Введение к работе
Актуальность работы.
Недооценка роли автомобильных дорог в прошлом, финансирование дорожного хозяйства по остаточному принципу привели к недостаточной дорожной сети России и ее запущенности. В результате более 70% протяженности дорог общего пользования не отвечают современным требованиям.
Федеральная целевая программа совершенствования и развития автомобильных дорог "Дороги России" определила главные направления инвестирования дорожного хозяйства на период 1995-2000 гг. В основу этих направлений положена стратегия удовлетворения первоочередного спроса пользователей автомобильных дорог. В ней можно выделить два главных блока: » Развитие сети дорог; Улучшение существующей сети.
В качестве приоритетного выступает второй блок. Так по результатам диагностики федеральной сети в 1996 г. установлено, что больше половины (52%) протяженности дорог имеют недостаточную прочность дорожной одежды, более трети (39%) не обладают удовлетворительным сцеплением, 23% не имеют требуемой ровности покрытия и 10% практически исчерпали свою пропускную способность. В итоге почти 28 тыс. км дорог нуждаются в ремонте и более 4 тыс. км - в реконструкции. Расчеты показывают, что для приведения этой сети дорог в состояние, отвечающее нормативным требованиям потребуется более 10 лет.
Для эффективного использования имеющихся ресурсов необходимо создать систему объективного оперативного количественного оценивания текущего состояния дорог на базе их цифровой модели, выявления участков наиболее нуждающихся в ремонте и реконструкции.
Поэтому создание автоматизированной системы сбора данных о геометрических характеристиках автомобильных дорог является актуальной народнохозяйственной задачей.
- 4 -Цель работы.
Целью работы является создание эффективной автоматизированной системы оперативного измерения и анализа геометрических характеристик существующей сети автомобильных дорог, создание цифровой модели дороги для определения критических участков и наиболее эффективного использования имеющихся материальных ресурсов для их реконструкции и ремонта.
Для достижения поставленной цели необходимо:
провести анализ геометрических характеристик автомобильных дорог, как объекта контроля, и существующих методов и систем сбора данных;
разработать методы геометрического представления и математического описания полученной в результате измерений цифровой модели поверхности автомобильных дорог;
разработать автоматизированную измерительную систему для идентификации положения подвижной платформы в пространстве при построения цифровой модели дороги и исследовать ее основные метрологические характеристики;
синтезировать структуру и алгоритмы автоматизированной системы сбора и обработки данных о геометрических характеристиках автодорог.
Методы исследования
В работе использованы методы математической статистики и теории случайных процессов для описания процессов контроля геометрических характеристик автодорог.
При описании геометрических характеристик автомобильных дорог использованы методы описания сложных поверхностей, теория сплайнов, методы обработки изображений.
При исследовании разработанной автоматизированной системы контроля и отдельных ее элементов использовались методы имитационного моделирования.
- 5 -При синтезе аппаратных средств и программного обеспечения автоматизированной системы использованы методы синтеза дискретных устройств, теория алгоритмов, теория автоматического управления.
К защите представляются
-
Автоматизированная измерительная система для определения положения подвижной платформы относительно системы координат привязанной к неподвижной базовой отметке. Структура и программный комплекс обработки собранных экспериментальных данных для построения цифровой модели дороги.
-
Концепция оперативного сбора и обработки данных о геометрических характеристиках автодорог с использованием распределенной автоматизированной системы контроля.
-
Пространственный датчик и его аналитическая модель, позволяющие идентифицировать положение подвижной платформы в пространстве.
-
Математические модели описания геометрических характеристик поверхности автодорог.
Научная новизна работы
В диссертации проведены теоретические и экспериментальные исследования в области использования современных автоматизированных информационных и геодезических технологий для решения задач оперативного контроля геометрических характеристиках автодорог, что позволило создать автоматизированную систему контроля. Научную новизну работы определяют:
-
Результаты исследований амплитудно-частотных характеристик основных геометрических параметров автомобильных дорог и методов их контроля.
-
Методика идентификации геометрических параметров автомобильной дороги на базе цифровой модели дороги и разработанные математические модели описания
поверхности покрытий автомобильных дорог на макро и микро уровнях.
-
Математическая модель динамики геометрических параметров автомобильной дороги и результаты ее идентификации. Результаты спектрального анализа геометрических параметров автомобильных дорог. Методика автоматизированного формирования запроса на выборку данных.
-
Метрологические исследования пространственного датчика положения подвижной платформы.
Практическая значимость работы
На основе теоретических, экспериментальных и прикладных исследований решена актуальная народнохозяйственная задача -создания автоматизированной системы сбора и обработки данных о геометрических характеристиках автодорог для наиболее эффективного использования имеющихся материальных ресурсов.
Разработанная концепция, принцип измерения положения подвижной платформы, методы и алгоритмы обработки данных принята для практического применения в ОАО Коршуновский ГОК, а так же используются в учебном процессе МАДИ (ТУ).
Апробация результатов работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Ш-й международной конференции "РАСПОЗНАВАНИЕ-97" ("Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации"), (Курск, 1997); 55, 56-ой научно-методической конференциях МАДИ (ТУ) (1997,1998 гг.).
Публикации.
По теме диссертационной работы опубликовано 2 статьи и 3 научно-технических отчета.
- 7 -Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, списка использованной литературы, приложений и содержит 153 страницы машинописного текста, 92 рисунка, 93 наименований библиографии.