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:     | 1 || 3 |

Методы и модели управления транспортно-эксплуатационными качествами лесовозных автомобильных дорог

-- [ Страница 2 ] --

Для изучения многолетних изменений влажности грунта и коэффициента увлажнения был проведён корреляционно-спектральный анализ. Проверялись
3 гипотезы: об отсутствии тренда в значениях коэффициента увлажнения и влажности грунта, о стационарности и нормальности распределения случайной компоненты. Для выявления цикличности рассмотрены закономерности изменения корреляционной функции временного ряда

, (2.7)

где - -е значение ряда; - среднее многолетнее значение ряда от первого до ()-го члена; - общее число членов ряда; - среднее многолетнее значение ряда от -го ряда до -го члена для всех целочисленных значений до =20.

Оправдываемость прогнозов составляет 84-100 % (на примере участка дороги в зоне действия Тербунского лесхоза). Результаты прогнозов дают возможность заблаговременно получить информацию, необходимую для оценки возможности сооружения насыпи из анализируемого грунта, проектирования рациональной технологии, проведения организационно-технологических мероприятий по нормализации водно-теплового режима и долговечности конструктивных элементов лесовозных автомобильных дорог.

В третьей главе «Ресурсосберегающие конструкции дорожной одежды лесовозных автомобильных дорог» произведён поиск оптимальных конструкций дорожных одежд с учётом мероприятий по повышению их несущей способности.

Общая ресурсоёмкость дорожных объектов на 60-70 % определяется потребностью различного рода ресурсов в строительстве дорожной одежды, земляного полотна и искусственных сооружений лесовозных автомобильных дорог. С целью снижения энергоёмкости процесса сооружения дорожных одежд, разработана технология производства минеральных смесей на основе вспененных битумов. При применении вспененных вяжущих снижается расход битума (до 10 % массы вяжущего) и время смешивания материалов (на 20-25 %), при этом имеется возможность снизить температуру нагрева вяжущего и минеральных материалов, что обеспечивает сокращение расхода энергоносителей и повышает долговечность асфальтобетонных покрытий. За счёт уменьшения интенсивности деструкционных процессов при нагреве битума до 130С межремонтные сроки увеличиваются на 5-6 лет. Для вспенивания битума используется установка для вспенивания битума (битумная пена получается путём подачи битума в камеру смешивания).

Укладка смеси с вспененным битумом производится только в нижний слой 2-х слойного покрытия толщиной 6 см. Нижний слой покрытия сразу перекрывается верхним слоем плотной асфальтобетонной смеси с содержанием битума
4-5 см. Экономический эффект внедрения технологии вспененного битума составляет 602,2 тыс. руб.

Ввод в действие новой инструкции по расчёту дорожной одежды нежёсткого типа ОДН-218.046.-01 требует пересмотра технологии поиска оптимальных конструкций дорожных одежд. Оценка прочности дорожных одежд показывает, что толщина конструкций в основном определяется расчётом на сдвиг в подстилающих слоях основания земляного полотна. В связи с этим задача оптимизации конструкции дорожной одежды сводится к поиску дешевого и прочного основания дорожной одежды.

Лабораторные испытания мела (содержание карбонатных пород – до 97 %, влажность на границе текучести – 38 %, раскатывания – 26 %, число пластичности – 12 %) показывают его способность к цементации без обработки вяжущим. Опытно-экспериментальный участок был построен в зоне действия автомобильной дороги Ираель-Ижма-Усть-Цильма (табл.3.1).

Относительная влажность грунта земляного полотна на опытном участке с основанием из мела оказалась в 1,2 раза меньше, чем в случае отсутствия мела. Оценка прочности слоёв дорожной одежды выполнялась установкой динамического нагружения ДИНА-3М (передвижная дорожная лаборатория 38473-0000010 КП-514МП). Определялись модули упругости на поверхности: основание, песчаный слой, слой из мела. Верхний слой из плотного асфальтобетона не был уплотнен. Модуль упругости измерялся через 200 м по полосе наката. Результаты испытаний показали, что прочность конструктивных слоёв обеспечена. При этом установлена зависимость прочности основания из мела и конструкции в целом от несущей способности грунтового основания

, (3.1)

. (3.2)

Таблица 3.1 – Прочность опытного участка лесовозной автомобильной дороги Ираель-Ижма-Усть-Цильма (Республика Коми)

№ п/п Материал конструкции на поверхности конструктивного слоя, МПа по годам
2000 2002 2004 2006 2008 2010
1 Мел 130 142 154 161 165 167
2 Песчано-щебеночная смесь 410 165 151 131 121 120
3 Грунт земляного полотна - суглинок 28 24 22 - 105 98

С целью оценки возможности использования местных грунтов в основании дорожной одежды рассмотрены 7 вариантов возможных конструкций дорожных одежд. Покрытие представлено мелкозернистым и крупнозернистым асфальтобетоном марки 3 типа «В» и марки 2 соответственно. В несущем слое использовались: местный суглинок, укреплённый стабилизатором грунта, прослойкой из геотекстиля и без него; суглинок лёгкий повышенной плотности; укладка под основание нетканого синтетического материала «Дорнит». При оценке прочности использование основания из уплотнённого грунта повысило модуль упругости с 59 МПа до 81 МПа, что позволило снизить толщину основания из щебня до 10 %, а дренирующая прослойка из Дорнита дополнительно увеличила прочность основания до 98 МПа.

Проведенные исследования позволили разработать систему управления базой данных ресурсосберегающих конструкций дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог (Resurs.exe, свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2010610775, п.18). В составе базы данных содержится информация по административным и территориальным областям: грунтово-геологические условия, наличие местных дорожно-строительных материалов и т.п.

В качестве целевой функции при оптимизации конструкции дорожной одежды используется минимум приведённых затрат

, (3.3)

где - затраты на перевозку грузов, приобретение подвижного состава, ДТП, эксплуатационные расходы; - расчётный срок службы конструкции.

В четвёртой главе «Обоснование источников снабжения объектов ресурсами в условиях вероятностного характера дорожного строительства лесовозных автомобильных дорог» проведен анализ экономических зон действия поставщиков материалов для строительства лесовозных автомобильных дорог для определения зоны риска.

Транспортировка материалов является одним из важнейших элементов дорожного строительства лесовозных автомобильных дорог. Транспортные расходы составляют 30-50 % от общей сметной стоимости дорожных работ, а в некоторых случаях приближаются к стоимости самого материала и превышают её. Одним из эффективных путей снижения транспортных расходов является использование местных строительных материалов, отвечающим всем нормативным требованиям. Регрессионный анализ затрат на снабжение 20-и объектов строительства, показал, что стоимость строительства основания из щебня зависит от дальности автотранспортных перевозок

. (4.1)

При определении экономических зон действия поставщиков материалов на основе граничных значений стоимости всегда имеется зона экономической неопределенности (зона риска), определяемая транспортными затратами на завершающем маршруте перевозки материала

, (4.2)

где - среднее квадратичное отклонение стоимости щебня.

Для определения поставщиков внутри этой зоны проводятся технико-экономические расчёты стоимости материала в текущих ценах на период строительства.

В связи с круглогодичной перевозкой материалов для строительства лесовозных автомобильных дорог разработана математическая модель движения грузовых автомобилей в зависимости от дорожных условий.

, (4.3)

где - переменные коэффициенты, зависящие от величины открытия дроссельной заслонки, передачи, на которой движется автомобиль, и его марки;

Для введения значений и в каждый последующий шаг расчёта определяется закономерность изменения их значений в виде интерполяционных многочленов для каждой передачи.

Скорость на спуске определяется по следующей эмпирической зависимости

, ()

где =0,05; =0,095; =0,20.

Учёт совместного влияния дорожных условий на скорость грузовых автомобилей позволил увеличить коэффициент множественной корреляции до 0,97, что доказывает эффективность использования разработанной модели.

В пятой главе «Информационно-аналитическое обеспечение процесса управления качеством лесовозных автомобильных дорог» разработан метод управления качеством ремонтных работ, создано информационно-аналитическое обеспечение процесса обследования участков лесовозных автомобильных дорог.

В настоящее время планирование ремонтных работ осуществляется по существующим межремонтным срокам при отсутствии объективной информации о состоянии проезжей части, транспортно-эксплуатационных качеств дороги. Для создания системы оптимального планирования существует возможных вариантов ремонтных работ, требующих затрат . Фактическое состояние дорожной одежды, оцениваемое показателем определяет сроки проведения ремонтов . Тогда

при и . (5.1)

Практическое решение задачи достигается при минимизации среднегодовых суммарных дорожно-транспортных затрат с учётом стоимостей средних, текущих ремонтов и транспортных затрат

, (5.2)

где - затраты на средний и текущий ремонты; - транспортные затраты; - координата времени.

Затраты на выполнение среднего ремонта определяют на основе калькуляций дорожной организации в зависимости от вида выполняемых ремонтных работ. По материалам экспериментальных исследований и обработки статистических данных определены среднегодовые затраты на текущий ремонт

, (5.3)

где - площадь покрытия на 1 км дороги, м2; - стоимость текущего ремонта 1 м2 покрытия с учётом местных условий, руб/м2; - коэффициент, учитывающий затраты на содержание проезжей части; - расчётная интенсивность движения; - среднегодовой прирост интенсивности движения; - коэффициент запаса прочности; - срок службы покрытия до нулевого года наблюдений.

Транспортная составляющая суммарных затрат зависит от интенсивности и состава движения, а также себестоимости перевозок. Для определения характера изменения себестоимости перевозок во времени был изучен вопрос деградации ровности покрытия. С учётом прогнозирования состояния ровности проезжей части и после соответствующей корреляции получим среднегодовые суммарные транспортные затраты (свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2010610906, п.17)

. (5.4)

где - себестоимость перевозок для расчётного автомобиля, руб./маш км.

Учитывая выражения (5.3) и (5.4) определяем среднегодовые суммарные дорожно-транспортные затраты по формуле (5.2) с учётом условия (5.1). Оптимизация планирования ремонтных работ заключается в последовательном переборе различных вариантов ремонта с учётом их стоимости и эффективности. Из рассмотренных вариантов выбирается тот, который обеспечивает минимальные суммарные дорожно-транспортные затраты.

Задача о минимальных сроках завершения работ по ремонту участков лесовозных автомобильных дорог с учётом дополнительных затрат, направляемых на сокращение времени выполнения работ складывается из соответствующих затрат, возникающих при выполнении отдельных работ, составляющих весь комплекс. Обозначим через число участков ремонта, а через - число вариантов производства работы . Каждому варианту производства работ соответствует своя продолжительность строительства и, соответственно, свои затраты. Общая продолжительность выполнения всего комплекса работ будет зависеть от продолжительности каждой из работ.

Первый вариант будет характеризовать ситуацию, когда участок ремонтируется в нормативные сроки, а вариант с максимальным номером соответствует способу производства работ с максимальной интенсивностью за минимальные сроки. Ремонтные работы разделим на: независимые и последовательные.

Независимые работы. Обозначим через , если для -ой работы выбран вариант и в противном случае. Так как для каждой работы выбирается один вариант, то должно выполняться условие

. (5.5)

Обозначим далее - продолжительность выполнения работы (ремонта участка) при варианте , - затраты на реализацию данного варианта производства работ. Тогда продолжительность комплекса работ определяется величиной

, (5.6)

а суммарные затраты . (5.7)

Задача заключается в определении , минимизирующих (5.7) при ограничениях (5.5) и (5.8). Решение этой задачи для независимых работ достаточно велико.

Примем без ограничения общности, что для всех

.

В этом случае для каждой работы определяем вариант с максимальным номером , такой что . Совокупность номеров определяет оптимальное решение задачи с минимальными затратами .

Меняя , можно получить параметрическую зависимость минимальных затрат от продолжительности ремонта.

Последовательные работы. В случае последовательного выполнения работ продолжительность выполнения комплекса работ определяется выражением

. (5.8)

Задача заключается в определении , минимизирующих (5.7), при ограничениях (5.5) и (5.8). Для решения применяется метод динамического программирования. Полученные результаты для независимых и последовательных работ применяются для решения задачи в случае агрегируемых графиков. Знак (max) в вершинах дерева соответствует параллельному множеству работ, а знак (+) – последовательному. Двигаясь снизу вверх по дереву агрегирования, решается задача минимизации затрат для последовательных и независимых объектов. В результате для корневой вершины дерева агрегирования получаем агрегированную зависимость минимальных затрат от продолжительности работ. Двигаясь в обратном направлении от корневой вершины к висячим элементам, определяем вариант выполнения для каждой работы.

Отмеченное свойство позволяет эффективно решать задачи оптимизации затрат для последовательных и параллельных множеств работ на каждом шаге как задачи выпуклого программирования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель, выполняющая расчёты не только величины многолетней влажности грунтов, но и значений влажности за конкретные годы, учитывающая глубину залегания грунтовых вод, физические свойства грунта.

2. Разработана технология производства минеральных смесей на основе вспененных битумов, обеспечивающая сокращение расхода энергоносителей и повышение долговечности асфальтобетонных покрытий.

3. Использование грунтов повышенной плотности из местных материалов в основании дорожных одежд является наиболее экономичным способом повышения их долговечности и снижения стоимости строительства, позволяет увеличить прочность грунтового основания до 98 МПа и уменьшить толщину щебня на
10 %. С целью обеспечения прочности грунтового основания в процессе длительной эксплуатации предлагается устройство изоляционных слоев из грунта, обработанного органическим вяжущим из нетканого синтетического материала по типу «грунт в обойме». 10 лет эксплуатации опытного участка лесовозной автомобильной дороги Ираель-Ижма-Усть-Цильма позволяют сделать вывод о целесообразности использования мела в дорожном основании с асфальтобетонным покрытием.

4. Разработана зависимость для определения зоны риска с заданным уровнем надёжности в зависимости от среднеквадратического отклонения стоимости материала и транспортных затрат на конечном маршруте от поставщика к потребителю.

5. Проведённые исследования адекватности разработанной модели режимов движения грузовых автомобилей с фактическими показателями скорости, позволяют сделать вывод о возможности использования модели для определения показателей скорости транспортного потока и одиночных автомобилей в зависимости от дорожных условий.



Pages:     | 1 || 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.