Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ФАКТОРОВ МЕТОДОМ НЕПОЛНОБЛОЧНЫХ ПЛАНОВ (ЭКСПЕРТНЫЕ ОЦЕНКИ)

Костырченко В.А. 1 Мадьяров Т.М. 1 Мерданов Ш.М. 1 Плохов А.А. 1
1 ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет»
В статье рассмотрены выбор и обоснование факторов методом неполноблочных планов (экспертные оценки). Факторы, влияющие на уплотнение снежной массы, были сформированы в виде анкеты для опроса экспертов (Н.Н. Карнаухов, Ш.М. Мерданов, А.А. Серебренников, Г.Г. Закирзаков, А.В. Шаруха, А.Л. Егоров, В.В. Конев, А.В. Яркин). Восемь экспертов оценивали влияние шести факторов на уплотнение снежной массы по 14-балльной системе, причем каждый эксперт имел возможность оценить качество трех факторов, а каждый параметр оценивали 4 эксперта. Целью экспертной оценки являлось определение факторов наилучшего воздействия на уплотнение снежной массы (фактор большего влияния оценивается большим числом баллов) и установление значимых различий между разными параметрами. При проведении экспертного заключения были выявлены параметры среди рассматриваемых факторов, влияющих на уплотнение снежной массы, а именно частота, амплитуда вибрационного уплотняющего воздействия, масса и количество проходов гидрошинного катка.
гидрошинный каток
вибрация
количество проходов
временная зимняя дорога
экспертная оценка
1. Колунина В.А., Костырченко В.А., Мадьяров Т.М. Приоритеты развития наземных транспортно-технологических комплексов в освоении континентального шельфа // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: материалы Международной научно-технической конференции. – 2015. – С. 147–149.
2. Карнаухов Н.Н., Мерданов Ш.М., Костырченко В.А., Мадьяров Т.М. Уплотняющая машина с дополнительным рабочим органом // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 9–2. – С. 236–239.
3. Колунина В.А., Костырченко В.А., Мадьяров Т.М. Проектирование машины для содержания и ремонта временных зимних дорог на базе снегоболотохода «СТРАННИК» // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: материалы Международной научно-технической конференции. – Тюмень, 2015. – С. 150–153.
4. Костырченко В.А., Мадьяров Т.М., Мерданов Ш.М. Основные аспекты развития транспортной инфраструктуры крайнего севера // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 3–1. – С. 31–36.
5. Мадьяров Т.М., Мерданов Ш.М., Костырченко В.А. Устройство для ремонта автозимников // Интерстроймех 2014: материалы Международной научно-технической конференции. – Самара, 2014. – С. 229–232.
6. Мадьяров Т.М., Костырченко В.А., Серебренни- ков А.А., Мерданов Ш.М. Многофункциональный термоагрегат для увлажнения снежной массы // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 9–2. – С. 278–281.
7. Мерданов Ш.М., Костырченко В.А., Мадьяров Т.М. Анализ технологий строительства снеголедовых дорог при помощи вибрационных машин // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 2–2. – С. 281–285.
8. Мерданов Ш.М., Костырченко В.А. Анализ технологий сооружения автозимников на болотистых основаниях // Проблемы эксплуатации систем транспорта: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Тюменский государственный нефтегазовый университет, Институт транспорта. – 2009. – С. 203–205.
9. Мерданов М.Ш., Костырченко В.А., Мадьяров Т.М. Проектирование вибрационного катка для строительства временной зимней дороги // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: материалы Международной научно-технической конференции. – Тюмень, 2015. – С. 207–209.
10. Мерданов Ш.М., Иванов А.А., Смолин Н.И., Иванов А.А., Обухов А.Г., Костырченко В.А., Мерданова М.Р. Вибрационный каток // Патент РФ № 2439240, 2010.
11. Мерданов Ш.М., Карнаухов Н.Н., Иванов А.А., Мадьяров Т.М., Иванов А.А., Мерданов М.Ш. Устройство для ремонта автозимников // Патент России № 2530966, 2013.
12. Обухов А.Г., Мерданов Ш.М., Костырченко В.А., Мадьяров Т.М., Самоходный скрепер со снегоуплотняющим агрегатом // Инженерный вестник Дона. – 2014. – Т. 30. – № 2. – С. 58.
13. Серебренников А.А., Мерданов Ш.М., Мадья- ров Т.М., Костырченко В.А. Прицепной агрегат для уплотнения дорожных насыпей // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 9–2. – С. 304–308.
14. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. – М.: Легкая индустрия, 1974. – 262 с.

Проблема транспортной доступности в масштабах страны стоит остро, ведь до сих пор более 40 тыс. населенных пунктов не обеспечены круглогодичной связью с дорожной сетью общего пользования по автодорогам с твердым покрытием [1, 5].

Сохраняется низкий уровень развития дорожной сети в аграрных районах, а также в районах Крайнего Севера, Республике Саха (Якутия), Магаданской области, Чукотском автономном округе и других. Более 10 процентов населения страны весной и осенью остаются полностью отрезанными от транспортных коммуникаций из-за отсутствия в регионах их проживания автомобильных дорог с твердым покрытием.

Усугубляет и без того непростое положение бесконтрольный проезд по дорогам автомобилей, перевозящих тяжеловесные грузы. 70 % автомобильных дорог регионального значения построены под нагрузку на ось до 6 тонн. Сейчас появились автомобили, у которых нагрузка на ось десять тонн и более [5, 6].

Из-за плохого состояния дорожного покрытия скорость передвижения грузов в России равна примерно 300 км/сутки, в Европе этот показатель приближается к 1500 км/сутки.

К основным проблемам развития дорожного строительства в России можно причислить:

Отсутствие необходимой комплексности (единой стратегии) в управлении развитием и функционированием транспортной системы (для различных видов транспорта).

Несоответствие темпов развития автомобильных дорог тенденциям устойчивой автомобилизации.

Усиление неравномерности в использовании производственных мощностей действующих инфраструктурных объектов (Логистические аспекты).

Устойчивые тенденции старения основных фондов в отрасли дорожного строительства и их неэффективное использование.

Наличие значительных региональных несоответствий в развитии транспортной сети.

Относительно низкий технологический уровень дорожного строительства.

Коррупционные аспекты в области организации дорожного строительства.

Дороги подразделяются на бетонные, асфальтобетонные, автозимники. Последние в свою очередь подразделяются по конструктивным признакам на четыре вида: расчищаемые грунтовые, снежно-уплотненные, снеголедовые и ледовые поливные.

Зимние дороги просто жизненно необходимы в Тюменской области, особенно в северной ее части, большую площадь которой занимают болота, мелкие реки и озера, построить через которые мосты просто невозможно.

В зимниках нуждаются не только удаленные поселки, для которых зимняя дорога является в буквальном смысле жизненной артерией, но также и отдаленные месторождения, газо- и нефтепроводы, для которых техническое обслуживание в зимний период просто невозможно без прокладки зимних вдольтрассовых автодорог.

По продолжительности эксплуатации зимние дороги делят на регулярные, возобновляемые каждую зиму в течение ряда лет по одной и той же трассе; временные, используемые в течение одного или двух зимних сезонов; разового пользования, служащие для разового пропуска грузового транспорта. Элементы плана, продольного и поперечного профилей и расчетные скорости движения для зимних дорог разового пользования назначают из условия обеспечения безопасного пропуска грузового транспорта на пределе его технических возможностей.

Зимние дороги могут прокладываться как по суше с пересечением водных преград по кратчайшему расстоянию (ледовые переправы), так и по ледяному покрову рек, озер и морей.

Для успешного строительства автозимних дорог необходимо проводить натурные эксперименты и учитывать все факторы, оказывающие как положительное, так и отрицательное воздействие на уплотнение снежной массы при строительстве временных зимних дорог.

Планирование эксперимента заключается в выборе и обосновании факторов, влияющих на процесс уплотнения снежной массы, при выборе необходимо проанализировать материалы в научных работах ученых. При отборе факторов необходимо учитывать значимость каждого из них. Для выбора и обоснования факторов, влияющих на уплотнение снежной массы при строительстве временных зимних дорог, была сформирована анкета для опроса экспертов. Экспертами были Н.Н. Карнаухов, Ш.М. Мерданов, А.А. Серебренников, Г.Г. Закирзаков, А.В. Шаруха, А.Л. Егоров, В.В. Конев, А.В. Яркин [1–13].

Восемь экспертов оценивали влияние шести факторов на уплотнение снежной массы по 14-балльной системе, причем каждый эксперт имел возможность оценить качество трех факторов, а каждый параметр оценивали 4 эксперта.

Каждый эксперт оценивал одно и то же число объектов; каждый объект проверяется одинаковым числом экспертов; каждую пару объектов один эксперт должен сравнивать одно и то же число раз. Все эти требования выполняются при использовании сбалансированного неполноблочного плана со следующими параметрами: b = 8; v = 6; q = 3; r = 4; N = vr = bq = 24.

Целью экспертной оценки являлось определение факторов наилучшего воздействия на уплотнение снежной массы (фактор большего влияния оценивается большим числом баллов) и установление значимых различий между разными параметрами. Неполноблочный план [14] и результаты экспертной оценки уij приведены в табл. 1.

После подсчета Вj (по блокам) и Тi (по элементам) произведены вычисления, результаты которых приведены в табл. 2.

Величина В(i) – сумма итогов по тем блокам, в которых появляется элемент аi; в нашем случае это сумма четырех итогов по блокам (r = 4). В частности, для элемента а1

kostych01.wmf

Значения В(i) учитывали при расчете величин Qi (внутриблоковых эффектов элементов), с помощью которых оценивается внутренняя информация по элементам:

Qi = qTi – Bi = 3Ti – Bi. (1)

Сумма величин Qi в матрице должна быть равна нулю:

kostych02.wmf

Когда определены Ti, B(i) и Qi, приступают к расчету, необходимому для оценки скорректированных итогов по элементам kostych03.wmf с учетом межблоковой и внутриблоковой информации:

kostych04.wmf (2)

где i – величина, которая обеспечивает учет блоковых эффектов; kostych05.wmf – весовой коэффициент.

Таблица 1

Неполноблочный план и результаты экспертной оценки

№ п/п

Наименование параметра

Един. измерения

Эксперты

Итого (Ti)

В1

В2

В3

В4

В5

В6

В7

В8

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Начальная толщина снежного слоя

h (м)

 

14

 

12

 

5

 

8

39

2

Природно-климатические условия (температура воздуха, влажность, атмосферное давление, скорость ветра)

Ток.с (°С); W (%); Р (мм рт. ст.); V (м/с)

10

 

10

10

 

7

   

37

3

Частота и амплитуда вибрационного уплотняющего воздействия

n (Гц), А (мм)

14

 

11

14

6

     

45

4

Количество проходов

Y (шт.)

   

12

 

8

9

8

 

37

5

Масса установки (нагрузка на снежную массу)

m (кг)

14

10

       

11

12

47

6

Скорость движения установки

V (м/ч)

 

14

   

11

 

9

8

42

Результаты оценок экспертов (В)

38

38

33

36

25

21

28

28

247

В2

1444

1444

1089

1296

625

441

784

784

7907

Таблица 2

Результаты вычислений

№ п/п

Наименование параметра

T

В

Q

w

Tn

Tn

T2

Q2

а1

Начальная толщина снежного слоя

39

133

23

–34

36,17

1308,51

1521

529

а2

Природно-климатические условия (температура воздуха, влажность, атмосферное давление, скорость ветра)

37

123

25

28

39,32

1546,67

1369

625

а3

Частота и амплитуда вибрационного уплотняющего воздействия

45

135

45

–24

43,00

1849,41

2025

2025

а4

Количество проходов

37

117

31

70

42,81

1833,49

1369

961

а5

Масса установки (нагрузка на снежную массу)

47

107

81

180

61,96

3839,54

2209

6561

а6

Скорость движения установки

42

91

77

272

64,61

4174,75

1764

5929

 

Сумма

247

706

282

492

287,90

14552,39

10257

16630

i и kostych06.wmf находят по следующим формулам (для плана без повторных опытов):

i = (v – q)Ti – (v – 1)Bi + (q – 1)G; (3)

kostych07.wmf (4)

где kostych08.wmf Eb – средний квадрат для блоков, скорректированных от эффектов элементов; Ee – внутриблоковая ошибка.

Если Eb меньше Ee, то принимают kostych09.wmf. В нашем случае

kostych10.wmf

С учетом этого

i = 3Ti – 5Bi + 2G. (5)

Проверка показывает, что, как и следовало ожидать, kostych11.wmf

При вычислениях учитывается величина относительной внутриблоковой информации (фактор эффективности), определяемая из соотношения

kostych12.wmf (6)

В нашем случае Е = 0,80.

Величины Eb и Ee, знание которых необходимо для определения kostych13.wmf, находят после дисперсионного анализа, результаты которого приведены в табл. 3

Таблица 3

Результаты дисперсионного анализа

Источники дисперсии

Сумма квадратов (ss)

Число степеней свободы (f)

Средний квадрат (ss/f)

1

2

3

4

Блоки (некорректированные) ss(б.н)

163603,29

7

23451,21

Блоки (скорректированные) ss(б.с)

164158,51

7

 

Элементы (нескорректированные) ss(э.н)

22,20

5

3635,96

Элементы (скорректированные) ss(э.с)

18179,80

5

 

Внутриблоковая ошибка ss(ош)

577,43

11

52,49

Итоги ss(общ)

346541,24

23

 

Необходимые суммы квадратов рассчитывают следующим образом:

kostych14.wmf (7)

kostych15.wmf (8)

kostych16.wmf (9)

kostych17.wmf (10)

kostych18.wmf (11)

kostych19.wmf (12)

kostych20.wmf (13)

По формуле (4), находим весовой коэффициент kostych21.wmf

kostych22.wmf

Определим значения kostych23.wmf, приведенные в табл. 2, а затем вычисляем средние значения оценок по элементам.

kostych24.wmf (14)

После определения kostych25.wmf вычисляется скорректированная сумма квадратов по элементам ssэ.с, которая необходима для определения Еэ и далее критерия Фишера. С помощью критерия Фишера проверяется гипотеза на отсутствие различия между элементами.

kostych26.wmf (15)

kostych27.wmf (16)

При установлении критерия Фишера учитывается величина скорректированной ошибки:

kostych28.wmf (17)

kostych29.wmf

Расчетное значение критерия Фишера:

kostych30.wmf

Табличное значение критерия Фишера при fэ = 6 – 1 = 5 и fош = vr + 1 – (b + v) = 15 равно 2,9. Таким образом, можно считать, что различие между некоторыми элементами является значимым (Fрасч > Fтабл).

Далее ведется сравнение отдельных элементов с помощью критерия Фишера, определяемого по формуле

kostych31.wmf (18)

Так, при сравнении элементов a1 и а2 установлено:

kostych32.wmf

Теперь Fрасч < Fтабл, так как табличное значение критерия (при fэ = 6 – 1 = 5 и fош = 11) равно 3,2. Следовательно, можно с 95 %-ной доверительной вероятностью считать, что а1 = а2. Аналогично было установлено, что а3 = а4. Между остальными парами существуют значимые различия. Лучшими параметрами среди рассматриваемых факторов влияния на уплотнение снежной массы характеризуются те, которым соответствуют элементы а3 и а4, т.е. частота и амплитуда вибрационного уплотняющего воздействия и количество проходов гидрошинного катка соответственно kostych33.wmf


Библиографическая ссылка

Костырченко В.А., Мадьяров Т.М., Мерданов Ш.М., Плохов А.А. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ФАКТОРОВ МЕТОДОМ НЕПОЛНОБЛОЧНЫХ ПЛАНОВ (ЭКСПЕРТНЫЕ ОЦЕНКИ) // Современные наукоемкие технологии. – 2016. – № 5-2. – С. 257-261;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=35894 (дата обращения: 21.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252