Челябинские ученые придумали, как математикой проверить качество дорог
14 Июня 2019
Фото: Вячеслав Шишкоедов
Найденный алгоритм позволяет выявить малейшие огрехи при укладке асфальта.
Для измерения и оценки дорожного покрытия ученые использовали целую систему дифференциальных уравнений. Вместо обычного «ручного» измерения они применили изобретенный ими прибор — профилограф, позволяющий автоматизировать исследование профиля дорожных покрытий.
— Цель наших исследований — разработка и практическое применение нового математического метода оценки профиля автодорожного покрытия профилографом при помощи дифференциальных уравнений с так называемым переменным запаздыванием аргумента, — говорит разработчик ноу-хау кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры прикладной математики и программирования ЮУрГУ Евгения Геренштейн. — Этот проект мы представили на прошедшей в ЮУрГАУ всероссийской научно-практической конференции. Также дали рекомендации по конструкции профилографа, изготовили его опытный образец. И провели экспериментальную проверку разработанной теоретической модели на реальных дорогах. Предложенный нами способ измерений позволяет проверить качество покрытия дорог: насколько оно соответствует российским и международным стандартам.
По словам Евгении Геренштейн, математическое моделирование помогает создать программное обеспечение для исследований качества ремонта дорог. Вместо традиционного нивелира и других инструментов проверки «ровности полотна» по дороге движется профилограф. Это устройство состоит из двух одинаковых колес, центры которых жестко соединены между собой. Оба они «едут» по дорожному профилю. На одном из колес установлен отметчик пути, который измеряет и сообщает угол поворота этого колеса относительно «базовой оси». Кроме того, профилограф оснащен гироскопом, измеряющим «угол тангажа» (дорожной качки) между «базой» и горизонтом. Когда колесо повернется между двумя отметками на определенный угол, информация сразу поступает на регистрирующее устройство.
— Наш способ измерения профиля имеет гораздо большую точность по сравнению с другими, применяемыми в дорожной отрасли, — подытожила Евгения Геренштейн. — Интегрируя данные, мы получим точные характеристики дорожного профиля, выявим малейшую неровность. Причем из-за нелинейности уравнения при вычислениях не происходит так называемый рост амплитуды, как при применении линейных уравнений в случае резонанса. «Гладкой» езду на наших дорогах не назовешь, это многофакторный, зачастую экстремальный процесс, но программное моделирование может представить его наглядную картину. То есть, попросту говоря, если тот же профилограф или автомобиль подскочил на кочке, это сразу фиксируется, подается «тревожный сигнал». И неровность трассы выправляют. Научная составляющая проекта в целом завершена, теперь дело за внедрением. Хотелось бы, чтобы новый метод проверки качества дорожного полотна нашел свое применение и на практике.
— Цель наших исследований — разработка и практическое применение нового математического метода оценки профиля автодорожного покрытия профилографом при помощи дифференциальных уравнений с так называемым переменным запаздыванием аргумента, — говорит разработчик ноу-хау кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры прикладной математики и программирования ЮУрГУ Евгения Геренштейн. — Этот проект мы представили на прошедшей в ЮУрГАУ всероссийской научно-практической конференции. Также дали рекомендации по конструкции профилографа, изготовили его опытный образец. И провели экспериментальную проверку разработанной теоретической модели на реальных дорогах. Предложенный нами способ измерений позволяет проверить качество покрытия дорог: насколько оно соответствует российским и международным стандартам.
По словам Евгении Геренштейн, математическое моделирование помогает создать программное обеспечение для исследований качества ремонта дорог. Вместо традиционного нивелира и других инструментов проверки «ровности полотна» по дороге движется профилограф. Это устройство состоит из двух одинаковых колес, центры которых жестко соединены между собой. Оба они «едут» по дорожному профилю. На одном из колес установлен отметчик пути, который измеряет и сообщает угол поворота этого колеса относительно «базовой оси». Кроме того, профилограф оснащен гироскопом, измеряющим «угол тангажа» (дорожной качки) между «базой» и горизонтом. Когда колесо повернется между двумя отметками на определенный угол, информация сразу поступает на регистрирующее устройство.
— Наш способ измерения профиля имеет гораздо большую точность по сравнению с другими, применяемыми в дорожной отрасли, — подытожила Евгения Геренштейн. — Интегрируя данные, мы получим точные характеристики дорожного профиля, выявим малейшую неровность. Причем из-за нелинейности уравнения при вычислениях не происходит так называемый рост амплитуды, как при применении линейных уравнений в случае резонанса. «Гладкой» езду на наших дорогах не назовешь, это многофакторный, зачастую экстремальный процесс, но программное моделирование может представить его наглядную картину. То есть, попросту говоря, если тот же профилограф или автомобиль подскочил на кочке, это сразу фиксируется, подается «тревожный сигнал». И неровность трассы выправляют. Научная составляющая проекта в целом завершена, теперь дело за внедрением. Хотелось бы, чтобы новый метод проверки качества дорожного полотна нашел свое применение и на практике.
Поделиться
