Чем гур от эур отличается: Что лучше, гидроусилитель или электроусилитель руля? — Лайфхак

5 сентября 2017

429856

преимущества и недостатки усилителей рулевого управления

Те, кто постигал азы водительского мастерства за рулем какой-нибудь «копейки» или «Москвича», наверняка до сих пор помнят, как сложно было управляться с рулем этих автомобилей. Но прогресс не стоит на месте, и сегодня редко найдешь модель автомобиля, не оборудованную усилителем рулевого управления, который в значительной степени упрощает руление. Какие виды усилителей бывают, в чем их преимущества и недостатки – об этом пойдет речь в данной статье.

Усилитель усилителю – рознь

Первыми об облегчении управления рулем машины задумались производители грузовиков. Конструкторы разработали специальный гидравлический механизм, который монтировался в систему рулевого управления и упрощал вращение рулевого колеса. Но не только в этом заключалась польза изобретенного агрегата: в ущерб качеству «обратной связи» он помогал поглощать неровности дорожного покрытия (уменьшились вибрации на руле), что, в свою очередь, позволяло продлить срок службы узлов механизма рулевого управления.

Примечательно, что подобный механизм, названный гидравлическими усилителем руля (ГУР), в советском автопроме впервые появился на легковом автомобиле – ГАЗ «Чайка».

С тех пор прошел не один десяток лет, прежде чем гидроусилителями стали оснащать серийные модели российского производства. Впрочем, легковые автомобили иностранных брендов оборудуются гидроусилителями руля уже давно. По прошествии времени инженеры удостоверились в том, что конструкция гидравлического привода усилителя руля несовершенна и стали искать пути усовершенствования данного агрегата. Эволюционным шагом в этом направлении стало применение не гидравлики, а электрики — конструкторы изобрели электрический усилитель руля (ЭУР), который сегодня устанавливается на различные модели, бюджетные и дорогие, автомобилей.

Гидроусилитель руля представляет собой систему из соединительных трубопроводов низкого и высокого давления, в которых циркулирует специальная жидкость, нагнетаемая в систему при помощи насоса. Жидкость ГУР находится в бачке, который соединен с насосом. При повороте руля жидкость под давлением подается в рулевой механизм через распределитель. Жидкость накачивается в гидроцилиндр, где создает давление на поршень, смещает его, тем самым облегчая усилие при повороте рулевого колеса. Когда автомобиль движется по прямой траектории, жидкость из рулевого механизма оттекает в бачок системы ГУР.

ЭУР

Электроусилитель руля представляет собой систему из электродвигателя, электронного блока управления (ЭБУ) и двух датчиков — крутящего момента и угла поворота руля. В отличие от гидроусилителя, ЭУР монтируется непосредственно на рулевой колонке или рулевой рейке, а передача крутящего момента происходит через торсионный вал, который встроен в систему рулевого управления.

Там информация анализируется и ЭБУ определяет, какую именно силу тока нужно направить в электромотор, чтобы облегчить вращение рулевого колеса. Причем, усилие это рассчитывается в зависимости от скорости движения автомобиля и угла поворота руля: если водитель вращает рулем на месте или при парковке на малой скорости, привод ЭУР работает по максимуму, обеспечивая наиболее легкое вращение рулевого колеса. Если же поворот руля происходит на большой скорости, электроусилитель уменьшает силу крутящего момента, отчего управление становится острее.

Что лучше: ГУР или ЭУР?

Свои преимущества и недостатки есть у каждой из указанных систем.

Гидроусилитель рулевого управления является более громоздкой, но в то же время более дешевой в производстве системой, что в конечном итоге сказывается на стоимости автомобиля, оснащенного ГУР. Сегодня гидроусилителями рулевого управления оснащают в основном автомобили бюджетного класса и мощные внедорожники. Впрочем, в случае с внедорожниками использование ГУР поясняется тем, что такая система имеет большую, нежели у электроусилителя, мощность передачи крутящего момента на рулевой механизм. В этом заключается главное преимущество ГУР.

Недостатков у данного механизма больше. Во-первых, в автомобиле с гидроусилителем руля нельзя держать рулевое колесо в крайнем положении более пяти секунд, иначе произойдет перегрев масла в системе, что приводит к поломке ГУР. Во-вторых, гидроусилитель нуждается в периодическом обслуживании (раз в один – два года): необходимо менять жидкость, следить за уровнем масла в системе, проверять состояние приводов, целостность шлангов и насоса усилителя.

В-третьих, работа насоса гидроусилителя напрямую связана с двигателем, поэтому насос постоянно отбирает у мотора часть мощности, которая при прямолинейном движении, когда ГУР не задействован, расходуется впустую.

В-четвертых, в гидроусилителе нельзя настроить режимы работы механизма в зависимости от условий движения. В-пятых, ГУР обеспечивает хорошую информативность рулевого управления на малых скоростях, но на высоких «обратная связь» в значительной мере ослабевает. Впрочем, этот недостаток конструкторы устраняют за счет применения в механизме рулевого управления дополнительных узлов (рейки с переменным передаточным отношением).

В отличие от гидроусилителя руля, ЭУР является более прогрессивной системой, имеющей, однако, и свои недостатки. Так как их меньше, чем у ГУР, то сперва скажем о них. Во-первых, это более высокая стоимость, а во-вторых – меньшая, как указывалось выше, мощность электромотора, из-за чего данный тип усилителя в основном устанавливается на легковые автомобили. Впрочем, с каждым годом конструкция ЭУР совершенствуется, что позволяет нивелировать упомянутые недостатки.

К преимуществам ЭУР можно отнести, во-первых, простоту его конструкции, и, как следствие, обслуживания. Электроусилитель не имеет жидкостей, шлангов, насоса, которые нуждаются в периодическом осмотре и обслуживании. Единственное, за чем нужно следить – это за состоянием подшипников качения. Во-вторых, ЭУР компактнее, чем гидроусилитель, не занимает много места, а у некоторых моделей автомобиля устанавливается на рулевой вал в салоне, а не под капотом, что обеспечивает долговечность его эксплуатации (нет перепада температур и влажности, которые приходится испытывать узлам ГУР).

В-третьих, электроусилитель помогает экономить топливо, так как его мотор, в отличие от насоса гидроусилителя, начинает работать только при повороте руля, к тому же он не отбирает мощность у двигателя. В-четвертых, через ЭБУ можно настроить режимы работы электроусилителя в зависимости от условий, в которых эксплуатируется машины. В-пятых, рулевое колесо с электроусилителем можно сколько угодно держать в крайнем положении. И, наконец, управление автомобилем с ЭУР более острое при езде на больших скоростях, чем у ГУР, и более легко при езде на малых скоростях.

С уважением, Александр Гилев.

Что лучше — ГУР, ЭУР или ЭГУР? — журнал За рулем

Казалось бы, усилители рулевого управления делятся лишь на гидравлические и электрические. Однако у этого принципиального деления есть свои подвиды. Причем все они имеют эксплуатационные особенности и дарят различные ощущения при езде.

Удовольствие от вождения конкретного автомобиля сложно описать словами, но можно попытаться объяснить его конструктивными особенностями. Если говорить об информативности рулевого управления, то кроме архитектуры шасси автомобиля в целом важную роль играет тип его усилителя.

Неинформативный, или «ватный», руль, его плохой самовозврат, слабая обратная связь с дорогой и так далее — все эти моменты зависят в первую очередь от конструкции рулевой системы. Основополагающую роль здесь играют потери на трение и паразитный момент инерции.

рулевое управление

При выборе типа усилителя рулевого управления лучше ориентироваться именно на ездовые ощущения. Гидравлические и электрические системы имеют серьезные конструктивные отличия и свои слабые и сильные стороны.

Материалы по теме

Эталонная система — гидравлический рулевой редуктор. Это механизм так называемого типа «винт — шариковая гайка». Зачастую его применяют на грузовом транспорте и автобусах, но раньше его также ставили и на дорогие седаны, например на Mercedes-Benz с кузовным индексом W124. Механизм отличается минимальным внутренним трением и дополнен гидравлическим усилителем. При повороте руля вращается входной вал редуктора с винтовыми канавками. Такие же сделаны и на внутренней части закрепленной на нем гайки. Вращение вала вызывает ее осевое перемещение. Внешняя часть гайки соединена зубьями с выходным валом редуктора. Таким образом, ее осевое перемещение вновь преобразуется во вращательное.

Увы, с массовым приходом привычных рулевых реек внутренние трения неизбежно возросли, а с появлением электрических усилителей (электродвигателей) добавились еще и паразитные моменты инерции. С тех пор инженеры с переменным успехом пытаются привить современным механизмам ту эталонную информативность, присущую легковым рулевым редукторам.

Классический гидравлический усилитель руля (ГУР)

Даже в обычной механической рулевой рейке без усилителя есть приличное внутреннее трение. Больше всего потерь, как ни странно, в зубчатой паре «входной вал — рейка». Свое трение есть также в опорной втулке и сухаре. В случае рейки с гидравлическим усилителем сюда добавляются и сальники.

Классический ГУР

Классический ГУР по-прежнему устанавливают на многие машины. Кроме наличия расширительного бачка под капотом его сразу выдает внешний вид рейки с гидравлическими контурами.

Материалы по теме

Дополнительные трения ухудшают самовозврат рулевого колеса и обратную связь с дорогой, делая руль ватным и неинформативным. Но инженеры отчасти нивелировали эти моменты. Они увеличили кастор на современных автомобилях (продольный наклон оси передних стоек) и поколдовали над гидравлической частью усилителя: изменили геометрию и характеристики золотниковых клапанов. Благо здесь бал правит только механика. Впрочем, человек, поездивший на легковом автомобиле с рулевым редуктором, все равно ощутит явную разницу.

При эксплуатации таких усилителей больше всего хлопот доставляет гидравлическая часть, например: течи сальников и внешних магистралей; износ насоса ГУР. Однако львиная доля проблем связана с неадекватным вмешательством. При банальной замене рулевых тяг сервисмены ленятся правильно установить пыльники, применяя вместо штатных металлических хомутов обычные пластиковые стяжки.

ЭГУР — электрогидравлический усилитель

ЭГУР — это лишь вариация схемы классического гидроусилителя с теми же самыми ощущениями при езде и проблемами в целом. Разница лишь в том, что вместо механического насоса применен электрический. В остальном это та же гидравлическая рейка и контуры. Однако при попытке копнуть глубже всплывает масса скрытых отличий, хороших и не очень.

ЭГУР

ЭГУР можно опознать по отсутствию механического насоса в приводе навесного оборудования двигателя. Электрический насос стоит отдельно. Сегодня таким усилителем оборудуют многие модификации автомобилей концернов Renault-Nissan и GM.

В такой системе есть отдельный модуль управления. Беда в том, что он объединен в единый сборный узел с электромотором насоса и его гидравлической частью. На многих возрастных машинах герметичность такого бутерброда нарушается и в электронику попадает влага или даже само масло. Происходит это незаметно, и когда дело доходит до явных проблем в работе усилителя, то уже поздно пытаться что-то ремонтировать. Придется менять дорогостоящие элементы.

С другой стороны, у такой схемы со своим блоком управления, в отличие от классического ГУРа, есть важный плюс — своего рода «защита от дурака». Если по какой-то причине произойдет большая утечка масла из системы, то она сама отключит насос, предотвратив его скоропостижную смерть из-за работы на сухую. Как и в случае с классическим гидроусилителем, любая кровопотеря не влечет износа элементов в самой рейке.

Электрический усилитель (ЭУР), встроенный в рулевую колонку

С появлением элекрических усилителей в чистом виде к потерям на трение в рулевых механизмах добавился паразитный момент инерции. Вместо гидравлики и насоса пришли электродвигатели, встроенные в саму рейку или стоящие вне ее. Благодаря их вращению в ту или иную сторону осуществляется помощь при повороте руля. Однако ротор любого электродвигателя имеет свою массу и, следовательно, момент инерции. Поэтому его невозможно мгновенно остановить и изменить направление вращения. Электронике нужно время, чтобы адаптироваться. Этот момент выражается во временном дополнительном сопротивлении на руле, когда человек резко меняет направление его вращения на ходу.

ЭУР

ЭУР с элементами усилителя, встроенными в рулевую колонку, — самая дешевая вариация. Поэтому она и нашла свое массовое применение в бюджетном сегменте автомобилей.

Материалы по теме

Вдобавок большая часть схем усилителя с электромотором снабжена еще и червячным редуктором. В частности, это касается систем, где ЭУР встроен в рулевую колонку. Из-за этого дополнительно возрастают потери на трение. В результате информативность руля падает еще сильнее, чем в случае с гидроусилителем. Настроить электронику так, чтобы существенно нивелировать подобный недостаток, невозможно. Поэтому человек, пересевший с автомобиля с ГУРом за ЭУР, сразу почувствует разницу и, вероятно, будет разочарован.

В схеме с элементами усилителя в рулевой колонке мы имеем обычную механическую рейку. Простота ее конструкции гораздо предпочтительнее сложного и технологичного гидроузла. Однако и у этой медали есть обратная сторона. В случае возникновения внутренней коррозии обычная рейка будет молчать до последнего, пока валы катастрофично не сгниют и ремонтировать будет уже нечего. Гидравлический же узел очень быстро начнет течь из-за износа сальников, и восстановление будет стоить вменяемых денег.

В защиту такого типа ЭУРа можно добавить, что электронная часть в рулевой колонке отказывает крайне редко. А по ресурсу система, в целом, сопоставима с привычным гидравлическим собратом.

Электрический усилитель (ЭУР) с червячным приводом, встроенным в рулевую рейку

ЭУР

ЭУР с червячным приводом, встроенным в рулевую рейку, легко отличить по внешнему виду. Электромотор присоединен к ее корпусу рядом с входным валом.

Этот вид открывает группу полноценных электрических реек со встроенными элементами усилителя. По сути, такой ЭУР имеет те же негативные особенности при езде, что и в предыдущем примере. Величина паразитных потерь на трение и моментов инерции схожа.

В процессе эксплуатации тяжесть неисправностей и стоимость ремонта увеличивает то, что все элементы усилителя встроены в рейку.

Чем отличается электроусилитель от гидроусилителя руля

Современному водителю трудно представить, что еще несколько десятилетий назад транспортные средства не были оборудованы усилителями руля. Данное оборудование начали массово устанавливать на легковые машины только в 1952 году. Сегодня наибольшей популярностью пользуются два типа систем, снижающих управляющее усилие: гидроусилители (ГУР) и электроусилители (ЭУР), однако мало кто знает, чем отличается электроусилитель от гидроусилителя руля.

ГУР и ЭУР выполняют одни и те же задачи, а именно:

• делают процесс управления транспортным средством легким и комфортным,
• снижают силу ударов, которые передаются на рулевое колесо в процессе езды по плохому дорожному покрытию,
• повышают уровень активной безопасности машины.

Как работает ГУР

ГУР

ГУР – это сложный и хорошо продуманный механизм. Для того чтобы понять принцип его работы, нужно разобраться в следующих вопросах: какие элементы входят в его состав и как они работают.

• Насос, соединенный с бачком для масла. Его задача заключается в создании и поддержании определенного давления в системе.
• Регулятор (распределитель) давления, заставляющий масло поступать в тот или иной отдел силового гидроцилиндра.
• Силовой гидроцилиндр, вращающий шток поршня под действием давления масла.
• Масляные магистрали, по которым непрерывно циркулирует жидкость.

Все время, пока транспортное средство едет по прямой дороге, жидкость гидроусилителя находится в резервуаре, который соединен с насосом. После того как водитель начинает вращать рулевое колесо, насос перекачивает жидкость в гидроцилиндр, который под действием возрастающего давления перемещает поршень, существенно уменьшая величину усилия, необходимого для поворота руля.

Как работает ЭУР

ЭУР

Для работы электроусилителя необходимо слаженное взаимодействие целого ряда механизмов, функционирующих под контролем ЭБУ и двух измерительных преобразователей (датчиков), фиксирующих углы поворотов и величину крутящего момента двигателя. Во время вращения руля информация о величине крутящего усилия фиксируется и обрабатывается датчиком, который посылает ее на электронный блок управления. В свою очередь ЭБУ, исходя из полученных данных, рассчитывает величину тока, которая будет подаваться на электрический мотор для обеспечения легкого и комфортного вращения рулевого колеса.

Плюсы и минусы электрических и гидравлических рулевых усилителей

Электрогидроусилитель

Положительные качества ГУР. Главное достоинство гидравлических усилителей руля – это их относительно невысокая стоимость. Именно благодаря этому фактору данными механизмами чаще всего оснащены недорогие бюджетные машины.

Гидравлические усилители отличаются хорошим запасом мощности. Их целесообразно устанавливать на внедорожные автомобили и на микроавтобусы, т.к. эти устройства способны хорошо выдерживать длительное воздействие высоких внешних нагрузок.

Насос ГУР

Отрицательные качества ГУР. Владельцы транспортных средств, на которых установлен гидравлический усилитель, должны помнить, что рулевое колесо не должно оставаться в крайнем правом или крайнем левом положении дольше 4-5 секунд. Превышение данного лимита времени может стать причиной перегрева масла системы с дальнейшим выходом ее из строя.

Специалисты утверждают, что ГУР надо периодически обслуживать. Замена жидкости, циркулирующей в системе, должна производиться регулярно. Также необходимо осуществлять осмотр поверхностей всех составляющих его элементов. Если в процессе их визуального осмотра будут обнаружены трещины или следы протечки жидкости, то необходимо немедленно заменить пришедшую в негодность деталь на новую запчасть.

Гидравлический усилитель рулевого управления во время своей работы обязательно забирает у двигателя некоторый процент мощности.

С возрастанием скорости езды уменьшается скорость отклика ГУР на действия водителя транспортного средства. Объясняется это присутствием дополнительных узлов, замедляющих реакцию устройства на вращение руля.

Положительные качества ЭУР. Простая и эффективная конструкция электрического усилителя рулевого управления лишена каких-либо дополнительных узлов. Периодическое обслуживание ЭУР не требует временных и материальных затрат т.к. сводится только к проверке работоспособности подшипников качения.

Маленькие габариты — это отличительная особенность электроусилителя. Благодаря скромным размерам его монтаж осуществляется прямо на рулевой вал, а не в подкапотное пространство машины. Такое расположение позволяет избежать негативного влияния погодных факторов на работоспособность ЭУР, тем самым существенно увеличить срок его эксплуатации.

Датчик крутящего момента

Наличие в автомобиле электроусилителя руля гарантирует существенную экономию топливной смеси. Бензин тратиться меньше потому, что ЭУР включается только во время поворотов руля в отличие от ГУР, который работает непрерывно на протяжении всей поездки. При этом электромеханическая система не отбирает процент мощности у мотора т.к. питается от бортовой сети транспортного средства.

Руль в машине с ЭУР может находиться в крайнем положении неограниченное количество времени.

Во время езды на высоких скоростях автомобиль с электронным усилителем рулевого управления хорошо слушается водителя, поэтому всегда остается маневренным. Одновременно с этим процесс езды становится более безопасным.

Отрицательные качества ЭУР. Наиболее существенным недостатком электроусилителя считается его высокая цена.

Второй минус состоит в том, что электрический мотор электромеханической системы имеет незначительный запас мощности. По этой причине ЭУР пока не устанавливается на тяжелые транспортные средства, однако производители устройства уверяют, что в самое ближайшее время этот недостаток будет устранен.

Что лучше, гидроусилитель или электроусилитель руля?

В чем главные отличия между ГУР и ЭУР

В современных автомобилях поворот рулевого колеса осуществляется с максимальной легкостью. В транспортных средствах, которые выпускались до 1950 года, это не было предусмотрено. Поэтому водителям нужно было прикладывать некоторые усилия, чтобы колеса машины поворачивались в определенную сторону.

С помощью какого агрегата обеспечивается комфортное управление автомобилем? В различных моделях автомобилей используется одно из двух видов устройств: ГУР и ЭУР. Это специфические механизмы, которые имеют определенные технические характеристики, но отличаются принципом действия.

Принципы работы ГУР

Сначала разберемся, что подразумевается под ГУР. Это гидроусилитель руля, с помощью которого существенно облегчается управление машиной.

ГУР — замкнутая гидравлическая система, состоящая из нескольких важных элементов. К ним относится гидравлический насос шестеренчатой или шиберной (лопастной) конструкции, который включает в себя редукционный клапан, бачок для гидравлической жидкости и рулевую рейку. Дополнительно используется силовой гидроцилиндр. Он передает усилие на рулевую рейку. Гидроцилиндр конструктивно может быть выполнен как в самом корпусе рейки, так и в виде отдельного устройства, передающего усилие на рулевой шток, как к примеру, на CitroenSaxo или Peugeot106.

Все элементы механизма соединяются резиновыми армированными трубками высокого давления. В них находится гидравлическая жидкость. В качестве неё, как правило, используется обычное минеральное масло ATF (AutomaticTransmissionFluid).Когда водитель поворачивает руль в какую-либо сторону, открывается определенная магистраль. Гидравлическая жидкость создает давление и способствует тому, что поршень перемещается и подталкивает рулевую рейку. Таким образом в разы уменьшается усилие, требуемое для поворота рулевого колеса.

Раньше ГУР устанавливались исключительно на грузовых автомобилях. Позже механизмы начали размещаться на легковых машинах, поскольку при наличии гидроусилителя руля водитель не устает даже при длительной поездке.

Принципы работы ЭУР

Что такое электроусилитель руля? Это уникальная система, которая прекрасно справляется с задачей уменьшения управляющего усилия. Она состоит из рулевого вала, двигателя, электронного блока и датчиков крутящего момента на рулевом колесе и скорости его вращения.

Работа электроусилителя руля достаточно простая. Она заключается в том, что во время вращения рулевого колеса выполняется скручивание торсионного вала. Он выполняет роль следящего устройства. Это действие моментально регистрирует бесконтактный датчик. На базе полученной информации «умный» электронный блок производит необходимые расчеты. Он определяет оптимальное компенсационное усилие и подает сигнал электродвигателю поворачивать рулевой вал в ту же сторону куда поворачивает водитель.

Плюсы ГУР и ЭУР

До недавнего времени имелась тенденция, что автолюбители при покупке автомобиля отдавали предпочтение автомобилю, имеющему гидравлический усилитель руля. Якобы настоящий «мужской» автомобиль должен работать только с ГУР. На самом деле это стереотип, который не имеет под собой совершенно никаких оснований. Система ЭУР по качеству выполняемых задач ничем не хуже системы ГУР, а в некоторых аспектах (экономия топлива, возможность диагностики и пр.) даже превосходит её.

Гидроусилитель руля — система, проверенная временем. У нее имеются значимые преимущества. Это надежная конструкция, соответствующая строгим стандартам качества. Гидравлическая система отличается универсальностью. Она с одинаковым успехом используется на легковых машинах, на грузовых транспортных средствах, на микроавтобусах.

У электромеханической системы также имеются хорошие характеристики:

• компактные размеры;
• легкость применения;
• включение только во время поворота рулевого колеса;
• простота конструкции.

Также главным преимуществом ЭУР является её прекрасная совместимость с электронными системами автомобиля. Учитывая, какую популярность набирают электромобили можно смело сказать, что за электроусилителями будущее.

Минусы ГУР и ЭУР

Даже у самых совершенных механизмов имеются недостатки. Это касается и рассматриваемых вспомогательных приспособлений. Ключевым минусом ГУР является то, что в системе используется гидравлическая жидкость. Нужно контролировать ее уровень и вовремя производить замену. К сожалению официальные представители не всегда делятся информацией по поводу периодичности замены масла в системе ГУР, но как показывает наш опыт, менять масло в системе ГУР следует хотя бы каждые 50 тыс. км. пробега. Тем более, что это не слишком затратная операция – общее количество масла в системе ГУР составляет около 1 л. Еще одним недостатком является то, что ГУР работает в постоянном режиме. Это способствует повышенному расходу топлива.

Что можно сказать об ЭУР? Минус электромеханической системы очевиден: как проверить эур без установки на автомобиль?  Это обуславливается тем, что система состоит из сложных элементов. Для исключения поломок нужна периодическая диагностика электроусилителя руля. Так можно избежать неприятных ситуаций. Еще к минусам ЭУР относится небольшая мощность механизма. Поэтому он не используется при производстве внедорожников и грузовых машин.

Однозначного ответа на то, какая система лучше, нет. Оба вида вспомогательных систем отличаются надежностью в эксплуатации. Водитель сам решает, чему отдать предпочтение.

Гидроусилитель руля (ГУР) против электроусилителя руля (ЭУР). Взвешиваем все «ЗА» и «ПРОТИВ»

Те, кому довелось обучаться азам водительского мастерства на автомобилях отечественного производства, таких к примеру как: «Москвич» или «копейка», помнят ощущения от управления этими автомобилями, в особенности их рулевое управление. Оно было напрочь лишено каких-либо вспомогательных приспособлений упрощающих поворот рулевого колеса.

С тех пор не мало воды утекло, а вместе с ней пережитки тех времен. Благодаря прогрессу современный автомобилист может стоя на месте одним пальцем поворачивать руль целого автобуса, не то что малогабаритного седана. Автомобилей не оборудованных усилителем руля сегодня уже не выпускают. Каждая новая машина оборудована либо гидроусилителем руля (ГУР), либо электроусилителем руля (ЭУР) о том, что из себя представляют эти устройства, чем отличаются друг от друга, а также недостатках каждого из них пойдет речь в сегодняшней статье.

Немного истории…

Если на легковушках руль хоть как-то можно было повернуть, то на грузовых автомобилях это проблема стояла довольно остро. Светлые умы конструкторов сумели разработать специальный гидравлический механизм, который позже был внедрен в систему рулевого управления и существенно облегчал вращение рулевого колеса. Однако целью для конструкторов было не только снять нагрузку с рук, но еще уменьшить вибрации передаваемые от колес к рулю во время езды по неровностям. Электроусилитель руля также позволил улучшить безопасность водителя, так как в случае повреждения шины переднего колеса благодаря ГУР автомобиль сохранял заданную водителем траекторию движения.

Первым обладателем гидравлического усилителя руля в СССР стал легковой автомобиль – ГАЗ «Чайка».

Через несколько лет ГУРы стали появляться и на обычных серийных автомобилях «для народа». Что характерно, западные легковушки начали оснащаться гидроусилителями руля за долго до того как он появился на наших «ВАЗах» и «Москвичах». Шло время, инженеры все больше убеждались в несовершенности конструкции гидравлического усилителя рулевого управления и принялись искать способы улучшения этого агрегата. К сожалению или к счастью эволюционировать ГУР не сумел, т . к. у него появился полноценный электро-конкурент. Инженеры решили, что применение электрики, а не гидравлики позволит получить новые возможности и устранить массу недочетов присущих ГУРу. Изобретенный электрический усилитель руля (ЭУР), устанавливаемый сегодня практически на многие модели, как бюджетного так и более дорогого класса, пришелся по душе автомобилистам, однако были и те, кто не желал принимать «ноу-хау» и твердо убежден в том, что гидроусилитель лучше чем электроусилитель руля. Чем же они отличаются и каковы конструкционные особенности ГУР и ЭУР? Давайте разбираться.

Как это работает?

Гидроусилитель руля (ГУР)

Что такое гидроусилитель руля? Это — система, состоящая из трубопроводов высокого и низкого давления, в которых благодаря насосу циркулирует специальная жидкость. Для жидкости ГУР предусмотрен бачок, соединенный с насосом. Когда вы поворачиваете руль в системе гидроусилителя происходит целый ряд реакций. Жидкость подается в рулевой механизм через распределитель под высоким давлением. Нагнетаясь в гидроцилиндр, она создает давление на поршень, под воздействием которого тот смещается, снижая степень усилия прилагаемого водителем при повороте рулевого колеса. Во время движения по прямой траектории жидкость ГУР стекает из рулевого механизма в бачок системы.

Электроусилитель — это набор механизмов, среди которых главная роль отведена электромотору, кроме того в состав ЭУР входит электронный блок управления (ЭБУ), а также два датчика (датчик угла поворота и датчик крутящего момента). По сравнению с гидроусилителем, ЭУР устанавливается непосредственно на саму рулевую рейку или колонку, при этом передача крутящего момента осуществляется посредством торсионного вала, встроенного в систему рулевого управления. В то время как ГУР меняет усилие прилагаемое к рулю при помощи давления и жидкости, которая циркулирует в системе, электроусилитель осуществляет все при помощи тока. При повороте руля крутящее усилие передается рулевому механизму по торсионному валу. Датчик крутящего момента ЭУР «понимает» это действие и сообщает о нем в ЭБУ. Электронный блок анализирует полученные данные и определяет, сколько именно тока необходимо «дать» электромотору, чтобы вращение руля было легким и приятным. Следует отметить, что расчет усилия происходит в зависимости от скорости, с которой движется автомобиль, а также угла поворота руля. Когда водитель крутит рулем на месте во время парковки или других маневрах, привод электроусилителя нагружен максимально, поскольку необходимо обеспечить легкое вращение рулевого колеса в сложных условиях. Когда авто движется на высоких скоростях управление рулем становится более острым, так как электроусилитель значительно уменьшает силу крутящего момента, то есть меньше помогает водителю.

Теперь когда мы разобрались в принципах работы предлагаю выяснить, что лучше: ГУР или ЭУР, учитывая плюсы и минусы каждой из систем.

Преимущества ГУР

1. Гидроусилитель рулевого управления имеет более громоздкие габариты, однако плюс в его относительно невысокой стоимости и менее затратном производстве. Это в свою очередь так или иначе сказывается на стоимости транспортного средства.
2. Потенциал мощности. ГУРы сегодня устанавливают преимущественно на автомобили бюджетного класса, а также грузовые микроавтобусы и большие внедорожники. В случае с внедорожниками и микроавтобусами применение гидроуслителя руля можно объяснить тем, что эта система более мощная и способна выдержать большие нагрузки. Это, по сути, главное преимущество ГУР.
3. Вышеупомянутая невысокая стоимость.

Недостатки ГУР

Что до недостатков, то их у гидроусилителя намного больше по сравнению с ЭУР:

1. В автомобиле с ГУР не рекомендуется держать руль в крайнем положении дольше пяти секунд, так как это может привести к перегреву масла в системе и выхода гидроусилителя руля из строя.
2. ГУР требует регулярного обслуживания, не реже чем раз в два года. Владелец автомобиля с такой системой постоянно обязан производить замену жидкости в системе, контролировать ее уровень, проверять привод, шланги и насос на предмет подтеканий и трещин.
3. Третий недостаток — прямая зависимость от работы двигателя. Когда насос включается в работу, он так или иначе отбирает часть мощности у двигателя, а во время движения на высокой скорости по трассе это можно считать пустой тратой мощности, так как в данном случае ГУР практически не нужен.
4. В гидроусилителе нельзя настроить режимы работы в зависимости от скорости движения и условий.
5. Гидроусилитель хорошо выполняет свою работу на малых и средних скоростях, однако на высоких скоростях управление теряет «остроту» и водителю сложно выполнить резкий короткий маневр. Проще говоря, ГУР дольше реагирует из-за применения в нем дополнительных узлов, увеличивающих время отклика.

Преимущества ЭУР

Среди плюсов электроусилителя руля можно выделить следующие особенности:

1. Простая конструкция, следовательно простота в обслуживании. В ЭУР нет никаких шлангов, жидкостей или насоса, поэтому нет необходимости тратить время и деньги на периодический осмотр и обслуживание. Водитель должен следить только за состоянием подшипников качения.
2. Компактные размеры ЭУР экономят место, а в некоторых автомобилях интегрируются непосредственно в рулевой вал, который находится в салоне автомобиля, а не под его капотом. Это, как вы понимает, увеличивает его срок службы, поскольку находясь в салоне он не подвержен влиянию температур, влажности и прочих факторов сокращающих срок жизни гидроусилителя.
3. Благодаря электроусилителю руля происходит экономия топлива, т. к. мотор ЭУРа в отличие от ГУРовского насоса включается только при повороте руля, кроме того он не напрягает двигатель и не отбирает у него мощность.
4. При помощи ЭБУ можно настроить режим работы электроусилителя под свои потребности и определенные условия эксплуатации.
5. Руль, на котором есть ЭУР можно держать в крайнем положении без ограничения по времени.
6. И, последнее, пожалуй, самое важное преимущество этого типа усилителей, которое касается по большей мере гонщиков — более острая реакция руля во время движения на высоких скоростях.

Недостатки ЭУР

Электроусилитель руля является намного более прогрессивным устройством, однако и оно не лишено недостатков, среди которых:

1. Первым и возможно самым главным недостатком можно считать высокую стоимость.
2. Маленькая мощность электромотора, которая не позволяет устанавливать него на более тяжелых ТС (автобусы, кроссоверы, пикапы, грузовые авто). Хотя со временем этот недостаток будет устранен, так как конструкция ЭУР совершенствуется каждый год.

Читайте также:

гидроусилитель или электроусилитель руля? Ответ

Усилитель руля — это устройство, благодаря которому «баранка» автомобиля поворачивается легко. Водителю нет необходимости прилагать большие усилия к рулевому колесу при поворотах. Когда-то на всех автомобилях использовался исключительно гидравлический усилитель руля (ГУР), но примерно в 90-е годы был разработан электрический вариант. Сейчас электроусилитель руля (ЭУР) набирает большую популярность, и многие автомобили выпускаются именно с ним. Каждая разновидность устройства обладает своими особенностями, плюсами и минусами. Некоторые автовладельцы задумываются, что лучше: гидроусилитель или электроусилитель руля. Однозначного ответа нет, все зависит от особенностей эксплуатации авто и потребностей водителя.

Устройство и принцип работы гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля работает на основе циркуляции жидкости (масла). В момент запуска двигателя запускается и насос. Благодаря ременной передачи на насос передается крутящий момент, и он начинает качать масло. Жидкость перемещается в замкнутой системе, создавая в ней давление. В момент поворота руля распределитель направляет масло в нужную камеру гидроцилиндра, что приводит к толчку рулевых тяг. Благодаря этому усилие на руль снижается.

Можно выделить несколько плюсов ГУР:

• повышенная мощность, делающая его идеальным вариантом для грузовиков и внедорожников;
• дешевое обслуживание;
• низкие затраты на производство, снижающие и стоимость авто.

Есть и минусы:

• риск отказа при долгом положении руля в крайнем положении;
• плохая работа на высоких скоростях;
• перебои в функционировании из-за перепада температуры;
• необходимость периодической замены гидравлической жидкости;
• постоянная работа насоса, который со временем изнашивается и требует ремонта.

Среди наиболее часто встречающихся поломок ГУР можно выделить:

• проблемы с редуктором;
• износ насоса;
• износ золотника в распределителе;
• проблемы с клапаном;
• износ подшипников;
• снижение уровня жидкости;
• нарушение герметичности системы из-за износа сальников или повреждений шлангов.

Таким образом, гидроусилитель руля подходит для автолюбителей, которые стремятся экономить и не собираются переплачивать за обслуживание автомобиля. ГУР не требует высоких затрат, но проблема заключается в том, что его составные части периодически выходят из строя. Особенно это касается суровых условий эксплуатации. Рассматривая, чем отличается гидроусилитель руля от электроусилителя руля, можно понять, что первый работает постоянно, а второй — только по мере необходимости.

Устройство и принцип работы электроусилителя руля

Электроусилитель руля функционирует от электрического мотора. Особенностью ЭУР является то, что он не работает постоянно, как ГУР, а активируется только в момент поворота рулевого колеса. Существует две разновидности ЭУР. В первом случае он крепится к рулевой рейке, во второй — к рулевому валу. Первый вариант является более распространенным. ЭУР дополняется блоком управления, при помощи которого можно установить индивидуальные настройки. Это позволит обеспечить более плавный ход автомобиля.

Электроусилитель руля обладает следующими достоинствами:

• компактные размеры;
• отсутствие жидкости в системе, что исключает проблемы из-за создаваемого давления;
• хорошая работа на любых скоростях, в том числе и на высоких;
• простота установки;
• возможность выставления индивидуальных настроек.

Но есть и несколько минусов:

• риск перегрева электромотора;
• высокая стоимость;
• частое отсутствие возможностей для обслуживания и ремонта, из-за чего приходится менять ЭУР полностью.

Наиболее частыми поломками ЭУР являются:

• перегрев электродвигателя;
• проблемы с блоком управления;
• неполадки датчиков.

Как видно из вышесказанного, электроусилитель руля является достаточно надежным устройством. Его обычно выбирают автолюбители, которые готовы переплатить, но получить высокое качество. За счет того, что ЭУР работает не постоянно, как ГУР, а активируется только в момент вращения руля, изнашивается он гораздо медленнее. Но важно понимать, что при возникновении поломок, вероятно, придется менять сразу весь усилитель. А это точно обойдется дороже, чем ремонт ГУР.

Сравнение ГУР и ЭУР

Пытаясь разобраться, электроусилитель или гидроусилитель стоит использовать, необходимо сравнить их, чтобы понять, в чем их кардинальные отличия. Так, ГУР представляет собой очень громоздкое и массивное устройство. Что касается ЭУР, то он имеет компактные размеры и легко устанавливается. Из-за сложного устройства ГУР с его ремонтом часто возникают сложности. К примеру, чтобы заменить ремень, для начала необходимо до него добраться. А для этого нужно снять шкив ГУР.

ГУР отличается тем, что работает в постоянном режиме. Из-за этого он достаточно быстро изнашивается. С ЭУР такой проблемы нет. Он включается только в нужный момент.

Еще одно отличие гидроусилителя от электроусилителя руля заключается в том, что ГУР требует регулярного обслуживания. В нем необходимо периодически менять жидкость. Также следует менять износившиеся сальники на новые, чтобы восстановить герметичность системы. В ЭУР расходников нет, поэтому и их замена не требуется. Это исключает проблемы с обслуживанием усилителя.

Также важно помнить, что если на автомобиле установлен гидроусилитель руля, то рулевое колесо нельзя слишком долго задерживать в крайнем положении. Продолжительность такого состояния не должна быть больше пяти секунд. В противном случае есть риск возникновения проблем. С ЭУР они исключены.

Выводы

Нельзя однозначно сказать, какой из типов усилителя руля лучше, ведь каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Практика показывает, что ЭУР лучше использовать на легковых автомобилях, которые обычно эксплуатируются в городских условиях. ГУР же оптимально подходит для более массивной техники и для внедорожников. Вообще, сейчас все больше автомобилей оснащаются именно электроусилителем руля, и есть предположение, что ГУР скоро совсем устареет. Но с его использованием продолжают работать старые машины. При регулярном обслуживании и замене расходников серьезных проблем и поломок можно легко избежать.

Количественная оценка генетической гетерогенности между континентальными популяциями по росту человека и индексу массы тела

Комбинированная гормональная контрацепция и ее влияние на настроение: критический обзор

Цели: Неблагоприятные изменения настроения иногда называют причиной прекращения приема комбинированных гормональных контрацептивов (КГК).Был проведен систематический обзор недавней литературы, чтобы охарактеризовать природу этих побочных эффектов и определить характеристики, которые могут предрасполагать женщин к таким эффектам.

Методы: Был проведен обзор исследований MEDLINE за последние 30 лет, посвященных ХГС и настроению. Поиск в базе данных был дополнен исследованиями, найденными через цитаты и ссылки.

Результаты: Литература по исследованиям по этой теме ограничена из-за отсутствия проспективных исследований, разнообразных измерений настроения и объединения многих разрозненных типов контрацептивов, изученных вместе в одной когорте. Общие темы, которые вытекают из обзора этих статей, включают: (1) большинство женщин, принимающих КГК, не демонстрируют никакого эффекта или положительного воздействия на настроение, с низкой частотой побочных эффектов; (2) контрацептивы, содержащие меньше андрогенных прогестинов, могут иметь меньшее отрицательное воздействие на настроение; (3) непрерывный и, возможно, непероральный прием CHC оказывает наименьшее влияние на настроение; (4) женщины с основными расстройствами настроения могут быть предрасположены к эффектам настроения, но это может отражать факторы, связанные с выбором контрацепции, а не само расстройство настроения.

Вывод: Непоследовательные методы исследования и отсутствие единообразных оценок затрудняют однозначные выводы о том, какие пользователи КГК подвержены риску неблагоприятных эффектов настроения. До тех пор, пока не будут доступны больше проспективных данных, клиницисты должны осознавать, что такие эффекты нечасты и что КГК можно назначать с уверенностью.

Ключевые слова: Гормональная контрацепция; депрессия; настроение; побочные эффекты.

Доминирующая часть финансового сектора, выявленная частичным корреляционным анализом фондового рынка

Abstract

Какие доминирующие акции определяют корреляции между акциями, торгуемыми на фондовом рынке? Может ли корреляционный анализ дать ответ на этот вопрос? В прошлом сети, основанные на корреляции, предлагались в качестве инструмента для раскрытия основы рынка. Сети на основе корреляции представляют акции и их отношения, которые затем исследуются с использованием различных методологий теории сетей.Здесь мы представляем новую концепцию для решения вышеупомянутого вопроса — частичную корреляционную сеть. Частичная корреляция — это мера того, как на корреляцию между двумя переменными, например доходностью акций, влияет третья переменная. Используя его, мы определяем прокси влияния акций, который затем используется для построения сетей частичной корреляции. Эмпирическая часть этого исследования проводится на конкретной финансовой системе, а именно на наборе из 300 высококапитализированных акций, торгуемых на Нью-Йоркской фондовой бирже в период 2001–2003 годов.Построив частичную корреляционную сеть, в отличие от стандартных сетей на основе корреляции, мы обнаруживаем, что акции, принадлежащие к финансовому сектору и, в частности, к подсектору инвестиционных услуг, являются наиболее влиятельными акциями, влияющими на профиль корреляции системы. . Используя анализ скользящего окна, мы обнаруживаем, что сильное влияние финансовых акций сохраняется во времени в течение исследуемого периода торговли. Наши результаты проливают новый свет на основные механизмы и движущие силы, контролирующие профиль корреляции, наблюдаемый на финансовом рынке.

Образец цитирования: Кенетт Д.Ю., Тумминелло М., Мади А., Гур-Гершгорен Г., Мантенья Р.Н., Бен-Джейкоб Э. (2010) Доминирующее положение в финансовом секторе, выявленное с помощью частичного корреляционного анализа фондового рынка. PLoS ONE 5 (12): e15032. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015032

Редактор: Энрико Скалас, Восточный университет Пьемонте, Италия

Поступила: 25 августа 2010 г .; Одобрена: 7 октября 2010 г .; Опубликован: 20 декабря 2010 г.

Авторские права: © 2010 Kenett et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: M.T. и Р.Н.М. Выражаем признательность за финансовую поддержку итальянского проекта Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale 2007 TKLTSR «Indagine di fatti stilizzati e delle Strategie risultanti di Agency e istituzioni osservate in mercati Finanziari, реализованный искусственно».D.Y.K., A.M. и E.B.J. выражаем признательность за финансовую поддержку Фонду семьи Таубер и кафедре физики сложных систем Тель-Авивского университета им. Магуи-Гласса.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Один четкий и немедленный вывод из финансового кризиса, от которого мир все еще пытается оправиться, — это необходимость изменить наши знания и представление о структуре и динамике финансовых рынков [1].За последние несколько лет для изучения поведения фондовых данных использовались различные методы анализа временных рядов с целью выявления некоторых динамических мотивов и стилизованных фактов, описывающих рынки. При характеристике профиля корреляции эти методы обычно используют базовый коэффициент корреляции Пирсона для исследования взаимосвязей запасов. Эмерджентные свойства, такие как наличие кластеров акций, были обнаружены путем исследования корреляции между временными рядами различных доходностей акций [2] — [5].

Наличие высокой степени взаимной корреляции между синхронной временной эволюцией набора доходностей акций является хорошо известным эмпирическим фактом [6] — [8]. Для временного горизонта в один торговый день коэффициент корреляции достигает 0,7 для некоторой пары доходностей акций, принадлежащих к одному и тому же сектору экономики. Коэффициент корреляции Пирсона предоставляет информацию о том, насколько похоже изменение цены данной пары акций. Однако коэффициент корреляции ничего не говорит о том, контролирует ли другая акция (и) наблюдаемую взаимосвязь между двумя акциями.Возможный подход к решению этой проблемы состоит в использовании статистической меры частичной корреляции [9].

Частичная корреляция — мощный инструмент для исследования того, как корреляция между двумя акциями является результатом их корреляции с третьей опосредующей акцией. Например, предположим, что у нас есть три акции, A, B и C, и мы обнаруживаем значительную корреляцию между всеми тремя парами. Если мы подозреваем, что корреляция между A и B является результатом их индивидуальной корреляции с C (т.е. A – C и B – C), мы соответствующим образом удаляем (предполагаемую линейную) связь между A и C, а также между B и C. Затем мы пересчитываем корреляцию между A и B, которая теперь является частичной корреляцией, после удаления эффекта of C. Если результирующая частичная корреляция значительно меньше исходной корреляции, то мы можем сказать, что корреляция между A и B в основном обусловлена ​​их индивидуальной корреляцией с C. Использование частичных корреляций для исследования сложных систем становится все более популярным. .Он использовался при изучении генных сетей [10] — [12], а также недавно был использован для исследования того, как рыночный индекс влияет на отношения между акциями, торгуемыми на рынке [13]. Частичная корреляция не должна рассматриваться как мера причинно-следственной связи, поскольку множество различных причинно-следственных связей могут коррелировать одну и ту же пару переменных. Какие причинные свойства могут быть выведены из изучения корреляций, было хорошо исследовано ранее [14] — [16]. Однако, хотя частичный корреляционный анализ все еще не делает вывод о причинно-следственных связях, он исключает многие возможности и, таким образом, является шагом в направлении причинного вывода.

Причинно-следственная связь, а точнее характер корреляционных отношений между различными акциями, является важной проблемой, которую необходимо раскрыть. Основная цель должна заключаться в понимании основных механизмов установки корреляции, происходящей на фондовом рынке. Мы предлагаем два различных метода для достижения этой цели, оба из которых основаны на построении и анализе направленных сетей на основе частичных корреляций. Первый метод — это пороговый метод, при котором сеть частичной корреляции строится путем удаления всех связей, связанных с частичной корреляцией меньше порогового значения.Второй метод выбирает связи между акциями, сначала ранжируя частичную корреляцию в соответствии с их интенсивностью, а затем выбирая репрезентативный набор из них, удовлетворяющий требованию данного топологического ограничения на результирующую сеть (см. Ниже). Стоит отметить, что сети частичной корреляции — это направленные сети, показывающие влияние одних акций на структуру корреляции других акций. Таким образом, сети частичной корреляции несут информацию, которая отличается от информации, содержащейся в сетях на основе корреляции, которые изучались в прошлом [4], [5], [17] — [19].

В этой статье мы исследуем ежедневную доходность 300 крупнейших капитализированных акций, торгуемых на Нью-Йоркской фондовой бирже (NYSE) в период с января 2001 года по декабрь 2003 года. Стоимость капитализации акций была зафиксирована на 12/2003. Мы выбрали эту систему, потому что эмерджентные свойства этой системы, выявленные из анализа коэффициентов корреляции Пирсона, были тщательно исследованы в прошлом [3], [4], [13], [17] — [27]. Начнем с построения частичных корреляционных сетей, наблюдаемых за весь исследуемый период времени.Мы называем эти сети стационарными. В отличие от сетей, основанных на корреляции, эти сети демонстрируют доминирующее влияние финансовых акций на корреляционную структуру рынка. Мы наблюдаем, что финансовые акции действуют как заметная сила, влияющая на корреляционную структуру других акций в этих сетях. Затем, чтобы исследовать влияние различных акций за более короткие периоды времени, мы выполняем динамический сетевой анализ. В этом анализе мы используем подход скользящего окна (с использованием короткого временного окна в один месяц торговых дней и большего окна в четыре торговых месяца).Этот динамический анализ подчеркивает тот факт, что доминирующее влияние финансовых акций довольно устойчиво в течение исследуемого периода.

Наши результаты обеспечивают уникальную основу для исследования основы корреляционной структуры рынка и раскрывают решающую роль финансовых акций в этом отношении. Это наблюдаемое доминирование и тот факт, что оно сохраняется во времени, может дать новые представления о крахе финансовых рынков из-за кризиса кредитного кризиса.

Методы

В этом разделе мы проиллюстрируем две сети частичной корреляции. Начнем с напоминания об определении частичной корреляции. Частный коэффициент корреляции количественно определяет корреляцию между двумя переменными, например доходность акций, если она обусловлена ​​одной или несколькими другими переменными [9], [13], [20]. В частности, пусть будет последовательностью случайных величин, и будет наилучшим линейным приближением к и основанным на. Тогда частный коэффициент корреляции — это коэффициент корреляции между случайными величинами и, т.е.е. коэффициент корреляции между остатками переменных и. Частный коэффициент корреляции между переменными и, основанный на переменной, представляет собой коэффициент корреляции Пирсона между остатками и, которые не коррелируют с. Чтобы получить эти остатки от и, они оба регрессируют.

Количество обусловливающих переменных определяет порядок частичного коэффициента корреляции. Например, это частный коэффициент корреляции первого порядка, поскольку он зависит исключительно от переменной [9], [13].Рассмотрим три случайные величины, и. Частный коэффициент корреляции может быть выражен через коэффициенты корреляции Пирсона, и (см., Например, ссылку [9]) как (1)

Небольшое значение может указывать на то, что переменная сильно влияет на корреляцию между и, т.е. Однако также может быть маленьким просто потому, что коэффициенты корреляции Пирсона, и малы, и это тот случай, который мы хотим не учитывать в нашем анализе. Чтобы различать эти два случая, мы сосредоточимся на величине (2)

Мы обращаемся к этой величине как к корреляционному влиянию или влиянию на пару элементов и.Эта величина велика только тогда, когда значительная часть корреляции может быть объяснена в терминах. Поэтому в дальнейшем мы сосредоточим наш анализ на больших значениях.

Сети частичной корреляции

Есть две основные причины для использования сетей частичной корреляции при описании влияния конкретных элементов на парные корреляции системы. Прежде всего, сети частичной корреляции можно рассматривать как процедуры фильтрации, которые выбирают наиболее статистически надежную информацию о влиянии конкретных запасов на корреляционную структуру системы.Это аналогично тому, что наблюдалось при исследовании сетей на основе корреляции (см., Например, [4]). Вторая причина построения сетей частичной корреляции состоит в том, чтобы упростить описание системы, которое включает частичные корреляционные взаимодействия в соответствии с уравнениями (1,2), когда учитывается вся доступная информация. Фактически сети частичной корреляции иногда могут выбирать довольно небольшое, но весьма репрезентативное количество ссылок.

Давайте подробно обсудим две различные сети частичной корреляции, которые мы вводим: (i) сеть порогов частичной корреляции (PCTN) и (ii) планарную частичную корреляционную сеть с максимальной фильтрацией (PCPG).Мы рассматриваем обе эти сети, потому что они основаны на взаимодополняющих концепциях, и их свойства могут пролить свет на различные аспекты системы. PCTN — это сеть, в которой значения влияния корреляции, превышающие заданный порог, который является специфическим для каждой влиятельной акции, сохраняются в сети. PCPG — это сеть, основанная на иерархической кластеризации, и она позволяет учитывать неоднородность взаимодействий, сохраняя информацию в иерархическом порядке, так что сохранение информации также о плохо взаимодействующих группах элементов, которые не могут быть выбраны с помощью порогового метода. .Следует отметить, что метод PCPG предполагает строгую фильтрацию взаимодействий между различными элементами. Фактически он хранит информацию только о «репрезентативных» частичных корреляциях. В следующих двух подразделах мы обсудим методы построения и основные свойства как PCTN, так и PCPG.

Сеть пороговых значений частичной корреляции

PCTN — это сеть, вершины которой являются элементами системы, например акции в нашем исследовании. Для элементов, и задаем две направленные связи, а именно и, указывающие на влияние элемента на корреляцию между элементами и, если и только если (3)

, где и — среднее значение и стандартное отклонение, определенные относительно элемента кондиционирования, а — параметр, который мы называем порогом влияния.Топологические и метрические свойства сети PCTN сильно зависят от значения параметра. Чтобы выбрать подходящее значение, мы итеративно выбираем разные значения этого параметра и вычисляем сумму весов всех ребер в результирующем PCTN. Мы указываем это количество как. Ибо у нас есть. На рис. 1 представлена ​​зависимость доли от. Кроме того, мы проводим аналогичный анализ для размера самого большого связного компонента в сети в зависимости от значения k.Мы указываем общее количество вершин в самой большой связной компоненте PCTN для данного с. На рис. 1 показана величина, где совпадает с. Как видно из рисунка, это хороший выбор для получения PCTN со значительным наибольшим компонентом связности и нетривиальными топологическими и метрическими свойствами результирующего PCTN. PCTN — это взвешенная сеть, в которой вес, связанный с направленной связью, задается общим числом переменных, таких что уравнение. (3) удовлетворяется.PCTN — это сеть, основанная на порогах, и, как и все сети на основе пороговых значений, она очень чувствительна к значению порога. При нулевом пороге сеть полностью подключена. По мере увеличения порога сеть становится более информативной в отношении структуры частичной корреляции системы, но выбор частичной корреляции может зависеть от статистической неопределенности. Здесь мы выбираем достаточно высокий порог, чтобы PCTN был нетривиальным, и достаточно низкий, чтобы выбор частичной корреляции не приводил к серьезной фильтрации.Таким образом, на выбор ссылки не сильно влияет статистическая неопределенность, присутствующая в оценках частичной корреляции из временных рядов конечной длины. Более того, хотя увеличение порога значительно снижает количество ссылок в сети, доминирование финансового сектора остается качественно таким же при более высоких порогах.

Планарный график частичной корреляции

PCPG — это адаптация планарного графика с максимальной фильтрацией (PMFG) для работы с асимметричными взаимодействиями между элементами системы.PMFG — это сеть на основе корреляции, которая была представлена ​​в исх. [19]. PMFG не является пороговой сетью, и мы рассматриваем ее здесь, потому что пороговые методы могут не учитывать неоднородность сходств или влияний, которые обычно присутствуют в различных масштабах корреляции в сложных системах. PMFG может справиться с такой неоднородностью, а также с другими основанными на корреляции графами, такими как Minimum Spanning Tree (MST) [4], [17], [25], которые также основаны на иерархической кластеризации.Фактически, и PMFG, и MST глубоко связаны с кластерным анализом одиночных связей. Постепенное слияние связанных компонентов во время построения двух сетей в точности следует за постепенным слиянием кластеров иерархического дерева, которое является результатом кластерного анализа одиночных связей. MST включен в PMFG по построению [19]. И PMFG, и MST являются планарными графами, то есть их можно нарисовать на поверхности сферы без пересечения звеньев. MST — это дерево, в котором вершины сети соединены ссылками, а количество ссылок в PMFG равно.Следует отметить, что это максимальное количество ссылок, разрешенных для плоского графа, и минимальное количество ссылок, позволяющих соединить сеть вершин. Таким образом, MST и PMFG являются планарными и связными графами. MST имеет минимальное количество ссылок, которые должны присутствовать в связном графе, а PMFG имеет максимальное количество ссылок, позволяющих удовлетворить ограничение планарности. Сети на основе подобия, такие как MST и PMFG, информативны о взаимосвязях, присутствующих между динамикой доходности акций или активов, торгуемых на финансовых рынках [4], [13], [17], [19], [20], [25] — [27].Преимущество использования PMFG вместо MST связано с его ослабленным топологическим ограничением, которое позволяет сохранять в графе больший объем информации, переносимой матрицей подобия, например циклы и клики из трех и четырех элементов, как это подробно описано в исх. [19]. Сохраняемая информация является статистически надежной, потому что ссылки, присутствующие в PMFG, в основном соответствуют самой большой паре сходств / корреляций системы, и этот факт гарантирует статистическую устойчивость сети в очень хорошей степени [26].

Чтобы иметь дело с частичными корреляциями, здесь мы предлагаем адаптацию PMFG к случаю, когда взаимодействия между парами элементов не симметричны. Мы назвали этот новый ориентированный граф PCPG. Он получается исходя из корреляционного влияния. В частности, мы определяем среднее влияние элемента на корреляции между элементом и всеми другими элементами в системе как (4)

Важно отметить, что в целом. Для построения PCPG мы перечисляем значения среднего корреляционного влияния в порядке убывания.Протокол построения сети начинается с рассмотрения пустой сети с вершинами. Начав с первой записи списка, скажем, мы помещаем направленную связь тогда и только тогда, когда результирующая сеть все еще является плоской, то есть ее можно нарисовать на поверхности сферы без пересечения связей [19]. При таком выборе, если только ссылка рассматривается для включения в PCPG, чтобы избежать множественных ссылок и сохранить информацию об основном направлении влияния.

PCPG имеет конечное количество звеньев, которые представляют собой систему элементов.PCPG оказывается довольно жесткой фильтрацией исходных частных коэффициентов корреляции. Несмотря на это серьезное сокращение информации, он дает описание основы взаимодействия системы, контролирующей корреляционные свойства системы.

Результаты и обсуждение

Мы анализируем систему дневных временных рядов доходности 300 крупнейших капитализированных акций, торгуемых на NYSE в период 2001–2003 годов. Каждая акция классифицируется в соответствии с ее сектором и подсектором экономической деятельности.В рамках используемой нами классификации акций Yahoo Finance (2004) существует 12 различных секторов экономики. Секторы: базовые материалы (BM, 24 акции), потребительские циклы (CC, 22 акций), потребительские нециклические (CN, 25 акций), капитальные товары (CG, 12 акций), конгломераты (CO, 8 акций), энергетика. (EN, 17 акций), финансовый (FI, 53 акции), здравоохранение (HE, 19 акций), услуги (SE, 69 акций), технологии (TE, 34), транспорт (TR, 5 акций) и коммунальные услуги (UT , 12 шт.). Подсекторов деятельности — 80.В таблице S1 мы приводим список из 300 акций вместе с соответствующими секторами и подсекторами деятельности. Система исследуется двумя разными способами. Первый анализ проводится с учетом всего исследуемого периода в три года. Этот анализ дает общее описание системы и использует длину временных рядов (ежедневные записи), чтобы сохранить небольшую статистическую неопределенность, связанную с оценкой частичной корреляции, приведенной в формуле.(1). Второй анализ описывает динамику влияния во времени. Это достигается путем выполнения анализа PCTN и PCPG для более коротких периодов времени в случае подхода со скользящим окном, а в другом — за счет рассмотрения неперекрывающихся окон. Для каждого временного окна мы вычисляем частичную корреляционную сеть и изучаем динамику влияния отдельных акций, а также секторов экономики и подсекторов деятельности во времени.

Стационарный сетевой анализ

Первый вопрос, на который мы ответим, касается наиболее влиятельных акций.В качестве прокси влияния акции мы используем исходящую степень акции в PCPG, то есть общее количество направленных ссылок, исходящих из сети. Вместо этого в качестве показателя влияния запасов в сети PCTN мы используем взвешенную исходящую степень, то есть сумму весов направленных ссылок, исходящих из сети. Обоснование выбора использования разных мер влияния для двух сетей лежит в различном характере этих двух сетей. В PCPG, которая представляет собой разреженную сеть только со ссылками, информация о взаимодействиях между элементами системы хранится в топологии сети.Поэтому использование исходящей степени для измерения влияния запаса является хорошим выбором, поскольку исходящая степень зависит только от топологии сети.

С другой стороны, для низких значений порога PCTN представляет собой довольно плотную сеть. Например, когда общее количество направленных ссылок в PCTN системы составляет 40924, что вполне нормально. Для такой плотной сети информация о релевантных взаимодействиях в системе в основном хранится с помощью весов каналов, и поэтому веса необходимо принимать во внимание для соответствующего описания характеристик сети.На рис. 2 мы указываем степень и убыток 10 наиболее влиятельных акций обеих сетей вместе с их экономическим сектором деятельности. Большинство из 10 крупнейших компаний принадлежит финансовому сектору. Чтобы лучше понять взаимное влияние секторов экономики, в таблице 1 мы перечисляем все 12 секторов экономики вместе с некоторой информацией об их общем влиянии в системе. Порядок секторов экономики в таблице 1 соответствует исходящей степени в PCPG и взвешенной исходящей степени в PCTN.Исходящая степень сектора определяется как общее количество звеньев в PCPG, исходящих из акций, принадлежащих сектору, и указывающих на акции, принадлежащие другим секторам деятельности. Мы указываем это количество как. Точно так же количество — это степень сектора s, то есть общее количество ссылок из акций, не принадлежащих сектору, которые направлены на акции, принадлежащие этому сектору. Взвешенная исходящая степень и взвешенная степень сектора, которые используются в PCTN, определяются аналогичным образом путем суммирования весов по всем каналам, выбранным, как указано выше.Большие значения и указывают на то, что сектор имеет большое влияние в системе, в то время как большие значения и указывают на то, что сектор находится под сильным влиянием других секторов экономики. В таблице 1 мы также приводим показатель относительного влияния секторов экономики на основе этих показателей. Для данного сектора эти относительные меры влияния определяются как: (5)

, где невзвешенное относительное влияние сектора используется в PCPG, а взвешенное относительное влияние — в PCTN.Относительное влияние — это величина, находящаяся в интервале. Положительное (отрицательное) значение относительного влияния сектора указывает на то, что сектор влияет на другие сектора в большей (меньшей) степени, чем степень его влияния со стороны других секторов. Хотя финансовый сектор имеет самую высокую исходящую степень в PCPG и самую высокую взвешенную исходящую степень в PCTN, его относительное влияние в этих двух случаях сильно различается. Таблица 1 показывает, что для большинства секторов знак относительного влияния или является одинаковым в обеих сетях, хотя наблюдаемое значение может сильно отличаться.Кроме того, ранжирование секторов в соответствии с исходящей степенью различается для двух сетей, и только финансовый сектор (вверху) и транспортный сектор (внизу) имеют одинаковую оценку для обеих сетей. Различия между рейтингом исходящей степени и относительным влиянием секторов в сетях, вероятно, связаны с разной информацией, содержащейся в двух сетях. PCPG фокусируется на влиянии акций, усредненных по всему рынку, тогда как аналогичное ограничение отсутствует в PCTN.В трех случаях знак относительного влияния в двух сетях противоположен. Этими тремя секторами являются энергетика, коммунальные услуги и транспорт, что позволяет предположить, что влияние акций этих секторов может быть довольно локализованным. Однако, несмотря на эти различия, корреляция между относительными значениями влияния в двух сетях составляет. Это число довольно велико, что указывает на схожее общее описание относительного влияния различных секторов в двух сетях.

Если посмотреть на рис.2 и Таблица 1, очевидно, что финансовый сектор играет ключевую роль в системе. Однако такая актуальность может быть связана с некоторыми конкретными экономическими подсекторами деятельности. Другими словами, может быть неоднородность поведения и внутри сектора. Чтобы лучше понять роль экономических подсекторов, мы анализируем сети частичной корреляции путем объединения всех акций, принадлежащих к одному и тому же экономическому подсектору деятельности, в одной вершине нового подсектора PCPG. Результатом является взвешенная направленная сеть, в которой каждая вершина соответствует определенному экономическому подсектору деятельности, а вес направленной связи от подсектора к подсектору определяется общим количеством направленных ссылок, исходящих из акций, принадлежащих в подсектор и входящие в запасы подсектора в PCPG запасов.На рис. 3 мы показываем PCPG подсекторов экономики. Как видно из рисунка, сеть состоит из трех центральных подсекторов финансового сектора. Это (i) инвестиционные услуги, (ii) страхование жизни и (iii) подсекторы региональных банков. Эти три подсектора влияют на многие другие подсекторы в сети и играют важную роль в топологии подсекторной сети. Следует отметить, что такая заметная роль финансового сектора и некоторых его подсекторов не проявляется в стандартном корреляционном анализе доходности акций на NYSE.Основное различие между экономической информацией, переносимой с помощью стандартных корреляций, и той, которая переносится с помощью частичных корреляций, наблюдается при сравнении роли экономических секторов в соответствующих планарных сетях. PMFG, связанный со стандартными корреляциями, представляет собой неориентированную сеть со ссылками, то есть с таким же количеством ссылок, наблюдаемых в направленной PCPG. Общее количество соединительных звеньев, принадлежащих различным секторам экономики, составляет 283 в PMFG, в то время как это число достигает 476 в PCPG.Этот факт указывает на то, что взаимное влияние акций согласно частичным корреляциям не локализовано внутри секторов экономики, как в основном для стандартных корреляций, а распространяется по всей сети частичных корреляций. Еще более разительное различие между стандартной корреляцией и частичной корреляцией можно наблюдать, если посмотреть на конкретную значимость каждого сектора экономики в планарных сетях. В Таблице 1 мы сообщаем о степени и убытке каждого сектора экономики в PCPG.Отметим, что исходящая степень финансового сектора составляет 304, в то время как ее степень составляет 4 в PCPG. С другой стороны, степень финансового сектора составляет всего 119 в стандартной корреляционной PMFG. Этот вывод показывает, что влияние финансового сектора в PCPG примерно в 3 раза больше, чем его влияние в стандартной корреляционной PMFG. Скорее противоположное поведение наблюдается в сфере услуг. Сектор услуг уступает только финансовому сектору в обеих планарных сетях.Его степень составляет 85 в стандартной корреляционной PMFG, тогда как она составляет 152 в PCPG. Степень 152 сектора услуг можно разделить по степени и исходу в PCPG (см. Таблицу 1). Его степень равна 136, а исходная — всего 16. Этот результат показывает, что сектор услуг находится под сильным влиянием других секторов, в то время как он слабо влияет на всю систему. Это поведение прямо противоположно тому, что наблюдается в финансовом секторе, и это важное различие между финансовым сектором и сектором услуг нельзя вывести, глядя на сети, полученные с использованием стандартной корреляции в качестве меры сходства.Для сравнения в следующем подразделе мы показываем подсекторную сеть, связанную со стандартной корреляционной PMFG, и перечисляем степень сектора в PMFG.

Рисунок 3. Анализ PCPG 300 акций, сгруппированных по соответствующим подсекторам.

В этой сети мы представляем, как каждый подсектор влияет на другие подсекторы. Цвет вершин соответствует сектору экономики, к которому принадлежит каждый подсектор. В частности, основные материалы (фиолетовый), капитальные товары (светло-зеленый), конгломераты (оранжевый), циклический потребительский (желто-коричневый), нециклический потребительский (желтый), энергия (синий), финансовый (зеленый), здравоохранение (серый), услуги ( голубой), технологии (красный), транспорт (коричневый) и коммунальные услуги (пурпурный).Подсектора с положительным относительным влиянием согласно уравнению (5) отмечены на рисунке. Подсектора, помеченные номерами, перечислены в Таблице S2. Мы находим два основных центра в сети — подсекторы инвестиционных услуг и страхование жизни. Толщина и серый уровень ссылок пропорциональны логарифму веса ссылки.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015032.g003

Сравнение PCPG и PMFG

На рис.4 мы представляем PCPG из 300 акций. Список из 300 акций вместе с соответствующим сектором и подсектором деятельности представлен в отдельном файле pdf в SI. Каждый узел в этой сети представляет собой отдельную акцию, и ссылки направлены от влиятельной акции к акции, на которую влияют. На этом уровне иерархии появляются отдельные хабы, и внимательное изучение этих хабов показывает, что это акции, принадлежащие финансовому сектору. Цвета вершин в сети выбираются в соответствии с сектором экономики, к которому принадлежит каждая акция.Для сравнения стандартных корреляций с частичными корреляциями мы также указываем PMFG, построенную на основе стандартных корреляций доходности 300 акций на рис. 5. Напоминаем, что общее количество связей как в PMFG, так и в PCPG равно.

Рисунок 4. PCPG (частичные корреляции) 300 акций.

Цвета вершин в сети выбираются в соответствии с сектором экономики, к которому принадлежит каждая акция. В частности: базовые материалы (фиолетовый), капитальные товары (светло-зеленый), конгломераты (оранжевый), циклический потребительский (желто-коричневый), нециклический потребительский (желтый), энергия (синий), финансовый (зеленый), здравоохранение (серый), услуги ( голубой), технологии (красный), транспорт (коричневый) и коммунальные услуги (пурпурный).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015032.g004

Рисунок 5. PMFG (стандартные корреляции) 300 акций.

Цвета вершин в сети выбираются в соответствии с сектором экономики, к которому принадлежит каждая акция. В частности: базовые материалы (фиолетовый), капитальные товары (светло-зеленый), конгломераты (оранжевый), циклический потребительский (желто-коричневый), нециклический потребительский (желтый), энергия (синий), финансовый (зеленый), здравоохранение (серый), услуги ( голубой), технологии (красный), транспорт (коричневый) и коммунальные услуги (пурпурный).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015032.g005

Сети подсекторов экономики.

Мы сравниваем некоторые свойства PMFG, который основан на стандартных корреляциях, со свойствами PCPG, связанных с частичными корреляциями между 300 акциями в системе с точки зрения отношений между подсекторами деятельности. Список подсекторов вместе с соответствующим сектором деятельности доступен в Таблице S2. В Таблице 2 мы указываем 5 экономических подсекторов с наивысшей взвешенной степенью в PMFG и с наивысшей взвешенной степенью исходов в PCPG.Стоит отметить, что исходная степень подсектора инвестиционных услуг составляет 174 в PCPG, что более чем вдвое превышает ее степень в PMFG (77). На рис. 6 мы показываем подсекторную сеть, полученную из PMFG. Этот показатель можно напрямую сравнить с сетью подсекторов, полученной из PCPG, как показано на рис. 3. Цвет вершин на рисунках соответствует секторам экономики: основные материалы (фиолетовый), капитальные товары (светло-зеленый), конгломераты (оранжевый), потребительские циклы (желто-коричневый), потребительские нециклические (желтый), энергетический (синий), финансовый (зеленый), здравоохранение (серый), услуги (голубой), технологии (красный), транспорт (коричневый) и коммунальные услуги (пурпурный).В Таблице 3 мы перечисляем взвешенную степень экономических секторов в PMFG и PCPG. Обратите внимание, что внешний вид финансового сектора в PCPG почти в 3 раза больше, чем его степень в PMFG.

Рисунок 6. Подсекторная (ненаправленная) сеть, связанная с PMFG (стандартные корреляции).

Толщина и уровень серого ссылок пропорциональны логарифму веса ссылки. Цвет вершин соответствует экономическому сектору деятельности.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0015032.g006

Сети секторов экономики.

Мы изучаем более высокие уровни иерархии в сети, повторяя сравнение PCPG и PMFG, группируя акции на уровне экономического сектора деятельности. Это приводит к сетям с 12 узлами, где каждый узел представляет собой сектор. В этой сети мы рассчитываем, как каждый сектор влияет на другие сектора. Направленная сеть секторов для PCPG показана на рис.7, а неориентированная сеть секторов для PMFG показана на рис.8. Мы маркируем ссылки в обеих сетях в соответствии с их весом, то есть в соответствии с общим количеством акций одного сектора, которые связаны с акциями, принадлежащими другому сектору.

Рисунок 7. Секторная (направленная) сеть, связанная с PCPG (частичные корреляции).

Толщина и уровень серого ссылок пропорциональны логарифму веса ссылки. Ссылки маркируются по весу. Цвет вершин соответствует экономическому сектору деятельности.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015032.g007

Рисунок 8. Секторная (ненаправленная) сеть, связанная с PMFG (стандартные корреляции).

Толщина и уровень серого ссылок пропорциональны логарифму веса ссылки. Ссылки маркируются по весу. Цвет вершин соответствует экономическому сектору деятельности.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015032.g008

Стандартные корреляции учитывают взаимное линейное влияние доходности акций.Вместо этого частичные корреляции учитывают влияние одной акции на корреляцию между доходностью двух других акций. Следуя этим рассуждениям, может возникнуть соблазн объяснить заметное влияние финансового сектора в сетях частичной корреляции как следствие того факта, что акции, принадлежащие этому сектору, могут преимущественно опосредовать влияние финансового индекса в системе. Аналогичную гипотезу можно сформулировать, сказав, что частичные корреляции между акциями могут быть справедливо объяснены в рамках единой индексной модели.В следующем подразделе мы покажем, что модель единого индекса не объясняет все наши выводы и дает лишь довольно плохое описание частичных корреляций выборки, наблюдаемых эмпирически. В следующем подразделе мы также покажем, что более сложная модель, основанная на части информации корреляционной матрицы, выбранной в соответствии с Теорией случайных матриц (RMT) [28], намного более подходит, чем модель с одним индексом для описания эмпирических частичных корреляций.

Факторные модели

Мы сравниваем эффективность двух различных факторных моделей при восстановлении выборочных частичных корреляций, которые эмпирически наблюдаются среди 300 доходностей акций.Первая модель, которую мы рассматриваем, — это модель единого индекса, широко распространенная в финансовой сфере. Вторая модель — это модель, использующая информацию, связанную с большим количеством собственных значений выборочной корреляционной матрицы, причем выбранные собственные значения выбираются с помощью RMT.

Модель с одним индексом.

Модель с одним индексом предполагает, что линейные корреляции между случайными величинами системы, доходностью акций в нашем исследовании, обусловлены тем фактом, что все переменные линейно зависят от одной случайной величины, а именно от индекса.При сравнении модели с эмпирическими данными мы используем дневную доходность индекса S&P 500. В нашем сравнении мы нормализуем доходность акций и доходность S&P 500, чтобы получить нулевое среднее значение и единичную дисперсию. Уравнение, описывающее модель с одним индексом: (6)

где — нормализованная доходность акций, — доходность индекса, i.i.d. случайные величины с нулевым средним и единичной дисперсией и являются параметрами. Идиосинкразические термины не коррелируют с. Значение непосредственно следует из уравнения.(6). Фактически имеем: (7)

, где мы обозначаем среднее значение случайной величины символом. Другими словами, оценка параметра дается коэффициентом линейной корреляции между (нормализованной) доходностью акций и (нормализованной) доходностью индекса. Коэффициент корреляции между переменными и определяется выражением (8)

согласно формуле. (6). Линейная корреляция уравнения. (8) позволяет вычислить частные корреляции с помощью уравнения. (1), и, наконец, оценить количества для каждой пары элементов и системы в соответствии с формулой.(4). На рис. 9 мы показываем диаграмму разброса величин, оцененных на основе реальных данных и модели с одним индексом. Очевидно, что модель единого индекса плохо восстанавливает эмпирические значения, хотя тенденция присутствует.

Модель на базе RMT.

Из-за низкой производительности модели с одним индексом при восстановлении частичных корреляций мы рассматриваем более сложную модель. Эта модель зависит только от свойств выборочной корреляционной матрицы и длины временного ряда результатов.Здесь мы снова рассматриваем нормализованную доходность акций (нулевое среднее и единичную дисперсию). Уравнения модели: (9)

, где — й компонент собственного вектора, связанный с -м собственным значением, а и — i.i.d. случайные величины с нулевым средним и единичной дисперсией [29]. Предполагается, что собственные значения помечены в порядке убывания, т.е. Обоснование модели состоит в том, что экономическая информация, переносимая выборочной корреляционной матрицей, в основном присутствует в ее наибольших собственных значениях и соответствующих собственных векторах.Значение вычисляется путем сравнения спектра со спектром, ожидаемым для случайной матрицы. RMT предсказывает, что наибольшее собственное значение случайной матрицы [2], [3] не может быть больше, чем (10)

В нашем случае,, и. Следовательно . Есть 19 собственных значений, которые больше чем, и эти собственные значения объясняют 55% дисперсии системы. Коэффициент корреляции между двумя переменными и системы можно рассчитать по формуле. (9). Получается, что (11)

Также в этом случае мы можем использовать уравнение.(1), чтобы оценить частные корреляции для этой модели, и, наконец, уравнение. (4) оценить каждую пару элементов и систему. На рис. 9 мы сравниваем величины, восстановленные в соответствии с этой моделью, с величинами, непосредственно оцененными на основе реальных данных. Из этого рисунка видно, что эта модель обеспечивает довольно точную оценку эмпирических частных корреляций, и модель явно превосходит модель с одним индексом. Однако настоящая модель включает в себя большое количество факторов и параметров.К сожалению, этот факт не позволяет дать простой экономической интерпретации модели. Наибольшее собственное значение связано с так называемым рыночным режимом, то есть оно представляет собой тенденцию доходности акций следовать в некоторой степени тому же фактору, что и в модели с одним индексом. Остальные 18 собственных значений со значением выше порога RMT относятся к другим факторам, контролирующим внутриотраслевые корреляции и отношения между различными секторами и подсекторами экономики. Этот факт говорит о том, что застежка финансового сектора, выявленная с помощью частичного корреляционного анализа, коренится в свойствах 19 наибольших собственных значений и соответствующих собственных векторов корреляционной матрицы.Стоит отметить, что ни один из этих собственных векторов не представляет однозначно подпространство, связанное с акциями, принадлежащими финансовому сектору. Этот факт предполагает, что роль финансового сектора в сетях частичной корреляции не может быть просто интерпретирована как результат большой средней корреляции между принадлежащими ему акциями, но эта роль в основном является следствием межотраслевых корреляций.

Динамический сетевой анализ

Мы также рассматриваем динамические свойства PCTN и PCPG, выполняя анализ с использованием метода движущегося окна.Этот анализ позволяет исследовать стабильность влияния отдельных акций и групп акций во времени. Мы достигаем этой цели, сначала используя 22-дневное временное окно в анализе PCTN. Это маленькое временное окно позволяет нам исследовать изменения сети в коротком временном масштабе, хотя такое короткое временное окно подразумевает зашумленные оценки частичных корреляций. В частности, в каждом временном окне мы вычисляем PCTN и используем взвешенную степень отклонения акций в качестве меры их влияния.Результаты этого исследования суммированы на рис. 10. Хотя важность отдельных запасов (цвет каждой горизонтальной линии на рисунке) колеблется во времени, можно заметить, что очень влиятельные акции остаются таковыми с течением времени. Порядок запасов на рисунке дан в соответствии с их средней степенью выбытия с течением времени. Наиболее влиятельные акции находятся в нижней части рисунка. В десятку самых влиятельных компаний входят BEN (FI, инвестиционные услуги), STI (FI, региональные банки), MER (FI, инвестиционные услуги), JP (FI, страхование жизни), UPC (FI, региональные банки), AGE (FI , инвестиционные услуги), LM (FI, инвестиционные услуги), BSC (FI, инвестиционные услуги), CAT (CG, строительная и сельскохозяйственная техника) и ONE (FI, региональные банки).Другими словами, более 10 наиболее влиятельных компаний: 9 из них относятся к финансовому сектору, а 5 из них относятся к подсектору инвестиционных услуг. Чтобы проверить влияние конкретных экономических подсекторов с течением времени, мы также используем PCPG. В этом втором исследовании сеть построена в разные периоды времени для неперекрывающихся временных окон в четыре месяца. Использование временного окна в четыре месяца имеет преимущество повышения статистической надежности оценок частичной корреляции, в то время как учет неперекрывающихся временных окон гарантирует независимость мер влияния для разных временных окон.Мы используем разные условия в PCTN и в анализе PCPG, чтобы оценить общность наших результатов. В случае PCPG анализ выполняется на уровне экономических подсекторов. Для каждого временного окна мы оцениваем относительное влияние подсекторов согласно формуле. (5) для каждого из 80 подсекторов в системе. Результаты этого анализа суммированы на рисунке 11 для 11 подсекторов, которые показывают положительное значение, по крайней мере, в одном временном окне. И снова мы обнаруживаем, что экономический подсектор инвестиционных услуг является наиболее влиятельным подсектором в системе.Следует отметить, что в то время как в PCTN мы смотрели на абсолютное влияние запасов, то есть на их взвешенную исходную степень, и, несмотря на их степень, здесь мы принимаем во внимание оба аспекта одновременно. Таким образом, мы можем констатировать, что экономический подсектор инвестиционных услуг является наиболее влиятельным подсектором, влияющим на корреляционную структуру всей системы, и что на этот подсектор слабо влияют другие экономические подсекторы деятельности. Тот факт, что относительное влияние только 11 подсекторов является положительным по крайней мере в одном временном окне, указывает на то, что большинство из 80 экономических подсекторов больше подвержены влиянию, чем влиянию на корреляционную структуру системы.Это наблюдение делает еще более важной роль ведущих подсекторов, таких как инвестиционные услуги, страхование жизни и региональные банки.

Рисунок 10. Запуск окна приложения PCTN.

Используя 22-дневное временное окно, мы выполняем PCTN в каждом окне и ранжируем важность каждой акции в соответствии с количеством акций, на которые она повлияла. Акции упорядочены в соответствии с их средним влиянием во времени. Наиболее влиятельные акции находятся в нижней части диаграммы 9, из которых 10 наиболее влиятельных акций относятся к финансовому сектору, 5 из которых относятся к подсектору инвестиционных услуг.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015032.g010

Рисунок 11. Окно запуска приложения PCPG.

Здесь каждое временное окно соответствует четырем месяцам торговли. Для каждого временного окна мы проводим анализ PCPG и вычисляем относительное влияние каждого экономического подсектора. Здесь мы представляем результаты только для 11 подсекторов деятельности, которые показывают положительное относительное влияние, по крайней мере, в одном временном окне.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0015032.g011

Выводы

Мы представили сетевой метод для выполнения частичного корреляционного анализа многомерных данных. Мы показали, что частичный корреляционный анализ финансового рынка хорошо дополняет корреляционный анализ. Действительно, наш подход позволяет выявить важную роль финансовых акций в управлении корреляционной структурой рынка. Роль, которая не выявляется стандартным корреляционным анализом. Такая влиятельная роль финансовых акций наблюдается на разных уровнях агрегирования акций, т.е.е. это справедливо для (i) отдельных акций, таких как JP, BEN и STI, как показано на рисунке 2, (ii) экономических подсекторов финансового сектора, таких как инвестиционные услуги, страхование жизни и региональные банки, как показано на рис. 3, и (iii) весь сектор финансовых акций, как показано на рис. 7. Зависимый от времени анализ, выполненный с использованием скользящих окон, также показывает, что такое влияние финансовых акций довольно стабильно во времени.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: DYK MT AM RNM EB-J.Проведены эксперименты: DYK MT AM RNM EB-J. Проанализированы данные: DYK MT AM RNM EB-J. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты для анализа: DYK MT AM GG-G RNM EB-J. Написал статью: DYK MT AM GG-G RNM EB-J. Разработано программное обеспечение, используемое при анализе: ДЫК МТ АМ. Собранные данные: МТ РНМ.

Список литературы

1. 1. Швейцер Ф., Фаджиоло Дж., Сорнетт Д., Вега-Редондо Ф., Веспиньяни А. и др. (2009) Экономические сети: новые вызовы. Science 325 (5939): 422.
2. 2. Лалу Л., Сизо П., Бушо Дж. П., Поттерс М. (1999) Шумовая обработка матриц финансовой корреляции.Phys Rev Lett 83: 1467–1470.
3. 3. Plerou V, Gopikrishnan P, Rosenow B, Amaral LAN, Stanley HE (1999) Универсальные и неуниверсальные свойства взаимных корреляций в финансовых временных рядах. Phys Rev Lett 83: 1471–1474.
4. 4. Мантенья Р.Н. (1999) Иерархическая структура финансовых рынков. Eur Phys J B 11 (1): 193–197.
5. 5. Mantegna RN, Stanley HE (2000) Введение в эконофизику: корреляция и сложность в финансах. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета.
6. 6. Марковиц Х (1959) Выбор портфеля: эффективная диверсификация инвестиций (Дж. Нью-Йорк, США: Wiley).
7. 7. Элтон Э.Дж., Грубер М.Дж. (1995) Современная теория портфеля и инвестиционный анализ. (Нью-Йорк, США: J. Wiley and Sons).
8. 8. Кэмпбелл JY, Lo AW, MacKinlay AC (1997) Эконометрика финансовых рынков. (Принстон, США: Princeton University Press).
9. 9. Баба К., Шибата Р., Сибуя М. (2004) Частичная корреляция и условная корреляция как меры условной независимости.Aust N Z J Stat 46 (4): 657–664.
10. 10. Де Ла Фуента А., Бинг Н., Хошеле И., Мендес П. (2004) Обнаружение значимых ассоциаций в геномных данных с использованием частных коэффициентов корреляции. Биоинформатика 20: 3565–3574.
11. 11. Reverter A, Chan EKF (2008) Объединение частичной корреляции и подхода теории информации к обратной инженерии сетей коэкспрессии генов. Биоинформатика 24: 2491–2497.
12. 12. Чен Л., Чжэн С. (2009) Изучение альтернативных регуляторных сетей сращивания с помощью частичного корреляционного анализа.Геномная биология 10 (1): R3.
13. 13. Шапира Ю., Кенетт Д. Ю., Бен-Джейкоб Е. (2009) Эффект согласованности индекса на корреляции фондового рынка. Eur Phys J B 72 (4): 657–669.
14. 14. Spirtes P, Glymour C, Scheines R (1993) Причинность, прогнозирование и поиск. Конспект лекций по статистике 81:
15. 15. Перл Дж. (2000) Причинная связь: модели, рассуждения и выводы. (Лондон, Великобритания: Издательство Канбриджского университета).
16. 16. Шипли В. (2000) Причина и корреляция в биологии: руководство пользователя по анализу путей, структурным уравнениям и причинным выводам.Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета.
17. 17. Бонанно Г., Калдарелли, Лилло Ф, Мантенья Р.Н. (2003) Топология корреляционных минимальных остовных деревьев на реальных и модельных рынках. Phys Rev E 68: 046130.
18. 18. Уцуги А., Ино К., Ошикава М. (2004) Анализ теории случайных матриц взаимных корреляций на финансовых рынках. Phys Rev E 70 (2).
19. 19. Tumminello M, Aste T, Di Matteo T, Mantegna RN (2005) Инструмент для фильтрации информации в сложных системах.Proc Natl Acad Sci USA 102 (30): 10421–10426.
20. 20. Kenett DY, Shapira Y, Ben-Jacob E (2009) RMT-оценки скрытой рыночной информации, встроенной в исходные, нормализованные и частичные корреляции акций. Журнал вероятностей и статистики, идентификатор статьи 249370:
21. 21. Гопикришнан П., Плеру В., Лю Й., Амарал ЛАН, Габе Х и др. (2000) Масштабирование и корреляция в финансовых временных рядах. Physica A 287 (3-4): 362–373.
22. 22. Но Дж. Д. (2000) Модель корреляций на фондовых рынках.Phys Rev E 61 (5): 5981–5982.
23. 23. Пафка С., Кондор И. (2004) Расчетные матрицы корреляции и оптимизация портфеля. Physica A 343: 623–634.
24. 24. Плеру В., Гопикришнан П., Розенов Б., Амарал ЛАН, Гур Т. и др. (2002) Случайный матричный подход к взаимной корреляции финансовых данных. Phys Rev E 65 (6): 066126.
25. 25. Tumminello M, Coronnello C, Lillo F, Micciche S, Mantegna RN (2007) Связующие деревья и оценка надежности начальной загрузки в сетях на основе корреляции.Int J Bifurcation Chaos 17 (7): 2319–2329.
26. 26. Tumminello M, Di Matteo T, Aste T, Mantegna RN (2007) Корреляционные сети доходности акций, выбранные на разных временных горизонтах. Eur Phys J B 55 (2): 209–217.
27. 27. Ди Маттео Т., Поцци Ф., Асте Т. (2010) Использование динамических сетей для обнаружения иерархической организации секторов финансового рынка. Eur Phys J B 73 (1): 3–11.
28. 28. Metha ML (1990) Случайные матрицы. (Нью-Йорк: Academic Press).
29. 29. Розенов Б., Плеру В., Гопикришнан П., Стэнли Х. Э. (2002) Оптимизация портфеля и проблема случайного магнита. Europhys Lett 59: 500–506.

Евро в Йены | Последние новости и прогнозы по евро / японской иене

Акции: Котировки акций США в реальном времени отражают сделки, зарегистрированные только через Nasdaq; подробные котировки и объем отражают торговлю на всех рынках и задерживаются не менее чем на 15 минут. Котировки международных акций задерживаются в соответствии с требованиями биржи.Основные данные компании и оценки аналитиков предоставлены FactSet. © FactSet Research Systems Inc. Все права защищены. Источник: FactSet

Индексы: Котировки индексов могут отображаться в режиме реального времени или с задержкой в ​​соответствии с требованиями биржи; обратитесь к отметкам времени для информации о любых задержках. Источник: FactSet

Дневник рынков: Данные на странице обзора США представляют торговлю на всех рынках США и обновляются до 20:00. См. Таблицу «Дневники закрытия» на 16:00. закрытие данных.Источники: FactSet, Dow Jones

Динамика акций: Таблицы роста, падения и большинства активных участников рынка представляют собой комбинацию списков NYSE, Nasdaq, NYSE American и NYSE Arca. Источники: FactSet, Dow Jones

Двигатели ETF: Включает ETF и ETN с объемом не менее 50 000. Источники: FactSet, Dow Jones

Облигации: Котировки облигаций обновляются в режиме реального времени. Источники: FactSet, Tullett Prebon

Валюты: Котировки валют обновляются в режиме реального времени.Источники: FactSet, Tullett Prebon

Товары и фьючерсы: Цены на фьючерсы задерживаются не менее чем на 10 минут в соответствии с требованиями биржи. Значение изменения в течение периода между расчетом открытого протеста и началом торговли на следующий день рассчитывается как разница между последней сделкой и расчетом предыдущего дня. Стоимость изменения в другие периоды рассчитывается как разница между последней сделкой и самым последним расчетом. Источник: FactSet

Данные предоставляются «как есть» только в информационных целях и не предназначены для торговых целей.FactSet (а) не дает никаких явных или подразумеваемых гарантий любого рода в отношении данных, включая, помимо прочего, любые гарантии товарной пригодности или пригодности для определенной цели или использования; и (b) не несет ответственности за любые ошибки, неполноту, прерывание или задержку, действия, предпринятые на основании каких-либо данных, или за любой ущерб, возникший в результате этого. Данные могут быть намеренно задержаны в соответствии с требованиями поставщика.

Паевые инвестиционные фонды и ETF: Вся информация о взаимных фондах и ETF, содержащаяся на этом экране, за исключением текущей цены и истории цен, была предоставлена ​​Lipper, A Refinitiv Company, при соблюдении следующих условий: Авторские права © Refinitiv.Все права защищены. Любое копирование, переиздание или распространение контента Lipper, в том числе путем кэширования, фреймирования или аналогичных средств, категорически запрещено без предварительного письменного согласия Lipper. Lipper не несет ответственности за какие-либо ошибки или задержки в содержании, а также за любые действия, предпринятые в связи с этим.

Криптовалюты: Котировки криптовалют обновляются в режиме реального времени. Источники: CoinDesk (Биткойн), Kraken (все другие криптовалюты)

Календари и экономика: «Фактические» числа добавляются в таблицу после публикации экономических отчетов.Источник: Kantar Media

Raquel Gur, M.D., Ph.D. | Продолжительность жизни Института мозга

Robeco: Оптимизация инвестиционного портфеля — Gurobi

Успех фирмы по управлению активами во многом зависит от ее инвестиционных портфелей.Чтобы разрабатывать и предоставлять надежные портфели, которые неизменно приносят здоровую прибыль для индивидуальных и институциональных инвесторов, управляющие активами должны:

• Привлекайте нужных людей, включая менеджеров количественного и фундаментального портфелей, исследователей и аналитиков, а также ИТ-специалистов.
• Используйте правильные технологические инструменты, которые обеспечивают большую интеграцию, автоматизацию и оптимизацию операций по управлению портфелем.
• Внедрите правильные процессы, которые гармонично сочетают людей и технологии и обеспечивают наилучшие возможные долгосрочные результаты для клиентов.

Одна глобальная компания по управлению активами, которая внедрила процесс управления портфелем мирового класса, наняла ведущих экспертов по управлению портфелем, а также разработала и внедрила современные технологические инструменты управления портфелем, — это Robeco. Компания Robeco, основанная в 1929 году, имеет штаб-квартиру в Нидерландах и 17 офисов по всему миру, а активы под управлением составляют 176 миллиардов евро (по состоянию на декабрь 2020 года).

Несмотря на то, что широкий спектр активно управляемых инвестиционных стратегий и решений Robeco на протяжении многих лет приносил значительную и стабильную прибыль клиентам, компания всегда ищет способы укрепить и повысить эффективность своих портфелей, а также повысить эффективность и результативность своих портфелей. общий процесс управления портфелем.

Одной из областей, которую Robeco определила для потенциального улучшения, были систематические инвестиционные портфели с фиксированным доходом, которые включают в себя около 12,5 миллиардов евро в активах, включают около 30 000 различных инвестиционных инструментов, включая корпоративные и государственные облигации, и управляются страховым и пенсионным фондом компании. Команды по решениям и количественным фиксированным доходам, а также большая группа менеджеров и исследователей количественных и фундаментальных портфелей.

Хотя Robeco — уже более десяти лет — использует технологии математической оптимизации для построения своих систематических портфелей с фиксированным доходом для частных инвесторов и финансовых учреждений, компания хотела улучшить процесс управления портфелем за счет:

• Переход от устаревших решателей математической оптимизации (коммерческих и с открытым исходным кодом) к лучшему в своем классе решателю.Решатель математической оптимизации — это программный механизм, который используется Robeco для ежедневного автоматического и быстрого создания надежных и надежных портфелей с фиксированным доходом.
• Оптимизация системы управления портфелем ценных бумаг с фиксированным доходом в масштабе всего предприятия путем ее переноса в локальную и облачную серверную среду, что обеспечивает превосходное межфункциональное согласование и долгосрочную масштабируемость.

Помня об этих целях, Robeco начала поиск решателя математической оптимизации, который позволил бы трансформировать систематический процесс управления портфелем ценных бумаг с фиксированной доходностью.

Решение: переход на современный решатель

В 2020 году Robeco начала тщательный процесс оценки и отбора с целью найти лучший математический инструмент для оптимизации, отвечающий потребностям команд, которые составляют систематические портфели с фиксированным доходом.

В течение нескольких месяцев менеджеры портфелей Robeco и другие внутренние заинтересованные стороны провели обширное тестирование многочисленных коммерческих решателей на рынке, чтобы увидеть, какие из них могут обеспечить необходимую скорость решения проблем, надежность и гибкость, а также необходимую техническую поддержку и масштабируемая архитектура развертывания.

В конце концов, Robeco выбрала оптимизатор Gurobi Optimizer в качестве механизма, позволяющего запускать процесс систематической оптимизации портфеля ценных бумаг с фиксированным доходом.

Комментируя причины выбора оптимизатора Gurobi, Матье ван Роон, менеджер портфеля в Robeco, сказал: «После длительной и тщательной процедуры выбора, которая включала тестирование нескольких общих коммерческих решателей и специализированных механизмов построения портфелей, мы выбрали оптимизатор Gurobi на основе по производительности (скорости и надежности), гибкости (способность решать различные типы настроек задач), масштабируемости благодаря облачным решениям, технической поддержке и конкурентоспособному уровню цен.В каждой из этих категорий Гуроби преуспел, что побудило нас переключиться и поставить Гуроби в центр наших инвестиционных процессов ».

Оптимизатор Gurobi был интегрирован в ИТ-инфраструктуру и системы Robeco в начале 2021 года, и теперь команды в отделах количественного фиксированного дохода, страхования и пенсионных решений управляющего активами полагаются на этот механизм математической оптимизации для создания оптимальных портфелей с фиксированным доходом для частных инвесторов и финансовые учреждения.

«Переход от нашей предыдущей технологии решателя к оптимизатору Gurobi был быстрым и плавным благодаря производительности и гибкости решателя, а также качеству остальных технических предложений Gurobi, включая вычислительный сервер.Мы были впечатлены простотой использования при включении программного обеспечения в наши модели MATLAB и Python, что обеспечивает плавный переход. Кроме того, команда технической поддержки Gurobi всегда готова помочь с нашими техническими вопросами, предоставляя нам точные и подробные ответы и правильные решения в течение нескольких часов. Это обслуживание клиентов мирового класса действительно помогло еще больше ускорить внедрение », — сказал ван Роон.

Нет джеба, нет работы? Этические вопросы при обязательной вакцинации медицинского персонала от COVID-19

Сводная вставка

• Обязательная вакцинация медицинского персонала (HCP) от COVID-19 может максимизировать внедрение вакцины, но рискует усугубить разрыв доверия между HCP и их учреждениями.

• Этические аргументы в пользу обязательной вакцинации медицинских работников от COVID-19 апеллируют к их обязанностям «не навредить» и заботиться о пациентах, но выполнение этих обязанностей требует безопасных условий труда.

• Мы выступаем за политику, направленную на укрепление доверия медицинских работников к системам здравоохранения путем решения проблем медицинских работников, включая институциональные факторы, которые подвергали их риску заражения на протяжении всей пандемии COVID-19, прежде чем рассматривать мандат на вакцину COVID-19.

Введение

Пандемия COVID-19 продолжается, но ее потенциальный конец не за горами. Распространены первые вакцины против COVID-19.1 2 Планы распределения нескольких вакцин, основанные на справедливом, справедливом и равноправном глобальном распределении вакцин, нацелены на максимизацию преимуществ программ вакцинации.3–6 Один общий фактор в планах распределения вакцин COVID-19 на сегодняшний день приоритетность медицинского персонала (HCP). Мы определяем HCP как всех передовых работников в медицинских учреждениях, включая, помимо прочего, врачей, медсестер, помощников врачей, лаборантов, студентов на ротации, административный персонал, уборщиц и сотрудников службы безопасности.Хотя была предложена иерархия приоритезации вакцин среди различных групп медицинских работников, в данном анализе основное внимание уделяется медицинским работникам в целом как группе населения4. Приоритизация медицинских работников для получения вакцины от COVID-19 является относительно бесспорной и обычно оправдывается правом медицинских работников на защиту от профессиональных инфекций. необходимость поддержания медицинского персонала и / или защиты пациентов от заражения HCP.7

Чрезвычайная ситуация с пандемией усугубила нехватку медицинских кадров и ресурсов 8, что повысило важность защиты HCP.Таким образом, вакцинация медицинских работников против COVID-19 в первую очередь может помочь максимизировать пользу от ограниченного ресурса 9, если предположить, что вакцинированные медицинские работники будут продолжать оказывать помощь пациентам, в том числе инфицированным COVID-19. Вакцинированные медицинские работники также могут снизить риск передачи заболеваний пациентам, что документально подтверждено в контексте других инфекционных заболеваний, включая грипп и гепатит B.10 11 Все эти оправдания, возможно, связаны с профессиональным обязательством медицинских работников защищать пациентов.

Насколько сложной может быть вакцинация медицинских работников против COVID-19?

На первый взгляд вакцинация медицинских работников против COVID-19 кажется простой: системы здравоохранения получат вакцины от COVID-19, передадут их своим медицинским работникам, а медицинские работники будут вакцинированы.Хотя такой сценарий звучит правдоподобно, нерешительность в отношении вакцинации среди широкой общественности и медицинских работников росла во всем мире рекордными темпами даже до COVID-19.12 13 Предыдущие исследования документально подтвердили распространенность нерешительности в отношении вакцинации среди медицинских работников в отношении вакцин COVID-1914–17. Сомнения в отношении вакцины против COVID-19 среди медицинских работников включают опасения по поводу безопасности, сомнения в эффективности (с точки зрения индивидуальной защиты и / или снижения передачи) и предполагаемый низкий риск заражения среди медицинских работников, не лечящих пациентов с COVID-19.14 Аналогичные факторы способствуют нерешительности вакцины против сезонной вакцинации против гриппа среди медицинских работников 18, что было документально подтвержденной проблемой в повышении уровня использования вакцины против сезонного гриппа среди медицинских работников в некоторых условиях на протяжении десятилетий, несмотря на установленные доказательства безопасности и эффективности18. 19 Возникает вопрос: Какие меры политики, направленные на увеличение использования вакцины против COVID-19 среди медицинских работников, были бы этически оправданными? Всеобъемлющий консенсус в отношении приоритета медицинских работников при получении вакцин против COVID-19, несомненно, является достижением, учитывая многие другие субпопуляции, претендующие на приоритет.Если вакцины в первую очередь сокращают тяжелое заболевание (а не передачу), возможно, есть более веские этические доводы в пользу сосредоточения усилий по распространению вакцины, например, на пожилых людях с сопутствующими заболеваниями. Даже если достигнута договоренность о том, что медицинским работникам следует уделять первоочередное внимание, политика внедрения вакцины для медицинских работников почти не обсуждалась, особенно если добровольное использование вакцины медицинскими работниками оказывается ниже ожидаемого. В этой статье мы спрашиваем: как следует реализовать приоритизацию HCP?

Изучение вариантов политики вакцинации COVID-19

Этическая приемлемость политики вакцинации зависит от таких факторов, как тяжесть заболевания, эффективность вакцины, безопасность и целевые группы населения, а также социальных, культурных и политических соображений.20 Политика должна пытаться опираться на текущие данные, пытаться управлять остаточными неопределенностями и готовиться к будущим разработкам.21 На одном конце спектра политики в отношении вакцин находятся менее ограничительные варианты — согласие на участие, добровольные рекомендации и т. Д. С другой стороны, существуют более ограничительные варианты — обязательные мандаты, подкрепленные юридическими и финансовыми санкциями, несоблюдение которых может привести к тюремному заключению22. Нынешняя чрезвычайная ситуация, вероятно, оставляет мало места для низкого уровня потребления вакцины, если мы хотим получить максимальную пользу от вакцинации. предполагая адекватную безопасность и эффективность.Тем не менее, нерешительность в отношении вакцинации и логистические проблемы представляют серьезную угрозу для внедрения вакцины в целом и среди медицинских работников.

Обязательные вакцины, хотя и являются наиболее назойливой формой политики в отношении вакцин, показали, что они обеспечивают высокий спрос на вакцины среди медицинских работников.23 По этой причине наблюдается повышенный интерес к обязательному введению вакцин против COVID-19, когда они станут доступны24 25 Этика общественного здравоохранения Принципы предполагают, что политика обязательной вакцинации взрослых обычно должна быть « последним средством ». 26 Обязательная политика также применялась в отношении других мер общественного здравоохранения, когда четкие данные свидетельствуют о значительном вреде для других, например, запрещение курения в общественных местах и ​​вождение в влияние алкоголя.26 Исторически сложилось так, что политика обязательной вакцинации более широко применялась в чрезвычайных ситуациях из-за вспышек, которые представляли неминуемую угрозу из-за постоянного низкого уровня вакцинации в результате добровольной политики, особенно в медицинских и образовательных учреждениях.22 27

Политика HCP в отношении обязательной вакцинации против гриппа в области здравоохранения стали популярными в некоторых странах из-за низкого уровня использования вакцины среди медицинских работников и увеличения количества данных, подтверждающих способность вакцины против гриппа снижать инфекцию гриппа и тяжесть заболевания.23 Такая политика неизменно обеспечивает уровень использования вакцины против гриппа для медицинских работников, превышающий 90%, при сохранении медицинских, философских и религиозных исключений.23 Важно проводить различие между предписаниями в отношении вакцинации, выполняемыми правительством, и предписаниями по вакцинации, предписанными работодателем. Например, в деле Jacobson Верховный суд США поддержал обязательную вакцинацию против оспы на государственном уровне для взрослых в штате Массачусетс во время вспышки оспы в начале 1900-х гг.24. вакцинация от HCP, когда это разрешено законом, политически и культурно.25,23,23 Граница между государственной и институциональной политикой в ​​отношении вакцинации может быть размыта, когда существуют централизованные национальные системы здравоохранения, а медицинские учреждения, по сути, являются продолжением правительства. В результате этические аргументы за или против требований по вакцинации COVID-19 должны быть чувствительны к тому политическому уровню, на котором они реализуются. В связи с этим, хотя могут существовать соответствующие прецеденты обязательной вакцинации против COVID-19, может существовать большая неопределенность в отношении долгосрочной эффективности (в том числе в отношении предотвращения передачи) и безопасности вакцин COVID-19, чем, например, вакцины против сезонного гриппа. .28 Принимая во внимание общепризнанный приоритет медицинских работников при вакцинации против COVID-19, должна ли вакцинация медицинских работников быть обязательной?

Аргументы в пользу и против обязательной вакцинации медицинских работников от COVID-19

Обязательная вакцинация медицинских работников от COVID-19, вероятно, может включать обоснованные ограничения автономии медицинских работников для обеспечения выполнения определенных профессиональных обязанностей. С одной стороны, медицинские работники регулярно работают с уязвимыми группами населения, включая пожилых людей и людей с ослабленным иммунитетом, и лечат их, повышая важность профилактики инфекций, в том числе путем использования безопасных и эффективных вакцин, которые предотвращают передачу инфекции пациентам.29 С другой стороны, некоторые медицинские работники отрицательно относятся к вакцинам, которые способствуют низкому распространению вакцины.30 Похоже, такое негативное отношение среди медицинских работников к вакцинам против COVID-19 сохраняется.15 Исследования показывают, что среди медицинских работников есть дополнительные опасения, особенно в отношении: вакцины COVID-19 ( включая недостаточные данные о безопасности и эффективности и долгосрочных побочных эффектах) и нарушение доверия между медицинскими работниками и учреждениями (из-за неадекватных средств индивидуальной защиты [СИЗ] и опасений, что вакцинация против COVID-19 будет связана с требованиями по работе с COVID- 19 пациентов).15–17

В последнее время увеличились требования к вакцинации против сезонного гриппа для медицинских работников, основанные на их (1) обязательстве «не навредить», (2) профессиональной обязанности отдавать приоритет интересам пациентов («обязанность проявлять заботу»), и (3) предполагаемое обязательство подавать хороший пример для общества.29 Часть или вся эта логика может быть принята в качестве оправдания для обязательного предоставления вакцины против COVID-19 медицинским работникам, как только они станут доступны. Тем не менее, есть важные вопросы, связанные с основанием приверженности медицинских работников «не навреди» и обязанности проявлять осторожность в контексте вакцинации против COVID-19.

«Не навреди»

Имеются убедительные доводы в пользу обязательной вакцинации против COVID-19 для медицинских работников на основании ответственности медицинских работников за не причинение вреда своим пациентам.31 В конце концов, защита пациентов является одним из ключевых оправданий для требования о проведении вакцинации медицинских работников. пройти вакцинацию или продемонстрировать иммунитет против других задокументированных профессиональных угроз, таких как гепатит B, корь, эпидемический паротит, краснуха, дифтерия и коклюш.31 На основании исследований, проведенных в медицинских учреждениях, появляется все больше доказательств того, что чрезмерное распространение событий может быть типичной чертой COVID- 19 передачи, и что медицинский работник может быть причастен к таким событиям.32 Чрезмерное распространение событий COVID-19 в медицинских учреждениях было зарегистрировано в медицинских учреждениях по всему миру.32 33 В начале пандемии на HCP приходилось 17% случаев COVID-19 в Аргентине, что свидетельствует о потенциальной возможности медицинских учреждений стать узлами для инфекции и HCP как чрезмерно распространяющееся население, что согласуется с данными из региона Ломбардия в Италии.33 Снижение чрезмерного распространения событий среди медицинских работников за счет максимального увеличения использования вакцины против COVID-19 с помощью мандата на вакцину, которая предотвращает передачу, может, в свою очередь, помочь уменьшить чрезмерное распространение событий в медицинских учреждениях, принося пользу уязвимые группы населения и / или группы населения с ослабленным иммунитетом, на лечении которых сосредоточены многие медицинские работники.Тем не менее, призывы к обязательству медицинских работников не причинять вреда, вводя обязательные вакцины против COVID-19, ослабляются из-за системных сбоев многих систем здравоохранения в первую очередь в защите медицинских работников и пациентов от инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи.

Общественное здравоохранение, вероятно, должно стремиться внедрять наименее ограничительные меры вмешательства, когда это возможно 26, однако предписания в отношении вакцинации являются наиболее ограничительной и навязчивой формой политики в отношении вакцинации. Этические дебаты по поводу требований к вакцинам постоянно предполагают, что, если все другие разумные средства не помогли (или, скорее всего, потерпят неудачу) для увеличения использования вакцины и / или снижения передачи болезни другими способами до приемлемого уровня, требования не должны выполняться.21 22 34 Это требует, чтобы учреждения рассмотрели, использовали ли они все возможные меры и механизмы поддержки для предотвращения инфекции даже без вакцинации. Пандемия характеризовалась нехваткой средств индивидуальной защиты для медицинских работников и переполненностью больниц.35 36 По мере продолжения пандемии появляется все больше данных, свидетельствующих об эффективности средств индивидуальной защиты в профилактике COVID-19 в медицинских учреждениях.37 38 Медицинские работники обязуются не причинять вреда своим больным. пациентов (в том числе путем принятия мер по предотвращению их заражения), но их способность выполнять эту обязанность часто снижается из-за отсутствия средств индивидуальной защиты и других средств защиты здоровья на рабочем месте, включая достаточное свободное пространство для отдыха персонала и соответствующую вентиляцию больницы.39 Более того, если бы все такие разумные системные средства защиты были адекватными, неясно, был бы неприемлемо высокий риск передачи от медицинских работников здравоохранения к пациентам — с вакцинацией или без нее. Согласно этому анализу, обязательная вакцинация против COVID-19 для медицинских работников не будет этически допустимой, поскольку менее принудительные меры по обеспечению надлежащих СИЗ и других средств защиты для медицинских работников не были выполнены.

Критический анализ институциональной ответственности за «не навреди» был омрачен повествованием о героях, связанным с храбростью и преданностью медицинских работников работать на протяжении всей пандемии COVID-19.40 Однако уместность «повествования о герое» ослабевает, когда учреждения и системы здравоохранения не в состоянии защитить здоровье и благополучие медицинских работников, особенно когда эффективные вмешательства доступны, но не реализованы. Это, возможно, подорвало доверие между медицинскими работниками и их учреждениями, а также, возможно, доверие к безопасности вакцин против COVID-19. Учреждения и системы здравоохранения, которые рассматривают возможность принятия мандата на вакцинацию COVID-19 среди медицинских работников, не должны игнорировать эту историю и контекст, в которых профессиональные условия медицинских работников постоянно подвергают их более высокому риску заражения и распространения COVID-19.Следовательно, невыполненная институциональная ответственность за оказание помощи медицинским работникам в выполнении их обязанностей по «непричинению вреда» ослабляет призывы к таким обязанностям для обоснования требований о вакцинации.

Обязанность заботиться

Обязанности медицинского работника по уходу, защите и профилактике инфекций у пациентов привлекают повышенное внимание, особенно в контексте COVID-19, а также в контексте ВИЧ / СПИДа, атипичной пневмонии, пандемического гриппа, и Эбола.41, 42 Представление о том, что медицинские работники дают согласие на уход за пациентами, даже если это подвергает их значительному риску инфицирования и даже смерти, выражается в неявных социальных договорах (медицинские работники получают особые привилегии в обществе и, как ожидается, будут оказывать медицинскую помощь). при необходимости взамен) и в профессиональных кодексах поведения.41 43 Призывы к обязательному введению вакцины против COVID-19 для медицинских работников, сделанные на основе обязанности медицинских работников проявлять заботу, основаны на утилитарном представлении о том, что требование вакцинации принесет максимальную пользу населению, сохраняя здоровье и работоспособность медицинских работников во время пандемии за счет автономии медицинских работников. .31 Однако утилитарный аргумент в этом контексте, возможно, ошибочен, поскольку он фокусируется в первую очередь на социальной ценности труда HCP. Существуют непринудительные вмешательства, которые могут эффективно бороться с COVID-19, такие как широко распространенная добровольная вакцинация и немедикаментозные вмешательства среди населения в целом.Такие альтернативные вмешательства могут принести больше пользы, включая косвенное снижение числа инфекций, приобретенных в результате оказания медицинской помощи, без специального требования для медицинских работников пройти вакцинацию против COVID-19. В этом случае, если поставки вакцин против COVID-19 сильно ограничены и есть веские основания полагать, что принудительная вакцинация медицинских работников дает максимальную общую пользу, поручение медицинских работников может быть еще менее оправданным.

Обеспокоенность по поводу этого мировоззрения выходит за рамки вопросов, касающихся автономии медицинских работников, безопасности и эффективности вакцин.Медицинские работники могут оказаться работающими в и более опасных средах из-за своего статуса вакцинации. Они могут обоснованно опасаться, например, того, что их отправят на работу в ситуации без надлежащей защиты из-за предполагаемого иммунитета и привилегии пройти вакцинацию. Другими словами, обязательная вакцинация медицинских работников от COVID-19 может непреднамеренно (или даже намеренно) потребовать от медицинских работников принятия более рискованных решений при и без того ограниченной институциональной поддержке и ресурсах 44, в конечном итоге, в результате чего им будет потенциально хуже , чем в случае невакцинации.В последние месяцы медицинские работники в подавляющем большинстве продемонстрировали свою приверженность своему долгу по уходу. Однако обязанность медицинских работников проявлять осторожность не бесконечна — их пределы проявляются по мере развития пандемии.45 46

Выводы

Началась вакцинация медицинских работников от COVID-19. Пандемия COVID-19 подчеркнула важность и необходимость творчества при защите профессионального здоровья медицинских работников47. Обязательства по вакцинации COVID-19 могут восприниматься как «волшебная палочка», которую необходимо реализовать для максимального увеличения использования вакцины среди медицинских работников.Однако даже если будут решены оставшиеся неопределенности относительно безопасности и эффективности вакцины, учреждения здравоохранения, в том числе университеты или академические медицинские учреждения, где работают медицинские работники, не должны слишком поспешно требовать от медицинских работников соблюдения вакцинации против COVID-19 без взвешивания этических соображений48. вместо этого учреждениям следует продолжить работу, завоевав доверие медицинских работников и укрепив меры защиты для предотвращения того, что может быть сильным сопротивлением со стороны медицинских работников в определенных условиях31. что ожидать безоговорочного признания и доверия со стороны медицинских работников к вакцинам COVID-19 в настоящее время нереально.Лица, определяющие политику, должны ориентироваться в том, как принять наилучшее решение как для медицинских работников, так и для пациентов с учетом соответствующих социальных, культурных и политических точек зрения. Им также следует подумать о том, как реагировать на потенциальные негативные воздействия на отдельных медицинских работников и более широкое общественное мнение в результате обязательной политики. В этом заключается противоречие между желанием подготовить медицинских работников к потенциальной вакцинации от COVID-19, чтобы избежать негативной реакции, и уважением к понятному скептицизму медицинских работников, учитывая их жизненный опыт на переднем крае этой пандемии.