722

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Таким образом, на современном этапе автоматическая генерация пользовательского интерфейса состоит из двух хорошо изученных этапов:

1)создание семантического дерева пользовательского -ин терфейса;

2)автоматическая генерация пользовательского интерфейса

всоответствии с семантическим деревом и предпочтениями пользователей.

Это позволяет генерировать различные пользовательские интерфейсы для семантического дерева фиксированной структуры. Однако моделирование этого дерева и последующее управление его структурой – сложная задача, поэтому исследование методов автоматизации этого процесса будет иметь важное значение в ближайшем будущем.

Список используемой литературы

1.Krzysztof Z. Gajos, Daniel S. Weld, Jacob O. Wobbrock. Automatically Generating Personalized User Interfaces with Supple / Department of Computer Science and Engineering; Harvard School of Engineering and Applied Sciences; The Information School. 2010.

2.Nichols Jeffrey. Automatically Generating High-Quality User Interfaces for Appliances / Human Computer Interaction Institute, School of Computer Science, Carnegie Mellon University. Pittsburgh, Pennsylvania, 2006.

3.Братко И. Алгоритмы искусственного интеллекта на языке PROLOG. 3-е изд. М.: Вильямс, 2004. 640 с.

Научный руководитель д-р техн. наук, проф. В.И. Хабаров

А.А. Бабаджанов

(аспирант кафедры «Мосты»)

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ НАДЗОРА ЗА СТРОИТЕЛЬСТВОМ МОСТОВ.

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

В настоящее время для искусственных сооружений(ИССО), действующих на сети автомобильных и железных дорог России, характерно разнообразие конструктивных форм,условий эксплуа-

21

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

тации и различное техническое состояние. Существуют сооружения, безопасность движения на которых не обеспечена. Поэтому

все больше внимания уделяется совершенствованию системы надзора за ИССО. Существует необходимость разработки и внедрения системы, призванной повысить безопасность движения, увеличить эксплуатационный срок службы мостов, а также позволяющей получать достоверную информацию о текущем техническом состоянии сооружения. Решением данной проблемы может стать организация мониторинга технического состояния конструкций.

Системы мониторинга активно внедряются и уже функционируют за рубежом, а в последнее время появились подобные разработки и в России. Однако внедрение системы мониторинга только на стадии эксплуатации моста не позволяет проследить динамику изменения контролируемых параметров от их начального значения до требуемого момента времени. А ведь базовым этапом формирования качественных характеристик всего сооружения является период строительства. Ошибки, допущенные в этот период, могут стать причиной изменения параметров конструкции и возникновения неисправностей в процессе эксплуатации. Следовательно, для реализации эффективной системы мониторинга технического состояния на протяжении всего жизненного цикла моста необходима разработка системы мониторинга в период его строительства.

Контроль качества производства работ наряду с соблюдением сроков строительства и его стоимостью занимает важное место в процессе строительства мостов. Использование информационных технологий для контроля качества – необходимое условие для повышения мобильности системы.

На сегодняшний день существует проблема, связанная с неполнотой или отсутствием документации на эксплуатируемые мосты. Для предотвращения подобных проблем в будущем необходимо организовать электронный документооборот всей документации, касающейся ИССО и хода их строительства. При этом информация должна записываться согласно регламентированному количеству параметров и поступать в базу данных в четко структурированном виде сразу после завершения отдельного этапа работ. Сочетание традиционной системы ведения документации с быстро и гибко модернизирующейся в соответствии с текущим состоянием

22

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

конструкции электронной формой снизит трудности при обработке документов и риск потери важной информации. Это также уменьшит влияние человеческого фактора при заполнении форм документации и перенесении информации из одной формы в другую. Особенно это касается того случая, когда запись данных осуществляют разные специалисты. Управление информационными потоками с помощью единой базы данных позволит обеспечить оперативный доступ всех участников строительного процесса к актуальной информации о ходе монтажных работ, изменениях в принятых ранее проектах, возникновении нештатных ситуаций.

Особое внимание необходимо уделять соответствию технологии выполнения работ требованиям, установленным проектом, и строительным нормам. Главная задача контроля технологии– выявление любых отклонений реальной конструкции от проекта. Это, прежде всего, касается сооружений с применением сложных конструктивных форм и новых технологий. Заключения о качестве выполнения отдельного этапа работ должны сразу поступать в единую базу данных ИССО.

Поступающие на строительство материалы и конструкции также должны подвергаться проверке качества. Определение механических характеристик и качества материалов производится при помощи приборов неразрушающего контроля. Качество металла определяется металлографическими исследованиями или с использованием спектрального анализа. Оценка прочности бетона может быть осуществлена склерометрическими методами, методом пластических деформаций, ультразвуковыми методами.

Следующим элементом, необходимым для реализации системы мониторинга ИССО, является организация мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции в процессе строительства. Для этой цели требуется определение количества контролируемых параметров сооружения, установка средств измерения данных параметров и объединение последних в сеть с последующей передачей данных в базу данных ИССО, где происходит их обработка. Установка видеооборудования на наиболее ответственных участках сооружения позволит не только сопоставлять данные, полученные со средств измерения, но и получать сведения о ходе работ в режиме реального времени.

23

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Фиксация в процессе строительства пространственного положения опор должна выполняться с целью выявления долговременных процессов возможных перемещений опор относительно других объектов. Для этого на подферменных площадках опор закрепляются специальные металлические марки. Необходимые измерения в процессе сооружения моста выполняются два раза– после сооружения всех опор и перед сдачей моста в эксплуатацию.

В настоящее время разработано большое количество систем для диагностики НДС конструкций. Примером такой системы может служить разработанная в СГУПСе совместно с ЗАО«СибНИТ» малогабаритная измерительная система«Тензор МС». С ее помощью успешно организована экспресс-диагностика технического состояния и проводятся испытания мостов, в том числе и под обращающейся нагрузкой. В состав «Тензор МС» входят датчики линейных деформаций и перемещений, вибродатчики, блоки сбора и обработки информации и карманный компьютерPocket PC. Конструктивно комплекс представляет собой устройство распре- деленно-модульного типа, содержащее систему блоков сбора информации, сопряженных с многофункциональными первичными датчиками, и систему комбинированной (беспроводной или проводной) связи между ними. Специально разработанное программное обеспечение реализует интеллектуальную систему коррекции параметров считывания первичной информации и динамическое подключение программ обработки данных измерения с экспресс-анализом результатов.

Использование вибродатчиков для контроля процесса надвижки пролетных строений, при которой происходит изменение собственных частот конструкции, позволит своевременно предотвратить попадание конструкции в резонансную зону.

Применение тензодатчиков необходимо для контроля напряжений в элементах конструкции во время монтажа. Показания датчиков при надвижке пролетных строений, навесном монтаже позволяют сделать вывод о соответствии напряжения в элементах их расчетным значениям. Напряжения в верхних и нижних поясах сталежелезобетонных пролетных строений дают информацию о степени включения железобетонной плиты в совместную работу с металлическими главными балками.

24

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Для фиксации вертикальных перемещений элементов сооружения возможно применение GPS-приемников (например, двухчастотных приемников Trimble 5700), лазерных цифровых нивелиров (например, нивелира Sprinter фирмы Leica) с автоматизированной фиксацией перемещений по рейкам со штрихкодами, систем лазерного визирования с записью перемещений контрольных точек конструкции на цифровые видеокамеры и компьютерной обработкой записываемой информации.

Контроль установки опорных частей в проектное положение осуществляется при помощи мерного инструмента и отвесов на этапе завершения строительства перед сдачей моста в постоянную эксплуатацию. Правильная установка опорных частей определяет соответствие работы конструкции ее расчетной схеме.

В конструкциях с применением болтовых соединений необходимо осуществлять контроль натяжения высокопрочных болтов по мере монтажа.

Важным элементом мониторинга НДС ИССО является создание математической модели сооружения в конечно-элементной среде (например, с помощью программного комплекса Cosmos/m). Вследствие влияния на конструкцию различных как внутренних, так и внешних факторов необходима разработка достоверной модели для прогнозирования поведения конструкции во время монтажа.

На первом этапе создания модели необходима ее адаптация. Для этого расчетные данные соотносятся с данными, полученными в результате измерений, и для последующего учета особенностей реальной работы конструкции в модель вносятся необходимые изменения. С помощью расчета адаптированной модели мо-

ста можно с высокой степенью точности определить значения контролируемых параметров конструкции при монтаже и - вы явить недочеты, допущенные при проектировании.

После окончания строительно-монтажных работ математическая модель может использоваться для прогнозирования изменения НДС ИССО во время проведения предварительных испытаний и в период эксплуатации. С ее помощью можно определить наиболее безопасные режимы движения обращающейся нагрузки, а также совершенствовать конструкцию в процессе ее эксплуатации.

25

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Организация мониторинга на стадии строительства позволит упростить проведение предсдаточных испытаний ввиду наличия всех необходимых предпосылок. Во-первых, большинство процедур, входящих в состав испытания, будут проводиться регулярно по ходу строительства объекта. Во-вторых, вся информация, необходимая для анализа и вынесения заключения о техническом состоянии ИССО, будет находиться в оперативном доступе.

Программной основой для реализации описанной системы мониторинга технического состояния мостов на стадии строительства может служить АИС ИССО на автодорогах или АСУ ИССО на железных дорогах. В данных системах уже решена часть задач, рассмотренных выше. В частности, функции АСУ ИССО позволяют обеспечить сквозное информационное обеспечение мониторинга.

Использование мобильной версии АСУ ИССО при строительстве позволит обеспечить информационную и интеллектуальную поддержку инженерно-технического персонала на объекте при проведении мониторинга. В настоящее время в перечень функций мобильной версии входят:

–регламентация порядка проведения определенного вида работ, поддержка процесса описания в терминах фиксированного словаря предметной области;

–предоставление справочной информации(инструкции, нормативные документы и пр.);

–поддержка процесса мониторинга – цифровая фотография и видеосъемка объекта, цифровая запись акустических данных; возможность работы мобильного компьютера в режимеoff line/on line

сбазовым компьютером. Режим off line предполагает автономное использование мобильного компьютера, который предварительно настроен на работу с объектом. Настройка осуществляется непосредственным взаимодействием с базовым компьютером с целью актуализации внутренних баз данных и знаний мобильного компьютера применительно к объекту обследования. Режим on line предполагает постоянную связь с базовым компьютером по каналу связи и использование этого компьютера в качестве сервера баз данных и сервера приложений.

В АСУ ИССО разработаны модули для хранения и обработки информации в любой форме с привязкой к объекту или его конструктивной части. Организована возможность автоматического

26

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

обмена данными с приложениями и измерительными комплексами, в частности с комплексом «Тензор МС».

Однако необходима разработка дополнительного приложения, касающегося мониторинга строительства с организацией возможности обмена информацией между приложением и АСУ ИССО (АИС ИССО).

Таким образом, для разработки системы мониторинга технического состояния мостов в период строительства необходимо дальнейшее исследование следующих вопросов:

–переход к ведению документации и отчетности в электронном виде;

–анализ методов диагностики напряженно-деформированного состояния конструкций;

–создание системы сбора, передачи, обработки и хранения данных;

–изучение программных комплексов для моделирования работы конструкций при монтаже и эксплуатации, способов адаптации модели с последующим построением модели в конечноэлементной среде.

Организация мониторинга технического состояния моста во время строительства является актуальной проблемой настоящего времени и имеет значительные перспективы дальнейшего развития.

Только с учетом результатов наблюдений, полученных в процессе строительства, может быть разработан оптимальный проект мониторинга технического состояния моста на период эксплуатации.

Первым шагом в разработке системы мониторинга технического состояния должно быть создание программного обеспечения для хранения и обработки информации, касающейся хода строительных и монтажных работ. В данной программе следует предусмотреть возможность занесения информации в установленной форме, удобного просмотра информации, сортировки данных по определенному признаку (в частности по наличию отклонений от проекта

итребований нормативных документов), а также проведение анализа рисков, возникающих из-за наличия отклонений.

Организация системы мониторинга на стадии строительства с фиксацией начального уровня технического состояния сооружения позволит сформировать основу для реализации сквозной системы мониторинга на всех этапах существования конструкции и

27

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

обеспечить высокий уровень качества работ, надежность объекта и безопасность движения.

Список литературы

1.Бокарев С.А., Яшнов А.Н., Снежков И.И., Слюсарь А.В. Малогаба-

ритные автоматизированные системы для диагностики ИССО // Путь и путевое хозяйство. 2007. № 9. С. 25–26.

2.Петров Ю.А., Сырков А.В. Контролировать будет техника // Автомобильные дороги. 2008. № 4. С. 32–34.

3.Сырков А.В. Комплекс мероприятий по эксплуатации, мониторингу

ииспытанию вантового моста «Факел» в Салехарде // Автомобильные до-

роги. 2007. № 9. С. 85–88.

4.Яшнов А.Н., Слюсарь А.В. Разработка подсистемы мониторинга и диагностики технического состояния в автоматизированных системах управления содержанием искусственных сооружений// Вестник Сибир-

ского государственного университета путей сообщения. Новосибирск, 2006. Вып. 13. С. 81–88.

Научный руководитель канд. техн. наук, доц. А.Н. Яшнов

Д.В. Величко

(доц. кафедры «Путь и путевое хозяйство»),

А.А. Болдырева

(факультет «Строительство железных дорог»)

АНАЛИЗ ОТКАЗОВ РЕЛЬСОВ НА УЧАСТКЕ СРЕДНЕСИБИРСКОЙ МАГИСТРАЛИ

Протяженность полигона бесстыкового пути на ЗападноСибирской железной дороге (ЗСЖД) к 2012 г. составила 76 % от общей протяженности главных путей, в том числе по Транссибирскому направлению – 96 %, по Среднесибирскому направле-

нию – 86 % (рис. 1).

Наблюдается значительный рост полигона эксплуатации бесстыковой конструкции пути: за последние 10 лет его доля увеличилась по Транссибу в 4,5 раза, а по Средсибу – в 3,5 раза. Средняя длина бесстыковой плети на ЗСЖД увеличивается с каждым годом за счет устройства плетей длиной с перегон при выполне-

28

Рис. 1. Динамика изменения доли бесстыкового пути по главным путям Западно-Сибирской железной дороги

Протяженность пути с плетями, сваренными в длину перегона, – 3 432 км, что составляет 60 % от общей длины бесстыковой конструкции.

Рассмотрим участок Карасукской дистанции пути, расположенной в том числе и на Среднесибирской магистрали. Бесстыковая конструкция пути занимает большую часть дистанции – 75 %. Эксплуатируемый на дистанции бесстыковой путь можно разделить в зависимости от длины плети на три вида: «короткие» плети (800 м и менее), плети длиной с блок-участок (1 350–2 000 м) и плети длиной с перегон (9 000–21 000 м). Большую протяженность на участке Среднесибирской магистрали имеют плети длиной с перегон, которые занимают 53 % от всей длины (табл. 1 и 2).

29

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

На II пути выходов рельсов очень мало в связи с малым сроком эксплуатации и преобладанием порожнего грузового движения, поэтому для дальнейшего анализа отказов рельсов эти участки не рассматриваются.

Подробная характеристика сравниваемых участков плетей, лежащих на грузонапряженномI пути Среднесибирской магистрали, представлена в табл. 3–5.

30