Прогрессивные технологии в обучении и производстве (стр. 13 )

Отмеченный в своё время профессором разрыв между сложностью инженерных задач и недостаточной математической подготовкой выпускника технического университета за прошедшие десятилетия, к сожалению, не сократился. Разумное сочетание математического и компьютерного образования становится важнейшим этапом процесса подготовки специалистов, способным сократить этот разрыв. Овладев мощным вычислительным аппаратом, специально приспособленным для использования не математиком, а инженером, обученным ставить и решать такие задачи, будущие специалисты окажутся востребованными на современных предприятиях.

В связи с этим становятся остро актуальными системные исследования возможностей математически оснащённых программных компьютерных средств в профессиональной работе инженера и в инженерном образовании. Создано немало качественных программных систем, предназначенных способствовать подготовке грамотных специалистов, умеющих эффективно применять полученные знания в реальных производственных условиях, а потому вполне конкурентоспособных на современном рынке труда.

Одна из целей математической кафедры в образовательном процессе состоит в своевременном формировании понятийного аппарата студента и выработке необходимых практических навыков владения средствами математики, информатики и компьютерной техники, чтобы он мог наилучшим образом воспринять материал, преподаваемый другими, как общетехническими, так и выпускающими кафедрами.

Чтобы это математическое и компьютерное сопровождение было эффективным, оно должно быть непрерывным в течение всего процесса обучения в школе и вузе. Разумеется, это требование не может быть выполнено силами одной кафедры, речь идёт именно о системном требовании к организации инженерного образования. Многолетний опыт кафедры прикладной математики ВолгГТУ в форме организации чтения общего курса лекций силами нескольких профессоров вуза, компьютерной и математической подготовки старшеклассников (Строгановские классы), сотрудничества с преподавателями разных кафедр и факультетов показал многообразие возможностей и плодотворность сотрудничества в нестандартных целевых коллективах. Этот опыт, в частности показывает целесообразность поиска путей согласованного или даже объединённого преподавания математики и информатики.

Несмотря на то, что информатика как наука не сводится к комплексному понятию «компьютерная математика плюс информационные технологии», в курсе технического вуза именно такое толкование предмета учебной дисциплины, как части общего курса математики вполне может быть принято за основу. Очевидные преимущества такого подхода проявляются в разделе математической физики, который для химиков технологов имеет смысл понимать как курс, объединяющий материал теории скалярных и векторных полей, криволинейных и поверхностных интегралов, уравнений математической физики и элементов механики сплошной среды. Существенным подспорьем в создании такого курса служит методология, реализованная в современных математических компьютерных программных пакетах, выдвигающая новые, менее трудозатратные подходы к изложению основных соотношений математической физики. Один из них состоит в последовательном проведении вывода этих соотношений как уравнений сохранения (баланса) разных скалярных и векторных количеств (массы, количества движения и т. п.).

Рассмотрим, как это направление может быть поддержано применяемой на кафедре методикой изложения системы инвариантных тензорных величин – скаляр, вектор, тензор второго ранга и т. д., схема которой приводится ниже в виде последовательности формул.

Вектор a, тензор напряжения Т. Их проекции на произвольное направление, определяемое единичным вектором n: an= a·n, σn= Т·n. Проекции на координатные оси с единичными базисными векторами еi:

ai= a·еi Ti= Т·еi .

Запись вектора и тензора в через базисные векторы:

a= еi T = Ti еi

Ti = Tij еj T = Tij еj

Эти известные соотношения становятся общедоступными для понимания средним студентом химфака, если не ограничится данной здесь абстрактной математической формой, а предварить её иллюстрированной последовательностью известных или доступных понятий.

Вектор перемещения рассматривается как множество своих скалярных (числовых) проекций на произвольно выбираемые направления в пространстве. Далее определяется вектор напряжения на произвольной малой геометрической площадке, содержащей избранную точку М сплошной среды. Напряжённое состояние в точке есть множество векторов напряжений на всевозможных площадках, проходящих через точку М.

Проекции вектора перемещения выражаются через три числовые координаты этого вектора – его проекции на координатные оси. По тем же самым формулам (как доказывается в сопромате) все векторы напряжений на площадках, проходящих через точку М, выражаются через три вектора напряжений на координатных площадках. Это даёт основание ввести новую величину, тензор напряжений, свойства которой целиком, как и у любого вектора, определяются тройкой его координат в декартовой системе, только координаты эти у тензора являются не числами, а векторами.

Более того, эти векторы-координаты преобразуются при переходе к новой системе в новые векторы-координаты этого тензора по тем же формулам, что и координаты векторов перемещения. С другой стороны., каждый их этих векторов-координат, сам являясь вектором, представляется тройкой чисел, которые при замене системы координат преобразуются опять-таки по тем же формулам, что и координаты любого вектора. Иначе говоря, тензор – это вектор с векторными координатами, а вектор – это тензор со скалярными координатами. Приведённая выше схема, позволяющая записывать формулы преобразования элементов матрицы скалярных характеристик тензора, может быть развернута затем в систему тензорных величин любого ранга.

Такая форма введения тензора даёт возможность уделить время понятию инвариантности скаляра, вектора и тензора, которое даже в учебных изданиях рассчитанных на большое количество часов, не всегда определяется достаточно аккуратно. В частности, следует подчеркнуть, что проекция вектора (и тензора) на конкретное направление в пространстве – это инвариантный скаляр (и инвариантный вектор). То же самое вполне верно и для координатных направлений. Однако, когда рассматриваются формулы преобразования координат, то координаты вектора (и тензора) в них, согласно самой процедуре перехода от одной системы к другой, относятся к произвольно выбираемым, а не однозначно определённым направлениям, и потому не являются инвариантами. Так сказать, в формулах смены системы координат они «теряют лицо», попадают в неинваринтное положение. При этом сам исходный вектор (и тензор) остаются инвариантами.

В заключение обозначим ещё один приём, позволяющий с малыми затратами учебного времени излагать материал математической физики в форме, доступной для курсов с ограниченным объёмом учебных часов. Высоко профессиональные программные системы с «зашитыми» в них методами численного решения систем уравнений в частных производных не требуют от пользователя знания тонкостей теории уравнений с частными производными, ему достаточно понимания физического смысла этих уравнений и умения ставить задачу в соответствии с целями и ситуацией. Разумеется, на его долю приходится и обеспечение достоверности получаемых решений.

Естественно, обстоятельное изучение аналитических методов решения задач математической физики, вычислительной математики и программирования может быть только полезным. Но это утверждение имеет смысл только, если инженер технолог имеет необходимое учебное время на эти разделы. Применение учебных и профессиональных компьютерных средств позволяет при отсутствии такового дать студенту технологу определённые навыки в профессиональной постановке задач расчёта и проектирования производственных процессов и технологических цепей.

Список литературы

1.  Пашков и металловедение: Сб. науч. трудов «Металловедение и прочность материалов». – Волгоград: ВПИ, 1983. – С. 87-92.

2.  О некоторых проблемах математического образования. Всероссийская конференция « Математика и общество. Математическое образование на рубеже веков». Дубна, сентябрь 2000. – М.: МЦНМО, 2000. – С. 3-14.

3.  Журавлёв и информатика. Всероссийская конференция « Математика и общество. Математическое образование на рубеже веков». Дубна, сентябрь 2000. – М.: МЦНМО, 2000. С. 23-34.

4.  В, Основы массопереддчи. М.: В. Ш., 19с.

УДК 681.2.002

СТРУКТУРА, ТОПОЛОГИЯ, МАРШРУТИЗАЦИЯ И
УПРАВЛЕНИЕ СЕТЯМИ

Волгоградский государственный технический университет

Тел.:(8442) ,,e-mail: *****@***ru

Локальные сети и сеть Интернет прочно вошли в нашу жизнь как средства коммуникации. Мы практически каждый день используем подобные средства связи. Однако, мало кто задумывается, насколько сложно организовать управление сетями. Особое место в этом вопросе занимает проблема маршрутизации и нахождения кратчайшего пути между двумя абонентами. Для решения этих проблем используются специальные алгоритмы маршрутизации: RIP, Беллмана-Форда, Дйекстера.

В настоящее время вводится новый стандарт Интернет (версии 6), иерархическая структура сети становится слишком сложной. Приведенные протоколы маршрутизации уже не выполняют поставленные перед ними задачи. Возникает потребность в разработке принципиально новых протоколов маршрутизации и сетевого управления.

В настоящем докладе рассматриваются следующие вопросы:

1.  Разработка системы расчета оптимальной топологии сети различными методами (метод Кохонена, метод Прима) между узлами, расположенными в пространстве согласно параметрически задаваемым распределениям;

2.  Разработка системы моделирования работы сети с учетом вероятности отказов узлов и удельной вероятности отказа длины линии. Разработка системы резервирования линий;

3.  Разработка эвристических методов управления, обеспечивающих возможность учета большого числа узлов сети, что повышает скорость управления;

4.  Создание программы, обеспечивающей управление сетью, маршрутизацию в сети, защиту передаваемых данных и сигналов управления посредством применения протокола транспортного уровня TLS (Transport Layer Security).

5.  В качестве криптографических алгоритмов, используемых при реализации TLS применяются:

-  ГОСТ "Системы обработки информации. Защита криптографическая".

-  ГОСТ Р 34.11-94 "Информационная технология. Криптографическая защита информации. Функция хеширования".

-  ГОСТ Р 34.10-94 "Информационная технология. Криптографическая защита информации. Система электронной цифровой подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма".

-  ГОСТ Р 34.10-2001 "Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процессы формирования и проверки электронной цифровой подписи".

УДК 004.42
А-42

Компьютерное сопровождение предмета

«Органическая химия» за 10-11 классы средней

образовательной школы

Волгоградский государственный технический университет

E-mail: *****@***ru

Новые информационные технологии в образовании играют все более существенную роль. Современный учебный процесс сложно представить без использования учебно-методических комплексов (УМК). УМК должен включать полную совокупность образовательных ресурсов, необходимых для самостоятельного изучения соответствующей учебной дисциплины при поддержке преподавателя.

Потребность в таком пособии объясняется в сложности подготовки учащихся и абитуриентов к экзаменам в условиях, когда школьный курс давно пройден, имеются фундаментальные учебники, но времени, отведенного на подготовку, недостаточно для углубленного повторения материала.

Цель работы - создание учебного пособия для подготовки к экзамену с элементами самотестирования и возможностью предоставления материала с различным уровнем подробности и полноты. Предлагаемый материал распределен по разным уровням. Первый – для учащихся классов общеобразовательного профиля, второй для учащихся естественнонаучного профиля.

В этом же аспекте решается задача использования данного пособия учащимся как «электронного консультанта», т. е. создать средства, с помощью которого пособие будет производить поиск фрагментов текста для получения материала по запросу.

Цель достигается за счет выбора многоуровневой структуры представления материала в учебном пособии, содержащей следующие уровни:

−  Подробное изложение темы (с двухуровневой структурой)

−  Изложение темы в виде схемы-таблице.

Процесс подготовки к экзамену или контрольной целесообразно завершить самопроверкой знаний.

Также представлен альбом виртуальных моделей химических веществ и процессов, имеющий целью повысить представление учащихся о мире органической химии.

Были собраны и проанализированы теоретические сведения о технологиях создания электронных учебников и направлениях работ по улучшению и оптимизации электронных учебных пособий.

Новизна работы, по мнению автора, заключается в структурировании и визуализации учебного материала, что должно повысить уровень восприятия информации у учащихся.

Список литературы

1.  Кречетников проектирования, оценки качества и применения информационных технологий обучения. М.: Госкоорцентр, 2001. с.180

УДК 681.5.011

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ
ДИНАМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ

, ,

Камышинский технологический институт (филиал) ВолгГТУ

Тел.: (84457) (рабочий), *****@***ru

Излагаются результаты исследования влияния введения нелинейных элементов в цифровые законы управления динамическими процессами с запаздыванием. Для выбора настроечных параметров алгоритмов управления используется поисковый метод оптимизации Хука-Дживса [1].

Актуальность темы. Повсеместный переход к цифровым управляющим системам, замена регуляторов с аналоговым принципом действия на микропроцессорные ставит перед специалистами две задачи. Первая состоит в замене непрерывного закона управления его цифровой реализацией. Эффекты, возникающие в цифровых системах, проявляются в квантованности управляющих воздействий по уровню сигнала (и, соответственно, в появлении нелинейных эффектов) и в дискретности управления по времени. Вторая задача состоит в стремлении усовершенствовать классические законы управления благодаря новым возможностям, предоставляемым цифровой техникой.

Укажем два полярных подхода к вопросам выбора алгоритмического обеспечения регуляторов. Первый (инженерный), состоящий в цифровой реализации пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) закона управления и его клонов, приводит к получению простых решений, обладающих робастностью, но не гарантирует получение высокого качества управления. Второй подход, состоящий в построении индивидуального алгоритмического обеспечения для конкретного объекта на базе теории оптимального управления, наоборот, обеспечивает высокое качество управления, но сложен в реализации и чувствителен к виду и параметрам модели объекта.

К срединной позиции относятся работы, в которых алгоритм управления не синтезирован на основе какого-либо оптимизационного принципа, а изобретен [2]. Направления совершенствования состоят в целенаправленном введении нелинейностей в классические законы, придающих алгоритму новые полезные свойства. Цифровая реализация таких алгоритмов не сложнее реализации ПИД–алгоритма. Но для того чтобы рекомендовать использование нелинейных алгоритмов в общепромышленных микропроцессорных регуляторах, должны быть решены две актуальные задачи:

1.  Нужно определить, при каких особенностях объекта управления и цели автоматизации эффективно введение нелинейности определенного вида.

2.  Поскольку число настраиваемых параметров в нелинейных законах управления больше, чем у линейного закона, нужны методики, позволяющие упростить процесс настройки.

Обе задачи рассматриваются в представляемой работе применительно к классу динамических объектов с запаздыванием.

Методика исследования состоит в сопоставлении показателей качества управления, получаемых при использовании нелинейного закона управления, с качеством, достижимым при использовании ПИД–закона. Для исключения неоднозначности в обоих случаях параметры настройки алгоритмов выбирались так, чтобы обеспечить наилучшее значение показателя качества, выбранного критерием.

Методика настройки параметров алгоритма состоит в использовании поискового оптимизационного алгоритма (здесь – алгоритма Хука-Дживса [1]). Классический поисковый алгоритм дополнен динамическим звеном (моделирование работы системы управления при данных значениях настроечных параметров и оценка критерия качества управления). Шаги алгоритма:

1.  Выбираются начальные значения настроечных параметров, при которых управляющие воздействия укладываются в допустимый диапазон.

2.  Путем варьирования этих значений определяется направление изменений параметров, ведущих к улучшению критерия качества управления.

3.  Производится серия одновременных изменений параметров в выбранном направлении с увеличивающимися шагами – до тех пор, пока критерий качества продолжает улучшаться.

4.  При достижении экстремума в выбранном направлении производится повторное варьирование настраиваемых параметров для корректировки направления поиска – вплоть до нахождения экстремума критерия с заданной точностью.

Показатели качества, использованные в работе:

1.  Время переходного процесса (для выбора настроечных параметров при отработке ступенчатых изменений задающего воздействия в отсутствии возмущений).

2.  Среднее значение абсолютных отклонений выхода объекта от задания (для выбора настроечных параметров при динамически изменяемых задающих воздействиях в отсутствии возмущений).

3.  Среднее квадратическое отклонение выхода объекта от задания (для выбора настроечных параметров при случайных возмущениях и постоянных задающих воздействиях).

Для контроля качества управления вычислялись также классические показатели (перерегулирование, максимальное отклонение от задания и др.)

Введение нелинейности проиллюстрируем на примере корректирующей добавки к цифровому ПИ–закону управления. В цикле по тактам дискретного времени s=0,1,…,N –1 дискретой отсчета Dt (с) требуется вычислять:

Здесь {umin, umax} – границы изменения управляющего воздействия u[s], Duq – шаг его квантования по уровню сигнала, xz[s] – задающее воздействие, up[s], upq[s]– расчетные значения управляющих воздействий (в них не учитывается ограниченность диапазона и квантованность управлений), Du[s] – добавка, корректирующая управление на последующем шаге с учетом «округления» управляющего сигнала до целого числа квантов на предшествующих тактах; kp, ki –параметры, ответственные за слагаемые, пропорциональные отклонению выхода объекта x[s] от задания и интегралу от этого задания. В дополнение к этим параметрам обычного цифрового ПИ–закона вводится нелинейный коэффициент kn, роль которого состоит в форсировании управляющих воздействий при больших отклонениях от задания и в смягчении управляющих воздействий по мере уменьшения этого отклонения.

Объект управления выбран в форме дискретного апериодического динамического звена 2-го порядка (постоянные времени 80с и 40с) с запаздыванием (5с). Имитировалась работа теплового объекта с диапазоном изменения температуры 20…1000°С. Дискрета времени Dt = 1c.

Эффекты нелинейности показаны на рис.1..3. На рис. 1 показаны изменения выхода объекта при отработке ступенчатого изменения задания. Критерий – время переходного процесса, возмущения отсутствуют. За счет введения нелинейности время сокращено более чем в 2 раза по сравнению с системой, использующей оптимально настроенный ПИД–регулятор.

Рис. 1. Настройка на минимум времени переходного процесса

На рис. 2 показана динамика отработки меандрового задающего воздействия (в форме прямоугольных периодических изменений). Критерий настройки – среднее (по времени) значение абсолютной величины отклонения выхода объекта от задания. За счет введения нелинейности значение критерия сократилось более чем в 3 раза по сравнению с системой, использующей оптимально настроенный ПИД–регулятор. Одновременно удалось устранить перерегулирование в начальной части процесса.

Рис. 2. Настройка на минимум среднего значения абсолютного отклонения
от задающего воздействия

Рис. 3 иллюстрирует эффективность введения управляющей системы с обратной связью по сравнению с разомкнутой системой (в которой из-за инерционности объекта цель управления, состоящая в отслеживании задания, не достигается).

Рис. 3.Сравнение нелинейной и разомкнутой систем

Список литературы

1.  Прикладное нелинейное программирование. –М.: Мир, 1975.– с. 156-193.

2.  , Попов систем автоматического регулирования. – M.: Наука, 2002.– с. 29-39.

УДК 004.051

ПОДДЕРЖКА ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ
АДАПТИВНЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ

Волгоградский государственный технический университет

E-mail: *****@***ru

Появление новых требований, предъявляемых к электронным обучающим системам, в том числе требований к адаптивным возможностям, резко увеличивают сложность их разработки. Под адаптивностью в таких системах понимается возможность персонификации процесса обучения, то есть курс обучения в них формируется индивидуально для каждого пользователя. В результате этого как на разработчика обучающей системы, так и на составителя курса, ложится сложная и ответственная задача. Неудачно составленный курс и неэффективные механизмы адаптации могут привести к усложнению и замедлению обучения, при этом теряются все преимущества адаптивного обучения.

Поэтому актуальной задачей является задача создания средств поддержки процесса разработки адаптивных обучающих систем, позволяющих контролировать их качество, а также методов, которые в них будут использованы.

Авторами предлагается интегрировать в процесс разработки также автоматизированное средство оценки качества электронных обучающих систем, что позволит управлять их качеством уже на этапе разработки.

В настоящее время для оценки качества адаптивных систем разработан ряд методов, но они, как правило, ориентированы на представление системы в виде «черного ящика», и оторваны от процесса обучения. Они позволяют только констатировать уровень качества системы, но не позволяют модифицировать систему. Представление обучающей системы как «белого ящика» способно решить эту проблему [1]. Таким образом, необходима разработка универсальной модели представления обучающей системы в виде «белого ящика». Модель должна обеспечивать возможность отображения процесса обучения, в котором несколько пользователей взаимодействуют друг с другом; хранить сведения о времени и результатах обучения каждого пользователя на всех этапах обучения; быть понятной и легко интерпретируемой в контексте предметной области; быть универсальной, то есть позволять моделировать различные адаптивные обучающие системы.

Для управления качеством автором разработан метод, использующий имитационную модель обучающей системы. В качестве исходных данных используется информация о процессе обучения, поступающая от адаптивной обучающей системы в ходе ее тестирования. Для построения модели процесса обучения используется раскрашенная стохастическая сеть Петри [2]. После построения модели производится расчет критериев качества. Далее на основе полученных оценок производится изменение адаптивной обучающей системы и обучающего курса.

Разработанный метод оценки качества реализован в автоматизированной системе оценки качества. Метод является инвариантным по отношению к оцениваемой адаптивной обучающей системе. Единственными ограничениями использования метода являются следующие предъявляемые к оцениваемой системе требования: в системе должна использоваться сетевая модель предметной области, что характерно для естественнонаучных и технических дисциплин; система должна предоставлять информацию о времени обучения и текущем уровня знания курса обучаемым.

С программной точки зрения инвариантность достигается за счет использования клиент-серверной технологии. Система оценки качества представляет собой Web-сервис. Оцениваемая обучающая система, пользуясь интерфейсом Web-сервиса, сообщает о событиях, происходящих в ней. Информация о событиях проходит предварительную обработку и сохраняется в базе данных. Работа непосредственно с моделями процесса обучения происходит в Web-приложении. Серверная часть системы реализована с использованием технологии XML Web Services, которая за счет использования протокола SOAP позволяет обеспечить независимость системы оценки качества от платформы реализации адаптивной обучающей системы.

Система была использована для управления качеством адаптивной обучающей системы на основе Байесовского подхода и позволила повысить качество конечного продукта.

Новым в данной работе является применение имитационной модели процесса обучения для управления качеством в процессе разработки адаптивных обучающих систем; разработаны критерии оценки качества адаптационных решений; разработана методика прогнозирования качества процесса обучения. Достоинством метода является то, что он может использоваться для управления качеством широкого класса адаптивных обучающих систем, основанных на сетевых моделях.

Список литературы

1. Brusilovsky, P. Layered evaluation of adaptive learning systems / P. Brusilovsky, C. Karagiannidis, D. G. Sampson // Int. J. of Continuing Engineering Education and Lifelong Learning.– 2004.– Vol. 14, № 4/5.– P. 402-421.

2. Воробкалов, автоматизированной оценки качества адаптивных обучающих систем / Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе (IT+S&E`06), майская сессия: матер. XXXIII Междунар. конф. и IV Международной конф. Молодых ученых (приложение к журналу "Открытое образование")/Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 20-30 мая, 2006г.

УДК 624.21.095.3

СОСТАВ БАЗЫ ДАННЫХ О КОНСТРУКЦИЯХ
ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

Саратовский государственный технический университет,

Тел. (84, e-mail: *****@***ru

В современных условиях развития мостостроения мостовое сооружение должно рассматриваться не иначе как продукция мостостроительной организации, за качество которой изготовитель несет полную ответственность в соответствии с Гражданским законодательством. Ситуация усугубляется тем, что круг потребителей такой продукции, как мосты, очень широк, и не ограничивается только одной организацией-заказчиком, как можно было бы подумать. В долгосрочной, безопасной эксплуатации мостов без потери потребительских свойств заинтересованы и местные жители, и эксплуатирующие мост организации, и организации, нуждающиеся в транспортных перевозках в данном регионе. Если же мост находится на трассе федерального значения, круг потребителей значительно расширяется.

Такие элементы мостового полотна, как деформационные швы (ДШ), – это одни из самых ответственных элементов, однако традиционно роль этих элементов в нашей стране недооценивалась. Сейчас это привело к ситуации, когда отсутствуют нормативные документы, регулирующие вопросы, связанные с ДШ мостов. Кроме того, опыт применения в России зарубежных ДШ еще мал, а основными применяемыми типами ДШ в последнее время стали именно зарубежные ДШ. В результате, проектировщик мостового сооружения попадает в ситуацию, когда отсутствует полная информация о применимости различных типов (и типоразмеров) ДШ для существующих (или прогнозируемых) условий эксплуатации, характерных, для нашей страны, нет систематизированного банка данных, содержащего информацию, как о фактах практического применения того или иного типа ДШ на каком-либо мостовом сооружении в нашей стране, так и о результатах таких применений. Поэтому, даже при неоспоримых достоинствах конструкций ДШ производства известных фирм, неадекватное их применение выливается либо в необходимость их скорой замены, либо в назначение конструкции ДШ для применения с нерационально завышенными техническими характеристиками. И тот, и другой случай экономически невыгоден, поскольку стоимости погонного метра деформационных швов достаточно высоки и колеблются ориентировочно в пределах от 300 до 4000 USD/пог. м (при допускаемых перемещениях 30…300 мм) и превышают 7000 USD/пог. м при перемещениях 600мм и более. Таким образом, главной задачей проектировщика становится правильный выбор конструкции ДШ в условиях недостатка информации о конструкциях ДШ.

Факторов, влияющих на конечное решение, много, и в таких условиях представляется интересной идея использования компьютерных технологий для создания экспертной системы на основе специализированного банка данных, позволяющей эффективно решать указанный вопрос об оправданном назначении ДШ для применения.

Рассмотрим назначение и основную структуру базы знаний такой экспертной системы, представляющей собой реляционную базу данных. База данных должна содержать информацию о технических характеристиках каждого конкретного ДШ, причем в нее должны быть включены следующие обязательные параметры:

-  производитель данного ДШ;

-  марка ДШ;

-  типоразмер;

-  тип ДШ по классификации [1] (ДШ закрытого типа, щебеночно-мастичный ДШ, ДШ заполненного типа, ДШ перекрытого типа, ДШ с упругим компенсатором).

-  подтип ДШ по классификации [1] (ДШ с упругим компенсатором может быть ДШ с монолитным армированным компенсатором, ДШ с монолитными упругим компенсатором, ДШ с ленточным упругим компенсатором и т. д.)

-  максимальное перемещение вдоль оси моста;

-  максимальное перемещение поперек оси моста (по горизонтали);

-  максимальное перемещение поперек оси моста (по вертикали);

-  установочные размеры ДШ (длина, ширина и высота ниши в одном из пролетных строений, те же параметры для другого пролетного строения, минимальное и максимальное значение величины деформационного зазора между пролетными строениями);

-  рабочий температурный диапазон данной конструкции ДШ;

-  класс ДШ по нагрузке (пешеходный, легкие автомобильные нагрузки, средние автомобильные нагрузки, тяжелые автомобильные нагрузки);

-  класс ДШ по интенсивности движения (предназначен для работы в мостах под неинтенсивным движением, со средней интенсивностью, под интенсивными нагрузками);

-  класс ДШ по ремонтопригодности (ремонтируется со стороны проезжей части (легко), снизу (трудно), либо не ремонтируется (неремонтопригоден));

-  класс ДШ по водонепроницаемости (водонепроницаем или нет)

-  предназначение ДШ для пролетных строений различного типа (для железобетонных пролетных строений, для металлических пролетных строений, для сопряжения железобетонного пролетного строения с металлическим)

-  наличие у производителя линейки анкерных креплений под различные конструкции пролетных строений;

-  наличие у производителя ДШ данной конструкции для установки на тротуары, наличие переходной конструкции (проезжая часть – тротуар);

-  номинальный срок службы, гарантируемый изготовителем.

Кроме того, база данных должна включать элементы базы прецедентов, содержащей информацию о практических случаях применения того или иного шва на каком-либо мостовом сооружении. Это требование направлено на перспективу дальнейшего включения описываемой базы данных в состав экспертной системы, предназначенной для автоматического выбора конкретного ДШ исходя из заданных проектировщиком условий. Таким образом, необходим сбор информации о применении каждого конкретного типа ДШ в России. База данных соответственно должна включать в себя следующую информацию:

-  наличие известного опыта применения конструкции в России;

-  качественная оценка опыта применения (удачный или неудачный);

-  средний процент выхода из строя ДШ данной конструкции (до достижения гарантированного срока эксплуатации);

-  количество выходов из строя по годам эксплуатации;

-  основные причины выхода из строя, характерные дефекты.

Для получения такой информации, необходимо в ближайшее время организовать мониторинг состояния и поведения ДШ на существующих мостах (до сегодняшнего дня есть лишь ограниченный опыт проведения мониторинга подобного рода [2]). На данный момент специалистами уже проведена обширная работа, направленная на сбор информации о конструкциях ДШ [2, 3] и анализ работы и применимости ДШ в мостовых сооружениях [1, 4, 5], которая в данный момент структурируется и систематизируется.

Создание базы данных, подобной описанной, само по себе уже немаловажно для развития мостостроения в нашей стране, а использование ее в составе экспертной системы для подбора ДШ, сулит еще большие перспективы. Подобная экспертная система поможет избавиться от необдуманного применения на мостах ДШ, не обладающих необходимыми для этого потребительскими свойствами.

Список литературы

1.  Ефанов, швы автодорожных мостов: особенности конструкции и работы [Текст]: учеб. пособие / , , . – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. – 173 с.

2.  Овчинников, полотно автодорожных мостов с применением литого асфальтобетона и современных деформационных швов [Текст]: монография / , , [и др.]. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2004. – 214 с.

3.  Ramberger G. Structural bearings and expansion joints for bridges. Structural Engineering Documents 6 [Text] / G. Ramberger. – Switzerland, Zurich: IABSE, 2002. – P. 51-89.

4.  Шестериков конструкций деформационных швов с металлическим окаймлением [Текст] / // Автомобильные дороги: обзорн. информ. – М.: Информавтодор, 2001. – Вып. 7. – 68 с.

5.  Деформационные швы автодорожных мостов [Электронный ресурс] / Авторы: , , – Режим доступа: http://defshov. /