Применение методов искусственного интеллекта для экспертной оценки технического состояния мостов

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 624.21 : 681.3

Применение методов искусственного интеллекта для экспертной оценки технического состояния мостов

Т.А. Приходько

Необходимость создания Автоматизированной аналитической экспертной системы управления мостами (АСУМ) на Украине обусловлена тем, что техническое состояние транспортных сооружений, согласно выводам Межведомственной комиссии по вопросам научно-технологической безопасности при Совете национальной безопасности и обороны Украины, достигло критического уровня. В том числе, среди автомобильных мостов общего пользования не отвечают правилам эксплуатации 46%, а среди коммунальных - 76%. Система призвана стать одним из главных элементов в эксплуатационной автодорожной сети [2]. АСУМ должна включать в себя банк данных мостов в едином национальном формате, систему управления банком данных и набор экспертных программ по оценке технического состояния и прогноз остаточного ресурса мостов и их элементов.

В настоящее время не существует аналитической зависимости, которая позволила бы дать комплексную оценку техническому состоянию транспортного сооружения. Для эксплуатационной оценки автодорожных мостов на Украине принята методика экспертной оценки мостов, разработанная в 60-е годы к.т.н, доцентом кафедры "Мосты и туннели" Киевского автодорожного института (сейчас - Национальный транспортный университет) С.М. Коваленко. В качестве решения проблемы автоматизации оценки технического состояния сооружения на основе существующей методики предлагается экспертная подсистема технической оценки мостов с привлечением методов искусственного интеллекта.

Общая нормативная методология оценки технического состояния автодорожных мостов состоит из двух этапов [1]:

- Уровень 1 - определение технического состояния отдельных элементов моста: мостового полотна, пролетных строений, опор, фундаментов.

- Уровень 2 - экспертная оценка технического состояния моста в целом.

Эта работа посвящена экспертной оценке технического состояния моста в целом.

Суть существующей экспертной методики состоит в следующем:

• Эксплуатационное состояние моста определяют пятью показателями - безразмерными коэффициентами (0,5 KiЕ 1):
• К1Е - показатель технического состояния элементов моста;
• К2Е - оценка грузоподъемности отдельных элементов и всего мостового сооружения в целом;
• К3Е - показатель оценки пропуска воды под мостовым сооружением;
• К4Е - показатель условий движения транспорта по мосту;
• К5Е - показатель ситуационной оценки.
• Коэффициенты К2Е К5Е - расчетные. Показатель же технического состояния К1Е вычисляют как средне взвешенное значение оценок состояния элементов сооружения kj (элементов пролетного строения, въездов на мост и проезжей части, опор и фундаментов, русла и подходов), которые назначаются экспертом и имеют 5 градаций - от 0,6 до 1 с шагом 0,1 [3]. Этот показатель высчитывается по формуле (1).

,

В (1) принята такая система весовых коэффициентов:

1 = 0,4 - коэффициент веса дефектности въездов и проезжей части;

2 = 0,8 - коэффициент веса дефектности несущих элементов пролетного строения;

3 = 4 = 0,9 - коэффициент веса дефектности опор и фундаментов;

5 = 0,3 - дефектность русла и подходов.

Дискретное состояние моста определяют по табл. 1.

Таблица 1. Экспертная оценка дискретного состояния моста

• Таким образом, определение коэффициента К1Е и определение дискретного состояния моста является эмпирической процедурой и полностью зависит от мнения эксперта. Кроме того, следует заметить, что таблица 1 не дает возможности сделать вывод о дискретном состоянии моста, если значения коэффициентов КiЕ находятся в разных столбцах таблицы.
• В этой работе предлагается произвести оценку технического состояния элементов и сооружения в целом по одному показателю - надежности. Такой подход становится возможным благодаря привлечению одного из методов искусственного интеллекта - аппарату нечеткой логики.
• Структура экспертной подсистемы с нечеткой логикой
• Разработанная экспертная подсистема поддержки принятия решения об оценке технического состояния и прогнозе остаточного ресурса мостов и их элементов (рис1.), разделена на две части в соответствии с этапами нормативной методологии:

- модель автоматизированной оценки технического состояния и остаточного ресурса элементов моста;

- модель автоматизированной оценки технического состояния и остаточного ресурса моста в целом (далее модель 1).

Первая из моделей подробно рассмотрена в статьях [4,5,6]. Данная работа посвящена рассмотрению модели 1 .

Рис.1. Функциональная схема экспертной подсистемы принятия решения об оценке технического состояния и прогнозе остаточного ресурса мостов и их элементов.

Значения входных переменных подсистемы:

- вектор, характеризующий условия эксплуатации элемента (учитывает интенсивность транспортного потока, уровень выполнения требований СНиП по ремонту и содержанию сооружения и др.), - используется в модели оценки остаточного ресурса;- возраст сооружения; КiЕ - коэффициенты состояния; j - весовые (j[1..5]). - вектор значений надежностей элементов.

Выводы

1. Существующая методика экспертной оценки технического состояния сооружения позволяет сделать вывод о техническом состоянии сооружения только эмпирическим путем, при этом возникают затруднения при условии, что значения коэффициентов КiЕ находятся в разных столбцах таблицы 1. Аппарат нечеткой логики позволяет решить эту проблему: ЕСЛИ Pt' =0.992 и К2Е =0,916 и К3Е =0,574 и К4Е = 0,698 и К5Е = 0,91 ТО Pt=0,987, то есть (3 дискретное состояние - мост работоспособный).

2. Применяемый аппарат адекватно описывает процедуру принятия решения экспертом об оценке технического состояния моста и дает возможность выполнить обобщение нормативной методики. Такой подход позволяет произвести оценку технического состояния элементов и сооружения в целом по одному показателю - надежности.

3. Модель может быть успешно применена в составе аналитической экспертной системе управления мостами для автоматизации процесса принятия решения о техническом состоянии элемента сооружения.

Литература

1. ВБН В.3.1-218-174-2002. Мости та труби. Оцінка технічного стану мостів, що експлуатуються. - Державна служба автомобільних доріг України. - К.: 2002. 74 с.

2. Лантух-Лященко А.І. До розробки галузевої аналітичної експертної системи управління мостами .//Зб. “Автомобільні дороги і дорожнє будівництво”, № 69, Київ, 2004. С.

3. Лантух-Лященко А.І., Кір'ян В.І., Коваль П.М. та ін. Настанови з визначення технічного стану мостів. - ТАУ. Вид. "Логос", К.: 2002. 117 с.

4. Приходько Т.А. Оценка технического состояния элементов в рамках автоматизированной системы управления мостами.//Зб. “Автомобільні дороги і дорожнє будівництво”, № 69, Київ, 2004. С.

5. Приходько Т.А. Автоматизация принятия решений относительно технического состояния мостов.// Сб. "Діагностика, довговічність та реконструція мостів", Львів.

6. Приходько Т.А. Модель автоматичної класифікації технічного стану елементів мостів.// Зб. “Автомобільні дороги і дорожнє будівництво” , № 67, Київ, 2003. С.

Размещено на Allbest.ru