<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">mireabulletin</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Russian Technological Journal</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Russian Technological Journal</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2782-3210</issn><issn pub-type="epub">2500-316X</issn><publisher><publisher-name>RTU MIREA</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.32362/2500-316X-2019-7-3-77-88</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">mireabulletin-158</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Динамическое программирование как метод сплайн-аппроксимации в САПР линейных сооружений</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Dynamic Programming as a Method of Spline Approximation in the CAD Systems of Linear Constructions</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Карпов</surname><given-names>Д. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Karpov</surname><given-names>D. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>кандидат технических наук, заведующий кафедрой общей информатики Института кибернетики</p><p>Россия, 119454, Москва, пр. Вернадского, д. 78</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Ph.D. (Engineering), Head of the Chair of General Informatics, Institute of Cybernetics</p><p>78, Vernadskogo pr., Moscow 119454, Russia</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Струченков</surname><given-names>В. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Struchenkov</surname><given-names>V. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>доктор технических наук, профессор кафедры общей информатики Института кибернетики</p><p>Россия, 119454, Москва, пр. Вернадского, д. 78</p></bio><bio xml:lang="en"><p>D.Sc. (Engineering), Professor of the Department of General Informatics of the Institute of Cybernetics of Chair of General Informatics, Institute of Cybernetics</p><p>78, Vernadskogo pr., Moscow 119454, Russia</p></bio><email xlink:type="simple">str1942@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>МИРЭА – Российский технологический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>MIREA – Russian Technological University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>09</day><month>06</month><year>2019</year></pub-date><volume>7</volume><issue>3</issue><fpage>77</fpage><lpage>88</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Карпов Д.А., Струченков В.И., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Карпов Д.А., Струченков В.И.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Karpov D.A., Struchenkov V.I.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/158">https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/158</self-uri><abstract><p>В статье рассматриваются математические модели и алгоритмы решения задач, возникающих при автоматизации проектирования трасс линейных сооружений. Принципиальная особенность этих задач состоит в том, что план и продольный профиль трассы состоят из элементов заданного вида. В зависимости от вида сооружения в проектной практике используются отрезки прямых, дуги окружностей, парабол и клотоид. В любом случае необходимо получить гладкую кривую, состоящую из нужной последовательности элементов заданного вида. На стыках элементы имеют общую касательную, а в наиболее сложном случае и общую кривизну. При этом параметры элементов должны удовлетворять техническим ограничениям, которые формализуются в виде системы неравенств. Такого рода кривые принято называть сплайнами. Важно подчеркнуть, что число элементов искомого сплайна, как правило, неизвестно и определяется в процессе решения задачи. Это обстоятельство существенно усложняет и не позволяет применить для решения методы нелинейного программирования, так как неизвестна ее размерность. Кроме того, искомый сплайн – это экстремаль некоторого функционала. Ранее была решена задача аппроксимации плоской кривой, заданной последовательностью точек, сплайном, состоящим из отрезков парабол. В данной статье рассматривается сплайн, включающий элементы различного вида, в том числе и наиболее сложная задача поиска сплайна, состоящего из последовательности отрезков: прямая+клотоида+окружность+клотоида+прямая и т.д. Этот сплайн в статье называется сплайн с клотоидами. Приводится оригинальная формализация задачи, которая для поиска сплайнов позволяет применять динамическое программирование, а также новый алгоритм.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Under study is a problem of the line structure routing of roads, railways and other linear constructions. Designing a trace plan and longitudinal profile are considered as non-linear programming tasks. Since the number of elements of the plan and the longitudinal profile is not known, the problem is solved in three stages. First, a search is performed for a polyline consisting of short elements. On the second stage it is used to determine the initial approximation of the desired line, which is optimized at the last stage. The required line consists of a given type elements and it is a spline with a number of features:- In contrast to the polynomial elements considered in the theory of splines, when designing roads unknown spline is a sequence of elements: straight, clothoid, circle, clothoid, straight and so on.- In this task, the spline does not have to be a single-valued function.- The parameters of the elements of the desired spline must satisfy the constraints in the form of inequalities.These features of the task do not allow the use of non-linear programming methods to solve it. Converting a broken line to a spline is carried out using dynamic programming. For this purpose a special formalization of this task is proposed. A new algorithm of dynamic programming is given. The result is used as an initial approximation to optimize the parameters of the spline using a previously developed non-linear programming program.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>трасса</kwd><kwd>план и продольный профиль</kwd><kwd>сплайн</kwd><kwd>динамическое программирование</kwd><kwd>целевая функция</kwd><kwd>ограничения</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>route</kwd><kwd>plan view and longitudinal section</kwd><kwd>spline</kwd><kwd>dynamic programming</kwd><kwd>object function</kwd><kwd>constraint</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Струченков В.И. Методы оптимизации трасс в САПР линейных сооружений. М: Солон-Пресс, 2015. 271 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Struchenkov V.I. Methods to optimize the routes in CAD linear structures. Moscow, Solon Press Publ., 2014. 271 p. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Михалевич В.С., Шор Н.З. Математические основы решения задачи выбора оптимального очертания продольного профиля // Труды Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та трансп. стр-ва. Вып. 51. М.: Транспорт, 1964. С. 12–24.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mikhalevich V.S., Shor N.Z. Mathematical foundations for solving the problem of choice optimal outline of the longitudinal profile. Trudy Vsesoyuznogo nauchno-issledovatel'skogo instituta transportnogo stroitel'stva (Proceed. of the All-Union Scientific Research Institute of Transport Construction). 1964. Is. 51. Moscow: Transport Publ., 1964. P. 12-24. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карих Ю.С. Оценка существующих методов проектирования продольного профиля // В сб. трудов ГипродорНИИ. Вып. 17. Повышение экономической эффективности капиталовложений в строительство, ремонт и содержание автомобильных дорог. М.: Издание ГипродорНИИ, 1976. С. 105–112.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Karikh Yu.S. Evaluation of existing longitudinal profile design methods. In the Collection of works of GiprodorNII: Improving the economic efficiency of investment in the construction, repair and maintenance of roads. M.: GiprodorNII Publ., 1976. P. 105-112. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шейдвассер Д.М. Оптимизация трассы железных дорог на напряженных ходах // В Сб. научных трудов ВНИИ трансп. стр-ва. Автоматизация проектирования объектов транспортного строительства. М.: Транспорт, 1986. С. 16–29.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sheidvasser D.M. Optimization of the route of the railways on tight passages. In the Collection of scientific works of the All-Union Scientific Research Institute of Transport Construction: Automation of the design of transport construction objects. M.: Transport Publ., 1986. P. 16-29. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Струченков В.И. Использование параболических сплайнов в САПР линейных сооружений // Российский технологический журнал. 2018. Т. 6. № 1. С. 40–51.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Struchenkov V.I. The use of parabolic splinees in CAD of linear structures. Rossiyskiy tekhnologicheskiy zhurnal ( Russian Technological Journal). 2018; 6(1):40-51. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Альберг Дж., Нильсон Э., Уолш Дж. Теория сплайнов и ее приложения: пер. с англ. М.: Мир, 2012. 319 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Alberg J., Nilson E., Walsh J. The theory of splines and its applications. Moscow: Mir Publ., 2012. 312 p. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Изд-во Иностранной литературы, 1960. 402 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bellman R. Dynamic programming. Moscow: Inostrannaya literatura Publ., 1960. 402 p. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
