, czy mieszany);
jakie informacje powinny się znaleźć na interfejsie użytkownika w trak-cie prowadzonych manewrów.
Badania ankietowe były przeprowadzone zawsze po wykonanej serii jazd. W przypadku omawianych w artykule manewrów przejścia torem wodnym przy-jęte warianty badań odpowiadają następującym oznaczeniom:
Manewry przejścia torem bez oznakowania: zorientowanie względem północy, wariant nr 6;
zorientowanie względem osi toru. Zmiana osi co 10, wariant nr 7; zorientowanie względem osi toru. Zmiana osi co 20, wariant nr 8.
Manewry przejścia ograniczonym torem wodnym: zorientowanie względem północy, wariant 9,
zorientowanie względem osi toru. Zmiana osi co 10, wariant 10, zorientowanie względem osi toru. Zmiana osi co 20, wariant 11.
Ankieta pierwsza była wypełniana po wariantach 6, 7, 8 natomiast ankieta druga po zakończeniu wariantów 9, 10, 11, ale dotyczyła także wariantów 6, 7, 8. Częstość odpowiedzi na pytanie, które zorientowanie jest korzystniejsze względem północy, czy osi toru przedstawiono na rys. 9. Końcowa całkowita liczba odpowiedzi spowodowana jest brakiem udzielenia odpowiedzi przez część ekspertów. Cała populacja wyniosła 17 osób w przypadku wszystkich wa-riantów. 0 2 4 6 8 10 12 14 w g N w g osi toru
które zorientow anie jst korzystniejsze
cz ęs to śc i o d p o w ie d zi w arianty 6,7,8 w arianty 9,10,11
Rys. 9. Częstość odpowiedzi ekspertów na pytanie dotyczące zorientowania względem północy i osi toru
Na rysunku 10 przedstawiono częstość odpowiedzi na pytanie o korzyst-niejszą wartość zmiany osi toru (do wyboru 10 lub 20).
Według ekspertów korzystniejszym zorientowaniem jest zorientowanie względem osi toru. Należy jednak przewidzieć możliwość użycia zorientowania względem północy. Badanie korzystniejszej zmiany osi toru nie dało jedno-znacznego wyniku. Należy przeprowadzić kolejne testy, wprowadzając dodat-kowo możliwość zmiany osi toru co 5, co sugerowało 10 ekspertów.
Kolejny element ankiety dotyczył kwestii, który system zobrazowania jest korzystniejszy (do wyboru: przedstawiający bezpieczne izobaty, linie brzegowe, oś toru, czy mieszany). To pytanie znalazło się po zakończeniu zarówno warian-tów 6, 7, 8 jak i 9, 10, 11 (rys. 11). li cz ba odpowie dz i
0 1 2 3 4 5 6 7 8 co 10° co 20° jaka jest korzystniejsza w arość zmiany osi toru
czę st o ści o d p o w ie d zi w arianty 6,7,8 w arianty 9,10,11
Rys. 10. Częstość odpowiedzi ekspertów
na pytanie dotyczące korzystniejszej wartości zmiany osi toru
Eksperci określili jako najkorzystniejszy system zobrazowania łączony (przedstawiający zarówno bezpieczne izobaty jak i oś toru). Na wskaźniku po-winny być podane odległości od osi toru.
0 2 4 6 8 10 12 14
przedstawiający oś toru (zad. 6,7,8);
przedstawiający bezpieczne izobaty toru (zad. 9,10,11);
łączony odległości od osi toru, łączony odległości od bezpiecznej izobaty, systemy zobrazowania czę st o ści o d p o w ie d zi
Rys. 11. Częstość odpowiedzi ekspertów na pytanie dotyczące korzystniejszego zobrazowania
Kolejna kwestia poruszona w ankiecie dotyczyła konieczności wyświetlania określonych informacji na interfejsie użytkownika PNS. Średnie wartości ko-nieczności wyświetlania informacji na GUI dla kolejnych wariantów badań an-kietowych dla wskaźnika PNS podczas manewrów przejścia torem, przedsta-wiono na rys. 12. Istniały cztery możliwe odpowiedzi oraz wagi im
przyporząd-kowane dotyczące wyświetlania informacji: zawsze – waga „1”; na żądanie w jednym kroku – waga „0,66”; na żądanie w dwóch krokach – waga „0,33”;
niedostępna – waga „0”. Średnie ważone wartości konieczności wyświetlania określonych informacji podano na rys. 12.
cz ęs toś ć odpowie dz i cz ęs toś ć odpowie dz i
Średnie wartość konieczności wyświetlania informacji na GUI dla kolejnych wariantów badań ankietowych dla wskaźnika PNS podczas manewrów przejścia torem
0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00
KDd Vx Vy Omega Kierunek ruchu kierunek obrotu Skala zobrazowania Odległość do wybranego punktu Odległość dziobu od osi toru Odległość rufy od osi toru Odległośc dziobu od bezpiecznej izobaty Odległośc rufy od bezpiecznej izobaty Element interfejsu K o n ie czn o śc w yśw ie tla n ia wariant 6,7,8 warianty 6,7,8,9,10,11,12
Rys. 12. Średnie ważone wartości konieczności wyświetlania określonych informacji
Analiza wykazuje, iż wszystkie przedstawione informacje powinny znaleźć się na interfejsie w trakcie wykonywanych manewrów przejścia torem. Uwagi do-łączone do ankiet wskazywały jedynie na drobne zmiany treści informacji. Eks-perci dodatkowo w 4 przypadkach sugerowali dodanie wartości prędkości i kie-runku wiatru, co będzie wzięte pod uwagę przy dalszych pracach prototypowych.
4.2. Analiza statystyczna szerokości pasów ruchu
Na rysunkach 13 i 14 pokazano szerokości pasów ruchu, jakie zaobserwo-wano podczas poruszania się promu nieoznakowanym i ograniczonym brzegiem torem wodnym. Ze względu na zastosowaną metodę sektorową w obliczaniu pa-sów ruchu istotne jest zachowanie kierunku analizy poniższych charakterystyk (kierunek zaznaczono strzałkami).
Z analizy szerokości pasów ruchu wynika (rys. 13 i 14), że:
wartości szerokości pasów ruchu są mniejsze na „zakolu 1” niż „zakolu 2”,
najszersze pasy ruchu występują w obszarze wychodzenia z „zakola 2”,
w obu wariantach badań obserwowane jest duże zróżnicowanie
szeroko-ści pasów ruchu w zależnoszeroko-ści od zorientowania zobrazowania PNS. Na rysunkach 15 i 16 przedstawiono w sposób graficzny wartości podsta-wowych miar położenia i zróżnicowania szerokości pasów ruchu. Z analizy średnich i odchyleń standardowych wynika, że:
średnie wartości szerokości pasów ruchu we wszystkich seriach są
więk-sze dla wariantu z nieoznakowanym torem wodnym;
w obu wariantach zaobserwowano największe wartości średnie i
odchy-lenia standardowe pasów ruchu dla serii przeprowadzanych w zoriento-waniu względem północy, gdzie badane szerokości pasów ruchu różnią
Element interfejsu
Średnie wartości konieczności wyświetlania informacji na GUI dla kolejnych wariantów badań ankietowych dla wskaźnika PNS podczas manewrów przejścia torem
się przeciętnie od średniej szerokości o około ± 55 m dla toru nieozna-kowanego i ± 45 m dla toru ograniczonego liniami brzegowymi;
najmniejsze średnie i odchylenia standardowe szerokości pasów ruchu
zaobserwowano w obu wariantach badań w seriach przeprowadzanych w zorientowaniu względem osi toru zmieniającej się co 10º, wartości te są mniejsze niż w zorientowaniu względem osi toru zmieniającej się co 20º.
60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 Prze kró j 3 5 Prze kró j 4 5 Prze kró j 5 5 Prze kró j 6 5 Prze kró j 7 5 Prze kró j 8 5 Prze kró j 9 5 Prze kró j 1 05 Prze kró j 1 15 Prze kró j 1 25 Prze kró j 1 35 Prze kró j 2 20 Prze kró j 2 30 Prze kró j 2 40 Prze kró j 2 50 Prze kró j 2 60 Prze kró j 2 70 Prze kró j 2 80 Prze kró j 2 90 Prze kró j 3 00 Prze kró j 3 10 Prze kró j 3 20 Szerokość maksymalna pasa 95% N Szerokość maksymalna pasa 95% 10º Szerokość maksymalna pasa 95% 20º kierunek analizy kierunek analizy Zakole 1 Zakole 2 [ m ]
Rys. 13. Szerokości pasów ruchu m/f „Jan Śniadecki” podczas przejścia nieoznakowanym torem wodnym
60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130 132 134 136 138 140 Prze kró j 3 5 Prze kró j 4 5 Prze kró j 5 5 Prze kró j 6 5 Prze kró j 7 5 Prze kró j 8 5 Prze kró j 9 5 Prze kró j 1 05 Prze kró j 1 15 Prze kró j 1 25 Prze kró j 1 35 Prze kró j 2 20 Prze kró j 2 30 Prze kró j 2 40 Prze kró j 2 50 Prze kró j 2 60 Prze kró j 2 70 Prze kró j 2 80 Prze kró j 2 90 Prze kró j 3 00 Prze kró j 3 10 Prze kró j 3 20 Szerokość maksymalna pasa 95% N Szerokość maksymalna pasa 95% 10º Szerokość maksymalna pasa 95% 20º Zakole 1 Zakole 2 kierunek analizy kierunek analizy [ m ]
Rys. 14. Szerokości pasów ruchu m/f „Jan Śniadecki” podczas przejścia oznakowanym torem wodnym
Rys. 15. Wykres ramkowy średniej i odchylenia standardowego szerokości pasów ruchu m/f „Jan Śniadecki” podczas przejścia nieoznakowanym torem wodnym
Rys. 16. Wykres ramkowy średniej i odchylenia standardowego szerokości pasów ruchu m/f „Jan Śniadecki” podczas przejścia oznakowanym torem wodnym
Rysunki 17 i 18 przedstawiają podstawowe parametry miar położenia wartości szerokości pasów ruchu. Z analizy wymienionych rysunków wynika, że:
wartości median są mniejsze dla serii przeprowadzonych na
ograniczo-nym liniami brzegowymi torze wodograniczo-nym;
w obu wariantach dla serii przeprowadzonych w zorientowaniu wzglę-dem północy mediany mają wartości największe, zaś dla zorientowania względem osi toru zmieniającego się co 10º najmniejsze, co świadczy, że dokładnie połowa badanych szerokości pasów ruchu w poszczegól-nych przekrojach jest mniejsza od wartości mediany;
dla większości obserwowanych szerokości pasów ruchu mediany są mniejsze od wartości średnich arytmetycznych, co świadczy, że pasy ru-chu są relatywnie węższe aniżeli wskazują na to średnie arytmetyczne;
w większości badanych serii mediany nie są położone centralnie
we-wnątrz kwartyli, co wskazuje na asymetrię rozkładów szerokości pasów ruchu;
wszystkie serie charakteryzuje duże zróżnicowanie wartości
maksymal-nych szerokości pasów ruchu, w szczególności widoczne jest to dla serii przeprowadzanej w zorientowaniu względem północy „95% N”.
Rys. 17. Wykres ramkowy szerokości pasów ruchu w poszczególnych wariantach badań podczas przejścia promu nieoznakowanym torem wodnym
Rys. 18. Wykres ramkowy szerokości pasów ruchu w poszczególnych wariantach badań podczas przejścia promu oznakowanym torem wodnym
Wnioski
Badania ekspertowe z wykorzystaniem ankiet oraz analiza statystyczna pa-sów ruchu prowadzą do następujących wniosków:
− najkorzystniejszym zorientowaniem podczas manewrów przejścia torem wodnym jest zorientowanie względem osi toru;
− eksperci oraz analiza statystyczna wykazała większą przydatność zorien-towania względem osi toru ze zmianą co 10º w stosunku do zmiany co 20º;
− należy przeprowadzić dodatkowe testy dla określenia optymalnej warto-ści zmiany osi toru z dodatkowym uwzględnianiem wartowarto-ści zmiany co 5;
− wskaźnik PNS powinien przedstawiać zarówno oś toru, jak i bezpieczne izobaty (linie brzegowe) zawężające dostępny akwen manewrowy co podnosi precyzję manewrowania statkiem;
− wskaźnik PNS powinien wyświetlać parametry odległości położenia ka-dłuba od osi toru.
Literatura
1. Gucma M., Testowanie interfejsów użytkownika w pilotowych systemach
na-wigacyjnych. Konferencja IRM 2003, Zeszyty Naukowe nr 70 WSM w
Szcze-cinie, Szczecin 2003.
2. Gucma M., Metody symulacyjne w optymalizacji informacji nawigacyjnej na
potrzeby Pilotowych Systemów Nawigacyjnych. VI Sympozjum
Nawigacyj-ne, AM Gdynia 2005.
3. Gucma S., Information System of Ship Pilotage Support in restricted Areas. Konferencja Niezawodności i Bezpieczeństwa Systemów, Gdynia 2003 4. Gucma S., Inżynieria ruchu morskiego. Okrętownictwo i Żegluga, Gdańsk
2001.
5. Ślączka W., Wymiarowanie obszaru manewrowania statku na podstawie
analizy ryzyka awarii. Rozprawa doktorska, WSM Szczecin 2002.
6. Ślączka W., Metoda statystyczna wyznaczania granic typów dróg wodnych.
XIVth International Scientific and Technical Conference “The part of
naviga-tion in support of human activity on the sea”, AMW Gdynia 2004.
7. Ślączka W., Guziewicz J., Metody wyznaczania obszaru manewrowania
stat-ku stosowane w badaniach symulacyjnych. VII Międzynarodowa
Recenzenci
dr hab. inż. kpt. ż.w. Zbigniew Burciu, prof. AM w Gdyni prof. dr hab. inż. Bernard Wiśniewski
Adres Autorów
mgr inż. Maciej Gucma dr inż. Wojciech Ślączka Akademia Morska w Szczecinie Instytut Inżynierii Ruchu Morskiego ul. Wały Chrobrego 1/2
