Выпуск 1 - Issue 1

Цель: Изучить работу полимерных элементов поглощающего аппарата автосцепного устройства. Разработать модели полимерных элементов подпорного комплекта поглощающего аппарата с учетом применения в полимерном элементе частей, теряющих устойчивость в процессе работы. Получить силовые характеристики разработанных моделей полимерных элементов с помощью компьютерного моделирования. Сравнить параметры полученных силовых характеристик с экспериментальными данными немодернизированного полимерного элемента. В качестве объекта исследований использовать опорный полимерный элемент поглощающего аппарата ПМКП-110. Методы: Для определения оптимального варианта геометрии полимерного элемента использовалось компьютерное моделирование, основанное на методе конечных элементов (МКЭ). Поскольку работа полимерных элементов предполагает значительные деформацию самих элементов, то моделирование проводилось в программном пакете, специализирующемся на решении высоконелинейных задач. Для сравнения эффективности разработанных моделей было проведено экспериментальное исследование полимерного элемента. Результаты: Показана необходимость исследования и модернизации полимерных комплектов поглощающих аппаратов автосцепного устройства. Рассмотрено одно из направлений модернизации полимерных элементов, и представлено несколько вариантов моделей полимерных элементов, спроектированных в рамках исследуемого направления. Из возможных моделей выбран наиболее перспективный вариант. Даны рекомендации для дальнейших исследований. Практическая значимость: Рассмотренный подход в изучении и модернизации полимерных элементов позволяет получить полимерный комплект с улучшенными параметрами силовой характеристики — энергоемкостью и коэффициентами полноты. Подобные полимерные комплекты, установленные в поглощающие аппараты, могут повысить их надежность, увеличить эффективность, что в целом может сказаться на сохранности вагонов и перевозимых ими грузов.

Ключевые слова: Полимерный элемент, поглощающий аппарат автосцепного устройства, метод конечных элементов, силовая характеристика, коэффициент полноты, энергоемкость, гиперупругий материал

Контакты: kravtsovs_bryansk@mail.ru, apb.tubryansk@gmail.com, flozbinev@yandex.ru

Computational and Experimental Evaluation of the Characteristics of Polymer Elements S. A. Kravtsov, A. P. Boldyrev, F. Yu. Lozbinev
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-7-16

Purpose: To study the job of polymer elements of coupler draft gear. To develop the models of polymer elements of draft gear retaining set given the use in a polymer element of parts that lose stability during an operation. To obtain force characteristics of the developed models of polymer elements with the help of computer simulation. To compare the parameters of obtained force characteristics with the experimental data of non-modernized polymer element. As an object of research, to use supporting polymer element of draft gear PMKP-110. Methods: Computer modeling based on finite element method (FEM) was used to determine optimal variant of polymer element geometry. Since polymer elements’ job involves significant deformation of the elements themselves, the simulation was carried out in software package, which specializes in solving highly nonlinear problems. To compare the effectiveness of the developed models, the polymer element experimental study was carried out. Results: The necessity to study and modernize polymeric suites of automatic coupler draft gears is shown. One of the directions for polymer elements modernization is considered and several variants for polymer element models designed within the studied trends are presented. The most promising variants from possible models was chosen. Further research recommendations are given. Practical significance: The considered approach in polymer element study and modernization makes it possible to obtain a polymer suite with force characteristic improved parameters – an energy intensity and completeness coefficients. Such polymer suites installed into draft gears can increase their reliability, increase the efficiency that in a whole can affect the safety of cars and goods they carry.

Keywords: Polymer element, automatic coupler draft gear, finite element method, force characteristic, completeness coefficient, energy intensity, hyper-elastic material

Contacts: kravtsovs_bryansk@mail.ru, apb.tubryansk@gmail.com, flozbinev@yandex.ru

Цель: Показать результаты освоения пассажирских перевозок железнодорожным и авиационным видами транспорта на направлении Москва — Санкт-Петербург, в том числе в кризисные 2020–2021 годы, в частности: проанализировать динамику изменения пассажиропотока поездов «Сапсан» и авиапотока на маршруте Москва — Санкт-Петербург, а также авиационный пассажиропоток внутренних воздушных линий аэропорта Пулково в доковидный, ковидный и постковидный периоды; разработать математическую модель прогнозирования пассажиропотока. Методы: Регрессионный анализ. Результаты: Показана динамика изменения пассажиропотока железнодорожного и авиационного видов транспорта на направлении Москва — Санкт-Петербург за период с 2010 по 2019 г.; предложена математическая модель прогнозирования пассажиропотока рассматриваемых видов транспорта до 2022 года; изучены тенденции изменения статистических данных пассажиропотока в ковидный и постковидный периоды в сравнении с ожидаемыми (прогнозными) значениями. Практическая значимость: Сделан вывод о целесообразности продолжения исследований в области прогноза пассажирских перевозок в условиях нестабильной ситуации в стране и в мире, а также в условиях сильной конкуренции между рассматриваемыми видами транспорта на направлении Москва — Санкт-Петербург. Результаты анализа могут быть рекомендованы к практическому использованию.

Ключевые слова: Пассажиропоток, пандемия Covid-19, железнодорожный транспорт, авиационный транспорт, направление Москва — Санкт-Петербург

Контакты: 2009bushuev@rambler.ru, shulman@pgups.ru, rotchev_na@mail.ru

Mastering Results for Passenger Transportation on Moscow — St. Petersburg Direction in Crisis 2020-2021 N. S. Bushuev, D. O. Shulman, N. A. Rochev
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-17-27

Purpose: To show mastering results for passenger transportation by rail and air kinds of transport on Moscow — St. Petersburg direction including ones at crisis 2020–2021, in particular: to analyze the dynamics of changes in passenger traffic of Sapsan trains and air traffic on Moscow — St. Petersburg route as well as of air passenger traffic of domestic air lines of Pulkovo Airport in pre-Covid, Covid and post-Covid periods; to develop mathematical model for passenger traffic forecast. Methods: Regression analysis. Results: The dynamics of passenger traffic changes of railway and air kinds of transport on Moscow-St. Petersburg direction for 2010 to 2019 period has been shown; mathematical model to forecast passenger traffic of being considered kinds of transport till 2022 has been developed; the tendencies for passenger traffic statistical data changes at Covid and post-Covid periods in comparison with expected (forecasted) values have been studied. Practical significance: Conclusion about the expediency of research continuation on passenger traffic forecast in unstable situation conditions in the country and the world as well as in the conditions of strong concurrence between being considered kinds of transport on Moscow — St. Petersburg direction has been made. The analysis results can be recommended for practical use.

Keywords: Passenger traffic, Covid-19, rail transport, air transport, Moscow — St. Petersburg direction

Contacts: 2009bushuev@rambler.ru, shulman@pgups.ru, rotchev_na@mail.ru

Цель: Предложить методику расчета наличной пропускной способности на железнодорожной линии с полным учетом влияния разгонов и торможений поездов в пути их следования на результирующую наличную пропускную способность. Методы: Применен метод аналитического обзора, имитационного и динамического моделирования, математическое моделирование. Результаты исследования: Произведены аналитические преобразования общеизвестной формулы расчета пропускной способности. Получена аналитическая формула, позволяющая с более высокой точностью производить вычисления наличной пропускной способности. Практическая значимость: Результаты исследования могут быть использованы в диспетчерских центрах управления перевозками ОАО «РЖД» для более полного анализа работы полигона дороги, железнодорожных линий или отдельных участков с целью развернутого анализа выполненной работы по перевозкам.

Ключевые слова: Железнодорожный полигон, пропускная способность, межпоездной интервал, непараллельный график движения, скорость движения

Контакты: maks.marchenko1998@mail.ru

Mathematical Model and Approach to Calculate Throughput M. A. Marchenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-28-37

Purpose: To propose methodology for calculating actual throughput on railway line with full consideration of racing and drag effect of trains along their way on resulting actual throughput. Methods: Methods of analytical review, simulation and dynamic modeling, mathematical modeling were applied. Results: Analytical transformations of well-known formula for calculating throughput were performed. Analytical formula has been obtained that allows calculating actual throughput with higher accuracy. Practical significance: The results of the study can be used in the dispatch centers of JSC "Russian Railways" transportation management for more complete analysis of the operation of the polygon of a road, railway lines or individual sections in order of more detailed analysis of work, performed on transportation.

Keywords: Railway polygon, throughput, inter-train interval, traffic non-parallel schedule, motion speed

Contacts: maks.marchenko1998@mail.ru

Цель: Обеспечение доступности для маломобильных групп населения объектов и услуг в сфере железнодорожного транспорта, что обеспечит их мобильность, а также возможности доступа к различным объектам и услугам (медицинским, образовательным, культурным и т. д.). Методы: Анализ и оценка требований законодательных, нормативных и отраслевых документов для обеспечения маломобильных групп населения равными с другими гражданами политическими, экономическими, гражданскими правами, предусмотренными Конституцией Российской Федерации. Обзор и анализ зарубежного опыта по использованию пассажирских вагонов для перевозки маломобильных групп населения. Совместная проработка вопроса ОАО «РЖД» с научными организациями ВНИИЖТ и ВНИИЖГ, а также с Всероссийским обществом инвалидов. Результаты: На основании проведенных технико-экономических исследований принято решение размещать специализированное купе для перевозки инвалида-колясочника в штабном вагоне. Для этого организована специальная зона с нетормозного конца штабного вагона, включающая в себя адаптированное купе, адаптированный туалет, широкий коридор и тамбур, оборудованный стационарным подъемным устройством для посадки/высадки инвалидов-колясочников. Обоснован минимально необходимый перечень оборудования для оснащения адаптированного купе и туалета. Все эти предложения вошли в техническое задание на новый штабной вагон с кузовом из нержавеющей стали. Проведен анализ востребованности штабных вагонов со специальной зоной для перевозки инвалидов-колясочников и объемы ежегодных перевозок за последний период. На основании анализа пассажирооборота маломобильных групп населения и оценки опыта европейских железных дорог рекомендовано провести работы по увеличению мест в штабных вагонах для пассажиров указанной категории. Практическая значимость: На основании проведенных исследований показана необходимость увеличения количества мест для пассажиров-колясочников с сопровождающими лицами. Показано, что эта задача может быть решена на базе штабных вагонов с кузовом из нержавеющих сталей. Еще большая перспектива по увеличению мест для пассажиров-колясочников открывается в разрабатываемых новых вагонах («Партии 2023»), для которых будет использован габарит Т (увеличение ширины вагона от 3100 мм до 3400 мм) с продольным расположением спальных мест в купе.

Ключевые слова: Маломобильная группа населения, специализированная зона, штабной вагон, адаптированное купе, стационарный подъемник

Контакты: PoyarkovMG@fpc.org.rzd, SamoshkinOS@fpc.ru, smirnov.a@tiv.ru

Analysis of the State and Horizon Development of Railway Passenger Transport for Population Groups with Reduced Mobility M. G. Poyarkov, O. S. Samoshkin, A. A. Smirnov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-38-51

Purpose: To ensure the accessibility for population groups with reduced mobility of facilities and services in the sphere of railway transport that will provide for their mobility as well as the possibility to access various objects and services (medical, educational, cultural, etc.) Methods: Analysis and evaluation of the requirements of legislative, regulatory and industrial technical documents to provide reduced mobility population groups with equal with other citizens rights on Russian Federation Constitution. Review and analysis of international practices and different use cases of passenger rail cars to transport reduced mobility population groups. Joint study of the subject by JSC "Russian Railways" with scientific organizations of All-Russian Scientific Institute of Railway Transport and Institute of Hygiene on Railway Transport as well as with All-Russian Society of Disabled People. Results: Based on the results of technical and economical studies, decision was made to place specialized compartment for wheelchair users in a staff car. For this purpose, specialized area from unbraked end of a staff car has been organized which includes adapted compartment, adapted toilet, wide corridor and entrance zone equipped with stationary lift for boarding/detrainment of wheelchair users. Minimally necessary list of equipment to tool up adapted compartment and toilet is grounded. All these proposals were included into Technical Task on a new staff car with a body from stainless steel. Analysis of demand for staff cars with specialized area for wheelchair user transportation and annual traffic volume over the last period have been carried out. Based on the analysis of reduced mobility passenger turnover and the assessment of European railways practices, it is recommended to pursue works on increase the seating capacity in staff cars for passengers of pointed category. Practical importance: Based on the conducted research, the necessity to increase the seating capacity for wheelchair users with accompanying persons has been shown. It has been demonstrated that this issue can be solved using staff cars with stainless steel bodies. Even greater prospect for increasing seating capacity for wheelchair users opens up for new cars (Class "2023") which are being developed in accordance with “T” overall dimensions (car width increase from 3100 to 3400 mm) and lengthwise arrangement of sleeping places in compartment.

Keywords: Passengers with reduced mobility, specialized area, staff car (specialized car for bed linen storage, accommodation of train master, law-enforcement officers, people with reduced mobility and accompanying personnel), easily accessible (adapted) compartment, stationary lift

Contacts: PoyarkovMG@fpc.org.rzd, SamoshkinOS@fpc.ru, smirnov.a@tiv.ru

Цель: Проанализировать возможность определения неисправности локомотивной выпрямительной установки с помощью определения тепловых полей и измерения температуры диодов. Методы: Применялись анализ неисправностей выпрямительных установок и их составляющих за определенный промежуток времени, моделирование и тепловой расчет в пакете программ Solid works. Результаты: Получена картина изменения тепловых полей и температуры при диагностике исправно работающей тепловозной выпрямительной установки, а также при неисправностях диодов, таких как пробой и обрыв. Практическая значимость: Показана возможность контроля технического состояния тепловозной выпрямительной установки при определении тепловых полей диодов, а также определения неисправностей по изменению температуры диода.

Ключевые слова: Выпрямительная установка, моделирование теплового состояния, нагрев диодов, тепловая диагностика, диагностика состояния диодов, неисправность диода

Контакты: victor.kruchek@yandex.ru, pvdvorkin@yandex.ru

Modeling the Processes of Thermal Diagnostics of Diesel Locomotive Rectifier V. A. Kruchek, P. V. Dvorkin
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-52-59

Purpose: To analyze the possibility of determining locomotive rectifier unit malfunction with the help of thermal fields and diode temperature measurement. Methods: There were applied the analysis of rectifier unit faults and their components for a certain period, modeling and thermal calculation in Solid Works Software Package. Results: The picture of thermal field and temperature changes at the diagnosis of regularly running diesel rectifier unit as well as at diode faults such as a breakdown and break. Practical significance: The possibility of monitoring the technical condition of a diesel locomotive rectifier unit when determining diode thermal fields as well as of determining possible malfunctions by diode temperature change is shown.

Keywords: Rectifier, thermal state simulation, diode heating, thermal diagnostics, diode state diagnostics, diode malfunction

Contacts: victor.kruchek@yandex.ru, pvdvorkin@yandex.ru

Цель: Проведение комплексных экспериментальных исследований циклической трещиностойкости литой стали, которая применяется для несущих деталей ходовых систем грузовых вагонов, с построением кинетической диаграммы усталостного разрушения. Методы: Применен метод механических испытаний образцов литой стали в условиях циклического нагружения, который позволяет получить количественные оценки способности материала сопротивляться усталостному разрушению на стадии развития усталостной трещины (испытания на циклическую трещиностойкость). Для исследования поверхности усталостного разрушения применен микрографический анализ рельефа. Для исследования элементного состава литой стали и механизмов развития усталостных трещин применен микрорентгеноспектральный анализ на различных стадиях усталостного разрушения. Результаты: Приведены результаты исследований циклической трещиностойкости литой стали 20ГЛ, которая применяется для несущих деталей грузовых вагонов. Построена кинетическая диаграмма усталостного разрушения, проведен детальный микрографический анализ поверхности усталостного разрушения и исследования элементного состава неметаллических включений. Практическая значимость: По результатам исследований можно проводить оценку работоспособности стали 20ГЛ с трещинной и прогнозировать живучесть. Полученные результаты позволяют совершенствовать методы ресурсного проектирования литых несущих деталей ходовых систем грузовых вагонов с целью повышения их эксплуатационной надежности. Результаты исследований используются предприятиями — изготовителями литых деталей для контроля стабильности технологии и повышения качества продукции.

Ключевые слова: Циклическая трещиностойкость, литые несущие детали, тележка грузового вагона, живучесть, микрорентгеноспектральный анализ литой стали, скорость роста усталостной трещины

Контакты: uiz123456@mail.ru, vov7777@bk.ru

Exploration of Cyclic Crack Resistance of Steel of Molten Load-Bearing Parts for Freight Cars D. V. Danilenko, V. P. Efimov, V. A. Chernov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-60-69

Purpose: Carrying out complex experimental studies of cyclic crack resistance of molten steel which is used for load-bearing parts of freight wagon running systems with kinetic diagram building for fatigue failure. Methods: Method of mechanical testing of molten steel samples under cyclic loading conditions was applied, the method makes it possible to obtain quantitative estimates of stuff ability to resist fatigue failure on the stage of fatigue crack development (testing on cyclic crack resistance). To study the surface of fatigue failure, relief micrographic analysis was used. To study molten steel elemental composition and the mechanisms of fatigue crack development, X-ray micro-spectral analysis was used on fatigue failure various stages. Results: The results of the research of cyclic crack resistance of 20 GL molten steel, which is used for load-bearing parts of freight cars, are presented. Fatigue failure kinetic diagram has been built, detailed micrographic analysis of fatigue failure surface has been carried out and elemental composition of non-metallic inclusions has been studied. Practical significance: Based on the research results, it is possible to assess the performance of 20 GL steel with cracks and to predict survivability. The results obtained make it possible to improve the methods of resource projection of molten bearing parts for freight wagon running systems in order to increase their operational reliability. The research results are used by enterprises - manufacturers of molten parts to control technology stability and to improve product quality.

Keywords: Cycle fatigue crack resistance, molten bearing parts, freight car bogie, survivability, X-ray micro-spectral analysis of molten steel, fatigue crack growth rate

Contacts: uiz123456@mail.ru, vov7777@bk.ru

Цель: Рассмотрены этапы становления в университете нового направления «Цифровая кафедра», что позволяет в том числе по-новому сформулировать термин «цифровизация». Методы: Изучено зарождение термина «цифровизация» в университете. Показана эволюция понятий «автоматизация», «информатизация», «цифровизация», которые предопределяют плавный переход к новому направлению в вузах — «цифровая кафедра» и, как следствие, «цифровой вуз». Результаты: Сформулирована модель «цифрового вуза», состоящая из таких важнейших компонентов, как «инфраструктура», «программные платформы», «информационные системы», «корпоративное хранилище данных» и «цифровые сервисы». Продемонстрированы возможности «цифровой кафедры» в университете в части реализации образовательной программы «Цифровые технологии на железнодорожном транспорте» и таких значимых направлений, как интернет вещей, большие данные, системы виртуальной и дополненной реальности, искусственный интеллект, «цифровой двойник», системы распределенного реестра (основные тренды последних лет в области цифровой экономики). Практическая значимость: Показаны возможности «цифровой кафедры» с точки зрения единого подхода к масштабному обучению цифровым компетенциям обучающихся практически всех не ИТ-специальностей и направлений подготовки. Изложен опыт внешнего контроля — от создания до обучения — Министерством науки и высшего образования РФ и Министерством цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ посредством Университета Иннополис. Авторы статьи пытаются ответить на актуальные в данной сфере вопросы: каким образом современные цифровые сервисы непосредственно влияют на особенности обучения в профессиональном образовании? какова модель управления «цифровым вузом»? из каких компонентов он состоит?

Ключевые слова: Цифровизация, цифровая трансформация вуза, цифровая кафедра, цифровые компетенции

Контакты: kutsenko@pgups.ru

Topical Issues of Organizing Digital Department Activities in the Context of University Digital Transformation S. G. Ermakov, S. M. Kutsenko, R. G. Gilvanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-70-78

Purpose: The stages of becoming in a university of new trend “Digital Department” which allows also to formulate term “digitalization” anew. Methods: The birth of term “digitalization” in a university has been studied. The evolution of notions “automation”, “informatization”, “digitalization” which predetermine smooth transfer to new trend in universities — “digital department” and, hence, “digital university”, has been shown. Results: “Digital university” model has been formulated that consists of such important components as “infrastructure”, “programmatic platforms”, “informational systems”, “data corporative storage” and “digital services”. “Digital department” possibilities in a university have been demonstrated in the part of realization of “Digital technologies on railway transport” educational program and such notional trends as internet of things, big data, virtual and augmented reality systems, artificial intelligence, “digital twin”, distributed ledger systems (recent years major trends in digital economy sphere). Practical significance: “Digital department” possibilities from the point of uniform approach to widescale teaching digital competences to students of almost all IT specialties and training trends have been demonstrated. The experience of external control has been narrated — from making to teaching — by Science and Higher Education Ministry and Digital Development, Communication and Mass Communications Ministry of Russian Federation by means of Innopolis University. The article authors make an attempt to answer topical in this sphere questions: how modern digital services immediately influence training features in professional education? Which is management model of “digital university”? Which components it consists of?

Keywords: Digitalization, university digital transformation, digital department, digital competencies

Contacts: kutsenko@pgups.ru

Цель: Установить факторы, в наибольшей степени влияющие на риск возникновения гидравлических ударов в напорных трубопроводах при надземной прокладке трубопроводов, характерной для районов вечной мерзлоты. Определить скорости распространения фронта ударной волны в стальных трубах для различных видов стальных труб. Провести расчеты параметров возможного гидравлического удара в зависимости от толщины стенки трубопровода. Методы: Метод характеристик, используемый для решения дифференциальных уравнений неустановившегося движения жидкости, положен в основу расчетной модели для определения параметров потока при возникновении гидравлических ударов. Результаты: На основе проведенных расчетов в статье анализируются диаграммы изменения давления в напорном трубопроводе из стальных труб. Производится оценка влияния скорости распространения волны гидравлического удара и скорости установившегося движения потока жидкости на характер протекания неустановившегося процесса и величину давления при гидравлическом ударе в напорном трубопроводе при надземной прокладке. Общие затраты на устранение аварийных ситуаций на напорных трубопроводах, особенно с учетом стоимости подготовки и очистки питьевой воды, всегда больше, чем заранее предусмотренные комплексные мероприятия, направленные на предотвращение негативных последствий возможных гидравлических ударов. Практическая значимость: В условиях вечной мерзлоты есть большое количество факторов, затрудняющих строительство и эксплуатацию напорных трубопроводных систем. Устранение последствий аварийных ситуаций, сопровождающихся утечкой воды, затруднительно в суровых климатических условиях, при этом теплового влияния на грунты не всегда возможно избежать. Поэтому проектируя новые напорные системы и проводя реконструкцию существующих, необходимо учитывать возможные неустановившиеся процессы в напорных трубопроводах.

Ключевые слова: Напорные трубопроводы, гидравлический удар, разрыв сплошности потока, проектирование, эксплуатация, вечная мерзлота, надземная прокладка, стальные трубы, полимерные трубы

Контакты: olk1975@mail.ru, tvardovskaya@pgups.ru

Hydraulic Hits in Penstocks with Above-Ground Laying O. G. Kapinos, N. V. Tvardovskaya
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-79-90

To determine the factors having the greatest impact on the risk of occurrence of water hammers in above-ground installation of pipelines, typical of permafrost areas. Determine the velocities of shock wave front propagation in steel pipes for different types of steel pipes. To calculate parameters of possible water hammer depending on pipeline wall thickness. Methods: Method of characteristics used for solution of differential equations of unsteady motion of liquid is the basis of calculation model for determination of flow parameters at occurrence of water hammer. Results: On the basis of the calculations carried out in the article the diagrams of pressure changes in the pressure pipeline made of steel pipes are analysed. The influence of speed of propagation of water hammer wave and speed of steady movement of a liquid flow on character of flow of an unsteady process and size of pressure at water hammer in the pressure pipeline in above-ground laying is estimated. The use of measures to prevent water hammers, including combined ones, with the purpose of increasing their reliability is much cheaper than the replacement of damaged pipes and equipment, elimination of washouts by leaking water and loss of drinking water. Practical significance: In permafrost conditions, many factors complicate construction and operation of pressure hydrotransport systems. Elimination of consequences of emergency situations accompanied by water leakage is difficult in harsh climatic conditions, and thermal impact on soils is not always avoidable. Therefore when designing new pressure systems and reconstructing existing ones it is necessary to take into account possible unsteady processes in pressure pipes.

Keywords: Pressure pipelines, water hammer, flow continuity, design, operation, permafrost, above-ground laying, steel pipes, polymer pipes

Contacts: olk1975@mail.ru, tvardovskaya@pgups.ru

Цель: Построить факторную модель влияния вибродинамической нагрузки на надежность трубопроводов по результатам лабораторных испытаний, проведенных с учетом амплитудно-частотных характеристик колебательного процесса действующего трубопровода, полученных при проведении натурных испытаний на железнодорожной станции. На основании факторной модели определить наиболее значимые факторы, влияющие на надежность трубопроводов в условиях действия вибродинамической нагрузки и предложить способы повышения их безотказности. Методы: Для проведения лабораторных испытаний трубопровода на надежность при воздействии на него напряжений знакопостоянного цикла применялся план дробного факторного эксперимента типа 25-2. Эксперименты проводились на испытательном стенде с пульсирующим цилиндром типа ПЦ с максимальной нагрузкой 200 кН. Напряжения на испытываемый трубопровод подавались с пультов управления статической (от грунта) и динамической (от подвижного состава) нагрузками. Форма импульса — синусоидальная, наиболее близкая к натурной, частота цикла — 300 ц/мин. Коэффициенты уравнения регрессии вычислялись на ЭВМ по программе множественной линейной корреляции. Оценка значимости коэффициентов регрессии проводилась с помощью критерия Стьюдента. Для проверки адекватности модели экспериментальным данным применялся критерий Фишера. Адекватность уравнения регрессии физике явления проверялась при помощи критерия Стьюдента. Результаты: Проведенные испытания трубопровода с применением дробного факторного эксперимента типа 25-2 позволили построить факторную модель исследуемого процесса в виде полинома первой степени. Установлено, что основными факторами, влияющими на надежность трубопровода в условиях действия вибродинамической нагрузки, являются поездная нагрузка, амплитуда колебаний трубопровода и глубина его заложения. Частота колебаний трубопровода не оказывает существенного влияния на надежность трубопровода. Однако из уравнения регрессии следует, что частота колебаний трубопровода зависит от его диаметра. Практическая значимость: Получено уравнение линейной регрессии, преобразованное путем перехода от кодированных значений факторов к натуральным значениям, которое можно использовать в практических целях для определения интенсивности отказов и продолжительности эксплуатации железнодорожных трубопроводов между отказами.

Ключевые слова: Факторная модель влияния, планирование эксперимента, матрица факторов, амплитудно-частотные характеристики колебательного процесса трубопровода, полный факторный эксперимент, дробный факторный эксперимент

Контакты: elenapost@bk.ru, jr_2010@mail.ru

Factor Model of Vibrodynamic Load Effect on Pipeline Reliability E. V. Postnova, E. V. Runev
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-91-100

Purpose: To build a factor model of vibrodynamic loading influence on pipeline reliability based on the results of laboratory tests carried out taking into account the amplitude-frequency characteristics of the vibration process of the operating pipeline, obtained during full-scale tests at the railway station. On the basis of the factor model to determine the most significant factors affecting the reliability of pipelines under the action of vibrodynamic loading and to propose ways to improve their reliability. Methods: The plan of fractional factor experiment of 25-2 type was used to carry out laboratory tests of pipeline reliability under the influence of stresses of familiar constant cycle. The experiments were carried out on a test bench with a pulsating cylinder of type PC with a maximum load of 200 kN. Voltages were applied to the pipeline under test from control panels of static (from soil) and dynamic (from rolling stock) loads. Impulse shape was sinusoidal, the closest to natural one, cycle frequency — 300 c/min. The regression equation coefficients were calculated on a computer using the multiple linear correlation program. The significance of the regression coefficients was assessed by Student's test. Fisher's test was used to check the adequacy of the model to the experimental data. Adequacy of the regression equation to the physics of the phenomenon was tested using Student's test. Results: Tests of the pipeline with application of fractional factor experiment of 25-2 type allowed to build a factor model of the process under study in the form of polynomial of the first degree. It has been established that the main factors influencing pipeline reliability under vibrodynamic loading are train load, vibration amplitude of the pipeline and the depth of its embedding. The vibration frequency of the pipeline has no significant influence on the pipeline reliability. However, from the regression equation it follows that the pipeline vibration frequency depends on its diameter. Practical significance: The equation of linear regression is obtained, which is transformed by switching from coded values of factors to natural values, which can be used for practical purposes to determine the intensity of failures and the duration of operation of pipelines between failures.

Keywords: Factor influence model, experiment planning, factor matrix, amplitude-frequency characteristics of the oscillatory process of the pipeline, full factor experiment, fractional factor experiment

Contacts: elenapost@bk.ru, jr_2010@mail.ru

Цель: Теоретическое исследование распределения плотности газа вокруг планеты с учетом самогравитации. Методы: Предложенные в настоящей работе уравнения для плотности газовой оболочки планеты с соответствующими граничными условиями решаются аналитически и численно методом Рунге — Кутта. Результаты: Впервые с помощью метода подобия проведен анализ численного решения уравнений для всего пространства, в котором преобладает гравитационное влияние планеты — в диапазоне расстояний от поверхности планеты до радиуса Хилла. Вблизи планеты решение совпадает с классической барометрической формулой, на промежуточных расстояниях — с барометрической формулой, учитывающей зависимость ускорения свободного падения от расстояния до планеты, на больших расстояниях — с зависимостью плотности для сингулярной изотермической газовой сферы, обусловленной самогравитацией. Практическая значимость: На основе полученного решения создана единая картина распределения плотности газовой оболочки планеты. Представленные в работе результаты могут быть полезны как для преподавателей физики вузов, так и для научных сотрудников, занимающихся астрофизикой.

Ключевые слова: Газовая оболочка планеты, самогравитация, барометрическая формула, уравнение Пуассона, плотность газа в газовых скоплениях, радиус Хилла

Контакты: evgeny.bodunov@inbox.ru, aleksem@mail.ru

Density Distribution in the Gaseous Envelope of the Planet E. N. Bodunov, A. O. Semenov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-101-109

Purpose: Theoretical study of gas density distribution around the planet given self-gravity. Methods: Proposed in this paper equations for the planet gaseous envelope density with corresponding boundary conditions are solved analytically and numerically by Runge-Kutta method. Results: For the first time, the analysis of numerical solution of equations for all the space where the planet gravitational influence prevails - in the distance range from the planet surface till Hill radius - has been pursued using similarity method. Near the planet, the solution coincides with classical barometric formula, at intermediary distances, - with barometric formula which takes into consideration the dependence of free fall acceleration from the distance till the planet, at large distances, - with the dependence of density for singular isothermal gas sphere due to self-gravity. Practical significance: On the basis of the solution obtained, the unified picture of the planet gaseous envelope density distribution was analyzed. The results presented in the paper can be useful both for university physics professors and for the researchers involved in astrophysics.

Keywords: The planet gaseous environment, self-gravity, barometric formula, Poisson equation, gas density in gaseous accumulations, Hill radius

Contacts: evgeny.bodunov@inbox.ru, aleksem@mail.ru

Цель: Разработка новых строительных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами, позволяющих изолировать отходы разной природы. Методы: Химические методы анализа; экспериментальные исследования в лабораторных условиях; физико-механические методы, статистические методы. Результаты: Получен новый строительный материал, обладающий геозащитными свойствами, содержащий отработанные замасленные бумажные фильтры, образующиеся при обслуживании подвижного состава. Получен новый строительный материал, обладающий геозащитными свойствами, содержащий отработанные кислотные электролиты аккумуляторных батарей. Определены оптимальные составы новых материалов. Показано, что допустимое количество отработанных замасленных бумажных фильтров, вводимых в вяжущую смесь, составляет 10 %, а отработанного кислотного электролита — 25 %. Практическая значимость: Показана возможность получения нового строительного материала, обладающего геозащитными свойствами, содержащего отработанные замасленные бумажные фильтры, отработанные кислотные электролиты аккумуляторных батарей. Определены эксплуатационные и геозащитные характеристики полученных строительных материалов.

Ключевые слова: Строительный материал, геозащитные свойства, отработанные замасленные бумажные фильтры, отработанный кислотный электролит аккумуляторных батарей, отходы, защита окружающей среды, техносферная безопасность

Контакты: 4578097@mail.ru, kriushina@pgups.ru

Development of New Geo-Protective Materials with Improved Exploitational Properties for Technosphere Safety Rise E. I. Makarova, A. O. Kriushina
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-110-119

Purpose: Development of new building materials with improved exploitational properties allowing to isolate various nature waste. Methods: Chemical methods of analysis; experimental research in laboratory conditions; physical-mechanical methods, statistical methods. Results: New building material, possessing geo-protective properties, has been obtained which contains outgoing oily paper filters formed during a rolling stock maintenance. New building material with geo-protective properties has been obtained containing outgoing acid electrolytes of batteries. Optimal compositions of new materials have been determined. It’s been shown that the allowable amount of outgoing oily paper filters, being introduced into binding mixture, constitutes 10%, and the amount of outgoing acid electrolyte — 25%. Practical significance: The possibility of obtaining new building material with geo-protective properties that contains outgoing oily paper filters, outgoing acid electrolytes of batteries is shown. Exploitational and geo-protective characteristics of obtained building materials have been defined.

Keywords: Building material, geo-protective properties, outgoing oily paper filters, outgoing acid battery electrolyte, waste, environmental protection, technosphere safety

Contacts: 4578097@mail.ru, kriushina@pgups.ru

Цель: Изучение влияния иммерсивных технологий на современное образование; анализ виртуальной, дополненной и смешанной реальностей. Методы: Сравнение традиционного образования и образования с использованием иммерсивных технологий и анализ литературы, посвященной предмету исследования. Результаты: Раскрывается значимость иммерсивных технологий в высшем образовании, позволяющих расширять возможности удаленного взаимодействия между людьми. Практическая значимость: Показана возможность использования иммерсивных технологий в образовательной среде с целью визуализации учебного материала.

Ключевые слова: Виртуальная реальность, дополненная реальность, смешанная реальность, современное образование, информационные технологии

Контакты: dayana-0820@bk.ru, gilvanov1950@mail.ru, kukushkina@pgups.ru, romira-spb@mail.ru

Immersive Technologies in Higher Education D. Davydova, G. R. Gilvanov, Ya. V. Kukushkina, I. Yu. Romanova
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-120-132

Purpose: To study the impact of intensive technologies on modern education; the analysis of virtual, augmented and mixed realities. Methods: Comparison of traditional education and education using immersive technologies and analysis of literature devoted to the research subject. Results: The importance of immersive technologies in higher education, allowing to expand the possibilities of remote interaction between people, is revealed. Practical significance: The possibility of using immersive technologies in educational environment for the purpose of educational material visualization is shown.

Keywords: Virtual reality, augmented reality, mixed reality, modern education, informational technologies

Contacts: dayana-0820@bk.ru, gilvanov1950@mail.ru, kukushkina@pgups.ru, romira-spb@mail.ru

Цель: Рассмотреть возможность проведения дистанционной калибровки электронных путевых шаблонов в районах Крайнего Севера. Поверка и калибровка средств измерений являются важнейшими метрологическими операциями, направленными на обеспечение единства измерений и позволяющими определить значения измеряемой величины по показаниям средства измерений, определить поправки к его показаниям и оценить погрешность этих средств. С развитием общества и технологий актуальным стал курс на совершенствование процедур калибровки средств измерений и автоматизацию процессов. Активное внедрение программируемых средств измерений открыло возможности для внедрения новых способов передачи единиц физических величин. Показать преимущество дистанционной калибровки электронных путевых шаблонов по сравнению с обычной калибровкой в экономическом и временном аспектах, так как исчезает необходимость транспортировать путевой шаблон в отдаленные центры метрологии для проведения периодической калибровки. Методы: Проведение эксперимента дистанционной калибровки электронного путевого шаблона на большом расстоянии с использованием глобальной сети Интернет и специального программного обеспечения, а именно программ «Модуль интеграции», «Сервисное ПО Нева-1», LetsView, Unitess View, «Агент Мейл.ру». Результаты: Определена возможность проведения дистанционной калибровки, опробованы необходимые для работы программы, представлены результаты экспериментального исследования с использованием глобальной сети Интернет, и получен протокол калибровки. Практическая значимость: Определена возможность внедрения дистанционной калибровки, которая позволит снизить затраты на транспортировку электронных путевых шаблонов для их периодической калибровки и уменьшить затрачиваемое время на метрологическое обслуживание.

Ключевые слова: Дистанционная калибровка, электронный путевой шаблон, измерение, информационные технологии, Крайний Север

Контакты: informatiks20@gmail.com, yana.grenader@yandex.ru, chistyakov@pgups.ru, zedasmo3@gmail.com

Remote Calibration of Templates in the Far North districts E. Yu. Chistyakov, A. Yu. Pavlov, Ya. A. Grenader, A. G. Nuriev
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-133-141

Purpose: To consider the possibility of remote calibration of electronic travel templates in the Far North districts. Verification and calibration of measuring instruments are the most important metrological operations aimed at the support of measurement uniformity and allowing to determine being measured quantity values with the indications of a measuring instrument, to define corrections to its indications and to estimate the inaccuracy of these instruments. With society and technology development, the course on the improvement of calibration procedures of measuring instruments and automation of processes has become relevant. Active introduction of programmable measuring instruments has opened up opportunities for the introduction of new ways of transmitting the units of physical quantities. To show the advantage of remote calibration of electronic trip templates in comparison with conventional calibration in economic and time terms since the need to transport a trip template to distant metrology centers for periodic calibration check disappears. Methods: Conducting experiment of remote calibration of electronic trip template at a big distance using Internet global network and special software, namely the programs "Integration Module", "Neva-1 Service Software" "LetsView", "Unitess View", "Agent Mail.ru". Results: The possibility of remote calibration was determined, the programs necessary for the work were tested, the results of experimental study with the use of Internet global network were presented and calibration protocol was obtained. Practical significance: The possibility of introducing remote calibration has been determined which will allow to reduce cost for transportation of electronic trip templates upon their periodic calibration and to lower the required time for metrological maintenance.

Keywords: Remote calibration, electronic trip template, measurement, informational technologies, Far North

Contacts: informatiks20@gmail.com, yana.grenader@yandex.ru, chistyakov@pgups.ru, zedasmo3@gmail.com

Цель: Обоснование и разработка новых экологически безопасных направлений утилизации отвальной породы угольных шахт Донбасса в качестве техногенных месторождений алюминия. Исследовать минералогический и химический состав образцов отвальной породы разной степени метаморфизма с целью обоснования возможности их переработки как техногенного бедного алюминиевого сырья. Провести эксперименты по химическому и биохимическому (бактериальному) выщелачиванию подвижных (растворимых) соединений алюминия из образцов отвальной породы. Методы: Анализ химических превращений и техногенной минералогии в складированной отвальной породе. Проведено химическое и биохимическое кислотное выщелачивание сульфатных солей алюминия из отвальной породы разной степени метаморфизма. Результаты: Установлено, что по содержанию бокситов отвальную породу угольных шахт Донбасса можно отнести к бедному алюминиевому сырью. Предложен способ кислотного химического выщелачивания растворимых соединений алюминия растворами серной кислоты различных концентраций, и доказано эффективное выщелачивание слабыми растворами кислоты. Обоснован и доказан способ биохимического (бактериального) выщелачивания солей алюминия. Практическая значимость: Доказано, что экологичность и экономичность процесса кучного биохимического выщелачивания обеспечивается тем, что основной реагент — серная кислота — образуется естественным путем в результате жизнедеятельности бактерий и процесс не нуждается в дополнительных технологических единицах для производства кислоты.

Ключевые слова: Шахты, породные отвалы, переработка отходов, кислотное выщелачивание, бактерии Th. ferrooxidans, алюминий

Контакты: alavina@yandex.ru

Environmentally Safe Trends of Coal Mining Waste Usage as Aluminum Technogenic Raw Material E. I. Verekh-Belousova, A. V. Kharlamova
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-142-150

Purpose: Substantiation and development of new environmentally safe trends for utilization of dump rock of Donbass coal mines as technogenic aluminum deposits. To investigate mineralogical and chemical composition of dump rock samples of metamorphism varying degrees in order to substantiate the possibility of their processing as technogenic poor aluminum raw material. To conduct the experiments on chemical and biochemical (bacterial) leaching of fluid (soluble) aluminum compounds from dump rock samples. Methods: Analysis of chemical transformations and technogenic mineralogy in stored dump rock. Chemical and biochemical acid leaching of aluminum sulfate salts from dump rock of metamorphism varying degrees was carried out. Results: It has been established that according to the content of bauxites, the dump rock of Donbass coal mines can be attributed to poor aluminum raw material. Method of acid chemical leaching of soluble aluminum compounds with sulfuric acid solutions of various concentrations is proposed and effective leaching with weak acid solutions is proved. Method of biochemical (bacterial) leaching of aluminum salts is substantiated and vindicated. Practical significance: It is testified that environmental friendliness and cost–effectiveness of the process of closely-grouped biochemical leaching is ensured by the fact that the main reagent — sulfuric acid - is formed naturally as a result of bacteria vital functions and the process does not need additional technological units for acid production.

Keywords: Mines, rock dumps, waste recycling, acid leaching, bacteria Th. ferrooxidans, aluminum

Contacts: alavina@yandex.ru

Цель: Разработка декомпозиции и классификации данных для управления конфигурациями телекоммуникационных сетей и формирование множества процессов управления такими данными с применением специальной базы данных, на основании чего сформирование требований для проектирования подсистемы базы данных с учетом согласованности данных об объекте управления и возможностей системы управления этим объектом. Систематизация данных конфигурации, атрибутов конфигурационных элементов, а также их логическая согласованность с процессами контроля и управления состоянием в подсистемах перспективной системы управления. Методы: Основы теории управления сложными процессами, теория систем хранения и представления информации, методы объектно-ориентированного проектирования, метод декомпозиции для представления логики процессов и анализа данных об объекте управления, а также теоретико-множественный подход для описания множества данных. Результаты: Получена декомпозиция задач, реализуемых компонентами специальной базы данных управления конфигурацией телекоммуникационной сети, сформированы наборы данных о конфигурационных элементах. Представлены требования к подсистеме перспективной системы управления, реализующей функционал специальной базы данных для управления конфигурационными элементами телекоммуникационной сети. Предложены направления дальнейшего исследования в направлении разработки алгоритмов и моделей процессов управления конфигурацией телекоммуникационной сетью с помощью специальной базы данных. Практическая значимость: Полученная декомпозиция и классификация данных для управления конфигурациями телекоммуникационных сетей отличается уникальным подходом и ориентированностью на требуемую для перспективного проектирования логическую структуру подсистем систем управления телекоммуникационной сетью, а также позволяет сформулировать требования для моделирования процессов управления конфигурационными элементами телекоммуникационной сети.

Ключевые слова: Телекоммуникационная сеть, система управления, объектно-ориентированная база данных, база знаний, CMDB, конфигурация сети связи, управления конфигурацией сети связи, конфигурационные элементы

Контакты: kanaev@pgups.ru, elinabeneta@yandex.ru, serde4ko01@bk.ru

Decomposition of Data Management Processes in Configuration Management DataBase (CMDB) A. K. Kanaev, E. V. Login, K. A. Pudovkina
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-151-160

Purpose: Data decomposition and classification development for the management of telecommunication network configurations and for the formation of such data management process set with the use of special database which basis on, the formation of requirements for database subsystem projection given the consistency of data about a control object and the system capabilities for this object management. Systematization of configuration data, of configuration element attributes as well as their logical consistency with the processes of the control and management of a state in promising management system subsystems. Methods: Fundamentals of complex process management theory, information storage and presentation system theory, object-oriented projection methods, decomposition method for representing process logic and data analysis about control object as well as theoretic-set approach for describing data set. Results: Decomposition of the tasks has been obtained which are realized by the components of telecommunication network configuration management special database; data sets about configuration elements have been formed. The requirements for promising control system subsystem that embodies the functionality of special database for telecommunications network configuration element management have been presented. Trends for further research in the direction to develop algorithms and models of telecommunication network configuration management with the help of special database have been proposed. Practical significance: The obtained decomposition and classification of data for telecommunication network configuration management is characterized by unique approach and dedication to telecommunication network management system subsystem logical structure, required for promising projection, as well as allows to formulate requirements for modeling the processes of telecommunication network configuration element management.

Keywords: Telecommunication network, management system, object-oriented database, knowledge base, CMDB, communication network configuration, communication network configuration management, configuration elements

Contacts: kanaev@pgups.ru, elinabeneta@yandex.ru, serde4ko01@bk.ru

Цель: Выполнить анализ организации безопасной эксплуатации объектов транспортной инфраструктуры, их технического обслуживания, текущего ремонта и эксплуатационного контроля в части строительных конструкций. Установить несовершенства нормативно-правовых документов для проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений, разработать рекомендации по повышению качества организации безопасной эксплуатации объектов. Методы: Анализ нормативно-правовых документов (государственные стандарты, своды правил, технические регламенты, федеральные законы и т. п.), результатов технического обследования строительных конструкций зданий и сооружений, оценки качества строительства и эксплуатации объектов, в том числе транспортной инфраструктуры. Результаты: Приведен обзор и анализ организации безопасной эксплуатации объектов инфраструктуры транспорта на всех этапах жизненного цикла. Надежность и работоспособность строительных конструкций зданий и сооружений на транспорте зависит от качества проектирования и наличия в проектной документации полноценного раздела по эксплуатации объекта, соответствия строительно-монтажных работ проектной документации, своевременности, полноты и качества эксплуатационного контроля, технического обслуживания и текущих ремонтов объекта. Действующие нормативно-правовые документы требуют конкретных практических рекомендаций или ссылок на нормативы, дополнения и уточнения терминологии. Рассмотрены особенности технического обслуживания, текущего ремонта и эксплуатационного контроля строительных конструкций зданий и сооружений, вопросы их оценки соответствия и состояния, а также обеспечения надежности в соответствии с действующим законодательством. Практическая значимость: Разработана «Инструкция по безопасной эксплуатации оснований и строительных конструкций объектов инфраструктуры Петербургского метрополитена», которая внедрена в практическую деятельность Службы тоннельных сооружений для ГУП «Петербургский метрополитен», выявлены несовершенства нормативных документов на стадии проектирования, строительства и эксплуатации, предложены рекомендации по повышению качества организации безопасной эксплуатации зданий и сооружений при разработке нормативных документов.

Ключевые слова: Транспортная инфраструктура, здания, сооружения, строительные конструкции, безопасная эксплуатация, техническое обслуживание, текущий ремонт, эксплуатационный контроль, обследование, мониторинг

Контакты: veselov.1977@inbox.ru

Operation of Buildings and Constructions on Transport V. V. Veselov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-161-171

Purpose: To analyze the organization of safe operation of transport infrastructure facilities, their maintenance, routine repairs and working control in terms of building constructions. To establish the imperfections of regulatory documents for building and structure projection, construction and exploitation, to develop recommendations on quality improvement for facility safe operation organization. Methods: Analysis of regulatory documents (State Standards, Codes of Rules, Technical Regulations, Federal Laws, etc.), the results of technical inspection of constructional structures of buildings and facilities, the quality assessment of construction and exploitation of facilities including transport infrastructural ones. Results: Overview and analysis of the organization of safe operation of transport infrastructure facilities on all stages of lifecycle are given. The reliability and operability of constructional structures of buildings and facilities on transport depends on projection quality and the presence in specified documentation of full value section on facility exploitation, compliance of construction-installation works with specified documentation, timeliness, the presence there of the completeness and quality of working control, maintenance and routine repairs of a facility. Acting regulatory documents require particular practical recommendations or references on terminology regulations, additions and clarifications. The specificities of maintenance, routine repair and working control for constructional structures of buildings and facilities, the issues of their conformity and condition assessment as well as of reliability support in accordance with acting legislation are considered. Practical significance: "Instructions for Safe Exploitation of Foundations and Constructional Structures of Infrastructural Objects of St. Petersburg Subway" has been developed which has been introduced into the practical activities of Tunnel Construction Service for State Unitary Enterprise "St. Petersburg Subway", imperfections of regulatory documents at projection, construction and exploitation stage have been identified, recommendations on improving the quality to organize safe exploitation of buildings and constructions during the development of regulatory documents have been proposed.

Keywords: Transport infrastructure, buildings, structures, constructional facilities, safe exploitation, maintenance, routine repair, exploitational control, inspection, monitoring

Contacts: veselov.1977@inbox.ru

Цель: Достижение автономности расчетов целевых показателей для выполнения графика движения пассажирских и пригородных поездов и принятия решений и оперативного руководства на основе полученных расчетов. Написание программы «Расчет значений целевых показателей для выполнения графика движения» обусловлено необходимостью повышения качества исполнения процесса и получения максимальной эффективности системы планирования и управления в целом. Методы: Использован язык программирования Pascal для автоматизации расчета целевых показателей. Результаты: Создание и написание самостоятельного программного продукта, с сохранением организационных и математических методов работы с информацией для принятия управленческих решений. Практическая значимость: Автоматизированный расчет целевых показателей для выполнения графика движения пассажирских и пригородных поездов позволит всем участникам пассажирского комплекса рассмотреть автоматизацию группы процессов, связанных со сбором и обработкой информации о выполнении процесса «Выполнение графика движения поездов», через единое окно. Предложенный программный продукт может быть рекомендован к практическому использованию в пассажирском комплексе ОАО «РЖД».

Ключевые слова: Автоматизация, язык программирования Pascal, обслуживание пассажиров, график движения, целевые показатели, пассажирский комплекс, каналы коммуникации, технические средства

Контакты: ulyanickaya_viktoriya@mail.ru, elizavetaiva@bk.ru, 89500079894@bk.ru, k_s_m00@mail.ru

Creation of Automated Program for Calculating the Values of Target Indicators for Traffic Schedule Implementation V. I. Ulyanitskaya, E. M. Ivanova, D. Yu. Isakova, A. M. Kishikova
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-172-181

Purpose: Achievement of the autonomy of calculations of target indicators for the implementation of passenger and suburb train schedule, decision-making and operational management, based on obtained calculations. Writing the program "Calculation of Target Indicator Values for Traffic Schedule Implementation" is due to the need to improve process implementation quality and to obtain maximal efficiency of planning and management system in a whole. Methods: Pascal programming language was used to automate the calculation of target indicators. Results: Creation and writing of independent software product with the preservation of organizational and mathematical methods of the work with information for to make managerial decisions. Practical significance: Automated calculation of target indicators for passenger and suburb train traffic schedule implementation will allow passenger complex all participants to consider the automation of the group of the processes related to information collection and processing on the process implementation "Train Traffic Schedule Implementation" through a single window. The proposed software product can be recommended for practical usage in the passenger complex of JSC "Russian Railways".

Keywords: Automation, Pascal programming language, passenger service, traffic schedule, target indicators, passenger complex, communication channels, technical means

Contacts: ulyanickaya_viktoriya@mail.ru, elizavetaiva@bk.ru, 89500079894@bk.ru, k_s_m00@mail.ru

Цель: В рамках проводимой цифровой трансформации транспортного комплекса в целом и железнодорожного транспорта в частности дать краткую аналитическую характеристику создаваемых цифровых платформ и сервисов. Рассмотреть перспективные технологии, находящиеся либо на стадии запуска, либо на пути к пику завышенных ожиданий согласно циклу технологического хайпа исследовательской компании Gartner. Привести пример единой базы знаний как основы цифровой платформы мультимодальных перевозок. Методы: Применялись методы визуального структурирования информации, в частности ментальные карты (интеллект-карты). Для представления онтологии предметной области использовалась семантическая сеть как метод представления знаний. Результаты: Проведенный анализ разрабатываемых и существующих цифровых платформ и сервисов показал, что в их основе, помимо данных, должны лежать более сложные информационные единицы — активные знания. Для этого необходим метод интеграции данных из разрозненных источников, их интеграции и циркуляции как внутри одной отрасли, так и между различными отраслями с целью генерации и распространения знаний. С учетом специфики работы различных видов транспорта, участвующих в мультимодальных перевозках, для этого должна быть выбрана предметная область, объединяющая все виды транспорта. Обосновано применение предметной области «перевозка груза», в силу чего на железнодорожном транспорте необходимо создание системы управления грузопотоками. Разработан фрагмент онтологии, описывающей домен «перевозка грузов» для железнодорожного транспорта. Практическая значимость: Показана необходимость применения активных знаний для создания автономных интеллектуальных производств на транспорте. Использование баз знаний на основе онтологий позволит повысить уровень взаимодействия различных видов транспорта в «узких» местах при перевалке груза, а также расширить спектр предоставляемых клиентам услуг.

Ключевые слова: Мультимодальные перевозки, базы знаний, онтологии, управление грузопотоками, цифровая трансформация

Контакты: badetsklii@pgups.ru, oa.medved@yandex.ru

Ontological Approach to the Development of Unified Knowledge Base of Multimodal Transportations A. P. Badetskii, O. A. Medved
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-182-193

Purpose: In the frames of ongoing digital transformation of transport complex in a whole and railway transport in particular, to give brief analytical characterization of being developed digital platforms and services. To consider promising technologies that are either at launch stage or on the way to the peak of overpriced expectations as to technological hype cycle of Gartner Research Company. To give an example of unified knowledge base as a basis of digital platform for multimodal transportation. Methods: Methods for visual structuring of information were used, in particular, mental maps (intellect-maps). To represent subject area ontology, a semantic network was used as a method for knowledge representation. Results: The pursued analysis of being developed and existing digital platforms and services has shown that besides data, there should lie at their basis more complex informational units — an active knowledge. This requires the method of data integration from disparate sources, their integration and circulation as within one industry as well as between various industries in order of knowledge generation and spread. In view of work specifics of transport various kinds, participating in multimodal transportations, the subject area, uniting all kinds of transport, should be chosen for this. The application of "cargo transportation" subject area has been justified by virtue of which, it is necessary to create management system of cargo flows on railway transport. Ontology fragment, describing "cargo transportation" domain for railway transport, has been worked out. Practical significance: The necessity of applying active knowledge to create autonomous intellectual productions on transport is shown. The use of knowledge bases, established on ontologies, will allow to raise the level of interaction of transport various kinds in "narrow" places during cargo transshipment as well as to expand the range of services, provided to customers.

Keywords: Multimodal transportations, knowledge bases, ontologies, cargo traffic management, digital transformation

Contacts: badetsklii@pgups.ru, oa.medved@yandex.ru

Цель: Разработать способ расчета наличной пропускной способности на железнодорожной линии на основе совершенствования аналитических формул и применения инструментов имитационного моделирования. Корректировка математического аппарата и расчет коэффициента имитационного моделирования. Методы: Применялись аналитический метод, имитационного и динамического моделирования, математическое моделирование, инструментарий программного комплекса AnyLogic. Результаты исследования: Новый способ расчета, позволяющий повысить точность определения пропускной способности железнодорожной линии. В свою очередь, новый способ позволит оптимизировать эксплуатационные расходы на техническое обслуживание и текущий ремонт железнодорожной инфраструктуры и подвижного состава. Практическая значимость: Полученные результаты могут применяться при аналитике, прогнозировании и моделировании перевозочных процессов в диспетчерских центрах управления перевозками ОАО «РЖД».

Ключевые слова: Железнодорожная линия, наличная пропускная способность, расчетные формулы, имитационная модель, коэффициент имитационного моделирования

Контакты: maks.marchenko1998@mail.ru

Improvement of Analytical Method for Calculating Actual Throughput with Simulation Modeling Application M. A. Marchenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-194-206

Purpose: To develop method for calculating actual capacity on railway line on the basis of the improvement of analytical formulas and the use of simulation tools. Correction of mathematical apparatus and calculation of simulation modeling coefficient. Methods: Analytical method, simulation and dynamic modeling, mathematical modeling, AnyLogic Software Package tools were applied. Research results: New calculation approach that allows to raise railway line throughput precision. In its turn, the new approach will allow to optimize operating costs for the maintenance and current repair of railway infrastructure and rolling stock. Practical significance: The results obtained can be used in the analytics, prediction and modeling of transportation processes in the dispatch centers of JSC "Russian Railways" transportation management.

Keywords: Railway line, actual capacity, calculation formulas, simulation model, simulation coefficient

Contacts: maks.marchenko1998@mail.ru

Цель: Проведение исследования по получению данных, связывающих напряжение литий-ионной аккумуляторной батареи с возмущающими воздействиями протекающего тока, синтез схемы замещения накопителя, получение алгоритма расчета параметров элементов схемы замещения по экспериментальным данным с последующей проверкой адекватности модели. Методы: Прогнозирование работы батареи, не соответствующее реальной, при синтезе схем замещения. Эквивалентно-схемные модели ячеек дают представление о состоянии аккумулятора, хотя и не обладают всеми характеристиками физической модели. Результаты: Рассмотрен алгоритм синтеза схемы замещения литий-ионной аккумуляторной батареи, проведен физический эксперимент по нахождению параметров схемы замещения, составлена математическая модель по результатам исследования, подтверждена ее адекватность. Практическая значимость: Проведенное исследование дало возможность отработки алгоритма расчета параметров для формирования алгоритма функциональной диагностики литий-ионных аккумуляторных батарей.

Ключевые слова: Литий-ионная аккумуляторная батарея, функциональная диагностика, схема замещения, внутреннее сопротивление аккумулятора

Контакты: nttk@pgups.ru, nttk@pgups.ru, nttk@pgups.ru, nttk@pgups.ru

Research of Lithium-Ion Battery Characteristics P. V. Borisov, A. A. Vorobyev, K. V. Konstantinov, I. K. Samarkina
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-207-221

Purpose: To conduct research on obtaining data, that ties lithium-ion battery voltage to perturbing effects of current flow, to synthesize accumulator equivalent circuit, to obtain algorithm for calculating element parameters for accumulator equivalent circuit on experimental data basis with subsequent check of the model adequacy. Methods: Prognosing battery work that doesn’t correspond to real one at accumulator equivalent circuit synthesis. Equivalent-circuit models of cells plays a battery state though they do not possess all characteristics of physical model. Results: Algorithm for lithium-ion battery equivalent circuit synthesis has been considered, physical experiment on finding accumulator equivalent circuit parameters was conducted, mathematical model on the research results has been compiled and its adequacy has been confirmed. Practical significance: The pursued study made it possible to work out algorithm for calculating parameters to form the algorithm of lithium-ion battery functional diagnosis.

Keywords: Lithium-ion battery, functional diagnostics, equivalent circuit, internal resistance of the battery

Contacts: nttk@pgups.ru, nttk@pgups.ru, nttk@pgups.ru, nttk@pgups.ru

Цель: Провести исследование по электрификации отдаленного малого поселения в рамках декарбонизации энергетики при помощи возобновляемых источников энергии. Методы: Анализ текущей электрификации малого поселения, нормативных документов и статистики, проведение экономических расчетов на основании проведенного анализа. Результаты: Сделан выбор из наиболее распространенных вариантов альтернативной электрификации в пользу солнечно-ветряной электростанции. Выполнена экономическая оценка предложенного варианта электрификации в рамках декарбонизации энергетики, в результате которой определена величина необходимых инвестиций, а также срок окупаемости проекта, на основании которого можно судить об экономической эффективности проекта. Практическая значимость: Показана эффективность введения альтернативной энергетики в малых поселениях, отдаленных от единой энергетической системы.

Ключевые слова: Зеленая энергетика, альтернативная энергетика, ветряная энергетика, солнечная энергетика, электрификация, декарбонизация

Контакты: klyshinaarina@yandex.ru, kipina.01@yandex.ru, igor.tumanov.01@mail.ru, terekhin@pgups.ru, baranov@pgups.ru

Electrification of Valdai Village Through the Use of Alternative Renewable Energy Sources A. V. Klyshina, A. A. Kipina, I. D. Tumanov, I. A. Terekhin, I. A. Baranov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-222-230

Purpose: To conduct a study on the electrification of a remote small village in the frames of energy decarbonization with renewable energy sources. Methods: Analysis of small village current electrification, normative documents and statistics, pursuing economic calculations on the made analysis basis. Results: The choice from the most spread options of alternative electrification in favor of solar-wind power plants was made. Economic assessment of electrification proposed option was made in the frames of energetics decarbonization which as result of, the value of necessary investments as well as project payback period which basis on, it is possible to judge on the project economic efficiency. Practical significance: The effectiveness of alternative energy introduction in small settlements, remote from unified energetic system, is shown.

Keywords: Green energy, alternative energy, wind energy, solar energy, electrification, decarbonization

Contacts: klyshinaarina@yandex.ru, kipina.01@yandex.ru, igor.tumanov.01@mail.ru, terekhin@pgups.ru, baranov@pgups.ru

Цель: Рассмотреть влияние продолжительности элемента времени ожидания выполнения операций по смене локомотива и локомотивной бригады у транзитных поездов без переработки, прибывающих на техническую станцию, на потребное число приемоотправочных путей. В имитационной модели проводится сравнение базового варианта и вариантов, учитывающих введение вышеприведенных факторов. Основной целью проведения имитационных экспериментов является нахождение потребного числа приемоотправочных путей в транзитных парках технических станций при различных вариациях исходных данных. Посредством модели определяются следующие основные показатели, на основании которых выполняется сравнение полученных вариантов: количество пропущенных поездов; загрузка приемоотправочных путей (%); продолжительность занятия путей за сутки под различными операциями. Методы: Использование основных принципов и методов имитационного моделирования для оценки влияния моделируемых факторов на потребное число приемоотправочных путей. Результаты: Полученные результаты свидетельствуют об адекватности предложенной имитационной модели для оценки влияния внутренних факторов на потребное число приемоотправочных путей, что подтверждается полученными результатами. Практическая значимость: Полученные результаты можно использовать при разработке рекомендаций по корректировке существующих норм проектирования.

Ключевые слова: Железнодорожная станция, путевое развитие, имитационная модель, приемоотправочные пути

Контакты: bogdan_danila@inbox.ru, s.v.bogdanovich@mail.ru

Assessment of the Influence of Internal Factors on the Required Number of Receiving Ways of Technical Stations D. E. Bogdanovich, S. V. Bogdanovich
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-231-238

Purpose: To consider the effect of the duration of the element of waiting time for the execution of operations to change the locomotive and locomotive crew for transit trains without processing arriving at the technical station on the required number of receiving tracks. In the simulation model, a comparison of the basic variant and variants taking into account the introduction of the above factors is carried out. The main purpose of the simulation experiments is to find the required number of receiving routes in transit parks of technical stations with different variations of the initial data. By means of the model, the following main indicators are determined, on the basis of which the obtained options are compared: the number of missed trains; loading of the receiving tracks (%); the duration of the occupation of the tracks per day under various operations. Methods: The use of the basic principles and methods of simulation modeling to assess the impact of simulated factors on the required number of receiving paths. Results: The results obtained indicate the adequacy of the proposed simulation model for assessing the influence of internal factors on the required number of receiving and forwarding paths, which is confirmed by the results obtained. Practical significance: The results obtained can be used in the development of recommendations for the adjustment of existing design standards.

Keywords: Railway station, track development, simulation model, receiving tracks

Contacts: bogdan_danila@inbox.ru, s.v.bogdanovich@mail.ru

Цель: В настоящее время на практике используют различные методологические подходы к построению сетей автомобильных дорог. Наиболее рациональным и перспективным является метод, который можно использовать при решении задач развития региона с учетом его транспортного обслуживания. Необходимо рассмотреть методы проектирования и предложить новый или внести изменения в существующие с учетом целей и задач проектирования. Методы: Анализ и обобщение результатов о существующей транспортной системе страны. Классификация по определенным признакам с целью разработки порядка выбора метода планирования сети автомобильных дорог. Результаты: Приведенный анализ и обобщение результатов позволяют сформулировать требования к планировке и к уровню разветвленности сетей автомобильных дорог. Практическая значимость: На основании анализа и обобщения результатов был разработан подробный алгоритм проектирования сетей автомобильных дорог с учетом уровня хозяйственного развития региона и функционального назначения дорог. Данный алгоритм позволит улучшить и ускорить процесс проектирования сетей автомобильных дорог различного уровня и функционального назначения.

Ключевые слова: Единая транспортная система страны, автодорожная транспортная система, сеть автомобильных дорог, сеть дорог регионального значения, система транспортных узлов

Контакты: ppavel.khv@gmail.com, ilin@pgups.ru

Conceptual Foundations of Projection Methodology for Road Transport System P. A. Pegin, D. M. Nemchinov, A. A. Ilyin
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-239-251

Purpose: Currently, various methodological approaches to the construction of road networks are used in practice. The most rational and promising method is that can be used to solve the problems of region development given its transport services. It is necessary to consider projection methods and propose a new one or to make changes into existing ones taking into account projection goals and tasks. Methods: Analysis and generalization of results on the existing transport system of the country. Classification by certain characteristics with the purpose to develop order for choosing planning method for road transport network. Results: Given analysis and result generalization allow us to formulate requirements for layout and branching level of road transport networks. Practical significance: Based on the analysis and result generalization, detailed algorithm for road transport network projection was developed taking into account regional economic development level and road functional purpose. This algorithm will improve and speed up projection process for road transport networks of various levels and functional purposes.

Keywords: Unified transport system of the country, road transport system, road transport network, regional significance road network, transport hub system

Contacts: ppavel.khv@gmail.com, ilin@pgups.ru

Цель: Показать перспективность применения нового вида общественного городского транспорта автономного шинного трамвая системы Phileas без направляющего среднего рельса и контактной сети, c применением системы магнито-электронного наведения как более привлекательного для пассажиров, чем обычный трамвай, для городских перевозок, чтобы разгрузить улицы городов от автомобильных пробок. Методы: Проводились анализ и обобщение опыта работы ведущих предприятий, эксплуатирующих данный вид транспорта, таких стран как Нидерланды (Эйндховен, Амстердам), Франция (Дуэ), Германия (Кельн), Турция (Стамбул), а также Южная Корея и др. Выполнен анализ наиболее прогрессивных конструкций, примененных в данном транспортном средстве. Результаты: Опыт работы предприятий доказал целесообразность использования вагонов шинного трамвая без направляющего рельса для городов, но выявил целый ряд недостатков, связанных с несовершенством работы системы магнито-электронного наведения, имеющей целый ряд неустранимых недостатков. Подвижной состав Phileas показал себя недостаточно надежным в эксплуатации, что привело к его постепенному преждевременному изъятию и замене обычными сочлененными автобусами, т. е. превращению его из трамвая в обычную систему BRT. Практическая значимость: Применение автономной системы шинного трамвая без направляющего рельса и контактной сети имеет хорошие перспективы в городах, но необходимо применение более современной элементной базы для наведения с применением технологий искусственного интеллекта. Транспортная система Phileas просто несколько опередила свое время. В российских городах не стоит отказываться от развития существующих и строительства новых систем классического трамвая и легкорельсового транспорта.

Ключевые слова: Направляемый легкий транспорт, шинный трамвай, низкопольное многозвенное (сочлененное) транспортное средство, гибридный привод, система наведения

Контакты: 79219751198@yandex.ru, ktexmet@yandex.ru, ktexmet@yandex.ru, irina_samarkina@inbox.ru

Horizon to Use Autonomous Tire Tram Phileas with Magnetic-Electronic Steering Technology A. A. Vorobiev, A. M. Budyukin, V. G. Kondratenko, I. K. Samarkina
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-1-252-262

Purpose: To show horizon to use new kind of public urban transport -autonomous tire tram of Phileas system without guide middle rail and catenarian, with magnetic-electronic steering system application – as more attractive for passengers than regular tram for urban transportations to free city lines from car jams. Methods: Analysis and generalization of work experience of leading enterprises, which exploit given kind of transport, of such countries as Netherlands (Eindhoven, Amsterdam), France (Due), Germany (Cologne), Turkey (Istanbul) as well as South Korea and so on, were held. The analysis of the most progressive constructions, applied in given vehicle, has been fulfilled. Results: Enterprise work experience has proved the feasibility to use tire tram wagons without guide rail for cities but revealed whole series of drawbacks, connected with the imperfections of the work of magnetic-electronic steering system that has whole row of irremovable flaws. Phileas rolling stock has demonstrated itself as insufficiently reliable in exploitation that has led to its gradual premature withdrawal and change with regular articulated buses, i.e. its conversion from a tram to usual BRT system. Practical significance: The use of tire tram autonomous system without guide rail and catenerian has good look-outs in cities but it’s necessary to apply more up-to-date element base for steering with the use of artificial intelligence technology. Phileas transport system has simply got ahead of its time. It’s worth not to refuse from the development of existing classical trams and light transport and the design of their new systems.

Keywords: Steered light transport, tire tram, low-floor instantaneous (articulated) vehicle, hybrid drive, steering system

Contacts: 79219751198@yandex.ru, ktexmet@yandex.ru, ktexmet@yandex.ru, irina_samarkina@inbox.ru