Исследование устройства зондирования подземных электрокоммуника-ций для тоннелепроходческих комплексов в условиях экранирования кабельной линии железобетонными конструкциями

Авторы

  • Андрей Вячеславови Живодерников Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
  • Александр Валентинович Павленко Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
  • Артём Сергеевич Хорошев Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
  • Денис Александрович Щучкин Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
  • Андрей Викторович Большенко Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-2-21-28

Ключевые слова:

микротоннелирование, проходческий щит, устройство зондирования, электромагнитная локация, феррозондовый датчик

Аннотация

Рассмотрены вопросы численного моделирования устройства зондирования подземных электрокоммуникаций на основе магниточувствительных феррозондовых датчиков с различными вариантами взаимного расположения проводников кабельных линий и экранирующего действия железобетонных конструкций для тоннелепроходческих комплексов, работающих в условиях плотной городской застройки. Проведено исследование изменения топологии электромагнитного поля, создаваемого действующей силовой кабельной линией с разными конфигурациями ее проводников путем использования программного комплекса GMSH + GetDP. Установлены параметры ослабления магнитного поля за счет свивки проводников кабеля и размещения кабельной линии в железобетонном кабельном лотке. Получены зависимости для величин магнитной индукции в грунте и ножевой части корпуса проходческого щита от конфигурации проводников кабельной линии и влияния железобетонных конструкций, подтверждена возможность обнаружения электрокоммуникаций на заданном расстоянии опережающего зондирования.

Биографии авторов

Андрей Вячеславови Живодерников, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

инженер НИИ Электромеханики, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Александр Валентинович Павленко, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

д-р тех. наук, профессор, заведующий кафедрой «Электромеханика и электрические аппараты», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Артём Сергеевич Хорошев, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

ассистент кафедры «Электромеханика и электрические аппараты», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Денис Александрович Щучкин, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

канд. техн. наук, доцент кафедры «Электромеханика и электрические аппараты», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Андрей Викторович Большенко, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

канд. техн. наук, доцент кафедры «Электромеханика и электрические аппараты», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Библиографические ссылки

Al-Khalidi H. and Kalam A. The impact of underground cables on power transmission and distribution networks. Proc. IEEE Int. Power Energy Conf., 2006, pp. 576–580.

Costello S., Chapman D., Rogers C. and Metje N. Underground asset location and condition assessment technologies. Tunn. Undergr. Space Technol., Trenchless Technology, vol. 22, 2007, pp. 524–542.

Metje N., Atkins P., Brennan M., Chapman D., Lim H. and Machell J. Mapping the Underworld – State-of-the-art review. Tunn. Undergr. Space Technol., vol. 22, 2007, pp. 568–586.

Royal A., Atkins P., Brennan M., Chapman D. and Chen H. Site assessment of multiple-sensor approaches for buried utility detection. Int. J. Geophys., vol. 2011, 2011, pp. 1–19.

Dutta R., Cohn A. and Muggleton J. 3D mapping of buried underworld infrastructure using dynamic Bayesian network based multi-sensory image data fusion. J. Appl. Geophys., vol. 92, 2013, pp. 8–19.

Li S., Cai H. and Kamat V. Uncertainty-aware geospatial system for mapping and visualizing underground utilities. Autom. Constr., vol. 53, 2015, pp. 105–119.

Хорошев А.С., Гуммель А.А., Косарев А.С. Оценка возможности применения магнитных датчиков в усовершенствованной системе зондирования туннелепрохоческого щита. Междунар. научно-техн. конф. «Автоматизация» 2018 (RusAutoCon). Сочи, 9-16 сентября 2018. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. С. 1-4.

Хорошев А.С., Васюков И.В., Земляной С.А. Экспериментальное исследование возможного использования феррозондовых датчиков в усовершенствованной системе разведки проходческого щита 2019 Междунар. научно-техн. конф. «Автоматизация» 2019 (RusAutoCon). Сочи, 8-14 сентября 2019. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019. С. 1-5.

Dortman N. Physical Properties of Rocks and Minerals (Petrophysics). Moscow: Nedra, 1984.

Geuzaine C. and Remacle J.-F. Gmsh: a three-dimensional finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. Int. J. Numer. Meth. Engng, vol. 79, 2009, pp. 1309–1331.

Dular P., Geuzaine C., Genon A., and Legros W. Революционная программная среда для обучения методам конечных элементов в электромагнетизме // IEEE. Труды по магнетизму. 1999. Том 35. № 3. С. 1682–1685.

Dular P., Geuzaine C., Henrotte F. Общая среда для решения дискретных задач и ее применение к методу конечных элементов // IEEE. Труды по магнетизму. 1998. Том 34. № 5. С. 3395-3398.

Верификация комплекса программ GMSH+GetDP для конечноэлементного моделирования электромагнитных полей / А.С. Хорошев, A.В. Павленко, Д.В. Батищев, В. С. Пузин // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2013. № 6. С. 74-78.

Rebay S. Efficient unstructured mesh generation by means of Delaunay triangulation and Bowyer-Watson algorithm. J. Comput. Phys. 106, 1993, pp. 25–138.

Marot C., Pellerin J. and Remacle J.-F. One machine, one minute, three billion tetrahedra. International Journal for Numerical Methods in Engineering 117.9, 2019, pp 967-990.

Yang H., Myung N., Yee J., Park D.-Y. and Yoo B.-Y. Ferromagnetic micromechanical magnetometer. Sensors and Actuators A: Physical, vol. 97, 2002, pp. 88–97.

Ferroprobe HB0391.5–20/3. Available: http://www.nvlaboratory.spb.ru/0391-20-3.html.

Yang C.-F., Lai G., Su C.-T. and Huang H. Mitigation of magnetic field using three-phase four-wire twisted cables. Euro. Trans. Electr. Power, vol. 23, 2011, pp. 13–23.

#

Al-Khalidi H., Kalam A. The impact of underground cables on power transmission and distribution networks. Proc. IEEE Int. Power Energy Conf. 2006. Pp. 576–580.

Costello S., Chapman D., Rogers C., Metje N. Underground asset location and condition assessment technologies. Tunn. Undergr. Space Technol. Trenchless Technology. 2007;(22):524–542.

Metje N., Atkins P., Brennan M., Chapman D., Lim H., Machell J. Mapping the Underworld – State-of-the-art review. Tunn. Undergr. Space Technol. 2007;(22):568–586.

Royal A., Atkins P., Brennan M., Chapman D., Chen H. Site assessment of multiple-sensor approaches for buried utility detection. Int. J. Geophys. 2011;(2011):1–19.

Dutta R., Cohn A.,Muggleton J. 3D mapping of buried underworld infrastructure using dynamic Bayesian network based multi-sensory image data fusion. J. Appl. Geophys. 2013;(92):8–19.

Li S., Cai H., Kamat V. Uncertainty-aware geospatial system for mapping and visualizing underground utilities. Autom. Constr. 2015;(53):105–119.

Khoroshev A. S., Gummel A. A., Kosarev A.S. Assessment of the possibility of using magnetic sensors in an advanced tunneling shield sensing system. International Scientific and Technical Conference "Automation" 2018 (RusAutoCon), Sochi, Russia. 2018. Pp. 1-4.

Khoroshev A. S., Vasyukov I. V., Zemlyanoi S. A. An experimental study of the possible use of ferrosonde sensors in an improved tunneling shield reconnaissance system. 2019 International Scientific and Technical Conference "Automation" (RusAutoCon), Sochi, Russia 2019. Pp. 1-5.

Dortman N. Physical Properties of Rocks and Minerals (Petrophysics). Moscow: Nedra; 1984.

Geuzaine C., Remacle J.-F. Gmsh: a three-dimensional finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. Int. J. Numer. Meth. Engng. 2009;(79):1309–1331.

Dular P., Geuzaine C., Genon A., Legros W. A revolutionary software environment for teaching finite element methods in elec-tromagnetism. IEEE Proceedings of Magnetism.1999;35(3):1682–1685.

Dular P., Geuzaine C., Henrotte F. A general framework for solving discrete problems and its application to the finite element method. IEEE Transactions on Magnetism. 1998;34(5):3395-3398.

Khoroshev A. S., Pavlenko A. V., Batishchev D. V., Puzin V. S. Verification of the GMSH + GetDP software package for finite element modeling of electromagnetic fields. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Techn. nauki= Bulletin of Higher Educational Institu-tions. North Caucasus Region.Technical Sciences.2013;(6):74-78. (In Russ.)

Rebay S. Efficient unstructured mesh generation by means of Delaunay triangulation and Bowyer-Watson algorithm. J. Comput. Phys. 1993;(106):25–138.

Marot C., Pellerin J., Remacle J.â F. One machine, one minute, three billion tetrahedral. International Journal for Numerical Methods in Engineering.2019; (117.9):967-990.

Yang H., Myung N., Yee J., Park D.-Y., Yoo B.-Y. Ferromagnetic micromechanical magnetometer. Sensors and Actuators A: Physical. 2002;(97):88–97.

Ferroprobe HB0391.5–20/3. Available at: http://www.nvlaboratory.spb.ru/0391-20-3.html.

Yang C.-F., Lai G., Su C.-T., Huang H. Mitigation of magnetic field using three-phase four-wire twisted cables. Euro. Trans. Electr. Power. 2011;(23):13–23.

Опубликован

28.06.2024

Как цитировать

(1)
Живодерников, А. В.; Павленко, А. В.; Хорошев, А. С.; Щучкин, Д. А.; Большенко, А. В. Исследование устройства зондирования подземных электрокоммуника-ций для тоннелепроходческих комплексов в условиях экранирования кабельной линии железобетонными конструкциями. electromeh 2024, 67, 21-28.

Выпуск

Раздел

Статьи