Статья посвящена проблеме безопасного движения судна в ледовых условиях. Рассматривается задача планирования маршрута как оптимизации воздействия льда на судно по мере его движения с учетом вида льда и ледового класса судна. Источником данных о ледовой обстановке по маршруту могут являться специальные информационные сервисы, работающие на основе спутникового мониторинга, сообщений судов и полярных станций и предоставляющие информацию о состоянии ледового покрова в табличном или графическом виде. В статье приводятся модельные представления задачи планирования маршрута, отмечается сложность ее непосредственного решения. Предлагается традиционное для судовождения упрощение задачи – ее сведение к поиску кратчайшего пути на взвешенном графе. Обсуждаются возможные подходы к формированию множества вершин и ребер графа, определению веса ребер графа. Даются рекомендации по уменьшению вычислительной сложности задачи.
Работа сопровождается расчетами маршрутов судов на основе данных о ледовой обстановке в районе Охотского моря. Из приведенных примеров видно, что траектория судна формируется таким образом, чтобы минимизировать движение судна по покрытым льдом участкам. По результатам расчетов маршрутов в различной ледовой обстановке сделан вывод о возможности решения задачи рассматриваемым способом.
1. Tam Ch. K., Bucknall R., Greig A. Review of collision avoidance and path planning methods for ships in close range encounters. Journal of Navigation. 2009;62(3):455–476.
2. Першина Л.А., Астреина Л.Б. Выбор маршрута судна на основе погодных условий. Эксплуатация морского транспорта. 2019;(2):30–38.
3. Веремей Е.И., Сотникова М.В. Алгоритмы оптимизации маршрутов движения с учетом погодных условий. International Journal of Open Information Technologies. 2016;4(3):55–61.
4. Акмайкин Д. А. Хоменко Д.Б., Клюева С.Ф. Обзор функциональных возможностей и перспективы современных автоматизированных систем планирования маршрута судна. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2017;9(2):237–251.
5. Акмайкин Д.А., Букин О.А., Гриняк В.М., Москаленко М.А. Планирование маршрута перехода судна с учётом опасности морского волнения. Морские интеллектуальные технологии. 2018;4–5(42):148–152.
6. Вареничев А.А., Громова М.П., Дугин Г.С. Лидирующая роль северного морского пути в освоении перевозок сжиженного природного газа. Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. 2019;(7):65–70.
7. Соболевская Е.Ю., Глушков С.В., Левченко Н.Г. Архитектура интеллектуальной системы организации арктических морских грузоперевозок. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2017;4(19):27.
8. Соболевская Е.Ю., Глушков С.В., Левченко Н.Г. Разработка информационной интеллектуальной системы для организации и управления морскими грузоперевозками в арктических условиях – настройка нечёткого вывода типа Мамдани. Эксплуатация морского транспорта. 2019;2(91):68–73.
9. Андреева Е.В. Многокритериальный подход в задаче выбора оптимальных маршрутов в акватории Северного морского пути. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2021;13(3):399–408.
10. Алёшин А.А., Кубрин С.С. Функциональная схема оперативного расчета оптимального маршрута судна в ледовых условиях. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2021;13(2):222–231.
11. Правила классификации и постройки морских судов. Часть 1. Классификация. Российский морской регистр судоходства. НД № 2-020101-138: СПб. 2021.
12. Сотникова М.В. Алгоритмы формирования маршрутов движения судов с учетом прогноза погодных условий. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 10. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2009;(2):181–196.
13. Wang H.B., Li X.B., Li P.F., Veremey E.I., Sotnikova M.V. Application of real-coded genetic algorithm in ship weather routing. Journal of Navigation. 2018;71(4):989–1010.
14. Нуриев Р.А., Ершов А.А. Процедура выбора оптимального пути океанского перехода при штормовом плавании. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2021;13(5):625–635.
15. Гриняк В.М., Акмайкин Д.А., Люлько В.И. Оптимизация маршрута перехода судна с учетом параметров волнения. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2018;6(4):469–483.
16. Гриняк В.М., Шуленина А.В., Прудникова Л.И., Девятисильный А.С. Планирование маршрутов судов через акватории с интенсивным движением. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2021;9(2):31–32.
17. Gongxing W., Incecik A., Tezdogan T., Momchil T., Ling Chao W. Long-voyage route planning method based on multi-scale visibility graph for autonomous ships. Ocean Engineering. 2021;219:108242.
18. Гриняк В.М., Акмайкин Д.А., Девятисильный А.С. Оценка перспектив использования данных метеоспутников для планирования маршрута судна в арктических водах. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2019;11(2):209–221.
19. Гриняк В.М., Акмайкин Д.А., Иваненко Ю.С. Исследование реализуемости планирования оптимального маршрута судна с учетом спутниковых метеоданных. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2017;2(17):15.
20. Касьянов В.Н., Евстигнеев В.А. Графы в программировании: визуализация и применение. СПб.: БХВ-Петербург; 2003.
21. Kuhlemann S., Tierney K. A genetic algorithm for finding realistic sea routes considering the weather. Journal of Heuristics. 2020;26:801–825.
22. Lin Y.-H., Fang M.-C., Yeung R.W. The optimization of ship weather-routing algorithm based on the composite influence of multi-dynamic elements. Applied Ocean Research. 2013;43:184–194.
23. Lu R., Turan O., Boulougouris E., Banks C., Incecik A. A semi-empirical ship operational performance prediction model for voyage optimization towards energy efficient shipping. Ocean Engineering. 2015;(110):18–28.
24. Lazarowska A. Ship’s trajectory planning for collision avoidance at sea based on ant colony optimization. Journal of Navigation. 2015;68(2):291–307.
25. Федоренко К.В., Оловянников А.Л. Исследование основных параметров генетического алгоритма применительно к задаче поиска оптимального маршрута. Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2017;9(4):714–723.
26. Глушков С.В., Соболевская Е.Ю., Левченко Н.Г. Формирование обучающей выборки для информационной интеллектуальной системы организации и управления арктическими морскими грузоперевозками. Морские интеллектуальные технологии. 2020;1–2(47):230–235.
27. Титов А.В., Баракат Л., Чанчиков В.А., Тактаров Г.А., Ковалев О.П. Системы управления безэкипажными судами. Морские интеллектуальные технологии. 2019;1–4(43):109–120.
28. Каретников В.В., Козик С.В., Буцанец А.А. К вопросу оценки рисков использования безэкипажных средств водного транспорта на участке акватории. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2019;11(6):987–1002.
