CC BY
31
измеряемой величины инс с пороговыми позволяет продлить срок службы исполнительных механизмов, но имеет погрешности при настройке в резонанс с емкостью сети дугогасящей катушки.
4. Для более точной настройки компенсации необходимо иметь статистические данные о работе сети в различных режимах и в разные промежутки времени, что является самостоятельной и актуальной задачей, связанной с измерением, накоплением и обработкой большого потока данных.
5. На изменение емкостного тока в распределительной электрической сети влияет большое число факторов, которые небходимо анализировать по количественным показателям, по качественным признакам и по взаимным влияниям друг на друга.
Список литературы
1.Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений /Под ред. Ф.Х.Халилова, Г.А.Евдокунина, А.И.Таджибаева, СПб.: Энергоатомиздат, 2002. 272 с.
2. Кадомская К.П., Иванов А.В. О целесообразности оснащения нейтрали сетей средних классов напряжения параллельным соединением резистора и дугогасящего реактора // Энергетик. 2004. №6, С. 28-29.
3. Коновалов Е.Ф., Захарова Т.В., Хофман Т. Компенсация емкостного тока в сетях 6-35 кВ в России и Германии // Энергетик. 2004. №4, С. 41.
УДК 681.3:656.2:006
Филиппенко И.Г., д.тн., профессор (УкрГАЖТ) Бутенко В.М., к.т.н., доцент, начальник НИЧ (УкрГАЖТ)
Головко А.В., аспирант (УкрГАЖТ)
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА НА ПЛОСКОСТИ
Введение. Проблема прогнозирования процесса распространения пожара важна не только для лесного хозяйства. Она касается практически всех отраслей народного хозяйства, в том числе железнодорожного транспорта, когда происходят аварии, крушения различной степени
тяжести. Не обходит эта проблема и предприятия железнодорожного транспорта на предмет их пожаробезопасности.
Для прогнозирования процесса распространения пожара нужна его математическая модель. Проблема построения математических моделей процесса распространения пожара имеет давнюю историю. Рассмотрим некоторые из публикаций, посвященных решению указанной проблемы, начиная с 60-х годов прошлого столетия.
Анализ исследований и публикаций. В 60-70-х годах прошлого столетия были проведены широкие научные исследования по разработке классификации лесных пожаров (Курбатским Н.П. работа [1] ), исследованы горючие свойства лесных материалов (Мелехов И.С.[2],) влияние погодных условий на процесс горения ( Валендик Э. Н. [3] ). По результатам этих и других научных трудов были разработаны рекомендации по обнаружению и тушению лесных пожаров [4].
С появлением вычислительной техники начались попытки использования ЭВМ для сбора, хранения информации о лесных фондах и пожарах, а также попытки прогнозирования развития пожара (Доррер [5]).
В последнее время ряд работ Ходакова В.Е., Граб М.В. [6,7,8] посвящались классификации ситуаций и моделированию динамики окружающей среды в задачах управления ликвидацией лесного пожара, основанных на агрегатно-ориентированном подходе. Работы [9,10] посвящены вопросам разработки моделей выработки рекомендаций по ликвидации аварий, подготовке к принятию решения при тушении пожара. В работах Юхимчука значительное внимание уделено моделям автоматизации совместимости доставки грузов на ж.д. [11] и принятию решений при ликвидации пожара.
Цель работы. Разработать компьютерную и математическую модель процесса распространения пожара на плоскости, используя некоторые положения теории клеточных автоматов [12], и теории просачивания (percolation) (в русской литературе "протекания") [13].
Постановка задачи. Задана поверхность с типологически расположенным на ней горючим и негорючим материалом. Необходимо создать компьютерную модель процесса распространения пожара на плоскости.
Изложение основного материала. Распространение пожара зависит от текущего состояния участка горения и непосредственно прилегающих к нему участков и их состояний [14]. Используя идеи теории просачивания и машин клеточных автоматов, приступим к решению поставленной задачи. Участок плоской поверхности, на котором будет изучаться процесс
распространения пожара, разбивается на одинаковые участки прямоугольной. Формально это выглядит так. Имеется плоскость, заданная двумерной матрицей Мпт, где п - число строк, т - число столбцов.
Элемент матрицы представляет собой участок поверхности, который поставлен клеточным автоматом (КА). КА представляет собой формальный объект, содержащий определенные параметры, такие как массу вещества, его внутреннюю энергию, удельную теплоту сгорания, количество теплоты, которое выделится веществом, "приписанным" к нему, при полном его сгорании, и ряд других параметров. Клеточный автомат предназначен для организации взаимодействия с соседствующими или любыми клеточными автоматами матрицы М п т. Некоторые
параметры клеточного автомата приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Некоторые параметры клеточного автомата
Наименование Пояснение
ptntsVzg количество принятого тепла, при котором происходит воспламенение вещества
рШ^От количество принятого тепла, при котором происходит возгорание вещества
ptntsTln количество внутренней энергии вещества, при котором начинается процесс тление вещества
ptntsNotVzg состояние вещества, при котором возгорание, и тем более горение невозможны
qvoTP порция количества теплоты "положительной"
qvoTM порция количество теплоты отрицательной
qvoPrTepla количество принятого тепла
t = ЭТ текущее время, где i - номер временной последовательности, T - период квантования по времени
longTimeGrn время горения
currentTimeGrn текущее время горения
longTimeTl время тления
currentTimeTl текущее время тления
Обобщенный граф состояний КА приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Обобщенный граф состояний КА; БР - состояние приема , БУ - состояние возгорания, БО - состояние горения, БТ состояние тления, БКУ - состояние невозможности возгорания, *** - п-мерные предикаты
Из анализа обобщенного графа состояний КА, представленного на рисунке 1, следует, что на графе существуют обратимые пути и один необратимый путь. Из состояния Б У возможен переход в состояние БР. Причиной этого перехода является факт приема определенного количества "отрицательной" теплоты, вызванный средствами тушения пожара, благодаря чему вещество потушено, но имеет еще внутреннюю энергию, и может вновь воспламенится, если получит определенного количество "положительной" теплоты. Из состояния БО КА может перейти в состояние БР по вышеприведенной причине. Это перечислены обратимые пути. К необратимому пути относится путь, который выходит из состояния БО и заканчивается в состоянии БКУ. Этот путь реализуется, когда все вещество полностью выгорело, истлело, и превратилось в невозгораемое вещество.
Для каждого состояния КА разработаны функции переходов. В качестве примера на рисунке 2 приведен граф возможных переходов КА из состояния БР.
рМзХ/гд <= яУоРгТер1а 6
Рисунок 2 - Граф переходов КА из состояния БР
На рисунке 2 ориентированными ребрами, помеченными номерами, указаны пути переходов. В точке разветвление ребра (пути) стоят указатели в виде флажков с номерами путей возможных переходов. Каждому ребру приписан предикат, разрешающий продвижение по нему, подобно разрешающему сигналу светофора. Если значение предиката истина (И), продвижение по нему разрешено. Сигнал зеленый. В противном случае движение запрещено. Сигнал красный. К предикатам могут быть приписаны выражения, заключенные вертикальными черточки, как например |qvoPrTepla += qvoTP(iT)|. Значение выражения вычисляется по формуле qvoPrTepla = qvoPrTepla + qvoTP(iT), где qvoPrTepla -количество тепла, пришедшее в предыдущий момент времени,
qvoTP(iT) количество тепла, пришедшее в данный момент времени.
В таблице 2 приведены указатели, маршруты и функции переходов КА из состояния БР. Маршрут представляет собой перечень ребер (путей), соединяющие состояния, или состояние между собой.
Таблица 2 - Указатели, маршруты и функции переходов КА из состояния БР
Конечный указатель (маршрут) Маршрут Функция перехода Переход
2 1, 2 БР^БР
4 3, 4 ^Р-БР4(*) БР^БР
5 3, 5 ^Р-БР5 (*) БР^БР
6 1, 6 ^Р-Бу6 (*) БР^БУ
Функции переходов имеют следующий вид:
4Р-8у6^П^0РГТер1а) = == ТР)^уоРгТер1а += ЯУсТР| Л (1)
л ^уоРгТер1а >= ptntsУzg).
Формула (1) ни что иное, как предикат [15]. С предикатом (1) связывается функция вида sgn^■{И, Л}, где sgn - множество сигналов, И -истина, Л - ложь. Элемент sgn, в общем случае, элемент некоторого множества Б, при котором функция (1) обращается в высказывание для каждого элемента множества Б. Предикаты предложенного типа отличаются от классических предикатов тем , что к высказываниям внизу с права приписаны числовые выражения, которые вычисляются в случае истинности высказывания. Назовем предикаты подобного типа, предложенные в [16], предикатами с выражениями. Переход из состояния БР в состояние БУ возможен в том случае, если предикат ^у^^уоРгТерЬ) равен ИСТИНА (И). Это возможно в том случае,
если предикаты sgn == qvoTP(iT) и ptntsVzg > qvoPгTep1a равны И. Функции переходов КА-ов из состояния БР в БР приведены ниже.
(sgn,qvoPrTepla) = ^п == sgnTp(iT))|qvoprTepla += чтоТр(1Т)| л (ptntsVzg > qvoPrTepla).
л
8Р—Зр4
(sgn) = ( sgn != sgnTP(iT)) л
л
(^п == sgnTM(iT))|qvoPrTepla -= qvoTM(lT)|.
БР—Зр.
(sgn) = ( sgn != sgnTP(iT)) л
л (sgn! = sgnTM(iT)).
(2)
(3)
(4)
Компьютерная модель распространения пожара на плоскости реализована на языке СИ++. На рисунке 3 а,б,в приведены фрагменты начального, серединного и конечного времени процесса распространения пожара на плоскости, "засеянной" однородным возгораемым материалом в форме слова МИР. Элементы матрицы, характеризующие возгораемое вещество, окрашены в черный цвет. Элементами матрицы, характеризующие невозгораемое вещество, окрашены в белый цвет.
я»я»я»яйяйяйвйвйвйяйийййййй»ийвйвйм«вйвйвпвйвйвйайаявяаяаяпяпявявявя11якя»я»я
явявявявявявявявявявявявяяаививввививививйвйвйвйвйвявявявявявявявявявявявавя явявявявявявявявявявявйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйввввйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвй я»я»якяйяйяйяйяйяйяй0йяйвйвйвйайвивйайвявйвйвйвйвйвйв«вявявявявявявявявя»яйя
явявивявявявявявявявявявяввввввввввввввйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвявявявявявявявявя
йвйвявявявявявявявявявявявявййййивйвйвйвйвййййвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвя явявяйяйякяйяйяйяйяйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвявявявявйвйвявявявявявявявявявявявявя явявявявявявявявнвнвявнвивививнвивививвввввявявявявявявявявявявявявявявявявя явявявявявявявявявявявявйвйвнвнвнвнввввввввйвввйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвй яйяйяйяйяйяйяйяйяйяйяйяйвйвйвйвйвявнвнвнвявявявявявявявявявявявявявявявявяйя
явявявявявявявявявявявяввввввввввввввввйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвйвявявявявявявя
Рисунок 3 - Состояния моделируемой поверхности
Результат конечного процесса моделирования горения показан на рисунке 3в. Все горючие вещества превратились в негорючие вещества. Выгоревшее вещество на рисунке 3 не идентифицировались, и принималось как невозгораемое вещество.
Выводы. Разработана компьютерная модель процесса моделирования распространения пожара на плоскости. В качестве элемента модели синтезирован клеточный автомат, построенный на базе предикатов с высказываниями. Полученные результаты позволят приступить к разработке математической и компьютерной модели процесса распространения пожара на плоскости, в общем случае с расположенными на ней горючими материалами различной температуры возгораемости. В перспективе планируется создание математической и компьютерной модели процесса "просачивания" пожара на плоскости и в трехмерном пространстве.
Список литературы
1. Курбатский Н.П. Классификация лесных пожаров. - В кн.: Вопросы лесоведения. Т. 1. Красноярск, 1970.
2. Мелехов И.С. Лесная пирология и ее задачи. - В кн.; Современные вопросы охраны от пожаров и борьбы с ними. М., 1965.
3. Валендик Э.Н. Ветер и лесной пожар. М., 1968. - 230 с.
4. Указания по обнаружению и тушению лесных пожаров. М., 1976. (Гослесхоз СССР).
5. Доррер Г.А. Математические модели динамики лесных пожаров. - М.: Лесн. пром-сть, 1979. - 161с.
6. Ходаков В.Е., Граб М.В. Моделирование распространения лесных пожаров // Весник Херсонского государственного технического университета. - 2003. - №2(18). - С.33-41
7. Ходаков В.Е., Граб М.В. Моделирование системы управления природными пожарами // Вестник Херсонского государственного технического университета. -2001. - №1(10). - С.261-265
8. Ходаков В.Е., Граб М.В. Сетевое планирование в задаче управления ресурсами при тушении лесного пожара // Проблемы пожарной безопасности - 2001. -Вып.9. - С.33-41
9. Кацман М.Д. Юхимчук С.В. Математичш моделi оцшювання дш пожежних тдроздшв при лшвщацп пожеж на рухомому складi залiзничного транспорту // Вюник Житомирського державного техшчного ушверситету. - Житомир, 2003. - Вип. 3(27). -С.135-142.
10. Юхимчук С.В. Визначення ймовiрноi оцшки дш тдроздшв пожежно'1 охорони при лшвщацп надзвичайноi ситуацп на декшькох об'ектах залiзничного транспорту // Системы технологи. - Дншрпетровськ,2004. - №5(34). - С.95-109.
11. 3iraHripoBa Ю.М., Кацман М.Д. Юхимчук С.В. Розробка математично! моделi процесу сумiщення вантаж1в на залiзничному транспорт // Вюник Херсонського державного технiчного унiверситету. - Херсон, 2003. - № 19. - С.135 - 138
12. Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. - М.; Мир, 1991. -
278с.
13. Эфрос А. Л. Физика и геометрия беспорядка. - М.; Наука, 1982. - 176с.
14. Сполдинг Д.Б. Основы теории горения. - М.; Госэнергоиздат, 1959.
15. Латотин Л.Ф., Макаренко Ю.А., Николаева В.В., Столяр А.А. Математическая логика. - Минск.; Вышейшая школа, 1991. - 270с.
16. Филиппенко И.Г., Глушакова А.Ю. Методология проектирования компьютерных моделей элементов с памятью для дискретных моделей, управляемых событиями // Iнформацiйно-керуючi системi на залiзничному транспорта Науково -техшчний журнал, №3, 1998, С. 76 - 85.
УДК 656.259.1
Прилипко А. А., к.т.н., доцент (УкрДАЗТ)
ЗАХИСТ ПЕРВИННОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ТОЧКОВОГО КОЛ1ЙНОГО ДАТЧИКА В1Д ЕЛЕКТРОМАГН1ТНИХ ПОЛ1В
Вступ. Як вщомо, останшм часом на зашзничному транспорт! Укра'ни одше" з найважлив1ших проблем е автоматизащя керування рухом поiздiв. Однак це припускае наявшсть рiзноманiтних джерел шформаци про параметри рухомого складу. До таких джерел у першу чергу вщносяться точковi колшш датчики (ТКД), як е основним елементом пристроiв шдрахунку осей колiсних пар та iхнього знаходження в певному мiсцi зашзнично" колii. Такi найбiльш вiдомi датчики визначення мюцезнаходження транспортного засобу, як рейковi кола, фотоелектричнi пристро", шлейфи не виршують завдання визначення високо" точностi позицiювання осi колiсноi пари, надшного рахунку осей, що необхщно для сучасних систем керування рухом поiздiв. Разом з тим промисловi пiдприемства Укра'ни, якi виготовляють ТКД , у зв'язку з не високою "хньою надiйнiстю, останнiм часом зазнають великих збитюв. Не маючi необхiдних для сучасних систем ТКД зашзницям Укра1ни доводиться купувати "х разом з другими попутними елементами, яю виробляються в
