РАЗДЕЛ 2
ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗМЕЩЕНИЯ НЕВЫПУКЛЫХ МНОГОГРАННИКОВ В НАБОРЕ
ПАРАЛЛЕЛЕПИПЕДОВ С УЧЕТОМ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ
2.1 Содержательная постановка задачи компоновки оборудования специальных
автомобилей быстрого реагирования
Рассмотрим задачу, которая возникает при проектировании кузовов специальных
автомобилей служб быстрого реагирования на чрезвычайные ситуации. Основной
особенностью проектирования автомобилей такого типа является то, что
аварийно-спасательное оборудование (АСО) в кузове минимальных размеров должно
быть размещено таким образом, чтобы время спасательного развертывания
спасательными подразделениями было минимальным. Обычно количество перевозимого
оборудования составляет 100-200 единиц. Поэтому проанализировать все возможные
варианты компоновки эвристическим подходом, либо с помощью существующих
интерактивных пакетов не представляется возможным. Поэтому актуальными являются
вопросы разработки методов геометрического и компьютерного моделирования
автоматической компоновки оборудования кузовов специальных
аварийно-спасательных автомобилей (СА), учитывающей многочисленные
технологические, эксплуатационные и эргономические требования.
В качестве эксплуатационных требований рассматривается размещение АСО по
контейнерам по функциональному признаку. Весь набор АСО делится по
функциональному предназначению на группы снаряжения и оборудования для:
личного состава спасателей;
забора воды из гидрантов или водоисточников (водоемов);
подачи ствола первой помощи;
спасения людей;
вскрытия и разборки конструкций;
подъема личного состава на высоту;
прокладки и обслуживания магистральных рукавных линий.
К эксплуатационным требованиям относится размещение частоиспользуемого
оборудования в легкодоступных местах кузова автомобиля.
Улучшение маневренности автомобиля, и как следствие-уменьшение времени
достижения мест с аварийными ситуациями, достигается за счет уменьшения кузова
автомобиля, при неизменном количестве перевозимого АСО, а также за счет
понижения центра масс тяжести заполненного АСО кузова автомобиля.
Уменьшение кузова автомобиля достигается за счет плотной компоновки
оборудования, однако эта компоновка должна быть такой, чтобы все оборудование
было легко доставаемо спасателями, т.е. одна деталь не заклинивала другую. С
этой целью должны быть выдержаны сквозные резы между рядами и слоями
оборудования.
В качестве эргономических требований рассматриваются требования, приводящие к
более удобным действиям спасателей при спасательном развертывании. Это
ограничения на размещение АСО в кузове автомобиля:
по высоте;
по глубине;
для сокращения неоправданных перемещений личного состава;
с сокращением пространственных пересечений спасательного расчета.
К технологическим требованиям относятся, например, ограничения на размеры
контейнеров и способы их размещения в кузове автомобиля. Кузов автомобиля
делится по ширине поровну и по обе стороны кузова располагаются контейнеры, а в
конце автомобиля может быть еще один контейнер, расположенный по всей ширине
кузова. Такая схема размещения представлена на рис. 2.1. (а- г).
Рис. 2.1 Варианты размещения контейнеров в соответствии с технологическими
требованиями
При такой схеме размещения могут возникнуть такие варианты:
2.а) количество контейнеров с одной и другой стороны кузова одинаковое и
размеры у них одинаковые;
2.б) количество контейнеров с одной и другой стороны кузова одинаковое, но
длины у них разные;
2.в) количество контейнеров с одной и другой стороны кузова одинаковое, но
длины у них попарно одинаковые;
2.г) количество контейнеров с одной и другой стороны кузова разное.
Таким образом возникает следующая задача. Необходимо разместить набор
спасательного оборудования в объеме минимальных размеров специальной техники
таким образом, чтобы время спасательного развертывания с использованием этого
оборудования было минимальным, при этом должны выполняться следующие
требования:
- размещение АСО по функциональному признаку (по отсекам);
- размещение оборудования в контейнерах и непересечение оборудования между
собой с соблюдением:
а) сквозных резов между их рядами и слоями;
в) ограничений по высоте, глубине и ширине размещения наиболее часто
используемого оборудования;
с) фиксированных мест размещения оборудования, которое выделяется экспертами;
- непересечение отсеков и условий их размещения в специальной технике;
- на минимальное отклонение центра масс системы оборудования от центра масс
рассматриваемой единицы техники, не превышающее заданного значения.
2.2 Математическая модель размещения геометрических объектов пространства R3 в
наборе параллелепипедов с учетом специальных ограничений
Задачи, рассмотренные в 2.1, относятся к классу задач геометрического
проектирования [85], в которых моделируется реальный процесс размещения
объектов в областях произвольной пространственной формы. При рассматриваемом
моделировании осуществляется обработка и различные способы преобразования
геометрической информации. Для построения математической модели рассматриваемой
задачи необходимо построить математическую модель реальных объектов и областей
размещения, формализовать взаимоотношения между ними (ввести ограничения) и
представить в аналитическом виде критерий качества.
В качестве адекватной математической модели реального объекта (каждой единицы
оборудования) рассматривается класс точечных множеств пространства ,
удовлетворяющих соответствующим аксиомам [88] – класс ц-объектов. В работе [88]
в качестве точечных множеств, удовлетворяющих аксиомам, рассматриваются
геоме
- Київ+380960830922