Выпуск 3 - Issue 3

Цель: Создать метод расчета фронта работ подрядной строительной организации и организационно-технологические схемы их выполнения с минимизацией ущерба перерабатывающей способности реконструируемой железнодорожной станции. Усовершенствовать организационно-технологическое проектирование строительных работ по реконструкции железнодорожных сортировочных станций. Методы: Применены теория поточного строительства; методы системного анализа; теория экономической эффективности капитальных вложений; теория расписаний. Использован программный комплекс Microsoft Project. Все исследования проведены в рамках совершенствования организационно-технологического проектирования работ по реконструкции железнодорожных станций. Результаты: Назначены формообразования комплексов работ – строительных потоков, этапов работ, циклов, узлов, имеющих самостоятельную эксплуатационную готовность. Разработаны варианты календарных графиков реконструкции сортировочных станций. Рассчитано рациональное распределение во времени капитальных вложений каждого этапа. Определены технико-экономические показатели вариантов реконструкции при разной перерабатывающей способности станций. Рассчитан эффективный вариант организации комплексного потока реконструкции по критерию максимально возможной перерабатывающей способности станции в период строительно-монтажных работ Для совершенствования организационно-технологического проектирования разработана классификация строительных потоков реконструкции железнодорожных сортировочных станций. Для разработки календарных графиков и автоматизированной выборки необходимых показателей адаптирован прикладной программный комплекс Microsoft Project. Практические результаты: Промежуточный прием законченных объектов в проектах производства работ по реконструкции сортировочной станции снизит риск замораживания капитальных вложений.

Ключевые слова: Сортировочная станция, строительный поток, реконструкция, организационно-технологическая схема, капитальные вложения, снижение затрат, высокая перерабатывающая способность.

Контакты: avkabanov07@inbox.ru

A study of organisational-engineering models for reconstruction of railway marshalling yards. Alexander V. Kabanov, Nadezhda A. Zhemchugova

Objective: To develop a method for calculating the scope of work of a building contractor, and the organisational-engineering schemes of its fulfilment which minimise the damage to processing capability of a railway station under reconstruction. To improve organisational and production engineering of building works in reconstruction of railway marshalling yards. Methods: Applied were sequenced-flow construction theory, systemic analysis methods, economical efficiency of capital investments theory, and scheduling theory. Microsoft Project software was used. All the studies were conducted as part of improving the organisational and production engineering of works in reconstruction of railway stations. Results: Forming of sets of operations was set – spreads, operational stages, cycles, node points which possess independent operational capability. Graphic schedule options for reconstruction of railway marshalling yards were developed. Rational temporal distribution of capital investments into each stage was calculated. Technical and economic performance indices for reconstruction options were set for various station estimated capacities. An efficient option for organisation of integrated reconstruction flow is calculated by the criterion of maximum possible station capacity for the duration of building and assembly works. In order to improve the organisational and process engineering, a classification of spreads of reconstruction of railway marshalling yards was developed. For development of graphic schedules and automated sampling of required indices, applied software system Microsoft Project was adapted. Practical importance: Interim acceptance of completed objects in projects of performance of works in reconstruction of railway marshalling yards would reduce the risk of freezing capital investments.

Keywords: Railway marshalling yard, spread, reconstruction, organisational and engineering scheme, capital investment, cost cutting, high capacity.

Contacts: avkabanov07@inbox.ru

Цель: Сформулировать предложения для улучшения показателей использования подвижного состава (груженых и порожних рейсов) операторской компании при перевозках грузов в международных коридорах в припортовой транспортно-технологической системе. Методы: Проанализированы публикации данного направления исследований, применена модификация методов геометрического и экономико-географического моделирования для разграничения сфер влияния станций нахождения вагонов собственности операторской компании. Результаты: Получено теоретическое обоснование территориальной картины олиго(дуо)полистического рынка грузовых перевозок в рассматриваемом регионе. Сформулирован алгоритм распределения подвижного состава со станций погрузки на припортовые станции с целью сокращения продолжительности оборота вагона. В среде системы аналитических вычислений построена географическая модель раздела рынка подвижного состава по видам грузовых перевозок для станций, использующая аналитические кривые. Практическая значимость: Снижение эксплуатационных расходов на перевозку груженых вагонов на припортовых станциях в зависимости от длины маршрута дает экономический эффект для совокупности региональных распределительных станций нахождения вагонов собственности операторской компании.

Ключевые слова: Железнодорожная инфраструктура, транспортный узел, международный транспортный коридор, операторская компания, оборот вагона, порожний рейс, коэффициент эффективности участка, экономико-географический метод, алгебраические кривые, метод наименьших квадратов, олигополистический рынок, дуополия.

Контакты: o_chislov@mail.ru

Operator company waggon flow distribution in port transport hubs by economic and geographical delineation methods. Oleg N. Chislov, Viktor A. Bogachev, Vyacheslav M. Zadorozhniy, Taras V. Bogachev

Objective: To make proposals for improving usage indices of rolling stock (loaded and empty runs) of an operator company when transporting freight through international corridors in a port transport and technology system. Methods: Publications of this type of studies were analysed, geometrical and economic and geographical simulation methods were modified to delineate spheres of influence of location stations of operator company-owned waggons. Results: Theoretical justification was obtained for a territorial picture of an oligo-duopolistic market of freight transportation in the region under consideration. An algorithm was formulated for distribution of rolling stock from loading stations to port stations to reduce waggon round-trip time. A geographic simulation for division of rolling-stock market by types of freight transportation for stations was built with the use of analytical curves in an analytical calculations system environment. Practical importance: Reduction of operating costs for transportation of loaded waggons at port stations depending on the route length provides economic effect for the group of regional distribution stations where operator company-owned waggons are located.

Keywords: Rail infrastructure, transport hub, international transport corridor, operator company, waggon round-trip time, empty run, section efficiency coefficient, economic and geographical method, algebraic curves, least-squares method, oligopolistic market, duopoly.

Contacts: o_chislov@mail.ru

Цель: Определить стоимость технического обслуживания и ремонтов пути с учетом понятия о стоимости жизненного цикла объекта; срок службы верхнего строения пути из условия минимума стоимости жизненного цикла. Методы: Использован статистический метод обработки данных автоматизированных систем управления. Применено моделирование жизненного цикла верхнего строения железнодорожного пути. Результаты: На основе отраслевой нормативной документации методологии «УРРАН» разработана методика определения стоимости межремонтного цикла, сформулирован метод определения стоимости технического обслуживания и ремонтов, установлен примерный диапазон сроков службы из условия минимальной стоимости технического обслуживания и ремонтов. Рассчитана минимальная стоимость технического обслуживания и ремонтов пути на разных этапах межремонтного цикла. Практическая значимость: Рассмотренный метод определения стоимости технического обслуживания и ремонтов закладывает основу принятия управленческих решений при определении стратегии содержания железнодорожного пути и выбора его оптимальных конструкций в разных условиях эксплуатации.

Ключевые слова: Железнодорожный путь, жизненный цикл, стоимость жизненного цикла, межремонтный цикл, техническое обслуживание пути, ремонт пути, условия эксплуатации, верхнее строение пути.

Контакты: oddman@bk.ru

Specific features of life cycle cost calculation of track superstructure on sections with different operational conditions. Vladimir P. Beltyukov, Andrey V. Andreyev

Objective: To calculate the cost of track maintenance and repair taking into account the concept of an object's life cycle cost, and service life of track superstructure proceeding from the condition of minimum life cycle cost. Methods: Statistical method of processing automated control systems data was used. Modelling of rail track superstructure life cycle was applied. Results: On the basis of industry-specific regulatory documents for URRAN methodology, a method for assessing inter-repair cycle cost was developed, a method for assessing maintenance and repair costs was formulated, and approximate range of service life length was set from a condition of minimum cost of maintenance and repair. Minimum cost of track maintenance and repair at different stages of inter-repair cycle was calculated. Practical importance: The method for assessing maintenance and repair costs which was considered in the paper forms basis for taking managerial decisions in determining strategy for rail track maintenance and for choosing best possible designs under different operating conditions.

Keywords: Railroad track, life cycle, life cycle cost, inter-repair cycle, track maintenance, track repair, operating conditions, track superstructure.

Contacts: oddman@bk.ru

Цель: Разработать комплексное системное решение по оценке потребности в ремонте пути в рамках жизненного цикла между капитальными ремонтами, а также критерии оценки потребности в техническом обслуживании и ремонте пути с разделением критериев по ключевым конструкционным, эксплуатационным, природно-климатическим факторам; улучшить интегральные методы оценки параметров технического состояния верхнего строения пути и статистическую отчетность о его эксплуатации. Методы: Использован статистический метод обработки данных автоматизированных систем управления путевой инфраструктурой. Применена классификация путевых работ в зависимости от вида обслуживаемого элемента конструкции пути и потенциально потребного промежуточного ремонта. Стоимость жизненного цикла верхнего строения железнодорожного пути моделировалась в интервале между капитальными ремонтами. Результаты: Рассмотрена возможность оценки потребности в промежуточных ремонтах железнодорожного пути на основе анализа статистической отчетности о выполненных путевых работах, данных диагностики, собранных из автоматизированных систем управления путевой инфраструктурой. Практическая значимость: Рассмотренный подход дает системное решение оценки потребности в промежуточных ремонтах пути: при оценке потребности в ремонте рассчитываются интегральные показатели технико-экономического состояния верхнего строения железнодорожного пути, выполняются оптимизационное моделирование стоимости жизненного цикла железнодорожного пути для выбора экономически эффективной стратегии его содержания, а также комплексная оценка эксплуатируемой инфраструктуры с указанием потребных мер управляющего воздействия. Источником проведения расчетов служит статистическая отчетность об эксплуатации верхнего строения железнодорожного пути и результаты его диагностики. Описываемые методики предполагают проведение автоматизированных расчетов на уровне дирекций инфраструктуры.

Ключевые слова: Железнодорожный путь, комплексная оценка, промежуточный ремонт, стоимость жизненного цикла, критерии назначения ремонтов.

Контакты: eskalran@mail.ru

Comprehensive assessment of a need in interim track repairs. Vladimir P. Beltyukov, Aleksandr A. Tretyakov

Objective: To develop comprehensive systemic solution for assessment of the need for track repair within life cycle between full repairs, as well as criteria for assessment of the need for track maintenance and repair, with criteria distributed by key design, operational, and natural-environment and climatic factors; to improve integral methods of evaluation of parameters of technical condition of track superstructure and statistical reporting of its operation. Methods: Statistical method for processing data of the automated track infrastructure control systems was applied. Classification of track work based on the serviced track infrastructure element and potentially required interim repair was applied. Life cycle cost of rail track structure was modelled in the interval between full repairs. Results: Possibility of estimating the need in interim rail track repairs was considered, based on analysis of statistical reports on completed track work and diagnostics data collected from automated track infrastructure control systems. Practical importance: The considered approach gives a systemic solution to estimation of the need for interim track repairs. When estimating the need for repair, integral indices of technical and economic state of rail structure are calculated, optimisation modelling of rail track life cycle cost is conducted to choose economically efficient strategy of its maintenance, as is comprehensive assessment of operated infrastructure with required measures of controlling actions listed. Sources for calculation were statistical reports on operation of rail track structures and results of their diagnostics. Methods described suppose automated calculations on the level of infrastructure directorates.

Keywords: Rail track, comprehensive assessment, interim repair, life cycle cost, repair prescription criteria.

Contacts: eskalran@mail.ru

Цель: Обобщить опыт применения и устройства защитных подбалластных слоев для снижения интенсивности накопления остаточных деформаций земляного полотна в уровне основной площадки. Обозначить задачи, требующие скорейшего решения для повышения качества производства работ по устройству подбалластного защитного слоя. Методы: Использован метод теоретического анализа в части использования различных материалов и технологий, направленных на изменение свойств грунтов основной площадки земляного полотна железнодорожного пути. Результаты: Определена область эффективного применения защитных подбалластных слоев с учетом эксплуатационных особенностей участка железнодорожного пути. Сформулированы задачи, требующие обоснованного решения в организации производства капитальных путевых работ с использованием современной высокопроизводительной техники и контроля их качества. Практическая значимость: На основании многочисленных экспериментов, проведенные в разные годы учеными ПГУПС на участках пути, находящихся в различных эксплуатационных условиях, определена связь между уровнями напряжений в элементах железнодорожного пути и используемыми защитными подбалластными слоями.

Ключевые слова: Напряжение, деформация, геоматериалы, подбалластный защитный слой, земляное полотно, путеремонтный комплекс AHM-800R.

Контакты: kaf_jdp@mail.ru

Analysis of methods for increasing soil bearing capacity of supporting subgrade. Lyudmila S. Blazhko, Sergey N. Chuyan, Vladislav B. Zakharov, Yevgeniy V. Chernyayev

Objective: To summarise the experience of application and setting up safety sub-ballast layers for reduction of intensity of development of residual deformation of earthwork in the roadbed level. To set out tasks that require urgent solution to improve the quality of works conducted for setting up sub-ballast safety layer. Methods: Method of theoretical analysis as regards the use of various materials and technologies aimed at changing the qualities of soils of supporting subgrade of railroad track. Results: The field of efficient application of safety sub-ballast layers was determined with the account for operational peculiarities of a rail track section. Tasks, which require justified solution in organisation of capital trackworks with the use of modern high-powered equipment and quality control thereof. Practical importance: On the basis of numerous experiments conducted by Petersburg State Transport University (PGUPS) researchers over a number of years on track sections experiencing different operational conditions, connection was established between stress levels in rail track elements and sub-ballast safety layers being used.

Keywords: Strain, deformation, geomaterials, sub-ballast safety layer, earth work, track-repair system ANM-800R.

Contacts: kaf_jdp@mail.ru

Цель: Проверить соответствие остаточных напряжений, действующих в цельнокатаных колёсах, требованиям нормативных документов после упрочняющей локальной термообработки. Методы: При испытаниях в соответствии с требованиями ГОСТ 32207-2013 производили локальную термообработку дисков цельнокатаных колёс с последующей радиальной огневой разрезкой от гребня до ступицы с измерением схождения кромок, разрезали колеса на секторы параллельно оси колеса с измерением внутренних напряжений с помощью двухкомпонентных тензорезисторов с базой 5 мм, наклеенных в месте перехода диска в обод, обрабатывали данные с построением эпюр внутренних напряжений. Результаты: Выявлено, что на поверхности катания по кругу катания остаточные окружные напряжения – сжимающие, величина напряжений не превышает допустимых значений; глубина точки перехода сжимающих остаточных окружных напряжений в растягивающие соответствует требованиям нормативной документации. Подтверждены требования нормативных документов по обеспечению безопасного уровня остаточных напряжений для цельнокатаных колёс, подвергнутых локальной термообработке. Практическая значимость: Данный метод можно использовать для повышения безопасности движения, надёжности цельнокатаных колёс с учётом перспективы повышения нагрузки на ось.

Ключевые слова: Колесо, локальная термообработка, остаточные напряжения, безопасность, усталостная прочность.

Контакты: d_kononov@mail.ru

Residual stresses in solid-rolled railway wheels after strengthening treatment. Igor A. Ivanov, Dmitriy P. Kononov, Sergey V. Urushev, Aleksey V. Yakushev

Objective: To check the correspondence of residual stresses in solid-rolled railway wheels to the requirements of regulatory documents after strengthening localized thermal treatment. Methods: During checks for correspondence to requirements of state standard GOST 32207-2013 localized thermal treatment of solid-rolled wheel plates was conducted, followed by radial fire cutting from flange to hub with edge toe-in measured. Wheels were cut into sectors parallel to wheel axis with internal stresses measured by two-component resistance strain gauges with 5 mm base glued at the spot where wheel plate turns into rim. Data were processed with building of distribution curves of internal stresses. Results: It was established that on tread contact surface residual tangential stresses are compressive in nature. The value of stresses does not exceed permitted values. Depth of transition point of compressive residual tangential stresses into tension stresses conforms to requirements of regulatory documents. Requirements of regulatory documents regarding ensuring safe level of residual stresses for solid-rolled railway wheels subjected to localized thermal treatment. Practical importance: This method can be used for increasing traffic safety and reliability of whole-rolled wheels in instances of increasing axial loads.

Keywords: Wheel, localized thermal treatment, residual stresses, safety, fatigue resistance.

Contacts: d_kononov@mail.ru

Цель: Исследовать перемещения массивных опор железнодорожного моста при воздействии поездной нагрузки, чтобы подтвердить гипотезу о демпфировании колебаний железнодорожных мостов вследствие оттока энергии в грунт основания. Методы: Рассматривались особенности динамического воздействия поездной нагрузки на мост с учетом взаимодействия опор с грунтом основания на основе численных экспериментов. Расчетная оценка динамических процессов в системе «поезд – мост – основание» выполнена на основе плоской конечно-элементной модели с помощью программного комплекса Midas / Civil. Результаты: Сравнение расчетных амплитуд колебаний пролетного строения и опор с экспериментальными значениями, измеренными при оценке технического состояния эксплуатируемого железнодорожного моста, показало, что расчетная величина коэффициента динамики к поездной нагрузке для пролётного строения не превышает нормативного значения. Выяснено, что для опор эта величина превышает единицу, т. е. больше нормативного значения, и свидетельствует о динамическом взаимодействии пор моста с грунтом основания. Это подтверждает гипотезу об оттоке энергии в грунт основания при колебаниях мостовых конструкций. Показана целесообразность проведения дополнительных исследований колебаний массивных опор мостов на относительно слабых грунтах при воздействии нагрузки от поезда. Практическая значимость: Результаты работы подтверждают корректность предлагаемой динамической модели системы «поезд – мост – основание» и показывают возможность моделирования демпфирования колебаний мостовых конструкций на основе динамического взаимодействия опор с грунтом основания.

Ключевые слова: Железнодорожный мост, поезд, основание опоры, конечный элемент, частота колебаний, шаг интегрирования, демпфирование колебаний, динамический коэффициент.

Контакты: imostov@yandex.ru

Calculational and experimental studies for dynamic interaction of rail bridge spans and abutments. Valeriy V. Kondratov, Vadim A. Petrov, Sergey S. Kovalinskiy

Objective: To study displacement of a rail bridge's plate piers under the influence of train load in order to confirm a hypothesis on damping vibrations of rail bridges due to energy outflux to foundation soil. Methods: Specific features of dynamic influence of train load on a bridge were considered taking into account interaction of abutments with foundation soil on the basis of numerical experiments. Calculation evaluation of dynamic processes in the "train – bridge – foundation" system was conducted with the use of horizontal finite-element model on the Midas / Civil software system. Results: Comparison between calculated amplitude of oscillations of spans and abutments and experimental values measured in the course of evaluation of technical condition of an operated rail bridge has indicated that the calculated value of coefficient of dynamic to train load for rail bridge span does not exceed the regulatory value. It was also established that for abutments the value exceeds one, i. e. it is over the regulatory value, and constitutes evidence of dynamic interaction between bridge abutments and foundation soil. This confirms the hypothesis of outflux of energy into foundation soil when bridge structures vibrate. Practicability of conducting additional studies of vibrations of bridges' plate piers in relatively soft soils under the influence of train loads was shown. Practical importance: Study results confirm that the proposed dynamic "train – bridge – foundation" system model is correct, and show that it is possible to simulate damping vibrations of bridge structures on the basis of dynamic interaction of abutments with foundation soil.

Keywords: Rail bridge, train, pier footing, finite element, vibration frequency, integration step, vibration damping, dynamic coefficient.

Contacts: imostov@yandex.ru

Цель: Разработать и описать новую конструкцию сейсмоизолирующего устройства, состоящего из упругодемпфирующего элемента, соединенного с изолированными частями сооружения фрикционно-подвижными соединениями (ФПС), предназначенного для снижения расчетных нагрузок на сооружение, а также для многоуровневого проектирования и управления повреждениями конструкции. Методы: Для анализа работы ФПС использованы методы динамических расчетов сооружений, моделирование расчетных акселерограмм с использованием ЭВМ, а также натурные испытания при помощи сейсмоплатформ. Результаты: Предложено конструктивное решение нового сейсмоизолирующего устройства, упругодемпфирующий элемент которого выполнен в виде столика, верхняя плита столика устанавливается на металлические стержни из высокопрочной стали, параллельно со столиком установлены гидравлические демпферы, а ФПС из пакетов стальных листов соединены высокопрочными болтами, пропущенными через овальные отверстия. Выявлено, что при относительно слабых землетрясениях описываемая конструкция работает в упругой стадии и ФПС заблокированы; при сильных землетрясениях, когда горизонтальная нагрузка превышает силу трения в ФПС, происходит проскальзывание элемента за счет формы отверстий, что обеспечивает взаимное смещение листов на величину зазора между болтом и краем овального отверстия и обеспечивает сохранность сооружения. Практическая значимость: Использование описанной системы сейсмозащиты позволяет снизить расчетные сейсмические нагрузки на сооружения в пределах 40–70 % и спрогнозировать сценарии разрушения сооружения. Таким образом, снижается стоимость объекта строительства и повышается его надежность, что в свою очередь приводит к снижению экономических и социальных рисков при землетрясении.

Ключевые слова: Сейсмостойкость, сейсмоизоляция, фрикционно-подвижные болтовые соединения.

Контакты: i-kuznetsova@mail.ru

Application of frictional dynamic bolted-type connections to ensure seismic resistance of engineering structures of bridges and other objects. Inna O. Kuznetsova, Svetlana S. Vanicheva, Maksim V. Freze, Anzhelika A. Dolgaya, Tagir M. Azayev, Khanzada R. Zaynulabidova

Objective: To develop and describe a new design of a seismic-isolation device consisting of elastic damping element connected to isolated parts of an object by frictional dynamic connections. It is intended for reduction of design load on an object, as well as multi-level designing and management of object damage. Methods: Structure dynamic calculation methods were used to analyze the operation of frictional dynamic connections, as were computer simulation of calculation accelerograms and full-scale tests involving shake tables. Results: A design solution for a new seismic-isolation device is proposed. Its elastic damping element is shaped like a table, its top plate is placed on metallic bars made from high-resistance steel, hydraulic dampers are installed parallel to the table, and frictional dynamic connections made from piles of steel plates are linked by high-strength bolts put through oval openings. It was discovered that in cases of relatively minor earthquakes the construction described here is operating in elastic stage, and frictional dynamic connections get blocked. During strong earthquakes, when horizontal load exceeds friction force in frictional dynamic connections, slipping of an element occurs due to shape of openings which ensures mutual displacement of plates by gap width between the bolt and the edge of oval opening, which ensures the structure's preservation. Practical importance: Using the seismic resistance system described here allows for reduction of calculation seismic loads on structures by between 40 and 70 per cent, and to forecast scenarios of structure destruction. Thus the cost of construction object gets reduced, its reliability is increased, which cuts economic and social risks in case of an earthquake.

Keywords: Seismic resistance, seismic isolation, frictional dynamic bolted-type connections.

Contacts: i-kuznetsova@mail.ru

Цель: Теоретически проработать вопрос о возможности перевозки дизельного топлива летних сортов при низких температурах воздуха наличным подвижным составом, поскольку за время транспортирования топливо охлаждается до температур, при которых начинается физико-химическая реакция их фазового расслоения. Методы: Использованы математические методы расчета коэффициента теплоотдачи, тепловых и гидродинамических процессов. Результаты: Расчеты тепловых и гидродинамических процессов в окрестностях теплового аккумулятора обобщены рабочими формулами для коэффициента теплоотдачи с поверхности аккумулятора жидкому нефтепродукту. По результатам расчета предложено установить в цистернах тепловые аккумуляторы, возбуждающие термогравитационную конвекцию в массе жидкого нефтепродукта. Практическая значимость: Благодаря предложенным изменениям в конструкции цистерн с непрерывным перемешиванием и подогревом перевозимого топлива за счет установки теплового аккумулятора, возбуждающего термогравитационную конвекцию в массе жидкого нефтепродукта, появится возможность перевозить летнее дизельное топливо в зимнее время наличным подвижным составом.

Ключевые слова: Дизельное топливо, летний сорт, низкая температура, фазовое расслоение, термогравитационная конвекция, тепловой аккумулятор, вагон-цистерна.

Контакты: moiseev_v_i@list.ru

Problem of rail transportation of summer grades of diesel fuel in low air temperatures. Vladimir I. Moiseyev, Tatyana A. Komarova, Aleksandr V. Zhebanov

Objective: Theoretically consider the issue of possible transportation of summer-grade diesel fuel in low air temperatures by existing rolling stock, as during transportation the fuel cools down to temperatures under which physicochemical reaction of its phase separation starts. Methods: Mathematical methods for calculating heat emission coefficient, thermal and hydrodynamic processes were applied. Results: Calculations of thermal and hydrodynamic processes in the vicinity of thermal accumulator are combined by working formulae for heat emission coefficient from the accumulator surface for liquid oil product. As a result of calculations, it is proposed to install in the tanks thermal accumulators which stimulate heat-gravitational convection of hydrocarbon oils. Practical importance: Thanks to the proposed amendments to the design of tanks with continual stirring and heating of the transported fuel by installing a heating accumulator which stimulates heat-gravitational convection of hydrocarbon oils, it would be possible to transport summer-grade diesel fuel in wintertime by existing rolling stock.

Keywords: Diesel fuel, summer grade, low temperature, phase separation, heat-gravitational convection, thermal accumulator, tank car.

Contacts: moiseev_v_i@list.ru

Цель: Определить и уточнить механические свойства специальных пружин с коэффициентом статической прочности меньше единицы по разработанной и представленной в статье методике, изготовленных из стали марки 60С2ХФА с применением высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО). Определить общие характеристики свойств материала пружин, применяемых в рессорном подвешивании тележек моделей 18-9810 и 18-9855 из стали 60С2ХФА без эффекта ВТМО (модуль сдвига G и допускаемые касательные напряжения). Методы: Испытания образцов из стали марки 60С2ХФА без эффекта ВТМО на кручение. Статические испытания специальных пружин с упрочнением ВТМО на сжатие. Результаты: Полученные данные по результатам испытаний образцов и специальных пружин свидетельствуют о наличии эффекта упрочнения пружин после ВТМО и позволяют сделать вывод, что в дальнейших расчетах следует руководствоваться значением G = 80 ГПа и допустимым касательным напряжением 1000 МПа для стали 60С2ХФА. Практическая значимость: Приведенный в работе анализ механических свойств материала пружин позволяет уточнить расчет пружины при проектировании или совершенствовании рессорного подвешивания.

Ключевые слова: Высокотемпературная термомеханическая обработка, модуль сдвига, допустимое касательное напряжение, испытания на кручение, коэффициент запаса статической прочности, условный предел текучести.

Контакты: agusev@tt-center.ru

Objective: To define and refine mechanical properties of special springs with static strength coefficient below one using a newly developed method presented in the paper. The springs, produced from grade 60S2KhFA steel, were subjected to high-temperature thermomechanical treatment (HTMT). To establish general characteristics of material properties of springs used for swing suspension of model 18-9810 and model 18-9855 bogies, produced from grade 60S2KhFA steel without HTMT effect (shear modulus G and permissible shear stress). Methods: Torsion tests of samples produced from grade 60S2KhFA steel without HTMT effect. Static compression tests of special springs with HTMT treatment. Results: Data obtained from results of tests of samples and special springs indicate that spring strengthening effect does occur after HTMT, and allow to conclude that in further calculations the value of G = 80 hPa and permissible shear stress of 1,000 mPa for grade 60S2KhFA steel. Practical importance: Analysis of mechanical properties of spring material provided in the paper allows for refining calculation of springs during designing or improving swing suspension.

Keywords: High-temperature thermomechanical treatment, shear modulus, permissible shearing strain, torsion tests, static capacity safety coefficient, conventional yield limit.

Contacts: agusev@tt-center.ru

Цель: Исследовать возможность представления и описания конфигураций рельсовых цепей для проектирования и ведения технической документации в отраслевом формате технической документации. Методы: Используются методы теории графов. Результаты: Разработан формат описания рельсовых цепей, достаточных для решения задач хозяйства СЦБ. Формат описания рельсовых цепей утвержден в качестве отраслевого в ОАО «РЖД» и в настоящее время активно используется как в системе ведения технической документации, так и в задачах смежных систем. Модуль формирования описания действует полностью автоматически и сохраняет данные в утвержденном формате. Разработан способ идентификации одинаковых рельсовых цепей независимо от того, как их нарисовал проектировщик на схеме станции. Данный способ реализован в виде алгоритма и программы, которая автоматически формирует марку топологии рельсовой цепи по двухниточному плану. Приведены результаты идентификации топологий рельсовых цепей для реальной станции. Практическая значимость: Использование предложенного метода представлений топологий рельсовых цепей позволяет упростить разработку модулей сверки технической документации.

Ключевые слова: Проектирование, напольное технологическое оборудование, АРМ-ВТД, экспертиза технической документации, рельсовые цепи, отраслевой формат, техническая документация.

Контакты: sedyhdmitriy@gmail.com

Identification of topologies of rail track circuits in industry-specific format of engineering documentation for signalling arrangements. Dmitriy V. Sedykh

Objective: To study possibilities for presenting and describing configurations of rail track circuits for designing and keeping engineering documentation in industry-specific format of engineering documentation. Methods: Graph theory methods were applied. Results: A format for describing rail track circuits was developed, sufficient for the purposes of signalling infrastructure. A format for describing rail track circuits was approved by Russian Railways JSC as industry-specific and is regularly used at present both in the system for keeping engineering documentation and in the tasks of related systems. A module for forming a description operates fully autonomously and saves the data in approved format. A method for identification of similar rail circuits was developed, independent from how a designer drew them on a station scheme. The method was realized as an algorithm and a program which automatically forms rail track circuit topology mark on double-rail track circuit. Results of identification of rail track circuits' topologies are provided for a real-life station. Practical importance: Application of the proposed method of presenting rail track circuits' topologies allows for simplification of development of modules for comparative check of engineering documentation.

Keywords: Designing, floor-standing processing equipment, automated workstation for keeping technical documents (ARM-VTD), examination of engineering documentation, rail track circuits, industry-specific format, engineering documentation.

Contacts: sedyhdmitriy@gmail.com

Цель: Подтвердить эффективность и практическую применимость расчета прогибов рельсовой подкладки на деревянной шпале, разработанного на основе новой теоретической методики оценки прочности рельсовой подкладки. Методы: Произведен теоретический расчет прогибов рельсовой подкладки на деревянной шпале. Проведено лабораторное испытание рельсовой подкладки на деревянной шпале с использованием испытательной машины INSTRON SATEC 1200KN, с фиксацией результатов тензометрической станцией «Геркулес» и штангенциркулем «Electronic Digital Caliper». Результаты: Получено подтверждение применимости новой методики расчёта прогибов рельсовой подкладки на деревянной шпале с учетом переменного сечения рельсовой подкладки. Получены значения прогибов рельсовой подкладки на деревянной шпале в зависимости от применяемой нагрузки. Практическая значимость: Применение данной методики оценки прочности рельсовых подкладок позволяет более точно определить запас прочности рельсовой подкладки с различными размерами на проектной стадии.

Ключевые слова: Деревянная шпала, прогиб, рельсовая подкладка, прочность, вертикальные перемещения.

Контакты: m_kostya88@mail.ru

Testing of rail plates for wooden sleeper. Maksim S. Chusovitin, Konstatin S. Malyshev

Objective: To confirm efficiency and practical applicability of a calculation method for deflection of rail plates for wooden sleeper which was developed on the basis of a new theoretical model for evaluation of rail plate bearing capacity. Methods: Theoretical calculation of deflection of rail plate for wooden sleeper was conducted. Laboratory testing of rail plate for wooden sleeper was conducted on test machine Instron Satec 1200KN, with results recorded by strain-gauge station Gerkules and by Electronic Digital Caliper. Results: A confirmation was obtained for applicability of the new calculation method for deflection of rail plate for wooden sleeper taking into account variable cross-section of a rail plate. Values for deflection of rail plate for wooden sleeper depending on applied pressure were obtained. Practical importance: Application of this method of evaluation of the bearing capacity of a rail plate for wooden sleeper allows for a more precise estimation of degree of safety of rail plates of various sizes at designing stage.

Keywords: Wooden sleeper, deflection, rail plate, bearing capacity, vertical movements.

Contacts: m_kostya88@mail.ru

Цель: Показать эффективность методики построения цифровых водяных знаков, устойчивых к атаке «вырезание». Методы: Используемые в статье методы относятся к области теории информации и стеганографии. Результаты: Представлены результаты имитационного моделирования методики построения цифровых водяных знаков на основе БЧХ-синхрокодов; пример встраивания в цифровой аудиосигнал предлагаемых водяных знаков, а также пример их выделения даже после удаления из аудиосигнала некоторых случайных отсчётов. Практическая значимость: Представленные в статье цифровые водяные знаки можно использовать в качестве средства для внедрения дополнительной информации в цифровой аудиосигнал, так что даже после атаки «вырезание» на аудиосигнал с предлагаемыми цифровыми водяными знаками остаётся возможность восстановить внедрённую информацию.

Ключевые слова: БЧХ-код, синхронизация, цифровой водяной знак, цифровой аудиосигнал, атака «вырезание».

Контакты: vso9@yandex.ru

Experimental verification of a method for building digital watermarks resistant to cutting attack. Sergy O. Vikharev, Yevgeniy T. Mironchikov

Objective: To demostrate efficiency of a method for building digital watermarks resistant to cutting attacks. Methods: Methods applied in the paper fall within the domain of information theory and steganography. Results: Results of simulation modelling of a method for building digital watermarks based on BCH-codes are presented, as are an example of building proposed watermarks into digital audio signal, and an example of their extraction even after some accidental counts were removed from audio signal. Practical importance: Digital watermarks proposed in the paper can be used as a means for introducing additional information into digital audio signal, thus even after a cutting attack on audio signal with proposed digital watermarks it is still possible to recover embedded information.

Keywords: BCH-code, synchronization, digital watermark, digital audio signal, cutting attack.

Contacts: vso9@yandex.ru

Цель: Создать вероятностную модель, в которой параметры распределения рассматриваются как компоненты случайного вектора, в рамках этой модели построить состоятельные статистические оценки параметров распределения генеральной совокупности, которые учитывали бы априорную информацию об исследуемых величинах. Методы: Применены такие теории вероятностей и математической статистики, как апостериорная оценка гипотез по методу Байеса, метод наибольшего правдоподобия, частные и условные распределения, теория статистического оценивания параметров распределения. Все исследование проводится в рамках стандартной системы аксиом теории вероятностей. Результаты: Даны точечные оценки параметров, обладающие большей эффективностью, чем стандартные оценки. Под эффективностью оценки в работе понимается отношение среднего квадрата отклонения предложенной статистики и стандартной эффективной статистики от оцениваемого параметра. Получены общие выражения, определяющие как локальную (при заданном значении параметра), так и интегральную (средневзвешенную по априорному распределению параметра) эффективность полученных оценок. На примере математического ожидания нормально распределенной генеральной совокупности вычисляется эффективность при априорном нормальном и гамма-распределении математического ожидания. Показано, что полученные оценки имеют более высокую точность, чем стандартные «эффективные» оценки. Результаты, относящиеся к эффективности оценок, проиллюстрированы графически. Практическая значимость: Повышается точность статистических методов исследования в случае, когда объем эмпирических данных невелик. В частности, предложенный подход может оказаться полезным при проведении дорогостоящих экспериментов, некоторых видов опросов внутри небольших групп населения.

Ключевые слова: Математическая статистика, параметр распределения, точечная оценка, нормальное распределение, гамма-распределение, байесовская оценка, априорная информация.

Контакты: vmkaf@pgups.ru

Taking into account a priori information on parameter in maximum likelihood method. Viktor V. Garbaruk, Viktor N. Fomenko

Objective: To create a probability model in which distribution parameters are considered as components of random vector, to build consistent statistical estimates for general totality distribution parameters within the framework of this model capable of accounting for a priori information on parameters under study. Methods: Probability and mathematical statistics theories were applied, including a posteriori hypothesis estimate by Bayes' method, maximum-likelihood method, marginal and conditional distributions, distribution parameter estimation theory. The entire study is being carried out within the framework of standard axioms system of probability theory. Results: Point estimates of parameters were provided, possessing higher degree of efficiency than standard estimates. In this study, estimate efficiency is understood as mean-square ratio of deviation of proposed statistics and standard efficient statistic from the estimated parameter. Common expressions were obtained, determining both local (with set parameter value) and integral (weighted average by a priori distribution of a parameter) efficiency of estimates obtained. On the example of mathematical expectation of normally distributed general totality, efficiency is calculated for a priori normal and gamma-distribution of mathematical expectation. Obtained estimated were demonstrated to be more accurate than standard "efficient" estimates. Results concerning estimate efficiency were graphically illustrated. Practical importance: Accuracy of statistical study methods is increased in case when the volume of empirical data is low. The proposed approach can be useful when conducting expensive experiments or certain types of polls amongst small groups of population.

Keywords: Mathematical statistics, distribution parameter, point estimate, normal distribution, gamma-distribution, Bayes estimate, a priori information.

Contacts: vmkaf@pgups.ru

Цель: Стабилизировать отправление поездов по расписанию в морские торговые порты, для этого обосновать размер учитываемого фактора неравномерности при нормировании продолжительности основных технологических операций с составами контейнерных блок-поездов на тыловых логистических терминалах и станциях их примыкания в транспортных узлах. Методы: Из действующих автоматизированных систем собраны и обработаны с использованием программного обеспечения MS Excel 2010 статистические данные за четыре месяца (123 дня), определены математическое ожидание, среднеквадратичное отклонение и дисперсия продолжительности операций с составом блок-поезда на железнодорожных путях тылового контейнерного терминала и станции его примыкания. Гипотеза о нормальном законе распределения случайной величины продолжительности каждой из основных операций на терминале и станции проверена по критерию согласия «хи-квадрат». Результаты: Описано распределение случайной величины продолжительности операций на терминале и станции с использованием нормального закона распределения; определены показатели неравномерности для каждой операции; построены технологические графики обработки состава контейнерного блок-поезда на путях тылового контейнерного терминала и железнодорожной станции его примыкания. Практическая значимость: Практические рекомендации позволят увеличить технологические нормы времени обработки блок-поездов на путях тылового контейнерного терминала и железнодорожной станции его примыкания на 1,5 величины среднеквадратичных отклонений для учета неравномерности и межоперационных перерывов. В результате суммарное время обработки блок-поездов по отправлению на путях терминала и станции не превысит увеличенную технологическую норму в 95 % случаев. Такая надежность уровня выполнения технологических операций приемлема для стабилизации отправления поездов по расписанию. Повысятся конкурентоспособность и доходность железнодорожных контейнерных перевозок в транспортных узлах.

Ключевые слова: Состав, контейнерный блок-поезд, тыловой логистический терминал, железнодорожная станция примыкания, отправление по расписанию, продолжительность технологических операций, статистические данные, нормальный закон распределения, технологический график.

Контакты: nadya.climowa2012@yandex.ru

Stabilisation of dispatching of container bloc-trains according to schedule at connecting stations of rear logistical terminal in transportation hub. Nadezhda V. Klimova, Gennadiy M. Groshev, Aleksey G. Kotenko, Irina Yu. Romanova

Objective: To stabilize dispatching of trains according to schedule to maritime trading ports. In order to do that, justify the value of irregularity factor counted into rate setting for the duration of main processing operations of container bloc-train formation at rear logistical terminals and their connecting stations at transportation hubs. Methods: Statistical data covering four months (123 days) were collected from control systems being operated and processed on MS Excel 2010 software. Mathematical expectation, mean-square deviation and variability of duration of operations with bloc-train formation on railway tracks of a rear container terminal and its connecting station were determined. A hypothesis on normal distribution law of random values of duration of each of the main operations at the terminal and the station was checked by chi-square test for goodness of fit. Results: Distribution of random value of duration of operations at a terminal and at a station was described with the use of normal distribution law. Irregularity values for each operation were determined. Operation schedules for processing container bloc-train formation on the tracks of a container terminal and its connecting station were built. Practical importance: Practical recommendations would permit to increase technology-based standards of processing duration of bloc-trains at rear container terminal tracks and its connecting station by 1.5 values of mean-square deviation to account for irregularities and inter-operation pauses. As a result, the combined duration of processing bloc-trains for departure at terminal and station tracks would not exceed the increased technology-based standard in 95 per cent of the cases. Such reliability of the level of conducting processing operations is acceptable for stabilization of dispatching trains on schedule. Competitiveness and profitability of container transportation by rail at transportation hubs would increase.

Keywords: Formation, container bloc-train, rear logistical terminal, connecting railway station, dispatching on schedule, duration of processing operations, statistical data, normal distribution law, operation schedule.

Contacts: nadya.climowa2012@yandex.ru

Цель: Обосновать применение метрик сложности программ в качестве дополнительного инструмента для выявления дефектов безопасности при проведении статического анализа программ. Методы: Применены методы программометрии, на основе которых разработан метод выявления дефектов безопасности в программных средствах с использованием модели программы в виде схемы Янова, а также совокупности структурированных метрик сложности. Результаты: Рассмотрены два взаимодополняющих направления формирования информативного структурированного метрического базиса. Первый заключается в ранжировании метрик сложности на основе экспертного оценивания в задачах выявления дефектов безопасности программного обеспечения. Во втором предлагается опираться на результаты экспериментального исследования чувствительности компонент расширенного метрического базиса к потенциально опасным программным конструкциям. Практическая значимость: Результат структурирования метрик сложности позволяет сформировать достаточно информативный метрический базис, состоящий из небольшого количества используемых метрик. Аппарат метрического контроля может использоваться при испытаниях программных средств по требованиям безопасности информации.

Ключевые слова: Информационная безопасность, программное обеспечение, метрика сложности, дефект безопасности, недекларированные возможности, статический анализ.

Контакты: sv.diass99@ya.ru

Approach to structuring complexity metrics for detection of software security flaws. Anatoliy A. Korniyenko, Svetlana V. Diasamidze

Objective: To justify application of program complexity metrics as an additional instrument for detecting security flaws when conducting static code analysis. Methods: Program metrics methods were applied, and on their basis a method was developed for detecting security flaws in software with the use of program model presented as Yanov schemata, as well as of sum total of structured complexity metrics. Results: Two complementary directions for forming informative structured metric base were considered. The first one constitutes ranging complexity metrics on the basis of expert evaluation with the task of determining software security flaws. The second one proposes to rely on results of experimental study of sensitivity of components of expanded metric base for potentially dangerous programming constructs. Practical importance: Results of structuring of complexity metrics allows for forming sufficiently informative metrical base consisting of a small number of metrics applied. Metric control apparatus may be applied in testing software on information security requirements.

Keywords: Information security, software, complexity metrics, security flaw, undocumented features, static analysis.

Contacts: sv.diass99@ya.ru

Цель: Разработать алгоритм нахождения опасной частоты сейсмического воздействия для сейсмоизолированного сооружения. Методы: В работе применены метод динамического расчета сооружений, численное моделирование колебаний на ЭВМ; для достижения поставленной цели использованы записи акселерограмм прошлых землетрясений. Результаты: Предложена новая методика поиска опасной частоты сейсмического воздействия для сейсмоизолированной системы. Для задания опасной частоты сейсмического воздействия разработан итерационный алгоритм, основанный на использовании зависимости пиковых ускорений воздействия от его преобладающей частоты и зависимости опасной частоты воздействия от относительного коэффициента трения, который равен отношению фактического коэффициента трения в системе к амплитуде воздействия в долях от ускорения свободного падения. По результатам расчетов одной из таких систем можно сделать вывод, что сгенерированная акселерограмма расчетного воздействия с преобладающей частотой, найденной по предлагаемой методике, опасна для сооружения, и расчет по ней дает результаты в запас прочности сооружения. Практическая значимость: Результаты исследования позволяют генерировать сейсмические воздействия, по которым подбирают параметры сейсмоизоляции и оценивают ее эффективность на ранних стадиях проектирования, а также проектировать типовые конструкции фундаментов.

Ключевые слова: Нелинейные системы сейсмоизоляции, расчетная акселерограмма, опасная частота воздействия.

Контакты: lovelynataxa@inbox.ru

Specific features of setting impact and calculation of non-linear seismic isolation systems. Nataliya V. Nikonova

Objective: To develop an algorithm for finding dangerous frequency of seismic impact for seismic-isolated structures. Methods: In the work, methods of dynamic structure design and computer-based numerical simulation of vibrations were applied. Accelerograms recording past earthquakes were used to pursue the objective. Results: A new method for finding dangerous frequency of seismic impact for seismic-isolated structures was proposed. To set a dangerous frequency of seismic impact, an iteration algorithm was developed, based on the application of dependency of peak accelerations of impact from its dominant frequency and the dependency between dangerous frequency of impact and relative friction coefficient, which equals relation of actual friction coefficient in the system to impact range in fractions of free-falling acceleration. From calculation results of one such system it can be concluded that a generated accelerogram of calculated impact with dominant frequency measured by the suggested method is dangerous for a structure, and calculations based on it provides results for structure's strength reserve. Practical importance: Study results allow for generating seismic impact through which seismic isolation parameters can be set, and its efficiency can be evaluated at early design stages, as well as help develop standard foundation designs.

Keywords: Non-linear seismic isolation systems, calculation accelerogram, dangerous impact frequency.

Contacts: lovelynataxa@inbox.ru