Katedra Mostów i Kolei dr inż. Jacek Makuch jacek.makuch@pwr.edu.pl WYKŁAD 1 RYS HISTORYCZNY, ZAKRES STOSOWANIA METODY KOMPUTEROWE W DROGACH KOLEJOWYCH studia II stopnia, specjalność ITS, semestr 1 rok akademicki 2015/16
RYS HISTORYCZNY
ABAKUS deska z wyżłobionymi rowkami, które symbolizowały kolejne potęgi dziesięciu używane w Rzymie i Grecji od 440 p.n.e. do XVIII wieku w wielu krajach Europy prekursor liczydła i maszyn liczących obliczeń dokonywano poprzez wkładanie i przekładanie kamyków w rowkach (zasada liczenia była taka sama jak na liczydle)
PASCALINA maszyna licząca zaprojektowana przez francuskiego matematyka i filozofa Blaise Pascala około 1645 roku umożliwiała jedynie dodawanie i odejmowanie liczb
LEBENDIGE RECHENBANK (żywa ława do obliczeń) maszyna licząca (mechaniczny kalkulator) zaprojektowana i wykonana przez Niemca Gottfrieda Wilhelma Leibniza w 1671 roku umożliwiała odejmowanie, mnożenie, dzielenie i wyprowadzanie pierwiastków kwadratowych
maszyny liczące ABRAHAMA JAKUBA STERNA od 1810 roku wykonywały cztery podstawowe działania arytmetyczne i potrafiły również wyciągać pierwiastki kwadratowe ich konstruktor: polski Żyd, zegarmistrz, mechanik (samouk), konstruktor i uczony, wynalazca
Z3 pierwszy działający, w pełni automatyczny komputer o zmiennym programie zbudowany przez niemieckiego inżyniera Konrada Zuse w 1941 roku na bazie jego wcześniejszej, mechanicznej konstrukcji, Z1 maszyna była wykorzystywana w czasie wojny do obliczeń niezbędnych przy projektowaniu skrzydeł Z1 był maszyną mechaniczną, a Z3 przekaźnikową lecz posiadały identyczną organizację wykonywały tylko dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie i pierwiastkowanie na binarnych liczbach zmiennoprzecinkowych przechowywanych w 64 słowach pamięci Program zapisany był na ośmiokanałowej taśmie perforowanej i wykonywany w miarę wczytywania. Dla realizacji pętli należało końce taśmy skleić w pętlę. Dane były wprowadzane przez klawiaturę a wynik odczytywany z wyświetlacza
ZX SPECTRUM, ATARI pierwsze komputery osobiste w Polsce lata 80-te
MERITUM, UNIPOLBRIT pierwsze komputery osobiste produkcji polskiej Unipolbrit 2086 - polski komputer domowy wzorowany na Timex 2068, produkowany we współpracy firmy polonijnej PZ Polbrit International i gdańskiej firmy Unimor z elementów sprowadzanych z Portugalii Meritum I, II, III seria komputerów o architekturze 8-bitowej, produkowanych w latach osiemdziesiątych XX wieku przez Zakłady Urządzeń Komputerowych Mera-Elzab w Zabrzu
COMMODORE, AMIGA prawie jak IBM Amiga 500 (1987) Commodore 1000 (1984)
IBM PC 5150 platforma komputerów osobistych zapoczątkowana 12 sierpnia 1981
MET. KOMP. W DROG. KOL. rys hist.
MET. KOMP. W DROG. KOL. w dwóch formach: w dydaktyce jako uzupełnienie materiału innych przedmiotów (do roku 1995) jako autonomiczny przedmiot: w latach 1995-97 - "Komputerowe wspomaganie projektowania dróg kolejowych" w wymiarze 1 godz. wykładu + 1 godz. ćwicz. lab. (w pokojach pracowników) po roku 1997 - "Metody komputerowe w drogach kolejowych" w wymiarze 1 godz. wykładu + 2 godz. ćwicz. lab. (w pracowni komputerowej)
ZAKRES STOSOWANIA 1.Projektowanie 2.Utrzymanie 3.Automatyka i SRK 4.Inżynieria ruchu kolejowego 5.Badania naukowe
1. PROJEKTOWANIE PROGRAMY GRAFIKI INŻYNIERSKIEJ (wspomagające wykonywanie rysunków technicznych)
AUTOCAD produkt firmy AUTODESK (USA), format pliku: DWG pierwowzorem był MicroCAD umożliwiający projektowanie dwuwymiarowe, na 8-bitowym komputerze firmy IBM (Marinchip 9900), oferowany za cenę 15 dolarów (przy cenie komputera 1000$)
MICROSTATION produkt firmy BENTLEY (USA), format pliku: DGN zastosowanie: architektura, budownictwo, inżynieria lądowa, geodezja, GIS, kartografia, mechanika, przemysł, telekomunikacja
CARD/1 produkt firmy IB&T GmbH (Niemcy - Norderstedt koło Hamburga), od 1996 r. polski dystrybutor: CARD/1-POL z Gdańska/Gdyni zastosowania: inżynieria lądowa i geodezja
ISTRAM produkt firmy Buhodra Ingenieria S.A. (Hiszpania), polski dystrybutor ISTRAM-Polska (Warszawa) zastosowanie: inżynieria lądowa
GRAF 2000 i GRAF CAD produkty firmy Graf-Soft (Polska, Warszawa) przyczyna pojawienia się - brak programów polskojęzycznych (początek lat 90-tych) wysoko oceniane i nagradzane
OBIEKTOWE SYSTEMY GRAFIKI INŻYNIERSKIEJ (projekt jest tworzony w bazie danych, programy grafiki inżynierskiej wykorzystuje się jedynie do wizualizacji wyników projektowania)
PARIS Parametric Information System tworzenie projektu ORACLE, wizualizacja - MICROSTATION system zaoferowany w 2001 r. przez wrocławską firmę SHH dla berlińskich zakładów energetycznych BEWAG AG
SPECJALISTYCZNE APLIKACJE DO PROJEKTOWANIA DRÓG KOLEJOWYCH
Różnica: (w stosunku do programów grafiki inżynierskiej) punktem wyjścia jest numeryczny model terenu określamy przebieg trasy w planie i profilu oraz kształt przekroju normalnego program sam generuje korpus trasy w przestrzeni trójwymiarowej oraz rysunki w planie, profilu, przekroju Cechy: automatyzacja wykonywania całych rysunków (np. przekrojów poprzecznych) bądź ich części (np. opisów planu sytuacyjnego) biblioteki elementów infrastruktury kolejowej - np. rozjazdów programy wspomagania obliczeń elementów infrastruktury kolejowej - np. kalkulatory torowe
CIVIL3D produkt firmy AUTODESK (USA), dla AUTOCAD-a, od 2003 roku zastosowanie: inżynieria lądowa nie posiada modułów typowo kolejowych (projektanci kolejowi wykorzystują moduły drogowe)
INRAIL / BENTLEY RAIL TRACK produkt firmy (kiedyś Intergraph) obecnie Bentley dla MICROASTATION i AUTOCAD-a, do projektowania dróg kolejowych
FERROVIA produkt firmy CGS (Słowenia), polski dystrybutor APLIKOM (Łódź) dla AUTOCADA-a, do projektowania dróg kolejowych referencje: Koleje Słoweńskie (od 2006), Macedoński Departament Kolejowy (od 2007), Dopravoprojekt ze Słowacji (od 2009)
CARD/1-KOLEJE produkt firmy IB&T GmbH (Niemcy - Norderstedt koło Hamburga), od 1996 r. polski dystrybutor: CARD/1-POL z Gdańska/Gdyni dla CARD/1 albo AUTOCAD-a, do projektowania dróg kolejowych
ISPOL produkt firmy Buhodra Ingenieria S.A. (Hiszpania), polski dystrybutor ISTRAM-Polska (Warszawa) do projektowania dróg kołowych i szynowych (budowle liniowe) dla ISTRAM-a, możliwość importu z formatów AUTOCAD-a i MICROSTATION
VESTRA BAHN produkt firmy AKG Software Consulting GmbH (Niemcy) dla AUTOCAD-a polski dystrybutor CAD Software Consulting (Tychy)
NOVAPOIN RAILWAY produkt firmy VIANOVA SYSTEMS AS (Norwegia)
Biblioteka Elementów Układów Torowych produkt polskiej firmy PROCAD dla AUTOCAD-a
RAILAB program Roberta Wojtczaka absolwenta specjalności kolejowej studiów magisterskich na Politechnice Wrocławskiej
WSPOMAGANIE OBLICZEŃ: odwodnień (w ofertach producentów systemów odwodnień) wzmocnień podtorza (w ofertach producentów geosyntetyków) stateczności skarp układów geometrycznych połączeń torów (programy prof. Bałucha)
GRAFICZNE OPRACOWANIE DOKUMENTACJI OPISOWEJ: tekst (WORD) zestawienia (EXCEL, ACCESS)
PROJEKTOWANIE ORGANIZACJI ROBÓT (opracowanie procesów technologicznych) PROGRAMY METOD PLANOWANIA SIECIOWEGO: CPM (Critical Path Method) PERT (Project Evaluation and Review Technique)
KOSZTORYSOWANIE
NORMA produkt polskiej firmy Athenasoft (Warszawa) posiada katalogi norm dla torowych robót kolejowych i tramwajowych
2. UTRZYMANIE DRÓG KOLEJOWYCH SYSTEMY WSPOMAGANIA ZARZĄDZANIA (ewidencji danych)
PLK Paszportyzacja Linii Kolejowych system ewidencji danych o infrastrukturze kolejowej opracowany przez Okręgowy Ośrodek Informatyki Dolnośląskiej Dyrekcji Okręgowej Kolei Państwowych w początku lat 90-tych
SKPZ System Kierowania Przewozami i Zarządzania następca Paszportyzacji, o szerszym zakresie stosowania paszportyzacja miała być jednym z jego modułów jego wdrażanie zatrzymała restrukturyzacja kolei po 1995 r.
SMOK System Zarządzania Mostami Kolejowymi system wspomaga zarządzanie inżynierskimi obiektami kolejowymi Zakład Mostów PWr, BOGART Sp. z o.o., Universal Systems S.C z wykorzystaniem Accessa firmy Microsoft
SZOK System Zarządzania Obiektami Komunikacyjnymi analogiczny system dla administracji drogowej
Liniowy System Referencyjny system informacji przestrzennej obiektów linii kolejowej produkt firmy SHH dla Microstation
Railway Asset Inventory system ewidencji danych o infrastrukturze kolejowej produkt firmy Suntech S.A. z Warszawy
OPTRAM Rail Infrastructure Management produkt firmy Optram (USA), obecnie w ofercie Bentley a
SYSTEMY WSPOMAGANIA DECYZJI (eksperckie)
opracowane w CNTK DONG - Decyzje O Naprawach Głównych UNIP - Ustalenie Nacisków I Prędkości DP - Diagnostyka Podtorza DIRO - Diagnostyka Rozjazdów WARKIN - wybór WARtości KINematycznych DIMO - Diagnostyka przedmodernizacyjna QP - ocena jakości robót Podtorzowych (Q - quality - jakość) DIAGNOS - DIAGNOStyka toru bezstykowego ORMOD - ORganizacja kolejowych przedsięwzięć MODernizacyjnych KLAN - KLAsyfikacja torów i rozdział nakładów na utrzymanie Nawierzchni SONIT - System Oceny NIerówności Toru JAKON - ocena JAKOści robót Nawierzchniowych AKONT - Analiza KOincydencji Nierówności Toru SOHRON - System Określania Hierarchii RObót Nawierzchniowych DOSZ system wspomagania Decyzji O SZlifowaniu szyn SOKON - System Oceny stanu KONstrukcji nawierzchni systemy podkreślone autorstwa dr Eugeniusza Skrzyńskiego pozostałe autorstwa prof. Henryka Bałucha kolorem niebieskim wyróżniono systemy w posiadaniu PWr kursywą systemy, które stały się modułami innych (większych)
pozostałe KOMPLAN - KOMputerowe PLANowanie napraw nawierzchni (w oparciu o pomiary drezyną EM120 - Politechnika Gdańska, dr Nowakowski)
OPROGRAMOWANIE URZĄDZEŃ
DIAGNOSTYCZNYCH toromierze mikroprocesorowe drezyny i wagony pomiarowe
DO ROBÓT TOROWYCH podbijarki pociągi wymiany nawierzchni, napraw podtorza pulpit pociągu wymiany nawierzchni P190 firmy MATISA
3. AUTOMATYKA i STEROWANIE RUCHEM KOLEJOWYM
Przejście od technik: analogowych do komputerowych
4. INŻYNIERIA RUCHU KOLEJOWEGO
SOUT System Oceny Układów Torowych ocena przepustowości autor: prof. Woch (Politechnika Śląska)
5. BADANIA NAUKOWE
Oprogramowanie urządzeń pomiarowych Matematyczne opracowanie wyników eksperymentu (Statistica, Excel) Obliczenia wytrzymałościowe - programy MES (Ansys, Cosmos, Solidworks, Robot) Techniki optymalizacyjne, systematycznego przeszukiwania, programowania liniowego Symulacja komputerowa przy opracowywaniu nowych rozwiązań: konstrukcji torów (przytwierdzenie SB3, przytwierdzenie szyn w metrze warszawskim) procesów technologicznych (badanie niezawodności) dr Obuchowicz, Politechnika Krakowska