Выпуск 4 - Issue 4

Цель: Разработка требований безопасности и методов контроля, предъявляемых к конструкции пути в виде уравнительного стыка, предназначенного для компенсации продольных перемещений плети бесстыкового пути в результате действия температурной силы и воздействия нагрузок от железнодорожного подвижного состава, для возможности применения готовой продукции на участках пути с высокоскоростным движением поездов. Методы: Использован метод теоретического анализа в части уточнения и расширения существующих требований безопасности, предъявляемых к конструкции пути в виде уравнительного стыка для высокоскоростного движения поездов. Результаты: Разработанные требования безопасности к уравнительным стыкам для высокоскоростного движения и определенные методы их контроля направлены на повышение качества изготовления, монтажа и эксплуатационной надежности конструкции в современных условиях эксплуатации бесстыкового железнодорожного пути для высокоскоростного движения. Практическая значимость: Применение заявленных требований предприятиями-изготовителями, предъявляемых к конструкции уравнительного стыка, используемого в железнодорожном пути высокоскоростных железнодорожных линий, создаст возможность внедрения прогрессивных конструкций уравнительных стыков для высокоскоростного железнодорожного транспорта, требующих повышенного уровня технологии и точности изготовления, и позволит гарантировать безопасность эксплуатации пути и перевозочного процесса.

Ключевые слова: Высокоскоростное движение, верхнее строение пути, уравнительный стык, требования безопасности, подвижный рельс, остряковый рельс.

Контакты: kaf_jdp@mail.ru

Safety requirements toward breather switch construction for high-speed rail lines. Liudmila S. Blazhko, Vladislav B. Zakharov, Yevgeny V. Chernyaev

Objective: Develop safety requirements and inspection methods for the construction of a rail track in the form of breather switches designed for compensating lengthwise movement of the continuous welded track string resulting from temperature action and train pressure, to ensure the ability to implement the end product on high-speed rail sections. Methods: Theoretical analysis was applied for the specifi cation and extension of the existing safety requirements toward the construction of rail lines with breather switches for high-speed trains. Results: The resulting safety requirements toward breather switches for high-speed rail lines and the determined inspection methods are aimed at increased quality of production, installation and operational safety of the structure in the context of operating a continuous welded rail line for high-speed trains. Practical importance: Application of the proposed requirements to the construction of breather switches used in high-speed rail lines by manufacturing facilities will provide an opportunity to implement advanced designs of breather switches for high-speed rail transport requiring increased levels of manufacturing techniques and precision and will guarantee the safety of track operation and the transportation process.

Keywords: High-speed movement, superstructure, breather switch, safety requirements, junction rail, switch point rail.

Contacts: kaf_jdp@mail.ru

Цель: Поставлена и решена задача по определению оптимальной величины состава контейнерного блок-поезда при доставке партии контейнеров в морской торговый порт в транспортном узле по критерию «минимум эксплуатационных расходов за время оборота состава» для получения максимальной выгоды от доставки. Методы: Для доставки контейнеров в морской торговый порт подробно рассмотрены и рассчитаны суммарные эксплуатационные расходы с учетом всего цикла работы состава блок-поезда. Полученные выражения положены в основу решения оптимизационной задачи определения величины состава контейнерного блок-поезда. Для решения задачи по нахождению оптимального размера состава контейнерного блок-поезда по критерию «минимум эксплуатационных расходов за время оборота состава» была использована программа MATLAB R2015b. Проведенные расчеты по решению оптимизационной задачи позволяют найти оптимальную величину состава в зависимости от объемов перевозки. В качестве примера рассмотрена перевозка вагонов с контейнерами между тыловым логистическим терминалом и морским торговым портом. Результаты: Использование предложенных аналитических выражений позволяет установить оптимальный размер состава при доставке партии контейнеров между любыми тыловыми терминалами и морскими торговыми портами при различных объемах перевозки. Практическая значимость: Разработанный подход определения оптимальной величины состава по критерию «минимум эксплуатационных расходов за время оборота состава» даст возможность сократить эксплуатационные расходы ОАО «РЖД», повысить конкурентность контейнерных перевозок.

Ключевые слова: Эксплуатационные расходы, задача оптимизации, величина состава, контейнерный блок-поезд, оборот состава, оптимальный размер состава, скалярная величина, тыловой логистический терминал, минимум функции, морской торговый порт, вес состава, затраты, партия контейнеров.

Контакты: yana90179@mail.ru

On optimizing the size of the block train formation when delivering containers to a commercial sea port in a transportation hub. Gennadij M. Groshev, Vladimir L. Belozerov, Yana V. Kukushkina, Nadezhda V. Klimova

Objective: A task was made and solved pertaining to determining the optimum size of the container block train formation when delivering a batch of containers to a commercial sea port in a transportation hub, based on the criterion of “minimal operational expenditure throughout the train journey” to obtain maximum profit from delivery. Methods: For the purpose of delivering containers to a commercial sea port, total operational expenditures were thoroughly examined and calculated, with account for the entire operational cycle of the block train formation. The expressions obtained were used as the basis for solving the optimization task of determining the size of the container block train formation. To solve the task pertaining to determining the optimum size of the container block train formation based on the criterion of “minimal operational expenditure throughout the train journey”, the MATLAB R2015b software was employed. The calculations performed to solve the optimization task allow for determining the optimum size of the train depending on the carried volumes. An example was given of container cars between the back-end logistics terminal and the commercial sea port. Results: The use of suggested analytical expressions enables the determining of an optimum size of the train when delivering a batch of containers between any back-end terminals and commercial sea ports with different volumes of carriage. Practical importance: The developed approach of determining the optimum size of the train based on the criterion of “minimal operational expenditure throughout the train journey” will enable the reduction of operational expenditure by OAO RZD and an increased competitiveness of container shipping.

Keywords: Operational expenditure, optimization task, formation size, container block train, train journey, optimum train size, scalar quantity, back-end logistics terminal, minimum of function, commercial sea port, train weight, expenses, container batch.

Contacts: yana90179@mail.ru

Цель: Расчет устойчивости телекоммуникационной сети (ТКС) железнодорожной станции в условиях воздействия на нее дестабилизирующих факторов. Методы: Для решения задачи использовались методы системного анализа, теории надежности и живучести сетей связи, общий логико-вероятностный метод (ОЛВМ), а для производства расчетов применялся программный комплекс автоматизированного структурно-логического моделирования (ПК АСМ-2001). Результаты: Разработана схема функциональной целостности функционирования объектовой ТКС железнодорожной станции и получена оценка устойчивости ее функционирования в неблагоприятных условиях воздействия дестабилизирующих факторов. Практическая значимость: Предложенная модель может быть использована на этапе проектирования объектовых ТКС железнодорожного транспорта, а также в подсистеме принятия решений по управлению ими в процессе эксплуатации. Полученные результаты убедительно показывают возможность применения ОЛВМ для исследования структурно-сложной ТКС железнодорожной станции и определения путей ее дальнейшего совершенствования.

Ключевые слова: Устойчивость, дестабилизирующий фактор, схема функциональной целостности, логические критерии функционирования, функция работоспособности, вероятностная функция.

Контакты: gamzat-86@mail.ru

Stability estimation model for the operation of a railway station telecommunications network under harmful interference, based on the functional integrity scheme. Gamzatdin A. Bekbayev, Andrei A. Privalov

Objective: Calculate the telecommunications network stability of a railway station under exposure to destabilizing factors. Methods: The solution employed methods of system analysis, the communications networks reliability and longevity theory and general logical-and-probabilistic method, while calculations implemented the program complex of automated structural and logical modeling (PC ASM-2001). Results: A functional integrity scheme was developed for the operation of a railway station telecommunications network, with an estimation of its reliability under adverse factors. Practical importance: The suggested model may be used in designing railway telecommunications networks and the decision-making process pertaining to their control during operation. The results obtained strongly indicate to the possibility of applying the general logical-and-probabilistic method for researching the structurally complex railway station telecommunications network and determining ways to further improve it.

Keywords: Stability, destabilizing factor, functional integrity scheme, logical criteria of functioning, performance function, probability function.

Contacts: gamzat-86@mail.ru

Цель: Улучшение качества среднесрочного планирования путевых работ и снижение отказов в работе технических средств. Методы: Результативно применены комплексы существующих базовых методов изучения статистических данных, в том числе теория вероятности, теория надежности восстанавливаемых технических систем, методы планирования эксперимента, экспериментальные и аналитические исследования и системный подход. Впервые предлагается использовать предполагаемую интенсивность накопления остаточных деформаций и изменение затрат на содержание пути при среднесрочном планировании ремонтов. Результаты: Представлены пути улучшения существующей системы среднесрочного планирования путевых работ и способы их устранения; сделан вывод о необходимости учета прогнозных значений о техническом состоянии верхнего строения железнодорожного пути при среднесрочном планировании путевых работ; выявлены недостатки баз данных о техническом состоянии пути. Практическая значимость: Создана система практических рекомендаций по улучшению качества среднесрочного планирования путевых работ с использованием результатов прогнозирования изменения технического состояния верхнего строения железнодорожного пути, основанных на исследовании зависимости интенсивности накопления остаточных деформаций верхнего строения железнодорожного пути от наработки тоннажа или срока службы в годах для среднесрочного планирования путевых работ; новые универсальные методы прогнозирования изменения технического состояния верхнего строения железнодорожного пути, основанные на разработанной математической модели, применимы для использования в Системе оценки и прогнозирования состояния объектов эксплуатационной инфраструктуры пути Единой корпоративной автоматизированной системы управления состоянием инфраструктуры железнодорожного транспорта.

Ключевые слова: Среднесрочное планирование, верхнее строение железнодорожного пути, прогнозирование, интенсивность накопления остаточных деформаций, пропущенный тоннаж.

Контакты: bw@peterlink.ru

Concerning the improvement of mid-term trackwork planning. Vladimir P. Beltyukov, Ivan A. Simonyuk

Objective: Improve mid-term trackwork planning and reduce equipment failure. Academic novelty: For the fi rst time, the assumed intensity of residual strain accumulation and the change in costs pertaining to track upkeep are suggested to be used for mid-term planning of maintenance. Methods: Sets of existing basic methods for researching statistical data were effectively employed, among those the theory of relativity, the theory of renewable technical systems reliability, experiment planning methods, experimental and analytical research and a systems approach. Results: Ways to improve and dispose of the existing mid-term trackwork planning system were provided; a conclusion was made concerning the necessity of accounting for prospective data on the technical condition of the rail track superstructure when doing mid-term planning of trackwork; disadvantages of databases on the technical condition of track were elucidated. Practical importance: The research resulted in the creation of a system of practical recommendations on improving the quality of mid-term trackwork planning with use of forecasting of the rail track superstructure condition change based on researching the dependence of intensity of residual deformation of the rail track superstructure on accrued tonnage or service life in years for midterm trackwork planning; new universal methods of forecasting the changes in the technical condition of the rail track superstructure based on the developed mathematical model are applicable for use in the System of estimation and forecasting of condition of the track’s operational infrastructure of the Unified corporate automated system for rail transport infrastructure management.

Keywords: Mid-term planning, rail track superstructure, forecasting, residual deformation accrual intensity, tonnage passed.

Contacts: bw@peterlink.ru

Цель: Важное место в оперативном управлении перевозками на основе плана формирования, графика движения поездов, технических норм использования перевозочных средств и инфраструктуры железных дорог занимает оперативное диспетчерское регулирование эксплуатационной работы. К настоящему времени недостаточно исследований, которые в полной мере позволяли бы оценить эффективность применяемых диспетчерских регулировочных приемов на участках, в узлах и сортировочных станциях с учетом специфики их работы и развитости инфраструктуры. Следует обосновать эффективность реализации диспетчерского приема «Изменение пунктов скрещения или обгона грузовых поездов на участке». Методы: Имитационное моделирование. При моделировании учтена неравномерность поступления поездов с внешней сети, для чего используются методы теории вероятностей. Результаты: Предложено формализованное представление реализации в имитационной модели регулировочного приема «Изменение пунктов скрещения или обгона грузовых поездов на участке». В результате экспериментов с имитационной моделью определены суммарные и средние суммарные задержки в ожидании обслуживания в течение первого месяца без применения приема «Изменение пунктов скрещения или обгона грузовых поездов на участке» и с его использованием. Установлено, что благодаря применению диспетчерского воздействия «Изменение пунктов скрещения или обгона грузовых поездов на железнодорожном участке» суммарные задержки в ожидании обслуживания меньше в среднем на 60 %, чем без его использования. В результате оценки экономической эффективности реализации приема диспетчерского регулирования «Изменение пунктов скрещения или обгона грузовых поездов на участке» установлено, что экономия эксплуатационных расходов в результате его применения для независимых участников перевозки может составить от 1 до 426 млн руб./год. Практическая значимость: Результаты исследования будут способствовать повышению эффективности диспетчерского регулирования эксплуатационной работы на участках.

Ключевые слова: Диспетчерское регулирование, эффективность, имитационное моделирование.

Контакты: gthdsq555@yandex.ru

Substantiation of effectiveness of supervisory control at railroad sections. Gennadij M. Groshev, Juriy I. Efimenko, Artem V. Sugorovskij, Anton V. Sugorovskij

Objective: Provide rationalization for the effectiveness of implementing the dispatching technique “Changing the train crossing or overtaking points at a railroad section”. Methods: Simulation modeling. The modeling accounted for the irregularity of arrival of trains from an external network, to which end calculus of probability is employed. Results: The article suggests a formalized simulation model representation of the dispatching technique “Changing the train crossing or overtaking points at a railroad section”. Experiments with the simulation model produced total and average values of resultant delays in awaiting service during the fi rst month without applying the technique “Changing the train crossing or overtaking points at a railroad section” and with it. It has been established that with using the “Changing the train crossing or overtaking points at a railroad section” dispatcher method, total delays in awaiting service are on average reduced by 60 % when compared to the case when the technique was not used. During the evaluation of economic effectiveness of implementing the “Changing the train crossing or overtaking points at a railroad section” dispatcher control technique it was established that the economy of operational costs resulting from its implementation for independent participants in the carriage may constitute from 1 to 426 million rubles annually. Practical importance: The results of the research will aid in improving the effectiveness of dispatcher control of rail track operation.

Keywords: Dispatcher control, effectiveness, simulation modeling.

Contacts: gthdsq555@yandex.ru

Цель: Разработка методики технико-экономического обоснования конструкций трамвайных путей, учитывающей особенности эксплуатации трамвая в городских условиях. Методы: За основу принята существующая методика выбора конструкции железнодорожного пути ОАО РЖД. Строительство путей в городе накладывает ряд особенностей: необходимость оперативного выполнения работ (в силу дискомфорта расположенных вблизи жилых объектов), остановку или ограничение движения автотранспорта, а также потерю выручки эксплуатирующей организации при вынужденном перерыве движения трамвая на данном маршруте. Результаты: Так как инвестором в ремонте и строительстве трамвайной линии, как правило, выступает городской бюджет, то данный проект не считается коммерческим, но имеет огромное социальное значение, поэтому необходимо проанализировать различные варианты конструкций трамвайных путей и выявить наиболее экономически эффективный на длительную перспективу. Методика позволяет отследить затраты, необходимые на эксплуатацию и ремонт, за весь жизненный цикл любой конструкции. Практическая значимость: Анализируя затраты на содержание конструкций, можно определить наиболее рациональный срок их эксплуатации и установить сферы их применения.

Ключевые слова: Конструкция трамвайных путей, методика технико-экономического обоснования, капитальные затраты, текущее содержание, жизненный цикл.

Контакты: 79046117746@yandex.ru

Method for technical and economic substantiation of tramline design selection. Evgenij P. Dudkin, Sergej V. Kolan'kov, Nariman N. Sultanov

Objective: Develop a method for technical and economic substantiation of tramline design, with account for tram operation in an urban setting. Methods: The current OAO RZD rail track selection method was taken as the basis for the research. The construction of rail tracks in the city imposes certain limitations: the necessity for timely completion of the work (due to the inconvenience imposed upon adjacent residential sites), stopping or restricting vehicular traffic as well as loss of profi ts by the operating company during the forced interruption of tram operation on the particular route. Results: Since the investments for maintenance and construction of tram lines usually come from the municipal budget, this project is not considered commercial but is of vast social importance; therefore it is important to analyze various options of tram line designs and select the one that is the most economically viable in the long term. The method allows to trace the necessary operational and maintenance costs throughout the life-cycle of any part or design. Practical importance: By analyzing the operating costs of a particular structure, one can determine its optimum term of operation and establish its implementation areas.

Keywords: Tram line structure, technical and economic substantiation method, capital cost, upkeep, life cycle.

Contacts: 79046117746@yandex.ru

Цель: Состоит в обосновании рационального способа организации перевозок сыпучих грузов на железнодорожном транспорте. Кроме того, задачей исследования является информирование научной общественности о влиянии выбора способов перегрузки сыпучих грузов на эффективность перевозки. Внимание сосредоточено на перевозках и перегрузках тех сыпучих грузов, которые относятся к наиболее ценным грузам и представляют собой готовую продукцию основных отраслей перерабатывающей промышленности, а также товары широкого потребления. Также проанализированы существующие способы погрузки–разгрузки сыпучих грузов при перевозке в контейнерах, дана характеристика каждого способа и их значимость в организации перевозок. Методы: Анализ и обобщение, существующие способы сбора исходной информации, методов ее обработки в обосновании эффективности перевозки сыпучих грузов в контейнерах. Результаты: Выявлена зависимость расходов на доставку одной тонны перевозимых грузов на объемную массу этого груза. Обоснован наиболее рациональный способ доставки сыпучих грузов в контейнере. Практическая значимость: Заключается в возможности снижения простоев транспортных средств за счет использования предложенных рекомендаций по выбору рациональных способов перегрузки грузов, а также в создании условий для повышения перерабатывающей способности складов сыпучих грузов.

Ключевые слова: Контейнер, мягкий контейнер «биг-бег», контейнерный вкладыш «лайнер-бег», сыпучий груз, поддон, транспортный пакет, погрузка, разгрузка, перевозка железнодорожным транспортом, объемная масса.

Контакты: ilesaliev@mail.ru

Concerning some financial viability issues of containerized bulk cargo shipment. Oleg B. Malikov, Evgenij G. Kurilov, Daurenbek I. Ilesaliev

Objective: The goal is to substantiate a sustainable way of organizing bulk cargo shipment via rail transport. Additionally, the goal of the research is to inform the scientific community about the influence the selection of bulk cargo transshipment methods has on shipment efficiency. Emphasis is laid on shipments and transshipments of bulk cargo which is classified as premium and constitute end products of the main processing industries and consumer commodities. Additionally, existing ways of loading and unloading of bulk cargo when shipped in containers, are examined, with characteristics given for each method, along with estimation of its relevance in the organization of shipments. Methods: Analysis and assimilation of the existing methods of gathering initial data and its processing for the purpose of substantiating efficiency of containerized bulk cargo shipment. Results: A relation was established between the costs for shipment of one ton of cargo and the bulk density thereof. The most rational way of containerized bulk cargo delivery was substantiated. Practical importance: An option was elucidated to reduce vehicle downtime by way of applying the suggested recommendations on selecting rational ways of cargo transshipment and creating conditions for increasing the estimated capacity of bulk cargo warehouses.

Keywords: Container, “big bag” type soft container, “liner bag” container insert, bulk cargo, pallet, unit load, loading, unloading, rail transportation, bulk weight.

Contacts: ilesaliev@mail.ru

Цель: Получить выражения для расчета сопротивления изоляции рельсовой линии, позволяющего учесть протекание электрического тока через отдельные элементы рельсового скрепления. Методы: В данной статье были использованы эмпирические методы исследования, а именно статистический, экспериментальный и сравнение. Проведены эксперименты по различным методикам, далее выполнено сравнение полученных результатов. Для определения электрических параметров элементов изоляции рельсовых цепей проведены статистический метод, сбор информации, по результатам которой определены закон распределения и функция распределения. Результаты: Полученные значения сопротивлений изоляции сравнены с общепринятой методикой измерения изоляции прибором ИСБ, значения отличаются на 8,96 %. Следовательно, полученная эквивалентная схема параметров изоляции была выбрана верно. На результатах предложенной методики в дальнейшем необходимо определить элемент скрепления рельсовой линии dx – одна шпала и пересчитать параметры рельсовых цепей. Данная работа имеет большую практическую ценность. При пересчете параметров рельсовых цепей возникнет возможность более точно определять максимально возможную длину рельсовых цепей, при увеличении длины рельсовых цепи уменьшается их количество на участке пути и снижается соответственно количество аппаратуры. Также возможно уточнить максимально возможное значение напряжения на входе путевого приемника, при увеличении напряжения уменьшится количество сбоев рельсовых цепей, что снизит время простоя поездов и уменьшит сбои в графике движения поездов. Практическая значимость: На сети железных дорог верхнее строение пути подвергается загрязнению минеральными веществами и металлической стружкой, образуемой при шлифовке рельсов подвижным составом. В связи с этим происходит снижение сопротивления изоляции рельсовой линии и сокращается расчетная длина рельсовых цепей.

Ключевые слова: Рельсовая цепь, заземлители, контрольный режим, токи в земле, сопротивление изоляции рельсовой линии.

Контакты: pashoock@mail.ru

Track circuit insulation resistance test. Pavel A. Mikhajlovsky

Objective: Obtain expressions for calculating track circuit insulation resistance allowing for accounting in the flow of current through individual elements of rail fastening. Methods: This article employed empirical methods of research, namely statistical, experimental and comparison. Experiments were conducted based on different methods and the results obtained were compared. To determine the electrical parameters of track circuit insulation elements, the statistical method was used and information was accumulated whose results were employed to determine the distribution law and the distribution function. Results: The obtained insulation resistance results are were compared to the commonly established insulation measurement method via the ISB resistance meter device and the readings differ by 8.96 %. Therefore, the resulting equivalent circuit representation of insulation parameters was selected correctly. The results of the suggested method should further be used to determine the connecting element of the dx – single sleeper rail circuit and re-calculate the rail circuit parameters. This work is of much practical value. The recalculation of rail circuit parameters will enable a more precise determination of the maximum possible length of rail circuits; with increased length of the rail circuits their number on a rail section is reduced, thus reducing the amount of equipment. Additionally, one can ascertain the maximum possible resistance value at the input of the track pick-up unit; with increased voltage comes a reduced chance of failure of track circuits. This will cut train downtime and eliminate schedule delays. Practical importance: On railway networks, the track superstructure is subject to pollution with inorganic substances and metal shavings created by the rolling stock buffing the rails. For that reason, the trail track insulation resistance is reduced, as is the design length of the track circuits.

Keywords: Rail track circuit, grounding rods, control mode, terrestrial currents, track circuit insulation resistance.

Contacts: pashoock@mail.ru

Цель: Охарактеризовать функциональное и междисциплинарное положение терминалистики как самостоятельного направления логистики и транспортной науки, а также обосновать ее научно-практическую актуальность. Методы: Использован аналитический метод исследования. Результаты: Предложено новое направление научно-практических изысканий транспортных узлов, терминальных сетей и транспортно-складской инфраструктуры – терминалистика. Дано определение терминалистики как логистики терминальных сетей и транспортных узлов – науки об организации, проектировании, управлении, структуре и конфигурации сетей грузовых терминалов, включая вопросы количества и дислокации узлов, функционально-технологического состава, прогнозной и экспертной оценок, а также транспортную, инфраструктурную, интеграционную, экономическую и экологическую составляющие работы региональных терминальных сетей. Описано словообразование нового термина. В графической форме представлены междисциплинарные связи терминалистики как самостоятельного направления, выделенного из логистики и общей теории систем. Охарактеризованы три ключевых составляющих терминалистики: техническая, управленческая и экономическая. Комплексность решений терминалистики заключается в рассмотрении не просто определенных фрагментов многогранной деятельности транспортных узлов, но и сущности любых логистических объектов во всех проявлениях и взаимосвязи решаемых вопросов. В графической форме (авторское представление терминалистики в виде сотовой структуры) показано функциональное положение терминалистики в системе базовых научных дисциплин. Установлено, что основополагающими научными дисциплинами для терминалистики являются теоретические основы логистики, общей теории систем, экономики и транспортной инфраструктуры. Проведен анализ литературных источников транспортной науки. В результате получено, что в большинстве научных работ акцент сделан на путевом развитии узлов (в том числе перспективное генеральное планирование и интеграция в населенный и/или промышленный центр), а также на экономико-географических особенностях их функционирования и технической оснащенности. При этом выявлено, что логистический аспект функционирования транспортных узлов как ключевых элементов транспортно-логистических систем регионов и страны не получил должного внимания в научной литературе. Этим объясняется актуальность терминалистики, адаптированной к реалиям рынка и сфокусированного на комплексном исследовании и проектировании логистических объектов различного формата. В графической форме показаны миссия и объект изучения терминалистики. Анализируются подходы к дефиниции и типологии транспортных узлов. Выявлено, что в желез- нодорожной литературе доминируют такие подходы как техническая оснащенность, путевое развитие и экономико-географическое положение. В качестве выводов указывается, что усложнение ассортимента логистического сервиса, множество подходов к организации работы транспортных узлов, повышение качественных требований объективно требуют оформления в самостоятельную отрасль всех знаний о транспортных узлах с позиций современной логистики. Терминалистика позволит концентрированно оформить теоретико-методологическую базу связанных дисциплин и подходов в единое научное направление знаний о транспортных узлах. Практическая значимость: Дана характеристика функциональной области терминалистики, а также описан круг практических вопросов, которые может решить терминалистика как новое научное направление. Комплексность решений, которые позволяет принимать методология терминалистики, определяет эффективность исследования, проектирования и развития транспортных узлов и терминальных сетей. Для ОАО «РЖД» применение научно-практических результатов терминалистики позволит повысить клиентоориентированность сервиса, реализуемого в транспортных узлах, а также сформировать условия для перехода компании в статус логистического провайдера полного цикла и рационально построить терминальную сеть на территории страны.

Ключевые слова: Терминалистика, транспортные узлы, терминальные сети.

Контакты: insight1986@inbox.ru

Terminalistics: organization and management in transport hubs. Oksana D. Pokrovskaya, Evgenij K. Korovyakovskij

Objective: Describe the functional and interdisciplinary position of terminalistics as an individual area in logistics and transportation science and substantiate its applied research relevance. Methods: An analytical research method was employed. Results: Terminalistics was suggested as a new area in the applied research of transport hubs, terminal networks and storage-retrieval infrastructure. Terminalistics was defi ned as the logistics of terminal networks and transport hubs; a science of organization, planning, managing, structuring and confi guring cargo terminal networks, including the matters of the quantity and deployment of hubs, the functional and technological composition, predictive and expert assessments as well as the transportational, infrastructural, integrative, economic and environmental constituents of the operation of regional terminal networks. The derivation of the new term is described. The interdisciplinary connections of terminalistics as an individual area that is distinguished from logistics and general systems theory are presented in graphical form. Three key elements of terminalistics are described: technical, managerial and economic. The complexity of solutions pertaining to terminalistics involves examining not only the individual fragments of the multi-faceted activity of transport hubs but also the nature of all logistical entities in all their aspects and the interrelation of the matters in question. Graphics (a proprietary representation of terminalistics in an alveolate structure) display the functional position of terminalistics in the system of basic scientific disciplines. It was established that for terminalistics the founding scientific disciplines are the theory of logistics, the general systems theory and the theory of economics and transport infrastructure. Literary sources of transportation science were analyzed. It was concluded that in the majority of research papers the emphasis is put on hub layouts (including long-term general planning and integration in a populated and/or industrial center) and the economic and geographical features of their functioning and technological infrastructure. Additionally, it was established that the logistical aspect of the functioning of transport hubs as key elements in the transport and logistical systems of regions and the country as a whole, was not given proper attention in the research literature. This explains the relevance of terminalistics adapted to the market realities and focused on the integrated research and planning of logistical entities of various formats. The mission of terminalistics and its object of study are represented graphically. Approaches to definitions and typology of transport hubs are analyzed. It was established that the railway-themed literature is dominated by such topics as technical infrastructure, track layout and economic and geographical position. It is concluded that the complication of the range of logistic services, the multiple approaches toward organizing the transport hub operation and the increasing of qualitative requirements, all effectively require formalization of all the knowledge on transport hubs that the modern logistics provides, into a separate subject area. Terminalistics allows for a concentrated formalization of the theoretical and methodological background of the related disciplines and approaches in a unified research area dedicated to transport hubs. Practical importance: The functional area of terminalistics was described, and a range of practical issues that terminalistics can tackle as a new research area was delineated. The complexity of solutions that the terminalistics methodology allows for, establishes the effectiveness of researching, planning and development of transport hubs and terminal networks. For OAO RZD the implementation of applied terminalistics research will grant an ability to ensure an increasingly more customer-oriented service provided at transport hubs and form conditions for the company’s transfer to a status of a full-cycle logistics provider and the efficient construction of a terminal network within the country.

Keywords: Terminalistics, transport hubs, terminal networks.

Contacts: insight1986@inbox.ru

Цель: Предложить систему иерархии железнодорожных складских объектов с позиций эволюции логистического сервиса. Методы: Использован аналитический метод исследования. Результаты: Разработан эволюционно-функциональный подход, применимый в качестве методологии исследования зарождения и развития транспортных узлов. Предложено определение логистического объекта в общем случае как объекта инфраструктуры, физически обеспечивающего реализацию транспортно-складского обслуживания различных клиентов, сосредоточенный по совокупности признаков в пространственно определенном районе. Проведен анализ существующего в нормативной документации подхода к иерархии железнодорожных объектов терминально-складской инфраструктуры, выявлены его недостатки. В частности, отмечено, что существующая система типологии объектов железнодорожной инфраструктуры, участвующих в терминально-логистическом бизнесе компании «РЖД», недостаточно исчерпывающая и не в полной мере логистическая, поскольку не отражает многообразия типов логистических объектов на железных дорогах и их потенциальной функциональной мощности с позиций современной логистики. Разработана логистическая иерархия железнодорожных объектов терминально-складской инфраструктуры. Предложена визуализация эволюционно-функционального подхода в виде двумерной матрицы-определителя для упрощения идентификации типа логистического объекта. В матрице-определителе учитываются количественные и качественные параметры, позволяющие установить тип логистического объекта любой сложности с учетом их трехуровневой эволюции. Практическая значимость: Двумерная матрица-определитель может использоваться при идентификации типа любого логистического объекта, а не только железнодорожного, причем любой сложности. Она может найти применение при проектировании транспортных узлов, стратегическом планировании транспортно-экономического развития агломераций и формировании национальной логистической инфраструктуры на сети железных дорог. На основе вышеизложенного построена схема типового процесса формирования и развития мультимодального логистического объекта, применимая для любого объекта терминально-складской инфраструктуры.

Ключевые слова: Эволюционно-функциональный подход, логистический объект, иерархия, матрица-определитель, железнодорожный транспорт.

Контакты: insight1986@inbox.ru

Concerning the logistics hierarchy of railway facilities. Oksana D. Pokrovskaya, Oleg B. Malikov

Objective: Suggest a hierarchy system for railway facilities from the evolutionary standpoint of logistics service. Methods: An analytical research method was employed. Results: A functional evolutionary approach was developed and applied as a research method for emergence and growth of transport hubs. It is suggested that a logistics facility be generally defined as an infrastructural asset that physically provides storage-retrieval service for various customers, which is, based on a set of attributes, concentrated in a spatially defined area. The existing approach toward the hierarchy of railway facilities that prevails in the regulatory documents of terminal and warehousing infrastructure was analyzed and its disadvantages elucidated. In particular, it was noted that the existing typology system for the railway infrastructure facility participating in OAO RZD's terminal and logistics business is not exhaustive and not fully logistical, since it does not reflect the multiple types of logistic railway facilities on and their potential functional capacity in terms of contemporary logistics. A logistical hierarchy of railway facilities of the terminal and warehousing infrastructure was developed. A visualized representation of the functional evolutionary approach in the form of a two-dimensional defining matrix to simplify the identification of the logistics facility type. The defining matrix accounts for quantitative and qualitative parameters allowing to determine the type of a logistics facility of any complexity with account for their three-level evolution. Practical importance: The two-dimensional defining matrix may be used in the identification of any type of logistics facility and not only a railway one, with any degree of complexity involved. It can find use in the planning of transport hubs, strategic planning of transport and economic development of an agglomeration and the formation of a national logistic infrastructure on a railway network. Based on the above, a scheme was built for a typical process of formation and development of a multi-modal logistics facility, applicable to any terminal or warehouse infrastructure facility.

Keywords: Functional evolutionary approach, logisitics facility, hierarchy, defining matrix, rail transport.

Contacts: insight1986@inbox.ru

Цель: Улучшение динамических процессов взаимодействия подвижного состава и пути и уменьшения интенсивности износов в системе «колесо–рельс». Методы: Рассматривается влияние формы профиля контактирующих поверхностей колеса и головок рельса на процессы их взаимодействия в прямых и кривых. Приводятся основные этапы работ в области совершенствования поверхностей катания для локомотивов и вагонов на железных дорогах разных стран. Результаты: Показано, что на характер контакта влияют конструкция экипажной части, скорость движения и величина осевой нагрузки. Совокупность этих факторов делает невозможным разработку универсального профиля колеса для всех условий эксплуатации. Не имеет универсального решения и проблема контакта, который в различных условиях может быть одноточечным или двухточечным. Хотя из-за распределения колесной нагрузки по поверхностям касания при двухточечном контакте силы в местах контакта должны уменьшаться, в большинстве случаев в эксплуатации при проскальзывании в пологих кривых наблюдается повышенный износ. В то же время при одноточечном контакте в крутых кривых ухудшается напряженное состояние головки, что влияет на долговечность рельсов. Различие формы профиля у локомотивов и вагонов обусловливалось величинами диаметров колес и базы у паровозов, что в настоящее время отсутствует. Экономически необходимым является введение единого профиля. Радиус головки должен согласовываться с ребордой с тем, чтобы избежать двухточечного контакта, а при одноточечном избегать высоких давлений. Практическая значимость: Профильное шлифование рельсов позволяет сократить эксплуатационные расходы. Оптимальный профиль головки различен для прямых и крутых кривых, для наружного и внутреннего рельсов.

Ключевые слова: Профиль бандажа, шлифовка рельсов, износ рельсов, одноточечное касание, двухточечное касание.

Контакты: uromen@mail.ru

Principles of development of coupled wheel and rail profiles. Yuri S. Romen

Objective: Improve dynamic interaction processes between the rolling stock and the tracks and reduce the intensity of wear in the wheel and rail system. Methods: The impact that the profile shape of the contacting surfaces of the wheel and the railhead has on their interacting process is assessed in straight lines and curves. The main stages of work pertaining to the improvement of the tread surface for locomotives and railway cars on tracks in different countries are cited. Results: It was displayed that the nature of the contact is impacted by the structure of the undercarriage, the velocity of travel and the axle loading value. The combination of these factors makes it impossible to develop a universal wheel profile for all operating conditions. There is also no universal solution for the contact problem, which under varying conditions can be either single- or two-point. Despite the fact that due to the distribution of wheel load over the tread surfaces in the case of two-point contact the forces at the points of contact should decrease, in the majority of cases increased wear is detected during sliding in flat curves. At the same time, in the case of single-point contact, in steep curves, deterioration of the head under stress can be noted, affecting rail longevity. The difference in profile shape of locomotives and railway cars was due to the diameters of wheels and wheel bases of the steam locomotive, which is no longer the case. The introduction of a single profile is necessary from an economic standpoint. The radius of the head should correspond to the flange in order to avoid two-point contact and, in the case of single-point contact, to avoid high pressure. Practical importance: Rail profile grinding allows for reducing operating costs. The optimum head profile differs for straight lines and steep curves and for exterior and inner rails.

Keywords: Tire profile, rail grinding, rail wear, single-point contact, two-point contact.

Contacts: uromen@mail.ru

Цель: Проанализировать и определить отношение долговечности железнодорожного рельса к продолжительности «жизни» внутренних поперечных трещин, смоделировать усталостный дефект на основе идеализированной круговой трещины в упругохрупком бесконечном теле (рельсе). Методы: Сбор, анализ и обработка результатов работ по долговечности железнодорожных рельсов и развитию трещин; моделирование и анализ разрушения. Результаты: Представленная методика определения эксплуатационного ресурса железнодорожных рельсов на стадии развития трещины является упрощенным вариантом одной из возможных расчетных схем. Получена зависимость живучести (долговечности) железнодорожного рельса от продолжительности «жизни» внутренних поперечных трещин. Выведены простые выражения для оценки критического количества циклов нагружения и допустимого объема перевозок в тоннах в зависимости от осевой нагрузки. Практическая значимость: Усовершенствование методики позволит осуществить более полный учет факторов, влияющих на долговечность рельса: остаточных и температурных напряжений, пластических деформаций у края трещины, скоростей движения, влияния соседних колесных пар и т. п. Изучение механизма возникновения и роста внутренних поперечных трещин позволит не только дать более точные оценки живучести рельсов, но и по возможности исключить или снизить вероятность появления подобных опасных дефектов. Прогнозирование процесса разрушения рельсов призвано обеспечить рациональную эксплуатацию путей в течение длительного срока.

Ключевые слова: Прочность, трещиностойкость, дисковидная трещина, изгиб балки, усталостное разрушение, долговечность рельса.

Контакты: sergzo@bk.ru

Evaluation of the crack propagation life of detail fractures in rails. Vladimir I. Smirnov, Sergei S. Zozulya

Objective: Analyze and determine the relation between rail endurance and the “longevity” of internal transverse cracks and model the wear defect based on an ideal circular crack in an elastic-brittle infinite body (rail). Methods: Collect, analyze and process the results of research papers on rail longevity and crack formation; destruction modeling and analysis. Results: The resulting method for determining the rail operation life at the crack formation stage is a simplified version of one of the applicable calculation models. A relation was obtained between the endurance (service life) of a rail and the “longevity” of internal transverse cracks. Simple expressions were obtained to assess the quantity of stress cycles and permissible shipment volume depending on the axial load. Practical importance: Improvement of the method allows for a fuller assessment of factors impacting the rail longevity: residual and heat stress, plastic deformation at crack edge, travel velocities, impact of adjacent wheel pairs and so on. The research of the mechanism of emergence and growth of internal transverse cracks not only will allow for a more precise assessment of rail longevity and but, where possible, rule out or reduce the probability of occurrence of such hazardous defects. The purpose of the forecasting of the rail destruction process is to ensure optimum operation of rail tracks throughout a lengthy period of time.

Keywords: Durability, crack resistance, penny-chaped crack, beam curve, fatigue damage, rail longevity.

Contacts: sergzo@bk.ru

Цель: Разработка метода обеспечения заданных эксплуатационных характеристик конструкций, создаваемых на основе строительного композита – сталефибробетона. Методы: Корреляционный анализ свойств сталефибробетона, полученных различными авторами, на основе которого выполнен регрессионный анализ. Оптимизация расхода фибр при проектировании и изготовлении конструкций на основе сталефибробетона. Результаты: Формирование структуры сталефибробетона начинается с подготовки структуры исходного бетона и в большой степени определяется параметрами стальных фибр после их введения в бетон – их количеством, типом, длиной, диаметром, прочностью, деформативностью. Корреляционный анализ представленных в открытой печати физико-механических свойств сталефибробетона, выполненный автором, показал, что одним из основных параметров, обеспечивающих заданные эксплуатационные характеристики конструкций на его основе, является объемное содержание фибр. В трудах российских и зарубежных ученых предлагаются разные способы задания этого параметра в материале – сталефибробетоне. Результаты экспериментально-теоретических исследований позволили автору для оценки эффективности решений ввести относительный коэффициент расхода фибр, с помощью которого была решена задача оптимизации расхода фибр разрабатываемых конструкций. Определение минимального относительного коэффициента расхода фибр kfbtmin осуществлялось с помощью программного обеспечения, разработанного в среде табличного процессора Excel с использованием языка программирования VBA (Visual Basic for Application). В результате оптимизационных расчетов вычисляются kfbtmin и необходимые для создания конструкций с заданными характеристиками на основе сталефибробетона объемное содержание фибр, их диаметр, отношение длины к диаметру, расчетное сопротивление бетона сжатию, которые определяются в соответствии с напряженно-деформированным состоянием разрабатываемой конструкции. Практическая значимость: Разработан метод создания конструкций на основе сталефибробетона с заданными характеристиками, обладающих более высокими технико-экономическими показателями по сравнению с существующими аналогами.

Ключевые слова: Сталефибробетон, структура, свойства, заданные эксплуатационные характеристики, конструкции на основе сталефибробетона, объемный процент фибрового армирования, программные средства.

Контакты: talant_bar@mail.ru

Structure and properties of steel fiber concrete defining the master performance characteristics of structures based on it. Clara V. Talantova

Objective: Develop a method for ensuring master performance characteristics of structures produced based on the steel fiber construction composite. Methods: Correlation analysis of steel fiber concrete properties obtained by various authors, serving as basis for a regression analysis. Optimize fiber expenditure when planning and producing structures based on steel fiber concrete. Results: Formation of the steel fiber concrete structure begins with preparing the structure of the initial concrete and to a large extent is defined by the parameters of steel fibers following their introduction into the concrete, their quantity, type, length, diameter, durability and deformability. The correlation analysis of physical and mechanical properties of steel fiber concrete performed by the author has shown that one of the main parameters responsible for the master performance characteristics of structures based thereon is the volumetric content of fibers. At the same time, research by Russian and foreign scientists offers different methods of assigning this parameter to the material of steel fiber concrete. The results of experimental and theoretical research for assessment of effectiveness of the solutions have allowed the author to introduce a relative fiber usage ratio employed to solve the task of optimizing fiber usage in the structures being developed. The minimum relative fiber usage ratio kfbtmin was determined based on the software application developed in the Excel table processor environment using the VBA (VisualBasicforApplication) language. The optimization calculations result in the determination of kfbtmin and voluminous fiber content, fiber diameter, length to diameter ratio and design compression resistance of concrete determined according to the stress-strain behavior of the structure being developed, all necessary for producing structures with master performance characteristics. Practical importance: A method was developed for producing structures based on steel fiber concrete with master performance characteristics whose cost/performance ratios exceed those of the existing counterparts.

Keywords: Steel fiber concrete, structure, properties, master performance parameters, steel fiber concrete-based structures, volume percentage of fiber reinforcement, software assets.

Contacts: talant_bar@mail.ru

Цель: Разработка методики ускоренной оценки изгибной усталостной прочности зубчатых колес и шестерен тягового подвижного состава для подтверждения возможности их безопасной эксплуатации. Методы: Применялись аналитические методы расчета нагруженности, основанные на формулах, приведенных в ГОСТ 21354-87. Для реализации экспериментального метода ресурсных испытаний на циклическую выносливость используется гидравлическая испытательная машина Zwick Amsler HB 250 со специально разработанной оснасткой, позволяющей испытывать прямозубые и косозубые колеса. Результаты: Разработана методика расчета испытательных нагрузок на зубья колес и создана новая технологическая оснастка, дающая возможность воспроизводить их на гидравлических испытательных машинах. Практическая значимость: Предложенный метод и разработанная оснастка приводят к существенному сокращению длительности испытаний зубьев колес подвижного состава на усталостную прочность при изгибе (реализуемая при испытаниях частота действия нагрузки составляет 20 Гц, которая не может быть реализована на вращательном стенде из-за неадекватности возникающих нагрузок) и уменьшению затрат электрической энергии, необходимой для реализации испытаний по сравнению с традиционными испытаниями на вращательных стендах.

Ключевые слова: Тяговый подвижной состав, прочность зубьев шестерен и колес, усталостная прочность, методы расчета, методика испытаний, ускоренные испытания, технологическая оснастка.

Контакты: Belgorodtsev@list.ru

Method of accelerated experimental evaluation of flexural fatigue strength in wheels and gears of rolling stock. Igor’ V. Fedorov, Vasilij A. Belgorodtsev, Dar’ya V. Rasshchepkina, Stanislav O. Komichenko, Roman M. Getmanets

Objective: Develop a method for accelerated evaluation of flexural fatigue strength in tooth-wheels and gears of traction rolling stock to confirm their safe operability. Methods: The research employed analytical methods of load calculation, based on formulas given in GOST 21354-87. To implement the experimental cyclical endurance testing method, the Zwick Amsler HB 250 hydraulic testing machine was employed, fitted with custom hardware for testing straight and helical gears. Results: A method for calculating testing loads on gear spurs was developed and new hardware was created enabling reproduction of the testing loads on hydraulic testing machines. Practical importance: The suggested method and the developed hardware result in substantially faster testing of rolling stock gear spurs for flexural fatigue strength (the test load frequency constitutes 20 Hz, which cannot be reproduced on a rotary stand due to the inadequacy of resulting loads) and reduced power costs required to implement testing as compared to traditional testing on rotary stands.

Keywords: Traction rolling stock, gear and wheel spur strength, fatigue strength, calculation methods, testing method, accelerated testing, hardware.

Contacts: Belgorodtsev@list.ru

Цель: Разработка методики оценки динамических воздействий в условиях высокоскоростного движения на железобетонные пролетные строения на примере железных дорог Узбекистана. В связи с развитием сети высокоскоростных железнодорожных магистралей в различных геологических, климатических условиях требуются объективная оценка и обоснование технических характеристик конструктивных элементов мостов с учетом значимых факторов надежности. Для мостов на высокоскоростных железнодорожных магистралях таким фактором также является динамический фактор надежности, обусловленный нагрузками от подвижного состава, сейсмическими воздействиями, ветровыми нагрузками. Методы: Системный анализ, математическое моделирование, метод сопоставления аналогий позволяют выявить степень учета факторов надежности, которые определяются функциональным назначением сооружения и зависят от качественного содержания этапов жизненного цикла. Аналогии нормирования надежности идентичных объектов определяют значимость фактора нормативного обеспечения, опыта возведения сооружений, региональных особенностей. Результаты: Уточненные расчетные параметры оценки динамической системы «мост–поезд» в условиях высокоскоростного движения. Эти факторы определяют порядок проектирования и строительства сооружений, который обеспечит безопасную эксплуатацию моста. Практическая значимость: Заключается в разработке методической основы для динамических расчетов пролетных строений из дисперсно-армированного железобетона. Работа выполнена для решения прикладной задачи, применительно к возведению мостового сооружения на высокоскоростной железнодорожной магистрали с использованием дисперсно-армированного пролетного строения L = 66 м в условиях Узбекистана.

Ключевые слова: Дисперсно-армированное пролетное строение, высокоскоростная магистраль, трещиностойкость, динамика, подвижной состав, подвижная нагрузка, динамический коэффициент, мостовое полотно.

Контакты: elbek-8420@mail.ru

Developing calculation models for determining dynamic characteristics of reinforced concrete superstructures of Uzbekistan's high-speed railroads. Sergei V. Chizhov, Ekaterina B. Shestakova, Elbek T. Yakhshiev

Objective: Develop a method for assessing dynamic impact under high-speed travel conditions in reinforced concrete superstructures, based on the example of Uzbekistan's railroads. Due to the development of a network of high-speed railroad lines in various geological and climatic conditions, objective assessment and substantiation are required for specifications of structural elements of bridges with account for relevant reliability factors. For bridges on high-speed railroad lines these factors include the dynamic factor of reliability conditioned by load caused by the rolling stock, seismic activity and wind. Methods: System analysis, mathematical modeling and analogy comparison methods allow to elicit the extent of consideration for reliability factors which are determined by the functional purpose of a structure and depend on the qualitative content of the life-cycle stages. Analogies of standardization of reliability of identical structures determine the relevance of the regulatory maintenance factor, the experience of structure building and the regional specifics. Results: Ascertained calculation parameters for the assessment of the «bridge and train» dynamic system under the conditions of high-speed movement. These factors determine the order of planning and building of structures which will ensure safe bridge operation. Practical importance: Methodology of dynamic calculations for superstructures made from fiber-reinforced concrete. The research was performed to solve an applied problem pertaining to the building of a bridge structure on a high-speed railroad using fiber-reinforced concrete, L = 66 m, in the setting of Uzbekistan.

Keywords: Fiber-reinforced superstructure, high-speed railroad, crack resistance, dynamics, rolling stock, rolling load, dynamic factor, bridge floor.

Contacts: elbek-8420@mail.ru

Цель: Оценить действие отказов и сбоев систем цифровой радиосвязи стандарта GSM-R, использовавшихся различными правообладателями на железных дорогах Европы, на своевременность прибытия поездов и безопасность перевозочного процесса. Методы: Использовались методы анализа риска, включающие идентификацию опасных событий, оценку частоты их появления, оценку тяжести последствий, а также определение мер по снижению риска опасных событий (в соответствии со стандартами Комитета CENELEC EN 50126 и EN 50129). Результаты: В ходе выполненного исследования были получены следующие основные результаты: 1) обработаны статистические данные по отказам и сбоям технических средств системы цифровой радиосвязи GSM-R на железных дорогах Европы; 2) определены причины появления этих отказов и сбоев в технических средствах цифровой радиосвязи стандарта GSM-R; 3) получена классификация отказов и сбоев при выполнении основных функций (функций передачи речи и передачи данных) стандарта GSM-R, как причин снижения безопасности и готовности перевозочного процесса; 4) выполнена оценка отказов и сбоев функций передачи речи и данных стандарта GSM-R в терминах уровней полноты (гарантированности) безопасности; 5) разработаны рекомендации по минимизации действия этих отказов и сбоев, которые включают предложения организационного характера (например, совершенствование правил эксплуатации железнодорожной радиосвязи), технического характера (повышение надежности сетевого оборудования) и системного характера (совершенствование процедуры аварийного вызова). Практическая значимость: Полученные классификация отказов и сбоев, методика оценки риска могут быть применены при проектировании сетей связи стандарта GSM-R и других систем цифровой радиосвязи на железнодорожном транспорте, а также при разработке доказательства безопасности этих систем.

Ключевые слова: Отказ, сбой, GSM-R, поездная радиосвязь, надежность, безопасность, уровни полноты безопасности, EN 50126, EN 50129, передача речи, передача данных

Контакты: tatochka83@list.ru

Effect of malfunctions and failures of GSM-R digital radio on railway transportations safety. Vladimir V. Shmatchenko, Dmitriy N. Roenkov, Pavel A. Plekhanov, Viktor G. Ivanov, Natalya V. Yaronova

Objective: To evaluate the effect of failures and malfunctions of GSM-R digital radio, used by different dutyholders of European railways, on the railway safety and availability. Methods: Methods of risk analysis including hazard identifi cation, assessment of their frequencies and consequences, and risk minimization measures determination, as well, were used (in accordance with CENELEC Committee EN 50126 and EN 50129 standards). Results: 1. European railways FRACAS systems data processing concerning malfunctions and failures of the GSM-R systems components. 2. The causes determination of the malfunctions and failures in the GSM-R system devices and subsystems. 3. Classification of failures and malfunctions, taking place in the processes of main functions of GSM-R fulfillment (voice and data functions), as the causes of railway transportation safety and availability reducing. 4. Evaluation of failures and malfunctions, taking place in GSM-R voice and data functions, in terms of safety integrity levels. 5. Proposals development to minimize the effect of these failures and malfunctions; the proposals include operational measures (i. e. operational rules improvement), technical measures (i. e. network equipment reliability improvement) and system measures (i. e. emergency call procedure improvement). Practical importance: The classifi cation and technique received can be applied for designing of GSM-R and other digital radio systems and for Safety Case preparation as well.

Keywords: Failure, malfunction, GSM-R, train radio, reliability, safety, safety integrity levels, EN 50126, EN 50129, voice transmission, data transmission.

Contacts: tatochka83@list.ru

Цель: Исследование видов маскировки ошибок в технической документации и методов их устранения. Методы: Используются методы теории информации, а также теории графов для представления технической документации в электронном виде. Результаты: Дано определение ошибки в технической документации. Описаны основные проблемы и особенности при работе с электронной технической документацией. Рассмотрены особенности отдельных видов документов, ошибки в которых могут повлечь за собой опасные последствия, такие как аварии и крушения поездов. Исследованы причины возникновения ошибок, а также степень их обнаружимости в различных документах и на разных стадиях эксплуатации систем автоматики. Разработана классификация маскировки преднамеренных ошибок по следующим критериям: по выбору технологического момента времени, кратности ошибки, по времени ее существования, по обнаружимости. Отдельно изучены вопросы маскировки ошибок по кратности и особенности для различных схем автоматики. Приведены примеры маскировок различных видов ошибок в реальных схемах устройств автоматики с исследованием последствий. Предложены методы защиты от ошибок в электронной документации. Практическая значимость: Применение созданного классификатора ошибок позволяет перейти к практической разработке технических решений по автоматизированной проверке технической документации. В данной статье описаны ошибки в технической документации, хранимой в электронном виде; предложены методы защиты от ошибок в электронной технической документации, которые при применении их комплексно смогут выйти на новый уровень безопасности использования современных подходов к проектированию и ведению технической документации.

Ключевые слова: Электронный документооборот, АРМ-ВТД, кибербезопасность, техническая документация.

Контакты: sedyhdmitriy@gmail.com

Concealed errors in electronic technical documentation and methods for their detection. Mikhail A. Gordon, Mikhail N. Vasilenko, Dmitry V. Sedykh, Denis V. Zuev

Objective: Research the types of concealed errors in technical documentation and elucidate methods for their elimination. Methods: Information theory methods and graph theory methods for presenting technical documentation in electronic format are employed. Results: A definition is given for error in technical documentation. Main problems and specifics pertaining to work with electronic technical documentation are examined. Specifics of particular types of documents wherein errors may cause severe repercussions such as train breakdowns and derailment are examined. Causes of errors are investigated, along with the extent of their detectability in various documents and at various stages of automatic systems operation. A classification was developed for concealed deliberate errors, based on the following criteria: technological time point, error repetition factor, error existence time and error detectability. Additionally, the research investigates error concealment based on the repetition factor and specifics for various automatics designs. Examples are given for concealment of various types of errors in real automatics structure diagrams, with investigation of their consequences. Methods of protection against errors in electronic documentation are suggested. Practical importance: The application of the suggested error classification allows to proceed toward practical design of technical solutions for automated checking of technical documentation. This article describes errors in technical documentation stored in electronic format. The article suggests methods for protections against errors in electronic technical documentation, which, when applied in an integrated fashion, will allow for a new level of safety in the application of modern approaches toward planning and maintaining technical documentation.

Keywords: Electronic document flow, automated workplace for technical documentation maintenance, cybersecurity, technical documentation.

Contacts: sedyhdmitriy@gmail.com

Цель: Анализ современного методологического уровня возможностей оценивания и обеспечения надежности и безопасности зданий и сооружений в нормативной базе по проектированию и диагностике их технического состояния. Методы: Использование метода вибрационной диагностики позволяет аппаратурным способом оценивать техническое состояние конструкций и основания стартовых сооружений по критерию снижения их несущей способности. Результаты: Возможность применения графоаналитического метода оценивания количественной меры надежности сооружения как вероятности того, что объект может находиться в заданном техническом состоянии, а его безопасность оценивается коэффициентом запаса несущей способности при соответствующей вероятности аварийного состояния (обрушения) сооружения. Практическая значимость: Особенностью специальных сооружений космической отрасли является отсутствие научно обоснованных критериев для назначения и обеспечения гарантийных сроков их эксплуатации. Обусловлено это тем, что длительность жизненного цикла рассматриваемых сооружений определяется прежде всего востребованностью образцов космической техники и ракет космического назначения. Так, ракеты-носители типа «Протон» используются, начиная с 1965 г., уже более 50 лет, что обусловливает необходимость поддержания работоспособного состояния стартовых сооружений в течение всего срока их востребованности, спрогнозировать который конструкторам ракетной техники весьма затруднительно. В этой связи можно лишь ориентировочно предполагать, что востребованность нового перспективного типа ракеты-носителя «Ангара» может составить 70 лет и более. В указанных условиях неопределенности актуальными являются оценивание и обеспечение необходимых сроков эксплуатации специальных сооружений космической отрасли на стадиях их проектирования и длительной эксплуатации.p>

Ключевые слова: Вибрационная диагностика, мониторинг, сооружения, техническое состояние, эксплуатация.

Контакты: kovaleff81@mail.ru

Issuess of assessing reliability and safety of active groundbased space infrastructure facilities. Shavkat S. Iskhakov, Fyodor E. Kovalev, Ruslan E. Kosenkov, Aleksei P. Mokhnatkin

Objective: Analyze the current methodological level of ability to evaluate and ensure reliability and safety of buildings and structures in the regulatory system for the design and diagnostics thereof. Methods: Application of the vibration diagnostics method allows for hardware testing of the technical condition of structures and foundation of the launch installations based on the criterion of reduced bearing capacity. Results: An ability to apply the graphical analytic method for evaluating the quantitative measure of reliability of a structure as the likelihood of the facility’s being in a desired technical condition, while its safety is assessed based on the assurance factor of bearing capacity at the corresponding likelihood of the structure’s critical condition (collapse). Practical importance: The specific feature of the space industry’s special-purpose facilities is the lack of scientifically grounded criteria for assigning and maintaining their guaranteed service life terms. It is caused by the fact that the duration of the service life of the structures in question is determined primarily by the demand for the specimens of space technology and space-mission vehicles. Thus, Proton-type space launch vehicles have been used since 1965, or over 50 years, causing the need for maintaining the operational condition of launch installations throughout the entire term of demand, which is rather difficult for the space vehicle designers to predict. In this regard, one can only approximately assume that the demand for the new state-of-the-art space launch vehicle Angara may constitute 70 years and more. Under said conditions of uncertainty, it is relevant to evaluate and ensure the necessary service life for special-purpose facilities of the space industry both at design stages and throughout long-term operation.

Keywords: Vibration diagnostics, monitoring, structures, technical conditions, operation.

Contacts: kovaleff81@mail.ru

Цель: Выявление параметров, влияющих на эксплуатационный уровень качества малоэтажных жилых зданий со стеновыми деревянными конструкциями из штучных элементов, уложенных горизонтальными рядами. Такие конструкции обладают характерной особенностью – осадкой в период эксплуатации. Осадка – уменьшение вертикального размера стены из-за усушки деревянных элементов, влияния нагрузки и уплотнения швов. Определение числовых значений деформаций стеновых элементов и влияющих на них факторов позволит прогнозировать величину осадки в зависимости от объемно-планировочных и конструктивных решений малоэтажных зданий срубной конструкции. Методы: Числовые значения деформаций деревянных профилированных брусьев могут определяться с использованием методов конструирования конечных элементов, численных методов и вычислительных программных комплексов. В данной работе исследование напряженно-деформированного состояния стеновых элементов под нагрузкой, действующей в малоэтажных зданиях, проводилось методом конечных элементов с помощью программного комплекса SCAD Office 15.1. Результаты: Анализ результатов расчета, представленных в графическом виде, выявляет, что основной особенностью деформирования бруса и развития осадки стены под воздействием нагрузки является смятие древесины в опорном зубе бруса. Это подтверждает данные величины деформации брусьев из клееной древесины под нагрузкой, полученные экспериментальным путем. Практическая значимость: Выполненные исследования позволяют сделать вывод: для прогнозирования величины осадки стены здания срубной конструкции и сохранения ее качества в период эксплуатации особое внимание необходимо уделять конфигурации и качеству исполнения стеновых деревянных элементов, что должно отражаться в нормативной базе, отвечающей современным требованиям комплексной оценки технических решений.

Ключевые слова: Малоэтажные деревянные здания, деревянные конструкции, стены срубной конструкции, метод конечных элементов, период эксплуатации, осадка.

Контакты: sekir@lan.spbgasu.ru

Research of stress-strain behavior of wooden wall structures using finite-element method. Svetlana E. Kiryutina, Vladimir N. Glukhikh, Alexander G. Chernikh, Konstantin S. Grigoriev

Objective: Determine the parameters impacting the performance quality level of low-rise residential buildings with wooden wall structures from single-piece elements placed in horizontal rows. Such a design has a specific property of shrinkage during operation. Shrinkage is the reduction of the vertical size of the wall due to the drying of wooden elements, the impact of the load and the joint packing. Determining the numeric values of wall elements alteration and the factors impacting it will allow to forecast the extent of the shrinkage depending on layout and arrangement and design solutions in low rise timberwork buildings. Methods: The numeric values of alteration of profiled wooden beams may be determined using the finite-element elaboration method, numerical methods and computational software suites. In this work, the research of stress-strain behavior of wall elements under load present in low-rise buildings was performed using the finite-element method via the SCAD Office 15.1 software suite. Results: Analyzing the results of the calculation presented graphically, displays that the main specific feature of beam alteration and wall shrinkage due to load is the crushing of timber in the abutment of the beam, which confirms the glue laminated timber beam alteration data obtained via experiment. Practical importance: The research performed allows to infer that in order to forecast the extent of the timberwork building wall shrinkage and to retain its quality during operation, special emphasis should be placed on the configuration and workmanship of wooden wall elements, which should be reflected in the regulatory system that satisfies today’s requirements for complex assessment of technical solutions.

Keywords: Low-rise timberwork buildings, wooden structures, timberwork walls, finite-element method, operation period, shrinkage.

Contacts: sekir@lan.spbgasu.ru

Цель: Исследование особенностей модульных взвешенных кодов и модифицированных взвешенных кодов при организации систем функциональной диагностики. Методы: Используются методы теории информации и помехоустойчивого кодирования, теории дискретных устройств и технической диагностики дискретных систем. Результаты: Описаны правила построения различных модификаций взвешенных кодов с суммированием, исследованы обнаруживающие характеристики этих кодов. Результаты исследований показали, что возможно построение двух различных модификаций кодов, которые дают наилучшие результаты с точки зрения обнаружения искажений и являются оптимальными при фиксированных длинах информационных и контрольных векторов. Эксперименты с набором контрольных комбинационных схем показали, что возможно построение систем функционального контроля с помощью модульного взвешенного кода с суммированием и модифицированного кода с суммированием, которые полностью исключают необнаруживаемые ошибки для некоторых контролируемых схем. Также проведено изучение характеристик аппаратной избыточности систем функционального контроля, построенных по представленным кодам. При реализации таких систем функционального контроля наглядно продемонстрированы преимущества одного типа кодирования перед другим на каждом конкретном примере из набора тестовых комбинационных схем LGSynth89. Практическая значимость: Использование различных модификаций кодов с суммированием позволяет проектировать системы функционального контроля, полностью исключающие вероятность возникновения необнаруживаемого искажения, а также обладающие небольшой аппаратной избыточностью.

Ключевые слова: Система функционального контроля, код Бергера, взвешенный код с суммированием, модульно взвешенный код с суммированием, модифицированный взвешенный код с суммированием.

Контакты: nikitin239@gmail.com

Response analysis of optimum sum codes obtained based on weighing data vector bits in functional control systems. Dmitrij A. Nikitin

Objective: Assess the specifics of weighted modular codes and modified weighted codes in organizing functional diagnostics systems. Methods: Methods of information theory and error-control coding, theory of discrete devices and technical diagnostics of discrete systems. Results: Rules for building different versions of weighted sum codes were described and distinctive characteristics of such codes examined. The research results have shown that it is possible to build two different versions of codes granting best results in terms of error detection and which are optimal at fixed lengths of data and control vectors. Experiments with combinational circuit setups have shown that it is possible to build functional control systems using modular weighted sum code and modified sum code that will fully rule out undetectable errors for certain controlled circuits. Additionally, hardware redundancy research was performed for the functional control systems built using the codes presented. In implementing such functional control systems, advantages of one type of coding over the other were notably illustrated using each specific example from the set of test combinational circuits LGSynth89. Practical importance: The use of different versions of sum codes allows to plan functional control systems fully ruling out the possibility of undetectable errors and with little hardware redundancy.

Keywords: Functional control system, Berger code, weighted sum code, modular weighted sum code, modified weighted sum code.

Contacts: nikitin239@gmail.com