CC BY
51
Рис. 8. График себестоимости перевозок
I--і У з 6. Всего расходы
і iRfl-fifi Всего расходы -А-Уаб. Себестоимость -к- ВП-60 Себестоимость
Заключение
Электровоз «Узбекистон» стал результатом совместной работы китайских, немецких, российских инженеров, а также активного участия узбекских специалистов. Шесть лет эксплуатации на электрифицированных железных дорогах Узбекистана показали, что электровоз достаточно удачный и пригоден для перевозок в условиях этой страны. Так как электровоз зарекомендовал себя с хорошей стороны, управление железной дороги Узбекистана планирует пополнить парк электровозов.
Статья поступила в редакцию 25.05.2009;
представлена к публикации членом редколлегии А. В. Грищенко.
УДК 574
М. В. Шершнева
АНАЛИЗ НОВЫХ ГЕОЗАЩИТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МЕТОДОМ PQ
В работе показана возможность использования метода PQ при оценке новых технологий утилизации твердых промышленных отходов, обладающих геозащитным резервом. Дана оценка качества новых технологий с учетом экологического, технологического и эксплуатационного аспектов исследования.
геозащитный резерв, хлоритсодержащий щебень, бой бетона, оценка качества технологий методом PQ.
Введение
По результатам работ кафедры «Инженерная химия и естествознание» известно, что некоторые отходы обладают геозащитным резервом, т. е. способностью к самопроизвольному поглощению различных типов загрязнения из окружающей среды [1, 2]. К таким отходам относится, в том числе, хлоритсодержащий щебень, объем образования которого достигает 100 000 т/год от одного горнодобывающего предприятия, и бой бетона, объемы которого катастрофически увеличиваются с каждым годом (10-12 млн т ежегодно только в Москве). Было предложено использовать эти отходы в качестве балластного материала земляного полотна при строительстве железных дорог или при их капитальном ремонте. Такое использование позволило бы снизить расходы природных ресурсов при возведении балластной призмы и одновременно уменьшить концентрацию таких загрязнений, как ионы тяжелых металлов и растворенных нефтепродуктов в поверхностном стоке от земляного полотна.
Оценка предложенных геозащитных технологий проводилась методом PQ.
Отличительной особенностью этого метода является то, что с помощью определенных математических операций можно оценить различные аспекты, например экологические, технологические и эксплуатационные, которые затем суммируются. Согласно методике, чем выше значение индекса PQ, тем выше качество деятельности или технологии, подобно тому как производится известная оценка интеллектуального развития человека (индекс IQ) [3].
1 Определение индекса PQ для технологии утилизации хлоритсодержащего щебня и боя бетона
На основании методики, представленной в [1, 3], была дана оценка качества предложенных технологий утилизации хлоритсодержащего щебня и боя бетона в балластный слой земляного полотна.
Шаг первый. Выбирают объекты исследования. В качестве n-го объекта исследования берутся:
■ хлоритсодержащий щебень (n = 1);
■ технология утилизации хлоритсодержащего щебня (n = 2);
■ технология использования природного щебня (n = 3).
Шаг второй. Выбираем аспекты сравнения объектов исследования. Определяем значимость аспектов.
В качестве j-го аспекта исследования выбирают следующие:
■ экологический аспект (j = 1);
■ технологический аспект (j = 2);
■ эксплуатационный аспект (j = 3).
Значимость аспектов исследования Zj принимают равной:
Z1 = 50 % - для экологического аспекта;
Z2 = 25 % - для технологического аспекта;
Z3 = 25 % - для эксплуатационного аспекта.
Шаг третий. Для каждого аспекта сравнения объектов исследования выбирают перечень свойств, характеризующих исследуемый объект в рассматриваемом аспекте. Определяют значимость свойств каждого аспекта.
В качестве k-го свойства (j = 1), характеризующего исследуемые объекты в рассматриваемом аспекте, были выбраны:
■ содержание растворенных нефтепродуктов в поверхностном стоке от земляного полотна (k = 1);
■ утилизация техногенных отходов (k = 2);
■ экономия природного сырья (k = 3).
Значимость k-го свойства (j = 1) в рассматриваемом экологическом аспекте принимаем равной:
Z\i = 35 % - для растворенных нефтепродуктов;
Z12 = 35 % - для утилизации техногенных отходов;
Z13 = 30 % - для экономии природного сырья.
В качестве k-го свойства в рассматриваемом технологическом аспекте (j = 2) были выбраны:
■ дробимость (потеря массы, %);
■ истираемость (потеря массы, %).
Значимость k-го свойства (j = 2) в рассматриваемом технологическом аспекте принимают равной:
Z2,1 = 50 % - для дробимости;
Z2,2 = 50 % - для истираемости.
В качестве k-го свойства, характеризующего объект в рассматриваемом эксплуатационном аспекте (j = 3), выбираем:
■ доступность используемого материала (k = 1);
■ срок эксплуатации материала (k = 2).
Значимость k-го свойства в рассматриваемом эксплуатационном аспекте (j = 3) принимаем равной:
Z31 = 50 % - для доступности;
Z32 = 50 % - для срока эксплуатации.
Шаг четвертый. Определяем индекс PQ% для каждого из
рассматриваемых свойств определенного аспекта для всех объектов.
Вначале определяем индекс PQ для свойства «содержание растворенных нефтепродуктов в поверхностном стоке от земляного полотна». Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = 1, 2, 3) для выбранного свойства (k = 1) экологического аспекта (j = 1), т. е. определяем значения PQП (PQh, PQn, PQh) в порядке, приведенном ниже.
Определяем для данного свойства интервал значений, лучшее значение для заданного интервала и разбиваем интервал на диапазоны (категории качества). Каждому диапазону присваивают коэффициент падения качества (ПДК).
Для содержания растворенных нефтепродуктов в поверхностном стоке выбираем интервал значений от 0 до ПДК, считая, что отсутствие загрязений в поверхностном стоке представляет собой наилучшее состояние, а все параметры, превышающие нормы ПДК, есть недопустимое, т. е. наихудшее, значение. Лучшему значению (0 мг/л) присваивают значение 1, худшему значению (0,3 мг/л ПДКхоз-пит) -значение 0. Лучшее значение в данном случае совпадает с левой границей.
Разбиваем заданный интервал между 0 и 0,3 мг/л на три равных диапазона для более объективного отражения падения качества. Считается, что качество повышается к левой границе диапазона. Присваиваем коэффициенту падения качества (КПК) в каждом диапазоне значения 1, 2, 3 соответственно.
В результате получаем диапазоны со следующими характеристиками:
1- й диапазон - 0.. .0,1 мг/л, КПК1 = 1;
2- й диапазон - 0,1.0,2 мг/л, КПК2 = 2;
3- й диапазон - 0,2 ... 0,3 мг/л, КПК3 = 3.
Находим значения коэффициента нормирования интервала, коэффициенты нормирования каждого диапазона и индексы PQ правой границы диапазонов:
Kd= 1 • (ОД - 0) + 2 • (0,2 - ОД) + 3 • (0,3 - 0,2) = 0,6;
Kxd = 1/Kd = 1/0,6 = 1,67;
PQ\d = 1 - (ОД - 0) • 1,67 = 0,83;
Kld = 2/Kd = 2/0,6 = 3,33;
PQ2d = 0,83 -(0,2 -0,1) -3,33 = 0,5;
Км = 3/Kd = 3/0,6 = 5;
PQM = 0,5 - (0,3 - 0,2) • 5 = 0.
По результатам расчетов строим график падения качества свойства экологического аспекта «содержание растворенных нефтепродуктов в поверхностном стоке» (рис. 1), мг/л.
Рис. 1. График падения качества «по содержанию растворенных нефтепродуктов в поверхностном стоке»
По графику получаем показатели индекса PQi свойства для каждого объекта экологического аспекта PQh, PQu, PQh.
Так как ранее было принято, что для сопоставления экологических аспектов значений индексов PQ те значения свойств, которые превышают нормы ПДК, приравниваются к 0, а значения индекса PQ лучших значений - к единице, получаем значение индексов PQ, приведенные в табл. 1.
Аналогично были определены индексы PQ для свойства «утилизация техногенных отходов» и «экономия природного сырья», результаты представлены в табл. 2 и 3.
ТАБЛИЦА 1. Данные индекса PQ для свойства «содержание растворенных нефтепродуктов в поверхностном стоке»
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Хлоритсодержащий щебень 1 PQI
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня в геозащитные насыпи для железнодорожного полотна 1 PQh
Технология использования природного щебня в насыпи железнодорожного полотна 0 PQh
ТАБЛИЦА 2. Данные индекса PQ для свойства «утилизация техногенных отходов»
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Хлоритсодержащий щебень 0 PQh
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня 1 PQh
Технология использования природного щебня 0 PQh
ТАБЛИЦА 3. Данные индекса PQ для свойства «экономия природного сырья»
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Хлоритсодержащий щебень 0 PQh
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня 1 PQh
Технология использования природного щебня 0 PQh
Определяем индекс PQ для свойства «дробимостъ».
Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = = 1, 2, 3) для выбранного свойства (k = 1) технологического аспекта (j = 2), т. е. находим значения PQh (PQh, PQh, PQh) в порядке, приведенном ниже.
Определяем для данного свойства интервал значений, лучшее значение для заданного интервала и разбиваем интервал на диапазоны (категории качества). Каждому диапазону присваивают коэффициент падения качества.
Для свойства «дробимость» выбираем интервал значений от 0 до 11 (потеря массы, %), что соответствует марке щебня по дробимости М1200, считая, что отсутствие потери массы (%) представляет собой наилучшее состояние, а все параметры, превышающие норму, есть недопустимое, т. е. наихудшее значение. Лучшему значению (0 %) присваивают значение 1, худшему значению (11 %) - значение 0. Лучшее значение в данном случае совпадает с левой границей.
Разбиваем заданный интервал между 0 и 11 на два равных диапазона для более объективного отражения падения качества. Считается, что качество повышается к левой границе диапазона. Присваиваем
коэффициенту падения качества в каждом диапазоне значения 1, 2 соответственно.
В результате получаем диапазоны со следующими характеристиками:
1- й диапазон - 0...5,5 %, КПКі = 1;
2- й диапазон - 5,5.11 %, КПК2 = 2.
Находим значения коэффициента нормирования интервала, коэффициенты нормирования каждого диапазона и индексы PQ правой границы диапазонов:
Kd=\ • (5,5 - 0) + 2 • (11 - 5,5) = 16,5;
Ки= 1/^=1/16,5 = 0,061;
PQid= 1 -(5,5-0)-0,061 = 0,66;
K2d = 2!Kd = 2/16,5 = 0,12;
PQ2d = 0,66 -(11 -5,5) -0,12 = 0.
По результатам расчетов строим график падения качества свойства технологического аспекта «дробимость», % (рис. 2).
По графику получаем показатели индекса PQt свойства для каждого объекта технологического аспекта PQh, PQh, PQh. Значения индекса PQ для свойства «дробимость» приведены в табл. 4.
Рис. 2. График падения качества по «дробимости»
ТАБЛИЦА 4. Данные индекса PQ для свойства «дробимость»
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Хлоритсодержащий щебень 0 Р&л
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня 0,66 PQh
Технология использования природного щебня 1 PQh
Аналогично был посчитан индекс PQ для свойства «истираемость», результаты представлены в табл. 5.
ТАБЛИЦА 5. Данные индекса PQ для свойства «истираемость»
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Хлоритсодержащий щебень 0 PQ.2
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня в геозащитные насыпи для железнодорожного полотна 0,5 PQh
Технология использования природного щебня в насыпи железнодорожного полотна 1 PQl
Определяем индекс PQ для свойства «доступность».
Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = = 1, 2, 3) для выбранного свойства (k = 1) технологического аспекта (j = 3), т. е. определяем значения PQ"X (PQh, PQh, PQh) в порядке,
приведенном ниже.
Определяем для данного свойства интервал значений, лучшее значение для заданного интервала и разбиваем интервал на диапазоны (категории качества). Каждому диапазону присваивают коэффициент падения качества.
Для свойства «доступность» выбираем интервал значений от 0 до 100 %. Полагаем, что доступность используемых материалов на территории РФ может быть оценена следующим образом: практически повсеместно - 100 %, в ближайших регионах - 70 %, в отдельно взятом регионе - 30 %, недоступно - 0 %.
Лучшему значению (100 %) присваивают значение 1, худшему значению (0 %) - значение 0. Лучшее значение в данном случае совпадает с правой границей.
Разбиваем заданный интервал между 0 и 100 % на три равных диапазона для более объективного отражения падения качества. Считается, что качество повышается к правой границе диапазона. Присваиваем коэффициенту падения качества в каждом диапазоне значения 1, 2, 3 соответственно.
В результате получаем диапазоны со следующими характеристиками:
1- й диапазон - 100.. .66,66 %, КПК1 = 1;
2- й диапазон - 66,66.33,33 %, КПК2 = 2;
3- й диапазон - 33,33.0 %, КПК3 = 3.
Находим значения коэффициента нормирования интервала, коэффициенты нормирования каждого диапазона и индексы PQ левой границы диапазонов:
Kd= 1 • (100 - 66,66) + 2 • (66,66 - 33,33) + 3 • (33,33 - 0) = 200;
Kld = 1 !Kd = 1/200 = 0,005;
PQ\d = 1 - (100 - 66,66) • 0,005 = 0,83;
K2d = 2 IKd = 2/200 = 0,01;
PQld = 0,83 - (66,66 - 33,33) • 0,01 = 0,5;
Km = 3/Kd = 3/200 = 0,015;
PQm = 0,5 - (33,33 - 0) • 0,015 = 0.
По результатам проведенных расчетов строим график падения качества свойства эксплуатационного аспекта «доступность», % (рис. 3).
По графику получаем показатели индекса PQi свойства для каждого объекта технологического аспекта PQh, PQh, PQh. Значения индекса PQ для свойства «доступность» приведены в табл. 6.
Рис. 3. График падения качества по «доступности» ТАБЛИЦА 6. Данные индекса PQ для свойства «доступность»
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Хлоритсодержащий щебень 0,5 рйл
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня 0,5 PQ2i
Технология использования природного щебня 0,83 PQI
Аналогично был посчитан индекс PQ для свойства «срок эксплуатации» (табл. 7).
ТАБЛИЦА 7. Данные индекса PQ для свойства «срок эксплуатации»
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Хлоритсодержащий щебень 0 PQ3 2
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня 1 PQI
Технология использования природного щебня 1 PQI
Шаг пятый. Рассчитываем индекс PQnjk по различным объектам.
По экологическому аспекту (j = 1) получаем следующие значения индекса PQ для каждого выбранного объекта исследования.
Хлоритсодержащий щебень:
PQl = HZlklPQ\k= 0,35 • 1 + 0,35 • 0 + 0,30 • 0 = 0,35.
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня:
PQl = ZZmPQlk= 0,35 • 1 + 0,35 • 1 + 0,30 -1 = 1.
Технология использования природного щебня:
PQl = YZlklPQlk= 0,35 • 0 + 0,35 • 0 + 0,30 -0 = 0.
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что по экологическому аспекту технология использования природного щебня в земляном полотне имеет нулевой PQ, а технология утилизации хлоритсодержащего щебня имеет наибольший индекс PQ = 1.
По технологическому аспекту (j = 2) получают следующие индексы для каждого выбранного объекта исследования.
Хлоритсодержащий щебень:
PQpZZ^PQl = 0,5 -0 + 0,5 -0 = 0.
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня:
PQl = T.ZmPQlt = 0,5 • 0,66 + 0,5 ■ 0,5 = 0,58.
Технология использования природного щебня:
PQl = 0,5 • і + 0,5 • і = і.
По эксплуатационному аспекту (j = 3) получают следующие индексы для каждого выбранного объекта исследования.
Хлоритсодержащий щебень:
PQl = ZZlMPQ'l t = 0,5 • 0,5 + 0,5 • О = 0,25.
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня:
PQl = T.ZuxPQlt = 0,5 • 0,5 + 0,5 • 1 = 0,75,
Технология использования природного щебня:
PQl = T.ZlMPQlj, = 0,5 • 0,83 + 0,5 • 1 = 0,915.
Шаг шестой. Рассчитываем индекс PQ для каждого выбранного объекта исследования.
Хлоритсодержащий щебень:
PQ1 = TZ.PQl = 0,5 • 0,35 + 0,25 • 0 + 0,25 • 0,25 = 0,2375.
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня:
PQ2 = HZ.PQ? = 0,5 • 1 + 0,25 • 0,58 + 0,25 • 0,75 = 0,6875. Технология использования природного щебня:
PQ3 = HZ.PQl = 0,5 • 0 + 0,25 • 1 + 0,25 • 0,915 = 0,47875.
2 Результаты определения индекса PQ для технологии утилизации хлорисодержащего щебня и боя бетона
Результаты расчета индекса PQ новой технологии утилизации хлоритсодержащего щебня представлены в табл. 8.
ТАБЛИЦА 8. Итоговые данные по определению индексов PQ относительно хлоритсодержащего щебня
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Хлоритсодержащий щебень 0,24 PQ1
Технология утилизации хлоритсодержащего щебня 0,69 PQ2
Технология использования природного щебня 0,48 PQ3
Аналогично была проведена оценка качества технологии утилизации боя бетона. Результаты расчета представлены в табл. 9.
ТАБЛИЦА 9. Итоговые данные по определению индексов PQ относительно боя бетона
Объекты исследования Индексы PQ Обозначение
Бой бетона 0,30 PQ
Технология утилизации боя бетона 0,90 PQ
Технология использования боя бетона 0,48 PQ
Заключение
Таким образом, оценка предложенных технологий утилизации хлоритсодержащего щебня и боя бетона показала, что индексы PQ этих технологий выше, чем при использовании в качестве балластного щебня природных материалов. Поэтому с точки зрения снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду при эксплуатации железных дорог перспективно использование отходов с геозащитным резервом в качестве балластного щебня земляного полотна.
Библиографический список
1. Новые экозащитные технологии на железнодорожном
транспорте / ред. Л. Б. Сватовская. - М. : ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. - 159 с. - ISBN 978-589035-358-0.
2. Развитие геозащитных технологий / М. В. Шершнева // Новые исследования в материаловедении и экологии: сб. науч. тр. - Вып. 8. - СПб. : ПГУПС, 2008. - С. 13-14.
3. Комплексная оценка влияния новых природозащитных
технологий на геоэкологическую обстановку: дис. ... д-ра техн. наук : 25.00.36 : защищена 20.12.05 : утв. 23.06.06 / Титова Тамила Семёновна. - СПб., 2005. -242 с.
Статья поступила в редакцию 30.04.2009;
представлена к публикации членами редколлегии Л. С. Блажко и Л. Б. Сватовской.
Общетехнические и социальные проблемы
УДК 621.382.26 Е. А. Аникевич
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СХЕМ СТАНДАРТНОЙ И КОЛЛЕКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ПОДПИСИ
Рассмотрены вопросы защиты информации и применения электронной цифровой подписи. Приведены алгоритмы ее формирования и проверки. Представлен программный комплекс по реализации коллективной электронной цифровой подписи.
защита информации, коллективная цифровая подпись, программный комплекс.
Введение
Широкое применение информационных технологий в автоматизированных системах (АС) обработки информации и управления привело к обострению проблемы защиты информации, циркулирующей в компьютерных сетях и передаваемой по каналам связи. На данный момент существует большое число угроз информации как со стороны внутренних, так и внешних источников.
1 Применение криптоанализа и электронной цифровой подписи при защите информации
