CC BY
14
УДК 624.21:625.1
В. I. БОРЩОВ (ДПТ)
ДО ПИТАННЯ ПРО СТВОРЕННЯ АВТОМАТИЗОВАНОÏ СИСТЕМИ ЕКСПЛУАТАЦIÏ ШТУЧНИХ СПОРУД ЗАЛ1ЗНИЦ1
Розглянутi питання, як1 пов'язаш i3 створенням автоматизовано1 системи експлуатацп штучних споруд окремо взятоï зaлiзницi. Наводиться припустимий склад системи, розглянутi режими ïï роботи. Наведена укрупнена блок-схема системи експлуатацп штучних споруд.
Рассмотрены вопросы, связанные с созданием автоматизированной системы эксплуатации искусственных сооружений отдельно взятой железной дороги. Описывается предполагаемый состав системы, рассмотрены режимы ее работы. Приведена укрупненная блок-схема системы эксплуатации сооружений.
The paper considers the issues, related to creation of automated maintenance system of artificial structures on a separately taken railway. A probable structure of the system is described, its operational modes are considered. The aggregative flow-chart of the structures' maintenance system has been provided.
Удосконалення виробництва, прискорення режимiв роботи, шдвищення вимог до якост не тшьки продукцп, але i до послуг примушують переглядати нашi вимоги до систем управлшня. I вже для яюсно! й економiчноI роботи будь-якого виробництва або шдприемства необхщно мати не тшьки сучасну технолопю, але i сучас-ну систему управлшня, яка безперервно удо-сконалюсться.
Найбшьш помiтний переворот в управлiннi вщбувся з появою ЕОМ, якi, у все бшьших масштабах, впроваджуються на пiдприeмствах рiзних галузей. Створеш на Iхнiй базi автомати-зоваш системи управлiння ось уже бшьш 20 рокiв непокоять виробничникiв: дотепер не вщухають суперечки щодо 1х ефективностi i престижностi, 1х переваг i недолiкiв, особли-востей взаемодп в них людини i машини - пар-тнерiв з розв'язування задач управлшня.
У 1994 р. на замовлення Державно! адмшс-трацп затзничного транспорту Украши галузе-вою науково-дослiдною лабораторiею штучних споруд i галузевою науково-дослiдною лабора-торiею динамши i мiцностi рухомого складу Дншропетровського нацiонального технiчного унiверситету залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна виконувалися роботи зi створення теоретичних основ комп'ютерно! системи експлуатацiI штучних споруд на затз-ничному транспортi. У рамках ще! роботи був визначений перелш основних положень, що повинш були використовуватися у разi створення зазначено! системи.
З незалежних вiд виконавця причин, основною з яких була вiдсутнiсть фшансування, роботи з створення системи експлуатацп штучних споруд були припинеш. Роботи були поновлен лише
в 1997 р. i за вщсутносп фiнансування розробки в необидному обсяз^ система була виконана лише у вигляд iнформацiйноI i т№ки для малих i середнiх моспв.
У сучасних умовах при зростанш штенсивно-стi i швидкостi руху поIздiв, збiльшеннi наванта-ження на вюь розробка автоматизованоI системи експлуатацп штучних споруд окремо взято1' заш-зницi з використанням сучасних ЕОМ е одним iз найважливiших заходiв щодо удосконалення роботи Управлшня зашзнищ, а саме вiддiлу штучних споруд служби колп. Мiж тим, сьогоднi вщ-дiли штучних споруд зашзниць Украши не мають не тiльки системи експлуатацiI штучних споруд, але й найпроспшо1' шформащйно1' системи з штучних споруд к мереж.
Впровадження тако1' системи дозволить тд-вищити безпеку руху поIздiв i полiпшити екс-плуатацшш характеристики штучних споруд за рахунок автоматизованого контролю х'хньох' ва-нтажошдйомносп, своечасних оглядiв, ремон-тiв i реконструкцiI.
Велику допомогу надасть система у разi поточного планування робiт з штучних споруд. Це стандартна задача, що виникае щорiчно тд час формування рiчного плану вщдшу штучних споруд залiзницi i дистанцiй колiI, потiм при розподшенш рiчних планiв на квартальнi, а останшх - на щомiсячнi.
Впровадження системи експлуатацп штучних споруд зашзнищ дозволить також оперативно керувати поточним утриманням та експлуатацiею штучних споруд.
Слщ також мати на уваз^ що пiдроздiли Головного управлшня колшного господарства вирь шують рiзнi задачi пiд час експлуатацiI моспв. Найбiльш повна iнформацiя щодо штучних спо-
руд по^бна саме вщд^ iнженерних споруд служби коли Управлiння залiзницi.
Укрупнена блок-схема системи експлуатацп штучних споруд окремо взято! залiзницi наве-
Г
сорт\ к р и т
Б
I
Одним iз найважливших блокiв запропоно-вано"1 системи експлуатацп штучних споруд е база даних штучних споруд. База даних штучних споруд дозволить забезпечити процес на-копичення i збереження тако'1' шформацп:
• нормативнi данi з експлуатацп штучних споруд;
• класифжацшт таблиц категорiй штучних споруд за водопропускною здатнютю;
• вiдомостi про вантажотдйомшсть, про-вiзну i пропускну спроможшсть дiлянок залiзницi;
• додатковi вiдомостi про результати про-ведених оглядiв, випробувань, ремонт-них робот, реконструкцп споруд;
• вiдомостi про техшчний стан споруд на даному етат.
Автоматизована система експлуатацп штучних споруд на залiзничнiй мереж окремо взято! залiзницi повинна створюватися на основi банку даних споруд i дозволяти видавати користу-
дена на рис. 1. Схема управлшня базами даних i схема захисту текстово! шформацп вiд несанк-цiонованого доступу до не'1 на блок-схемi сис-теми не показана.
с н н я а н и х
У Д
скпв
—Г
вачу конкретш вiдомостi щодо споруд у зруч-нiй формi у виглядi таблиць, перелiкiв, спискiв, маршрутiв руху негабаритних вантаж1в тощо.
Передбачаеться, що система експлуатацп споруд на залiзничнiй мереж в межах навiть одше'1 залiзницi повинна вирiшувати такi задача
• здiйснювати пошук штучних споруд по заданих крит^ях;
• виконувати iнженерно-технiчнi розра-хунки, пов'язанi з визначенням умов по-дальшо'1 експлуатацп споруд;
• планувати огляди моспв i фарбування металевих прогiнних будов;
• визначати оптимальний маршрут пере-везення негабаритного вантажу;
• складати зв^нють по експлуатацп споруд;
• ощнювати технiчний стан штучних споруд;
• складати картку штучно! споруди.
Рис. 1. Укрупнена блок-схема автоматизовано!' системи експлуатацп штучних споруд
Документи, яка використовуються в системi експлуатацп штучних споруд
Основними документами для виконання дано! роботи е розробленi ранiше алгоритми i про-грами, картки штучних споруд, iнженерно-технiчнi звiти про обстеження й випробування мостiв, а також акти перiодичних оглядiв споруд.
Iнформацiя про споруди повинна цшком вiдповiдати нормативнш документацп з експлуатацп штучних споруд на затзничнш мереж Украши.
Класифiкацiя залiзобетонних прогiнних бу-дов за наявностi на них арматурних i опалубних креслень провадиться вiдповiдно до правил [1].
Зпдно з положеннями цього документа ви-значаеться також вантажопiдйомнiсть плитних i ребристих прогшних будов з жорсткою арматурою, прогiнних будов, що запроектоваш за нормами 1907 р., а також на пiдставi порiвнян-ня розрахункових норм.
Вантажопiдйомнiсть металевих прогiнних будов повинна виконуватися зпдно з галузевим стандартом [2].
Визначення вантажопiдйомностi кам'яних i бе-тонних аркових мостiв, а також опор моспв засо-бами запропоновано! системи в зв'язку з вщсутт-стю нормативних документа не передбачаеться.
Вихвдними даними для визначення оптимального маршруту е назви пункт1в вщправлення i призначення негабаритного вантажу, а також його клас i габарит. У процеа оптимiзацiï маршруту провадиться порiвняння класу i габариту рухомого навантаження з класом i габаритом штучжл споруди. У схемi з'еднань роздiльних пунктiв вилу-чаються ri з'еднання, на яких е штучт споруди, клас яких i габарит нижче класу рухомого наван-таження. Пiсля цього провадиться вибiр маршруту прямування навантаження, для якого вщстань мiж початковим i юнцевим пунктами найменша, i ви-значаються умови пропуску поïздiв, розташованих на обраному маршрут!
Слiд мати на уваз^ що для ршення задачi з пошуку оптимального маршруту, треба мати вiдомостi про боковi i висотнi габарити будь-яких споруд, що експлуатуються також шшими органiзацiями, але знаходяться на маршрут руху навантаження.
Для визначення водопропускно! здатностi се-реднiх i малих мостiв, а також труб, немае вщповь дного нормативного документа, що регламентуе методику проведення вiдповiдних розрахунюв. Так розрахунки можуть бути виконаш зпдно з положеннями [3], яю, на наш погляд, не виклика-ють нiяких сумнiвiв у свош достовiрностi.
У разi пошуку оптимального маршруту пе-ревезення негабаритного вантажу велико! ваги може виникати необхщнють визначити клас рухомого навантаження.
Цей клас може визначатися з використанням програми « CERRIAGE», що була розроблена сшвроб^никами галузево! науково-дослiдноï лабораторiï штучних споруд Дншропетровського нащонального унiверситету залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна. Ця програма мае у своему складi базу екiпажiв, що обертаються на затзничнш мережi держав СНД i Балти, i призначена не тшьки для визначення клашв будь-якого рухомого навантаження, але i для визначення умов його пропуску по мосту.
Одним iз режимiв роботи системи експлуатацп штучних споруд окремо взятоï затзнищ е режим «електронно1' картотеки», що дозволяе оргашзувати збереження, змiну, доповнення i видачу карток штучних споруд.
За вщсутносп вiтчизняного нормативного документа, дiагностику й оцiнку технiчного стану i якост поточного утримання штучних споруд передбачаеться визначати вщповщно до положень [4].
Методи й алгоритми функщонування системи
До основних режимiв роботи системи експлуатацп штучних споруд вщносяться:
• робота iз системою;
• довщкова iнформацiя;
• поповнення банку даних штучних споруд i внесення змiн до нього;
• доповнення i внесення змш у банк дефе-кпв штучних споруд;
• доповнення банку рухомого складу в> домостями про новi екiпажi;
• рiшення допомiжних задач.
Режим «довiдкова iнформацiя» дозволить одержати службову шформащю про прийоми роботи iз системою.
Режим «поповнення банку даних» призна-чений для початкового заповнення банку даних штучних споруджень i подальшого його роз-ширення.
Плануеться, що шформащя, яка заноситься до бази даних штучних споруд, шдрозд^еться на декшька груп. До таких груп вщносяться:
• мiсце розташування штучно1' споруди;
• загальнi вiдомостi про штучну споруду;
• вщомосп про конструкщю про!жджо! частини безпосередньо на спорудц
• конструкщя колiï на пiдходах до штучно! споруди;
• вщомосп, що характеризують прогiннi будови мосту;
• опори моспв;
• вiдомостi про вантажопiдйомнiсть моста i шляхопроводiв;
• характеристика регуляцшних споруд;
• перелiк найбшьш суттевих дефектiв елементiв штучно! споруди;
• iншi вiдомостi.
У роздш бази даних «Мiсце розташування» указуеться назва оргашзацп, що експлуатуе споруду, мюце знаходження штучно! споруди за кшометражем дiлянки, тип i назва перешко-ди, яка пересiкаеться залiзницею.
У «Загальних ведомостях» може приводится iнформацiя з вантажонапруженостi дiлянки зашз-ницi, розмiр споруди, к!льк!сть i розмiр розрахун-кових прогонiв, повна довжина споруди, отвiр мосту або труби, наявтсть комунiкацiй на спорущ.
У роздiлi про про!жджу частину на мосту i шдходах необхiдно вказувати габарит про!ж-джо! частини, тип мостового полотна, кшьюсть мостових брусiв або залiзобетонних безбаласт-них плит БМП, тип рейок i контррейок або кон-тркутиюв. Необхiднi також вiдомостi про !х кiлькiсть та дату укладання в колда.
Одним iз найважливiших роздшв бази даних штучних споруджень е роздш «Прогiннi будови». У цьому роздiлi для кожно! прогiнноï будови по-виннi вказуватися !! тип (!з будiвельно! механiки), розмiр розрахункового прогону, рiвень !зди, ма-терiал прогiнно! будови, маса металево! або об'ем зашзобетонно! прогiнноï будови, розрахунковi норми i розрахункове навантаження, рш спору-дження i рiк встановлення в мiст, вiдомостi про габаритш розмiри прогiнноï будови, назва проек-тно! органiзацiï, вiдомостi про шдсилення пропн-но! будови тощо.
Для кожно! опори мосту наводяться: номер по кшометражу лшп; тип опори; рш будiвництва; вiдомостi про матерiал тiла опори та облицюван-ня, пiдферменика i розчину кладки; тип фундаменту i глибина його закладання, об' ем кладки фундаменту i грунт основи.
У цьому ж роздш бази даних наводяться i вщомосп про цементащю кладки опори або влаштування залiзобетонноï сорочки.
У роздш «Регуляцшш споруди» вщзнача-еться самий факт наявносп або вiдсутностi регуляцшних споруд, описуеться !хня конструкщя, наводяться вщомосп про наявшсть корчо-
ходу або льодоходу, вказуеться тип укршлення русла i конушв та його об'ем.
Дефекти споруд повинш наводитися окремо для основних елеменпв споруд, тобто для шд-ходiв, про!жджо! частини, прогiнних будов мосту, в залежносп вщ матерiалу з якого вони виконаш, опорним частинам, опорам, шдмос-товому руслу i регуляцшним спорудам.
Режим «внесення змш» забезпечуе поточну модифшащю iнформацiï зi штучних споруд, занесених у банк даних.
Режим «робота з системою» е основним режимом автоматизовано! системи експлуатацп' штучних споруд затзнищ i призначений для рiшення таких задач:
• сортування даних по заданому критерда;
• планування робгг;
• умов пропуску рiзноманiтних наванта-жень;
• пошук маршруту проходження спеща-льного навантаження iз пункту А в пункт В з урахуванням його габариту i повно! маси.
Режим «ршення допомiжних задач» перед-бачае рiшення iнженерно-технiчних задач, пов'язаних з експлуатацiею споруд. До таких задач можуть вщноситися:
• визначення вантажошдшмальносп про-гiнних будов залiзобетонних i металевих мостiв;
• категорш малих i середнiх мостiв за водопропускною здатнютю;
• класифшащя будь-яких рухомих наван-тажень;
• оцшка технiчного стану споруд i якост !х поточного утримання.
Пошук i сортування шформацп здшснюеть-ся за зазначеним користувачем системи перел> ком критерпв i питань.
Щд критерiем розумiеться одна з загальних характеристик штучно! споруди. Щд питанням розумiеться назва шформацп або параметрiв, на якi повинш бути отримаш вiдповiдi.
Автоматизована система експлуатацп штучних споруд у межах зашзнищ повинна мютити набори можливих значень кожного критерiю, який виби-раеться за допомогою вiдповiдного меню.
Ti критерп, що не мають скiнчених величин можливих значень, вибираються разом з умо-вою «бшьше», «менше» або «дорiвнюе».
Вся службова iнформацiя бази даних шд-розд^еться на основну i додаткову. До основ-
но1' шформацп ставиться вся iнформацiя, що утримуеться в картщ споруди.
До додатково1' iнформацiï вiдноситься така:
• перелш всiх роздiльних пунктiв затзни-цi та роздiльних пунктiв шших залiз-ниць, якi знаходяться на меж з нею;
• перелш водотокiв у межах залiзницi;
• схема з'еднань роздшьних пунктiв мiж собою;
• перелiк технiчних умов на проектування штучних споруд;
• таблиця можливих дефектов штучних споруд;
Перелiк задач, якi розв'язуються в рiзних режимах роботи системи, наведеш на укрупне-нiй блок-схем!
Пошук необх1дно1' iнформацiï в банку даних штучних споруд реалiзований iз забезпеченням максимально можливо1' швидкостi його вико-нання. З цiею метою шформащя банку даних розбита на групи з урахуванням можливо1' час-тоти ïï використання. Кожному з можливих критерпв присвоюеться спецiальний двiйковий код. 1нформащя про штучну споруду збер^а-еться у виглядi iнформацiйного вектора.
1нформацшний вектор зображуеться упоря-дкованою послщовшстю двiйкових кодiв i по-силань на текстову iнформацiю.
Для виконання пошуку iнформацiï з ушх споруд за один перегляд бази даних формуеть-ся iнформацiйний вектор критерпв пошуку (маска). Цей вектор являе собою набiр кодiв зна-чень критерiïв у форм^ аналогiчноï 1'хньому вiдображенню в базi даних.
Склад i функцн шформацшноТ системи
Система експлуатацiï штучних споруд за-лiзницi повинна виконувати таю функцн:
• забезпечувати санкцiонований доступ до шформацп зi штучних споруд i мати вщповщну систему захисту iнформацiï;
• забезпечувати пошук i сортування шформаци вщповщно до заданих критерiïв;
• розширювати i змшювати iнформацiю банку даних;
• забезпечувати вщображення вихiдноï iнформацiï на монiторi в зручнш для ко-ристувача формi i формувати вiдповiднi документи для виводу на принтер.
Санкцюнований доступ до рiзних видiв шформацп зi штучних споруд забезпечуеться шляхом застосування багатоступенево1' системи паролiв.
Захист текстово1' i графiчноï iнформацiï здшснюеться ïï кодуванням iз застосуванням спещальних методiв.
Склад графiчноï iнформацiï системи
Графiчна iнформацiя автоматизовано1' системи експлуатацп штучних споруд:
• схема затзнищ;
• схеми штучних споруд.
Схема затзнищ, для яко1' розробляеться система експлуатацп штучних споруд, являе собою карту регюну з нанесеними на не1' роздшьними пунктами i призначена для вибору в дiалогово-му режимi маршруту проходження негабаритного вантажу.
Для вщображення схеми штучно1' споруди в базi даних повинний бути передбачений спещ-альний графiчний редактор, що виконуе вибiр схеми прогiнноï будови, промiжноï опори або стояна, труби, оголовка труби.
Передбачаеться такий порядок створення схеми споруди:
• задаються основш геометричш розмiри моста;
• указуеться кiлькiсть прогшних будов;
• з бiблiотеки редактора вибираються необ-хiднi графiчнi зображення елементiв споруд, iз котрих i набираеться його схема.
При реатзацп системи попередньо повиннi бути затверджеш форми карток штучних споруд, придатних для машинного опрацювання i збереження в пам'ятi ЕОМ.
Висновки
Для устшно1' роботи системи експлуатацп штучних споруд необхщно щоб первiсну iнфо-рмацiю заносили безпосередньо роб^ники дис-танцiй колiй, що краще за всiх знають ситуащю на спорудах, якi вони експлуатують, i можуть оперативно вносити будь-яю змiни в систему. Цi змши повиннi оперативно по лiнiях зв'язку передаватися в головну ЕОМ, яка встановлена у вщдш штучних споруд служби коли залiзни-цi i використовуеться для управлiння утриман-ням штучних споруд.
На жаль, в умовах обмеженого фшансування зазначеного напрямку робп" виконавцi стикаються з достатньо серйозними труднощами. Це обумов-лено тим, що для створення системи експлуатацп штучних споруд треба виконати великий обсяг робгг з створення баз даних штучних споруд, рухомого складу, дефекта штучних споруд.
Дуже велика складшсть, тд час створення бази штучних споруд, полягае i в тому, шформащя щодо велико! кiлькостi споруд носить конфщен-цiйний характер. Це, в свою чергу, не дае можли-восп заносити !! до загально! шформацп, оскшь-ки потрiбнi надiйнi системи захисту iнформацiï.
У разi вщсутносп повно! iнформацiï по штучним спорудам неможливо у повнш мiрi використовувати можливост системи експлуатацп штучних споруд. Без повно! шформацп неможливо ш планувати роботи по штучним спорудам, ш вести пошуки оптимальних маршрута з негабаритними вантажами велико! ваги. У такому разi система експлуатацп споруд пе-ретворюеться лише в iнформацiйну систему з дуже малими можливостями.
Важливу роль вщграе i людський фактор, а саме той факт, що одш робггники не розумдать необхiдностi створення сучасних систем експлуатацп споруд з використанням ПЕОМ i ко-ристуються методами роботи, яю в передових
шдприемствах давно вщйшли в минуле, а шш!
просто не защкавлеш у створенш таких систем.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Правила визначення вантажотдйомносп балко-вих залiзобетоннпх прогонових будов залiзнпчних моспв / В. I. Борщов, К. I. Солдатов, В. П. Тарасе-нко та iн. - Д.: Вид-во Дшпропетр. нац. ун-ту за-лiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна, 2003. - 404 с.
2. Галузевий стандарт ГСТУ з2.6.03.111-2002 Правила визначення вантажопiдйомностi металевих прогонових будов залiзнпчнпх мостiв - К.: Вид-во Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна, 2003. - 387 с.
3. Бегам Л. Г., Волченков Г. Я. Водопропускная способность мостов и труб. - М.: Транспорт, 1973. - 191 с.
4. Положение по оценке состояния и содержания искусственных сооружений на железных дорогах Союза ССР. - М.: Транспорт, 1991. - 29 с.
Надшшла до редколегп 28. 01.04
