Выпуск 4 - Issue 4

Цель: Сформулировать предложения для улучшения показателей энергоэффективности пассажирских электровозов с асинхронным тяговым приводом при работе с неполной нагрузкой. Методы: Сделан критический анализ публикаций в технической литературе, позволивший выбрать направление исследований. Применен метод статистической обработки массивов записей данных бортового регистратора параметров движения. Результаты: Получена аналитическая зависимость КПД электровоза от реализуемой мощности. Сформулирован алгоритм регулирования числа тяговых двигателей, обеспечивающий стабилизацию КПД электровоза во всем диапазоне нагрузок. Построена компьютерная модель поезда, состоящего из электровоза и вагонов, причем электровоз представляет собой управляемую электромеханическую систему, в которой реализована возможность поосного (индивидуального) регулирования силы тяги. Результаты компьютерного моделирования показали высокую эффективность предлагаемой адаптивной автоматической системы управления многодвигательным тяговым приводом электровоза с использованием типовых профилей пути, утвержденных ОАО «РЖД». Снижено энергопотребление на тягу поезда за счет регулирования числа двигателей электровоза, находящихся в режиме тяги. Практическая значимость: Получен экономический эффект от снижения расхода электрической энергии на тягу.

Ключевые слова: Энергетическая эффективность, локомотивная тяга, неполная нагрузка, пассажирский электровоз, асинхронный тяговый привод, алгоритм, адаптивное автоматическое управление, многодвигательный тяговый привод.

Контакты: kolpahchyan@mail.ru

Increasing energy efficiency of electric passenger locomotives with asynchronous locomotive driving unit. A. A. Andryushchenko, A. A. Zarifyan, P. G. Kolpakhchyan

Objective: To formulate proposals for improving energy efficiency indices of electric passenger locomotives with asynchronous towline driving unit when operating with partial load. Methods: Critical analysis of technical publications was conducted to determine the direction of studies. Method of statistical processing of data massives of movement parameters on-board recorder was used. Results: Analytical dependency of electric locomotive’s efficiency coefficient on actual power capacity was obtained. An algorithm for regulating the number of traction engines which ensures stabilisation of the electric locomotive’s efficiency coefficient across the range of loads was formulated. A computer model of a train consisting of an electrical locomotive and several carriages was built, with the locomotive presented as a controllable electromechanical system in which possibility of axial (individual) regulation of locomotive power is realized. Computer simulation results indicated high efficiency of the proposed adaptive automated system for managing multi-engine locomotive driving units with the use of standard track profiles approved by the Russian Railways JSC. Power consumption for train traction was reduced through regulating the number of electric locomotive engines in traction regime. Practical importance: Reduction of electrical power consumption for traction produced economic effect.

Keywords: Energy efficiency, locomotive traction, partial load, electric passenger locomotive, asynchronous towline driving unit, algorithm, adaptive automated management system, multi-engine locomotive driving unit.

Contacts: kolpahchyan@mail.ru

Цель: Разработать специальные технические условия (СТУ) на проектирование и строительство инфраструктуры высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва – Казань для создания актуального нормативного документа по проектированию мостов на высокоскоростных железнодорожных магистралях. Методы: Применялся всесторонний анализ отечественных разработок, а также зарубежный опыт проектирования, строительства и эксплуатации высокоскоростных железнодорожных магистралей (ВСМ), в основном европейские и китайские нормативные документы. Результаты: Сформулированы требования к искусственным сооружениям на ВСМ, которые обусловливают возникновение научно-исследовательских задач, связанных с динамическим характером работы пролётных строений мостов, с аэродинамическим взаимодействием подвижного состава и конструкций мостов, а также с совместной работой пролётных строений и бесстыкового пути. Определена расчётная нагрузка от подвижного состава высокоскоростных поездов, контейнерных поездов и «тяжёлых» поездов обслуживания. Практическая значимость: Разработанные СТУ жёстко нормируют параметры, которые обеспечивают безопасность движения высокоскоростных поездов и надёжность мостов на протяжении всего срока эксплуатации. Это позволит обеспечить комфорт пассажиров при движении поездов по мостам. Следует отметить, что при разработке СТУ были использованы последние достижения в области отечественного и зарубежного проектирования и строительства мостов, а многие требования и параметры впервые использованы в отечественной практике проектирования.

Ключевые слова: Высокоскоростная железнодорожная магистраль, искусственные сооружения, параметры мостов.

Контакты: leonid_dyachenko@mail.ru

Specific features in designing and building the bridges of the Moscow to Kazan high-speed long-distance railway line. A. V. Benin, L. K. Dyachenko, V. N. Smirnov

Objective: To develop project-specific design codes (PSDC) for designing and building the infrastructure of the Moscow to Kazan high-speed long-distance railway line in order to create an up-to-date regulatory document for designing bridges on high-speed long-distance railway lines. Methods: Comprehensive analysis of domestic designs was conducted, as well as that of international experience in designing, building and operating high-speed long-distance railways, primarily reflected in European and Chinese regulatory documents. Results: The paper formulates requirements for engineering structures on high-speed long-distance railway lines which cause the appearance of scientific-research tasks related to dynamic character of operation of bridge superstructure, to aerodynamic interaction between rolling stock and bridge structures, and to combined action of bridge superstructure and continuous welded rail track. Design limit loads for rolling stock of high-speed trains, container trains and "heavy" maintenance trains were calculated. Practical importance: The PSDC developed rigidly standardize the parameters which ensure safety of high-speed trains' movement and bridges' robustness throughout the service life. This may ensure passengers' comfort whilst travelling over bridges. It has to be noted that in development of the PSDC, the latest achievements in dometic and international bridge design and construction were used, and many requirements and parameters were used in domestic designing practice for the first time.

Keywords: High-speed long-distance railway line, engineering structures, bridge parameters.

Contacts: leonid_dyachenko@mail.ru

Цель: Выявить вредные и опасные факторы, которые могут воздействовать на машинистов локомотивов Республики Узбекистан. Методы: Применен комплекс гигиенических методов исследования с использованием математических методов анализа результатов с помощью пакета программ Microsoft Offi ce Excel, Mathcad 2001 Professional и IBM SPSS Statistics 19. Результаты: Для железнодорожного депо ТЧ-1 Республики Узбекистан установлены оптимальные и допустимые микроклиматические параметры в кабинах машиниста локомотива. Проанализированы факторы условий труда, воздействующих на работников локомотивных бригад. Приведены результаты исследования вредных и опасных производственных факторов. Практическая значимость: Даны рекомендации по ограничению и исключению действия вредных опасных факторов на работников локомотивных бригад, основанные на требованиях системы стандартов безопасности труда, норм и правил охраны труда.

Ключевые слова: Железнодорожный транспорт, вредный фактор, опасный фактор, перегрузка, стресс, машинист, локомотив, риск, охрана труда, надежность, инструкция, заболевание, утомление.

Контакты: tashkent-aot@mail.ru

Impact of harmful and dangerous factors of working conditions on locomotive drivers. O. T. Aliev

Objective: To determine harmful and dangerous factors that can affect locomotive drivers in the Republic of Uzbekistan. Methods: A set of health-related research methods was used, with results analyzed by mathematical methods using Microsoft Office Excel, Mathcad 2001 Professional and IBM SPSS Statistics 19 software packages. Results: Optimal and permissible microclimatic parameters in locomotive driver's cabin were established for Uzbekistan's locomotive depot No 4. Factors of working conditions that influence locomotive crew members were analyzed. Results of a study into harmful and dangerous workplace factors were provided. Practical importance: The paper provides recommendations for limiting and excluding harmful and dangerous factors affecting locomotive crew members, based on requirements of labor safety standards system, norms and regulations for workplace safety.

Keywords: Railway transport, harmful factor, dangerous factor, overwork, stress, engine driver, locomotive, risk, workplace safety, reliability, instruction, illness, fatigue.

Contacts: tashkent-aot@mail.ru

Цель: Определить и оценить динамическую нагруженность вагонов (продольных усилий) при различных условиях столкновения, разработать математическую модель работы жертвенного элемента кузова в системе устройств поглощения энергии головного вагона пассажирского поезда. Методы: Разработанная математическая модель столкновения реализована в виде программы, написанной на языке программирования С++. С помощью этой программы исследовано влияние толщины жертвенных буферов на нагруженность вагонов электропоезда. Результаты: Выяснено, что полученные зависимости для сценариев № 1, 2 имеют нелинейный и немонотонный характер, поскольку изменение толщины буферов вызывает перераспределение максимальных усилий в различных межвагонных связях. Практическая значимость: Применение жертвенных буферов позволит понизить уровень максимальных усилий на 38–68 %. Предложенные средства расчетного моделирования можно использовать при проектировании электропоездов, для оценки динамической нагруженности в части разработки средств пассивной защиты от аварийных столкновений.

Ключевые слова: Аварийное соударение, нормативный документ, математическая модель, устройство поглощения энергии, жертвенный элемент, напряженно-деформированное состояние, буфер, головной вагон, силовая характеристика, режим, деформация, пассивная защита.

Контакты: Mixail_gordeev@bk.ru

Simulation of emergency collision process involving an electrical train equipped with sacrificial buffers. S. V. Bespalko, V. M. Melanin, M. A. Gordeyev

Objective: To determine and to evaluate dynamic load of carriages (axial forces) under different types of collision, to develop a mathematical model of operation of carriage body's sacrificial element in the energy absorption system of a passenger train's head car. Methods: The mathematical model of collision was realised as a program written in C++ programming language. The program allowed to study the influence of width of sacrificial buffers on electric train's load. Results: It was established that dependencies produced for scenarios No. 1 and No. 2 have non-linear and non-monotone character because altering the buffers' width causes redistribution of maximum forces in various carriage-to-carriage links. Practical importance: Application of sacrificial buffers will allow to reduce the level of maximum forces by between 38 and 68 per cent. Methods of calculation simulation could be used in designing electrical trains, in evaluation of dynamic load in development of tools for passive protection from emergency collisions.

Keywords: Emergency clash, normative document, mathematical model, energy absorption unit, sacrificial element, stress-strain state, buffers, head car, power characteristics, modes, deformation, passive protection.

Contacts: Mixail_gordeev@bk.ru

Цель: Разработать методику расчетно-экспериментальных исследований кузовов современных вагонов из новых коррозионно-стойких сталей. Методы: Для расчетной оценки прочности кузова использовался метод конечных элементов, на основе которого с использованием интегрированной системы анализа конструкций SCAD разработана параметрическая конечно-элементная модель. Для экспериментального определения напряженно-деформированного состояния металлоконструкции кузова использовалась тензометрия. Оценка прочности кузова вагона проведена для всех видов нагрузок, имитирующих эксплуатационные режимы «Норм для расчета и проектирования…». Результаты: По разработанной методике были исследованы кузова двухэтажных пассажирских вагонов моделей 61-4465, 61-4472, 61-4473 и 61-4492. Анализ результатов расчетов и испытаний выявил наиболее нагруженные зоны металлоконструкции кузова. Это позволило разработать и реализовать эффективные меры, направленные на совершенствование конструкции кузовов с точки зрения прочности для всей серии двухэтажных пассажирских вагонов. Практическая значимость: Предложенная методика расчетно-экспериментальной оценки прочности кузовов вагонов при воздействии нормативных нагрузок позволяет объективно оценивать прочность кузовов современного подвижного состава по требованиям технического регламента Таможенного союза.

Ключевые слова: Методика, двухэтажный вагон, расчетная схема МКЭ, оценка прочности, статические и динамические испытания.

Контакты: TIV-5@yandex.ru

Method for calculation and experimental studies of modern rolling stock bodies. S. D. Korshunov, A. N. Skachkov; S. L. Samoshkin, D. I. Goncharov, A. S. Zhukov

Objective: To develop a method for calculation and experimental studies of bodies of modern carriages manufactured from new corrosion-resistant steels. Methods: Finite elements method was used for calculational evaluation of carriage body strength, from which a parameter-orientated finite-element model using SKAD integrated construction analysis system was developed. Strain-gauge measurement was used for experimental evaluation of stress-train state of carriage body's metal structure. Evaluation of carriage body strength was conducted for all types of loads imitating operational regimes listed in "Norms for Calculation and Design...". Results: Bodies of double-deck passenger carriages, models 61-4465, 61-4472, 61-4473 and 61-4492 were studied in accordance with the method developed. Analysis of calculations' and tests' results allowed to determine the most loaded zones of carriage body metal structures from the strength point of view. This allowed to develop and realize efficient measures aimed at perfecting carriage body designs from the point of view of strength for the entire range of double-deck passenger carriages. Practical importance: The proposed method for calculation and experimental evaluation of carriage body strength under the influence of standard load allows to objectively evaluate the strength of modern rolling stock carriage bodies in accordance with requirements of Customs Union technical guidelines.

Keywords: Method, double-deck carriage, finite elements method calculation scheme, strength evaluation, static and dynamic tests.

Contacts: TIV-5@yandex.ru

Цель: Обосновать актуальность развития показателей транспортной обеспеченности в масштабах страны, региона, города, района и городского квартала, позволяющих оценивать структурно-функциональную организацию транспортных систем. Представить обзор подходов к оценке транспортной обеспеченности городов и регионов. Предложить показатели, позволяющие проводить сравнительную оценку транспортной обеспеченности по видам транспорта. Методы: Использованы методы системного анализа, методы относительной оценки транспортной обеспеченности территории, методы анализа данных. Результаты: Разработаны показатели оценки густоты сети с учетом количества транспортных средств и протяженности соответствующих транспортных коммуникаций, а также с учетом площади территории, количества транспортных средств и протяженности соответствующих транспортных коммуникаций. Представлены практические примеры, демонстрирующие сравнительную оценку транспортной обеспеченности согласно разработанным показателям. Практическая значимость: Разработанные показатели позволяют в масштабах страны, региона и города оценивать транспортную обеспеченность при изменении площади территории, протяженности транспортной сети, численности населения и количества транспортных средств по видам транспорта, а в масштабах городского квартала – интегральную транспортную доступность. В отличие от существующих методов данные показатели позволяют оценивать обеспеченность территории транспортными коммуникациями с учетом вида транспортных средств, тем самым позволяя проводить сравнительный анализ в границах транспортной обеспеченности.

Ключевые слова: Транспортная система, показатель транспортной обеспеченности, показатель густоты сети, показатель развития, транспортная сеть.

Контакты: amuanator@rambler.ru

Development of indicators of transport provision. S. A. Seliverstov

Objective: To justify currency of development of transport provision indicators on the national, regional, city, district and neighborhood scale, allowing to evaluate structural and functional organization of transport systems. To present an overview of approaches for evaluation of transport provision in regions and cities. To propose indices that allow to conduct comparative evaluation of transport provision by types of transport. Methods: Methods of systemic analysis, comparative evaluation of transport provision of territory, and data analysis methods were used. Results: Network density indicators were developed, taking into account the number of vehicles, length of corresponding transportation lines and territory surface area, number of vehicles and length of corresponding transportation lines. Practical examples demonstrating comparative evaluation of transport provision according to the developed indicates were presented. Practical importance: Indicators developed allow to evaluate transport provision on the national, regional and city scale when territory, length of transport lines, population numbers and number of vehicles by transportation types are altered, and on the urban neighborhood scale integral transport accessibility can be evaluated. Unlike existing methods, these indicators allow to evaluate territorial provision with transport lines taking transportation type into account, thus allowing for comparative analysis within transport provision framework.

Keywords: Transport system, indicators of transport provision, density of network indicator by number of vehicles (mode of transport), development indicator by number of vehicles (mode of transport) and megalopolis area, transport network.

Contacts: amuanator@rambler.ru

Цель: Вычислить ускорение вагона, найти время движения и скорость вагона при воздействии встречного ветра. Метод: Вычисление искомых величин основано на принципе Даламбера и широко известных из курса элементарной физики формулы скорости и пути при равноускоренном движении тела. Результаты: Исследования, основанные на силовых соотношениях, которые имеют место на участке первой тормозной позиции горки при воздействии встречного ветра малой величины, позволили получить конкретное значение ускорения вагона при различных видах сопротивления движению вагона. По заданной величине скорости входа вагона на участок первой тормозной позиции (начальной скорости) и вычисленному значению ускорения вагона рассчитано время движения и скорость вагона по всей длине рассматриваемого участка. Построены графические зависимости времени движения от длины исследуемого участка горки и скорости скатывания вагона от времени. Практическая значимость: По результатам исследований можно разработать программу расчётов ускорения, времени движения и скорости скатывания вагона при воздействии ветров разных направлений, которые позволяют выполнить расчёт и проект всей сортировочной горки.

Ключевые слова: Сортировочная горка, вагон, встречный ветер, упрощённая методика, движение вагона, ускорение, первая тормозная позиция.

Контакты: khturanov@yandex.ru

Example of calculation of time and speed of a car during its movement along the entire length of the first portion of the braking position of the marshalling hump under the influence of a small-sized cross wind. K. T. Turanov, A. A. Gordiyenko

Objective: To calculate acceleration of a carriage, to find movement time and carriage speed under the influence of cross wind. Methods: Calculation of the sought values is based on d'Alembert's principle and on formulae of speed and path progression under uniform acceleration, widely known from an elementary course of physics. Results: Studies based on force correlations occurring on a section of the first portion of braking position of a marshalling hump under the influence of small-sized crosswind allowed to obtain concrete values of carriage acceleration under different types of resistance to carriage movement. Movement time and speed of the carriage along the entire length of the section under study were calculated from the set value of carriage speed when entering the section of the first portion of the braking position (initial speed) and from calculated carriage acceleration values. Curves for dependencies of movement time from the length of studied hump section, and speed of carriage rolling from time. Practical importance: Results of the study may allow to develop a program for calculation of acceleration, movement time and carriage rolling speed under the influence of winds from different directions, allowing calculation and design of the entire length of the marshalling hump.

Keywords: Marshalling hump, carriage, cross wind, simplified techniques, time and speed of the carriage, acceleration, first portion of the braking position.

Contacts: khturanov@yandex.ru

Цель: Рассмотреть вопросы организации транспортной безопасности на станциях метрополитена. Определить направления решения выявленных проблем в обеспечении транспортной безопасности на метрополитене. Методы: Использовались аналитические методы, сопоставление, сравнительный анализ. Результаты: Приведены данные по оснащению метрополитенов инженерно-техническими средствами и системами обеспечения транспортной безопасности. Изучены возможности внедряемых на метрополитенах инженерно-технических средств и систем обеспечения транспортной безопасности. Приведены данные по перспективным исследованиям, направленным на создание принципиально новых систем безопасности, которые бы создали непреодолимый рубеж на пути террористов, проносящих взрывные устройства в метро. Проанализированы проблемы в реализуемых и планируемых мероприятиях, направленных на выполнение требований по обеспечению транспортной безопасности на метрополитене. Выявлено, что в настоящий момент отсутствуют методики по выбору места размещения зон досмотра, учитывающие взрывоопасность зоны досмотра, а также технологии, обеспечивающие 100 %-ный досмотр пассажиропотока на предмет наличия взрывчатых веществ, взрывных устройств без металлической оболочки и взрывных устройств, не начиненных металлическими поражающими элементами. Сформулированы практические рекомендации по организации системы досмотра на станциях метрополитена, в том числе по выбору места размещения зон досмотра, учитывающих их взрывоопасность. Практическая значимость: Реализация рекомендаций позволит повысить уровень обеспечения транспортной безопасности на метрополитене. Внедрение методических рекомендаций в практическую деятельность по обеспечению транспортной безопасности позволит при взрыве взрывного устройства в зоне досмотра, значительно снизить последствия теракт.

Ключевые слова: Метрополитен, транспортная безопасность, террористический акт, зона досмотра, взрывное устройство.

Контакты: techzdservis@mail.ru

Цель: Адекватно воспроизвести переходные процессы в силовых цепях электроподвижного состава (ЭПС) при компьютерном моделировании рабочих режимов ЭПС переменного тока. Методы: Рассмотрен способ математического описания физических процессов в тяговом трансформаторе с секционированными вторичными обмотками, при котором применяется форма записи системы дифференциальных уравнений в пространстве состояний. Предложена методика расчета индуктивностей рассеяния обмоток тягового трансформатора, основывающаяся на теории многообмоточных трансформаторов. Результаты: Получены выражения для расчета индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора и взаимных индуктивностей, учитывающих изменение магнитного поля рассеяния обмоток при дискретном переключении нагрузки секций тяговых обмоток. Описан алгоритм для расчета элементов матриц уравнения состояния. Получена математическая модель тягового трансформатора, учитывающая изменение магнитного поля рассеяния обмоток при дискретном переключении нагрузки секций тяговых обмоток. Практическая значимость: Моделирование электромагнитных процессов в силовых цепях ЭПС позволяет воспроизводить переходные процессы в силовых цепях ЭПС, экспериментальное исследование которых требует применения дорогостоящих измерительных комплексов, или если экспериментальное исследование работы ЭПС невыполнимо в реальных условиях.

Ключевые слова: Тяговый трансформатор, многообмоточный трансформатор, индуктивность рассеяния, пространство состояний, уравнение состояния.

Контакты: ag-sereda@mail.ru

Simulation model of traction transformer with sectioned secondary coil in state of space. A. Ya. Yakushev, A. G. Sereda

Objective: To sufficiently simulate transient processes in power circuits of electrically propelled vehicles during computer simulation of working regimes of electrically propelled vehicles of alternating current. Methods: A method for mathematical description of physical processes occurring in traction transformer with sectioned secondary coil is considered, with a form of recording of differential equation system in state of space used. A method for calculating scattered inductance of traction transformer coils is proposed, based on the theory of multi-circuit transformers. Results: Equations for calculating scattered inductance of transformer coils and mutual inductance were produced, taking into account coil leakage magnetic field variations in case of discrete load switching of traction coil sections. An algorithm for calculating matrix elements of equation of state was described. A simulation model of a traction transformer which takes into account coil leakage magnetic field variations in case of discrete load switching of traction coil sections. Practical importance: Simulation of electromagnetic processes in electrically propelled vehicles' power circuits allows to reproduce transient processes in electrically propelled vehicles' power circuits, experimental study of which requires application of expensive measuring systems, or if experimental studies of electrically propelled vehicles' operation is impossible in real conditions.

Keywords: Traction transformer, multi-circuit transformer, leakage inductance, state of space, equation of condition.

Contacts: ag-sereda@mail.ru

Цель: Исследовать способы повышения показателей безопасности и живучести цифровых подсистем управления электромеханическими аппаратами, служащих для модернизации электровозов ЭП1, ЭП1М, 2ЭС5К, ЭП2К. Методы: Для повышения безопасности рассмотрен метод маскировки отказов в цифровых системах посредством применения аппаратно избыточных структур. Результаты: Предложена функциональная схема цифровой подсистемы автоматического управления с обратной связью на основе мажоритарной системы два из трех с реконфигурацией «2v3Р». Проведен сравнительный анализ вероятностей безотказной и безопасной работы мажоритарной многоканальной системы и одноканальной системы управления. Практическая значимость: Результаты исследования можно применить для модернизации микропроцессорных систем управления электровозов ЭП1, ЭП1М, 2ЭС5К, ЭП2К.

Ключевые слова: Электроподвижной состав, микропроцессорная подсистема управления, безотказность, безопасность, мажоритарная система.

Контакты: el_tyaga@mail.ru

Increased security microprocessor control subsystem devices of electric rolling stock A. Ya. Yakushev, A. V. Plaks, Ye. V. Oparina

Objective: To study methods of increasing safety and failure survival indices of digital subsystems for control of electromechanical devices used for modernization of EP1, EP1M, 2ES5K and EP2K electric locomotives. Methods: Method of masking failures in digital systems by applying redundant hardware structures is considered for increasing security. Results: A functional scheme of digital subsystem for automatic control with inverse link based on the two out of the three majority system with 2v3P reconfiguration is proposed. Comparative analysis of possibilities of no-failure and secure operation of majority multi-channel control system and single-channel control system is conducted. Practical importance: Study results can be used in modernization of microprocessor schemes of EP1, EP1M, 2ES5K and EP2K electric locomotives.

Keywords: Electric rolling stock, microprocessor control susbsystem, no-failure operation, majority system7e.

Contacts: el_tyaga@mail.ru

Цель: Исследовать процесс автоматического распознавания тестов, применяемых для самопроверки и контроля знаний студентов; определить и повысить эффективность алгоритмов обработки отсканированного изображения рукописных текстов, содержащих специальные знаки и таблицы, в тестах студентов. Методы: Использованы методы построения скелетных представлений символов и их сравнение с эталонами. При этом базы данных скелетных представлений эталонных символов разделяются на общие и частные, дополняемыми новыми эталонами с помощью методов теории графов. Базы данных структурированы с использованием особенностей задачи. Результаты: В предлагаемой модели для каждого испытуемого и каждого символа построен набор скелетных представлений. Вычислена матрица подобия, элементы которой равны коэффициенту подобия между скелетными представлениями. На основе матрицы подобия построен нагруженный граф, вершины которого соответствуют распознаваемым символам, определены центры графа, радиус и степени вершин. В качестве частной базы данных скелетных графов выбрано доминирующее множество, содержащее вершины наибольшей степени и центры графа, построенного на основе матрицы подобия. В результате частные базы данных не перегружаются, так как содержат только центральные элементы. Для проверки предлагаемой модели разработана экспериментальная программа автоматической проверки тестов. Практическая значимость: Обращение к построенным с помощью методов теории графов частным базам данных образцов скелетных графов символов позволит повысить вероятность распознавания символов теста, а применение метрических характеристик графов в качестве параметров частных баз данных – структурировать их и оптимизировать по объёму.

Ключевые слова: Моделирование, процесс распознавания, скелетный граф, вектор информативных характеристик.

Контакты: bursianeu@mail.ru

Building reference symbol databases in automatic recognition of tests. Y. Yu. Bursian

Objective: To study the process of automatic recognition of tests used for self-examination and control of students' knowledge; to determine and to increase efficiency of algorithms for processing scanned images of hand-written texts which contain special signs and tables in students' tests. Methods: Methods for building skeletal representation of symbols and their comparison with reference symbols were used. In the process, databases of skeletal representations of reference symbols are divided into general and specific ones, with the latter databases augmented by new reference symbols with the use of graph theory methods. Databases are structured in accordance with specific tasks. Results: In the model proposed, for each person undergoing test and for each symbol a set of skeletal representations is built. Similarity matrix is calculated, elements of which equate the coefficient of similarity between skeletal representations. Loaded graph is built on the basis of similarity matrix, with graph points corresponding to recognised symbols; graph centres, range and degrees of points established. Dominating set which includes graph points of the highest degree and centres of a graph built on the basis of similarity matrix was selected as a specific database. As a result, specific databases are not overloaded as they only contain central elements. An experimental automatic test check program was developed to check the proposed model. Practical importance: Application to specific databases of skeletal graphs of exemplary symbols built with help of graph theory methods will allow to increase probability of recognising test symbols, and the application of metric characterisation of graphs as parameters of specific databases will allow to structure them and to optimise their size.

Keywords: Simulation, recognition process, skeletal graph, informative characteristics vector.

Contacts: bursianeu@mail.ru

Цель: Исследовать влияние концентрации и подвижности ионов и поляронов на процесс гидратации и кристаллизации цемента. Методы: Одним из эффективных методов контроля гидратации и кристаллизации цементов следует считать исследование электропроводности этих материалов в широком температурном диапазоне и в области частот 10–10 6 Гц. Результаты: Изучена электропроводность цементов М400 в процессе гидратации и кристаллизации при температурах –20…+20 °C на частоте 20 Гц. Показано, что в процессе твердения цемента с водно-цементным отношением 0,4 изменяется тип проводимости от водно-ионной до геле-ионной и электронной прыжковой. Выяснено, что гидратация цемента является важной характеристикой, определяющей его твёрдость. Показано, что процесс гидратации можно контролировать путём измерения интегральной во времени электропроводности. Достижение наивысшей электропроводности твердеющего цемента в интервале времени от 6 до 20 ч с момента приготовления цементного раствора трактуется как результат электролиза молекул воды в наноразмерном кристаллическом поле цемента. Показано, что введение ряда присадок существенно увеличивает концентрацию ионов в цементном геле и ускоряет процесс гидратации, в частности, при низких температурах. Практическая значимость: Метод исследования интегральной во времени электропроводности твердеющего цемента можно использовать для отработки технологии изготовления цементов при низких температурах.

Ключевые слова: Гидратация цемента, удельная электропроводность, гель, ионная электропроводность, прыжковая электронная электропроводность.

Контакты: galanov-evgenijj@rambler.ru

A study into electrical conductivity of m400 cement in the process of hydration and crystallisation. Y. K. Galanov, V. Ya. Solovyeva

Objective: To study the influence of concentration and mobility of ions and polarons on the process of hydratation and crystallisation of cement. Methods: One of the recognized efficient methods for control of cement hydration and crystallisation is a study into electrical conductivity of these materials in a wide range of temperatures and in the frequency range of between 10 and 106 Hz. Results: Electrical conductivity of M400 cements was studied in the process of hydration and crystallisation at the temperatures of –20 to +20 °С at the frequency of 20 Hz. It was demonstrated that in the process of hardening of cement with the water to cement ratio of 0.4 conductivity type changes from water-ionic to gel-ionic to electronic jump. It was established that cement hydration is an important characteristic which determines its hardness. It was shown that hydration process can be controlled by measuring electric conductivity integrated in time. Achievement of highest electrical conductivity value of hardening cement in the time frame of between six and 20 hrs from the moment cement mixture was produced is understood as the result of electrolysis of water molecules in the nano-sized crystal field of cement. It was demonstrated that introducing a range of additives significantly increases the concentration of ions in cement gel and speeds up hydration process, including in low temperatures. Practical importance: Method of study of time-integrated electrical conductivity of hardening cement can be used for fine-tuning technologies of producing cements at low temperatures.

Keywords: Cement hydration, specific conductivity, gel, ionic conductivity, jump electronic conductivity.

Contacts: galanov-evgenijj@rambler.ru

Цель: Увеличение высоты пружин в свободном состоянии может привести к потере их устойчивости при сжатии, поэтому целью работы является анализ методов оценки устойчивости пружины при сжатии на примере пружины с увеличенным статическим прогибом: по Нормам, аналитически и методом конечных элементов. Методы: В статье приведены метод оценки устойчивости пружин по Нормам, аналитически и метод конечных элементов. Результаты: В результате исследования выяснено, что аналитический метод расчета пружин на устойчивость дает менее жесткие требования по условию устойчивости, чем Нормы, а метод конечных элементов при расчете пружины на устойчивость позволил определить формы потери устойчивости пружины и соответствующие им величины нагрузок. Для всех рассмотренных случаев закрепления получены силы, которые приводят пружину к изгибной и радиальной формам потери устойчивости. Данные силы превосходят значение нагрузки Fmax, приводящей к смыканию рабочих витков пружины, на величину от 15 до 46 %, что подтверждает наличие у пружины достаточного запаса устойчивости. Практическая значимость: По результатам анализа методов расчета пружины на устойчивость предлагается использовать комплексный подход к расчету пружины на устойчивость, включающий проверку устойчивости пружины по Нормам, аналитический метод расчета и метод конечных элементов в том случае, если геометрические параметры пружины влияют на превышение нормированного значения отношения высоты ненагруженной пружины к ее среднему диаметру.

Ключевые слова: Устойчивость пружины, статический прогиб пружины, аналитический метод, оценка устойчивости, метод конечных элементов, формы потери устойчивости.

Контакты: agusev@tt-center.ru

Analysis of methods of calculation for coil springs buckling under compression. A. V. Gusev, A. M. Orlova, Ye. A. Rudakova

Objective: Increasing the height of strings in a free condition can lead them to lose stability when compressed, thus the paper's purpose is to analyze the methods of evaluation of spring stability under compression on the example of spring with increased static deflection. Methods: The paper presents methods for evaluating the spring's stability by norms, analytically and by finite elements method. Results: The study established that analytical calculation method for spring stability results in less strict requirements for stability condition compared to norms, and finite elements method in calculation of spring stability allowed to determine forms of stability loss and corresponding load rates. For all considered cases of fixation forces that lead a spring to bending and radial forms of stability loss were established. These forces exceed the Fmax load volume which leads to closing of working coil by between 15 and 46 per cent, which confirms that the spring has sufficient stability margin. Practical importance: By results of analysis of methods of calculation of spring stability, complex approach is recommended for calculation of spring stability, including spring stability check by norms, analytical calculation method and finite elements method in case spring's geometrical parameters lead to exceeding the normal value of the unloaded spring height to its average diameter ratio.

Keywords: Spring stability, spring static deflection, analytical method, stability evaluation, finite elements method, forms of loss of stability.

Contacts: agusev@tt-center.ru

Цель: Дать сравнительную оценку производительности протоколов доступа к облачным ресурсам REST и SOAP, выявить эффективность протокола относительно выборки, запросов и других параметров. Методы: Протоколы сравнивали с помощью математических методов, результаты проверяли в Java-классах. Использовали простые запросы в HTTP методами GET и POST. Результаты: Подробно описаны протоколы доступа REST и SOAP к облачным ресурсам – принцип работы, формат сообщения, используемые приложения. Приведены результаты сравнения этих протоколов, выявлена производительность каждого протокола в одиночных и множественных запросах, по результатам производительности запросов определена эффективность протоколов доступа к облачным ресурсам. Также определены факторы, влияющие на производительность протоколов доступа к облачным ресурсам (помехозащищенность соединения, скорость передачи данных). Практическая значимость: Результаты анализа позволяют определить производительность протоколов, а также их эффективность в зависимости от области применения.

Ключевые слова: Протоколы, производительность, эффективность, компьютерные сети, облачные технологии, доступ, REST, SOAP.

Контакты: k.farruh@bk.ru

Comparison of performance of cloud resources' access protocols. F. I. Kushnazarov, V. V. Yakovlev, O. A. Turdiyev

Objective: To provide a comparative evaluation of performance of REST and SOAP access protocols for cloud resources, to determine protocol efficiency concerning access, requests and other parameters. Methods: Protocols were compared with the use of mathematical methods, results were checked in Java classes. Simple requests in HTTP by GET and POST methods were used. Results: REST and SOAP protocols for cloud resources access were described in detail - operating principle, message format, applications used. Results of comparison of these protocols provided, productivity of each protocol in single and multiple requests established, by results of request productivity cloud resource access protocols' efficiency was established. Factors that influence productivity of cloud access protocols were also established (communication interference protection, data flow speed). Practical importance: Analysis results allow to evaluate protocols' productivity, as well as their efficiency depending from application field.

Keywords: Protocols, performance, efficiency, computer networks, cloud computing access, REST, SOAP.

Contacts: k.farruh@bk.ru

Цель: Исследовать геометрические параметры насадка-гомогенизатора, установленного в сопле газовой форсунки двигателя внутреннего сгорания, – элемента, позволяющего точно направлять струи газового топлива для формирования необходимых зон турбулентного возмущения. Исследования проводились с целью повышения гомогенности газовоздушной смеси для её более полного сгорания, а также снижения количества вредных выбросов с отработавшими газами и улучшения топливной экономичности двигателей. Методы: В работе применялись теория двигателя внутреннего сгорания, теория матриц с использованием математического комплекса MATLAB, метод измерения длины свободного пробега частицы газовой смеси, имеющей определённое давление М. Борна и Е. Бормана, прикладная газовая динамика, векторный анализ и начало тензорного исчисления. Воспользовавшись методикой определения напряжённого состояния при движении газовой смеси в тонком слое, авторы при решении задачи создания гомогенной газовоздушной смеси используют понятия силы внутреннего трения, коэффициентов динамической и кинематической вязкости, градиента скорости частиц газовой смеси, длины свободного пробега λ (характеристики смеси). Результаты: Выявлено, что насадок-гомогенизатор на газовую форсунку не создаёт повышенного сопротивления движению воздуха во впускном коллекторе ДВС, позволяет формировать необходимые зоны турбулентного возмущения в камере сгорания ДВС, а изменение угла раскрытия эллипсоида позволяет реализовать возможность выбора параметров турбулентного возмущения впрыскиваемому газовому топливу. Рассмотрены раскрытие «разнесенного эллипсоида» – отражающей поверхности насадка, зависящее от величины угла α, определяющего величину этого раскрытия, а также длина всей дуги плоской кривой в подвижной системе координат. На основании расчёта приведены графики, определяющие длину кривой в зависимости от угла раскрытия насадка, графики зависимости внутренней поверхности гомогенизатора от различных углов его раскрытия α, зависимости внутреннего объёма насадка-гомогенизатора от α. Практическая значимость: Применение предлагаемой конструкции насадка-гомогенизатора позволяет повысить гомогенность газовоздушной смеси, тем самым улучшить эксплуатационные показатели транспортных газовых и газодизельных двигателей.

Ключевые слова: Насадок-гомогенизатор, разнесённый эллипсоид, угол раскрытия, коэффициент динамической вязкости, коэффициент кинематической вязкости, газовоздушная смесь, градиент скорости.

Контакты: apenkin1@gmail.com

Study into internal parameters of homogenizer fitting. A. N. Lyalinov, A. L. Penkin

Objective: To study geometrical parameters of homogenizer fitting installed in the gas blast nozzle of internal combustion engine, which is an element allowing to precisely direct the gas fuel jets for forming required zones of turbulent excitation. The studies were conducted in order to increase homogeneity of gas-air mixture for its more complete combustion, as well as decreasing the amount of harmful emissions of combustion gas and improving engine's fuel efficiency. Methods: Internal combustion engine theory, matrix theory with the use of MATLAB mathematical system, Max Born - Elisabeth Bormann method of measuring the length of free path of gas mixture particle which has set pressure, applied gas dynamics, vector analysis and basic tensor calculus were applied. By applying the method of establishing the strain condition when gas mixture is moving in thin level, the authors used the concepts of force of internal tension, coefficients of dynamic and kinematic coefficient of viscosity, velocity gradient of gas mixture particles, free path length (mixture characteristics) in solving the task of creating homogenous gas-air mixture. Results: It was established that homogenizer fitting for gas blast nozzle does not create increased resistance to air movement in the intake manifold of the internal combustion engine, allows to form required zones of turbulent excitation in the combustion chamber of the internal combustion engine, and amending the ellipsoid expansion angle allows to realise the opportunity for choosing the parameters of turbulent excitation to the gas fuel being injected. The expansion of spaced-apart ellipsoid is considered as reflecting surface of the fitting which depends on the size of angle, which determines the size of this expansion, as well as the length of the entire flat curve arc in moving co-ordinates. Based on calculations, graphs which establish the length of the curve depending on the fitting expansion angle, graphs of dependencies of homogenizer's internal surface from various angles of its expansion , dependencies of the homogenizer fitting's internal volume from were provided. Practical importance: Application of the proposed homogenizer fitting design will allow to increase homogeneity of gas-air mixture and thus improve operational parameters of gas and gas-diesel transport engines..

Keywords: Homogenizer fitting, spaced apart ellipsoid, expansion angle, dynamic viscosity coefficient, kinematic viscosity coefficient, gas-air mixture, velocity gradient.

Contacts: apenkin1@gmail.com

Цель: Исследовать возможность применения спектрального анализа, лишенного недостатков численного интегрирования, в расчетах на прогрессирующее обрушение на этапе линейного деформирования систем. Предложить алгоритм, сочетающий в себе достоинства аналитического и численного решений дифференциального уравнения движения. Методы: Применялось решение задачи на собственные значения, использовались нормальные координаты при снижении размерности задачи, явное численное интегрирование по методу Адамса. Результаты: Предложен комбинированный динамический метод расчета стержневых систем с выключающимися элементами, основанный на разложении по формам колебаний до момента достижения пластических деформаций и численном решении при переходе в физическую нелинейность. В первой (теоретической) части изложены общая методика расчета и принятые в рамках задачи допущения. Описан потенциал линейного динамического расчета в форме задачи на собственные значения при анализе поведения реальных металлических структур, подверженных внезапному выключению элементов. Изложена основная идея и допущения предложенного подхода. Описаны расчетные предпосылки при анализе живучести покрытия павильона № 5а ОАО «ЛЕНЭКСПО». Практическая значимость: Описанный метод служит альтернативой и верификацией широко применяемым численным методам, используемым при проектировании особо ответственных зданий, позволяя сократить объем необходимых вычислений и получить аналитическое решение на этапе линейного деформирования.

Ключевые слова: Динамика сооружений, прогрессирующее обрушение, спектральный анализ, численное интегрирование, живучесть металлоконструкций.

Контакты: i.talantov@yandex.ru

Multimodal spectrum-numerical approach to problem of sudden element deletion on the example of steel space grid structures. Part 2. I. S. Talantov

Objective: To study the possibility of applying spectrum analysis, devoid of drawbacks of numerical integration, in progressive collapse calculations during linear deformations stage. To suggest an algorithm combining advantages of analytical and numerical calculations of differential equation of motion. Methods: Free vibrations problem, usage of generalised co-ordinates for reducing system degree of freedom amount, explicit numerical integration by the Adams method. Results: A combined dynamic design method for bar system with failing elements, based on mode decomposition until plastic deformations appear, and numerical integration after reaching physical nonlinearity is considered in the article. In the first theoretical part base calculations method and assumptions are described. Potential of linear dynamic calculation in form of free vibrations problem in analysis of real steel space grid structures affected by sudden element failure is described. Basic idea and assumptions of suggested approach are described. Calculation factors in robustness analysis of steel space grid coating of Lenexpo 5a pavilion are described. Practical importance: Described method is an alternative and a verification for the widely used numerical methods in unique and particularly important structures design. It reduces the amount of necessary calculations, and permits getting analytical solution during linear deformation stage.

Keywords: Structure dynamics, progressive collapse, spectrum analysis, numerical integration, robustness of steel structures.

Contacts: i.talantov@yandex.ru