| 16. |
Аннотация |
Канатные транспортные системы в виде стационарных подвесных или буксировочных канатных дорог получили широкое распространение во всем мире для организации перевозки грузов и пассажиров в горной и труднодоступной местности. Канатные дороги как системы подвесного транспорта достаточно активно применяются в Канаде, США, Германии, Австрии, Франции, Италии, балканских и латиноамериканских странах и ряде других стран. В России также наблюдается рост заинтересованности в использовании канатных транспортных систем в качестве альтернативного подхода к решению проблем общественного пассажирского транспорта в урбанизированной среде (в частности, в Нижнем Новгороде, Москве, Оренбурге, Благовещенске и др. городах).
В настоящее время предложены канатные транспортные системы нового поколения. Эволюция канатных дорог идет двумя путями. Во-первых, с использованием современных мехатронных и многоканатных управляемых систем разработаны основы создания пассажирских городских канатных систем типа «Канатное метро». Исследованию таких транспортных систем были посвящены предыдущие исследования авторского коллектива. Во-вторых, дальнейшее совместное развитие канатных дорог, канатных кранов и лесных трелевочных канатных систем обуславливает разработку мобильных транспортно-перегрузочных канатных комплексов (далее МТПКК). Именно такие канатные комплексы являются объектом предлагаемого исследования.
Мобильные канатные транспортно-переправочные комплексы представляют собой канатные дороги, оборудование которых размещено на специальных колесных или гусеничных шасси повышенной грузоподъемности и проходимости. Указанные мобильные канатные комплексы имеют многоцелевой назначение. С одной стороны, они могут быть эффективным средством для выполнения транспортно-логистических операций при строительстве объектов (доставка материалов, технологического оборудования, людей и т.п.), разового проведения транспортно-перегрузочных
мероприятий при минимальном времени монтажа/демонтажа транспортной системы или проведении горно- добывающих и лесохозяйственных работ на заранее не обустроенных территориях со сложным рельефом (горная или сильно пересеченная местность и т.д.). С другой стороны, они могут использоваться при проведении аварийно- спасательных операций в зонах чрезвычайных ситуаций природного или техногенного характера. Также мобильные канатные комплексы могут быть использованы в зонах военных или контртеррористических операций для оперативной переброски необходимых сил и средств, где применение понтонно-мостовых парков невозможно или не целесообразно. МТПКК в условиях сложной оперативной обстановки могут обеспечить быструю переброску сил и средств через различные преграды (реки, болота, овраги, горные ущелья). Подобные комплексы могут использоваться для освоения Арктики, в том числе для разгрузки судов снабжения. В рамках проекта будут выполняться исследования в интересах АО «Брянский автомобильный завод» (входит в состав концерна «Алмаз-Антей»), выпускающего специальные колесные шасси и оборудование двойного назначения.
Несмотря на схожесть с традиционными канатными дорогами, существующие МТПКК имеют либо небольшую грузоподъемность, либо являются буксировочными, что неприемлемо для перевозки пассажиров и многих видов штучных грузов. Это обусловлено наличием ряда важных научно-технических проблем, которые необходимо решить для успешного производства эффективных подвесных МТПКК. В том числе:
-разработка комплексных математических моделей и цифровых двойников для исследования рабочих процессов и создания интеллектуальных систем управления МТПКК;
-разработка автоматизированных методов проектирования, тягового расчета и компоновки на базовых шасси приводных механизмов движения, пространственной ориентации и натяжения несущее-тяговых канатов;
-разработка схем компоновки основного оборудования МТПКК на мобильных шасси;
-обеспечение общей устойчивости базовых станций мобильных подвесных канатных дорог высокой грузоподъемности;
-своевременное предотвращение аварийных ситуаций на основе применения цифровых двойников МТПКК;
-обеспечение быстрой загрузки-разгрузки транспортирующей канатной системы.
Предлагаемый проект посвящен разработке фундаментальных научных основ создания цифровых двойников МТПКК, предназначенных для использования на всех стадиях жизненного цикла, и решения указанных выше основных научно-технических проблем.
Для разработки цифровых двойников на основе математических моделей процессов и узлов МТПКК будут использоваться современные методы механики твердого деформированного тела, а также современные методы постановки вычислительных экспериментов и моделирования на основе универсальных и специализированных программных пакетов инженерных расчетов. Выполняемые научные исследования будут использовать результаты передовых исследований, приведенных в разделе «Современное состояние исследований».
При разработке концепции создания мобильных канатных дорог на основе МТПКК важную роль играет формирование на основе системного подхода комплексной математической модели, которая определяет принципиальные особенности научных основ проектирования, прогнозирования, анализа и моделирования канатных систем как единой совокупности взаимоувязанных компонентов, так и как отдельных самостоятельных компонентов. При этом функционал системы в целом не является суммой функций отдельных подсистем, что обуславливает необходимость создания комплексной математической модели. Комплексная математическая модель включает в себя ряд взаимосвязанных подмоделей, с помощью которых моделируются рабочие процессы отдельных элементов рассматриваемой системы: подмодели деформируемого опорного основания, базового шасси, канатной системы, грузовой кабины с подвеской. Подмодели связаны между собой совместными параметрами, что позволяет учитывать при моделировании наличие обратных связей между подсистемами. Дальнейшие исследования, опирающиеся на системный подход, должны быть направлены на наполнение рамочной модели расчетными методиками проектирования и моделирования конкретных проектных задач. |