Анализ и разработка математических моделей и алгоритмов оптимизации транспортной нагрузки при освоении горных территорий

• Автор: Даурова, Альбина Ахсарбековна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Теоретические аспекты экологизации процессов

транспортного освоения горных территорий

1.1. Краткий обзор исследований взаимодействия

автомобильных дорог с окружающей средой

1.2. Автомобильная дорога как природнотехническая система.

1.3. Современные методологические концепции в изучении функционирования системы автомобильная дорога окружающая среда.
1.4. Двухуровневая система управления строительством автомобильных дорог в горных условиях.

1.5. Выводы.

Глава 2. Оценка и выбор проектного варианта горной дороги.

2.1. Общая постановка задачи и определение этапов ее решения
2.2. Анализ существующего положения в области окружающей среды .
2.2.1. Экологические ландшафтные единицы. Матрицы экологической зависимости.
2.2.2. Оценка геодинамической напряженности и гравитационной опасности для обоснования проектного решения по размещению дороги.
2.2.3. Оценка скорости склоновых процессов
2.3. Анализ полезности для оценки и выбора альтернативного варианта автомобильной дороги.
2.3.1. Разработка системы целей.
2.3.2. Взвешивание целей
2.3.3. Расчет частичной и полной полезности варианта дороги . .
2.4. Поиск оптимального варианта автомобильной дороги
2.4.1. Постановка задачи.
2.4.2. Решение задачи в случае однородных и неоднородных критериев
2.5. Выводы
Глава 3. Оптимизация трассирования автомобильной дороги
в условиях горного рельефа.
3.1. Теоретические основы количественной оценки
устойчивости дорожного полотна на горном склоне.
3.1.1. Причины и формы нарушения устойчивости
3.1.2. Устойчивость насыпи на склоне.
3.1.3. Устойчивость откосов земляного полотна
3.2. Математические модели устойчивости системы горный склон дорожное полотно
3.2.1. Модель устойчивости склона, основанная
на определении коэффициентов устойчивости
3.2.2. Адаптация модели к задаче поиска оптимального положения оси трассы.
3.2.3. Модель задачи поиска области оползневой безопасности . .
3.3. Определение оптимального положения оси трассы
3.3.1. Оптимизация плана и профиля дороги.
3.3.2. Оптимизация по строительной стоимости.
3.4. Выводы.
Глава 4. Автоматизированная технология оценки альтернативных вариантов автомобильной дороги и проектирования трассы с применением методов оптимизации
4.1. Общая схема процедуры принятия решений для оценки и выбора проектного варианта горной дороги и трассирования.
4.2. Используемые алгоритмы
4.3. Интерфейс
4.4. Выводы.
Глава 5. Экспериментальная проверка методики.
5.1. Физикогеографические и техногенные условия
в районе прохождения дороги
5.1.1. Геоморфологическое районирование.
5.1.2. Климат.
5.1.3. Геологическое строение.
5.1.4. Геологические и инженерногеологические процессы .
5.2. Характеристика и строение оползневого тела
5.3. Результаты оценки устойчивости
5.4. Выводы
Заключение.
Литература


Систематизация и обобщение большого фактического материала в этой области дали возможность решить ряд задач, имеющих как научное, так и практическое значение для правильного определения характера взаимодействия автодороги с окружающей средой и с целью предотвращения развития опасных природных и природнотехногенных процессов. Научная новизна и значимость работы. Предложен новый метод решения многокритериальной задачи оценки и выбора оптимального альтернативного варианта дороги в условиях горного рельефа на основе использования оптимизационных моделей. Разработана процедура оценки полезности альтернативных вариантов строительства с разделением района планирования на экологические ландшафтные единицы, что позволяет более эффективно производить сравнительный анализ показателей функционирования дорог. Построена математическая модель устойчивости склона, адаптированная к задаче поиска расположения оси трассы, обеспечивающего требуемую степень устойчивости дорожного полотна на горном склоне. Усовершенствована методика назначения проектного варианта трассы и выбора оптимального положения трассы дороги на горном склоне. Построены алгоритмы принятия решений для оценки и выбора проектного варианта горной дороги и трассирования. Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждена аналитическими выкладками, а также результатами практического использования предложенных в диссертации методик, алгоритмов и программных средств. Практическая значимость. Результаты исследований являются значительным вкладом в теорию оптимизации проектных решений в деле управления состоянием автомобильных дорог в горной местности. Впервые предложена оптимизационная модель, адаптированная к задаче минимизации экологической нагрузки, для оценки и выбора альтернативы дороги методом поиска варианта, ближайшего к идеальному. Усовершенствована методика трассирования, ориентированная на повышение надежности проектных решений и снижение расходов на ликвидацию отказов в функционировании горных дорог и поддержание их в эксплуатационном состоянии. Апробаиия работы. Основные положения диссертационной работы и практические результаты обсуждались на научнотехнических конференциях СевероКавказского горнометаллургического института государственного технологического университета г. Владикавказ, , г. Информационные технологии и системы наука и практика г. Владикавказ, г. Информационные технологии и системы новые информационные технологии в науке, образовании, экономике г. Владикавказ, г. Основные результаты исследований опубликованы в ти статьях. Объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит го введения, пяти глав, заключения, списка литературы из наименований, и приложения. Содержит 8 страниц текста, включая рисунка, 9 таблиц. Глава 1. Исторически исследования взаимодействия автомобильных дорог с окружающей средой, научной основой которых является экология, восходят к изучению основных элементов природной среды экосистем биогеоценозов, начатому английским геоботаником А. Г. Тэнсли, который ввел в г. В.Н. Сукачевым, введшим понятие биогеоценоз 2. Биогеоценозы или экосистемы, представляющие собой совокупность природных явлений, таких, как атмосферный воздух, горные породы, почвы, растительный и животный мир, гидрологические условия, находящихся друг с другом и с окружающей средой в постоянном специфическом взаимодействии, являются основными элементами биосферы, которая наряду с атмосферой, литосферой и гидросферой и составляет окружающую природную среду. Взаимодействие автомобильной дороги с окружающей природной средой очень сложно. Кроме самой дороги как комплекса инженерных сооружений с окружающей средой взаимодействуют автомобили транспортного потока и находящиеся в них водители и пассажиры. Во взаимодействие вступают разнородные системы биологическая, социальная и техническая, образующие в процессе функционирования глобальную техноэкологическую систему автомобильная дорога окружающая среда 3. На протяжении всей истории исследований этой системы плодотворно реализовывались методы системного анализа.