К.Д. Степанов1, О.В. Дружинина2, А.А. Петров3

1,2 Российский университет транспорта (Москва, Россия)

2 Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» РАН (Москва, Россия)

3 Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина (г. Елец, Россия)

1 sksteps@mail.ru; 2ovdruzh@mail.ru; 3xeal91@yandex.ru

Постановка проблемы. Учитывая высокие темпы современного гражданского строительства в крупных городах и расширения транспортных сетей, можно утверждать, что актуальным на сегодняшний день является создание моделей, которые могут быть использованы для прогнозирования влияния вибрационных воздействий транспортных средств на окружающие инфраструктурные объекты. Разработка моделей для оценки вибрационных воздействий и для последующего использования в системах мониторинга и диагностики требует привлечения современных методов нелинейного анализа, дискретной математики, а также инструментов разработки экспертных систем и технологий искусственного интеллекта.

Цель. Провести анализ комплексной математической модели пространственных взаимодействий, разработать алгоритмическое обеспечение и охарактеризовать структуру программного комплекса для оценки влияния вибрационных воздействий транспортных средств на объекты городской инфраструктуры.

Результаты. Предложена новая модель пространственных взаимодействий для оценки уровней воздействия вибраций, для которой построен граф размещения объектов, связанных каналами распространения вибраций с применением математического аппарата моделирования гибридных динамических систем, экспертных знаний и нечетких правил логического вывода. Рассмотрены примеры построения модели пространственных взаимодействий с учетом трех объектов вибрационного наблюдения. Разработан алгоритм VibCalcAlg для расчета состояний трехкомпонентной модели. Дано описание структуры программного комплекса VibCalc, включающего в себя блоки нечеткой логики, построения моделей и визуализации.

Практическая значимость. Результаты исследования могут найти применение при решении задач математического моделирования, связанных с оценкой и прогнозированием вибрационных воздействий в области транспортного и гражданского строительства, а также при решении задач охраны окружающей среды. Эти результаты направлены на совершенствование интеллектуальных систем мониторинга и систем поддержки принятия решений в проектировании, строительстве и эксплуатации транспортных объектов.

Степанов К.Д., Дружинина О.В., Петров А.А. Анализ моделей и разработка программного комплекса для оценки влияния вибрационных воздействий транспортных средств на объекты городской инфраструктуры // Нелинейный мир. 2024. Т. 22. №1. С. 5-14. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700970-202401-01

1. Дашевский М. А., Мондрус В. Л., Моторин В. В. Концепция виброзащиты зданий и сооружений в поле строительных нормативов РФ // Academia. Архитектура и строительство. 2018. №4. С. 109–115.
2. Костарев С.А., Махортых С.А., Рыбак С.А. Разработка сводов правил для снижения шума и вибрации от метрополитена и наземных видов транспорта транспорта // Метро и тоннели. 2001. №5. С. 32.
3. Степанов К.Д., Дружинина О.В. Разработка алгоритмического обеспечения для оценки влияния вибрационных
   воздействий транспортных средств на объекты городской инфраструктуры // Нелинейный мир. 2023. Т. 21. № 4.
   С. 46-54. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700970-202304-06.
4. ГОСТ 31191.1-2004 (ИСО 2631-1:1997). Межгосударственный стандарт «Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека». М. 2004.
5. СанПиН 2.1.2.2645-10. Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М. 2010.
6. СП 465.1325800.2019 Здания и сооружения. Защита от вибрации метрополитена. Правила проектирования. М. 2019.
7. Дружинина О.В., Масина О.Н. Методы анализа устойчивости систем интеллектного управления. М.: ИД URSS. 2016.
8. Рыбина Г.В. Экспертные системы и инструментальные средства для их разработки: некоторые итоги // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2023. Т. 21. № 2. С. 30–44. DOI: https://doi.org/10.18127/j0700814-202302-05.
9. Кашеварова Г.Г., Тонков Ю.Л., Тонков И.Л. Интеллектуальная автоматизация инженерного обследования строительных объектов // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2017. № 13(3). С. 42–57.
10. Кашеварова Г.Г., Тонков Ю.Л. Экспертная система для практической диагностики строительных конструкций // Academia. Архитектура и строительство. 2022. № 2. С. 85–91.
11. Хан К.И., Кажмаганбетова М.А., Зайченко Т.Н. Концептуальная модель комплекса программ для проектирования акустико-эмиссионной системы диагностики // Доклады ТУСУР. 2020. Т. 23. №4. С. 51–56.
12. Крючкова В.В., Немирович-Данченко М.М. Численное моделирование распространения акустических волн в анизотропных средах // Физическая мезомеханика. 1999. Т. 2. № 1-2. С. 43–48.
13. Меланич В.М. Определение динамических характеристик волновых процессов в линейных регулярных системах // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2015. № 7 (19). URL: http://7universum.com/ru/tech/archi-ve/item/2402.
14. Меланич В.М., Бойчук С.В., Лавриненко Ю.А. Энергия распространения акустических волн в балочных периодических системах // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. №6-2 (48). С. 110–114.
15. Л А.А., Дружинина О.В., Степанов К.Д. Использование обобщенных спектров упругой реакции при проектировании и строительстве зданий и сооружений транспортной инфраструктуры в условиях сейсмических и вибра-ционных воздействий // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. 2023. Т. 19. С. 111–122.
16. Воскобойникова Г. М., Хайретдинов М. С. Распространение акустических волн сквозь проницаемые препятствия // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2018. № 4. С. 76–86.
17. Цукерников И.Е., Шубин И.Л., Невенчанная Т.О., Тихомиров Л.А. Прогнозирование вибрации рельсового транспорта в помещениях жилых и общественных зданий // NOISE Theory and Practice. 2023. № 2(33). C. 82–93.
18. Пастухова Л. Г., Алехин В. Н., Антипин А. А., Городилов С. Н., Носков А. С. Численный анализ вибрационного
    воздействия метрополитена на многоэтажное здание // Академический вестник УралНИИПроект РААСН. 2016.
    № 4(31). С.73–78.
19. Takagi T., Sugeno M. Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. 1985. V. SMC-15. № 1. P. 116–132.
20. Li J., Yang L., Qu Y., Sexton G. An extended Takagi–Sugeno–Kang inference system (TSK+) with fuzzy interpolation and its rule base generation // Soft Computing. 2018. V. 22. № 10. P. 3155–3170.
21. Игонина Е.В., Масина О.Н., Дружинина О.В. Анализ устойчивости динамических систем на основе методов интеллектного управления и свойств линейных матричных неравенств. Елец: Елецкий гос. ун-т им. И.А. Бунина. 2020.