CC BY
14
Выводы;
Для согласования работы быстродействующего и медленнодействующего звеньев статического компенсатора при моделировании его работы последовательно необходимо выполнить следующие действия:
1. по исходным данным первой минуты измерений реализовать алгоритм моделирования работы быстродействующего звена статического компенсатора;
2, по обновленным исходным данным первой минуты измерений (с учетом влияния быстродействующего звена статического компенсатора) реализовать алгоритм моделирования работы медленнодействующего звена статического компенсатора;
3. смоделировать влияние на исходные данные второй минуты измерений ранее рассчитанных параметров медленнодействующего и быстродействующего звеньев статического компенсатора;
4, по полученным обновленным исходным данным, для второй минуты измерений оба алгоритма выполнить заново, и так - для всех последующих минут измерения.
Статья принята к публикации 24.10.06
Д.А.Пьяников
Практика применения метода подповерхностного георадиолокационного зондирования на Восточно-Сибирской железной дороге_
Изменения внутреннего строения, формы и размеров земляного полотна, состояния и свойств грунтов, снижающие эксплуатационные качества железнодорожного пути, являются следствием воздействия внешних нагрузок, термодинамических условий, влажности и других факторов. Дефекты и деформации, возникающие в результате отклонения конструкций земляного полотна от современных норм, а также несовершенство технологий и ошибки, допущенные при строительстве железнодорожного пути, все это приводит к ограничению скорости движения подвижного состава в различные промежутки времени, в редких случаях - к перерывам в трафике движения. Оказывает негативное влияние на перевозочный процесс и безопасность движения подвижных составов. При этом остро встает проблема увеличения расхода ресурсов как финансового, так и материального характера.
Научное направление, связанное с определением фактического состояния земляного полотна, - диагностика земляного полотна - располагает системой, в основе своей содержащей традиционные и геофизические методы.
В условиях новых экономических отношений использование современных геофизических методов диагностики состояния железнодорожного пути, количественная и качественная интерпретация полученных результатов позволяют определять различные изменения тех или иных характеристик объектов (электрофизические характеристики грунтов, систематическое изменение состояния балласта, грунтовых объектов дорожного полотна, геометрию пути и т.д.), что в последующем отражается на времени принятия мер по предсказанию и устранению эксплуатационных и иных дефектов, снижению затрат на
проведение инженерных работ различного рода, качестве проводимых мероприятий.
На сегодняшний день в России и за рубежом для диагностики земляного полотна наибольшее развитие получил метод подповерхностного георадиолокационного зондирования (ПГЗ), который позволяет выполнять непрерывное и неразрушающее профилирование балласта и суббалластного слоя, что предполагает очевидные существенные преимущества по сравнению с традиционными способами бурения и прохождения горных выборок, а также позволяет оперативно получать и обрабатывать данные на этапе полевых исследований.
Аппаратура для данного метода достаточно развита, и наблюдается тенденция развития ее для изучения земляного полотна, в частности, это связано с переходом к многоканальным антенным системам и увеличением до десятков километров в час скорости зондирования, а также с развитием антенных комплексов в отношении отдельных видов работ и повышением глубинности исследований при увеличении разрешающей способности.
Диагностика земляного полотна методом подповерхностного георадиолокационного зондирования предполагает решение следующих основных задач:
• уточнение геометрических особенностей строения земляного полотна;
• выявление локальных дефектов/деформаций;
• исследование мерзлых/талых грунтов;
• обнаружение обводненных зон и зон разуплотнения грунта;
• уточнение УГВ (уровень грунтовых вод);
• уточнение положения погребенных инженерных коммуникаций/объектов.
Специалистами института «ИРКУТСКЖЕЛДОРПРОЕКТ» в течение двух лет используется геофизический профи-лограф диэлектрической проницаемости грунта «Zondl2C» фирмы НПФ «Радарные системы» совместно с дипольными антеннами частотой 750, 900 МГц (Эффективность применения антенных блоков частотой 100, 300, 500МГц и 2ГГц относительно типов проводимых работ изучается).
За этот период были проведены опытно-методические работы, после чего данный метод применяется при производстве инженерно-геологических изысканий на Восточно-Сибирской железной дороге. Обследовано около 400 км железнодорожного полотна в различных районах Иркутской области (из них приблизительно 100 км по БАМу - северные районы Иркутской области).
Конструктивно комплекс представляет собой георадарный блок, компьютер типа ноутбук, антенный комплекс (по выбору), аккумулятор и соединительные кабели.
Взаимодействие оператора с используемым оборудованием осуществляется через интерфейс программы Prism for Windows версии 1.062.3.10.23. компании Radar Systems Inc. Обработка получаемых данных может производится в программном комплексе, специально предназначенном для обработки радарограмм - RadExplorer версии 1.4 компании «ДЕКО-геофизика» и вышеупомянутом ПО Prizm for Windows.
Граф обработки состоит из следующих процедур:
- смещение нуля времени;
- удаление звона антенны;
- применение косинусного полосового фильтра;
- автоматическая регулировка усиления;
- линейное усиление;
- преобразование время/глубина.
В зависимости от типов работ к перечисленным выше процедурам могут добавляться процедуры реверса, топографии и Х-интерполяции.
Традиционно, при обследовании железнодорожного пути, данный комплекс размещается на специально сконструированной железнодорожной тележке. Перед началом работ оператором выставляются индивидуальные параметры системы сбора данных и затем ведется непрерывное профилирование при скорости около 4 км/ч, при этом воздушная антенна (частота 750МГц, экранированный антенный блок) располагается на расстоянии около 25-30 см. от поверхности шпал (высота получена опытным путем и является оптимальной). Если для решения поставленной задачи требуется применение наземных антенн, размещение производится на расстоянии, минимальном от поверхности земли (рис.1),
Рис.1. Производство работ методом ПГЗ (наземная антенна для частоты 900МГц)
В течение всего времени производства работ ведется привязка каждого пикета и характерных особенностей (мосты, переезды, стрелочные переводы и т.д.). Профилирование для целей обследования балластного слоя ведется таким образом, что приемный и передающий антенные блоки располагаются по оси железнодорожного пути. На участках, требующих более детального обследования, профилирование ведется по внешней стороне рельса и по оси пути. В зависимости от характера производимых работ возможно расположение профилей поперек железнодорожного пути.
В день полевая группа получает цифровые данные с участка пути около 10 км (« 1км = 3,5 Мб).
Первичная обработка полевого материала проводится непосредственно на участке, а окончательная - в камеральных условиях. Итогом интерпретации является выявление аномальных зон.
Информация, получаемая системой ПГЗ, является ценной для нужд мониторинга процессов, сопровождающих эксплуатацию железнодорожного полотна и планирования капитального ремонта пути.
Ниже, на рис.2, приводится пример обработки ра-дарограммы.
Фрагмент георадиолокационного профиля, отработанного с экранированной воздушной антенной частотой 750 МГц по оси железнодорожного пути. Цель исследований - изучение состояния железнодорожной насыпи и мест пучения. На глубине около 1м отчетливо наблюдается граница раздела двух сред, в данном случае - талый гравий/мерзлый гравий, а также на глубине 1.5м -граница мерзлый гравий/суглинок. Граница подтверждается данными инженерно-геологических исследований.
Эффективным для целей литологического разделения верхнего строения земляного полотна установлением мощностей отдельных слоев и глубины залегания границ их разделов оказалось использование, совместно с методом ПГЗ, метода электроконтактного динамического зондирования (ЭДЗ).
Метод ЭДЗ совмещает в себе динамическое зондирование грунтов и метод электрического каротажа с
Несомненно, применение лонных ме-тоаов в тесном взаимодействии с материалами инженерно-геологических исследований, совместно с методами малоглубинной электроразведки и сейсморазведки дает возможность существенно расширить область исследования.
Рис. 3. Фрагмент совместного использования метода ЭДЗ и ПГЗ
Рис.2. Пример обработки радарограмм, полученных методом ПГЗ. Участок "Диабазовый - Усть- Илимск» ВСЖД
получением электрического сопротивления грунтов. Электродинамическое зондирование позволяет получать фи-зико-механические характеристики грунтов, а также по электрическому сопротивлению определить степень их агрессивности.
При динамическом зондировании фиксируется глубина погружения зонда Ь в зависимости от определенного числа ударов молота. В последующем по данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют условное динамическое сопротивление грунта (определение физико-механических свойств). Параллельно ведется токовый каротаж (литологическое расчленение грунтов).
Преимущество метода заключается в том, что им можно пользоваться в стесненных условиях (на склонах насыпи, в подвалах (из шурфов), в котлованах и пр.), где нет возможности провести бурение механизированной
буровой установкой.
Метод ПГЗ, позволяющий наглядно и оперативно получать необходимую информацию, и метод ЭДЗ, позволяющий мобильно и с низкими затратами, производить работы в сочетании с компьютерными методиками визуализации, обработки и хранения информации, существенно упрощают процесс мониторинга, получения полной и достоверной информации для целей исследования объектов железнодорожного пути, что в свою очередь ведет к снижению определенного вида затрат (рис.3).
Проблемы хранения, визуализации и оперативного предоставления данных диктуют необходимость применения современных информационных технологий, создания пространственной информационной системы и мониторинга объектов железнодорожной отрасли Иркутской области.
Опыт имеющихся работ позволяет сделать следующие выводы о возможности применения данных методов для исследования железнодорожных насыпей.
Для метода ПГЗ:
> уверенное изучение особенностей строения верхней части железнодорожных насыпей до глубины 1-10м (в зависимости от влажности, засоленности грунтов) или до кровли суглинистых грунтов, являющихся погло-щяющей средой для электромагнитной волны;
> непрерывное обследование железнодорожных насыпей;
> снижение затрат за счет уменьшения объема горных и буровых работ, уменьшение времени на получение конечного результата изыскательских работ, отсутствие необходимости прерывать трафик движения поездов;
> повышение безопасности движения подвижного состава за счет неразрушающих методик обследования;
> уменьшение ошибок при анализе причин возникновения деформаций и, соответственно, в принятии проектных решений.. Например, просадки насыпи, воз-
никшие после капитального ремонта, из-за отсутствия информации о форме кровли суглинистых грунтов.
Для метода ЭДЗ:
> оперативное определение глубины залегания кровли суглинистых грунтов;
> получение физико-механических свойств грунтов в полевых условиях;
> использование полученных результатов для корректировки данных метода ПГЗ;
> изучение насыпи до глубины 15м, что ограничено возможностями установки.
Последний из перечисленных аргументов не распространяется на грунты, содержащие более 10% крупнообломочных включений.
Недостатком обоих методов является ограниченное использование по глубине и сильная зависимость от особенностей состава грунтов. В связи с этим необходимо применять данные методы в комплексе с малоглубинной сейсморазведкой и электроразведкой, которые позволят увеличить глубинность исследований до десятков метров.
Статья принята к публикации 29.06.06
С.А.Сакулин
Визуализация оператора агрегирования на основе интеграла Шоке по нечетной мере 2-го порядка
Агрегирование числовых критериев [1] есть метод их объединения в один числовой критерий (результат агрегирования) для выражения совокупного действия этих критериев. Агрегирование применяется в нечётком выводе и распознавании, задачах многокритериального принятия решений [1,2,3]. Оператором агрегирования часто называют обладающий некоторыми заданными
свойствами оператор АСС :[0,1]я —»[0,1], где Н
- число критериев [2,3]. Часть из этих свойств постоянна и соответствует выбранному виду оператора агрегирования. Остальные свойства задаются экспертом исходя из его видения процесса агрегирования критериев. Задаваемые экспертом свойства выражаются при помощи параметров оператора агрегирования, в то время как постоянные свойства оператора не зависят от значений этих параметров.
Общего формального подхода к построению операторов агрегирования на основе экспертных знаний на сегодняшний день не существует, ведутся работы в этом направлении [3,4,5]. Для формального определения оператора агрегирования предложены наборы фундаментальных условий [3,4]. Следует отметить, что эти наборы условий не совместимы между собой. В [5] предложен набор менее жёстких условий, в соответствии с которы-
ми оператор агрегирования AGG критериев gH определяется следующим образом: Определение 1 Оператор агрегирования AGG есть функция [0,1]я ->[0,1], удовлетворяющая следующим условиям:
- Идентичность в случае унарности: если Н = 1,ю AGG[gH] = gH;
- Граничные условия:
AGG[0,..., 0] = 0; AGG[ 1,..., l] = l;
- Неубывание: gH)<{g[ g'H)^>
AGG[gl9..., AGG[g[ g'H] .
Мы будем придерживаться этого определения. Все дополнительные условия, накладываемые на оператор агрегирования, будут добавляться к перечисленным и соответствовать предпочтениям эксперта.
Критерии являются независимыми, если обусловленное изменением каждого из них (при фиксированных значениях остальных критериев) влияние на результат агрегирования не зависит от значений остальных крите-
