автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Совершенствование методов автоматизированного проектирования трассы железной дороги

На правах рукописи

003053005

ЛИСИЦЫН Илья Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРАССЫ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

05.22.06 - Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007г.

003053005

Работа выполнена на кафедре «Изыскания и проектирование железных дорог» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)

доктор технических наук

Официальные оппоненты: Матвеев Станислав Ильич

доктор технических наук

Орлов Григорий Геннадиевич кандидат технических наук

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения»

Защита состоится «01» марта 2007 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного ученого совета Д.218.005.11 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу: 127994, Москва, ул. Образцова, д.9, ауд. 1235.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан «•?/_» 2007 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу университета на имя ученого секретаря совета.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Научный руководитель: Бучкин Виталий Алексеевич

доктор технических наук

Ю.А. Быков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Использование информационных технологий позволяет обеспечить процесс принятия решений оперативной информационной поддержкой на всех стадиях разработки проекта новой железнодорожной линии. Реализация такой поддержки требует организации управления источниками информации, выбора наилучших характеристик информационной модели и эффективного аппарата управления процессом проектирования. В современных условиях проектирования трассы железных дорог с применением средств вычислительной техники процесс работы с такой информационной моделью может быть организован различными способами (методами), среди которых, вероятно, существует и оптимальный.

Произведенный анализ применяемых в настоящее время при проектировании железных дорог программных средств показал, что их работа основана на использовании «компьютерных аналогов» управления информационными моделями, применяемыми при традиционном (неавтоматизированном) проектировании. В первую очередь это относится к организации трассирования железнодорожной линии по карте в горизонталях. Копирование традиционной технологии укладки трассы в период создания первых САПР определялось уровнем развития вычислительной техники того периода, однако такой принцип сохраняется и в более поздних разработках.

Актуальность темы диссертационной работы. Существенный рост мощности вычислительной техники (быстродействие, объём оперативной памяти) определяет возможность перехода от копирования традиционных технологий к реализации собственно машинных технологий, заменяющих традиционные. На целесообразность и актуальность такого перехода обращал внимание еще академик В.М.Глушков: «При автоматизации организационного управления на основе использования ЭВМ следует помнить, что главным залогом её успеха является коренное изменение традиционной технологии организационного управления».

Предлагаемый автором подход к организации и способам работы с визуальной моделью трассы железной дороги представляет собой такую попытку оптимизации процесса принятия решений на начальной стадии проектирования трассы железной дороги. Как отмечалось выше возможность такого подхода определяется существенным ростом мощности вычислительной техники, однако требует повышения наукоёмкости средств поддержки процесса проектирования в рамках автоматизированного проектирования.

Целью настоящего исследования является создание такой технологии автоматизированного трассирования, которая, используя возможности средств современной вычислительной техники, позволяла бы в процессе укладки плана трассы железнодорожной линии получать оперативную информацию по продольному профилю укладываемого участка трассы в режиме реального времени.

Основные задачи исследования:

1. Обоснование критерия оптимальности очертания продольного профиля для предварительной оценки проектного решения по трассе железнодорожной линии;

2. Применение метода оптимизации для автоматического построения проектной линии продольного профиля;

3. Исследование цифровых моделей рельефа местности, обеспечивающих построение продольного профиля земли в режиме реального времени;

4. Разработка и программная реализация предлагаемой технологии трассирования железной дороги с поддержкой анализа результатов проектирования в режиме реального времени.

Методика исследования. Основой исследования является теоретический анализ свойств и особенностей поставленных задач, существенно важных для их корректной формализации в рамках автоматизированного проектирования. На базе данного анализа теоретически обоснован комплекс требований, в соответствии с которыми были модифицированы методы и модели для поддержки

получения проектных решений по трассе железнодорожной линии на самом начальном этапе укладки трассы в режиме реального времени в процессе автоматизированного проектирования.

Научная новизна.

• Разработана новая методика организации процесса автоматизированного трассирования железных дорог с оперативным анализом проектных решений по продольному профилю в режиме реального времени;

• Разработана новая методика моделирования рельефа местности методом конечных элементов, которая обеспечивает считывание информации о рельефе по заданному направлению с быстродействием, необходимым для реализации предлагаемой технологии процесса укладки трассы;

• Применена новая модификация алгоритма известного в математике метода минимальной поправки (акад. Р.П.Федоренко), которая обеспечивает автоматический синтез проектного решения по продольному профилю трассы железной дороги с необходимым для предлагаемой технологии быстродействием.

Теоретическое значение. В настоящем исследовании разработаны элементы теории поиска оптимального положения трассы железнодорожной линии в пространстве на начальном этапе проектирования на базе использования средств современной вычислительной техники.

Практическое значение. Предлагаемая методика организации процесса автоматизированного трассирования с практической точки зрения позволяет снизить трудоемкость вариантных проработок проектных решений. Основные положения работы реализованы в виде опытной компьютерной программы.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» МГУПС (МИИТ) (2004-2006 г.), ПГУПС (ЛИИЖТ) (2005-2006 г.), ИРГУПС (2005 г.), материалы диссертации докладывались в Ленгипротрансе, Мосги-протрансе, ЦНИИС, НПО «ТОПОМАТИК».

В 2006г. с НПО «ТОПОМАТИК» был подписан протокол о намерениях использовать научные и технологические разработки в области автоматизированного трассирования линейных сооружений, реализованные в данной диссертационной работе, в разрабатываемых НПО «ТОПОМАТИК» САПР.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 4 статьи, в том числе в издательстве, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертации: диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Общий объем составляет 136 страниц, 31 рисунок. Список литературы включает 60 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость проведенной работы. Целесообразность и актуальность перехода от копирования традиционных технологий к реализации собственно машинных технологий, заменяющих традиционные определяется существенным ростом мощности вычислительной техники, однако также требует применения наукоемких средств поддержки процесса проектирования в рамках автоматизированного проектирования

В первой главе рассматривается проблема автоматизации трассирования, ставится цель и задачи исследования.

Отмечен существенный вклад в теорию и практику автоматизированного проектирования железных дорог отечественных ученых и специалистов: Бучкина В.А., Волкова Б.А, Гавриленкова A.B., Корженевича И.П., Михалеви-чаВ.С., Полосина Ю.К., Понарина A.C., Сибирко А.Н., Струченкова В.И., Турбина И.В., Черноусько Л.Ф. и др.

Также в работе отмечен вклад в теорию и практику проектирования железных дорог Горинова A.B., Гавриленкова A.B., Гоникберга И.В., Дегтере-ва H.H., Ионнисяна А.И., Кантора И.И., Подымова J1.M., Переселенкова Г.С.

Шварцфельда B.C., Шейдвассера Д.М. и др.

Отмечается вклад в развитие транспортной геоинформатики отечественных ученых и специалистов: Матвеева С.И., Цветкова В.Я., Коугии В.А., Круглова В.М., Федотова Г.И. и многих других.

Следует особо отметить большой вклад в теорию и практику проектирования железных дорог проектных и научно-исследовательских институтов: ВНИИЖТа, Ленгипротранса, Мосжелдорпроекта, Мосгипротранса, ЦНИИСа и многих других проектных и научно-исследовательских институтов, университетов и академий отрасли.

В первой главе также приводится краткое описание основных теоретических положений и истории развития автоматизированного проектирования.

С целью обеспечения специалиста в области системного анализа средствами описания разрабатываемой технологии проектирования возникает потребность в моделировании самого процесса проектирования, как вида человеческой деятельности. Процесс автоматизированного проектирования можно представить, как последовательно-цикличное выполнение операций: -синтеза - распознание ситуации и выделение подмножества приложимых правил из множества известных; - анализа - применение данного подмножества правил для создания модели объекта; - оценки - при соответствии полученной модели заданию на проектирование процесс завершается; в противном случае корректируется выделенное на стадии синтеза подмножество приложимых правил, как за счет удаления из него правил являющихся вероятной причиной такого несоответствия, так и за счет его расширения с вводом дополнительного подмножества известных правил; Представление - завершающая стадия процесса проектирования (разработка проектной документации).

На этом подходе основана работа всех используемых в настоящее время систем автоматизированного проектирования (САПР) новых железных и автомобильных дорог, где проектные решения по плану и продольному

профилю - трассе линии - формируются (синтезируются) проектировщиком преимущественно в интерактивном режиме на интуитивном уровне (распознание ситуации), а информационная поддержка его работы на стадиях их оценки и корректировки (изменение подмножества применимых правил и возврат на стадию синтеза) обеспечивается оперативным представлением результатов разностороннего и содержательного анализа этих решений, выполняемого преимущественно в автоматическом режиме. Чертежные работы полностью автоматизированы.

Анализ современных САПР ЖД (Credo, Robur, Geonics, PLATEIA, CARD/1, MX) показал, что в режиме интерактивной работы лица, принимающего решения (ЛПР), с моделью трассы железнодорожной линии копируются традиционные приемы проектирования. Автоматизируется лишь процесс отделки трассы с разработкой проектной документации, чертежей на стадии представления проекта. Таким образом, функции анализа по намечаемым проектным решениям поддерживаются недостаточно оперативно, что приводит к значительным временным потерям в процессе проектирования. Эффективность использования САПР с точки зрения общей обоснованности проектных решений по трассе железной дороги (и стоимость конкретной САПР) зависит от уровня поддержки функций анализа проектных решений в рамках данной системы.

В работе предлагается, приняв за ведущий элемент укладку плана линии, обеспечить информационную поддержку эффективности принимаемых решений по плану, путем оперативного построения продольного профиля земли с автоматическим построением проектного продольного профиля (Рис.1.). Реализация данного подхода даже на самых мощных ЭВМ требует применения особых методов формирования данных по продольному профилю земли и методов построения оптимального очертания проектной линии продольного профиля в автоматическом режиме.

Рис. 1. Объединение этапов традиционной технологии трассирования в рамках предлагаемой автоматизированной технологии

ТТТТТГгтгп

Построение продольного профиля поверхности земли

Вписывание круговых кривых

>7

Уклалка линии нулевых работ

Назначение вершин углов поворота

■ ■.-. -.■ ■.- - т

Важно отметить, что анализ предшествующих работ по автоматизированному проектированию трассы железнодорожной линии показал невозможность полной формализации задачи трассирования, поэтому автоматически получаемое проектное решение по продольному профилю земли не является окончательным, а служит для получения обоснованного решения по плану линии, создавая ориентир на выбранный ограничивающий уклон.

Во второй главе рассмотрено применение математических методов для получения первого приближения проектного решения по продольному профилю трассы, что является перспективным направлением автоматизации на начальном этапе проектирования в связи с сокращением времени цикла синтеза-анализа-оценки проектного решения.

Критерий оптимальности очертания проектной линии продольного профиля должен соответствовать содержанию поставленной задачи, а также обеспечивать возможность математической формализации в рамках ее решения на ЭВМ. Для начального этапа трассирования таким критерием может являться минимум профильных объемов, который на начальном этапе укладки трассы позволит обоснованно выбрать профиль поверхности земли, по которому будет запроектирован профиль трассы. В работе процесс трассирования рассматривается, как последовательность этапов для уточнения положения трассы в пространстве. На самом начальном этапе трассирования вполне достаточным является использование критерия минимума профильных объемов. По мере разработки проекта должен быть реализован выход на общий критерий минимума приведенных строительно-эксплуатационных расходов.

Для настоящего исследования залогом успеха работоспособности предлагаемой в исследовании технологии трассирования автор считает применение быстродействующих и максимально простых алгоритмов решения поставленных задач и, прежде всего, построения продольного профиля земли и проектной линии при обязательном применении

математически корректного метода.

В качестве метода оптимизации очертания проектной линии продольного профиля предложено использовать модификацию метода минимальной поправки, разработанного академиком Р.П.Федоренко, математическая корректность которого не вызывает сомнений, а исключительно высокая скорость сходимости подтверждена вычислительными экспериментами.

Данный подход, в связи с простотой использования геометрических преобразований, обеспечивает высокое быстродействие, как показали расчеты, достаточное для реализации данной технологии. В качестве критерия принят профильный объем земляных работ, как единственный обоснованный критерий на данной стадии проектирования.

Метод минимальной поправки предполагает, что каждая вариация управления дополняется при необходимости «поправкой, компенсирующей вызванные данной вариацией нарушения дополнительных условий; эту поправку, естественно, следует взять минимальной» (Р.П.Федоренко).

Идея, заложенная в аппарат предлагаемой модификации метода минимальной поправки предельно проста, что поясняется на рис.2.: смещение Щ выводит решение за границу допускаемой области и локально не реализуемо, однако, при введении минимальной поправки ДЛ/+1 становится допусти-

Й у'+1

Рис. 2. Ввод «минимальной поправки»

мым и, возможно, улучшающим.

При оптимизации проектных отметок первым этапом расчета всегда является автоматическое формирование некоторого исходного, допустимого по нормам (условиям) проектирования, решения, которое затем оптимизируется. Быстрота решения оптимизационной задачи существенно зависит от близости полученного решения к оптимальному.

Метод минимальной поправки имеет итерационный характер, и оптимизационная задача последовательно решается на пространстве управлений размерностью к=1, то есть последовательно изменяется положение проектной отметки одного перелома профиля.

Каждая расчетная вариация управления ищется как сумма начальной вариации, ДА и поправки на прилегающих участках, обеспечивающей, при необходимости, допустимость начальной вариации по нормам проектирования. Эту поправку естественно взять минимальной.

После задания каждого начального перемещения проверяется его совместимость по нормам проектирования (условиям проектирования) с при-

Рис. 3. Минимальная поправка при нарушении норм проектирования по величине ограничивающего уклона

I I

летающими (слева и справа) участками проектной линии. При положительном результате данной проверки (вариантное решение допустимо) - расчетная вариация считается сформированной. В противном случае слева и/или справа от начального перемещения выполняется минимальная перепроектировка прилегающих участков, обеспечивающая его допустимость по нормам (условиям) проектирования.

Используется геометрическая интерпретация операции ввода минимальной поправки значений управляемых переменных:

если |/у| > /тах;, ТО Л;+, = А; + /тах; X X £/£/!(/,), (рИС.З.)

Д/ = /,Ч1-/,;

если |МУ| = Мтпр то,

если ЛЛу х (Ау+1 - - /у._, х (/у_, + /у)) < О,

то Лу+! = йу + + AImaxj х Sign(AIj) х1р (рис.4, а) иначе

= х/у + Ау+, х 1М + Л/тиу х Sign(AI¡) х х /у._,) х (/; + /,_,), (рис.4, б)

где /у,/- длина, уклон и максимальный уклон у-го элемента проектной линии;

Ы],Мтлх] - разность уклонов, максимальная разность уклонов для у -го перелома проектной линии.

Перебор элементов ведется всегда строго последовательно, сначала для у = / + к -1,/ + к,.. А', а затем для у = / -1,..1.

Улучшающие вариации управляемых переменных закрепляются.

Рис. 4. Минимальная поправка при нарушении норм

проектирования по величине разности сопрягаемых уклонов

При нарушениях норм проектирования по крутизне ограничивающего уклона (ограничение на первую производную) минимальная поправка определяется однозначно. Вариантный характер минимальной поправки при нарушении норм проектирования по разности уклонов сопрягаемых элементов профиля (ограничение на вторую производную) разрешается путем дублирования просмотра множества в рамках элементарного цикла оптимизационного процесса -первый проход делается в прямом, а второй - в обратном направлении.

Формирование расчетных вариаций проектной линии продольного профиля в данной модификации метода минимальной поправки сведено к простейшим геометрическим преобразованиям, что определяет высокое быстродействие реализаций соответствующих алгоритмов оптимизации проектных отметок.

Использование аппарата метода минимальной поправки позволяет гибко реагировать на конкретную профильную ситуацию, с точки зрения активности ограничений на траекторию, и задействовать в элементарной операции процесса оптимизации проектного решения всякий раз минимальное (строго обоснованное) число управляемых переменных.

В третьей главе проанализированы различные типы ЦМР. так как анализ предлагаемой технологии укладки трассы показал, что критический путь проходит через построение продольного профиля земли, то есть быстродействие при построении продольного профиля земли зависит от типа

ЦМР. Как известно, наивысшим быстродействием, с точки зрения решения основной задачи моделирования рельефа - определение отметки точки с заданными координатами, - обладают модели, описываемые регулярной прямоугольной сеткой. Таким образом, был определен наиболее рациональный тип модели, обеспечивающий реализацию данной технологии. Шаг сетки должен определяться как сложностью рельефа, так и стадией проектных работ. Возможно использование различного шага сетки на отдельных фрагментах поверхности моделирования. Это не приводит к ощутимому снижению быстродействия алгоритма, однако может потребовать дополнительных ресурсов памяти, так как фрагменты с уменьшенным (или увеличенным) шагом сетки должны располагаться поверх исходной сетки. Главным препятствием для использования моделей данного типа является их большая размерность. Однако, рост мощности вычислительной техники и, прежде всего, увеличение доступной оперативной памяти определяет тенденцию к расширению их использования.

Вторым вопросом являлось определение способа аппроксимации отметок внутри полигона. В качестве варианта рассматривалась сплайн-аппроксимация.

— I- ' -- - - . -Ч- / V ;

-- -г,

-- - г- Г - Г '

- - - - "" - „ -----

—- - - - - - - - Узел

— — - —

- - - - ' .- ' г"'

- - - - - _ - -

- _ - Г

- • г - - ^

- е - " \ - Исходная ЦМР

- - - - -

- - - - " " - ' " - '

- -- ...

-- *- * -

1 4 с: :

■та -

- Фрагмент сетки

- - - - - Г- - - . "

Рис. 5. Исходная ЦМР с нанесенной базовой сеткой

Недостатки сллайновой модели, явно проявляющиеся при ее построении на нерегулярной основе, могут быть частично сглажены за счет регуляризации этой основы. Однако это лишь частичное решение проблемы, так как нерегулярность отметок сохраняется. Модель на базе МКЭ привлекает простотой реализации и отсутствием существенных недостатков, изначально присущих сплайновой модели. Сравнительная количественная оценка погрешностей данных моделей не поддается теоретическому исследованию и возможна лишь на основе результатов массовых вычислительных экспериментов. Мосле изучения литературных источников предпочтение было отдано методу конечных элементов.

Для разбиения области моделирования на конечные элементы в работе предлагается использовать регулярную прямоугольную сетку, а в качестве опорных точек для формирования поверхности - координаты в узлах сетки (Рис. 5.).

В качестве финитных функций были рассмотрены поверхности второго и третьего порядков. Исследования вышеуказанных типов поверхностей убедительно показали предпочтительность поверхностей третьего порядка (Рис. 6.).

Рис. 6. Формирование поверхности внутри полигона

Формирование финитной функции (определение коэффициентов уравнения поверхности) производится на основе аппроксимации методом наименьших квадратов внутренней, вспомогательной регулярной сетки с отметками в узлах, разбиваемой внутри каждого из конечных элементов (ранее и в дальнейшем -полигонов).

Шаг внутренней сетки значительно меньше шага базовой сетки, что имеет целью получить достаточное количество регулярных точек с отметками на стыках полигонов для обеспечения максимально возможной гладкости общей поверхности на их стыках.

Для определения отметок в узлах внутренней сетки используется сплайнов а я интерполяция точек базовой сетки, лежащих на гранях и диагоналях каждого полигона. В формировании вспомогательной поверхности внутри полигона задействованы восемь соседних полигонов, что обеспечивает достаточно

Рис. 7. Нанесение регулярной сетки квадратов

гладкую их стыковку, а также определенную связность гипотетических поверхностей внутри каждого из них. Отображение результирующей поверхности в виде карты в горизонталях показано на рис. 7.

Для проверки данного подхода к формированию цифровой модели местности был произведен вычислительный эксперимент. Для количественной оценки степени гладкости стыковки полигонов были рассчитаны среднеквадра-тическое и максимальное расхождение отметок по границам полигонов, которые составили:

- среднеквадратическое расхождение - 0,021 м;

- максимальное расхождение - 0,173 м.

В рамках настоящего исследования наиболее привлекательным в моделях рельефа данного типа является их высокая алгоритмичность, определяющая и высокое быстродействие программных средств, созданных на их основе. Таким образом появляется возможность отображения инженерно-геологической информации при формировании продольного профиля земли без заметного снижения скорости работы программного средства.

Оставляя вопрос о выборе математической модели рельефа, построенной на регулярной сетке, открытым, обязательным условием реализуемости предлагаемой технологии трассирования железных дорог является представление модели рельефа в виде массива коэффициентов уравнений поверхностей ее элементарных фрагментов (полигонов), что обеспечивает требуемое быстродействие вычислительных процедур. Необходимая точность модели обязательно должна быть увязана с требуемой точностью решаемых по ней инженерных задач.

В четвертой главе описывается цифровое моделирование всех элементов трассы, необходимое для создания трехмерной модели объекта проектирования. В предлагаемой технологии автоматизированного трассирования железных дорог (начальный этап) ведущим элементом является план линии, элементы которого укладываются проектировщиком в

1 X

Рис. 8. Координатная модель плана

интерактивном режиме на экране монитора с оперативным построением продольного профиля земли и автоматическим построением проектной линии продольного профиля по выбранному критерию.

Для описания плана линии используется его координатная модель. Данная модель должна обеспечивать кроме собственно описания плана также удобство его корректировки (смещение углов поворота, перемещение кривых по тангенсам и т.д.). В качестве такой модели рекомендована модель, в которой положение круговых кривых описывается координатами их центров и радиусов, а положение прямых - координатами их начала и конца (Рис. 8.).

Для расчета координат точек, заданных пикетажем (расстояниями от начала заданного луча) целесообразно использовать модель другого типа -параметрическую, в которой элементы описываются последовательно.

Одной из самых трудоемких работ является размещение раздельных пунктов, а затем уточнение их местоположения. Таким образом, включение в состав САПР блока, реализующего тяговые расчеты с поддержкой определения времени хода по направлению трассирования настоятельно необходимо. Предлагаемая технология укладки трассы в связи с высоким быстродействием программной реализации позволяет поддерживать выполнение данной функции (рис. 9.).

Один из возможных вариантов реализации предлагаемой технологии разработан в составе действующей программы, в которой применена все вышеуказанные принципы организации работы САПР при автоматизированном трассировании. В качестве аппарата поддержки данной технологии используется проектирующий луч (Рис. 10.), положением которого пользователь может управлять манипулятором типа «мышь». Задачей проектировщика является укладка плана линии на подложке, отображающей район проектирования. На вид подложки ограничений не накладывается. Это может быть карта в горизонталях, полученная тем или иным образом, аэрофото- или космический снимок и т.п. Подложка может быть и многослойной (реализована однослойная подложка). В памяти машины имеются данные (цифровая модель местности) в объеме, подлежащем учету при трассировании - рельеф, геология, ситуация и т.п. (pea-

Рис. 10. Трассирование железной дороги в режиме реального времени

лизован учет рельефа местности).

В экспериментальной программе по мере укладки плана линии автоматически (в режиме реального времени) строится продольный профиль поверхности земли, который используется для расчета проектной линии продольного профиля, оптимальной по минимуму профильной кубатуры с учетом ограничения минимальной высоты насыпи по условиям снегозаносимоеги. Для слитности отображений проектной ситуации на панели «Профиль», обеспечивающей комфортность работы проектировщика, частота смены кадров должна быть не менее 10 кадров/сек. Именно это и определило чрезвычайно высокие требования к быстродействию расчетных алгоритмов. Как установлено в исследовании, в первую очередь это относится к алгоритму построения продольного профиля земли, для чего было применено моделирование рельефа местности методом

Проектная линия

Динамическая (анимационная) панель, па которой в режиме реального времени отображается проектное решение по продольному профилю

Г I счЧЛ^ТЖГчЧ^Ж-У77Г/>У\\

I ¡одвижный проектный луч

конечных элементов на регулярной сетке квадратов.

Столь высокое быстродействие используемых алгоритмов создает условия для расширения числа анализируемых факторов (в режиме реального времени) оцениваемых в процессе укладки плана линии (геология, площадь и стоимость отвода земель, природопользование и т.п.).

Эффективно использование данной технологии при разработке инвестиционных проектов, разрабатываемых по картам более или менее мелкого масштаба с использованием для оценки проектных решений укрупненных показателей.

Выводы по работе. Среди результатов исследования наиболее существенны следующие:

1. С целью обеспечения специалиста в области системного анализа средствами описания разрабатываемой технологии проектирования возникает потребность в моделировании самого процесса проектирования, который можно представить, как последовательно-цикличное выполнение операций синтеза-анализа-оценки;

2. Анализ современных САПР ЖД показал, что процесс трассирования реализован, как аналог традиционного трассирования. Однако стремительное развитие средств вычислительной техники позволяет применение иных, по сравнению с традиционными, технологических приемов проектирования, и, соответственно, трассирования;

3. Реализация предлагаемого подхода к автоматизированному трассированию даже на самых мощных ЭВМ требует применения особых методов формирования данных по продольному профилю земли и методов построения оптимального очертания проектной линии продольного профиля в автоматическом режиме;

4. В качестве метода оптимизации очертания проектной линии продольного профиля предложено использовать модификацию метода минимальной поправки, при котором каждая вариация управляемых переменных

обеспечивается введением минимальной поправки. В качестве критерия принят профильный объем земляных работ, как единственный доступный для подсчета критерий на данной стадии проектирования;

5. Включение в состав САПР блока, реализующего тяговый расчет с поддержкой определения времени хода по направлению трассирования настоятельно необходимо;

6. Один из возможных вариантов реализации предлагаемой технологии разработан в составе действующей программы, в которой применена все вышеуказанные принципы организации работы САПР при автоматизированном трассировании.

7. В результате проведенных исследований основными выводами, отражающими новизну работы можно считать следующие:

• В работе показано, что современный уровень развития вычислительной техники позволяет осуществить переход от копирования традиционной технологии укладки трассы железнодорожной линии к машинно-ориентированной методике организации процесса автоматизированного трассирования;

• Для оперативной поддержки принятия проектных решений по трассе в целом или по отдельным ее элементам целесообразен переход от использования моделей триангуляционного типа к моделям, основанным на методе конечных элементов;

• Реализация машинно-ориентированной технологии требует автоматического формирования проектного решения по продольному профилю трассы железнодорожной линии со скоростью, превосходящей существующие реализации. Быстродействие такого процесса может быть обеспечено применением модифицированного алгоритма метода минимальной поправки, предложенного в работе.

Основные положения диссертационной работы и научные результаты, полученные автором, опубликованы в четырех статьях:

f

1. Бучкин, В.А. Проблемы визуализации процесса автоматизированного проектирования трассы железных дорог / В.А. Бучкин, И.М. Лисицын // Повышение эффективности работы путевого хозяйства и инженерных сооружений железных дорог // Сборник научных трудов выпуск 45 (128). - Екатеринбург: УГУПС, 2006. - С. 203-204.

2. Лисицын, И.М. Проблемы визуального моделирования при автоматизированном проектировании линейно-протяженных объектов / И.М.Лисицын // Проблемы развития сети железных дорог // Межвуз. сборник научных трудов под ред B.C. Шварцфельда. - Хабаровск: ДВГУПС, 2006. - С. 97-101.

3. Ботуз, С.П. Мониторинг интерактивных систем программного управления и регулирования / С.П. Ботуз, И.М. Лисицын // Научная сессия МИФИ 2005 // Сборник научных трудов в 15 томах. Т1. Автоматика. Микроэлектроника. Электроника. Электронные измерительные системы. Компьютерные медицинские системы. - М.:МИФИ, 2005. - С. 238-239.

4. Бучкин, В.А. Трассирование железнодорожной линии в интерактивном режиме / В.А. Бучкин, И.М. Лисицын II Транспортное строительство // Научно-технический и производственный журнал выпуск 12 - Москва, 2006. - С. 22-24.

ЛИСИЦЫН Илья Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРАССЫ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

05.22.06-Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать У . Тираж 80 экз

Формат бумаги 60x841/16. Объем 1,5 п.л Заказ -83

127994, Москва, ул. Образцова, д.9, Типография МИИТа

Введение.

1 Автоматизированное проектирование трассы новой железной дороги

1.1 Анализ традиционной технологии проектирования трассы железных дорог.

1.2 Автоматизированное проектирование. Основы теории и практики.

1.3 Направления автоматизации проектирования железных дорог в России и за рубежом.

1.4 Обзор существующих САПР железных дорог.

1.5 Экономические аспекты автоматизированного проектирования.

1.6 Перспективы автоматизации проектирования новых железнодорожных линий.

1.7 Цели и задачи исследования.

2 Основы теории проектирования трассы новой железной дороги.

2.1 Принципы организации и функционирования систем автоматизированного проектировании трассы железных дорог.

2.2 Исследование критерия оптимальности при проектировании продольного профиля трассы.

2.3 Обзор и анализ методов оптимизации проектных решений.

2.4 Метод минимальной поправки.

2.5 Выводы по второй главе.

3 Цифровое и математическое моделирование рельефа местности.

3.1 Методы построения цифровых моделей местности.

3.2 Задачи цифрового моделирования рельефа.

3.3 Виды цифровых моделей рельефа.

3.4 Математические модели рельефа.

3.5 Моделирование рельефа методом конечных элементов.

3.6 Выводы по третьей главе.

4 Технология автоматизированного трассирования железных дорог.

4.1 Моделирование плана и разбивка пикетажа.

4.2 Поддержка допустимости проектных решений по плану линии.

4.3 Размещение площадок раздельных пунктов в режиме реального времени.

4.4 Программная реализация.

4.5 Выводы по четвертой главе.

5 Основные результаты, выводы, задачи дальнейших исследований . 127 Список использованных источников.

Использование информационных технологий позволяет обеспечить сопровождение процесса принятия решений на всех стадиях разработки проекта новой железнодорожной линии оперативной информационной поддержкой. Реализация такой поддержки требует организации управления источниками информации, выбора наилучших характеристик информационной модели и эффективного аппарата управления процессом проектирования.

В современных условиях проектирования трассы железных дорог с применением средств вычислительной техники (автоматизированного проектирования) процесс работы с такой информационной моделью может быть организован различными способами (методами), среди которых, вероятно, существует и оптимальный.

Произведенный анализ применяемых в настоящее время программных средств показал, что их работа основана на использовании «компьютерных аналогов» управления информационными моделями, применяемыми при традиционном (неавтоматизированном) проектировании. В первую очередь это относится к организации начального этапа проектирования - трассирования железнодорожной линии по карте в горизонталях.

Организационное управление информационной моделью на основе копирования традиционных технологий укладки трассы в период создания первых САПР определялось уровнем развития вычислительной техники того времени, однако такой подход сохраняется и в более поздних разработках.

Существенный рост мощности вычислительной техники (быстродействие, объём оперативной памяти) определяет возможность перехода от копирования традиционных технологий к реализации собственно машинных технологий, заменяющих традиционные. На целесообразность и актуальность такого перехода обращал внимание академик В.М.Глушков: «При автоматизации организационного управления на основе использования ЭВМ следует помнить, что главным залогом её успеха является коренное изменение традиционной технологии организационного управления».

Предлагаемый автором подход к организации и способам работы с информационной (визуальной) моделью трассы железной дороги является попыткой оптимизации процесса принятия решений на начальной стадии проектирования трассы железных дорог, традиционно определяемом как «трассировании по карте в горизонталях».

Как отмечалось выше возможность такого подхода определяется существенным ростом мощности вычислительной техники, однако требует повышения наукоёмкости средств поддержки процесса принятия решений по трассе железной дороги в рамках ее автоматизированного проектирования.

Целью настоящего исследования является создание такой технологии автоматизированного трассирования, которая, используя возможности средств современной вычислительной техники, позволяла бы в процессе укладки плана трассы железнодорожной линии получать оперативную информацию по продольному профилю укладываемого участка трассы в режиме реального времени. Основной задачей исследования является разработка элементов теории, методики, технологии и практическая реализация предлагаемого подхода к организации процесса автоматизированного трассирования. Исследование можно разделить на следующие этапы:

1. Обоснование критерия оптимальности очертания продольного профиля для предварительной оценки проектного решения по трассе железнодорожной линии;

2. Применение метода оптимизации для автоматического построения проектной линии продольного профиля;

3. Исследование цифровых моделей рельефа местности, обеспечивающих построение продольного профиля земли в режиме реального времени;

4. Разработка и программная реализация предлагаемой технологии трассирования железной дороги с поддержкой анализа результатов проектирования в режиме реального времени.

Задачи решались в соответствии с общепринятой методикой выполнения научных исследований. То есть, были выполнены обобщение и анализ предшествующих исследований, произведена выработка рабочих гипотез и концепций, проведены аналитические исследования, реализована разработка технологических процессов и их методического обеспечения.

В первой главе рассматривается технология традиционного трассирования, как наиболее важного начального этапа проектирования железных дорог. Именно на этом этапе закладываются основные характеристики будущей линии. Ошибки на этом этапе, выявляемые при последующем проектировании, приводят к возврату на начальный этап принятия решений по определению направления проектирования. Такие ошибки чреваты огромными временными потерями.

При появлении автоматизированного проектирования железных дорог становится возможным автоматизировать наиболее рутинные операции проектирования - производство вычислений (анализ). Именно функции анализа поддерживаются современными САПР железных дорог. Также существующие САПР ЖД ориентированы на выпуск проектной документации, как одного из условий разработки САПР.

Далее рассмотрены наиболее известные и применяемые на производстве САПР. Выявляются их достоинства и недостатки. Оказывается, что, действительно, основное внимание разработчики САПР уделили функциям автоматизации выдачи проектной документации, а функция анализа не поддерживается должным образом. Кроме того, современные САПР ЖД не ориентированы на процесс трассирования железных дорог, и лишь только копируют традиционную технологию на данной стадии разработки проекта. Такое нерациональное распределение функций машины и человека приводит к повторению ситуации, возникающей при традиционном трассировании, а, следовательно, к появлению цикличности на более поздних стадиях проектирования. Попытки внесения локальных изменений в план трассы приводят к потере данных по всей проделанной до этого работе. Конечно, в условиях автоматизации новая проработка варианта трассы ведется гораздо быстрее, чем при традиционной технологии, но временные потери все равно сказываются на процессе проектирования.

Таким образом, в первой главе ставится задача разработки элемента такой технологической линии проектирования (ТЛП) и средств ее поддержки, которые обеспечивали бы трассирование в интерактивном режиме взаимодействия САПР и человека с обеспечением оперативного анализа по направлению трассирования и корректировку плана трассы без потери данных по уже проделанной работе.

Технологическая линия проектирования является результатом разработки САПР. Фактически в работе поставлена задача разработки элемента ТЛП железных дорог. В этом случае автору представляется правомерным начать работу с рассмотрения существующих средств построения ТЛП, а именно предлагается во второй главе рассмотреть методическое обеспечение САПР, поддерживающее технологию автоматизированного проектирования железных дорог.

В этой главе сначала рассматривается методическое обеспечение САПР. В 60-х годах 20-го века проводились исследования по разработке методов получения проектного решения в автоматическом режиме. Была доказана невозможность полной формализации проектной ситуации и невозможность использования этих методов для получения оптимального проектного решения, но, тем не менее, представляется перспективным использование этих методов для создания предварительного проектного решения по какому-то одному критерию для создания ориентира и, следовательно, возможности для «интуитивного озарения» лица, принимающего решения.

Информационное обеспечение САПР наиболее полно реализуется в существующих САПР ЖД. Это информация по типовым проектам, типовые проектные процедуры.

Для современного технического обеспечения САПР характерна высокая скорость обработки информации и высокопроизводительная работа с большим объемом данных, поэтому предлагается использовать все машинные ресурсы.

Вопрос об организационном обеспечении САПР представляет собой тесную связь исследований в областях психологии труда, инженерной психологии и эргономики. Этому вопросу уделяется внимание в работе для выявления особенностей взаимодействия человека и машины.

Программное обеспечение САПР фактически представляет собой результат данной работы, и вышерассмотренное обеспечение составляет основу работы программного обеспечения. Здесь главным образом рассмотрена архитектура систем.

Третья глава посвящена разработке нового элемента поддержки автоматизированной технологии трассирования. Основой технологии АПР ЖД является построение цифровой модели рельефа (ЦМР), поэтому в работе рассмотрены существующие ЦМР, их достоинства и недостатки. В процессе предыдущего исследования выявлено, что скорость построения продольного профиля земли зависит от типа ЦМР. Для осуществления этой функции разработан новый подход к моделированию рельефа. Выявлены его достоинства и недостатки, определена точность моделирования рельефа.

В четвертой главе описана программная реализация, отвечающая заданным требованиям. Разработан программный интерфейс и заданы требования к визуальной модели. Программирование осуществлялось на языке Turbo Pascal в среде Borland Delphi. Программный интерфейс представляет собой двухоконную систему. В основном окне ведется укладка элементов плана трассы по цифровой модели рельефа. Во вспомогательном окне выдается оперативная информация по продольному профилю земли с одновременным автоматическим построением проектного продольного профиля по критерию наименьшего объема земляных масс. Выявлено, что в условиях применения средств автоматизации (т.е. электронно-вычислительных машин (ЭВМ)) последовательность действий синтез-анализ-оценка приобретает совершенно иной временной характер. Формально эти действия осуществляются последовательно, но в автоматизированном режиме представляется возможным добиться визуального представления этих действий, как выполняемых параллельно. В рамках детальной проработки этого элемента технологической линии трассирования железных дорог реализован режим контроля допустимости проектных решений по плану линии, прежде всего поддержка допустимости положения прямых вставок между круговыми кривыми.

В результате проведенного исследования был разработан, теоретически обоснован и программно реализован новый подход к организации процесса автоматизированного трассирования железных дорог с оперативным анализом проектных решений по профилю в режиме реального времени.

Для реализации данного подхода был разработан также комплекс моделей и методов, обеспечивающих его поддержку, которые также содержат элементы научной новизны, в частности:

1. Разработаны новые подходы к моделированию рельефа местности методом конечных элементов (известного в данной предметной области), которые обеспечивают считывание информации о рельефе по заданному направлению с быстродействием, необходимым для реализации предлагаемой технологии процесса укладки трассы.

2. Разработана и реализована новая модификация алгоритма известного в математике метода минимальной поправки (акад. Р.П.Федоренко) [1], которая обеспечивает синтез проектного решения по продольному профилю трассы железной дороги с необходимым для предлагаемой технологии быстродействием.

Предлагаемая методика организации процесса автоматизированного трассирования с практической точки зрения ориентирована на снижение трудоемкости вариантных проработок проектных решений по трассе железнодорожной линии.

5 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫВОДЫ, ЗАДАЧИ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Потребность в моделировании самого процесса проектирования, как вида человеческой деятельности, возникает с целью обеспечения специалиста в области системного анализа средствами описания разрабатываемой технологии проектирования. Сам процесс проектирования можно представить, как последовательно-цикличное выполнение операций: - синтеза - распознание ситуации и выделение подмножества приложимых правил из множества известных; - анализа - применение данного подмножества правил для создания модели объекта; - оценки - при соответствии полученной модели заданию на проектирование процесс завершается; в противном случае корректируется выделенное на стадии синтеза подмножество приложимых правил, как за счет удаления из него правил являющихся вероятной причиной такого несоответствия, так и за счет его расширения с вводом дополнительного подмножества известных правил; Представление - завершающая стадия процесса проектирования (разработка проектной документации);

2. Анализ современных САПР ЖД (Credo, Robur, Geonics, PLATEIA, CARD/1, MX) показал, что процесс трассирования реализован, как аналог традиционного трассирования.

Однако, стремительное развитие вычислительной техники и средств сбора и обработки информации позволяет создавать средства информационной поддержки процесса принятия принципиальных решений по проекту, результатом использования которых является сужение зоны поиска решений и сведения задачи трассирования к поиску оптимального решения с учетом различных критериев.

Особенности применения САПР в работе диктуют применение иных, по сравнению с традиционными, технологических приемов проектирования, и, соответственно, трассирования.

3. Для реализации такой технологии предлагается, приняв за ведущий элемент укладку плана линии, обеспечить информационную поддержку эффективности принимаемых решений по плану, путем оперативного построения продольного профиля земли с автоматическим построением проектного продольного профиля.

Реализация данного подхода даже на самых мощных ЭВМ требует применения особых методов формирования данных по продольному профилю земли и методов построения оптимального очертания проектной линии продольного профиля в автоматическом режиме.

Как показал анализ данной технологии, критический путь проходит через построение продольного профиля земли. Поэтому в работе были проанализированы различные типы ЦМР. Как известно наивысшим быстродействием с точки зрения решения основной задачи моделирования рельефа - определение отметки точки с заданными координатами, - имеют модели, описываемые регулярной прямоугольной сеткой. Таким образом был определен наиболее рациональный тип модели, обеспечивающий реализацию данной технологии. Вторым вопросом являлось определение способа аппроксимации отметок внутри полигона. В качестве варианта рассматривалась сплайн-аппроксимация. После изучения литературных источников предпочтение было отдано методу конечных элементов. В качестве финитных функций были рассмотрены поверхности второго и третьего порядков, оставляя вопрос о выборе математической модели рельефа, построенной на регулярной сетке, открытым, обязательным условием реализуемости предлагаемой технологии трассирования железных дорог является представление модели рельефа в виде массива коэффициентов уравнений поверхностей ее элементарных фрагментов (полигонов), что обеспечивает требуемое быстродействие вычислительных процедур. Необходимая точность модели обязательно должна быть увязана с требуемой точностью решаемых по ней инженерных задач.

4. В качестве метода оптимизации очертания проектной линии продольного профиля предложено использовать модификацию метода минимальной поправки, при котором каждая вариация управляемых переменных обеспечивается введением минимальной поправки. В предлагаемой модификации алгоритма данного метода используется геометрическая интерпретация алгоритма метода минимальной поправки. Данный подход, в связи с простотой использования геометрических преобразований обеспечивает высокое быстродействие, как показали расчеты, достаточное для реализации данной технологии. В качестве критерия принят профильный объем земляных работ, как единственный доступный для подсчета критерий на данной стадии проектирования;

5. Одной из самых трудоемких работ является размещение раздельных пунктов, а затем уточнение их местоположения. Таким образом включение в состав САПР блока, реализующего тяговый расчет с поддержкой определения времени хода по направлению трассирования настоятельно необходимо. Предлагаемая технология укладки трассы в связи с высоким быстродействием программной реализации позволяет поддерживать выполнение данной функции в двух режимах: В процессе укладки плана линии; В режиме поэтапного размещения РП по установленному продольному профилю. Опыт эксплуатации программного средства показывает, что предпочтительнее поэтапное размещение РП, так как в режиме реального времени затруднена фиксация положения РП при малейшем изменении плана и профиля.

6. Один из возможных вариантов реализации предлагаемой технологии разработан в составе действующей программы, в которой применена все вышеуказанные принципы организации работы САПР при автоматизированном трассировании.

В качестве аппарата поддержки данной технологии используется проектирующий луч, положением которого пользователь может управлять манипулятором типа «мышь».

При разработке данного программного средства были применены методы инженерной психологии и эргономики для организации оптимальной информационной модели. Предлагаемый автором подход к организации и способам работы с визуальной моделью трассы железной дороги представляют собой попытку оптимизации процесса принятия решений на начальной стадии проектирования трассы железных дорог.

Предлагаемая методика организации процесса автоматизированного трассирования с теоретической и практической точки зрения позволяет повысить качество проектных решений за счет снижения трудоемкости их вариантных проработок.

7. В результате проведенных исследований основными выводами, отражающими новизну работы можно считать следующие:

• В работе показано, что современный уровень развития вычислительной техники позволяет осуществить переход от копирования традиционной технологии укладки трассы железнодорожной линии к машинно-ориентированной методике организации процесса автоматизированного трассирования;

• Для оперативной поддержки принятия проектных решений по трассе в целом или по отдельным ее элементам целесообразен переход от использования моделей триангуляционного типа к моделям, основанным на методе конечных элементов;

• Реализация машинно-ориентированной технологии требует автоматического формирования проектного решения по продольному профилю трассы железнодорожной линии со скоростью, превосходящей существующие реализации. Быстродействие такого процесса может быть обеспечено применением модифицированного алгоритма метода минимальной поправки, предложенного в работе.

1. Турбин, И.В., Изыскания и проектирование железных дорог / И.В. Турбин, А.В. Гавриленков, И.И. Кантор и др. // Учебник для вузов ж.д. транспорта под ред. Турбина И.В. М.: Транспорт, 1989. - 479 с.

2. Горинов, А.В. Проектирование железных дорог. В 4 т. / А.В. Горинов. Трансжелдориздат, 1948.

3. Волков, Б.А. Экономические изыскания и основы проектирования железных дорог / Б.А. Волков, Турбин И.В., Свинцов Е.С., Лобанова Н.С. // Учебник для вузов ж.-д. транспорта под ред. Волкова Б.А. М.: Маршрут, 2005.-405 с.

4. Понарин, А.С. Математические модели и методы в трассировании железных дорог / А.С. Понарин // Диссертация на соискание ученой степени доктора техн. наук. -М., 1995.

5. Джонс, Дж.К. Методы проектирования / Дж.К.Джонс. М., Мир, 1986. -326 с.

6. Энкарначчо, Ж. Автоматизированное проектирование. Основные понятия и архитектура систем / Ж. Энкарначчо, Э. Шлехтендаль, под ред. Б.А. Кузьмина. М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.

7. Федотов, Г.И. Автоматизированное проектирование автомобильных дорог / Г.И. Федотов. М., Транспорт, 1986. - 317 с.

8. Larry L.Constantine The Peopleware Papers / Pearson Education, PRENTICE HALL, 2001.

9. Турбин, И.В. Проблемы оптимизации направления трассы новых железных дорог / И.В. Турбин // Диссертация на соискание ученой степени доктора техн. наук. М., 1974.

10. Струченков, В.И. Основы теории и методы оптимизации трасс железных дорог и других линейных объектов / В.И Струченков // Диссертация на соискание ученой степени доктора техн. наук. М.: ВНИИ трансп. стр-ва,1985.-405 с.

11. Полосин, Ю.К. Методы оптимального проектирования трассы железных дорог / Ю.К. Полосин // ВАТТ. — Л., 1965. — 171 с.

12. Verrier G. Les etudes du trace d'infrastructures nouvelles// Ing.-constr., 1973, 71, №184, p. 6-15.

13. E.A. Warman: CAD/CAM Management and Economics. Lecture from a Tutorial during ACM SIGGRAPH '78, August, 1978.

14. Бучкин, В.А. Методология автоматизированного проектирования реконструкции плана и профиля железных дорог / В.А. Бучкин // Диссертация на соискание ученой степени доктора техн.наук. -М.: МИИТ, 2001.

15. Бучкин, В.А. Автоматизированное проектирование продольного профиля вторых путей железных дорог / В.А. Бучкин // Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук М.: МИИТ, 1980.

16. Реклейтис, Г. Оптимизация в технике В 2 кн. / Г. Реклейтис, А. Рейвиндран , К. Рэгсдел. М.: МИР, 1986.

17. Галлеев, Э.М. Оптимизация. / Э.М. Галлеев // Учебное пособие. -М.: Едиториал УРСС, 2002. 304 с.

18. Федоренко, Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления / Р.П. Федоренко. М.: Наука, 1978. - 488 с.

19. Михалевич, B.C. К вопросу проектирования оптимального продольного профиля дороги / B.C. Михалевич, В.И. Бычков, А.Н. Сибирко // Транспортное строительство № 6. М., 1975. - С. 39-40.

20. Струченков, В.И. Методические рекомендации по автоматизированному проектированию продольного профиля вторых путей / В.И. Струченков // Изд. ВНИИ транспортного строительства. М., 1985. - 85 с.

21. Использование математических методов оптимизации и ЭВМ при проектировании продольного профиля железных дорог // Труды ВНИИ трансп. стр-ва, вып 101.-М.: «Транспорт», 1977.

22. Струченков, В.И. Методы оптимизации. Основы теории, задачи, обучающие компьютерные программы / В.И. Струченков // Учебное пособие. -М.: «Экзамен», 2005. 256 с.

23. Федотов, Г.И. «Инженерная геодезия» / Г.И. Федотов. М.: Высшая школа (Москва), 2004г. - 463 с.

24. Соколов, А.В. Достоверность инженерной информации и точность расчетов при оценке вариантов трассы железной дороги / А.В. Соколов // Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук.-М.:МИИТ, 1990.165с.

25. Иванников, А.Д. Прикладная геоинформатика / А.Д. Иванников , В.П. Кулагин , А.Н. Тихонов , В.Я. Цветков. М., МАКС Пресс, 2005. - 177 с.

26. Шварцфельд, B.C. Теория и практика проектирования развития региональной сети железных дорог на основе геоинформационных технологий / B.C. Шварцфельд // Диссертация на соискание ученой степени доктора техн.наук. ДВГУПС: Хабаровск, 2001. - 400 с.

27. Черноусько, Л.Ф. Метод локальных вариаций для численного решения вариационных задач / Л.Ф. Черноусько. ЭВМ и МО, 1970., т.5, № 4 - С. 749-754.

28. Турбин, И.В. Оптимизация проектной линии продольного профиля на основе численного решения вариационной задачи / И.В. Турбин // Транспортное стр-во № 4. М., 1970. - С. 9-11.

29. Основы исследования операций В 3-х т. / Г. Вагнер М.: Мир, 1973.

30. Шейдвассер, Д.М. Методические рекомендации по расчету составных кривых плана трассы железных дорог / Д.М. Шейдвассер // Изд. ВНИИ транспортного стр-ва- М.: 1985. 23 с.

31. Методические рекомендации по определению экономической эффективности использования систем автоматизированного проектирования (САПР) объектов транспортного строительства // ВНИИ Минтрансстроя -М.: 1988.-36 с.

32. Рекомендации по разработке и согласованию технических заданий на САПР. Госстрой СССР, Главстройнаука, ЦНИИПИАСС.

33. Методические указания по расчету экономической эффективности систем автоматизированного проектирования в строительстве. Госстрой СССР, ЦНИИПИАСС, 1981.

34. ГОСТ 22487-77. Проектирование автоматизированное. Термины и определения.

35. ГОСТ 23501.0-79. Системы автоматизированного проектирования. Основные положения.

36. ГОСТ 23501.1-79. Системы автоматизированного проектирования. Стадии создания.

37. ГОСТ 23501.2-79. Системы автоматизированного проектирования. Разработка, согласование и утверждение технического задания.

38. Методические указания по сравнению вариантов проектных решений железнодорожных линий, узлов и станций. М.: Оргтрансстрой, 1973.-440 с.

39. Гребенюк, П.Т. Тяговые расчеты. Справочник. / П.Т. Гребенюк,

40. A.Н. Долганов, А.И. Скворцова Под ред. П.Т. Гребенюка. М.: Транспорт, 1987.-273 с.

41. Железные дороги колеи 1520 мм. СТН Ц-01-93. М.: МПС, 1993.

42. Захаров, С.М. Персональные компьютеры и возможности их использования на железнодорожном транспорте / С.М. Захаров, A.M. Карачинский -М.: Транспорт, 1988.-287 с.

43. Мюллер, Г. Основы трассирования и разбивка автомобильных и железных дорог/ Г. Мюллер. М.: Транспорт, 1990. - 239 с.

44. Турбин, И.В. Практические расчеты при проектировании трассы железных дорог / И.В. Турбин. М.: Транспорт, 1987.

45. Бучкин, В.А. Координатные модели в расчетах плана реконструируемых железных дорог / В.А. Бучкин // Транспортное строительство № 1 -2000.-С. 16-19.

46. Бучкин, В.А. Математические методы проектирования реконструкции продольного профиля железных дорог / В.А. Бучкин // Транспортное строительство № 4 1990. - С. 8-9.

47. Ашихмин, В.Н. Ведение в математическое моделирование /

48. B.Н. Ашихмин, М.Б. Гитман , И.Э. Келлер, О.Б. Наймарк, В.Ю. Столбов , П.В. Трусов, П.Г. Фрик // Учебное пособие. М.: Логос, 2004. - 440 с.

49. Советов, Б.Я. Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А.Яковлев // Учебник для вузов М.: Высшая школа, 2005. - 343 с.

50. Теплов, Б.М. Проблемы индивидуальных различий / Б.М. Теплов -М.:, Наука 1961.- 168 с.

51. Ломов, Б.Ф. Основы инженерной психологии / Б.Ф. Ломов и др. // Учебное пособие М. 1977. - 84 с.

52. Зинченко, В.П. Основы эргономики / В.П. Зинченко, В.М. Мунипов -М.: Наука, 1979.-216 с.

53. Голиков, Ю.Я. Методология психологических проблем проектирования техники / Ю.Я. Голиков М., ПЕР СЭ, 2003. - 223 с.

54. Бучкин, В.А. Трассирование железнодорожной линии в интерактивном режиме / В.А. Бучкин, И.М. Лисицын // Транспортное строительство // Научно-технический и производственный журнал выпуск 12 Москва, 2006. -С. 22-24.

55. Левин, Б.А. Геоинформатика транспорта / Б.А. Левин, В.М. Круглов, С.И. Матвеев, В.Я. Цветков , В.А. Коугия // Научное издание Москва: Российская академия наук ВИНИТИ, 2006. - 335 с.

56. Матвеев, С.И. Высокоточные цифровые модели пути и спутниковая навигация железнодорожного транспорта / С.И. Матвеев, В.А. Коугия // Монография Москва: Маршрут, 2005. - 290 с.

57. Матвеев, С.И. Геоинформационные системы и технологии на железнодорожном транспорте / С.И. Матвеев, В.А. Коугия, В.Я. Цветков Москва: УМК МПС России, 2002. - 288 с.