авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Методы и модели управления транспортно-эксплуатационными качествами лесовозных автомобильных дорог

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Лобанов Юрий Владимирович

МЕТОДЫ И МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ

ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ КАЧЕСТВАМИ

ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок

и лесного хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Воронеж – 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» (ГОУ ВПО «ВГЛТА»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Бугаков Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Подольский Владислав Петрович

доктор технических наук, профессор

Сушков Сергей Иванович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Московский государственный университет леса»

Защита диссертации состоится 28 января 2011 г. в 1300 час на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при Воронежской государственной лесотехнической академии (394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, аудитория 240)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «ВГЛТА».

Автореферат разослан 20 декабря 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Скрыпников А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. В стратегии развития лесопромышленного комплекса России на период до 2015 года лесное дорожное строительство занимает одно из ведущих мест. Для повышения доступности лесных ресурсов России и сохранения конкурентоспособности предприятий необходимо создать развитую сеть лесовозных автомобильных дорог высокого качества, так как на долю перевозки древесины автопоездами приходится до 80-90 % от общего объёма транспорта.

Темпы дорожного строительства в России сегодня намного ниже роста автомобильного парка страны. Так, при увеличении численности парка авто­транспортных средств на 10-12% в год, общая протяженность и пропускная способность дорог растет менее чем на 1% ежегодно. Отсутствие необходимого количества дорог – это лишь одна проблема, мешающая развитию экономики. Вторая – их качество. В настоящее время лишь 23% протяженности территориальной дорожной сети соответствует нормативным требованиям по транспортно-эксплуатационному состоянию, не говоря уже о дорогах местного значения, которые редко ремонтируются из-за недостатка финансирования. Это определяет крайне тяжёлые условия работы дорог и их повышенный износ, вызываемый высокой интенсивностью происходящих деградационных процессов. Впрочем, только вложением большего количества денег проблему не решить. Необходимо повышать качество их строительства.

Неудовлетворительное состояние значительной части сети дорог, недостаточная их протяжённость и развитость, увеличение изнашивающего воздействия на дорожную одежду постоянно растущего грузового движения, дефицит средств, направляемых на строительство и эксплуатацию лесовозных автомобильных дорог, привели к необходимости создания комплекса мероприятий по оптимизации программы дорожных работ и обеспечения эффективности использования вкладываемых в дороги средств с целью эффективного управления их качеством.

В связи с реализацией стратегии развития лесопромышленного комплекса в качестве её научного сопровождения актуальной задачей является совершенствование методов проектирования лесовозных автомобильных дорог в увязке с программой их развития и эксплуатации.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в разработке методов и моделей управления транспортно-эксплуатационными качествами лесовозных автомобильных дорог на основе анализа и математического моделирования их функционирования.

Задачи исследований:

1. Разработать вероятностно-статистическую модель прогноза влажности любого типа грунта в основании земляного полотна за любой расчётный период.

2. Разработать технологию производства ресурсосберегающих конструкций дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог.

3. Разработать модель определения экономических границ зон действия поставщиков материалов в зонах экономической неопределенности.

4. Разработать метод управления качеством ремонтных работ участков лесовозных автомобильных дорог с получением критерия сходимости итерационной процедуры решения задачи минимизации сроков их выполнения.

Объектом исследования являются процессы, связанные с организацией и управлением ресурсным обеспечением строительства и эксплуатации лесовозных автомобильных дорог.

Предметом исследований являются математические модели и методы стратегии повышения качества лесовозных автомобильных дорог.

Методы исследований. Системный анализ и теория прогнозирования, теории вероятностей и надёжности, многомерная математическая статистика, общепринятые теоретические положения в области проектирования, организации и технологии дорожного строительства, современные компьютерные технологии обработки математической информации.

Научная новизна. К числу важнейших результатов диссертационной работы, обладающих научной новизной, относятся следующие:

1. Методика прогноза влажности грунтов в основании земляного полотна, отличающаяся учётом средней многолетней влажности грунта, глубиной залегания грунтовых вод и физическими свойствами грунта.

2. Технологии по оптимизации конструкций дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог, отличающиеся возможностью сократить расход энергоносителей, повысить долговечность асфальтобетонных покрытий, улучшить их качество.

3. Модель определения экономических границ зон действия поставщиков материалов, отличающаяся учётом вероятностного характера стоимости строительного материала.

4. Метод управления качеством лесовозных автомобильных дорог, отличающийся учётом критерия сходимости итерационной процедуры решения задачи минимизации сроков выполнения работ по ремонту участков дорог.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Вероятностно-статистическая модель прогноза влажности грунта земляного полотна.

2. Технологии ресурсосберегающих конструкций дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог.

3. Модель определения экономических границ зон действия поставщиков материалов.

4. Метод управления качеством ремонтных работ участков лесовозных автомобильных дорог, дающий критерий сходимости итерационной процедуры решения задачи минимизации сроков их выполнения.

Практическая значимость работы. На основании выполненных исследований созданы модели, позволяющие обеспечить:

- повышение долговечности и прочности конструктивных элементов земляного полотна лесовозных автомобильных дорог;

- снижение стоимости строительства лесовозных дорог созданием ресурсосберегающих конструкций дорожных одежд;

- определение зоны риска с заданным уровнем надёжности на конечном маршруте от поставщика к потребителю;

- оптимальные режимы движения грузовых автомобилей в зависимости от дорожных условий;

- рекомендации о минимальных сроках завершения ремонтных работ, дающие критерий сходимости итерационной процедуры решения поставленной задачи.

Результаты исследований использованы при строительстве, реконструкции и ремонте лесовозных автомобильных дорог России.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: методологической базой исследований, основанной на фундаментальных теориях, проверкой достаточности объёма данных для однозначного толкования результатов исследований; оправдываемостью независимых прогнозов температурных и влажностных режимов асфальтобетонных смесей и грунтовых резервов при сопоставлении с натурными наблюдениями, сходимостью результатом аналитических и фактических значений, оцениваемых параметров; оценкой точности вычисляемых параметров.

Личный вклад и решение проблемы заключается в формулировании общей идеи, цели работы, выполнения теоретической и значительной части экспериментальных исследований, обобщения результатов, участии в обследовании опытных участков; разработке и внедрении практических рекомендаций.

Реализация работы. Основные научные разработки внедрены: ОАО «Дорстрой» ДСФ-3 – при назначении мероприятий по повышению эксплуатационного уровня дорог (2009, Воронежская обл.); ТОГАУ «Уваровский лесхоз» – при определении транспортной составляющей себестоимости перевозок лесопродукции (2009, Тамбовская обл.); ЛОГУП «Теллермановский лесхоз» - при определении оптимального транспортного плана (2009, г. Борисоглебск), ЛОГУП «Тербунский лесхоз» - при прогнозе влажности грунтов земляного полотна лесовозных автомобильных дорог (по результатам обследования 2005-2010, Липецкая обл.); ООО «Коми республиканский центр новых технологий и энергосбережений и К (КРЦНТЭиК)» - при апробации технологий ресурсосберегающих конструкций дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог (по результатам обследования 2000-2010, Республика Коми).

Разработанные математические модели прогнозирования влажности грунтов земляного полотна, алгоритмы и программы для ЭВМ, реализующие эти модели, используются в учебном процессе Воронежской государственной лесотехнической академии.

Апробация результатов работы. Результаты работы обсуждались и получили положительную оценку на международных и региональных научно-технических конференциях: международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие и экологические перспективные технологии и машины лесного комплекса будущего» (г. Воронеж, 2009 г.); международной научно-практической интернет-конференции «Леса России в XXI веке» (г. Санкт-Петербург, 2009-2010 гг.); международной научно-технической конференции «Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ-2009)» (г. Курск, 2009 г.); научной международной конференции «Мониторинг окружающей среды» (Италия, Рим, Флоренция, 2010 г.); научной международной конференции «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» (Египет, Хургада, 2010 г.).

Публикации. Материалы диссертационного исследования опубликованы в 19 научных работах объёмом 17,8 п.л. (авторских – 8,2 п.л.), в том числе в монографии и пяти изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 172 источника, 4 приложений. Содержание работы изложено на 199 страницах машинописного текста, иллюстрировано 47 рис. и 12 табл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснованы актуальность темы диссертационной работы, сформулированы её цель и задачи, научные положения, выносимые на защиту, подчёркнута теоретическая и практическая значимость, а также научная новизна работы.

В первой главе «Современные методы и модели для оценки качества лесовозных автомобильных дорог» выполнен анализ научных основ и практических методов, необходимых для оценки транспортно-эксплуатационного состояния лесовозных автомобильных дорог.

У истоков исследований стояли крупные российские учёные: Н.Н. Иванов, А.К. Бируля, В.Ф. Бабков, Н.П. Вырко, И.И. Леонович, А.А. Камусин, А.М. Кривисский, М.Б. Корсуновский, В.К. Курьянов, В.П. Подольский, Э.О. Салминен, В.А. Чернигов, И.Р. Шегельман, Ю.М. Яковлев и другие. Изыскивались и создавались новые дорожно-строительные материалы: битумы, улучшенные полимерными добавками; каменные материалы, укрепленные золами уноса, молотыми шлаками, комбинированными вяжущими; расширялся диапазон использования в дорожном строительстве различных местных материалов.

Конструкции дорожных одежд, несмотря на кажущуюся простоту, чрезвычайно сложны для математического описания, в связи с чем, значительное место в научных исследованиях занимают экспериментальные работы и натурные обследования. Сложность строго математического описания процессов деформирования дорожных одежд под влиянием транспортных воздействий и изменяющихся во времени атмосферных условий в сочетании с необходимостью рассматривать жизненный цикл конструкции на протяжении нескольких десятилетий, делает дорожные одежды объектом постоянного внимания науки. Решение практических задач конструирования и расчёта дорожных одежд требует проведения теоретических и широкомасштабных экспериментальных исследований.

В соответствии с этим были сформулированы основные направления исследований, продиктованные необходимостью разработки методов и моделей, обеспечивающих обширные возможности своевременного выявления уязвимостей и угроз, прогнозирования состояния дорог, позволяющие повысить их долговечность и надёжность в процессе эксплуатации, обеспечить эффективность вывозки древесины при оптимальных дорожных затратах.

Во второй главе «Прогнозирование влажности грунтов для повышения долговечности конструктивных элементов лесовозных автомобильных дорог» определены пути расчёта влажности грунтов земляного полотна лесовозных автомобильных дорог аналитическим методом.

Земляное полотно – один из основных элементов лесовозной автомобильной дороги, от устойчивости, прочности и долговечности которого зависит работоспособность дорожных одежд и всего сооружения, требующее минимума расходов на его устройство, содержание и ремонт.

Для подготовки исходного хронологического ряда среднемесячной естественной влажности грунтов на планируемых участках возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог требуются натурные наблюдения. Анализ современных исследований показал, что для расчётов естественной влажности грунтов наиболее перспективен метод гидролого-климатических расчётов, основанный на решении уравнений водно-теплового баланса грунтового слоя и атмосферы.

В соответствии с взаимодействием аэрационных и капиллярных сил влажность грунта в зоне аэрации (рис. 2.1) определяется как: (полной влагоёмкости) на уровне грунтовой воды до (наименьшей влагоёмкости) на уровне капиллярной каймы и до .

 1 Схема влагообмена расчётного-6

Рис. 2.1 Схема влагообмена расчётного грунтового слоя с атмосферой

Общий вид составленного уравнения водного баланса

(2.1)

где - сумма атмосферных осадков; - конденсация водяных паров; - суммарное испарение; и - приток и отток поверхностных вод; и - приток и отток влаги в расчётном слое ; и - приток и отток грунтовой воды в расчётном слое ; и - приток и отток грунтовых вод; и - влажность грунта в слое на начало и конец расчётного периода времени; и - влагозапасы на начало и конец расчётного периода времени.

После преобразований

, (2.2)

где - испарение; - сток.

Меняя и можно направленно регулировать изменение влажности грунтов на планируемых участках возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог.

Так как величины уравнения (2.2) зависят от радиационного и турбулентного теплообмена грунтовой поверхности с атмосферой, то будем рассматривать влагообмен грунтовой поверхности с атмосферой в единстве с процессом теплообмена

, (2.3)

где - радиационный баланс (разность между поглощенной радиацией Солнца и балансом длинноволнового излучения); - максимально возможное испарение влаги с грунтовой поверхности (верхний предел испарения).

Для практических расчётов по формуле (2.3) установлены эмпирические зависимости радиационного баланса от суммы среднемесячных температур

Для суглинистых грунтов и глин ;

Для супесчаных грунтов и песков .

Совместное решение балансовых уравнений (2.2) и (2.3) после преобразований даёт уравнение водно-теплового баланса вида

, (2.4)

где - параметр, характеризующий водно-физические свойства грунта (для супесей, суглинков лёгких 1,5; суглинков тяжёлых, глин – 2,5); - средняя влажность грунта; - влажность грунта на начало - расчётного периода.

Полученное рекуррентное уравнение (2.4) позволяет рассчитать среднюю влажность любого типа грунта естественного увлажнения в пределах деятельного слоя за любой -й расчётный период времени (квартал, месяц, декаду) по данным наблюдений за температурой, дефицитом влажности воздуха, осадками.

Для повышения надёжности принимаемых решений представляется целесообразным прогнозировать влажность грунтов в пределах доверительного интервала

, (2.5)

где - нормированное отклонение; - коэффициент вариации относительной влажности грунта в -й месяц сезона возведения.

При оценке точности расчётов максимальная ошибка не превышает пределы доверительного интервала с надёжностью Р=95 %.

Для оценки степени увлажнения грунтов в отдельные годы определялся коэффициент увлажнения района возведения земляного полотна, представляющий отношение годовых сумм атмосферных осадков к максимально-возможному испарению

, (2.6)

где - интегральный показатель увлажнения территории, коэффициент увлажнения; и - сумма атмосферных осадков и максимально возможное испарение за год соответственно.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.