Выпуск 4 - Issue 4

Цель: Рассмотреть характерные особенности расчетов средних токов и потерь мощности в электротяговых сетях в условиях постоянно изменяющейся нагрузки. Методы: Применяются вероятностные методы расчетов. Результаты: Рассчитаны вероятности появления определенного количества поездов на межподстанционной зоне на основе анализа графика движения поездов. Приведены расчеты токов и потерь мощности в различных элементах системы тягового электроснабжения при фиксированном числе поездов на межподстанционной зоне. Установлено, что полученным значениям токов и потерь мощности соответствуют вероятности их появления в зависимости от количества поездов на межподстанционной зоне. На основании этого сделан вывод о том, что средние величины токов и потерь мощности в элементах тяговой сети могут рассматриваться как математические ожидания. Ввиду наличия на межподстанционной зоне поездов разной массы показана методика приведения токов этих поездов к усредненному значению на основе вероятностей появления указанных токов поездов соответствующего весового интервала и их математических ожиданий. Практическая значимость: В связи с постоянным перемещением электротяговой нагрузки по межподстанционной зоне, неравномерным токопотреблением и присутствием различного числа поездов проведенные расчеты, использующие вероятностные методы, являются наиболее подходящими для определения электропотребления и потерь мощности в системах тягового электроснабжения.

Ключевые слова: Электроснабжение, экономия электроэнергии, потери мощности, электротяговая нагрузка, вероятностные методы.

Контакты: sokolofffffff@gmail.com

The specificities of power loss calculation in electric traction network with allowance for movement of power consuming devices Alexander V. Agunov,; Valeriy M. Varentsov, Denis A. Sokolov
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-491-497

Summary Objective: To study the specificities of average currents and power loss calculation in electric traction networks in conditions of constantly changing load. Methods: Probabilistic methods of calculation were applied. Results: Occurrence probability of a certain number of trains in an inter-substation zone was calculated on the basis of train schedule analysis. Calculations of currents and power loss in different elements of a traction energy system with a fixed number of trains in an inter-substation zone were given. It was found that the obtained values of currents and power loss correspond with their occurrence probability depending on the number of trains in an inter-substation zone. For reasons given, a conclusion was made that average values of currents and power loss in traction network elements may be considered as expectation values. Due to the presence of trains with different weight in an inter-substation zone, the method of reducing the currents of these trains to averaged values based on occurrence probabilities of the currents in question was shown for trains with relevant weight range as well as their expectation values. Practical importance: Due to constant electric traction load displacement in an inter-substation zone, and uneven current consumption as well as the presence of a different number of trains, the conducted calculations based on probabilistic methods are the most applicable for determination of energy consumption and power loss in traction energy systems.

Keywords: Power supply, energy saving, loss of power, traction load, probabilistic methods.

Contacts: sokolofffffff@gmail.com

Цель: Определить наиболее эффективный метод для оценки непроизводительных потерь в работе сортировочной станции. Методы: Применяются методы системного анализа, сравнения показателей работы сортировочной станции, графического моделирования. Результаты: Приведены основные виды непроизводительных потерь в работе сортировочных станций. На основе графического моделирования работы сортировочной станции Чукурсай определены фактические среднесуточные и среднемесячные величины времени нахождения вагонов по всем видам непроизводительных потерь, в том числе по паркам станции. Определены среднесуточные и среднемесячные экономические потери станции от непроизводительных потерь при переработке вагонопотоков. Установлено, что для оценки непроизводительных потерь сортировочных станций используемое графическое моделирование неэффективно. Практическая значимость: Оценка непроизводительных потерь в работе сортировочной станции по фактическим среднесуточным и среднемесячным величинам элементов непроизводительных потерь, в том числе по паркам станции, позволяет не только це- ленаправленно выявлять методы сокращения простоя вагонов, но и осуществлять точную оценку работы коллектива станции, а также корректировать норму простоя вагонов.

Ключевые слова: Сортировочная станция, непроизводительная потеря, время ожидания, время нахождения вагонов на станции, виды потерь, элемент простоя, аналитический метод, графическое моделирование, имитационное моделирование.

Контакты: > dilmurodpgups@mail.ru

Estimation of inefficient losses in railroad yard operation Dilmurod B. Butunov, Alexey G. Kotenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-498-510

Objective: To determine a more sufficient method for estimation of inefficient losses in railroad yard operation. Methods: The methods of system analysis, performance comparison, as well as graphics simulation were applied. Results: The main types of insufficient losses in railroad yard operation were given. On the basis of graphic simulation of Chukursay railroad yard operation daily and monthly average downtime of cars according to all types of insufficient losses, including station parks was determined. Daily and monthly economic losses of the station from insufficient losses obtained in the process of car traffic volume operation were assessed. It was revealed that the graphic simulation used for the assessment of insufficient losses was inefficient. Practical importance: The assessment of insufficient losses in railroad yard operation according to daily and monthly values of elements of insufficient losses, including station parks, makes it possible not only to explore the methods reducing inactivity of cars, but also to fulfill accurate work evaluation of the staff, as well as to correct downtime standard of cars.

Keywords: Railroad yard, insufficient losses, waiting period, downtime of cars, types of losses, inactivity elements, analytical method, graphic simulation, simulation modeling.

Contacts: dilmurodpgups@mail.ru

Цель: На основе характеристик шумовых сигналов ультразвуковой поверхностной волны в бездефектных бандажах локомотивных колес и характеристик эхо-сигналов от реальных и искусственных трещин определить параметры контроля для выявления поперечных трещин в гребнях бандажей локомотивных колес. Методы: Изготовлена модель трещины в виде пропила в гребне цельнокатаного колеса, измерены амплитуды эхо-сигналов ультразвуковой поверхностной волны от модели трещины, реальных трещин, а также амплитуды шумовых сигналов этой волны на бездефектных бандажах локомотивных колес. Результаты: Определены характеристики шумовых сигналов ультразвуковой поверхностной волны и эхо-сигналов от реальных и искусственных трещин в бандажах локомотивных колес. Разработана методика по выявлению поперечных трещин в бандажах локомотивных колес. Практическая значимость: Внедрение описанной методики позволит выявлять поперечные трещины бандажей локомотивных колес на ранней стадии их раз- вития, что предотвратит излом бандажа и, как следствие, возможное крушение поезда.

Ключевые слова: Трещина, бандаж, гребень, колесо, неразрушающий контроль, сортировочная горка, методика, ультразвуковой контроль.

Контакты: a.v.kurkov-spb@mail.ru

Detection of transverse cracks in flanges of locomotive wheels Alexander V. Kurkov, Ivan A. Smirnov, Alexander D. Shubin, Sergey S. Pushkin
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-511-516

Objective: To determine control parameters for the detection of transverse cracks in flanges of locomotive wheels based on characteristics of noise signals of an ultrasonic surface wave in defect-free flanges of locomotive tires as well as characteristics of return signals from real and artificial cracks. Methods: A crack model was designed in the form of a sawcut made in the flange of a solid wheel. Amplitudes of return signals of an ultrasonic surface wave were measured from a crack model, real cracks, as well as amplitudes of noise signals of the wave on defect-free flanges of locomotive tires. Results: Characteristics of noise signals of an ultrasonic surface wave and return signals from real and artificial cracks in flanges of locomotive tires were determined. The procedure of detecting transverse cracks in flanges of locomotive tires was developed. Practical importance: The implementation of the procedure in question will make to possible to detect transverse cracks in flanges of locomotive tires at an early stage of their development. The latter will prevent flange rupture and, therefore, possible train crash..

Keywords: Crack, binding band, flange, wheel, nondestructive control, gravity yard, procedure, ultrasonic check.

Contacts: a.v.kurkov-spb@mail.ru

Цель: Определить критерии эффективной перевозки пассажиров из аэропортов в центр города на основе международного опыта и статистики, спрогнозировать развитие и применение инновационных подходов в сфере транспорта для решения данной задачи. Методы: Использованы методы количественного и сегментационного анализов пассажиропотока. Результаты: Разработан метод оценки пропускной способности пассажиропотока от аэропорта к центру города. Практическая значимость: Полученные результаты позволяют установить тренды развития и практическую эффективность в области строительства линий железнодорожного транспорта, легкорельсового трамвая, метро и магнитолевитационных аэроэкспрессов от центра до аэропортов в крупных городах и упрощают принятие инвестиционных решений. Предложенный метод оценки открывает широкие перспективы для проведения дальнейших исследований в области интеграции линий инновационного транспорта в городскую транспортную сеть.

Ключевые слова: Пассажиропоток, сегментация пассажиропотока, аэропорт, аэроэкспресс, метро, маглев.

Контакты: igolkin.georgii@gmail.com

Justification of airport – city centre high-speed railway construction Pavel A. Pegin, Georgiy V. Igolkin
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-517-523

Objective: To determine the criteria of efficient passenger carriage from airports to the city center on the basis of the international experience and statistics. To prognosticate the development and application of innovative approaches in the sphere of transport for the solution of the task in question. Methods: The methods of qualitative and segmentation analyses of passenger traffic flow were applied. Results: Evaluation procedure of passenger traffic flow capacity from an airport to the city center was developed. Practical importance: The obtained results make it possible to establish development trends and practical efficiency in construction of lines for railways, light trams, subways and maglev trains from the city center to airports in big cities as well as to take investment decisions. The introduced evaluation procedure opens up new vistas for further research conduct in the sphere of innovative transport railways integration in urban transport network.

Keywords: Passenger traffic flow, segmentation of passenger traffic flow, airport, airport rail link train, subway, maglev train.

Contacts: igolkin.georgii@gmail.com

Цель: Разработать методику трассирования автомобильной дороги между двумя точками (началом и концом) дороги на основе технологии геоинформационных систем (ГИС) и систем автоматизированного проектирования (САПР) для нахождения наилучшей трассы дороги по основному критерию минимального объема земляных работ в районах скального или твердого грунта, где стоимость строительства автомобильной дороги зависит в основном от объемов земляных работ. Рассматривается, как можно достичь эту цель с помощью платформ ГИС, обладающих возможностями нахождения трассы дороги между двумя точками с критерием минимальных уклонов поверхности земли, что в итоге позволяет проектировать трассу дороги с минимальными объемами земляных работ с учетом этой полученной трассы на основе ГИС и в то же время кратчайшую длину трассы. Методы: Использован экспериментальный метод. Определены основные важные критерии, по которым проектируется и трассируется автомобильная дорога: длина трассы дороги, прохождение трассы дороги с критических точек, уровень безопасности движения и т. д. Обсуждается, как можно учесть эти критерии в программах ГИС при нахождении наилучшей трассы дороги. Результаты: Была проектирована предлагаемая автомобильная дорога на юге Сирии, где почва местности является базальтом. Сначала использована платформа ArcGIS для установления наилучшей трассы по данным критериям, затем с помощью программы Civil 3D построена такая трасса для того, чтобы она соответствовала критериям трассирования дорог в СНиП. Были проектированы поперечные профили, продольный профиль и вычислены объемы выемки и насыпы для принятого варианта трассы дороги на основе ГИС и Civil 3D. Практическая значимость: С по- мощью предлагаемой методики был сокращен объем выемки грунта до значительной степени. Для сопоставления с другими вариантами трасс дороги проектирован второй вариант трассы дороги, более короткий, вычислены объемы земляных работ для него и проведено сравнение с первым вариантом трассы. Даже в этом случае получены хорошие результаты, что доказывает эффективность этой методики.

Ключевые слова: ГИС, САПР, программа ArcGIS, Civil 3D, уклоны поверхности земли, объемы земляных работ, рациональная трасса дороги.

Контакты: > > youssef.d-86@mail.ru

Development of gis and cad-based method for road tracing in stiff soil areas Yo. Al-Damlakhy
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-524-535

Objective: To develop the procedure of road tracing between two points (beginning and end) of the road based on geographic information systems technology (GIS) and Computer Aided Design (CAD) in order to find optimal road trace according to principal criterion of minimum volume of ground works in areas with stiff and rocky soil. In this case the construction cost of a road depends generally on the volume of ground works (excavation and filling). To consider the issue of achieving the set goal by means of GIS platforms, having the possibility to find road route between the two points with criterion of minimum ground slope. The latter makes it possible to design road trace with minimum volume of ground works taking into the account the obtained GIS-based road trace and at the same time the shortest trace length. Methods: Experimental method was used. Surely, the main criteria according to which road routing is fulfilled are the following: trace length, passing of the trace from critical points, traffic safety level, etc. The ways to take the criteria in question into the account in GIS programs in the process of finding the best trace were examined. Results: The suggested road trace was designed in the south of Syria, where the soil consists of basalt. At first ArcGIS platform is used in order to find out whether the road in question best meets the given criteria, then by means of Civil 3D the road is designed to satisfy the SNiP criteria (Construction Rules and Regulations) road routing criteria. Cross sections, longitudinal profile were designed and the volumes of excavation and filling were calculated for the adopted road route based on GIS and Civil 3D. Practical importance: The volume of ground levelling was considerably reduced with the help of the suggested procedure. The second variant of the road – a shorter one, was designed in order to compare it with other alternatives of road alignment. The volume of ground levelling was calculated and compared with the first variant of trace was conducted. Nevertheless, positive results were obtained even in this case which proves the efficiency of the suggested procedure.

Keywords: GIS, CAD, ArcGIS, Civil 3D, ground slopes, earthwork, rational road alignment.

Contacts: youssef.d-86@mail.ru

Цель: Создание теоретически обоснованной методологии расчета параметров транспортно-перегрузочного процесса и повышение эффективности работы щебеночных карьеров на основе оптимального обеспечения фронтов балластировочных работ. Методы: Методами математической статистики и корреляционного анализа технико-экономических и организационно-технологических показателей исследована работа щебеночных балластных карьеров и балластировочных комплексов. Результаты: Установлены области эффективного взаимодействия балластных карьеров и бал- ластировочных комплексов. Оптимизированы величины продолжительности операций следования вертушек со строительными материалами между пунктами погрузки и выгрузки. Определены эффективные значения массы вертушек. В табличной и графической формах представлены результаты. Практическая значимость: Для практического применения в подрядных строительных организациях рекомендована область эффективных значений стоимости балластировочных материалов. Повышена рентабельность поставок из щебеночных карьеров при обеспечении фронтов балластировочных работ, разработаны методические рекомендации по балластировке путей на железнодорожных станциях и перегонах и введения нормативов для Октябрьской железной дороги.

Ключевые слова: Повышение эффективности работы щебеночных карьеров, балластировочные работы, балластировочные комплексы, балластировка путей, вертушки со строительными материалами.

Контакты: avkabanov07@inbox.ru

The improvement of ballast quarry operational efficiency on the basis of optimal provision of ballasting job operation fields Alexander V. Kabanov, Konstantin S. Malyshev, Danil N. Vasiliev
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-536-544

Objective: To develop a theoretically justified methodology for transshipping process parameters determination as well as to improve ballast quarry operational efficiency on the basis of optimal provision of ballasting job operation fields. Methods: Operation of crushed quarries and ballasting facilities was studied through the methods of mathematical statistics as well as correlation analysis of technical and economic as well as organizational process parameters. Results: Areas of effective interaction of ballast quarries and ballasting facilities were determined. Operation lengths of shuttle-service trains running with engineering materials from loading terminal to detraining point were optimized. Effective load values of shuttle-service trains were estimated. The results are presented in table and graphic forms. Practical importance: Effective cost value area for ballast materials is recommended in contractors for practical application. Profitability of deliveries from crushed quarries was improved by providing ballasting job operation fields; guidelines on bedding of lines at railway stations and station blocks were developed as well as standards for October railway were introduced.

Keywords: The improvement of ballast quarry operational efficiency, ballasting job, ballasting facilities, bedding of lines, shuttle-service trains with engineering materials.

Contacts: avkabanov07@inbox.ru

Цель: Повышение безопасности движения, снижение влияния на экологию, а также экономия электроэнергии при электроснабжении речных мостов. Методы: Используя малые гидроэлектростанции (ГЭС), можно получить возобновляемый и вполне рентабельный источник электрической энергии – энергию течения рек. Описан проект по установке малых погружных ГЭС на опоры мостов через Неву в Санкт-Петербурге. Результаты: Рассчитаны мощности гидротурбин для каждого моста через Неву, исходя из их энергопотребления и количества возможных мест установки турбин. Практическая значимость: Предполагается отдавать выработанную электроэнергию в тяговую сеть электрического транспорта или аккумулировать в накопителях, обеспечивая питание близлежащей инфраструктуры в любое время суток. Помимо этого при использовании системы в черте города за счет дополнительных источников электроэнергии будет обеспечено усиление городской распределительной сети.

Ключевые слова: Малая ГЭС, электроснабжение, речной мост, свободно-поточная ГЭС, безопасность движения, гидрогенерация.

Контакты: gma013@mail.ru

Independent electrical power supply of river bridges and objects adjacent to them Konstantin K. Kim, Mikhail A. Gerasimov, Aleksandr A. Smirnov
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-545-550

Objective: To improve traffic safety, reduce the environmental impact and to save electricity by using the energy of river flows to supply river bridges with power. Methods: A renewable and quite cost- effective source of electric energy can be obtained by using small hydroelectric power stations (GES). A project on installation of small submersible GES on the bridge footings over the Neva River in Saint Petersburg is described in the given article. Results: The powers of hydraulic turbines for each bridge were calculated based on their energy consumption and the number of possible turbine installation places. Practical importance: It is supposed to give generated electric power to the traction network of electric transport or to accumulate it in storages providing power supply of a nearby infrastructure at any time. In addition, strengthening of the present distribution network within the city by means of the additional sources of electricity will be provided.

Keywords: Small hydroelectric power stations, electricity supply, river crossing bridges, free-flow hydroelectric power plant, traffic safety, hydraulic generation.

Contacts: gma013@mail.ru

Цель: Получение расчетного обоснования возможности использования минерального геоэкозащитного материала – пенобетона в конструкции железнодорожной насыпи. Методы: Применяется метод конечных элементов. Результаты: Рассчитано напряженно-деформированное состояние железнодорожной насыпи без пенобетона, а также с плитой из пенобетона различной толщины; даны рекомендации к проектированию геоэкозащитной конструкции в составе железнодорожного земляного полотна. Практическая значимость: Полученные результаты могут быть применены при проектировании новых и реконструкции существующих железных дорог в качестве обоснования возможности внедрения предложенной геоэкозащитной конструкции в составе железнодорожного земляного полотна.

Ключевые слова: Напряженно-деформированное состояние, железнодорожная насыпь, земляное полотно, геоэкозащитный материал, пенобетон.

Контакты: kozlovi.s@yandex.ru

Stress-strain behavior of railway embankment with the use of geoecological protective material Ivan S. Kozlov
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-551-559

Objective: To obtain design-based justification of mineral geoecological material applicability, namely the use of foamed concrete in railway embankment design. Methods: The method of finite elements was applied in the study. Results: Stress-strain behavior of railway embankment was calculated without foamed concrete, as well as with foamed concrete plate of dissimilar thickness. Recommendations on design of geoecological protective construction being a part of railway roadbed were given. Practical importance: The obtained results may be applied in design of new and reconstruction of current railroads as implementation possibility justification of the introduced geoecological protective construction being a part of railway roadbed.

Keywords: Stress-strain behavior, railway embankment, subgrade, geoecological protective material, foamed concrete.

Contacts: kozlovi.s@yandex.ru

Цель: Изучение и анализ процесса передачи энергии в тяговом приводе тепловоза при различных схемах соединения колесных движителей и преобразователей момента. Выбор рациональных способов передачи энергии в приводе по критерию его энергетических показателей. Исследование совместной работы двигателя, преобразователя момента и колесного движителя тепловоза в установившихся и переходных режимах с целью более полного использования их энергетических возможностей составляет основную задачу предлагаемой работы. Методы: Теоретический анализ выполнен на основе комплексного применения методов теории колебаний, теории автоматического регулирования и теории тяги поездов. Его данные сравнивались с результатами экспериментов на Октябрьской железной дороге и стендовых установках в лабораториях ПГУПС, Людиновского теплопроизводительного и Великолукского тепловозоремонтного заводов, ВНИКТИ и других организаций. Результаты: Определены динамические и энергетические характеристики замкнутых механических систем типа спаренные колесные пары–рельс с одним типовым двигателем. На основе общей теории синхронизации динамических систем и современных представлений о взаимодействии колеса и рельса разработана теория качения спаренных колесных пар, рассмот- рен процесс реализации силы тяги на пределе сцепления колеса с рельсом и циркуляции энергии при высоких скоростях движения. Обоснована энергетическая эффективность работы группового тягового привода в зоне ограничения силы тяги по сцеплению колес с рельсами. Показано, что процесс реализации силы тяги группового привода на пределе сцепления всегда сопровождается устойчивыми релаксационными автоколебаниями спаренных колесных пар, позволяющих более полно реализовывать энергетические возможности экипажа и силовых установок. Практическая значимость: Описанные в работе способы передачи энергии в тяговом приводе с использованием параллельной работы колесных движителей, преобразователей момента дают возможность решить проблему выбора наиболее рациональной схемы тягового привода тепловоза по энергетическим показателям. Полученные результаты применимы при проектировании новых и построенных локомотивов.

Ключевые слова: Тепловоз, групповой тяговый привод, индивидуальный тяговый привод, колес- ная пара, динамическая модель, коэффициент сцепления, тяговое усилие, тяговая характеристика, вращающий момент, тяговые свойства, синхронизирующий момент, боксование, устойчивое дви- жение, процесс качения, циркуляция энергии.

Контакты: victor.kruchek@yandex.ru

Process of steady realisation of traction force in locomotives with group-operation pulling drive of wheel pairs Viktor A. Kruchek, Aleksandr V. Grishchenko, Vladimir V. Grachev  
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-560-575

Objective: Study and analysis of the process of energy transfer in the diesel locomotive pulling drive under different schemata of connection between wheeled running gears and torque converters. Selection of rational methods of energy transfer in pulling drive based on the criteria of its energy indices. Main task of this paper is a study of joint operation of the engine, torque converter and wheeled running gears of a diesel locomotive in steady and transient regimes for the purpose of fuller use of their energy capacities. Methods: Theoretical analysis is based on complex application of methods of oscillation theory, automatic control theory and hauling operations theory. Its data were compared to results of experiments conducted on the Oktyabrskaya Railway and ground testing facilities at the laboratories of the Petersburg State Transport University, Lyudinovo Diesel Locomotives Plant, Velikie Luki Locomotive Repair Plant, Research and Design Technology Institute of Rolling Stock and other organizations. Results: Dynamic and energy characteristics of closed mechanical systems of the coupled wheel pair and rail with one generic engine type were determined. On the basis of general theory of dynamic system synchronization and modern understanding of interactions between wheel and rail, a theory of rolling of coupled wheel pairs was developed, and the process of realisation of traction force at the limit of adhesion between wheel and rail and circulation of energy at high movement speed was considered. Energy efficiency of operation of group pulling drive in the zone of limitation of wheels and rails adhesion traction effort is justified. The process of realisation of traction effort of group operation at the limit of adhesion is shown to be always accompanied by stable relaxation oscillations of coupled wheel pairs which permit to realize energy capabilities of the vehicle and the power equipment more fully. Practical importance: Methods of transferring energy in pulling drive using parallel operation of wheeled running gears and torque converters, described in the paper, provide an opportunity of solving the problem of choosing the most rational schema for diesel locomotive’s pulling drive based on energy indices. The results can be applied to designing new and already built locomotives.

Keywords: Diesel locomotive, group-operation pulling drive, individual pulling drive, wheel pair, dynamic model, adhesion coefficient, traction effort, traction performance, motor torque, haulage capacity, synchronizing torque, slippage, stable motion, rolling process, circulation of energy.

Contacts: victor.kruchek@yandex.ru

Цель: Повышение сейсмостойкости и усиление строительных конструкций памятников архитектуры в Сирии, которые пострадали от прошлых землетрясений и военных действий, с помощью инновационных композитных материалов. Методы: Для колонн и несущих стен из каменной кладки описаны методы усиления с помощью приклеивания холстов, полос и сеток из углеволокна к тем частям строительных конструкций, которые испытывают сжатие, растяжение, изгиб или динамические нагрузки. Результаты: Рассмотрены примеры расположения лент и сеток из композитных материалов при вертикальных и диагональных трещинах. Приведена методика расчета усиления конструкций композитными материалами. Опираясь на нее, были показаны наилучшие способы усиления строительных конструкций композитными материалами. Практическая значимость: Применение композитных материалов для усиления и повышения сейсмостойкости архитектурных памятников Сирии и других стран позволяет сохранить архитектурный облик и не нагружать конструкции. Предлагается внедрить такие материалы в строительную отрасль Сирии, так как они почти не используются в этой стране.

Ключевые слова: Композитные материалы, Сирия, архитектурные памятники, строительные конструкции, сейсмостойкость, колонна, несущая стена, трещина, усиление.

Контакты: ziald67@gmail.com

Increasing earthquake resistance and reinforcing building structures of architectural monuments in syria by modern composite materials Ziad A. Aldrebi
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-576-582

Objective: Increasing earthquake resistance and reinforcing building structures of Syria’s architectural monuments damaged by past earthquakes and war by innovative composite materials. Methods: Methods of reinforcing columns and masonry-work bearing walls by attaching carbon fibre canvasses, bands and nets to the parts of buildings structures which experience compression, bending, stretching of dynamic loads are described. Results: Examples of locating bands and nets made of composite materials for vertical and horizontal fractures are considered. Method for calculation of reinforcing structures by composite materials is presented. On its basis, the best possible methods of reinforcing building structures by composite materials were shown. Practical importance: Application of composite materials for reinforcement and increasing earthquake resistance of architectural monuments in Syria and other countries permits preserving architectural appearance and not overburden the building structures. Introduction of composite materials to Syria’s construction industry is proposed, as they are hardly used there.

Keywords: Composite materials, Syria, architectural monuments, building structures, earthquake resistance, column, bearing wall, fracture, reinforcement.

Contacts: ziald67@gmail.com

Цель: Выбрать наиболее оптимальный с точки зрения надежности, экономичности и простоты реализации подход по повышению цунамизащиты зданий, а также предложить новое средство цунамизащиты и определить область его применимости. Методы: Были проанализированы существующие подходы по защите зданий от волн цунами, а также обобщены рекомендации по цу- намистойкому строительству. Результаты: Исходя из мирового опыта и рекомендаций по цу- намистойкому строительству, наиболее простым средством защиты зданий от цунами является организация свободного пространства под самим зданием. Также описан вариант цунамизащиты зданий, в котором малоэтажные здания располагаются на автомобильной эстакаде, за счет чего и создается свободное пространство под зданием. Выполненные расчетные исследования предло- женного варианта показали возможность его использования в условиях 9-балльной сейсмической активности и при волнах цунами до 11 м. Практическая значимость: Строительство зданий на автомобильной эстакаде снизит число жертв при сильных цунами..

Ключевые слова: Цунами, цунамистойкость, цунамизащита, здания, автомобильная эстакада.

Контакты: anton.yakovlev.94@ mail.ru

Tsunami protection of buildings in earthquake-prone areas Tat’iana A. Belash, Igor’ B. Nud’ga, Anton D. Iakovlev
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-583-591

Objective: To select the best possible approach to increasing tsunami protection of buildings from the point of view of safety, economic efficiency, and simplicity of implementation, as well as propose a new means of tsunami protection and determine the potential sphere of its application. Methods: Existing approaches to protection of buildings from tsunami waves were analysed, and recommendations concerning tsunami- resistant construction methods were summarized. Results: International experience and recommendations on tsunami-resistant construction methods suggest that the simplest method for protection of buildings from tsunami is organisation of empty space underneath the building itself. Additionally, a method of tsunami protection is described, in which low-rise buildings are placed on top of a motorway flyover which creates free space underneath. Calculated analysis of this proposed option indicated that it would be usable under conditions of earthquake activity with magnitude of up to nine and tsunami waves of up to 11 metres in height. Practical importance: Construction of buildings on top of a motorway flyover will reduce the number of victims of strong tsunamis.

Keywords: Tsunami, tsunami resistance, tsunami protection, buildings, motor flyover.

Contacts: anton.yakovlev.94@ mail.ru

Цель: Расширение арсенала способов включения стали и железобетона в сталежелезобетонные пролётные строения автодорожных мостовых сооружений. Методы: Были применены исторический, описательный и сравнительный методы, а также моделирование при проведении анализа существующих способов включения стали и железобетона в совместную работу. Результаты: Приведен краткий исторический обзор способов включения стали и железобетона в совместную работу, рассмотрены современные способы, отмечены их достоинства и недостатки, определен вектор проводимых исследований в области совершенствования существующих и разработки других способов включения стали и железобетона в совместную работу, предложено принципиально новое устройство объединения стали и железобетона с применением упругих прутковых клемм из рессорно-пружинной стали. Практическая значимость: Описанное новое устройство объединения стали и железобетона с помощью упругих прутковых клемм из рессорно-пружинной стали позволит повысить надежность сталежелезобетонного пролётного строения со сборной плитой проезжей части при работе на динамические нагрузки и восприятии температурных воздействий, от усадки и ползучести бетона плиты.

Ключевые слова: Мост, сталежелезобетон, пролётное строение, упор, гибкий штыревой упор, сдвиговое соединение, клеммно-болтовое соединение.

Контакты: a_atanov@inbox.ru

Analysis of existing methods of incorporation of steel and reinforced concrete in combined action Eduard S. Karapetov, Aleksandr A. Atanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-592-604

Objective: Expansion of the arsenal of methods for introducing steel and reinforced concrete into composite reinforced concrete superstructures of vehicular bridgework. Methods: Historical, descriptive and comparative methods were applied, in addition to simulation applied to analyzing existing methods of incorporation of steel and reinforced concrete in combined action. Results: The paper provides a concise historical overview of methods for incorporation of steel and reinforced concrete in combined action, considers the contemporary methods, noting its pros and cons, determines the vector of research being conducted into perfecting of existing and developing of new methods of incorporation of steel and reinforced concrete in combined action, and proposes a conceptually new design of combining steel and reinforced concrete deploying elastic rod-shaped terminal screws produced from spring steel. Practical importance: The new design for combining steel and reinforced concrete deploying elastic rod-shaped terminal screws produced from spring steel, described here, will allow increasing reliability of steel-reinforced concrete superstructure with precast slab roadway during operation involving dynamic force and reception of effects of temperature, shrinkage and creep of concrete in the slab.

Keywords: Bridge, steel-reinforced concrete, superstructure, abutment, elastic pronged abutment, shear assembly, terminal-bolted assembly.

Contacts: a_atanov@inbox.ru

Цель: Оптимизация процессов теплообмена установок с испарительно-воздушным охлаждением за счет компоновки силовых блоков и диагностики нарушений теплопереноса. Методы: Применялись анализ особенностей компоновки блоков с охладителями типа «двухфазный термосифон» и синтез эксплуатационных особенностей охладителей, приводящих к нарушению работы силовых блоков. Результаты: Описаны особенности компоновки силовых блоков с охладителями типа «двухфазный термосифон», необходимые требования по заполнению полости охладителя теплоносителем. Охарактеризован принцип определения теплового сопротивления линии «полупроводниковый прибор–воздушная среда». Проведена оценка теплового состояния конденсаторной части охладителей. Практическая значимость: Использование информации об особенностях компоновки и эксплуатации силовых блоков позволит продлить срок службы полупроводниковых преобразовательных установок и диагностировать неисправности на ранних стадиях.

Ключевые слова: Силовые полупроводниковые приборы таблеточного типа, охладитель типа «двухфазный термосифон».

Контакты: julua_gazonn@mail.ru

Specific features of configuration and operation of power blocks in semi-conductive converter installations with fan and wet-pad cooling Igor’ G. Kiselev, Dmitrii V. Krylov, Yuliia O. Vodop’ianova
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-605-612

Objective: Optimisation of heat exchange processes in installations with fan and wet-pad cooling by configuration of power blocks and diagnostics of heat exchange disruption. Methods: Analysis of specific features of configuration of blocks with two-phase thermo-siphon type coolers and synthesis of operational features of coolers which provoke disruption of power blocks operation. Results: The paper describes specific features of configuration of power blocks with two-phase thermo-siphon type coolers, necessary requirements for filling the cooler’s chamber with heat medium. The principle of determining thermal resistance of the line between semi-conductive device and aerial environment is characterized. Thermal condition of coolers’ condenser part is evaluated. Practical importance: Utilisation of information on specific features of configuration and operation of power blocks will allow extending service term of semi-conductive converter installations and diagnose disruptions at early stages.

Keywords: Semi-conductor button power devices, two-phase thermo-siphon type cooler.

Contacts: julua_gazonn@mail.ru

Цель: Оценка степени защищенности распределенной информационной системы от компьютерных атак с учетом всех особенностей построения и функционирования этой системы, в первую очередь использования в ней различных типов сетей, включая и открытые сетевые соединения. Методы: Применяется математическое моделирование на основе марковских процессов применительно к процессу компьютерной атаки. Результаты: Предлагаемый метод апробирован на примере атаки сетевого червя Net-Worm.Win32.Sasser как одной из классических компьютерных атак с типовым набором параметров. Построена математическая модель имитации компьютерной атаки на распределенную информационную систему, включающая безопасные и потенциально опасные состояния системы и учитывающая вероятности реализации конкретных угроз безопасности для такой системы с заданными структурно-функциональными характеристиками и особенностями ее функционирования. Практическая значимость: Разработаны обобщенная методика моделирования компьютерной атаки и прототип программного модуля моделирования компьютерной атаки и реагирования на нее, что является актуальным для дальнейшего развития распределенных систем.

Ключевые слова: Распределенная информационная система, моделирование компьютерных атак, марковский процесс, граф переходов, цепь переходов, вероятность перехода, состояния системы, сетевой червь.

Контакты: sv.diass99@ya.ru

Simulation of computer attacks on distributed software Anatolii A. Kornienko, Aleksandr B. Nikitin, Svetlana V. Diasamidze, Elena Yu. Kuz’menkova
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-613-628

Objective: Evaluation of the degree of protection of distributed software from computer attacks accounting for all specific features of design and functioning of this system, primarily its use of various types of networks, including open network connections. Methods: Mathematical simulation based on Markov processes is applied to the process of computer attack. Results: The proposed method is put to evaluation test using the example of Net-Worm.Win32.Sasser attack as one of the classic computer attacks with a conventional set of parameters. A mathematical model of imitation computer attack on distributed software is built, including safe and potentially dangerous states of the system and accounting for probabilities of realization of concrete security threats for such a system with set structural and functional characteristics and specific features of its functioning. Practical importance: A generalised method for simulating of a computer attack and a prototype program module for simulating computer attack and reaction to it were developed, which is essential for further development of distributed systems.

Keywords: Distributed software, simulation of computer attacks, Markov process, transition graph, skip chain, transition probability, states of the system, network worm.

Contacts: sv.diass99@ya.ru

Цель: Изучение информационных характеристик финитных сигналов с целью выявления сигналов, обладающих наилучшими в смысле минимума уровня боковых лепестков автокорреляционными свойствами, и разработка способа синтеза таких сигналов. Методы: Применяются аналитическое исследование сигналов, их математическое моделирование и алгоритмы синтеза. Результаты: Показывается, что вся информация непрерывного финитного сигнала сосредоточена в информационном векторе, элементы которого располагаются в информационных точках, равномерно распределенных по длительности сигнала с интервалом, равным половине периода наивысшей частоты в его спектре. Обосновывается возможность полного описания финитного сигнала модулированной решетчатой функцией, амплитуда всплесков которой совпадает со значениями информационного вектора финитного сигнала, а временное положение – с его информационными точками. Приводится вывод о возможности синтеза финитного сигнала по модулированной решетчатой функции. Практическая значимость: Описываются способ и алгоритм для его реализации, позволяющие синтезировать сигналы, обладающие наилучшими автокорреляционными свойствами в смысле отношения центрального пика автокорреляционной функции к боковым пикам. Основой способа является алгоритм нелинейного программирования, использующий в качестве целевой функции отношение центрального пика автокорреляционной функции к среднему уровню ее боковых пиков. В качестве начального приближения для алгоритма предлагается использовать решетчатую функцию, фазы всплесков которой распределены по равномерному закону, а распределение огибающей амплитуд всплесков соответствует сумме нормальных распределений. Приводятся результаты синтеза оптимальных сигналов различной длительности, обладающих отношением уровня центрального пика к боковым пикам по мощности более 30 дБ. Предложенные варианты применения синтезированных сигналов для различных радиотехнических систем позволяют улучшить такие технические характеристики как пороговое отношение сигнал/шум, разрешающая способность сигнала по времени и дальности.

Ключевые слова: Теорема Котельникова, финитные сигналы, информационные точки, информационный вектор, модулированная решетчатая функция, автокорреляционная функция, код Баркера, нелинейное программирование, пороговое отношение сигнал/шум, потенциальная точность измерений.

Контакты: hva1104@mail.ru

Design of signals with autocorrelated qualities that have optimised side- lobe level Valentin A. Khodakovskii, Valentin G. Degtiarev, Petr V. Gerasimenko, Stanislav V. Mikoni
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-629-636

Objective: Study of information characteristics of finite signals with the purpose of identifying signals that possess the best autocorrelation qualities as regards minimum level of side-lobes, and development of a method to design such signals. Methods: Analytical study of signals, their mathematical simulation and design algorithms. Results: It is shown that all information of a continuous finite signal is concentrated in an information vector, the elements of which are placed in information points uniformly distributed along the length of a signal at an interval equalling half of the highest frequency period in its spectrum. Possibility of full description of a finite signal by modulated lattice function, pulse-spike amplitude of which is equal to the values of information vector of the finite signal, and temporal position coincides with its information points, is justified. The conclusion concerning possibility of design of finite signal by modulated lattice function is presented. Practical importance: Method and algorithm for its implementation are described, permitting designing signals possessing best possible autocorrelation qualities as regards the relation of central peak of autocorrelation function to its side peaks. The method is based on a non-linear programming algorithm which deploys the relation of central peak of the autocorrelation function to the average level of its side peaks as its efficiency function. Application of lattice function is proposed as initial approximation for the algorithm, with its peak phases distributed by uniform law, and distribution of envelope amplitude corresponds to the sum of probability distributions. Results of design of optimum signals of varied length, with the relation of level of central peak to side peaks at over 30 dB, are presented. Proposed options of applying designed signals for various radio-technical systems permit improving such technical characteristics as threshold signal to noise ratio and wavelet resolution of signal by time and distance..

Keywords: Sampling theorem, finite signals, information points, information vector, modulated lattice function, autocorrelation function, Barker code, non-linear programming, threshold signal to noise ratio, potential accuracy of measurements.

Contacts: hva1104@mail.ru

Цель: Подтверждение существования внутри первичной обмотки силового трансформатора броневого типа Ф-инвариантной поверхности, т. е. такой поверхности, которая охватывает магнитный поток Ф, не изменяющийся при вариациях нагрузки на вторичной обмотке. Методы: Доказательство базируется на разработанной авторами методике получения кривых распределения непрерывной функции магнитного потока Ф(r) вдоль радиуса r в стержне, окне и боковом ярме трансформатора с осевой симметрией на основе численного расчета и построения картин магнитных полей с использованием пакетов отечественной программы ELCUT. Результаты: Показано, что существование Ф-инвариантных поверхностей вытекает из анализа магнитоэлектрической 4Т-образной схемы замещения трансформатора, благодаря тому, что в ней одновременно с электрическими величинами отображаются магнитные потоки в отдельных частях магнитопровода и окна, а также потоки рассеяния, возникающие из-за конечного значения магнитной проницаемости стали. Практическое совпадение радиусов Ф-инвариантных поверхностей, полученных численно (по картинам полей) и по формулам, вытекающим из анализа 4Т-образной схемы замещения, подтверждают корректность этих формул. Практическая значимость: Определена роль Ф-инвариантных поверхностей в передаче мощности от обмотки к обмотке и понимании возникновения сверх- и антипотоков (в сравнении с потоком холостого хода) в отдельных частях стали в режимах короткого замыкания, от которых зависит электродинамическая стойкость силовых трансформаторов в этом режиме. Представлены соображения о существовании Ф-инвариантных поверхностей в условиях насыщения стали и наличия в ней активных потерь.

Ключевые слова: Трансформатор, первичная и вторичная обмотки, магнитный поток, схема за- мещения, короткое замыкание, холостой ход.

Контакты: a.a.tkachuk@mail.ru

Ф-invariant surfaces in double-wound shell-type transformer coils Mansur A. Shakirov, Anton A. Tkachuk
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-637-652

Objective: Confirmation of the existence of Ф-invariant surface inside the primary coil of shell-type power transformer, i. e. a surface which encircles the magnetic flux Ф which does not change despite fluctuations of loads in secondary coils. Methods: The proof is based on a method, developed by the authors, of obtaining distribution curves of continuous function of magnetic flux Ф(r) along the r radius in the core, window and yoke of the transformer with axial symmetry on the basis of numerical calculation and building the picture of magnetic fields with the use of Russian software package ELCUT. Results: It is shown that the existence of Ф-invariant surfaces proceeds from the analysis of electromagnetic 4T-circuit for transformer substitution as it reflects magnetic flows in individual parts of magnetic core and window as well as leakage flux which occur due to finite value of steel’s magnetic inductivity. Practical agreement of Ф-invariant surfaces’ radii, obtained numerically (from field pictures) and by formulae produced by analysis of 4T-circuit’s equivalent circuit confirms correctness of these formulae. Practical importance: The role of Ф-invariant surfaces in transferring capacity from coil to coil and in understanding the appearance of super- and anti-flows (in comparison with x.x. flow) in isolated parts of steel in short-circuit regime, on which the electro-dynamic withstand of power transformers in this regime depends, is determined. Considerations on the existence of Ф-invariant surfaces under conditions of saturation of steel and occurrence of resistance losses in it are presented.

Keywords: Transformer, primary and secondary coils, magnetic flux, equivalent circuit, short circuit, no load operation (x.x.).

Contacts: a.a.tkachuk@mail.ru

Цель: Описать способ наблюдения за пространственным положением деформационных марок при проведении геодезического мониторинга с использованием электронного тахеометра, устанавливаемого в любых доступных для выполнения измерений местах без закрепления станций наблюдения, с последующей обработкой данных способами численных методов. Методы: При обработке измерений рассматривается возможность уравнивания координат способом сопряженных градиентов через надстройку «Поиск решения» программы Microsoft Excel. Отмечаются недостатки данной функции. Для автоматизации и облегчения процесса уравнивания результатов разработан алгоритм, который представляет собой специально написанный языком Visual Basic в виде макроса в программном комплексе Excel. Программа осуществляет поиск минимума целевой функции поисковым способом метода наименьших квадратов. Результаты: Выполнено сравнение двух способов. Разработанный алгоритм позволил ускорить процесс сходимости и определить минимум целевой функции. Практическая значимость: Приведен пример использования надстройки «Поиск решения» и разработанного алгоритма для уравнивания результатов измере- ний для определения пространственных координат деформационных марок и опорных пунктов многоэтажного жилого здания в Краснодаре. Результаты проведенного анализа подтвердили це- лесообразность применения поискового способа для установления пространственного положения деформационных марок при наблюдениях за стабильностью здания.

Ключевые слова: Мониторинг, осадка, смещения, метод наименьших квадратов, поисковый способ, пространственные координаты, целевая функция.

Контакты: lobanowa_@mail.ru

On processing the results of determination of deformation control benchmarks’ spatial position by least square method Grittel’ G. Shevchenko, Dmitrii A. Gura, Yuliia V. Lobanova
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-653-665

Objective: Description of a method of observation of deformation control benchmarks’ spatial position when conducting geodesic monitoring by a total station placed at any locations available for conducting measurements without securing observation stations, followed by data processing by numerical methods. Methods: During processing of measurements, an option for adjustment of co-ordinates by conjugate gradients method through the Solver add-in of the Microsoft Excel program is described. Shortcomings of this option are noted. For automation and easing of the process of data adjustment an algorithm was developed, which is a macros in the Excel program written in Visual Basic language. The program searches for minimum efficiency function by least square method. Results: Comparison of two methods was carried out. The newly developed algorithm allowed speeding up the process of convergence and determining the minimum efficiency function. Practical importance: Examples of the application of the Solver add-in and the developed algorithm are presented for adjustment of data to determine spatial co-ordinates of deformation control benchmarks and control stations of a multi-story block of flats in Krasnodar. Results of analysis confirmed the expediency of application of the search method for determination of spatial position of deformation control benchmarks when controlling building stability.

Keywords: Monitoring, caulking, displacement, least squares method, search method, spatial co- ordinates, efficiency function.

Contacts: lobanowa_@mail.ru

Цель: Демонстрация модификации общепринятой применительно к конструкциям балочного типа постановки метода конечных элементов, выражающейся во включении в расчет переменных параметров упругости бетона и приведения жесткостных характеристик железобетона. Методы: Используется математическое моделирование железобетонной конструкции, а именно метод конечных элементов с необходимыми дополнениями в общепринятый алгоритм расчета. Результаты: Предлагаемый способ итерации параметров упругости бетона в процессе нагружения материала позволяет более точно оценить напряженно-деформированное состояние в конечном элементе в условиях воздействия сложных нагрузок. Иллюстрируются разбиение железобетонной конструкции на слои и последовательное приведение упругих характеристик материала, исходя из объемного соотношения арматуры и бетона. Преимуществом рассматриваемого подхода является легкость интеграции с общепринятым (линейным) методом конечных элементов. Все преобразования в данном случае заключаются в модификации выражений для расчета упругих характеристик конструкции и матриц жесткости элементов, тогда как последовательность дальнейших вычислений не изменяется. Продемонстрирован положительный результат применения метода при моделировании железобетонной балки, в состав которой входит высокопрочный многокомпонентный бетон, имеющий призменную прочность при одноосном сжатии более 114 МПа. Практическая значимость: Использование предлагаемого алгоритма, в том числе в качестве подключаемого программного модуля (блока программы), расширяет возможности имеющихся вычислительных комплексов.

Ключевые слова: Механика деформируемого твердого тела, сложное напряженное состояние, метод конечных элементов, бетон, железобетон, переменные параметры упругости, приведенные параметры упругости, вид напряженного состояния.

Контакты: vitalyyurchenko@mail.ru

Calculation of ream-type reinforced concrete structures by finite- elements method using variable elesticity parameters Vitalii E. Yurchenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2018-4-666-675

Objective: Demonstration of a modification of a finite-elements method setting, generally accepted for beam-type structures, which constitutes including variable parameters of concrete elasticity parameters and involving reinforced concrete stiffness properties into calculation. Methods: Mathematical simulation of reinforced concrete structure is used, namely the aforementioned finite-elements methods with necessary additions to the generally accepted calculation algorithm. Results: The proposed method of iteration of concrete stiffness parameters in the process of loading of material allows more precise evaluation of stress-strain behaviour in the finite element under conditions of influence of multi-axial loads. Illustrations are provided for breaking the reinforced concrete structure into layers and sequential citing of material’s elastic characteristics stemming from volume rate of iron reinforcement and concrete. The advantage of the method under consideration is the ease of integration with generally accepted (linear) finite-elements method. All the alternations in this case are modification of expressions for calculation of elastic characteristics of the structure and element stiffness matrixes whereas the order of consequent calculations is not changed. Positive result of application of the method to simulation of a reinforced concrete beam, which consists of high-strength, multi-component concrete possessing prism strength under conditions of uniaxial compression of over 114 mPa, is demonstrated. Practical importance: Application of the proposed algorithm, including as a software plug-in (program unit), expands the possibilities of the existing computing systems.

Keywords: Deformable solid mechanics, multiaxial stress, finite elements method, concrete, reinforced concrete, variable elasticity parameters, reduced elasticity parameters, stress pattern.

Contacts: vitalyyurchenko@mail.ru