Метод минимального риска

Лабораторная работа 2 «Эксплуатация и диагностика опор контактной сети»

Цель работы: ознакомиться со способами определения коррозионного состояния железобетонной опоры контактной сети

Порядок выполнения работы:

1) Изучить и составить краткий отчет о работе прибора АДО-3.

2) Изучить и решить задачу по методу минимального риска (согласно вариантам (по номеру в журнале)

3) Рассмотреть спец.вопрос о способах диагностики состояния опор (за исключением угла наклона).

П.п. 1 и 3 выполняются бригадой в количестве 5 человек.

П.2 выполняется индивидуально каждым студентом.

В результате необходимо сделать индивидуальный электронный отчет и прикрепить его в blackboard.

Метод минимального риска

При наличии неопределенности принятия решения применяют специальные методы, учитывающие вероятностную природу событий. Они позволяют назначать границу поля допуска параметра для принятия решения о диагностировании.

Пусть производится диагностика состояния железобетонной опоры вибрационным методом.

Вибрационный метод (рис 2.1) основан на зависимости декремента затухающих колебаний опоры от степени коррозии арматуры. Опора приводится в колебательное движение, например, при помощи троса оттяжки и сбрасывающего устройства. Сбрасывающее устройство калибруется на заданное усилие. На опоре устанавливается датчик колебаний, например акселерометр. Декремент затухающих колебаний определяется как логарифм отношения амплитуд колебаний:

, (2.1)

где А₂ и А₇ – амплитуды, соответственно второго и седьмого колебаний.

а) схема б) результат измерений

Рисунок 2.1 – Вибрационный метод

АДО-2М измеряет амплитуды колебаний 0,01... 2,0 мм частотой 1... 3 Гц.

Чем больше степень коррозии, тем быстрее затухают колебания. Недостатком метода является то, что декремент колебаний в большой степени зависит от параметров грунта, способа заделки опоры, отклонений технологии изготовления опоры, качества бетона. Заметное влияние коррозии проявляется лишь при значительном развитии процесса.

Задача стоит в выборе значения Хо параметра Х таким образом, чтобы при Х>Хо принимали решение о замене опоры, а при Х<Хо не проводили управляющего воздействия.

Условимся считать D1 – исправное состояние опоры, D2 – наличие коррозии. Тогда правило состоит в следующем:

. (2.2)

Декремент колебаний опоры зависит не только от степени коррозии, но и от множества других факторов. Поэтому можно говорить о некоторой области, в которой может находиться величина декремента. Распределения декремента колебаний для исправной и прокорродировавшей опоры показано на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 - Плотность вероятности декремента колебаний опоры

Существенно, что области исправного D ₁ и коррозионного D ₂ состояний пересекаются и потому невозможно выбрать x₀ так, чтобы правило (2.2) не давало бы ошибочных решений.

Ошибка первого рода - принятие решения о наличии коррозии (дефекта), когда в действительности опора (система) находится в исправном состоянии.

Ошибка второго рода - принятие решения об исправном состоянии, тогда как опора (система) прокорродировала (содержит дефект).

Вероятность ошибки первого рода равна произведению вероятностей двух событий: вероятности наличия исправного состояния и вероятности того, что x > x₀ при исправном состоянии:

, (2.3)

где P(D₁) = P₁ - априорная вероятность нахождения опоры в исправном состоянии (считается известной на основании предварительных статистических данных).

Вероятность ошибки второго рода:

, (2.4)

где P(D₂) = P₂ - априорная вероятность коррозии (дефекта), P₂ = 1 – P_1.

Если известны цены ошибок первого и второго рода c и y соответственно, то можно записать уравнение для среднего риска:

. (2.5)

Найдем граничное значение x₀ для правила (2.5) из условия минимума среднего риска. Подставляя (2.6) и (2.7) в (2.8) дифференцируя R(x) по x₀, приравняем производную нулю:

= 0, (2.6)

или

. (2.7)

Это условие для нахождения двух экстремумов - максимума и минимума. Для существования минимума в точке x = x₀ вторая производная должна быть положительной:

. (2.8)