ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2017 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,500
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,405
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,817
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,319
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,264
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 6012
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 404
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 338
Десятилетний индекс Хирша: 17
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год: 527
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 16

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2017 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

1
Ожидается:
16 Декабря 2018

Методы и модели выбора способа прокладки подземных инженерных коммуникаций в условиях городской застройки

Methods and models of underground engineer communications laying way choice in conditions of urban locality
Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 2011 год.[ 10.03.2011 ]
Аннотация:В статье освещаются вопросы выбора оптимального способа прокладки подземных инженерных коммуникаций на основании списка вводных данных из технического задания. Рассматриваются альтернативы открытой и бестраншейной проходки. Описаны основные этапы выбора способа прокладки, основанные на применении дерева до- пустимых решений для отсекания неактуальных способов и использовании метода нечеткого программирования с учетом сформированного множества оценочных критериев.
Abstract:The article highlights problems of optimal engineer communications laying way choice based on input data described in technical requirements specification. 2 alternatives are considered – open laying or pipe driving. Main stages of choice are described. They are based on use of built decision tree in order to narrow list of possible ways and then use of fuzzy programming method based on narrowed list of alternatives.
Авторы: Гончаренко С.Н. (slava.sachivka@mail.ru) - Московский государственный горный университет, , , доктор технических наук, Сачивка В.Д. (slava.sachivka@mail.ru) - Московский государственный горный университет, ,
Ключевые слова: метод нечеткого программирования, открытая прокладка, бестраншейная прокладка, дерево решений, инженерные коммуникации, способ прокладки
Keywords: fuzzy programming method, quarry operation, pipe driving, decision tree, engineer communications, laying way
Количество просмотров: 12200
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (5.09Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.32Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

В условиях плотной застройки в городах прокладка инженерных коммуникаций открытым способом в таких чувствительных зонах, как магистральные автомобильные и железные дороги или места исторического значения, является неэффективной, а иногда и невозможной. Кроме того, например в Москве, существует большое количество действующих, бездействующих и проектируемых коммуникаций, расположенных на различных уровнях, что существенно влияет на поиск оптимальных решений при выборе способа прокладки коммуникаций. При согласовании проектов ин- женерных коммуникаций с эксплуатирующими службами, местными органами власти и управлениями почти всегда выдвигаются требования выполнить пересечение проезжей части улиц или какой-нибудь территории закрытым способом. Таким образом, в условиях городской застройки потребность в закрытых прокладках инженерных коммуникаций многократно возрастает.

Самой сложной задачей для специалиста является грамотный выбор технических решений при прокладке инженерных коммуникаций. Распространена практика субъективного выбора способа прокладки коммуникаций, а не основанная на расчетах, что, к сожалению, не всегда оправданно при заданных условиях.

Существуют несколько основных методов бестраншейной прокладки, таких как микротоннелирование, горизонтальное шнековое бурение, горизонтально направленное бурение (ГНБ), щитовая проходка, продавливание стального футляра.

Выбор способа прокладки основывается на методе построения дерева решений для отсекания неактуальных способов прокладки и на использовании метода нечеткого программирования с учетом перечня сформированных оценочных критериев.

Подпись:  Рис. 1. Фрагмент характеристик способов прокладки инженерных коммуникацийНа первом этапе структурируются методы прокладки инженерных коммуникаций и даются их основные характеристики (рис. 1). В качестве исходных способов прокладки были использованы следующие: открытая прокладка коммуникаций, горизонтально направленное бурение, микротоннелирование, щитовая проходка, продавливание стального футляра, горизонтальное шнековое бурение.

Выбор способа прокладки инженерных коммуникаций включает два этапа: построение дерева решений и определение на его основании перечня возможных способов прокладки инженерных коммуникаций.

Техническое задание (ТЗ) (рассматривается на примере проектов ООО «Институт Каналстройпроект», г. Москва) содержит вводные исходные данные, на основании которых решается задача выбора оптимального способа прокладки инженерных коммуникаций (табл. 1).

Таблица 1

Исходные вводные данные (по материалам ТЗ)

Вводные данные

Обозначение

Диапазон изменения (значения) данных

Глубина прокладки

H

HÎ(0; 30)

Диаметр футляра

D

DÎ(50; 2000)

Стесненные условия

С

1=да; 0=нет

Преграды (железные дороги, реки, насаждения и др.)

P

1=да; 0=нет

Автодороги

А

1=да; 0=нет

Водонасыщенность грунтов

G

1=да; 0=нет

Интервал проходки

L

LÎ(0; ¥)

Материал футляра (железобетон, сталь)

M

 

Описанные вводные исходные данные лежат в основе формирования базы знаний и построения дерева решений (рис. 2).

Подпись:  Рис. 2. Фрагмент дерева решений прокладки инженерных коммуникацийПостроение дерева решений позволяет определить два варианта развития ситуации: выбор единственного способа прокладки инженерных коммуникаций или оптимального способа прокладки методом нечеткого программирования.

Построение дерева решений дает возможность определить пять способов закрытой прокладки инженерных коммуникаций.

Для этого необходимо сформировать множество оценочных критериев (табл. 2).

Таблица 2

Оценочные критерии выбора способа прокладки инженерных коммуникаций

Критерий

Описание критерия

K1 – стоимость  работ

Общая стоимость работ в пересчете на 1 погонный метр трубы

K2 – время проведения работ

Общее время выполнения работ в пересчете на 1 погонный метр трубы

K3 – количество рабочих

Количество квалифицированных рабочих, необходимых для проходки, – актуальная проблема при ограниченном штате рабочих

K4 – габариты рабочего котлована

Оптимальными с точки зрения влияния на экологию будут наименьшие габариты рабочего котлована

K5 – габариты приемного котлована

То же

Необходимо выбрать способ прокладки инженерных коммуникаций из пяти возможных:

.

Каждый способ оценивается по множеству критериев K={K1, K2, K3, K4, K5}. Каждая альтернатива заданного множества Х характеризуется пятью критериями: К1, …, К5. Результаты первоначальных расчетов инженера, показывающие значения критериев aij=Ki(Xj) для каждой рассматриваемой альтернативы, представлены в таблице 3.

Таблица 3

Значения оценочных критериев для каждого из рассматриваемых альтернативных вариантов  прокладки инженерных коммуникаций

Критерий

Способ прокладки коммуникаций

X1

X2

X3

X4

X5

К1

a11

a12

a13

a14

a15

К2

a21

a22

a23

a24

a25

К3

a31

a32

a33

a34

a35

К4

a41

a42

a43

a44

a45

К5

a51

a52

a53

a54

a55

На основании этих расчетов построены матрицы Mi, , попарного сравнения альтернатив по каждому из признаков Ki следующего вида:

.

Предполагается, что результаты попарного сравнения альтернатив по указанным критериям могут описываться отношением весов этих альтернатив.

Очевидно, что каждый из критериев Ki, , имеет различную значимость при принятии решения. В реальной ситуации относительная важность заданных критериев описывается нечетким отношением типа «не менее важно» на множестве критериев. То есть элементы множества К различны по важности, что позволяет ввести функцию a: K*K®[0; 1] – заданное нечеткое отношение важности критериев, где величина a(Ki, Kj) понимается как степень, с которой критерий Ki считается не менее важным, чем критерий Kj.

На основании введенной функции a(Ki; Kj) матрица результатов попарного сравнения альтернатив друг с другом по важности (матрица отношений весов признаков) имеет следующий вид.

,

где aij=a(Ki, Kj) и .

На первом этапе решения задачи происходит упорядочение способов прокладки – восстановление относительной важности альтернатив по заданной матрице критериев К, то есть нахождение нормированного к 1 собственного вектора этой матрицы, соответствующего максимальному собственному числу, путем решения уравнений типа {K–lK*E=0}.

Вектор lK будет показывать относительную важность каждого признака по заданной матрице попарных сравнений. Аналогичным способом находятся относительные веса способа проходки по каждому признаку в отдельности.

Поскольку способ прокладки, обладающий меньшим весом, более предпочтительный, так как целевой функцией является минимизация оценочных критериев (затрат, срока работ, количества рабочих и т.д.), распределение весов способов прокладки для данной альтернативы можно использовать как функцию цели. То есть задача формулируется как выбор альтернатив с учетом пяти функций цели, причем коэффициенты относительной важности этих функций уже заданы.

В этом случае для решения задачи будет использоваться следующий прием: строится взвешенная сумма заданных функций цели с заданными коэффициентами важности и выбирается та альтернатива, которой соответствует наименьшее значение построенной взвеси. Информация в форме матрицы отношений весов альтернатив будет содержать в себе четкое описание отношения предпочтения на множестве альтернатив. Таким образом, для каждой ветви дерева решений будет выбран оптимальный способ бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций.

Апробация методов и внедрение результатов исследования проходили на базе проектов инженерного обеспечения застроек Московской области отдела проекта организации строительства компании ООО «Институт «Каналстройпроект».

Один из таких проектов – «Подающие водоводы для жилого района «Рублево-Архангельское» г. Красногорска Московской области». В данном проекте на определенных участках возникала необходимость прокладки водопроводной трубы в футляре диаметром D=1000 мм в условиях плотной городской застройки и многочисленных зеленых насаждений. На первом этапе с помощью построенного дерева решений были выявлены три возможные альтернативы прокладки инженерной коммуникации: микротоннелирование (Х1), бурошнековая установка (Х2) и продавливание стального футляра (Х3). На втором этапе введены оценочные критерии: К1 – стоимость работ; К2 – длительность выполнения проекта; К3 – необходимое количество квалифицированных рабочих; К4 – габариты рабочего котлована; К5 – габариты приемного котлована (табл. 4).

Таблица 4

Значения множества оценочных критериев проекта

Критерий

Способ прокладки коммуникаций

Х1

Х2

Х3

К1

2 500 000 руб.

1 500 000 руб.

900 000 руб.

К2

2,5 мес.

3,0 мес.

4,0 мес.

К3

15

17

20

К4

6,5´5,5´6,0 м

5,5´5,0´6,0

4,5´4,5´6,0

К5

4,5´4,5´6,0

4,0´4,0´6,0

4,0´4,0´6,0

Матрица результатов попарного сравнения альтернатив имеет следующий вид:

.

В результате расчетов выявлено, что оптимальной для данного проекта является прокладка водопроводной сети методом микротоннелирования со следующими показателями: стоимость выполнения проекта выбранным методом составляет 2 500 000 рублей; минимально необходимое количество рабочих – 15 человек; срок выполнения работ – 2,5 месяца.

Таким образом, в ходе проведенных исследований обоснованы методы выбора оптимального способа прокладки инженерных коммуникаций, в основе которых лежат методы дерева допустимых решений и нечеткого программирования. Решение поставленной задачи данными методами позволяет обосновать и выбрать способ прокладки инженерных коммуникаций на основе сформированного множества оценочных критериев.

Литература

1.   Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981. 208 с.

2.   Картозия Б.А. [и др.]. Шахтное и подземное строительство: В 2-х т. М.: Мир горной книги, 2003. 815 с.

3.   Бреннер В.А. [и др.]. Щитовые проходческие комплексы. М.: Мир горной книги, 2009. 447 с.

4.   Бондаренко И.С., Баранникова И.В.   Анализ факторов, влияющих на выбор технологии строительства коммуникационного тоннеля // Горный информ.-аналит. бюлл.: Вып. 10: Информатизация и управление-1. М.: Мир горной книги, 2008. С. 124–129.

5.   Ишин А.В., Корчак А.А. Анализ факторов, влияющих на эколого-экономическую эффективность использования подземного пространства реконструируемых городских территорий // Горный информ.-аналит. бюлл.: Вып. 9. М.: Мир горной книги, 2009. С. 165–170.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=2738
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (5.09Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.32Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 2011 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: