3016

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

тывается. Если же сделать запрос по чужакам в ЭС, она выдаст ответ что предполагаемым виновником происшествия является ОСГ1, поскольку там произошло столкновение и сцепка.

Рис. 3. Диаграмма связей для объектов входной/выходной скорости выхода отцепов с ТП

Еще одной частой проблемой является сложность определения правильности торможения отцепа на одной из множества ТП на сортировочной горке. Программное обеспечение тренажера оперативного персонала сортировочной горки может определять рекомендуемую скорость торможения для отцепов на каждой из тормозных позиций, однако такие данные недоступны для просмотра инструктору.

Модуль экспертной системы дает возможность просмотра входной, выходной, рекомендуемой скорости выхода с тормозной позиции, а также подсчитывает разность между скоростями, и делает вывод каким является торможение (нормальным, чрезмерное торможение, недостаточное торможение). Экспертная система выводит данные о торможении отцепа на каждой из тормозных позиций в виде списка.

Было проведено структурирование знаний, определена терминология, список основных понятий и их атрибутов, отношения между понятиями, структура входной и выходной информации.

41

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Было построено формализованное представление концепций тренажера на основе языка представления знаний CLIPS, а также разработана база знаний.

Для разработки программного продукта была выбрана среда программирования Microsoft Visual Studio 2013. Данная среда поставляется в форме бесплатной лицензии для студентов, которой и было решено воспользоваться. Краткая информация о данной среде представлена ниже.

Для разработки логики программы был выбран язык программирования C#, поддерживаемый как платформой .NET Framework, так и средой программирования Visual Studio и технологией Windows Forms. При выборе языка учитывались его основные возможности, интеграция с выбранными технологиями, а также интеграция с программным обеспечением тренажерного комплекса оперативного персонала сортировочной горки. Далее представлен краткий обзор этого языка программирования.

C# (произносится «си шарп») – объектно-ориентирован- ный язык программирования. Разработан в 1998–2001 гг. группой инженеров в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework.

C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщенные типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, исключения, комментарии в формате XML.

Для разработки графического интерфейса программы была выбрана хорошо известная и проверенная временем технология Windows Console Application. Далее будет изложен краткий обзор данной технологии.

Текстовый пользовательский интерфейс – разновидность интерфейса пользователя, использующая при вводе-выводе и представлении информации исключительно набор буквенно-цифровых символов и символов псевдографики. Характеризуется малой требовательностью к ресурсам аппаратуры ввода-вывода (в частно-

42

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

сти, памяти) и высокой скоростью отображения информации, поэтому широко использовался на начальном этапе развития вычислительной техники.

Рис. 4. Структура программного обеспечения тренажерного комплекса оперативного персонала сортировочной горки, и место модуля ЭС

в структуре

Также, его разновидность – интерфейс командной строки – имеет отдельные преимущества перед графическим интерфейсом. Поэтому программы, основанные на ТПИ, имеют некоторое распространение до настоящего времени, особенно в специфических сферах и на маломощном оборудовании.

Был разработан прототип экспертной системы, при помощи программирования на объектно-ориентированном языке C# и программирования на языке разработки экспертных систем CLIPS, применяемого в задачах искусственного интеллекта.

Было проведено тестирование программы на тренажерном комплексе сортировочной горки установленном в лаборатории факультета бизнес информатики.

Библиографический список

1.http://sapr-mgsu.narod.ru/biblio/ex-syst

2.Overview of expert system shells – Krzysztof Kaczor, Szymon Bobek, Grzegorz J. Nalepa – Institute of Automatics AGH University of Science and Technology, Poland 12.05.2010, Krakow

3.http://www.aiportal.ru/articles/expert-systems/structure.html

4.http://www.ibm.com/developerworks/ru/library/j-drools/

43

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

5.https://ru.wikipedia.org/wiki/CLIPS

6.http://www.intuit.ru/studies/courses/3735/977/lecture/14689?page=8

7.http://stackoverflow.com

8.http://clipsrules.sourceforge.net/OnlineDocs.html

9.Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта, 1990.

10.Совершенный код – Стив Макконелл, 2014.

Научный руководитель, канд. техн. наук, доц. Е.Б. Тарасов

В.Э. Волхов, И.Л. Крамаренко, В.Е. Голобоков

(факультет «Строительство железных дорог»)

Полномасштабная модель дорожной одежды на полигоне СГУПС

Одним из главных вопросов в дорожно строительстве является «морозное пучение грунтов основания». В современном строительстве доступно широкий ассортимент теплоизолирующих материалов разной стоимости и с разными свойствами. Теплоизолирующие слои применяются в конструкции дорожной одежды в целях улучшения водно-теплового режима за счет уменьшения глубины промерзания земляного полотна. Со снижением глубины промерзания уменьшается требуемая толщина дорожной одежды, что дает экономию дорожно-строительных материалов. Толщина теплоизолирующих слоев зависит от теплопроводности материалов дорожной одежды и теплоизоляционного материала. Технология устройства теплозащитного слоя зависит от вида теплоизолирующего материал.

Главной целью нашей работы является комплексный мониторинг температурного режима в конструкции дорожной одежде и в грунтовом основании под покрытием.

На территории полигона СГУПСа была построена полномасштабная модель участка дорожной одежды. Для точности эксперимента были соблюдены все технологии строительства для данного участка дорожной одежды. Со всех сторон конструкция была огорожена тротуарным бордюром. Конструкция имеет квадратную форму со сторонами 5 м. Наглядный макет полномасштабной модели показан на рис. 1.

44

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Рис. 1. Макет полномасштабной модели дорожной одежды

Конструктивные слои дорожной одежды состоят: нижний слой основания – песок природный средней крупности – 30 см; верхний слой основания – фракционный щебень – 20 см; верхний слой покрытия асфальтобетон – 10 см.

Рис. 2. Конструкция дорожной одежды

Для назначения исходных данных на опытном участке было пробурено 2 скважины. Первая скважина глубиной 15 м и вторая глубиной до 3 м.

В пробуренные скважины были установлены трубы во избежание их обрушения, и внутрь труб помещены плети из терморезисторов для определения температуры, с которых в течение года будут сниматься показания. В первую скважину, была помещена длинная плеть, состоящая из 17 датчиков, которые пронумерованы и закреплены друг от друга на определенных расстояниях на всей протяженности гирлянды.

Вторая гирлянда состоит из 20 датчиков расположенных друг от друга на расстоянии 20 см по всей протяженности гирлянды, была помещена во вторую скважину.

45

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 3. Наглядное изображение скважин:

1 – скважина глубиной 15 м; 2 – скважина глубиной 3 м

В биметаллических датчиках используется свойство материала, состоящего из двух прочно соединенных слоев разнородных металлов или сплавов, изменять свою длину под воздействием температуры. В датчиках этого типа элементы изготовлены в виде пластинок, стержней и трубок. Один элемент выполнен из материала с вы-

46

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

соким коэффициентом линейного расширения Х а, второй – из материала с очень малым коэффициентом < Х. В качестве материала с большим коэффициентом линейного расширения применяют медь, латунь и сталь. Для изготовления другого элемента используется инвар (ферромагнитный сплав железа с 36 % никеля с очень малым коэффициентом линейного расширения) или суперинвар. Коэффициент линейного расширения инвара в 5 раз меньше к меди и в 2 раза меньше стали.

Принцип действия таких датчиков основан на измерении изменений размеров элементов, вызванных воздействием теплоты. Конструкция биметаллического измерителя температуры приведена ниже. Чувствительный элемент выполнен из пластинок, соединенных спайкой или обжатием в горячем состоянии. Биметаллическому элементу для уменьшения размеров и увеличения чувствительности придают форму плоской или цилиндрической спирали.

В верхний слой покрытия были установлены шесть датчиков для дальнейшего измерения в течении года температуры покрытия при разных условиях:

–3 датчика буду отслеживать температуру при прямом попадании солнечных лучей на асфальтированное покрытие;

–3 датчика буду отслеживать температуру при избегания попадания солнечных лучей на асфальтированное покрытие.

Рис. 4. Конструкция датчика:

1 – биметаллический стержень; 2 – намотка из медной проволоки; 3 – корпус; 4 – крышка; 5 – провод в ПВХ-изоляции;

6 – поликсилофан (кремний органическое масло) –70 / +200 °С

47

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Для избегания попадания солнечных лучей будет собрана конструкция в виде козырька со световозвращающими элементами и проветриванием со всех сторон во избежание нагрева датчиков.

Рис. 5. Конструкция в виде козырька

По результатам снятых с датчиков показаний были построены графики промерзания дорожной одежды и грунта основания полномасштабной модели дорожного полотна. Ниже представлены показания за 3 месяца в виде наглядных графиков.

Рис. 6. График промерзания дорожной одежды и грунта основания в сентябре

48

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Рис. 7. График промерзания дорожной одежды и грунта основания в октябре

Рис. 8. График промерзания дорожной одежды и грунта основания в ноябре

В результате комплексного мониторинга температурного режима дорожной одежды и грунтового основания под покрытием будет установлена необходимость устройства слоя из теплоизолирующих материалов в конструкции дорожной и расчетным методом, на

49

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

базе сравнения всех известных материалов, используемых в качестве теплоизоляционного материала, выбран наиболее эффективный и экономичный из них для устройства теплоизолирующего слоя дорожной одежды.

Научный руководитель д-р техн. наук, проф. А.Л. Исаков

Д.А. Гончаренко

(факультет «Управление транспортно-технологическими комплексами»)

Методика расчета геометрии и построение в САПР спироидных передач

В настоящее время, все большее применение находят спироидные передачи, имеющие ряд преимуществ по сравнению с червячными:

−более высокая нагрузочная способность;

−более благоприятные условия для создания масляного клина

взацеплении;

−более высокий КПД;

−большая износостойкость;

−компакность;

−плавность работы;

−бесшумность;

−возможность самоторможения;

−технологичность изготовления и сборки.

Чтобы спироидная передача обладала всеми изложенными выше положительными качествами, необходимо учитывать условия ее работы еще на этапе проектирования.

Расчет передачи по существующему сейчас алгоритму предполагает, что колесо будет изготавливаться по второму способу Оливье (нарезаться фрезой аналогичной червяку по форме), поэтому расчет геометрии зуба колеса не ведется. Отсутствие методики расчета зависимости формы зуба колеса от формы червяка и его расположения относительно оси колеса, в большинстве случаев приводит при изготовлении к подрезанию зуба колеса фрезой. Данное явление имеет целый ряд негативных последствий при работе и из-

50