Регистрация / Вход
Прислать материал

«Разработка технологий снижения риска и уменьшения последствий техногенных
аварий и катастроф за счет прогнозирования поведения объектов системы «водитель-
автомобиль-дорога-среда»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0036
Организация
МАДИ
Руководитель работ
Демьянушко Ирина Вадимовна

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 15.12.2009
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ЭТАПЕ № 1
«Разработка концепции, моделирование
и подготовка элементной базы исследований»
государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от 15 июня 2009 г. № 02.740.11.0036 .
«Разработка технологий снижения риска и уменьшения последствий техногенных аварий и катастроф за счет прогнозирования поведения объектов системы водитель-автомобиль-дорога-среда »

Шифр: « 2009-1.1-223-009-013 »
Период выполнения этапа 15.06.09 – 15.12.09
Исполнитель: Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет)-МАДИ(ГТУ)
Цель работы Получение научных результатов мирового уровня в области прогнозирования аварий и катастроф, и снижения рисков в автотранспортной системе на основе новых подходов, основанных на учете динамического взаимодействия автотранспортного средства с дорожным полотном и дорожными сооружениями, моделировании опасных ситуаций на основе виртуального имитационного описания поведения объектов системы ВАДС, включающей водителей транспортных средств, сами АТС, дорожные конструкции, и окружающую среду. Будет решена важная задача закрепления научно-педагогических кадров, формирования эффективного и жизнеспособного научного коллектива, в котором молодые ученые, аспиранты и студенты работая в рамках известных научных школ, получат навыки для решения в будущей практической деятельности задач на стыке проблем механики АТС, строительной механики и теории моделирования в дорожно-строительной отрасли

1. Наименование разрабатываемой продукции
Модели прогнозирования динамического поведения АТС, в т.ч. для перевозки опасных грузов, при различных дорожных техногенных ситуациях.
Модели поведения дорожных конструкций (полотно, мосты, тоннели, ограждения) при динамических воздействиях АТС.
Оптимизационные модели проектирования и эксплуатации для предотвращения катастрофических транспортных ситуаций.
Технический проект имитационного стенда с реальным рабочим местом водителя, воспроизведением его действий штатными органами управления и сопряженным с компьютерной моделью транспортного средства.
Программный интерфейс для связи органов управления с компьютерной моделью АТС и программы многоканальной системы визуализации фронтального и боковых обзоров дорожных реальных условий, а также программно настаиваемых зеркал заднего вида при движении на одном маршруте.
Модели ВДТ в условиях взаимодействия с другими транспортными средствами, с пешеходами, в условиях возникновения КС (при столкновении автобуса с бензовозом, автопоездом, перевозящим опасные химические вещества).
Компьютерные модели 3-D визуализации дорожной ситуации при движении транспортного средства в различных дорожных и погодных условиях.
Методика оценки комплексного влияния различных факторов при аварийных и катастрофических ситуациях на психофизтологическое состояние для снижения рисков возникновения катастроф.
2 научные конференции по тематике проекта.
  Отчет о НИР, содержащий обоснование развиваемого направления исследований, изложение методик проведения исследований, а также описание полученных результатов
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции.
2.1. Разработана динамическая математическая модель конструкции транспортного средства, подверженного переменным во времени внешним воздействиям от реальных дорожных профилей, соединенных друг с другом.
  Рассмотрено состояние проблемы расчетного моделирования динамического поведения дорожных одежд, имитирующую колебательные процессы, формируемые в элементах дорожной конструкции при взаимодействии колеса движущегося автомобиля с поверхностью покрытия.
Сформулированы требования к математической модели как по моделированию конструкции автоцистерн, приведены примеры математических моделей и расчетов МКЭ.
Разработан имитационный стенд с реальным рабочим местом водителя, сопряженным с компьютерной моделью транспортного средства, оригинальной конструкции, состоящий из капсулы, образованной передней и задней частью автобуса ЛИАЗ-5256 с реальным рабочим местом водителя,
Разработан программный продукт, позволяющий создавать приложения виртуальной реальности, включающий, модель имитации движения автобуса в зависимости от состояния органов управления и воздействия внешней среды, а так же алгоритм моделирования трехмерной модели фрагментов улично-дорожной сети и примеры компьютерной имитации.
Разработана концептуальная модель виртуального движения тренажера (ВДТ) как движение подсистемы «водитель-автомобиль» сложной системы «водитель - автомобиль - дорога - окружающая среда» (ВАДС), включающая непосредственно модель, а также принципы моделирования конфликтных ситуаций на автобусном имитационном стенде.
Приобретена испытательная машина – стенд “TIRA-Test 2300”, разработана система конструкторской документации на управление и подобрана элементная база электрооборудования и других комплектующих.
Приобретен и установлен лицензионный программный продукт фирмы MSC.Marc для расчета МКЭ линейных и нелинейных задач механики, сооружений и транспортных конструкций. Проведено обучение специалистов НОЦ на базе фирмы MSC.
2.2. Создается стройная научная методология предотвращения рисков и катастроф техногенного характера в системе ВАДС, развивается элементная база, позволяющая создать такую систему. Впервые проблема технологий снижения риска и уменьшения последствий техногенных аварий и катастроф решается комплексно с учетом прогнозирования поведения объектов системы водитель-автомобиль-дорога-среда (ВАДС).
2.3. Проведенные расчетные проработки основаны на самых современных подходах – твердотельном моделировании, расчетах МКЭ, исследованиях материала и конструкций с применением современных методов эксперимента, доведения создаваемого изделия до внедрения в производство. Предложенные модели имеет общие с реальными объектами качественные показатели. Метод или методология проведения работы включают создание на базе имеющихся и разрабатываемых собственных и общедоступных лицензированных программных продуктов, экспериментальных исследований и создания стендов, рабочих мест программиста – расчетчика для студентов и молодых специалистов в рамках НОЦ.
2.4. Не имеется.
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Строительство автодорог. Автомобильные перевозки. Автомобилестроение. Дорожное строительство. Разработанный общий подход к созданию типовой системы ИПИ применим в самых различных отраслях машиностроения – авиационной, атомной энергетике и др. Разработанные методы расчета и испытаний, результаты анализа прочности и надежности конструкций могут быть использованы для создания новых конструкций АТС.
3.2. Предполагается дальнейшее развитие и усовершенствование как самой системы ИПИ и ее применение для новых объектов, так и усовершенствование информационных программных продуктов и методов исследований и испытаний.
Результаты НИР используются при совершенствовании рабочих программ и новых разделов курсов по дисциплинам «Строительная механика», «Динамика сооружений», «Проектирование дорог» для студентов строительных специальностей, «Безопасность транспортных эргатических систем», «Безопасность жизнедеятельности» - для студентов транспортных специальностей.
3.3. В результате работ, проведенных научным коллективом совместно с ИМАШ РАН «НОЦ по проблемам безопасности транспортных систем» получены результаты исследований с использованием новых научных подходов, разработаны концепции будущих исследований, сформулированы и созданы математические модели объектов исследований.
Разработанные модели и методы являются первым шагом в направлении моделирования опасных ситуаций и нахождения способов снижения рисков в дорожном движении (в системе ВАДС) в виртуальной реальности.
Для достижения результатов НИР на 1 этапе было задействовано, как основных исполнителей:
-4 доктора наук, работающих в научной и образовательной сфере;
- 3 молодых кандидата наук, работающих в научной и образовательной сфере; - 3 аспиранта; - 8 студентов.
Для достижения результатов НИР на 1 этапе было задействовано также - 2 молодых кандидата наук, работающих в научной и образовательной сфере.
4. Выводы:
Разработана динамическая математическая модель конструкции транспортного средства, подверженного переменным во времени внешним воздействиям от реальных дорожных профилей.
Рассмотрено состояние проблемы расчетного моделирования динамического поведения дорожных одежд, основные требования к моделям.
Сформулированы требования к математической модели по моделированию конструкции автоцистерн.
Выполнен обзор конструкций и характеристик автомобильных имитационных стендов отечественного и зарубежного производства.
Разработана модель имитации движения автобуса в зависимости от состояния органов управления и воздействия внешней среды.
Разработана концептуальная модель движения автомобилей в свободных условиях, а также принципы моделирования конфликтных ситуаций на автобусном имитационном стенде.
Приобретена испытательная машина – стенд “TIRA-Test 2300”, проведена его ревизия, разработана система конструкторской документации.
Внедрен и установлен лицензионный программный продукт фирмы MSC.Marc. В рамках внедрения проведено обучение специалистов НОЦ на базе фирмы MSC.
Руководитель работ по проекту
  _________________ Демьянушко И.В.
  _____ декабря 2009 г.
  М.П.
Развернуть
2
01.01.2010 - 15.06.2010
1. Разработаны пространственные конечно-элементные модели, основанные на сочетании интерфейсных элементов, моделей нелинейных свойств материала и решении задачи физического контакта для расчета НДС железобетонных мостовых конструкций и численная методика. Проведен тестовый расчет.
2. Разработаны и усовершенствованы расчетные модели для расчета объемно-содержащих АТС для перевозки опасных грузов (цистерн), позволяющих прогнозировать их поведение при наличии дефектов.
3. Разработан акустико-эмиссионный метод контроля дефектов и трещиностойкости емкостного оборудования для перевозки опасных грузов.
4. Разработана модель виртуального движения тренажера (ВДТ) в условиях взаимодействия с другими транспортными средствами, с пешеходами, в условиях возникновения конфликтных ситуаций (КС), состоящая из модели движения автобуса в условиях взаимодействия с другими АТС и модели предотвращения КС торможением или изменением направления движения. Модель реализована в компьютерной программе.
5. Разработана компьютерная модель системы определения поведения (положения головы) водителя для использования в виртуальной среде имитационного стенда.
6. Разработаны компьютерные модели 3-D визуализации дорожной ситуации для разных погодных условий (дождь, снег). Разработана модель акустической системы имитационного стенда, позволяющая имитировать шум двигателя, других агрегатов автобуса, а также транспортный шум на улично-дорожной сети.
7. 1 февраля – 6 февраля 2010г проведена 68 Научно-исследовательская конференция по тематике проекта «НОЦ по проблемам безопасности транспортных систем»
8. Разработаны «Технические Указания по освоению комплекса MSC Nastran-Patran для расчета динамических задач» и проведено обучение-тренинг специалистов на базе MSC.
9. Приобретены компоненты и осуществлен монтаж системы имитации акустической обстановки на стенде. Разработана система регистрации параметров тренировочного процесса на имитационном стенде.
Развернуть
3
16.06.2010 - 15.12.2010
1. Разработана моделей динамического взаимодействия транспортных средств с дорогой и дорожными сооружениями. Созданы модули и блоки программ моделирования ВДТ.
2 Разработана имитационная модель связи колебаний автобуса на дорогах реального профиля с колебаниями капсулы.
3. Создана модель воспроизведения динамических нагрузок, возникающих на РМВ при имитации движения автобуса по дорогам с реальным профилем неровностей.
4. Модернизирована учебной дисциплины «Надежность человеко-машинных систем управления».
Развернуть
4
01.01.2011 - 15.06.2011
1. Исследования работы ударопоглощающих ограждений для предотвращения
тяжелых последствий аварийных ситуаций в системе автомобиль-дорога.
2. Изучение перспективных средств оперативного мониторинга
психологического состояния водителя.
3. Разработка сценариев и алгоритмов движения автотранспорта в виртуальной
среде.
4. Исследование комплексного влияния различных факторов на
психофизиологическое состояния водителя и риски возникновения
конфликтных ситуаций на УДС.
5. Научно-методическое обеспечение конференции по тематике проекта
б.Проведение мониторингового исследования участков дорог и дорожных
сооружений с помощью дорожной лаборатории.
7. Разработка научно-методических материалов для обучениия-тренинга
молодых специалистов (студентов, аспирантов) на базе М8С.
8. Усовершенствование автобусного тренажера.
Развернуть
5
16.06.2011 - 01.10.2011
1. Разработка методики прогнозирования катастрофического состояния и
рисков при эксплуатации сложных систем автомобиль-дорога с использованием
Марковских процессов.
2. Разработка программы внедрения в ИРС «Монстр» разделов, связанных с
прогнозированием природных и техногенных катастроф.
3. Создание математической модели движения транспортного средства в общем
потоке с учетом полученных на предыдущих стадиях прогнозируемых стратегий
поведения и взаимодействия всех участников движения.
4. Построение прогнозной динамической модели локальных участков
автомобильной транспортной среды и управление её функционированием с
целью минимизации рисков.
5. Разработка сценариев развития конфликтных ситуаций в ДТП с особо
тяжкими последствиями в случае столкновения автобуса с бензовозом,
автопоездом, перевозящим опасные грузы, обобщение результатов
исследований. Выработка рекомендаций по снижению рисков
б. Изготовление моделей и образцов для испытания материалов и дорожных
конструкций.
Т.Проведение экспериментальных исследований и анализ результатов.
Поддержание в работоспособном состоянии тренажера, модернизация систем.
8. Обобщение результатов исследований. Выработка рекомендаций по
снижению рисков
9. Подготовка научно-методических материалов конференции по тематике
проекта.
10. Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный
процесс.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
3,7 млн
Организация
CПбГЭТУ "ЛЭТИ"
профинансировано
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области технологий снижения риска и уменьшения последствий техногенных катастроф
Продолжительность работ
2013, 6 мес.
Бюджетные средства
50 млн
Количество заявок
82
Тема
Разработка технологий, высокоинформативных систем и средств диагностики для оценки технического состояния объектов ответственного назначения с целью предупреждения техногенных катастроф.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 13 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
1
Тема
«Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф»
Продолжительность работ
2009 - 2011, 29 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
89
Тема
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
95
Тема
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф
Продолжительность работ
2010 - 2012, 26 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
90