Материал из ЖД cправочник
Версия от 07:56, 23 августа 2017; Kst (обсуждение | вклад)
Структурные схемы мониторинга состояния земляного полотна и его основные функции. При иерархическом построении подсистемы ГТС ЗП в ней может быть выделено
5 уровней (рис. 3.13). Структурно-иерархическая схема ГТС ЗП построена по принципу вложения подсистем более низкого уровня в подсистемы более высокого уровня, что записывается как
где Мд, Мб, Mb, Mr и Мд – множества элементов подсистем соответственно на мега-, макро-, мезо-, мини- и микроуровнях; з _ символ, обозначающий свойство множества быть надмножеством другого рассматриваемого множества.
Верхний уровень (мегауровень) представляет земляное полотно в пределах железной дороги, как наиболее крупного структурного подразделения МПС, являющегося центром по управлению функционированием системы. На уровне дороги осуществляется планирование работ по земляному полотну с учетом распределения инвестиций; ведется сбор, обработка, анализ и хранение информации; выполняется инженерная поддержка обследовательских и проектных работ
Макроуровень составляет подсистема земляного полотна в пределах одного направления дороги, характеризующегося одинаковыми внешними для системы эксплуатационными параметрами нагрузок (грузонапряженность, скорость, нагрузки на ось и т.д.), которая является однородной по предъявляемым к ней требованиям по уровню надежности. Подсистема земляного полотна на макроуровне по отношению к выполнению целевой функции – пропуску подвижного состава с заданными скоростями – является единой, т. к. отказ одного из элементов приводит к сбою всей подсистемы. Земляное полотно на многопутных участках на макроуровне для каждого пути, как правило, входит в свою подсистему. На этом уровне производится выделение основных направлений и мало деятельных участков.
Мезоуровень представляют единичные объекты земляного полотна, на которые
по принципу однотипности конструкции (насыпь, выемка, нулевое место и т.д.) делится земляное полотно направлений. Это основной уровень, обеспечивающий выполнение функциональной задачи земляного полотна, и уровень, на котором определяется надежность и по отношению к которому производится управление.
Миниуровень составляют отдельные элементы единичного объекта земляного полотна (основная площадка, откосные части, ядро насыпи, основание, защитные и укрепительные сооружения и т.д.). Выделение данного уровня позволяет при управлении целенаправленно выделять слабые зоны, требующие усиления.
Микроуровень выделяет в единичных объектах отдельные инженерно-геологические элементы (ИГЭ), что является характеристикой на уровне материала (грунта). Важным на данном уровне являются свойства материала, определяющие способность выполнения единичным объектом (или его элементом) возложенных на него функций.
ГТС ЗП на верхних мега- и макроуровнях включает в себя совокупность единичных объектов земляного полотна, расположенного в пределах выделенных пространственных структур в виде единых множеств, без разделения их по типам конструкции земляного полотна (насыпь, выемка) и предрасположенности этих объектов к тем или иным деформациям. Вместе с тем причины и природа возникновения разных типов деформаций различны, также значительно отличаются последствия их возникновения и цена принятия управленческого решения, поэтому должна быть предусмотрена процедура выделения из единых множеств на мега- и макроуровнях подмножеств по типам возможных деформаций. Такая процедура записывается как:
где М{х,…хп} – основное множество единичных объектов на мега- или макроуровне, включающее всю совокупность из п единичных объектов в пределах дороги (мегауровень) или в пределах выделенного направления (макроуровень); My{xj |у,…х,|у} -подмножество из s единичных объектов, предрасположенных к возникновению /-го типа деформации, выделенное из основного множества единичных объектов М{х,…хп\; Y -символ, обозначающий соединение множеств.
Условие (7) показывает, что количество единичных объектов в основном множестве не обязательно будет совпадать с суммой единичных объектов всех выделенных из него подмножеств по типам деформаций. Это условие следует из того, что часть единичных объектов основного множества может входить в несколько подмножеств одновременно (предрасположенность объекта к нескольким типам деформаций), а другие – не входить ни в одно подмножество (условно недеформируемые объекты).
Процедуре выделения подмножеств должна предшествовать нумерация типов деформаций, по которым и производится классификация единичных объектов, причем процедура отнесения единичного объекта к тому или иному подмножеству по типу возможных деформаций является неформальной и не всегда очевидной, но очень важной, определяющей во многом как организацию мониторинга, так и его эффективность.
Общая схема выполнения четырех основных функций во временном аспекте (наблюдения, оценка, прогноз и управление) для мониторинга земляного полотна может быть представлена организацией циклов в виде раскручивающейся спирали. Мониторинг земляного полотна на первой стадии начинается с функции оценки результатов наблюдений, накопленных за предыдущие годы до его организации; при осуществлении этапа прогнозирования проводится разработка целевой программы мониторинга.
Функции оценки и прогноза могут быть объединены в единый аналитически-прогнозный блок и их выполнение возложено на дорожные центры диагностики, где для этих целей организована аналитическая группа, оснащенная современной вычислительной техникой. Аналитически-прогнозный блок является центральным в схеме мониторинга: через него осуществляются переработка и передача восходящего информационного потока от измерительно-контрольного блока к блоку управления и прохождение обратного нисходящего потока управленческих решений. Для выполнения функций блока могут также привлекаться научные и проектные организации.
Главный блок по принятию управленческих решений – блок управления – формируется службами пути с подключением центра диагностики, научных и проектных организаций для разработки сценариев управления объектами и проектно-сметной документации для усиления. Неотложные управленческие решения по режимам эксплуатации единичных объектов могут приниматься также на уровне дистанции пути.
Третий блок системы, выполняющий измерительно-контрольные функции, создается на базе центра диагностики (обследовательская группа) и работников дистанции пути. При необходимости проведения специальных режимных наблюдений могут подключаться научные организации, а для выполнения объемных обследований, включающих инженерно-геологические и инженерно-геофизические работы,- проектные организации.
5 уровней (рис. 3.13). Структурно-иерархическая схема ГТС ЗП построена по принципу вложения подсистем более низкого уровня в подсистемы более высокого уровня, что записывается как
Макроуровень составляет подсистема земляного полотна в пределах одного направления дороги, характеризующегося одинаковыми внешними для системы эксплуатационными параметрами нагрузок (грузонапряженность, скорость, нагрузки на ось и т.д.), которая является однородной по предъявляемым к ней требованиям по уровню надежности. Подсистема земляного полотна на макроуровне по отношению к выполнению целевой функции – пропуску подвижного состава с заданными скоростями – является единой, т. к. отказ одного из элементов приводит к сбою всей подсистемы. Земляное полотно на многопутных участках на макроуровне для каждого пути, как правило, входит в свою подсистему. На этом уровне производится выделение основных направлений и мало деятельных участков.
Мезоуровень представляют единичные объекты земляного полотна, на которые
по принципу однотипности конструкции (насыпь, выемка, нулевое место и т.д.) делится земляное полотно направлений. Это основной уровень, обеспечивающий выполнение функциональной задачи земляного полотна, и уровень, на котором определяется надежность и по отношению к которому производится управление.
Миниуровень составляют отдельные элементы единичного объекта земляного полотна (основная площадка, откосные части, ядро насыпи, основание, защитные и укрепительные сооружения и т.д.). Выделение данного уровня позволяет при управлении целенаправленно выделять слабые зоны, требующие усиления.
Микроуровень выделяет в единичных объектах отдельные инженерно-геологические элементы (ИГЭ), что является характеристикой на уровне материала (грунта). Важным на данном уровне являются свойства материала, определяющие способность выполнения единичным объектом (или его элементом) возложенных на него функций.
ГТС ЗП на верхних мега- и макроуровнях включает в себя совокупность единичных объектов земляного полотна, расположенного в пределах выделенных пространственных структур в виде единых множеств, без разделения их по типам конструкции земляного полотна (насыпь, выемка) и предрасположенности этих объектов к тем или иным деформациям. Вместе с тем причины и природа возникновения разных типов деформаций различны, также значительно отличаются последствия их возникновения и цена принятия управленческого решения, поэтому должна быть предусмотрена процедура выделения из единых множеств на мега- и макроуровнях подмножеств по типам возможных деформаций. Такая процедура записывается как:
Условие (7) показывает, что количество единичных объектов в основном множестве не обязательно будет совпадать с суммой единичных объектов всех выделенных из него подмножеств по типам деформаций. Это условие следует из того, что часть единичных объектов основного множества может входить в несколько подмножеств одновременно (предрасположенность объекта к нескольким типам деформаций), а другие – не входить ни в одно подмножество (условно недеформируемые объекты).
Процедуре выделения подмножеств должна предшествовать нумерация типов деформаций, по которым и производится классификация единичных объектов, причем процедура отнесения единичного объекта к тому или иному подмножеству по типу возможных деформаций является неформальной и не всегда очевидной, но очень важной, определяющей во многом как организацию мониторинга, так и его эффективность.
Общая схема выполнения четырех основных функций во временном аспекте (наблюдения, оценка, прогноз и управление) для мониторинга земляного полотна может быть представлена организацией циклов в виде раскручивающейся спирали. Мониторинг земляного полотна на первой стадии начинается с функции оценки результатов наблюдений, накопленных за предыдущие годы до его организации; при осуществлении этапа прогнозирования проводится разработка целевой программы мониторинга.
Функции оценки и прогноза могут быть объединены в единый аналитически-прогнозный блок и их выполнение возложено на дорожные центры диагностики, где для этих целей организована аналитическая группа, оснащенная современной вычислительной техникой. Аналитически-прогнозный блок является центральным в схеме мониторинга: через него осуществляются переработка и передача восходящего информационного потока от измерительно-контрольного блока к блоку управления и прохождение обратного нисходящего потока управленческих решений. Для выполнения функций блока могут также привлекаться научные и проектные организации.
Главный блок по принятию управленческих решений – блок управления – формируется службами пути с подключением центра диагностики, научных и проектных организаций для разработки сценариев управления объектами и проектно-сметной документации для усиления. Неотложные управленческие решения по режимам эксплуатации единичных объектов могут приниматься также на уровне дистанции пути.
Третий блок системы, выполняющий измерительно-контрольные функции, создается на базе центра диагностики (обследовательская группа) и работников дистанции пути. При необходимости проведения специальных режимных наблюдений могут подключаться научные организации, а для выполнения объемных обследований, включающих инженерно-геологические и инженерно-геофизические работы,- проектные организации.
