Сформулированы основные предпосылки появления контейнера в мировом линейном судоходстве и проведен анализ его широкого использования при перевозке грузов морем.

Исследован комплекс проблем, касающихся стратегического управления деятельностью портового контейнерного терминала в условиях конкуренции и риска. Проанализированы современные тенденции развития контейнерного судоходства и разработан прогноз динамики роста мировых контейнерных перевозок. Предложен метод оценки конкурентной позиции терминала с применением кластерного анализа. Разработаны и проанализированы эконометрические и вероятностные модели функционирования контейнерных терминалов. Выявлены условия повышения конкурентоспособности контейнерного терминала как звена транспортно-логистической цепи доставки груза.

Розглянуто технологію виготовлення легких та надійних в експлуатації зварних комбінованих балонів, в яких для зменшення їх маси використано високоміцні сталі та композиційні матеріали, що дасть змогу збільшити об'єм транспортованого газу та підвищити еколого-техногенну безпеку експлуатації газовозів. Проведено розрахунки балону на міцність за статичних навантаженнях, на циклічну довговічність, допустимого числа циклів навантажень циліндричної частини балону і товщин стінок металевої та склопластикової оболонок. Встановлено, що умови міцності за циклічних навантаженнях металопластикового балону на встановлений термін експлуатації 15 років виконані. Довговічність конструкції металопластикових балонів складає не менше 25 років, що відповідає термінам експлуатації сучасних суден-контейнеровозів, а показники масової досконалості балонів надають змогу збільшити об'єми вантажної системи газовозів та підвищити їх ефективність і екологічну безпеку.

Складання вантажного плану контейнеровоза, що враховує максимальну кількість факторів, вимагає врахування структурних обмежень контейнерів і судна, обмежень під час розміщення та правил сегрегації в разі небезпечних вантажів. Облік обмежень під час розміщення контейнерів із небезпечними вантажами, так званих IMO контейнерів (International Maritime Organization), видається актуальним, тому що в даний час відзначається тенденція зростання обсягу перевезень небезпечних вантажів. Запропонований підхід для вирішення завдання автоматизації складання вантажного плану на контейнерному судні полягає в поділі завдання на 2 етапи. На першому етапі проводиться розрахунок допустимого положення контейнерів з урахуванням конструктивних обмежень і сумісності небезпечних вантажів, на другому - розрахунок параметрів безпеки (остійності, міцності та інших). Заропоновано булеву математичну модель цілочислового лінійного програмування, що враховує конструктивні особливості контейнерів, судна та правила розміщення небезпечних вантажів відповідно до Кодексу IMDG (International maritime dangerous goods code), а також модифікований адитивний алгоритм для розв'язання задачі складання вантажного плану контейнеровоза. Для перевірки математичної моделі був обраний класичний алгоритм, який спирається на ідеї загального методу гілок і меж. У зв'язку з тим, що отримана математична модель для задачі завантаження контейнерного судна небезпечними вантажами має специфічний вид, цей алгоритм був доповнений тестами, які надають можливість відкидати деякі рішення без безпосередньої перевірки. Наведено приклад рішення задачі з розміщення вантажів у трюмі з урахуванням структурних обмежень контейнерів і правил розміщення небезпечних вантажів відповідно до Кодексу IMDG, який був отриманий за допомогою модифікованого адитивного алгоритму.

Розглянуто питання оптимізації процесу складання вантажного плану контейнеровозу в умовах здійснення мультипортових перевезень. Проаналізовано існуючи дослідження та визначено, що процес складання вантажного плану контейнеровозу являє собою складну багатокритеріальну оптимізаційну задачу для вирішення якої необхідно застосування методів математичного моделювання. Запропоновано математичну модель формування вантажного плану контейнеровозу, що враховує особливості обмежень, пов'язаних з послідовністю завантаження контейнерів, та дотримання вимог збереження остійності судна. В основу моделі покладено процес завантаження судна на основі логічних правил завантаження-вивантаження. Застосування пропонованої математичної моделі складання вантажного плану контейнеровозу дозволить підвищити ефективність здійснення мультипортових контейнерних перевезень за рахунок зменшення витрат часу на процеси завантаження/вивантаження в портах.

Розглянуто актуальні питання розвитку транспортно-логістичної інфраструктури на основі впровадження сучасних технологій переробки вантажопотоку в морських портах. Мета статті - розробка технічних пропозицій для впровадження в роботу з перевалки контейнерів на транспортно-логістичному комплексі "ТІС". Проведено розрахунки з урахуванням поточних показників роботи контейнерного терміналу "ТІС". За основу були взяті добові показники переробки контейнерів. Розрахунки проводилися при обліку всієї задіяної техніки з відповідними належними технічними перервами в роботі, які відбуваються в реальному часі. Виходячи з цього, отримані результати мають достатньо високу достовірність і дозволили встановити наскільки можна збільшити обсяги переробки контейнерів після проведення модернізації терміналу. До наукової новизни слід віднести впровадження комплексу заходів з модернізації технологічних схем та технічного обладнання, що включають: запровадження структурованого розподілу виконання вантажно-розвантажувальних операцій, реконструкція залізничних транспортних гілок для забезпечення прямого перевантаження контейнерів із суден. Практична значимість полягає в тому, що запровадження запропонованих заходів дозволило терміналу "ТІС" впевнено вийти на перше місце серед портів України за обсягами переробки вантажопотоку. Запропонована модель допускає узагальнення для удосконалення ефективності роботи інших портових транспортно-логістичних центрів.

Наведено аналітичні вирази, що характеризують формалізацію обмежень згідно морського стану судна, які формалізують відповідності вимог відносно посадки, остійності та загальної поздовжньої міцності судна. Отримано аналітичні вирази оцінки максимальної величини горизонтальної сили інерції, що діє на вантаж під час хитавиці судна. Досліджено вплив осьового моменту інерції судна щодо поздовжньої осі на величину сил інерції хитавиці. Запропоновано спосіб формування задачі оптимізації завантаження контейнеровозу, як критерій оптимальності вибрано кількість прийнятого баласту. Розглянуто питання урахування доступності партій контейнерів, які вивантажуються, під час формування укрупненого тензору завантаження судна. Отримано умови доступності партій, які вивантажуються, і запропоновано процедури реалізації цих умов. Запропоновано метод формування теоретичного тензору завантаження судна і його перетворення в реальний тензор. Розроблено необхідні процедури, що визначають порядок розміщення контейнерів в беях і ярусах приміщень. Представлено результати імітаційного моделювання завантаження судна "Скай Джемені", яке виконує рейс із заходом в п'ять портів і перевозить чотири партії вантажу. Для кожного із чотирьох завантажень судна показано розташування контейнерів по вантажним приміщенням і визначені параметри посадки, остійності і загальної подовжньої міцності. Запропоновано процедуру відображення плану розташування контейнерів у вантажних приміщеннях судна з допомогою імітаційної програми, причому крім відображення контейнерів вибраного бею також виводиться інформація про їх порядкові номери.

Дисертаційна робота присвячена питанням підвищення ефективності і безпеки вантажних операцій на контейнеровозах при здійснені мультипортових перевезень шляхом удосконалення автоматизованих систем керування такими операціями. У роботі розглянуто технологічні особливості здійснення контейнерних перевезень морським транспортом та визначено, що ключовою ланкою підвищення їх ефективності та безпеки є створення автоматизованих систем та СППР з керування вантажними операціями контейнеровозів. Проведено порівняльний аналіз існуючих систем та програмних засобів з керування вантажними операціями контейнеровозів та виявлені невирішені питання їх подальшого розвитку та вдосконалення. Розроблено модель керування вантажними операціями контейнеровоза на основі комбінації логічних правил завантаження/вивантаження та евристичних методів пошуку рішень, яка дозволяє оптимізувати процес завантаження судна. Розроблено двофазний чотирьохетапний метод побудови вантажного плану контейнеровоза, що базується на комбінованому застосуванні формально- логічних і евристичних моделей. Застосування запропонованого методу дозволяє скоротити витрати часу на формування вантажного плану. Отримала подальший розвиток інформаційна технологія керування вантажними операціями контейнеровоза при виконанні мультипортових перевезень, що дозволяє скоротити тривалість вантажних операцій у портах, та методи розміщення контейнерів на контейнеровозі, що враховують його конструктивні особливості і технологічні обмеження з виконання вантажних операцій. На основі розроблених моделей, методів та алгоритмів створено прототип СППР з керування вантажними операціями контейнеровоза при здійснені мультипортових перевезень, яка дозволяє підвищити рівень безпеки виконання вантажних операцій контейнеровозів, економічність морських контейнерних перевезень, та знизити вплив людського фактору на процеси керування вантажними операціями суден.

Встановлено за результатами аналізу літературних джерел, присвячених проблемі забезпечення морехідної безпеки морських суден, що основними напрямами розробки методу оптимального завантаження контейнеровозу є створення належних морехідних характеристик судна під час його проектування та будівництва, забезпечення допустимого морехідного стану судна на етапі експлуатації шляхом проведення коректних вантажних операцій, за допомогою сучасних технічних засобів контроль значень експлуатаційних параметрів морехідного стану судна. Розроблено новий метод визначення оптимального послідовного завантаження контейнеровозів відповідно до ротації портів призначення, що має комп'ютерну реалізацію та відрізняється застосуванням процедури формування тензору завантаження з урахуванням сил інерції, що виникають при хитавиці судна. Вперше запропоновано метод синтезу теоретичного тензору завантаження судна та формування відповідного реального тензору завантаження для мінімізації вищезазначених сил інерції. Удосконалено математичну модель процесу завантаження контейнеровозу з урахуванням сил інерції хитавиці в залежності від осьового моменту інерції судна та виконанням вимог морехідної безпеки, удосконалено спосіб формування оптимального завантаження судна партіями контейнерів, з урахуванням ротації портів призначення, для забезпечення безаварійного перевезення вантажу.

Висвітлено питання організації роботи суден-контейнеровозів з метою забезпечення їх ефективної експлуатації на фідерних лініях шляхом розробки та впровадження відповідних теоретичних положень і практичних рекомендацій з організації їх роботи. Проведено аналіз стану теорії та практики роботи суден-контейнеровозів на лініях. Виявлено основні тенденції і особливості роботи суден-контейнеровозів на фідерних лініях, встановлено основні групи товарів і географія, які складають вантажну базу світових контейнеропотоків. Проаналізовано основні наукові роботи стосовно контейнерних перевезень на фідерних лініях і зазначено коло невирішених задач. Встановлено місце та роль фідерних ліній в системі міжнародного судноплавства. Підтверджено, що попит в морському перевезенні окремих регіонів значною мірою забезпечується фідерним сполученням чи неможливий без нього. Ідентифіковано та розподілено завдання фідерної судноплавної лінії, які межують між собою початком введення флоту в експлуатацію. Доведено, що завдання фідерної лінії залежать від кількості та форми кооперації організаторів фідерної лінії. Обґрунтовано неправомірність поширеного застосування терміну "фідерне судно" в сенсі будь-яких ознак окрім як організаційних. Структуровано етапи та зміст рішень щодо створення та функціонування лінійного фідерного сервісу, що знайшло відображення у концептуальній моделі. Розроблено теоретичні та методичні положення з обґрунтування рішень щодо організації системи фідерних ліній, що обслуговуються суднами-контейнеровозами. Встановлено та структуровано взаємозв'язок зовнішнього середовища (контейнеропотоки глобальних контейнерних перевізників) і системи (множини фідерних регіонів). Структуризацію здійснено на двох ієрархічних рівнях: перший – рівень контейнеропотоків і портів; другий - рівень суден. Формалізовано на рівні параметрів узгодження даних рівнів: контейнеромісткість флоту, обсяги контейнеропотоків і їх розподіл за портами. Розроблено математичну модель, що є формалізованим представленням функціонування системи та зовнішнього середовища, яка враховує специфіку ієрархічності, а також інші її властивості рівнів за погодженням параметрів, характер і специфіку перевезень вантажів контейнерами. Розроблено математичну модель обґрунтування руху суден-контейнеровозів (субститутів) на фідерній лінії на рівні організації з врахуванням задачі репозиції порожніх контейнерів.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової-технічної задачі — створення моделей, методів і засобів забезпечення синхронного функціонування суднових та портових комп’ютерних систем для підвищення ефективності проведення завантаження суден контейнеровозів та забезпечення відповідності розташування на них контейнерів до норм безпеки морського перевезення. Вперше на основі використання топологічного аналізу функціональних елементів системи отримана інформаційна модель комп’ютерної системи контролю завантаження контейнеровоза, що дозволяє інтегрувати суднову комп’ютерну мережу в портову та отримувати дані про перебіг проведення вантажних операцій в режимі реального часу. Розроблено метод завантаження контейнерів, що передбачає контроль за всіма маніпуляціями, що здійснює машиніст крану та дозволяє підвищити ефективність процесу завантаження. Розроблено математичну модель системи завантаження контейнеровоза, що дозволяє визначати в режимі реального часу переважну більшість технічних параметрів судна після проведення завантаження: контроль за належною масою контейнерів, її рівномірний розподіл, відповідність контейнерів, які завантажуються, до обраних критеріїв оптимізації завантаження та інше. Отримала подальший розвиток математична модель остійності судна при розподілі ваги контейнерів, що дає можливість побудувати поверхню розподілу центрів тяжіння контейнерів для виявлення місць перевантаження та перевірки розподілу мас у відповідності до рекомендацій класифікаційних спілок. Також модель дозволяє визначити відхилення загального центру тяжіннянавантаженого судна від номінального. Удосконалено математичну модель методу автоматичного позиціонування при завантаженні контейнерних суден у контейнерних терміналах. Розроблений алгоритм розрахунку координат контейнеру, який завантажується, дозволяє обрахувати координати контейнера в довільний момент часу, проте подібна процедура передбачає безперервну постійну роботу в режимі реального часу та потребує попереднього калібрування задля точного встановлення початків координат кожної з систем вимірювання та верифікації показань, які отримані від акселерометру. Розроблено апаратно-програмне забезпечення інтегрованої комп’ютерної мережі та системи, в яких реалізовані отримані метод та моделі побудови автоматичної системи контролю за процесом завантаження контейнеровоза.

Описано властивості моделі вібрацій взаємозв'язаних обертових механізмів у вигляді біперіодично нестаціонарних випадкових процесів (НВП). Розглянуто окремі випадки такої моделі, що надають змогу проводити аналіз даних методами періодично НВП. Із використанням цих методів проаналізовано стан механізмів із підвищеним рівнем вібрацій. Проведено розділення детермінованих і стохастичних вібрацій і визначено параметри, які описують структуру прихованих періодичностей першого та другого порядку. Встановлено причини підвищеного рівня вібрацій.