Научный архив: статьи

Введение. В данной статье рассматривается актуальная проблема перегруженности дорожного движения в столице Армении, городе Ереване, и предлагается путь её решения с использованием автоматизированной системы управления дорожным движением (АСУДД). Введение обозначает важность эффективного управления дорожным движением для обеспечения безопасности и комфорта горожан.

Материалы и методы. Анализ текущей ситуации поднимает вопросы о плотности транспортного потока, пробках, неэффективности дорожных ресурсов и их воздействии на экологию и качество жизни горожан. В свою очередь, рассмотрение АСУДД как решения включает объяснение концепции этой системы, её преимущества и успешные мировые примеры внедрения. План внедрения АСУДД включает этапы от сбора данных до управления движением, а также необходимые технические и инфраструктурные изменения. Оценка затрат и выгод подчеркивает экономическую и социальную составляющие предполагаемых результатов.

Выводы. Внедрение автоматизированных систем управления дорожным движением (АСУДД) приводит к существенному сокращению задержек транспорта на перекрестках на 10–20%, что уменьшает расход бензина на передвижение на 30%. Количество дорожно-транспортных происшествий на перекрестках снижается на 10–15%. Это ведет к экономическим выгодам, повышению безопасности дорожного движения и улучшению экологической ситуации в городах.

В статье рассматривается метод оценки структуры канальных приточно-вытяжных установок (ПВУ). Особенностью таких установок является многообразие возможных схем компоновки блоков. Возникает необходимость выбрать из множества альтернативных вариантов Парето-оптимальное сочетание стоимостных, энергетических, массогабаритных и пр. параметров. В статье приведены базовые варианты схем компоновки установок. Исходные данные оптимизационной задачи приняты в виде массива (матрицы), состоящего из локальных критериев альтернативных вариантов компоновки ПВУ. Оптимизационная задача по выбору схемы ПВУ решатся с помощью метода парного сравнения критериев на основе плавающего предпочтения. Предложен алгоритм проверки всех альтернатив на соответствие условиям Эджворта — Парето. На основе вербально-числовой шкалы относительной предпочтительности критериев сформирована матрица парных сравнений, которая представляет собой квадратную обратно-симметричную матрицу. Приведен метод вычисления собственного значения и собственного вектора такой матрицы. Собственный вектор обеспечивает упорядочение приоритетов, а собственное значение является мерой согласованности симметричной матриц. В качестве примера рассмотрено решение задачи выбора одной из четырех базовых схемы ПВУ по локальным критериям (энергоэффективность, стоимость, надежность, массо-габариты, сервисное обслуживание). Приведены матрицы парных сравнений по локальным критериям и матрица собственных векторов альтернативных схем. В заключении статьи представлен алгоритм решения задачи оптимального выбора схемы ПВУ методом парного сравнения на основе экспертных оценок

Рассмотрена проблема повышения эффективности генетических алгоритмов оптимизации за счет применения методов самонастройки, которые изменяют параметры и поведение алгоритма в процессе поиска решения. Приведен обзор актуальных и наиболее эффективных методов самонастройки и адаптации, в рамках которого выделены их преимущества и недостатки. Предложен новый алгоритм, позволяющий объединить лучшие стороны отдельных методов. Он представляет собой расширенную версию SHAGA с усовершенствованной процедурой скрещивания, которая позволяет адаптировать его интенсивность, применять селективное давление на данном этапе и использовать многородительское скрещивание. Предложены различные варианты оператора скрещивания и метод самоконфигурирования генетических операторов на основе SelfCEA, который динамически корректирует вероятности их применения в зависимости от успешности. Предложенный алгоритм протестирован с применением статистических критериев для проверки значимости различий результатов и сравнения с другими подходами в задачах оптимизации с вещественными и булевыми переменными. В результате тестирования новый генетический алгоритм продемонстрировал более высокую эффективность и значительное улучшение надежности в большинстве тестовых задач

В работе проведено исследование термодинамических характеристик низкокипящих рабочих тел, используемых в турбинных установках, работающих по органическому циклу Ренкина (ОЦР). Особое внимание уделено анализу ключевых параметров, влияющих на эффективность работы энергетического оборудования, включая физико-химические свойства рабочих агентов и их эксплуатационные характеристики. В ходе исследования был выполнен детальный термодинамический анализ более тридцати различных низкокипящих соединений. Для каждого рабочего тела определены: показатели экологической безопасности (озоноразрушающий потенциал и потенциал глобального потепления), критические параметры состояния, удельная теплота конденсации, а также оптимальные значения давления в конденсаторе и на входе в турбину. Точность полученных результатов подтверждается минимальной погрешностью расчетов, не превышающей 10 %. Особую научную ценность представляют выявленные зависимости эксергетического КПД от основных параметров рабочего тела. В частности установлено, что максимальная эффективность достигается при использовании веществ с минимальным критическим давлением и максимальной удельной теплотой конденсации. Графические зависимости демонстрируют влияние температуры и давления на входе в турбину на эксергетический КПД системы. Полученные результаты позволяют разработать научно обоснованную методику предварительного отбора рабочих тел для турбоустановок ОЦР, работающих в температурном диапазоне 100–300 °C. Практическая значимость исследования заключается в возможности оптимизации параметров энергетического оборудования и повышения эффективности преобразования тепловой энергии. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании современных энергетических установок, что способствует развитию энергосберегающих технологий и снижению экологической нагрузки.

В статье представлен детальный технико-экономический анализ криогенного аккумулятора энергии, работающего по циклу Гейландта. На основе разработанной математической модели, включающей уравнения теплового баланса теплообменников, работы компрессора и детандера, определены оптимальные параметры системы. Модель учитывает коэффициенты теплопередачи и термодинамические свойства рабочего тела. Расчеты проводились с шагом по давлению 1 бар и шагом по параметру M 0,05. Установлено, что при доле отводимого рабочего тела M = 0,7 и давлении 51 бар достигаются минимальные удельные энергозатраты 0,1272 кВт при стоимости оборудования 5047,8 $. Проведенный сравнительный анализ с циклом Линде выявил ключевые преимущества схемы Гейландта в диапазоне средних давлений (50–300 бар). Особое внимание уделено исследованию влияния параметра M на эффективность системы — показано, что его увеличение свыше 0,7 приводит к снижению общего КПД. Экономическая оценка выполнена с использованием современных моделей расчета стоимости: для компрессора, теплообменников и детандера. Результаты включают: 1 — графики зависимости энергопотребления и стоимости от давления; 2 — фронт Парето для многокритериальной оптимизации; 3 — таблицу оптимальных параметров (M = 0,7, P = 51 бар); 4 — сравнительные характеристики с циклом Линде. Основной вывод исследования: цикл Гейландта демонстрирует лучшие показатели энергоэффективности в области средних давлений (50–100 бар), обеспечивая на 12–15 % меньшие энергозатраты по сравнению с традиционными решениями. Полученные результаты имеют практическую значимость для проектирования промышленных криогенных систем хранения энергии, особенно в комбинации с возобновляемыми источниками

Цель исследования заключалась в разработке и апробации специализированного программного инструмента для расчета и оптимизации лабиринтных уплотнений газотурбинных двигателей. В работе использован комплексный подход, сочетающий математическое моделирование, методы вычислительной гидродинамики (CFD) и алгоритмы параметрической оптимизации. Материалы и методы исследования включают уравнения гидродинамики и термодинамики, адаптированные для описания течения рабочего тела через систему каналов лабиринтных уплотнений. В расчетах учитывались турбулентность, перепады давления и температурные градиенты. Для верификации результатов использовалось программное обеспечение ANSYS CFX. Результаты показали, что даже незначительное изменение геометрических параметров (зазора, высоты зуба, угла расширения) приводит к существенному изменению характеристик потока. При увеличении высоты зуба с 3 до 7 мм снижается утечка рабочего тела на 12 %, но требуется применение более сложных технологических решений. Программа Genesis 1.3 продемонстрировала возможность эффективной оптимизации уплотнений и интеграции с промышленными CFD-пакетами.

В статье рассматриваются методика подбора компонентов канальных приточно-вытяжных установок (ПВУ). Отличительной особенностью канальных приточно-вытяжных установок является многообразие конструкций однотипных блоков ПВУ. На основе каталогов нескольких производителей сформирована таблица составных блоков ПВУ. Анализ показал, что не все производители обладают программами по подбору оборудования и не у всех производителей имеется полный перечень блоков системы. Возникает необходимость оценить варианты, предлагаемые различными проектировщиками и выбрать лучший из них. Для решения задачи многокритериальной оптимизации в статье рассмотрены: метод весовых множителей, метод ограничений, метод приближения, метод отклонения (минимаксный). Для оценки ПВУ приняты следующие локальные критерии: стоимость ПВУ, расчетная мощность в условиях летней эксплуатации, расчетная мощность при зимней эксплуатации, общая масса, надежность. Для вычислительного эксперимента было сформировано восемь вариантов компоновки блоков нескольких производителей для установок с рекуперативным теплообменником. Сформирована таблица локальных критериев для рассматриваемых альтернативных вариантов и таблица весовых коэффициентов локальных критериев. Расчет коэффициентов проводился методом парного сравнения на основании оценок трех независимых экспертов. Приведены результаты вычисления аддитивной функции для вариантов ПВУ. Для метода приближения в качестве эталона принята виртуальная установка, локальные критерии которой являются лучшими из совокупности всех альтернативных вариантов. В заключении статьи приведен алгоритм решения оптимизационной задачи выбора компоновки блоков ПВУ.

Представлены результаты оптимизации расположения конструктивно-силового набора крыла легкого самолетаPiper PA-28 для обеспечения требуемой работоспособности при минимальной массе. Задача оптимизации выполнялась в несколько этапов: на первом были определены аэродинамические нагрузки на крыло с учетом шести расчетных случаев при полете; на втором - рассмотрены комбинации 45 вариантов расположения конструктивно-силового набора из углепластика для достижения минимальных прогиба и массы крыла, а также установлен оптимальный; на третьем - получены коэффициенты запаса для элементов конструктивно-силового набора для данного варианта при действии аэродинамических нагрузок и решены задачи квазистатики, устойчивости конструкции. Оптимальные варианты выбирались из множества Парето-эффективных решений на основе минимального расстояния до идеального центра. Оптимальным был признан вариант с расстоянием между нервюрами 550 мм и расположением лонжеронов на 25 и 60 % от длины хорды крыла, что позволяет снизить массу на 22,92 %, а прогиб - на 29,06 %.

Проведен анализ существующих конечно-элементных моделей сварных и заклепочных соединений, применяемых в расчетах на ударное нагружение. Представлена разработанная усовершенствованная модель соединения на основе балочных элементов, учитывающая влияние скорости деформации на процесс разрушения. Определены и обоснованы параметры модели на основе комплекса экспериментальных данных, полученных при различных скоростях нагружения. Выполнено сравнение преимуществ и недостатков предложенной модели с существующими аналогами. Моделирование проводилось с помощью программного комплекса LS-DYNA. Установлено, что новая модель обеспечивает высокую точность прогнозирования разрушения (погрешность менее 5 %) при значительном сокращении вычислительных затрат. По результатам верификации модель рекомендована для применения в оптимизационных расчетах кузовных структур транспортных средств с целью повышения пассивной безопасности. Для обеспечения требуемой точности необходимо учитывать зависимость прочностных характеристик соединений от скорости деформации и использовать упрощенный критерий разрушения на основе сил и моментов.

Рассмотрены вопросы оптимизации надежности технических комплексов космодромов. При решении задачи оптимизации требований к надежности их составных частей и основных элементов в качестве критерия оптимальности был принят минимум затрат на создание и модернизацию технического комплекса. Доказано, что оптимальное значение вероятности безотказной работы i-го элемента технического комплекса будет линейно зависеть от разности соответствующих значений допустимой и предельно малой вероятностей отказа комплекса, а также будет определяться относительной нормированной стоимостью ее повышения при отработке данного элемента. В частности, получено выражение для определения оптимального числа необходимых опытных образцов i-го элемента технического комплекса космодрома по рассчитанному оптимальному значению вероятности безотказной работы данного элемента. Приведен пример практического применения представленного решения рассмотренной задачи оптимизации. Решение данной задачи может способствовать повышению эффективности создания и последующей эксплуатации технических комплексов, а также развитию наземной космической инфраструктуры в целом.

В статье рассматриваются вопросы оптимизации деятельности юридического департамента компании за счет использования средств автоматизации. Предлагается использование сервисного подхода к управлению юридической функцией компании, что в свою очередь приводит к необходимости построения ИТархитектуры, которая базируется на бизнес-процессах организации и использует механизм межсервисного взаимодействия для отслеживания и маршрутизации обмена сообщениями. Автором представлена структура взаимодействия сотрудников с юридическим отделом через корпоративную платформу, которая обеспечивает оптимизацию юридических процессов за счет автоматизации маршрутизации запросов, эффективного хранения знаний и взаимодействия между различными системами в рамках организации

Данная работа посвящена рассмотрению проблемы диагностики сформированности профессиональной компетенции сотрудников полиции. Авторами выявлены параметры оптимизации процесса первоначальной профессиональной подготовки в образовательной организации МВД России, отражающие возможности совершенствования содержания профессиональной компетенции. Определены критерии и показатели, выделены и обоснованы характеристики уровней профессиональной подготовленности к деятельности по должности служащего «Полицейский». Представлены результаты диагностики сформированности профессиональной компетенции сотрудников полиции в ходе опытно-экспериментальной работы (констатирующая, формирующая, контрольная стадии и стадия проверки воспроизводимости и достоверности результатов). Особое внимание уделено проверке достоверности и точности полученных данных, подвергнутых специальному качественному и количественному анализу.