МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ БУДІВНИЦТВА, РЕКОНСТРУКЦІЇ ТА РЕМОНТУ ДОРІГ ЗА УМОВ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.3.2023.287845Ключові слова:
математична модель, автомобільний транспорт, автошлях, аварійно- небезпечна ділянка, метод неруйнівного контролю, умова невизначеностіАнотація
У статті наголошується на важливості математичного моделювання в сучасних умовах будівництва, реконструкції та ремонту автомобільних доріг в Україні. Основні аспекти, які роблять це актуальним, включають фінансову нестабільність, невизначеність фінансування, а також необхідність дотримання високих стандартів безпеки на дорогах під час проведення робіт. Зазначається, що змінні фактори, такі як кліматичні аномалії, динаміка транспортного руху, технологічний прогрес у будівельній галузі та соціальні виклики, пов’язані зі збільшеним навантаженням на дороги через військовий конфлікт, вимагають нових підходів та інструментів для оптимізації будівельних процесів. Головною метою дослідження є застосування математичного моделювання для планування та виконання робіт на автомобільних дорогах і спорудах, зокрема в умовах обмеженого фінансування. Це допоможе покращити процес усунення аварійно-небезпечних ділянок та вибрати оптимальні методи неруйнівного контролю для виявлення пошкоджень у дорожньому покритті та інфраструктурі. Для досягнення цієї мети використовуються методи статистичного та системного аналізу, багатокритеріальної оптимізації та теорії прийняття рішень. Основний акцент робиться на розробленні стратегічних управлінських рішень та їх ефективності. Показано, що використання математичного моделювання в процесі планування автомобільних дорожніх робіт дозволяє ефективно розподілити фінансові ресурси, навіть при їх обмеженому обсязі. Ця практика також дає змогу динамічно змінювати рівень фінансування, враховуючи при цьому експертні оцінки важливості та ступеня завершеності робіт на об’єкті. В результаті проведеного планування робіт із виправлення аварійно-небезпечних ділянок доріг з акцентом на мінімізацію ризику дорожньо-транспортних пригод та застосування методів підвищеної безпеки був розроблений план впровадження конкретних заходів та засобів. Використання цих заходів передбачає зниження кількості дорожньо-транспортних пригод на аварійно-небезпечних ділянках в 1,4–1,6 разу, і це досягається без перевищення визначених фінансових обмежень. Встановлена оцінка якості виявлення пошкоджень на дорожньому покритті, використовуючи показник імовірності виявлення різноманітних дефектів. Детально показано, які оптимізаційні заходи дозволили підвищити цей показник з 0,891 до 0,967. У подальших наукових дослідженнях автора передбачається ретельно дослідити результати впровадження обговорюваних математичних моделей, особливо як математичної підтримки аналітично-інформаційної системи для моніторингу стану дорожньої інфраструктури.
Посилання
Adesola, O.A., Olayemi, D., Delvin, K., & Gbenga, Ch. (2022). Applications of artificial intelligence (AI) in the construction industry: A review of observational studies. Applied Sciences Research Periodicals, 1(4), 42-52.
Babazadeh, A., Javani, B., Gentile, G., & Florian, M. (2021). Reduced gradient algorithm for user equilibrium traffic assignment problem, Transportmetrica A: Transport Science, 16, 1-26. Retrieved from http://doi.org/10.1080/23249935.2020.1722279.
Belyaev, A., Gordienko, V., Druzhinin, P., & Evtukov, S. (2020). Mathematical model for selecting the best technology for restoring road construction machines. In E3S Web of Conferences, 164, 03044. Retrieved from https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016403044.
Browning, T.R. (2018). Planning, tracking, and reducing a complex project’s value at risk. Project Management Journal, 50(1), 71-85. Retrieved from https://doi.org/10.1177/8756972818810967.
Chen, Y., & Xiao, D. (2008). Emergency evacuation model and algorithms. J. Transport. Sys. En-g & IT, 8(6), 96-100.
Disclaimer: The Ukraine Rapid Damage and Needs Assessment – August 2022. (2022). The World Bank, the Government of Ukraine, and the European Commission. Retrieved from https://documents1.worldbank.org/curated/en/099445209072239810/pdf/P17884304837910630b9c6040ac12428d5c.pdf
Donchenko, M. (2022). Safety assessment of emergency systems. Scientific Journal of Polonia University, 53(4), 225-229.
Fredriksson, H. (2021). On the use of traffic flows for improved transportation systems: Mathematical modeling and applications. Karlskrona, Blekinge Tekniska Högskola. Retrieved from https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:bth-22111.
Global Trends 2030: Alternative Worlds. (2012). National Intelligence Council, NIC 2012-001. Retrieved from www.dni.gov/nic/globaltrends.
Itani, I., Cassidy, M., & Daganzo, C. (2021). Synergies of combining demand- and supplyside measures to manage congested streets. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 151, 172-179. Retrieved from http://doi.org/10.1016/j.tra.2021.07.002.
Kanin, A., Kharchenko, A. Tsybulskyi, V., Sokolova, N., & Shpyh, A. (2022). Construction of a simulation model for substantiating the parameters of long-term road maintenance contracts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(3), 116.
Kazeem, K.O., Timothy, O.O., & Temidayo, O. (2023). Roles of artificial intelligence and machine learning in enhancing construction processes and sustainable communities. Buildings, 13(8) 2061. Retrieved from https://doi.org/10.3390/buildings13082061.
Kharchenko, A., & Smirnov, A. (2023). Development of method for anti-ice materials consumption optimization during winter road maintenance. Technology audit and production reserves, 2(1), 70.
Markelova, A.Y., Allahverdyan, A.L., Martemyanov, A.A., Sokolova, I.S., Petrosian, O.L., & Svirkin, M.V. (2022). Applied routing problem for a fleet of delivery drones using a modified parallel genetic algorithm. Advances on Smart and Soft Computing, 225-233. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1007/978-981-16-5559-3_19.
Markuts, Y., Andrienko, D., Studennikova, I., Marshalok, T., & Zadorozhnya, L. Draft Law on the State Budget for 2023: Key Features. Retrieved from https://kse.ua/wp-content/uploads/2022/09/Analiz-DBU-2023-1-chitannya.pdf.
Mi, J., Lu, N., Li, Y.F., Huang, H.Z., & Bai, L. (2022). An evidential network-based hierarchical method for system reliability analysis with common cause failures and mixed uncertainties. Reliability Engineering & System Safety, 220, 108295.
Muhammad, I., Khan, S.Z., Hassan, N., Hassan, M., Habib, M., Khan, S., & Khan, H.H. (2021). Role of project planning and project manager competencies on public sector project success. Sustainability, 13(3), 1421. Retrieved from https://doi.org/10.3390/su13031421.
On the report on the implementation of the Law of Ukraine "On the State Budget of Ukraine for 2022". Retrieved from https://ips.ligazakon.net/document/view/di09368a?an=2.
Onyshchenko, A.N., Lapchenko, A.S., Chyzhenko, N.P., & Voznyi, S.P. (2019). Evaluation of inflammatory concerns in cementbound and other cemento-layers of road clothing for care and health. Slovak international scientific journal, Slovakia, 27, 8-13. Retrieved from http://sis-journal.com/wp-content/uploads/2019/04/Slovak-international-scientific-journal-No27-2019.pdf.
Prokopev, A.P., Nabizhanov, Z.I., Ivanchura, V.I., & Emelyanov, R.T. (2019). Modeling the non-destructive control of road surfaces compaction. Journal of Physics: Conference Series, 1399(4), 044094.
Saaty, T.L. & Kearns, K.P. (1985). Analytical Planning: The Organization of Systems. Pergamon Press.
Scientific work of Department of transport construction and property management. (2023). July. Retrieved from https://sites.google.com/ntu.edu.ua/kafupr/%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0-%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0?authuser=0.
Sereda, B., & Mykovska, D. (2023). Mathematical modeling of the efficiency indicator of the functioning of the transport and production system in the conditions of the quarry of a metallurgical enterprise. Transport Technologies, 4(1). Lviv. Retrieved from http://doi.org/10.23939/tt2023.01.048.
Shaikh, S.G., Mahajan, D.U., Shaikh, M.N.S., & Wadekar, A.P. (2022). Scientific study of asphalt road surface distress and their role in the design of flexible pavements, Int. J. Eng. Trends Technol, 70(1), 220-232.
Shvartsman, I. (2023). Compactification method in linear programming approach to infinitehorizon optimal control problems with a noncompact state constraint. Discrete and Continuous Dynamical Systems – B. Retrieved from http://doi.org/10.3934/dcdsb.2023087.
Sidliarenko, A.I. (2014). Model optimization of complex non-destructive testing methods for detecting damage in road coverage and roadside infrastructure. Bulletin of the National Technical University “KhPI”. A series of “Information and Modeling”, 62, 109-116. Retrieved from https://doi.org/10.20998%2F2411-0558.2014.62.12.
Somy, S., Shafaei, R., & Ramezanian, R. (2022). Resilience-based mathematical model to restore disrupted road-bridge transportation networks. Structure and Infrastructure Engineering, 18(9), 1334-1349, Retrieved from http://doi.org/10.1080/15732479.2021.1906711.
Vedmedenko, M. (2023). What did motorists "sin" in 2022: the ten most common causes of road accidents. Retrieved from https://polis.ua/uk/articles/Chym-hrishyly-avtomobilisty-u-202-rotsi-desyat-nayposhyrenishykh-prychyn-DTP.
Wang, S., Sui, X., Leng, Z., Jiang, J., & Lu, G. (2022). Asphalt pavement density measurement using non-destructive testing methods: Current practices, challenges, and future vision, Construction and Building Materials, 344, 128154.
Willar, D., Trigunarsyah, B., Dewi, A.A.D.P., & Makalew, F. (2023). Evaluating quality management of road construction projects: a Delphi study. The TQM Journal, 35(7), 2003-2027. Retrieved from https://doi.org/10.1108/TQM-04-2022-0132.
Wójcik, W., Pavlov, S., & Kalimoldayev, M. (Eds). (2021). Mechatronic Systems 1: Applications in Transport, Logistics, Diagnostics, and Control. Routledge.
Zhang, G., Hu, Y., Sun, J., & Zhang, W. (2020). An improved genetic algorithm for the flexible job shop scheduling problem with multiple time constraints. Swarm and Evolutionary Computation, 54, 100664.
Zolotukhin, S., Kukina, O., Artemova, E., Eremin, A., Volokitin, V., & Volokitina, O. (2021). New approaches to the development of construction technologies. In E3S Web of Conferences, 247, 01014. Retrieved from https://doi.org/10.1051/e3sconf/202124701014.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Андрій Сідляренко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
