РАСЧЕТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

Применение современной электронно-вычислительной тех­ники и средств программирования может существенно облегчить работу инженера-механика при решении сложных технических задач. При курсовом проектировании целесообразно использо­вать компьютер для поиска параметров рабочего органа, удовле­творяющих выбранным критериям эффективности, а также моде­лирования и изучения процесса взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой средой и т.д. В более простом случае с помо­щью ЭВМ можно построить зависимость между какими-либо па­раметрами рабочего органа и его достигаемым эффектом, расхо­дом ресурса или другим показателем. Получаемые данные можно представить как в виде таблиц, так и в виде графиков (двух- или трехмерных, изменяющихся во времени), что в ряде случаев по­зволяет быстро оценить характер процесса, В каждом отдельном случае предложения по содержанию расчета на ЭВМ разрабаты­ваются исполнителем и обсуждаются с руководителем проекти­рования.

Программный продукт может быть создан е помощью любой из современных систем разработки программного обеспече­ния : учетом возможности доступной для использования студентами ЭВМ. Для решения задач на кафедре "Строительные и до­рожные машины и оборудование" предпочтительно использовать алгоритмический язык Pascal и системы разработки и отладки версий фирмы Borland, появившиеся не ранее 1992 года. Напри­мер, студенту, желающему более глубоко изучить программиро­вание на алгоритмическом языке Pascal, полезно ознакомиться с содержанием книг [21], [60], [69], [72].

В общем случае программа может быть разделена на две части: вычислительную, в которой производится обработка дан­ных, и интерфейсную, которая обеспечивает ввод исходных дан­ных и отображение результатов расчета, оперативное управление его ходом [60]. Технология разработки вычислительных модулей за последние годы изменилась незначительно, однако средства поддержки диалога пользователь - компьютер претерпели радикальные изменения.

Создание интерфейсных и графических модулей, удовле­творяющих современным требованиям к качеству диалога чело­век - компьютер, и их оперативное изменение с помощью стан­дартных языковых средств и графических библиотек, сформиро­вавшихся в 80-е годы, требует определенной квалификации про­граммиста и соответствующих затрат и времени. Проблему ре­шают система визуального программирования и графическая операционная система MS Windows. Затраты времени на про­граммирование ввода и вывода информации существенно умень­шаются, что позволяет инженеру, использующему ЭВМ, сосредо­точиться на математической стороне задачи. Для первичного оз­накомления с упомянутой операционной системой можно поре­комендовать использовать книгу [71], которая достаточно широко распространена и часто переиздается с новыми дополнениями.

В качестве примера рассмотрим программу, с помощью ко­торой можно произвести расчет строительных очертаний путевой машины по верхней части габарита подвижного состава. Мето­дика расчета приведена в [45], текст программы - в приложении к настоящим методическим указаниям. Программа состоит из двух основных модулей. Модуль SrezCalc содержит:

• объявления глобальных переменных (см. рис. 4): базы ма­шины l, базы ходовой тележки р и расстояния п от направляюще­го до внутреннего сеченияВ;
• константы, необходимые для расчета: S, D, К2, КЗ, Sp, QW и массив исходных данных Во;
• две функции проверки исходных данных: CheckN (р, п, I) и CheckP (p, и, /);
• расчетную функцию MainCalc (р, n, I, i).

Функции CheckN и CheckP возвращают ответ на вопрос "Выполнено ли такое-то условие?" в виде логической величины, которая может быть использована для организации ветвлений в головном модуле. Функция MainCalc получает извне три веще­ственных и один целочисленный параметр (i) и возвращает одно вещественное значение, соответствующее ширине габарита по строительному очертанию для i~й точки сечения, где i может изменяться от 1 до 4 (в соответствии с длиной массиваВо). Функция не содержит проверок на совместимость входных величин, поэтому их следует осуществлять до вызова функции.

Написанный таким образом модуль является функциональ­но законченным и не содержит в себе элементов непосредствен­ного диалога с пользователем, т.е. остается неизменным вне за­висимости от того, какие средства будут применяться при напи­сании интерфейсного модуля. Модуль может быть использован в составе программы на языке Borland Pascal версии от 6.0 и стар­ше.

Модуль Srez осуществляет ввод значений р, п и l, вызов функции расчета ширины строительного очертания в четырех точках с использованием модуля SrezCalc и вывод полученных значений на экран в виде таблицы и условного графика. Модуль разработан в системе визуального программирования Borland Delphi, которая является очередным этапом развития языка Pascal. Расширения синтаксиса языка и технология работы в Del­phi подробно описаны в [16].

Последовательность действий для создания модуля Srez яв­ляется типовой для разработки интерфейсных модулей в среде визуального программирования.

Запустить ОС Windows и пакет Delphi.

Создать новое приложение (проект) и одновременно пустую заготовку главного окна приложения (форму) с помощью пункта меню New Project.

Разместить на поверхности формы необходимые элементы управления (компоненты): три строки ввода (Edit), кнопку за­пуска расчета (Button), поле вывода текста (ListBox) и поле вывода графики (PaintBox) желаемых размеров. Кроме того, окно можно дополнить пояснительными метками (Label). Соответствующий текст программы генерируется системой автоматически.

С помощью "инспектора объектов" (Object Inspector) для кнопки Buttonl создать заготовку процедуры реакции на ее нажа­тие:

Button I Click.

Ввести необходимый текст в тело процедуры.

Вписать в список используемых модулей (Uses) вычис­лительный модуль SrezCalc и подключить его к проекту с помощью пункта меню Add To Project.

Сохранить проект на диске с помощью пункта меню SaveProject.

С помощью пункта меню Run создать и запустить новое приложение Windows.

Для отладки и исправления возможных ошибок система предоставляет богатый выбор отладочных функций (см. [16]).

Процедура ButtonlClick содержит в себе типовой фраг­мент преобразования текстовых значений из строк ввода в веще­ственные, который в случае ошибки преобразования возвращает управление системе и фрагмент проверки совместимости введен­ных значений, который обращается к функциям из модуля SrezCalc. Только при успешном прохождении проверок проис­ходит расчет. Перед началом расчета осуществляется очистка по­ля рисования и поля вывода текста. В цикле происходит вызов функции MainCalc и вывод получаемого значения в виде строки цифр, а также дорисовка очередного элемента графика. Масштаб графика выбран так, чтобы при выбранных значениях p, п и l ло­маная линия не выходила за пределы графического поля. Вид графика может быть существенно улучшен за счет добавления осевых линий, масштабных меток, подписей и т.д. (рис. 10). По­сле завершения рабочего цикла управление возвращается систе­ме и поля ввода снова доступны для изменения.

На этапе разработки общего вида приложения и в теле про­граммы можно изменять размеры, цвет и многие другие свойства компонентов. После компиляции получается самостоятельное приложение Windows, которое обеспечивает удобный ввод и вы­вод данных и может быть в случае необходимости использовано для инженерных расчетов.

Рис. 10. Вывод на экран дисплея результатов расчета строительного очер­тания путевой машины при вписывании в габарит- 1-Т ГОСТ 9238-83

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Все вновь создаваемые и модернизируемые машины долж­ны при эксплуатации давать технические преимущества (повы­шение производительности, качества выполнения работ, умень­шение трудоемкости обслуживания, управления и ремонта и др.), которые обусловливают их экономическую эффективность. По-давляющее большинство путевых машин тяжелого типа работают в комплектах с занятием перегона и соответствующим пере­рывом в движении поездов ("окно"). После "окна", как правило, скорость движения поездов ограничивается. При больших разме­рах движения это приводит к значительным материальным из­держкам. Ввиду того, что технико-экономические преимущества машины реализуются при работе в комплекте, необходимо про­водить сравнение базового и нового вариантов механизации с учетом этих факторов. Такое сравнение является предметом дис­циплины "Комплексная механизация и автоматизация путевых и строительных работ" [34].

В курсовом проекте стоимость машино-смены определяется по формуле, тыс. руб.: