Выпуск 2 - Issue 2

ПРОБЛЕМАТИКА ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM

  • Инструментарий логистического нормирования для проведения аудита транспортно-складских систем О. Д. Покровская, Т. С. Титова
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-175-190
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Разработка интегрированной системы показателей, с помощью которой возможно комплексно оценивать параметры деятельности логистических объектов (ЛО) различного типа и терминальных сетей (ТС) в целом. Научная новизна исследования заключается в создании системы показателей-индикаторов для логистического нормирования параметров деятельности объектов терминально-складской инфраструктуры железных дорог. Методы: Применяются методы системного анализа, логистики, синергетики, кластерного анализа, теории множеств, теории складских систем, теории терминалистики. Результаты: Обоснована актуальность и практическая необходимость внедрения предлагаемой системы логистического нормирования. Проведен анализ факторов, влияющих на морфологию ТС и особенности эксплуатации ЛО. Описана процедура проведения логистического аудита с использованием системы показателей-индикаторов. Охарактеризованы функциональные задачи системы логистического нормирования. Показано ее положение в известных системах нормирования и регулирования работы железнодорожного транспорта. Практическая значимость: Результаты исследования могут применяться Холдингом «РЖД» для решения целого спектра прикладных задач: идентификации типа ЛО; выбора стратегии развития ТС; оценки проектов создания и модернизации ЛО и их логистической деятельности; контроля и аудита терминально-логистической деятельности железнодорожного транспорта, что обеспечит рост доходов от логистической деятельности.

Ключевые слова: Система логистического нормирования, логистический объект, терминально-складская инфраструктура, комплексная оценка деятельности..

Контакты: insight1986@inbox.ru, titova@pgups.ru

The tools of logistic rationing for conducting audit of storage-retrieval systems O. D. Pokrovskaya, Т. S. Titova
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-175-190

Summary Objective: To develop an integrated system of indicators by means of which it will be possible to fully estimate the performance parameters of logistic facilities (LF) of different types and terminal network (TN) in general. Scientifi c novelty of the study in question is in creating the system of parameters and indicators for logistics rationing of performance parameters of railway storage-retrieval infrastructure facilities. Methods: The methods of systems analysis, logistics, synergetics, clustering analysis, set theory, warehouse management theory as well as the theory of terminalistics were applied. Results: The topicality and practical necessity of applying the introduced system of logistics rationing was justified. The analysis of factors influencing the morphology of TN and the specificities of LF operation activity was conducted. The procedure of conducting logistics audit involving the use of the system of indicators was described. Functional tasks of the system of logistics rationing were characterized. Its place in the current systems of rail activity regulation was demonstrated. Practical importance: Research results can be applied by the holding company “Russian Railways” for the solution of the spectrum of application tasks: identification of the type of LF; the choice of the development strategy for TN; the assessment of design and modernization projects for LF and logistics activity; control and audit of terminal and logistics activity of the railroad transport, thus providing the growth of income from logistics activity.

Keywords: System of logistics rationing, logistics facility, storage-retrieval infrastructure, integral performance assessment.

Contacts: insight1986@inbox.ru, titova@pgups.ru

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ – ТРАНСПОРТУ

HIGH TECHNOLOGIES FOR TRANSPORT

  • Анализ методик расчета горизонтальной жесткости пружин рессорного подвешивания грузовых вагонов А. М. Орлова, Е. А. Рудакова, Д. В. Шевченко, А. В. Гусев, С. И. Попович, Р. А. Савушкин
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-191-201
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Цель: Определение горизонтальной жесткости пружин рессорного подвешивания тележки грузового вагона, основанное на аналитических подходах и методе конечно-элементного моделирования. Методы: Применяются аналитические выражения и методы конечных элементов. Результаты: Аналитический подход к расчету горизонтальной жесткости пружин рекомендуется использовать на предварительном этапе для экспресс-анализа характеристик пружин. Конечно-элементное моделирование позволяет учесть особенности закрепления пружины при работе ее в рессорном подвешивании и точнее определить горизонтальную жесткость. Практическая значимость: Разработанная конечно-элементная модель пружины с граничными условиями может применяться для определения горизонтальной жесткости пружин рессорного подвешивания различных типов подвижного состава.

Ключевые слова: Пружины рессорного подвешивания, тележка грузового вагона, горизонтальная жесткость, формула Рело, формула Бурдика, метод конечных элементов, кинематические и силовые граничные условия для пружины.

Контакты: > aorlova@uniwagon.com, erudakova@tt-center.ru, dshevchenko@tt-center.ru, agusev@tt-center.ru, spopovich@tt-center.ru, tu@miit.ru

Analysis of design procedures for horizontal spring stiffness of bogie suspension of freight cars А. М. Orlova, Е. А. Rudakova, D. V. Shevchenko, А. V. Gusev, С. I. Popovich, R. А. Savushkin
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-191-201

Objective: To determine horizontal stiffness of springs of bogie swing suspension of the freight car, based on analytical approaches and the method of finite-element modeling. Methods: Analytic expressions and methods of finite elements are applied. Results: It is recommended to use analytical approach to the analysis of horizontal stiffness of springs at the preliminary stage for rapid analysis of spring characteristics. Finite-element modeling makes it possible to take into account the specificities of spring fixture in the process of its operation in bogie suspension and to precisely determine horizontal stiffness. Practical importance: The developed finite-element model of the spring with boundary conditions can be applied in determination of horizontal stiffness of springs of bogie suspension for different types of the rolling stock.

Keywords: Bogie suspension springs, freight bogie, horizontal stiffness, Reuleaux formula, Burdick formula, finite-element method, essential and natural boundary conditions for springs.

Contacts: aorlova@uniwagon.com, erudakova@tt-center.ru, dshevchenko@tt-center.ru, agusev@tt-center.ru, spopovich@tt-center.ru, tu@miit.ru

  • Влияние геометрических параметров железнодорожного пути на величину эквивалентной коничности колесной пары А. А. Киселев, Л. С. Блажко, А. С. Гапоненко, А. В. Романов
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-202-211
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Определение зависимости эквивалентной коничности колесной пары от геометрических параметров рельсовой колеи (ширины колеи, подуклонки поверхности катания рельсов, формы поперечного профиля рельсов). Оценка влияния величины эквивалентной коничности колесной пары на уровень горизонтальных ускорений рамы тележки высокоскоростного подвижного со- става. Методы: Использованы методы компьютерного и математического моделирования, методы математической статистики при обработке результатов эксперимента. Результаты: Получена зависимость эквивалентной коничности колесной пары от геометрических параметров рельсовой колеи. Определены причины появления повышенного уровня горизонтальных ускорений рамы тележки высокоскоростного подвижного состава. Практическая значимость: По результатам исследования выявлена необходимость учета параметра эквивалентной коничности при реализации высокоскоростного движения на железных дорогах России. Предложены методы приведения параметров эквивалентной коничности к параметрам эффективности.

Ключевые слова: Эквивалентная коничность, ширина колеи, подуклонка поверхности катания рельсов, профиль колеса, профиль рельса, горизонтальные ускорения рамы тележки.

Контакты: zhdp10@gmail.com, blazhko@pgups.ru, gaponenkoalexandr@mail.ru, andrey.romanov@mail.com

Geometrical effects of the track on the size of the equivalent conicity of the set of wheels А. А. Kiselev, L. S. Blazhko, A. S. Gaponenko, A. V. Romanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-202-211

Objective: To determine the dependence of equivalent conical shape of the set of wheels on geometrical parameters of the track (wheel gauge, canting of the running surface of rails, transverse rail profile shape). To assess the influence of the size of equivalent conical shape for the set of wheels on the level of horizontal acceleration of the bogie frame of the high-speed rolling stock. Methods: The methods of computer and mathematical simulation as well as the methods of statistical theory were applied when processing the empirical data. Results: The dependence of equivalent conical shape of the set of wheels on geometrical parameters of the rail track was obtained. Appearance causes of the increased level of horizontal acceleration of the bogie frame of the high-speed rolling stock were detected. Practical importance: According to the research results the necessity of taking into account the equivalent conical shape for the high-speed running on Russian railroads was shown. The methods of bringing the parameters of equivalent conical shape to effectiveness parameters were given.

Keywords: Equivalent conical shape, wheel gauge, canting of the running surface of rails, rail profile, horizontal acceleration of the bogie frame.

Contacts: zhdp10@gmail.com, blazhko@pgups.ru, gaponenkoalexandr@mail.ru, andrey.romanov@mail.com

  • Влияние трения на контактно-усталостную долговечность образцов из рельсовой и колесной сталей С. В. Кротов, Д. П. Кононов, А. А. Соболев
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-212-219
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Моделирование натурных условий взаимодействия колеса и рельса для обеспечения безопасности движения железнодорожного транспорта. Методы: Проведены испытания дисковых образцов на контактно-усталостную долговечность: нагружение, скорость, геометрические и физические параметры взаимодействия. Применена методика исследования напряженно-деформированного состояния в зоне контакта колеса и рельса. Результаты: Приведены основные параметры взаимодействия образцов из рельсовой и колесной сталей, числа циклов до разрушения при усталостном выкрашивании стальных образцов при различном нагружении, обусловленном одновременным действием нормального давления и касательных усилий. Выполнена аппроксимация зависимости эквивалентных напряжений и предельного числа циклов нагружений аналитическим уравнением. Было установлено, что при фрикционном качении дисковых образцов в контакте реализуется касательная сила, в результате чего на площадке контакта будет располагаться не только зона скольжения, но и зона сцепления. Показано влияние касательных сил на контактно-усталостную долговечность стали. Представление о росте эквивалентных напряжений и снижении числа циклов с увеличением коэффициента трения дают их соотношения, представленные в работе. Наиболее неблагоприятными оказываются условия при качении с проскальзыванием только на задней части площадки контакта. При этом эквивалентное напряжение может возрасти в 1,59 раз, а необходимое до разрушения число циклов при этом понизится в 3 раза. Практическая значимость: Полученные результаты показывают значительное влияние трения на уменьшение контактно-усталостной долговечности образцов и будут полезны при прогнозировании наступления отказа колеса или рельса при их взаимодействии.

Ключевые слова: Контактно-усталостная долговечность, эквивалентное напряжение, разрушающее число циклов, коэффициент трения.

Контакты: svk-19587@yandex.ru, d_kononov@mail.ru, ktehmet@mail.ru

The influence of friction on contact fatigue endurance of samples from rail and wheel steel S. V. Krotov, D. P. Kononov, A. A. Sobolev
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-212-219

Objective: To conduct full-scale modeling of wheel and rail interaction conditions in order to provide safety of railway transport. Methods: Tests of disc samples on contact fatigue endurance were conducted: loading, speed, geometrical and physical parameters of interaction. The research technique was applied for stress-strain behavior in the zone of wheel and rail contact. Comparison of the current railway track characteristics with those which were used in the rules of the railway track strength calculation. Analysis of analytical expressions applied in the method and their correction. Results: The main parameters of interaction of samples from rail and wheel steel, the number of cycles before fracture during fatigue crumbling of steel at different loading due to the simultaneous action of normal pressure and tangential efforts were shown. Approximation of dependencies of the equivalent stress and the maximum number of loading cycles was carried out by means of an analytical equation. It was found that tangent force is realized in the process of frictional rolling of disk samples in contact. As a result, at the contact site there will not only be the sliding zone but also the zone of adhesion. The influence of shear forces on the contact fatigue endurance of steel was demonstrated. The concept of growth of equivalent stresses and the reduction in the number of cycles, with the increase of the friction coefficient makes it possible to obtain their ratios presented in the study. The worst conditions appear to be those when the process of rolling with slippage takes place only at the back part of the contact site. In this case the equivalent stress may increase by 1,59 times while the required number of cycles leading to fracturing process will drop by 3 times. Practical importance: The results showed significant impact of friction on the reduction of contact fatigue durability of samples and will be useful in predicting the onset of failure of the rail or wheel during their interaction.

Keywords: Contact-fatigue durability, equivalent stress, destructive cycle index, coefficient of friction.

Contacts: svk-19587@yandex.ru, d_kononov@mail.ru, ktehmet@mail.ru

  • Аналитическое и экспериментальное исследование структурной организации теплоизоляционно-конструктивных строительных материалов для железнодорожных зданий и сооружений А. И. Адылходжаев, С. С. Шаумаров, Н. Р. Мухаммадиев
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-220-229
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Разработать фотооптический метод изучения структуры ячеистых бетонов на основе использования современного подхода. Методы: Применены аналитические и экспериментальные методы. Результаты: Приведены результаты исследований по определению пористости ячеистого бетона с различными объемной массой и прочностью методом «анализа изображений». Точность метода сопоставима с точностью классических методов, в частности диагноза величины пористости ячеистых бетонов, а по своей практической реализации на порядок проще последних. Практическая значимость: Полученная зависимость позволяет дать оценку пористости и прочности образцов от фрактальной размерности структуры ячеистого бетона.

Ключевые слова: Железнодорожные здания и сооружения, фрактальная размерность, структура, пористость, прочность, теплопроводность.

Контакты: shoumarovss@gmail.com, shoumarovss@gmail.com, nemat.9108@mail.ru

Analytical and experimental study of the structural organization of heat-insulating construction materials for railway buildings and structures A. I. Adylkhodzhayev, S. S. Shaumarov, N. R. Mukhammadiyev
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-220-229

Objective: To develop a photo-optical method of cellular concrete structure estimation using the modern approach. Methods: Analytical and experimental research methods were used. Results: The article presents the research results obtained using the “image analysis” method to determine the porosity of cellular concrete with different bulk weight and strength. The method accuracy is comparable to the accuracy of classical methods, in particular, the cellular concrete porosity diagnostics, and its practical implementation is by one order of magnitude simpler than that of the latter. Practical importance: The obtained relationship allows estimating the porosity and strength of samples depending on the fractal dimension of the cellular concrete structure.

Keywords: Railway buildings and structures, fractal dimension, structure, porosity, strength, thermal conductivity.

Contacts: shoumarovss@gmail.com, shoumarovss@gmail.com, nemat.9108@mail.ru

  • Разработка метода ресурсных испытаний тормозной системы тележки И. В. Назаров, Е. И. Артамонов, А. Л. Ковязин
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-230-240
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Проведение ресурсных испытаний в рамках комплексных испытаний тормозной системы с механической частью, полностью установленной на тележке Barber, для вагонов нового поколения. Апробация методики ресурсных испытаний на опытном образце тележки. Методы: Для разработки методики ресурсных испытаний тормозных систем, в том числе интегрированных в тележку, выявлены параметры, условия эксплуатации и нагруженности тормозного оборудования в составах поездов, курсирующих по реальным маршрутам. По полученным из эксплуатации данным определена нагруженность по циклам «торможение–отпуск» тормозной системы среднестатистического вагона. Результаты: Разработана методика ресурсных испытаний тормозной системы для вагонов нового поколения. Она апробирована на системе, интегрированной в тележку, и проведены ее комплексные испытания с оценкой работоспособности тормозной системы тележки до и после ресурсных торможений. Практическая значимость: Испытания проведены в рамках комплексных исследований по подтверждению ресурса и работоспособности тормозной системы, при освоении производства тележек для грузовых вагонов нового поколения. Предложенная методика ресурсных испытаний подтвердила отсутствие опасных отказов тормозной системы за установленный период. Она может быть применена к любым видам тормозных систем грузовых вагонов. .

Ключевые слова: Тормозная система, ресурсные испытания, тормозные испытания, тележка Barber, грузовые вагоны.

Контакты: nazarov.igor@vniizht.ru, eartamonov@railtest.ru, akovyazin@tt-center.ru

Development of the life test method for a bogie brake system I. V. Nazarov, E. I. Artamonov, A. L. Kovyazin
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-230-240

Objective: Conducting life tests in the framework of complex tests of the brake system with the mechanical part, fully installed on the Barber bogie, for the new generation cars. Approbation of the life test methodology on a prototype bogie. Methods: In order to develop the methods for the life test of brake systems, including those integrated into the bogie, the parameters, operating conditions and the loading of brake equipment in trains running on real routes were identified. According to the data obtained from the operation, the load on the “braking-release” cycles of the braking system of an average car was determined. Results: The procedure for life tests of the brake system for new generation cars was developed. It was tested on a system integrated into the bogie, and its comprehensive tests were carried out with an assessment of the performance of the bogie’s braking system before and after the resource braking. Practical importance: Tests were carried out in the framework of comprehensive studies to confirm the resource and performance of the braking system, while mastering the production of bogie for new generation freight cars. The proposed method of life tests confirmed the absence of dangerous failures of the brake system for a set period. It can be applied to any types of brake systems of freight cars.

Keywords: Brake system, endurance tests, brake tests, Barber bogie, freight cars.

Contacts: nazarov.igor@vniizht.ru, eartamonov@railtest.ru, akovyazin@tt-center.ru

  • Динамические особенности скатывания вагонов с сортировочной горки В. И. Смирнов, С. А. Видюшенков, А. С. Кухарева

  • DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-241-250
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Изучить влияние инерции вращающихся масс вагона на кинематические параметры движения отцепов на сортировочной горке, а также крутизны уклона продольного профиля спускной части сортировочной горки на скоростные свойства расчетных бегунов. Методы: Применяется моделирование скатывания отцепов с сортировочной горки, основанное на аналитическом решении дифференциального уравнения движения одновагонного отцепа по спускной части горки. Уравнение движения отцепа формулируется как задача Коши для материальной точки с массой, равной массе отцепа. Продольный профиль аппроксимируется монотонной кривой параболической формы. Результаты: Показано, что для одновагонных отцепов влияние инерционной поправки на скорость движения и продолжительность скатывания незначительно. Для многовагонных отцепов влияние инерции вращения колес будет заметнее проявляться на малых уклонах. Приведенные расчеты показывают, что влияние инерции вращающихся масс (колес) отцепа будет сказываться тем сильнее, чем бóльшую удельную массу будут иметь колесные пары по отношению к массе вагона брутто, т. е. для порожних вагонов. Практическая значимость: Моделирование скатывания отцепов позволяет произвести проверку запроектированного продольного профиля, оптимальности управления процессом расформирования составов, достаточности оснащения и рациональности режима работы средств механизации и автоматизации сортировочной горки. Полученное решение можно использовать для проверки возможности ухода незакрепленного подвижного состава под действием силы тяжести и воздействия ветровой нагрузки..

Ключевые слова: Сортировочная горка, продольный профиль, одновагонный отцеп, дифференциальное уравнение скатывания, инерционная поправка, расчетный бегун.

Контакты: vsmirnov1@gmail.com, baklava@mail.ru, kukhareva@pgups.ru

Dynamic peculiarities of wagon movement over a marshalling hump V. I. Smirnov, S. A. Vidyushenkov, A. S. Kukhareva
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-241-250

Objective: To study the effect of the inertia of the rotating masses of the wagon on the kinematic parameters of the wagon cut movement over a marshalling hump. Also to evaluate the impact of the slope gradient of the longitudinal profile of marshalling hump on velocity properties of basic car-runners. Methods: Simulation of rolling down of wagon along a descent part of hump based on the analytical solution of the differential equation of single-wagon cut motion. Equation of motion of the wagon cut is considered as the Cauchy boundary value problem for a material body with a mass equal to the mass of the cut. Longitudinal profile is approximated by parabolic curve of monotonous form. Results: It has been shown that for a single-wagon cut the effect of the car wheel inertia on the speed and duration of rolling motion is expressed slightly. For multi-wagon cuts this effect will appear more noticeable on small slopes. Calculations show that the more specific gravity the pairs of wheels will have in relation to the gross weight of the wagon, i. e. for empty wagons, the stronger will be the effect of the inertia of the rotating masses (wheels). Practical importance: Marshalling hump simulation allows verifying the designed longitudinal profile, the optimality of train disbandment, the adequacy of equipment and the efficient operation mode of mechanization and automation means of marshalling yards. Also, the solution allows checking the possibility of unlocked rolling stock moving away under gravity and the effects of wind loads.

Keywords: Marshalling hump, longitudinal profile, single-wagon cut, differential equation of motion, wheel rolling inertia, basic car-runner..

Contacts: vsmirnov1@gmail.com, baklava@mail.ru, kukhareva@pgups.ru

  • Диагностирование и моделирование несимметричных режимов асинхронных тяговых электродвигателей локомотивов с применением искусственных нейронных сетей О. Р. Хамидов
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-251-262
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Цель: Диагностика асинхронных тяговых двигателей (АТЭД) с короткозамкнутым ротором. Методы: Применяются искусственные нейронные сети для оценки технического состояния АТЭД локомотивов. Аналитически исследована математическая модель локомотивных асинхронных электродвигателей в трехфазной системе координат, которая позволяет максимально достоверно описать физические процессы в статорных обмотках при повреждении обмоток и «беличьей клетке» ротора АТЭД. Результаты: Предложена математическая модель АТЭД с короткозамкнутым ротором. Анализируются неисправности АТЭД с короткозамкнутым ротором. Показано, что одной из наиболее динамично развивающихся является технология нейросетевых структур для диагностирования АТЭД, которые обладают рядом важных положительных свойств, таких как быстродействие, обучаемость, аппроксимационные свойства и т. д. Рассмотрены основные достоинства локомотивного АТЭД с короткозамкнутым ротором. Представлено описание математической модели нейронной сети прямого распространения, а также обоснована целесообразность упреждающей диагностики, которая дает возможность заблаговременно выявить дефекты на самой ранней стадии их развития. Практическая значимость: Полученные результаты с помощью программной среды MATLAB/Simulink 2018b позволяют анализировать несимметричные режимы переменных состояний АТЭД.

Ключевые слова: Математический модель, диагностика, асинхронный тяговый электродвигатель, современные методы, нейронные сети, неисправности.

Контакты: otabek.rustamovich@yandex.ru

Diagnosing and modeling asymmetric modes of locomotive asynchronous traction electric motors using artificial neural networks O. R. Khamidov


DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-251-262

Objective: Diagnosing asynchronous traction electric motors (ATEMs) with a squirrel-cage rotor. Methods: Application of artificial neural networks to assess the technical condition of locomotive ATEMs. Analytical study of a mathematical model of locomotive asynchronous traction electric motors in a threephase coordinate system, which allows most accurately describing the physical processes in the stator win - dings in case of the damaged windings and the squirrel-cage rotor of the ATEM. Results: A mathematical model of an ATEM with a squirrel-cage rotor was proposed. Faults of ATEMs with a squirrel-cage rotor were analyzed. The neural network structures with a number of important benefits, such as speed, learning capability, approximation, etc., were shown to be among the most dynamically developing technologies for diagnosing ATEMs. The main advantages of a locomotive asynchronous traction electric motor with a squirrel-cage rotor were discussed. A description of the mathematical model of a direct distribution neural network was presented, and the utility of the proactive diagnostics that allows detecting the defects at the earliest stage of their development was substantiated. Practical importance: The results obtained using the MATLAB/Simulink 2018b environment make it possible to analyze the asymmetric modes of the asynchronous motor variable states.

Keywords: Mathematical model, diagnostics, asynchronous traction electric motor, modern methods, neural networks, faults.

Contacts: otabek.rustamovich@yandex.ru

  • Разработка метода по уменьшению лобового аэродинамического сопротивления капсулы трубопроводного транспорта К. К. Ким, И. Р. Крон, Я. С. Ватулин, Е. Я. Ватулина
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-263-267
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Разработка метода по уменьшению вредного аэродинамического лобового сопротивления при движении капсулы трубопроводного транспорта с высокой скоростью. Методы: Используется среда автоматизированного проектирования «SolidWorks», модуль «Flow Simulation». Результаты: Качественно подтверждена гипотеза об уменьшении аэродинамического сопротивления при применении перфорированной лобовой части капсулы и расположенной в ее экипажной части системы динамического отвода воздуха. Практическая значимость: Разработанный метод позволит существенно снизить аэродинамическое сопротивление в системе трубопроводного транспорта.

Ключевые слова: Трубопроводный транспорт, аэродинамическое сопротивление, высокоскоростные перевозки, отвод воздуха, крыльчатка.

Контакты: kimkk@inbox.ru, mechenu@icloud.com, yan-roos@yandex.ru, iglkotik@gmail.com

The development of the method on the reduction of aerodynamic drag of the pipeline transport capsule K. K. Kim, I. R. Kron, Ya. S. Vatulin, E. Ya. Vatulina


DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-263-267

Objective: To develop the method on the reduction of harmful aerodynamic drag during the movement of high-speed capsule of the pipeline transport. Methods: The method was developed by means of “SolidWorks” computer-aided design environment, as well as the “Flow Simulation” module. Results: The hypothesis on the aerodynamic drag reduction was qualitatively confirmed by using perforated frontal part of the capsule and the system of dynamic air offtake located in the underframe of the capsule. Practical importance: The developed method will signifi cantly reduce aerodynamic drag in the pipeline transportation system.

Keywords: Pipeline transport, aerodynamic drag, high-speed transportation, air exhaust, impeller.

Contacts: kimkk@inbox.ru, mechenu@icloud.com, yan-roos@yandex.ru, iglkotik@gmail.com

  • Совершенствование контроля узлов механической части электрического подвижного состава применением интеллектуальной системы тепловизионного контроля А. Е. Цаплин, В. А. Васильев, С. А. Фомин
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-268-274
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Совершенствование контроля узлов механической части электрического подвижного состава благодаря внедрению современных технических средств на основе методик тепловизионного контроля. Применение тепловизоров при контроле узлов механической части электрического подвижного состава позволит значительно повысить безопасность движения, что является актуальной задачей. Методы: Использована неохлаждаемая микроболометрическая матрица при создании корпуса с применением 3D-печати с программным обеспечением среды визуального программирования LabView. Результаты: Разработана интеллектуальная система тепловизионного контроля. Аппаратная часть системы выполнена с применением технологии 3D-печати, программная часть, благодаря наличию модуля Vision, дает возможность реализовать распознавание образов, что полностью автоматизирует процесс контроля различных узлов механической части электрического подвижного состава. В разработанном макете используется программное обеспечение в среде LabView, которое разделено на 3 части в рамках одного проекта: код для программируемой логической интегральной схемы (LabView FPGA), код для системы реального времени (LabView Real-Time) и код операционной системы Windows. Практическая значимость: Интеллектуальная система тепловизионного контроля позволяет бесконтактно определять тепловое состояние узлов механической части электрического подвижного состава с возможностью прогнозирования остаточного ресурса оборудования в режиме реального времени.

Ключевые слова: Тепловизионный контроль, механическая часть, подвижной состав, интеллектуальная система, неразрушающий контроль.

Контакты: tsaplin.alexey@mail.ru, ralagj@mail.ru, fomin.s@metro.spb.ru

Improving the monitoring of mechanical elements of electric rolling stock by application of the intelligent thermal imaging system A. E. Tsaplin, V. A. Vasiliev, S. A. Fomin
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-268-274

Objective: Improving the control of mechanical elements of electric rolling stock through the introduction of modern technical means based on thermal imaging techniques. The use of thermal imagers in the monitoring of mechanical elements of electric rolling stock will significantly improve traffic safety, which is a relevant objective. Methods: An uncooled microbolometric matrix was used when creating a case using 3D printing with LabView visual programming software. Results: An intelligent system for thermal imaging was developed. The hardware part of the system is made using 3D printing, the software part, due to the Vision module, makes it possible to implement pattern recognition, which fully automates the monitoring of various mechanical elements of electric rolling stock. The developed layout uses LabView software, which is divided into 3 parts within one project: code for a programmable logic integrated circuit (LabView FPGA), code for a real-time monitoring system (LabView Real-Time), and Windows code. Practical importance: Intelligent thermal imaging system provides for contactless determination of the thermal condition of mechanical elements of electric rolling stock with the ability to predict the residual life of the equipment in real time.

Keywords: Thermal imaging, mechanical part, rolling stock, intelligent system, non-destructive inspection.

Contacts: tsaplin.alexey@mail.ru, ralagj@mail.ru, fomin.s@metro.spb.ru

  • Характеристики упруго-фрикционных комплектов рессорного подвешивания А. Н. Савоськин, Ю. С. Ромен, А. П. Васильев
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-275-284
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Исследование характеристик упругих и фрикционных элементов рессорного подвешивания при различных схемах их соединений. Методы: В рессорном подвешивании рельсовых экипажей упругие и диссипативные элементы могут быть соединены параллельно или последовательно-параллельно. Кроме того, могут быть использованы схемы с клиновыми гасителями колебаний, сила трения в которых создается за счет упругой силы дополнительной (подклиновой) пружины, зависящей от ее деформации. Во всех этих схемах энергия колебаний, рассеиваемая фрикционным гасителем за период, уменьшается и силовая характеристика изменяется. Результаты: Показано, что, если динамическая сила, развиваемая в комплекте подвешивания, меньше, чем сила трения, фрикционный гаситель заклинивает комплект подвешивания и суммарное динамическое перемещение верхней точки комплекта становится равным возмущению. Практическая значимость: Полученные выражения для определения сил и деформаций в упруго-фрикционных комплектах позволяют выполнять расчеты колебаний подвижного состава с такими комплектами рессорного подвешивания.

Ключевые слова: Пружина, фрикционный гаситель, клиновой гаситель, сила трения, деформация, рессорное подвешивание.

Контакты: elmechtrans@mail.ru, uromen@mail.ru, stud16@yandex.ru

Characteristics of elastic friction sets of bogie suspension А. N. Savoskin, Yu. S. Romen, А. P. Vasiliev
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-275-284

Objective: To study characteristics of elastic friction elements of bogie suspension taking into account different configurations of these elements. Methods: Elastic and dissipative elements can have parallel or series-parallel connection in bogie suspension of a rail vehicle. Moreover, configurations with wedgetype shock absorbers can be used, where friction force is created by means of spring force of additional (wedged-up) spring, depending on its deflection. In all these configurations vibrational energy, dissipated by the friction shock absorber in a period, reduces and power characteristic changes. Results: It was shown that in case dynamic force, developed in a suspension set, is lower than friction force, the friction shock absorber wedges up a suspension set. Thus, the total dynamic movement of the top point of the set equals disturbance. Practical importance: The obtained expressions for determination of forces and deflection in elastic friction sets make it possible to perform vibration analysis of the rolling stock with the bogie suspension sets.

Keywords: Spring, friction shock absorber, wedge-type shock absorber, friction force, deflection, bogie suspension.

Contacts: elmechtrans@mail.ru, uromen@mail.ru, stud16@yandex.ru

  • Расчетно-экспериментальные методы оценки ресурса базовых частей подвижного состава А. С. Гасюк, Э. С. Оганьян
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-285-291
  • Аннотация
  • Abstract

Цели: Разработка методов определения, назначения и продления сроков службы железнодорожного подвижного состава по ресурсу критических элементов их несущих конструкций на при- мере главной рамы и рамы тележки тепловоза ТЭМ2; решение задачи безопасной эксплуатации подвижного состава (в том числе с истекшим назначенным сроком службы) на основе расчетно-экспериментальной оценки ресурса базовых частей по критериям прочности, жесткости, сопротивления усталости. Методы: Применен метод оценки ресурса (срока службы) подвижного состава по вероятностным параметрам его прочности и нагруженности, который основан на концепции «безопасной эксплуатации объекта по его техническому состоянию» и заключается в разработке и применении ресурсных показателей для оценки технического состояния и долговечности несущих конструкций. Результаты: Показана актуальность обоснованного установления назначенного срока службы подвижного состава в соответствии с требованиями технических регламентов и нормативной документации. Представлен подход к решению излагаемой проблемы с использованием экспериментальных данных, полученных на натурных объектах. Практическая значимость: Показана обоснованность такого подхода, указаны критерии и описан алгоритм расчетно-экспериментальной оценки ресурса. На основе расчетно-экспериментальных методов исследования напряженно-деформированного состояния рамы тележки и главной рамы тепловоза и накопленных эксплуатационных данных разработан подход к оценке и прогнозированию технического состояния подвижного состава и обеспечению его безопасной эксплуатации в заданный период по ресурсу базовых несущих конструкций.

Ключевые слова: Ресурс, методы исследования, напряженно-деформированное состояние, сопротивление усталости, безопасная эксплуатация.

Контакты: vnikti@ptl-kolomna.ru, vnikti@ptl-kolomna.ru

Computational and experimental methods of assessing the useful life of basic rolling stock components A. S. Gasyuk, E. S. Ogan’yan
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-285-291

Objective: To develop methods for determining, assigning and extending the service life of railway rolling stock according to the useful life of critical components of its supporting structures using the main frame and bogie frame of a TEM2 diesel locomotive as an example; to solve the problem of safe operation of rolling stock (including items with expired design service life) based on the computational and experimental assessment of the useful life of basic components with respect to strength, stiffness, and fatigue strength criteria. Methods: The useful (service) life of the rolling stock has been estimated with respect to probabilistic parameters of its strength and loading using a method that is based on the concept of “safe operation of an object according to its technical condition” and involves developing and applying useful life indicators to assess the technical condition and durability of supporting structures. Results: The relevance of the reasonable determination of the design service life of rolling stock in accordance with the technical regulations and regulatory documentation was shown. The approach to solving the stated problem was presented using experimental data obtained in full-scale tests. Practical importance: The validity of this approach was shown; the criteria were indicated, and the algorithm was described for the computational and experimental useful life assessment. Based on the computational and experimental methods of the stress-strain analysis of the bogie frame and the main frame of a diesel locomotive, and using the accumulated operational data, an approach was developed to assess and predict the technical condition of rolling stock and ensure its safe operation over a given period based on the useful life of basic supporting structures.

Keywords: Useful life, analysis methods, stress-strain condition, fatigue strength, safe operation.

Contacts: vnikti@ptl-kolomna.ru, vnikti@ptl-kolomna.ru

  • Об одном подходе к созданию информационно-безопасных систем связи В. Б. Вилков, А. И. Дергачев, А. К. Черных, А. О. Кравцов
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-292-300
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Рассмотреть вопрос о создании систем связи, в максимальной степени обеспечивающих информационную безопасность обрабатываемых в их рамках данных. Использовать для определения оптимального варианта применения всей сети связи вместо вероятностной модели, раз- работка которой представляет собой достаточно сложную техническую задачу, теорию нечетких множеств. На основе двух предложенных теорем доказать обоснованность предлагаемого подхода. Сформулировать задачи, являющиеся развитием предложенного подхода. Методы: Применяются следующие методы: математического программирования (модификация задачи о кратчайшем соединении), теория графов, теория нечетких множеств и нечеткой логики. Результаты: Разработан алгоритм нахождения системы связи в состоянии, в максимальной степени обеспечивающем информационную безопасность обрабатываемых данных. Приведены две теоремы, доказывающие адекватность указанного алгоритма и расчетный пример. Предложены две задачи, реализующие создание рассматриваемых систем связи, основанные на идеях многокритериальной оптимизации. Практическая значимость: Сформулированная и решенная задача дает возможность минимизировать доступ хакеров к информации. Кроме того, на основе описанного алгоритма легко может быть создана компьютерная программа, позволяющая проектировать системы связи, в максимальной степени обеспечивающие информационную безопасность обрабатываемых данных.

Ключевые слова: Информационная безопасность системы, надежность системы связи, теория нечетких множеств, нечеткая логика, ребра графов, максимальный остов.

Контакты: amirusha@rambler.ru, d_ader@mail.ru, nataliachernykh@mail.ru, kravcovanton@mail.ru

On an approach to data-secure communication systems V. B. Vilkov, А. I. Dergachev, А. К. Chernykh, А. О. Kravtsov
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-292-300

Objective: To consider the question of communication system design, that will fully provide information security of the data processed within the framework of the former. To use fuzzy set theory for determination of an optimum application alternative of the whole communication network instead of a probabilistic model, the development of which represents a rather complicated technical task. To justify the use of the given approach on the basis of the two presented theorems. To formulate the tasks, that will make it possible to develop the approach in question. Methods: The following methods are used in the study: mathematical programming (modification of the task on the shortest connection), the theory of graphs, fuzzy set theory and fuzzy logic. Results: An algorithm of detecting communication system in the state that will fully provide information security of the processed data was developed. Two theorems were introduced, that justify application of the given algorithm as well as the design example. Two tasks were introduced that implement the design of communication systems in question based on the ideas of multicriteria optimization. Practical importance: The stated and solved task makes it possible to minimize hackers’ access to information. Moreover, a software program that will be used for the design of communication systems fully providing information security of the processed data can be easily created on the basis of the described algorithm.

Keywords: Information security of the system, reliability of the communication system, theory of fuzzy sets, fuzzy logic, edges of graphs, maximum skeleton.

Contacts: amirusha@rambler.ru, d_ader@mail.ru, nataliachernykh@mail.ru, kravcovanton@mail.ru

ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH

  • Отладка типовых одномерных функций полезности в модели многомерной полезности С. В. Микони, Д. П. Бураков
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-301-314
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Решение задачи по созданию одномерных функций полезности (ценности) показателей, адекватно отражающих предпочтения лица, принимающего решение (ЛПР), является наиболее наукоемким и трудоемким этапом разработки многомерной модели полезности объекта. Методы: При ограниченных трудовых и временных ресурсах на практике прибегают к упрощенному построению одномерных функций полезности, в частности, на базе параметризации типовых функций с последующим уточнением значений параметров на основе известного ЛПР порядка объектов (обучающей выборки). Используются методы теории многомерной полезности, основанные на выявлении склонности (несклонности) ЛПР к риску. Параметризация функций осуществляется путем определения условий изменения мест в рейтинге, характеризующем порядок объектов. Результаты: Предложенный подход позволяет значительно сократить время создания одномерных функций полезности оцениваемых показателей, адекватных предпочтениям ЛПР, даже с учетом увеличения времени на отладку многомерной модели полезности. Практическая значимость: Описанный под- ход ориентирован на оценивание качества и технического уровня сложных объектов при наличии ограничений на трудовые и временные ресурсы, отводимые на разработку моделей оценивания. Он может быть также применен в практике оценивания качества изделий массового применения ЛПР, не обладающими высокой квалификацией в области теории принятия решений.

Ключевые слова: Критерий, предпочтения, склонность к риску, функция полезности, логистическая функция, многомерная полезность, рейтинг.

Контакты: smikoni@ mail.ru, burakovdmitry8@gmail.com

Setting up the typical one-dimensional utility functions in a multi-dimensional utility model S. V. Mikoni, D. P. Burakov
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-301-314

Objective: Solving the problem of creating one-dimensional utility (value) functions of attribute that adequately present the preferences of a decision maker (DM) is the most knowledge-intensive and time-consuming stage in the development of a multidimensional utility model of an object. Methods: With limited labor and time resources, the usual practice is to resort to simplified construction of one-dimensional utility functions, in particular, basing on parameterization of typical functions with subsequent refinement of parameter values based on the known order of objects (it is understood as a training sample). The methods of the theory of multidimensional utility, based on the identification of the propensity (inclination) of a DM to risk, are used. Parameterization of functions is carried out by determining the conditions for changing ranks in the rating, which characterizes the order of objects. Results: The proposed approach can significantly reduce the time to create one-dimensional utility functions of the estimated attributes that are adequate to the preferences of a DM, even taking into account the increase in time to debug the multidimensional utility model. Practical importance: The described approach focuses on evaluating the quality and technical level of complex objects in the presence of restrictions on labor and time resources devoted to the development of estimation models. It can also be applied in the practice of evaluating the quality of wide-use products by DMs who are not highly qualified in the field of decision theory.

Keywords: Criterion, preferences, risk inclination, utility function, logistic function, multidimensional utility, rating.

Contacts: smikoni@ mail.ru, burakovdmitry8@gmail.com

  • Математическая модель для анализа электромагнитных процессов в реактивных индукторных машинах с сильным взаимным влиянием фаз Н. В. Гребенников
    DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-315-321
  • Аннотация
  • Abstract

Цель: Совершенствование реактивных индукторных машин с сильным взаимным электромагнитным влиянием фаз с помощью развития математического моделирования происходящих в них процессов. Методы: При разработке математической модели реактивной индукторной машины использовались методы теории электрических цепей и теории электромагнетизма. Результаты: Произведено математическое описание электромагнитных процессов в реактивных индукторных машинах с учетом взаимного влияния фаз. В созданной модели принято допущение, при котором учитывается влияние только соседних фаз. Расчет зависимости потокосцепления фазы предложено осуществлять в функции четырех переменных (фазного тока, фазных токов соседних фаз и углового положения ротора), что позволяет сократить объем подготовки исходных данных для моделирования. Проведено аналитическое описание электромагнитного момента для такого типа машин с учетом эффекта взаимного влияния фаз. Практическая значимость: Предлагаемый подход позволяет найти компромисс между точностью и быстродействием подготовки модели для моделирования динамических режимов работы электропривода с реактивными индукторными машинами данного класса.

Ключевые слова: Реактивная индукторная машина, взаимная индуктивность, математическая модель, электропривод.

Контакты: grebennikovnv@mail.ru

Mathematical model for the analysis of electromagnetic processes in switched reluctance machines with strong mutual influence of phases N. V. Grebennikov
DOI: 10.20295/1815-588X-2019-2-315-321

Objective: To improve switched reluctance machines with strong mutual electromagnetic influence of phases through the development of mathematical modeling of the processes occurring in them. Methods: The methods of electric circuit theory and electromagnetic theory were used while developing a mathematical model of a switched reluctance machine. Results: A mathematical description of electromagnetic processes in switched reluctance machines was produced, taking into account mutual influence of phases. In the developed model, an assumption was made on the influence of neighboring phases only. It was proposed to calculate the dependence of the flux linkage of the phase as a function of four variables (phase current, phase currents of adjacent phases and the angular position of the rotor). An analytical description of the electromagnetic moment for this type of machines was made, taking into account the effect of mutual influence of the phases. Practical importance: The proposed approach makes it possible to find a compromise between accuracy and speed of model preparation for modeling dynamic operating modes of an electric drive with switched reluctance machines of the given class.

Keywords: Switched reluctance machine, mutual inductance, analytical model, electric drive.

Contacts: grebennikovnv@mail.ru