Выпуск 3 - Issue 3

Цель: Рассмотреть вопрос о повышении ресурса железнодорожных колес за счет использования оптимальных режимов резания, определенных по результатам контроля дефектов колесных пар при их обработке на колесотокарных станках. Методы: Разработана методика для проведения анализа и синтеза данных, получаемых от системы контроля дефектов, которая позволяет на основании этих данных выбирать оптимальные режимы резания для ремонтируемой колесной пары. Результаты: Проанализированы сложности, появляющиеся при обточке поверхностей катания железнодорожных колеc повышенной твердости и улучшенного качества, вызванные преобладанием на таких колесных парах локальных дефектов: ползунов и выщербин. С целью минимизации проблем, возникающих при обработке вышеуказанных колесных пар, предложено устройство, связывающее систему контроля дефектов с колесообрабатывающим станком. Описана архитектура программного обеспечения представленного устройства. Определены оптимальные режимы резания, такие как скорость резания, глубина резания и подача, дающие возможность обеспечить требуемую точность и устранить скачки силы резания (эквивалентные ударам по передней поверхности твердосплавной пластины), образующиеся в результате повышенных механических характеристик колес. Практическая значимость: Показана целесообразность внедрения в вагоноремонтные депо и заводы устройства преобразования дефектов железнодорожных колес, с помощью которого автоматически задаются оптимальные режимы резания, используемые при обточке ремонтируемых колесных пар, что позволит в значительной степени упростить работу станочника и процесс наладки станка, минимизировать поломку инструмента и повысить ресурс железнодорожных колес.

Ключевые слова: Колесная пара, восстановление поверхности катания, режимы резания, режущий инструмент, обточка колеса.

Контакты: d_kononov@mail.ru, homonets@mail.ru

Railway rolling stock wheelset defects monitoring method when treatment on car wheel lathes D. P. Kononov, Yu. V. Gomonets
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-275-281

Summary Objective: To consider expanding the railway wheels operating life by using the optimal cutting conditions based the results of monitoring the defects of wheelsets during their treatment on car wheel lathes. Methods: A technique has been developed for analyzing and synthesizing data obtained from a defect monitoring system, which allows choosing the optimal cutting conditions for a wheelset being repaired on the basis of these data. Results: The difficulties that arise during turning of the railway wheels tread surfaces of increased hardness and improved quality, associated with the predominance of local defects – sliders and dents – on such wheelsets, have been analyzed. To minimize the problems arising during the treatment of the above-mentioned wheelsets, a device is proposed that connects the defect monitoring system with a car wheel machining unit. The software architecture of the presented device has been described. The optimal cutting conditions, such as cutting speed, cutting depth and feed, have been determined, which make it possible to ensure the required accuracy and eliminate surges in cutting force (equivalent to impacts on the front surface of a carbide plate) resulting from increased mechanical performance of the wheels. Practical importance: The expediency of introducing a railway wheel defect converting device in car repair depots and factories has been shown. Such a device would help automatically set the optimal cutting modes used when turning the repaired wheelsets, which will greatly simplify the work of the machine operator and the machine setting up process, minimize tool breakage and expand the railway wheel operating life.

Keywords: Wheelset, tread surface restoration, cutting modes, cutting tools, wheel turning.

Contacts: d_kononov@mail.ru, homonets@mail.ru

Цель: Рассмотреть вопрос о необходимости использования оборота вагона для оценки эффективности взаимодействия участников перевозочного процесса, представить оборот вагона как составляющую функции затрат, оценить участие показателя оборота вагона в логистических цепях доставки грузов с использованием железнодорожного транспорта, определить парк вагонов операторской компании с помощью оборота вагона. Методы: Применяются анализ эксплуатационных показателей, формализация затрат логистической цепи доставки груза, моделирование логистической цепи доставки груза с использованием оборота вагона. Результаты: Установлена необходимость применения показателя оборота вагона для оценки деятельности оператора, перевозчика и владельца инфраструктуры. Представлена функция минимизации затрат логистической цепи доставки грузов. Выявлена связь принципов логистики с базовыми эксплуатационными показателями при использовании железнодорожного транспорта. Практическая значимость: Показана важность оборота вагона для эффективного функционирования железнодорожного транспорта, представлена связь оборота вагона и оптимального количества вагонов в управлении операторской компании. Качественное взаимодействие всех участников перевозочного процесса позволит минимизировать затраты, повысить доходность их деятельности.

Ключевые слова: Эксплуатационные показатели, оборот вагона, парк вагонов, принципы логистики, функция затрат, оператор подвижного состава, логистическая цепь.

Контакты: guzel.spb@mail.ru

Study of the car fleet operation of operating companies G. I. Nikiforova
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-282-287

Objective: To consider the need to use the car turnover to assess the efficiency of cooperation between the transportation process participants, present the car turnover as a component of the cost function, assess the involvement of the car turnover indicator in the railway cargo supply chains, determine the operating company’s car fl eet based on the car turnover. Methods: The study applies analysis of performance indicators, cost formalization of a cargo supply chain, modeling of a cargo supply chain based on the car turnover. Results: The necessity of using the car turnover indicator to assess the activities of the operator, carrier, and infrastructure owner has been established. The function of minimizing the costs of the cargo supply chain is presented. The relationship between the logistics approaches and the basic performance indicators when using railway transport has been revealed. Practical importance: The study shows the importance of car turnover for the efficient functioning of railway transport, the relationship between car turnover and the optimal number of cars managed by an operating company. Proper cooperation of all transportation process participants will minimize costs and increase the profitability of their activities.

Keywords: Performance indicators, car turnover, car fl eet, logistics approaches, cost function, rolling stock operating company, supply chain.

Contacts: guzel.spb@mail.ru

Цель: Рассмотреть принципы реализации комплексных транспортно-логистических услуг на железнодорожном транспорте и требования к ним. Методы: Использованы методы современной логистики, клиентоориентированности, синхромодальности, маркетинга. Результаты: Выделены ключевые перспективные направления научной работы, связанные с оказанием транспортнологистических услуг. Описаны этапы реализации таких услуг. Практическая значимость: Приведенные необходимые условия и инструменты для реализации комплексных транспортнологистических услуг на российских железных дорогах позволят ОАО «РЖД» вести работу по формированию системы стандартизации, паспортизации и оценки терминально-складской инфраструктуры.

Ключевые слова: Комплексные транспортно-логистические услуги, железнодорожный бизнес, цифровая платформа, цифровизация, клиентоориентированность.

Контакты: insight1986@inbox.ru

Implementation principles and requirements of transport and logistical services for railway transport O. D. Pokrovskaya
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-288-303

Objective: To consider realization principles and requirements of a package of transport logistics services for railway transport. Methods: The methods of modern logistics, synchronous modality and marketing, as well as the client-oriented approach were applied in the study. Results: Key promising areas of the research, related to rendering of transport logistics services, were singled out. Implementation phases of the above-mentioned services were described. Practical importance: The given required conditions and tools for implementation of transport logistics services for Russian railways will make it possible for Russian Railways to work on system building in standardization, certifi cation as well as terminal storage infrastructure.

Keywords: A package of transport logistics services, railroad business, digital platform, digitalization, client-oriented approach.

Contacts: insight1986@inbox.ru

Цель: Рассмотреть законы о работе строительной техники, чтобы укрепить безопасность труда на работе. Так как время, место аварии и тяжести непредсказуемы, любая авария имеет свою неизбежную статистическую закономерность, развитие несчастных случаев происходит из-за многих взаимосвязанных событий последовательно. Сравнение норм охраны труда, действующих в России и Китае при применении строительной техники, анализ их характеристик. Методы: Применяется анализ правовой документации России и Китая в области охраны труда при эксплуатации строительной техники. Отмечается высокая степень проработанности требований в области охраны труда в Российской Федерации на примере правил по охране труда на автомобильном и стационарном транспорте. Анализируется контроль и надзор в сфере охраны труда путем сравнения методов, используемых в России и Китае. Результаты: Контроль в Китае за соблюдением организации трудового законодательства осуществляется отделом труда, который имеет право приостановить деятельность предприятия и наложить штрафы за нарушения. Китаю не хватает такого мониторинга условий труда, а Россия добилась большего успеха в этом направлении. Практическая значимость: Анализируя документы по охране труда в Российской Федерации и Китайской Народной Республике, можно выявить и устранить недостатки, чтобы помочь защитить работников на оборудовании, тем самым уменьшая вред и нестабильность из-за несовершенных документов по охране труда.

Ключевые слова: Охрана труда, строительство, требования безопасности, трудовое право, условия труда.

Контакты: xy809685543thcy@gmail.com

Comparative analysis of regulatory documentation in the sphere of occupational safety and health when working with construction equipment in Russia and China Tang Zhongsheng
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-304-310

Objective: To consider the acts on construction equipment operation in order to reinforce labour safety. As accident time, scene and severity are unpredictable, any accident has its inevitable statistic pattern and the development of accidents comprises a considerable number of interrelated events. The comparison of labour safety norms when working with construction equipment between Russia and China was fulfi lled as well as the analysis of characteristics was made. Methods: The analysis of regulatory documentation of in Russia and China in the sphere of labour safety when working with construction equipment was applied. It was noted that the requirements in the sphere of labour safety in the Russian Federation were highly elaborated. This conclusion was made after the study of rules on labour safety for automobile and mechanical transport. Control and supervision in the sphere of labour safety is analyzed through a comparison of methods applied in Russia and China. Results: In China control over labour regulations followed by an organization is carried out by the department of labour; the latter is authorized to halt enterprise activity and impose penalties for violations. China lacks such supervision of labour conditions, while Russia achieved a greater success in this direction. Practical importance: The analysis of the documents on labour protection of the Russian Federation and the People’s Republic of China will make it possible to eliminate some drawbacks of the above-mentioned defi cient documents, thus protect those employes who work with construction equipment.

Keywords: Labour safety, construction, safety requirements, labour law, conditions of work.

Contacts: xy809685543thcy@gmail.com

Цель: Дать оценку антропогенных изменений геоэкологического состояния устьевых областей рек Арктической зоны Российской Федерации. Методы: В качестве интегрального индикатора антропогенных изменений геоэкологического состояния территорий предлагается рассматривать состояние устьевых областей рек Арктики, водосборы которых включают эти территории. Объектом исследования выбраны устьевые участки рек Обско-Тазовской устьевой области. Результаты: Показано, что устьевые экосистемы Обско-Тазовской устьевой области функционируют в условиях постоянной или временной внешней антропогенной нагрузки за счет поступления многих химических веществ с речным стоком и находятся под определяющим влиянием геоэкологического состояния их водосборов. Практическая значимость: Полученные результаты способствуют углублению понимания изменчивости (эволюции) абиотической компоненты устьевых участков арктических рек под действием техногенной нагрузки на окружающую среду российского арктического побережья при все возрастающем промышленным освоением богатейших ресурсов Арктики.

Ключевые слова: Арктика, геоэкологическое состояние, устьевая область реки, Обско-Тазовская устьевая область, компонентный состав водной среды.

Контакты: tmv@aari.ru, vbyzgalo@yandex.ru, rev@aari.ru

Estuarial river zones as indicators of anthropogenic changes of geo-ecological condition of the estuarial areas in the Arctic region of the Russian Federation M. V. Tretiakov, V. A. Bryzgalo, E. V. Rumiantseva
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-311-323

Objective: To assess changes in geo-ecological condition of estuarial river zones in the Arctic region of the Russian Federation. Methods: It is suggested to consider the condition of estuarial river zones in the Arctic region as an integral indicator of anthropogenic changes in geo-ecological state of the territories, being part of catchment areas. Estuarial river zones of the Ob-Tazovsky estuarial area are treated as the study object. Results: It was demonstrated that the estuarial ecosystems of the Ob-Tazovsky estuarial area function under the conditions of constant or temporary external anthropogenic load due to a vast quantity of chemicals that comes with the river flow, thus, the former depend mainly on geo-ecological condition of the catchment areas. Practical importance: The obtained data allow for a deeper insight into changeability (evolution) of an abiotic componentry of estuarial zones in the arctic rivers under the influence of development pressure on the environment of the Russian Arctic coast, taking into account the increasing commercial exploitation of the lucrative resources of the Arctic region.

Keywords: Arctic, geo-ecological condition, estuarial river zone, the Ob-Tazovsky estuarial area, fractional analysis of aquatic environment.

Contacts: tmv@aari.ru, vbyzgalo@yandex.ru, rev@aari.ru

Цель: Выбор перспективных способов выявления дефектов колес подвижного состава на ходу поезда, определение требований к перспективным системам диагностики и необходимой нормативной базе для применения на железных дорогах колеи 1520 мм. Методы: Использованы статистические, аналитические и графические методы. Результаты: Определены преимущества и недостатки существующих систем технического контроля колес, а также сформированы требования по дальнейшему развитию систем диагностики подвижного состава при движении поезда. Практическая значимость: Анализ существующих систем технической диагностики подвижного состава на ходу поезда указывает на необходимость перехода от контроля геометрических размеров дефектов на поверхности катания колес к автоматизированному выявлению дефектов по оценке сопутствующих эффектов, сопровождающих качения неисправного колеса по рельсу, и разработки новой нормативной документации в виде ГОСТов по каждому способу измерений, в том числе внесение изменений в Правила технической эксплуатации железных дорог.

Ключевые слова: Подвижной состав, воздействие на путь, динамическая нагрузка, обследование колеса, система технического контроля, схема измерительного участка пути, измерительная зона, диагностика подвижного состава на ходу поезда.

Контакты: boron49@yandex.ru, rakhimovrv@yandex.ru, grigoriev174000@yandex.ru, orw_sng@orw.ru

Analysis of methods for measuring the force effect of rolling stock on the track and the wheel control systems when the train is moving Yu. P. Boronenko, R. V. Rakhimov, R. Yu. Grigoryev, V. V. Popov
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-324-344

Objective: Selection of promising techniques for detecting defects in rolling stock wheels while the train is moving, determining the requirements for promising diagnostic systems and the necessary regulatory framework for 1520 mm gauge railways. Methods: Statistical, analytical and graphical methods have been used. Results: The advantages and disadvantages of the current wheel technical control systems have been determined, and the requirements for the further development of moving rolling stock diagnostic systems have been outlined. Practical importance: Analysis of existing systems for moving rolling stock technical diagnostics indicates the need to switch from monitoring the geometric dimensions of the wheel tread surface defects to automated detection of defects by assessing the effects accompanying rolling of a faulty wheel on a rail, and developing new regulatory documents in the form of GOSTs for each measurement technique, including amendments to the Russian Rules for the Technical Operation of Railways.

Keywords: Rolling stock, effect on the track, dynamic load, wheel inspection, technical control system, scheme of the track measuring section, measuring zone, rolling stock diagnostics when the train is moving.

Contacts: boron49@yandex.ru, rakhimovrv@yandex.ru, grigoriev174000@yandex.ru, orw_sng@orw.ru

Цель: Сформировать перечень преимуществ модульных грузовых электропоездов (МГЭП) в сравнении с поездами локомотивной (сосредоточенной) тяги. Перечислить риски, характерные организации длинносоставного тяжеловесного движения. Сделать оценку эффектов от снижения поездо-простоев по причинам отказов технических средств в грузовых поездах локомотивной тяги при замене их моторвагонными грузовыми. Методы: Использованы методы сравнительного анализа, контент-анализа технической информации, экономического анализа, а также инженернотехнический подход к анализу технических решений железнодорожной техники в сравнении с аналогами, который позволил оценить уровень развития технической базы железнодорожного транспорта, предназначенной для грузового движения. Применялся комплексный междисциплинарный подход к проблемам увеличения массы и скорости движения поездов, как одной из задач модернизации железнодорожного транспорта. Результаты: Описаны преимущества МГЭП в сравнении с грузовыми поездами локомотивной тяги, указаны основные риски при применении грузовых длинносоставных тяжеловесных поездов, произведен расчет убытков от поездо-простоев по причинам отказов технических средств. Практическая значимость: Реализация предложений по применению МГЭП на различных видах перевозок – контейнерных, контрейлерных, рефрижераторных, транзитных, а также экономической оценке затрат, связанных с поездо-простоями из-за отказов технических средств при грузовом тяжеловесном движении.

Ключевые слова: Распределенная тяга, ускоренные грузовые перевозки, моторвагонные грузовые электропоезда, инновационный транспорт, отказы технических средств.

Контакты: nozpgups@gmail.com, paveltroickiy@mail.ru

Analysis of the railway infrastructure risk reduction upon introducing freight electric multiple units А. А. Zaitsev, P. S. Troitskiy
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-345-352

Objective: To form a list of the advantages of freight EMUs in comparison with locomotive (concentrated) traction trains. To outline the typical risks of the organization of long-haul heavy traffic. To assess the effects of reducing train downtime due to equipment failures in freight locomotive trains when they are replaced with freight multiple units. Methods: The comparative analysis, content analysis of technical information, economic analysis methods have been used, as well as engineering and technical approach to the analysis of technical solutions for railway equipment compared to analogs, which made it possible to assess the current level of the railway freight traffic technical development. A complex interdisciplinary approach was applied to the problems of increasing the weight and speed of trains, as one of the tasks of railway transport upgrading. Results: The advantages of modular freight electric trains in comparison with freight locomotive trains are described, the main risks when using long-haul heavy freight trains are specified, and losses from train downtime due to equipment failures are calculated. Practical importance: Implementation of proposals for the use of freight EMUs for various types of transportation – container, piggyback, refrigerated, transit; as well as the economic assessment of costs associated with train downtime due to equipment failures in heavy freight traffic.

Keywords: Distributed traction, accelerated freight transportation, freight electric multiple units, innovative transport, equipment failures.

Contacts: nozpgups@gmail.com, paveltroickiy@mail.ru

Цель: Обратить внимание на необходимость изучения методом георадиолокации не только структуры, но и петрофизических особенностей мерзлых грунтовых оснований объектов транспортного строительства и показать пример этому на участке реконструируемой федеральной автодороги «Вилюй». Методы: Проводится динамическое преобразование радарограммы с помощью программы «Koeff» с вычислением коэффициента ослабления амплитуд импульсов в сигналах георадиолокации (k). Результаты: Построен разрез значений k, отображающий петрофизическую модель неоднородностей мерзлых грунтов со сложной конфигурацией границ. Практическая значимость: Невидимые на радарограмме петрофизические неоднородности, характеризующие состав, свойства и состояния мерзлых грунтов, имеют особую ценность для решения проектно-изыскательских и строительно-эксплуатационных задач на объектах транспортного строительства. Подтверждена репрезентативность средней скорости распространения электромагнитной волны в мерзлых грунтах песчано-глинистого состава, которая равна 0,134 м/нс. Эта априорная оценка позволяет без данных буровых работ с приемлемой ошибкой строить по данным георадиолокации в масштабе глубины петрофизические модели в пределах г. Якутска и обширной Центрально-Якутской равнины на всех стадиях проектно-изыскательских работ на трассах инженерных линейных сооружений.

Ключевые слова: Автодорога, скважины, мерзлые грунты, глубина залегания границ, сигналы георадиолокации, время задержки и амплитуда импульсов, коэффициент затухания, модели.

Контакты: leoner@mpi.ysn.ru, Lar-fed-90@mail.ru, k.o.sokolov@ro.ru

Experimental study of the structure and petrophysics of frozen soils of the Vilyui Highway section in Yakutsk using the ground penetrating radar method L. G. Neradovskiy, L. L. Fedorova, K. O. Sokolov
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-353-365

Objective: To draw attention to the need to study not only the structure but also the petrophysical features of frozen soil foundations of transport construction facilities using the ground penetrating radar method and provide a specifi c example on the Vilyui Federal Highway section being reconstructed. Methods: The dynamic converting of the radargram is carried out using the Koeff program with the calculation of the attenuation coeffi cient of the pulse amplitudes in the GPR signals (k). Results: A section of k values has been plotted, which displays a petrophysical model of frozen soils heterogeneities with a complex confi guration of boundaries. Practical importance: Petrophysical heterogeneities, which are invisible on the radargram, characterizing the composition, properties and conditions of frozen soils, are of particular value for solving design and survey tasks and construction and operational problems at transport construction facilities. The representativeness of the average velocity of electromagnetic wave propagation in sandy-clay frozen soils amounting at 0,134 m/ns, has been confi rmed. This a priori estimate makes it possible, without the drilling data, with an acceptable error, to build GPR-based petrophysical models on a depth scale within the city of Yakutsk and the vast Central Yakutian Lowlands at all stages of design and survey on the routes of engineering line structures.

Keywords: Motorway, boreholes, frozen soils, depth of boundaries, GPR signals, delay time and pulse amplitude, attenuation coeffi cient, models.

Contacts: leoner@mpi.ysn.ru, Lar-fed-90@mail.ru, k.o.sokolov@ro.ru

Цель: Оптимизация тяговых свойств электровозов приписного парка ОАО «РЖД» на Восточном полигоне с учетом перспективы развития до 2030 г. Методы: Для достижения поставленных целей и проверки полученных заключений были использованы методы: экспериментальный, сравнения, экспертных оценок, моделирования, количественной (статистический анализ) и качественной обработки материала. Факторы, влияющие на реализацию максимальной силы тяги локомотива в процессе эксплуатации, оценивались на основе накопленного локомотивным хозяйством опыта за последние десятилетия. Результаты: Сформированы рекомендации по корректировке алгоритмов управления и выработке оптимальной технологии вождения поездов массой до 7100 т электровозами серии 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги и независимым возбуждением тяговых электродвигателей. Освещены перспективы развития электровозной тяги на железных дорогах России, в особенности на Восточном полигоне, до 2025 г. Практическая значимость: На основании проведенной работы с использованием рекомендаций по корректировке алгоритмов управления и оптимизации технологии вождения поездом возможно повысить эффективность железнодорожных грузоперевозок на Восточном полигоне эксплуатации.

Ключевые слова: Электровоз, локомотив, тяговый привод, поосное регулирование, сила тяги, активизаторы сцепления, боксование колесных пар.

Контакты: sleptsovma@mpei.ru, otdel-nl@yandex.ru, slikpwn@gmail.com, martin304@mail.ru

Optimization of control system algorithms for 3ES5K electric locomotives with axle-by-axle pulling power control M. A. Sleptsov, I. P. Vasiliev, S. A. Starovoytov, I. Yu. Martynuk
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-366-377

Objective: To optimize hauling performance of electric locomotives attached to the fleet of OAO “Russian Railways” at the Eastern polygon taking into account development prospects through to 2030. Methods: In order to achieve the stated objective as well as to verify the obtained conclusions the following methods were used: experimental method, the method of comparison, expert assessment, simulation, quantitative (statistical analysis) and qualitative processing of material. Factors that influence maximum locomotive power in operation were evaluated on the basis of experience accumulated by the locomotive economy in the past decades. Results: Recommendations on the adjustment of control algorithms and elaboration of the best available train-handling technology for trains weighing up to 7100 tons by 3ES5K series locomotives with axle-by-axle pulling power control and separate excitation of traction motors were developed. Development prospects of the locomotive power on Russian railroads, in particular at the Eastern polygon, were covered through to 2030. Practical importance: Cargo transportation efficiency at the Eastern polygon may be improved on the basis of the conducted research and by means of recommendations on the adjustment of control algorithms and optimization of train-handling technology.

Keywords: Electric locomotive, locomotive, power actuator, axle-by-axle control, pulling power, adhesion activators, wheelset spinning.

Contacts: sleptsovma@mpei.ru, otdel-nl@yandex.ru, slikpwn@gmail.com, martin304@mail.ru

Цель: Оценка перспектив применения современных фрикционных материалов для изготовления тормозных колодок, работающих в высоконагруженных системах торможения высокоскоростного железнодорожного транспорта в паре с тормозными дисками из керамоматричного композиционного материала (КМК) с SiC-матрицей. Методы: Проведен анализ возможностей и перспектив применения различных типов фрикционных материалов (металлов, композиций с металлической, полимерной, углеродной и керамической матрицами), используемых для изготовления тормозных колодок, работающих в высоконагруженных системах торможения в паре с тормозными дисками из КМК с SiC-матрицей. Результаты: Приведены результаты экспериментальных исследований триботехнических характеристик для образцов из карбидокремниевого КМК в паре с контртелом из фрикционной металлокерамики типа ФЖ-11 на основе порошков железа, ФМ на основе меди и однотипного КМК с различным (высоким и низким) начальным содержанием армирующих углеродных волокон. Практическая значимость: Показано, что в паре с тормозными дисками из карбидокремниевого КМК в высоконагруженных системах торможения железнодорожного транспорта наиболее перспективными являются композиции с керамической матрицей и металлокерамика на основе железа.

Ключевые слова: Тормозная система поезда, композиционный материал, дисковый тормоз, фрикционный материал, металлокерамика, углерод-углеродный композит, керамоматричный композит, карбидокремниевая матрица, триботехнические характеристики.

Контакты: 79219751198@yandex.ru, victor.i.kulik@gmail.com, alexey.s.nilov@gmail.com, dmitr_zhukov@mail.ru

Analysis of friction materials of brake pads in friction couples with brake discs made of SiC ceramic matrix composite for heavily loaded railway transport А. А. Vorobyev, V. I. Kulik, A. S. Nilov, D. A. Zhukov
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-378-386

Objective: To evaluate the prospects of applying modern friction materials for the manufacture of brake pads operating in heavily loaded braking systems of high-speed rail transport coupled with brake discs made of ceramic matrix composite (CMC) with SiC matrix. Methods: The possibilities and prospects for the application of various types of friction materials (metals and metal, polymer, carbon, and ceramic matrix composites) used for the manufacture of brake pads operating in heavily loaded braking systems coupled with brake discs made of CMC with SiC matrix have been analyzed. Results: The results of experimental studies of tribotechnical characteristics for samples made of silicon carbide CMC coupled with a counterbody made of friction cermet material FZh-11 based on iron powders, FM based on copper, and the same CMC with different (high and low) initial content of reinforcing carbon fibers, are provided. Practical importance: It is shown that ceramic matrix composites and iron-based cermets coupled with brake discs made of silicon carbide CMC are the most promising in heavily loaded braking systems of railway transport.

Keywords: Train braking system, composite material, disc brake, friction material, cermet, carbon-carbon composite, ceramic matrix composite, silicon carbide matrix, tribotechnical characteristics.

Contacts: 79219751198@yandex.ru, victor.i.kulik@gmail.com, alexey.s.nilov@gmail.com, dmitr_zhukov@mail.ru

Цель: Выполнить систематизацию составляющих потерь электрической энергии на тягу поездов на постоянном токе. Привести результаты экспертной оценки потерь электроэнергии в системе тягового электроснабжения и на электроподвижном составе. Обосновать актуальность применения интеллектуальных систем обработки данных в целях обеспечения контроля и снижения потерь электроэнергии в устройствах системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава. Методы: Используется метод экспертных аналитических оценок распределения потерь электроэнергии в системе тягового электроснабжения и на электроподвижном составе. Результаты: Применив экспертные аналитические оценки, установлены следующие значения потерь электроэнергии: потери в понижающих трансформаторах тяговых подстанций – от 1,0 до 1,5 % от объема отпуска электроэнергии на тягу, потери в преобразовательных трансформаторах тяговых подстанций – от 0,75 до 2,0 % от объема отпуска электроэнергии на тягу, потери в сглаживающих фильтрах тяговых подстанций – от 0,05 до 0,25 %, погрешность учета приема и отпуска электроэнергии по шинам тяговых подстанций на тягу поездов – около 1 %, потери в контактной сети – от 2 до 4 %, потери в рельсовой цепи – от 0,5 до 2 %, погрешность учета электроэнергии на электроподвижном составе – от 2,8 до 3,4 %, потери электроэнергии в пусковых резисторах – от 2 до 5 %, в тяговом двигателе – от 7 до 10 % и на собственные нужды электроподвижного состава – от 2,5 до 4 %, оценочная величина совокупных потерь на технологические операции – от 2 до 4 %. Практическая значимость: Результаты исследования позволяют сформулировать требования к интеллектуальным системам больших объемов разнородных данных для организации мониторинга и снижения потерь электроэнергии электроподвижным составом и устройствами электроснабжения.

Ключевые слова: Интеллектуальная система, искусственный интеллект, большие данные, снижение потерь электроэнергии, тяга поездов, электроподвижной состав, система тягового электроснабжения, энергетическая эффективность.

Контакты: istomin_sg@mail.ru, art-perestenko@yandex.ru

Assessment of the electric power loss components by the electric stock and electric power supply facilities S. G. Istomin, A. E. Perestenko
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-387-396

Objective: To conduct systematization of electric power loss components for direct-current hauling operations. To present the expert assessment results of electric power losses in traction energy system of the electric stock. To justify applicability of intelligent data processing systems, in order to provide control and to reduce electric power losses in facilities of the traction energy system and the electric stock. Methods: The method of expert analytical estimation of electric power loss distribution in the traction energy system and the electric stock was used in the study. Results: After applying the expert analytical estimation method, the following values of electric power losses were determined: losses in receiving transformers of traction substations – from 1,0 to 1,5 % of the volume of electric power output on traction, losses in receiving transformers of traction substations – from 0,75 to 2,0 % of the volume of electric power output on traction, losses in smoothing filters of traction substations – from 0,05 to 0,25 %, error in registering of electric power receipt and output via bus bars of traction substations on hauling operation – about 1 %, losses in overhead catenary – from 2 to 4 %, losses in the track circuit – from 0,5 to 2 %, error in registering electric power in the electric stock – from 2,8 to 3,4 %, losses of electric power in accelerating resistors – from 2 to 5 %, in the traction engine – from 7 to 10 % and on the electric stock auxiliaries – from 2,5 to 4 %, estimating value of cumulative losses on processing procedures comprises from 2 to 4 %. Practical importance: Research results make it possible to set up the requirements for intelligent systems with large volume of dissimilar data for the arrangement of monitoring and reduction of electric power losses by the electric stock and electric power supply facilities.

Keywords: Intelligent system, artificial intelligence, large data volume, reduction of electric power loss, hauling operation, electric stock, traction energy system, energy efficiency.

Contacts: istomin_sg@mail.ru, art-perestenko@yandex.ru

Цель: Рассматривается подход к решению задачи по определению пороговых значений времени нахождения транзитного вагона с переработкой на станции для оценки качества технологии переработки на ней вагонопотока. Это необходимо для того, чтобы эффективно использовать пропускную и перерабатывающую способности сортировочной станции. Данный подход к решению задачи включает в себя анализ среднего времени нахождения транзитного вагона на станции с переработкой, а также определение суточной неравномерности количества подводимых к станции поездов и выявление изменения вагонопотока за месяц. Методы: Применялись теория массового обслуживания в части описания межоперационных ожиданий на сортировочной станции с транзитным вагоном с переработкой, аналитически-детерминированный и вероятностный подходы в исследовании возможностей станции по освоению вагонопотока, имитационное моделирование работы сортировочной станции. Результаты: Создан универсальный аппарат, позволяющий оценить качество технологии переработки вагонопотоков в условиях неравномерности подхода поездов к станции. Построены графики с нижними и верхними границами оценки качества процесса переработки вагонопотока на сортировочной станции. Также на основе анализа среднего времени нахождения вагона на станции была разработана модель работы сортировочной станции, технологические процессы которой отражены на графиках. Выявлены условия оптимального взаимодействия парков станции для задания величины вагонопотока во взаимодействии с прилегающими участками. Практическая значимость: С помощью модели можно осуществлять экспресс-оценку показателя качества технологии переработки вагонопотока в зависимости от нагрузки и возможностей технических средств, что позволит определить резервы станции с целью осуществления организационно-технических мероприятий.

Ключевые слова: Сортировочная станция, имитационное моделирование, техническое оснащение, переработка, показатели работы станции.

Контакты: kotenko@pgups.ru, mister.solianik@yandex.ru

Quality assessment of yard operation under the conditions of irregularity of train arrival at the marshaling yard A. G. Kotenko, V. V. Solyanik

Objective: To consider the approach to determining threshold time values of a through passenger train at a handling station in order to evaluate the quality of handling technology of the car traffic volume. This is necessary in order to use effectively train handling and estimated capacity of the marshaling yard. The given approach involves the analysis of average time of a through passenger train at a handling station, as well as determination of daily irregularity in the number of trains approaching the station, as well as the detection of changes in car traffic volume within a month’s time. Methods: Queuing theory was applied concerning the description of a through passenger train waiting time between procedures at the marshaling yard. Analytically-deterministic and probabilistic approaches were used in order to study the station potential to handle the car traffic volume, and simulation modeling was applied for the study of the marshaling yard operation. Results: A multi-purpose tool was created allowing for quality evaluation of yard operation in conditions of irregularity of trains approaching the station. Graphs with lower and upper limits of quality evaluation of yard operation process were designed. Moreover, a marshaling yard operation model was designed by means of the analysis of average station time, technical processes of which are presented in the graphs as well. The conditions of the effective cooperation of yards, in order to set the size of car traffic volume during interaction with dependent sections, were detected. Practical importance: The model makes it possible to perform express-evaluation of quality indicators of yard operation technology depending on carrying capacity and capabilities of facilities. The abovementioned will allow for determination of station reserves to perform administrative and technical measures.

Keywords: Marshaling yard, simulation modeling, technical equipment, yard operation, station performance indicators.

Contacts: kotenko@pgups.ru, mister.solianik@yandex.ru

Цель: Повышение стабильности пути в стыковых уравнительных пролетах позволит поднять эффективность бесстыкового пути, что является актуальной задачей. Методы: Проведено исследование параметров колебательного процесса балласта в зоне рельсового стыка при различном количестве стандартных прокладок-амортизаторов и прокладок-амортизаторов повышенной упругости. Результаты: Анализ Фурье показал, что верхнее строение пути (или вертикальное отклонение) приводит к деформации при большей амплитуде смещения и резонирует на неровностях пути. Практическая значимость: Выявлены и проанализированы зависимости виброускорений в зоне рельсового стыка от величины жесткости прокладок-амортизаторов и их количества.

Ключевые слова: Верхнее строение пути, подрельсовые прокладки-амортизаторы, анализ Фурье, рельсовый стык, виброускорения, места временного восстановления, жесткость пути.

Контакты: nemat.9108@mail.ru

Results of a study of vibration in the rail joint area with rail fasteners of different elasticity N. R. Muhammadiyev
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-407-415

Objective: Increased track stability in expansion joint spans will increase the effi ciency of the continuous track, which is a relevant today’s objective. Methods: The bed oscillatory process parameters in the rail joint area with a different number of standard shock absorbers and shock absorbers of increased elasticity have been studied. Results: Fourier analysis showed that a track superstructure (or a vertical defl ection) leads to deformation at a higher displacement amplitude and resonates at the track irregularities. Practical importance: Dependences of vibration accelerations in the rail joint area on the stiffness and number of shock absorbers have been revealed and analyzed.

Keywords: Track superstructure, rail shock pads, Fourier analysis, rail joint, vibration acceleration, temporary recovery sites, track stiffness.

Contacts: nemat.9108@mail.ru

Цель: Представить способ определения основных параметров и разработать компьютерную модель в среде MATLAB Simulink тягового трансформатора электроподвижного состава переменного тока типа JQFP-10160/25, применяемого на современных электровозах переменного тока серии «O’Z-ELR». Тяговый трансформатор является одним из важных элементов тягового привода, параметры которого существенно влияют на протекание электромагнитных процессов в тяговом преобразователе и тяговых двигателях в режимах тяги и рекуперативного торможения. Методы: Основные параметры обмоток тягового трансформатора для проведения моделирования находятся на основе паспортных данных, опытов холостого хода и короткого замыкания. Достоверность математической модели проверена путем сопоставления величин токов и напряжений, полученных при моделировании с расчетными величинами, определенными на основе опытов холостого хода и короткого замыкания тягового трансформатора. Результаты: Адекватность компьютерной имитационной модели тягового трансформатора электровоза подтверждается воспроизводимыми режимами холостого хода и короткого замыкания. Проведенное моделирование свидетельствует о том, что параметры компьютерной имитационной модели соответствуют характеристикам тягового трансформатора электровозов серии «O’Z-ELR». Практическая значимость: Разработанная математическая модель тягового трансформатора является составной частью комплексной имитационной модели тяговых преобразователей и асинхронной тягового привода электровоза. Компьютерная модель позволит воспроизвести электромагнитные процессы, близкие к реальным, протекающим в тяговом приводе электровоза переменного тока в режимах тяги и рекуперативного торможения.

Ключевые слова: Тяговый трансформатор, тяговый электродвигатель, холостой ход, короткое замыкание, моделирование, электровоз, переменный ток.

Контакты: tolagan@mail.ru, el_tyaga@mail.ru

Computer model of a traction transformer of O’Z-ELR series alternating current electric locomotive T. M. Nazirkhonov, A. Ya. Yakushev
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-416-427

Objective: To present a method for determining the main parameters and – using the MATLAB Simulink environment – to develop a computer model of a traction transformer of an alternating current electric rolling stock JQFP-10160/25. A traction transformer is one of the critical elements of a traction drive, the parameters of which significantly influence the electromagnetic processes in a traction converter and traction motors in traction and regenerative braking modes. This article discusses modern O’Z-ELR series AC electric locomotives. The adequacy of the computer simulation model of the electric locomotive traction transformer is confirmed by reproducible idle and short-circuit modes. Methods: The main parameters of the traction transformer windings for modeling are based on the manufacturer’s certificate data, idle and short circuit tests. The mathematical model reliability was verified by comparing the values of currents and voltages obtained during the simulation with the calculated values based of the idle and short-circuit tests of the traction transformer. Results: The simulation carried out shows that the computer simulation model parameters correspond to the characteristics of the O’Z-ELR series electric locomotive traction transformer. Practical importance: The developed mathematical model of traction converters is part of an integrated simulation model of traction converters and an asynchronous traction drive of an electric locomotive. The computer model will make it possible to reproduce almost real-life electromagnetic processes occurring in a traction drive of an AC electric locomotive during traction and regenerative braking.

Keywords: Traction transformer, traction electric motor, idle run, short circuit, simulation, electric locomotive, alternating current.

Contacts: tolagan@mail.ru, el_tyaga@mail.ru

Цель: Оценить информационную составляющую логистического процесса с участием железнодорожного транспорта; показать уровень развития и пути совершенствования информационного взаимодействия всех участников перевозок, основываясь на базовом едином сетевом технологическом процессе железнодорожных перевозок (ЕСТП); изучить влияние операторских компаний на железнодорожные перевозки, описать и рассчитать уровень конкуренции на рынке оперирования вагонным парком и исследовать наиболее значимые и доходные перевозки. Методы: Применялись анализ информационных технологий в логистических процессах с участием железнодорожного транспорта; моделирование информационного и технологического взаимодействия участников перевозок на основе ЕСТП. Проводилась систематизация операторских компаний железнодорожного подвижного состава. Результаты: Установлена необходимость использования логистического аутсорсинга, выработки базы и дополнительных параметров взаимодействия участников перевозочного процесса, рассчитан уровень конкуренции в сфере оперирования железнодорожным подвижным составом, определен наиболее доходный сектор рынка железнодорожных перевозок. Практическая значимость: Показана необходимость создания параметров информационного взаимодействия на базе ЕСТП. Проведенная классификация операторов железнодорожного подвижного состава позволила выявить наиболее доходный сектор рынка железнодорожных перевозок. Анализ количества операторских компаний и объемов их работы охарактеризовал монополистическую конкуренцию в сфере оперирования железнодорожным подвижным составом. Повышение качества транспортно-логистических услуг в области грузовых перевозок дает возможность выйти отечественной транспортной отрасли на более высокий уровень, делает транспортную сферу Российской Федерации конкурентоспособной, что положительно отразится на экономических показателях.

Ключевые слова: Логистика, аутсорсинг, оператор подвижного состава, логистический провайдер, индекс Герфиндаля, единый сетевой технологический процесс.

Контакты: sergeeva@pgups.ru, guzel.spb@mail.ru

Competitive recovery of transport and logistics companies in the era of digitization T. G. Sergeeva, G. I. Nikiforova
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-428-436

Objective: To assess information content of the railway logistic process; to demonstrate the level of development and ways for the improvement of communication between all participants of shipping operations, based on basic unified net technological process of rail transportation (ESTP); to study the influence of operator companies on rail transportation, to describe and calculate the competition level at the market of fleet management and study the most significant and profitable traffic. Methods: IT analysis was applied in railway logistic processes; modeling was used for information and technological interaction of participants of shipping operations based on ESTP. Classification of the rolling stock operator companies was carried out. Results: The necessity to use logistic outsourcing, as well as the elaboration of the base and additional parameters of cooperation between the participants of shipping operations was established. The competition level in the sphere of the railway rolling stock operation was calculated, as well as the most profitable market niche for rail transportation was determined. Practical importance: The necessity to elaborate the parameters of information interaction on the basis of ESTP was demonstrated. The conducted classification of the railway rolling stock operators made it possible to detect the most profitable market niche for rail transportation. Analysis of the number of operator companies and the volume of work carried out by these companies characterized monopolistic competition in the sphere of the railway rolling stock operation. The refinement of transport and logistics services in the sphere of shipping allows the domestic transportation sector to rich a higher level and makes the Russian Federation sphere of transport and shipping more competitive, which is good for economic indicators.

Keywords: Logistics, outsourcing, rolling stock operator, logistic service provider, Herfindahl index, unified net technological process.

Contacts: sergeeva@pgups.ru, guzel.spb@mail.ru

Цель: Провести анализ технического ресурса железнодорожных колес с точки зрения технического диагностирования. Методы: Применяется графическое представление зависимости степени поврежденности железнодорожного колеса от расхода его ресурса. Результаты: Показана необходимость усовершенствования методов технического диагностирования железнодорожных колес для перехода на техническое обслуживание по фактическому состоянию. Практическая значимость: Установлено: 1) повышение надежности объектов железнодорожного транспорта и безопасность эксплуатации подвижного состава и сопутствующей инфраструктуры; 2) своевременное и оперативное диагностирование дефектов и неисправностей; 3) полное использование межремонтного ресурса ответственных деталей обеспечит резкое сокращение затрат на их эксплуатацию; 4) обеспечение оперативного принятия обоснованных решений по дальнейшему применению подвижного состава с учетом условий эксплуатации и индивидуальных особенностей; 5) обеспечение возможности доступа к информации о состоянии подвижного состава и объектов инфраструктуры в режиме реального времени для всех заинтересованных служб ОАО «РЖД» независимо от места их расположения.

Ключевые слова: Железнодорожное колесо, техническое диагностирование, остаточный технический ресурс, дефекты, структура.

Контакты: sergeeva@pgups.ru, guzel.spb@mail.ru

Analysis of the residual technical resource of railway wheels R. A. Sakharov, K. K. Kim, S. V. Urushev
DOI: 10.20295/1815-588Х-2020-3-437-442

Objective: To analyze the technical resource of railway wheels from the point of view of technical diagnostics. Methods: The use graphic representation of dependence of the degree of damage to the railway wheel on the consumption of its resource. Results: We show the need to improve the technical methods for diagnosing railway wheels to go to the maintenance by the actual state. Practical importance: 1) to increase the reliability of the objects of railway transport and the safety of the operation of rolling stock and the related infrastructure; 2) the timely and prompt diagnosis of defects and malfunctions; 3) fully utilize the overhaul life of responsible details and it will ensure sharp reducing the cost of their operation; 4) to ensure the prompt adoption of the informed decisions on further using rolling stock, taking into account the operating conditions and individual characteristics; 5) to provide the possibility to real-time information on the state of the rolling stock and infrastructure facilities for all the interested services of the Russian Railways regardless of their location.

Keywords: Railway wheel, technical diagnostics, residual technical resource, defects, structure.

Contacts: sakhar.ok@mail.ru, toe@pgups.ru, ktehmet@pgups.edu