Выпуск 2 - Issue 2

Цель: Описать первые результаты уникального опыта Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС) как отраслевого транспортного вуза по созданию в научно-образовательной экосистеме университета Школы инженерного предпринимательства. Методы: Системный анализ открытых источников сети Интернет и программы развития ПГУПС до 2030 года; а также экосистемный, модульный и проектный подходы к организации работы Школы инженерного предпринимательства. Результаты: В исследовании показано, что поиск эффективных форматов развития человеческого капитала приобретает особую актуальность в обеспечении национального технологического суверенитета и создание на базе университета Школы инженерного предпринимательства как нового формата генерации и интеграции инноваций — веление времени. Ключевым назначением Школы инженерного предпринимательства является подготовка интеллектуальной элиты по образовательным модулям предпринимательства, инженерного и изобретательского творчества обучающихся с формированием уникального пула компетенций по организации и управлению полным жизненным циклом проектов, инноваций и высокотехнологичным производством. Отмечено, что облик отраслевого университета трансформируется в экосистему, способную создать уникальное предпринимательское пространство для вовлечения студентов, сотрудников и индустриальных партнеров в собственный хаб ноу-хау. Практическая значимость: Применение и последующее масштабирование уникального опыта ПГУПС как отраслевого вуза позволит осуществлять опережающую подготовку человеческого капитала с расширенными дефицитными компетенциями и сформирует точки роста конкурентоспособности транспортного образования в современной Индустрии 4.0.

Ключевые слова: школа инженерного предпринимательства, экосистема, транспортный университет, инновационный образовательный проект, Индустрия 4.0, Университет 4.0

Контакты: rector@pgups.ru, pokrovskaya@pgups.ru, blazhko@pgups.ru, uu@pgups.ru, drozdova@pgups.ru

The School of Engineering Entrepreneurship as a Basis of the Fourth Generation Transport University Image A.Yu. Panychev, O.D. Pokrovskaya, L.S. Blazhko, T.P. Satsuk, M.A. Drozdova
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-161-181

Purpose: To describe the first results of a unique experience of Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University (PGUPS) as a branch transport university where there has been created a school of engineering entrepreneurship in the university scientific-educational ecosystem. Methods: System analysis of open sources of the Internet and of PGUPS development program till 2030; as well as ecosystem, modular and project approaches for organizing the work of engineering entrepreneurship school. Results: The study shows that the search for effective formats for the development of human capital becomes particularly relevant in ensuring national technological sovereignty, and the creation of an engineering entrepreneurship school on a university basis as a new format for generating and integrating innovations is a time dictate. The key purpose of an engineering entrepreneurship school is an intellectual elite preparation by educational modules of entrepreneurship, engineering and inventive creativity of students with the formation of a unique pool of competencies in organization and management of full lifecycle of projects, innovations and high-tech production. It is noted that a branch university image is transformed into an ecosystem capable of creating a unique entrepreneurial space for involving students, employees and industrial partners into their own know-how hub. Practical significance: The application and subsequent scaling of the unique experience of PSUPS as a branch university will allow to pursue outrunning training of human capital with expanded scarce competencies and will form growth points in the competitiveness of transport education in modern Industry 4.0.

Keywords: school of engineering entrepreneurship, ecosystem, transport university, innovative educational project, Industry 4.0, University 4.0

Contacts: rector@pgups.ru, pokrovskaya@pgups.ru, blazhko@pgups.ru, uu@pgups.ru, drozdova@pgups.ru

Цель: Исследовать зависимость нагруженности кожуха зубчатой передачи электровоза от параметров его крепления к тяговому двигателю. Определить собственные частоты колебаний при различных условиях его крепления к тяговому двигателю. Предложить техническое решение, позволяющее снизить нагруженность кожуха зубчатой передачи в случае нештатной работы его крепления к тяговому двигателю. Предложить алгоритм расчета ресурса кожуха с учетом параметров его крепления. Методы: Значения собственных частот кожуха зубчатой передачи получены путем решения системы дифференциальных уравнений Лагранжа второго рода. Созданная с этой целью математическая модель рассматриваемой механической системы учитывает упругий характер крепления кожуха к тяговому двигателю. Результаты: Показано влияние условий и параметров крепления кожуха зубчатой передачи к тяговому двигателю на его нагруженность, и соответственно, ресурс. Предложен алгоритм расчета ресурса кожуха зубчатой передачи с учетом условий и параметров его крепления. Показано существенное влияние на долговечность кожуха нештатных режимов нагружения. Практическая значимость: Предложено конструктивное решение, снижающее нагруженность кожуха зубчатой передачи в случае возникновения нештатных условий закрепления к тяговому двигателю. Разработан алгоритм оценки долговечности КЗП в случае перераспределения нагрузок между его опорными точками.

Ключевые слова: кожух зубчатой передачи, болтовое крепление, динамика кожуха, нагруженность, динамическая нагруженность, долговечность

Контакты: andrievs1@yandex.ru, chaban_tm@mail.ru, krasn@ict.nsc.ru

Durability assessment and rational fastening to Traction Engine of gear housing of an electric locomotive A.G. Andrievsky, E.A. Chaban, V.V. Moskvichev
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-182-192

Purpose: To investigate the dependence of workload of an electric locomotive gear housing on the parameters of its attachment to a traction motor. To determine own oscillation frequencies under various conditions of its attachment to a traction motor. To propose technical solution allowing to reduce the workload of gear housing in the case of abnormal operation of its attachment to a traction motor. To propose an algorithm for housing lifetime calculation taking into account its fastening parameters. Methods: The values of gear housing own frequencies are obtained by solving the system of Lagrange differential equations of the second kind. Created with this purpose mathematical model of mechanical system under consideration takes into account an elastic nature of housing attachment to a traction motor. Results: The influence of conditions and parameters of gear housing attachment to a traction motor on its workload and, correspondingly, its lifetime is shown. The algorithm for gear housing lifetime calculation is proposed, taking into account its fastening conditions and parameters. The significant influence of workload abnormal modes on housing durability is shown. Practical importance: Constructive solution is proposed that reduces gear housing workload in the case of abnormal conditions of attachment to a traction motor. The algorithm for estimating gear housing durability in the case of redistribution of workloads between its reference points has been developed.

Keywords: gear housing, bolt fastening, housing dynamics, workload dynamic workload, durability

Contacts: andrievs1@yandex.ru, chaban_tm@mail.ru, krasn@ict.nsc.ru

Цель: Модернизация технологии выгрузки и подачи рельсов автоматизированной системы выгрузки-подачи рельсов с разработкой многофункционального рельсового захвата и определением степени соответствия применяемого двутавра 36М в качестве монорельса новым прочностным требованиям. Методы: Компьютерное моделирование твердотельной виртуальной модели проектируемого рельсового захвата разработана в среде системы автоматизированного проектирования SolidWorks. Результаты: Рассчитана ездовая балка грузоподъемного устройства АСВП с новым захватом. Установлено, что ездовая балка в виде двутавра марки 36М полностью удовлетворяет требуемым условиям прочности и жесткости при установке на ГУ нового захвата. Практическая значимость: Определена конструкция автоматического рельсового захвата, рассчитанного на работу с одним или тремя рельсами одновременно.

Ключевые слова: рельс, многофункциональный рельсовый захват, рельсовая плеть, балка, грузоподъемное устройство, сечение, прочность, жесткость, твердотельная виртуальная модель

Контакты: aleksanderataman@mail.ru, yan-roos@yandex.ru, 79219751198@yandex.ru, nttk@pgups.ru

Computer Simulation of Load-Handling Device of Automatic System for Unloading-Supply of Rail Straps at Rail Welding Enterprise RWE-1 A.V. Atamanyuk, Ya.S. Vatulin, A.A. Vorobyov, I.Yu. Novoselsky
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-193-202

Purpose: Modernization of rail unloading-supply technology of rail unloading-supply automatic system with the development of multifunctional rail grip and the definition of compliance degree of being used I-beam 36M as a monorail to new requirements for a strength. Methods: Computer modeling of solid virtual model of being designed rail grip is developed in the environment of computer-aided design system SolidWorks. Results: Load-carrying beam of unloading-supply automatic system (USAS) lifting device with a new grip is calculated. It’s found that the I-beam as of 36M grade fully meets required strength and rigidity conditions at installing a new grip on a solid plot. Practical significance: Design of automatic rail grip is designed that’s reckoned upon work with one or three rails simultaneously.

Keywords: rail, multifunctional rail grip, rail strap, beam, lifting device, section, strength, rigidity, solid virtual model

Contacts: aleksanderataman@mail.ru, yan-roos@yandex.ru, 79219751198@yandex.ru, nttk@pgups.ru

Цель: Определение закономерностей изменения технического состояния верхнего строения пути на участках, расположенных в зонах с суровыми климатическими условиями с целью проектирования системы содержания пути в условиях Арктики. Методы: В ходе исследования проведен анализ таких основных показателей технического состояния верхнего строения пути как дефектность его элементов (рельсы, скрепления, шпалы, загрязненность балласта) и отступления от норм геометрических параметров рельсовой колеи (уширения, сужения, положение по уровню, перекосы, просадки, положение в плане). Анализ данных производился в соответствии с разработанной моделью зависимости изменения параметров технического состояния верхнего строения пути от наработки тоннажа и срока в годах. Результаты: На основании наблюдений определено изменение затрат на содержание пути на линиях, расположенных в условиях продолжительного зимнего периода в части неисправностей рельсовой колеи и дефектности элементов верхнего строения пути. Практическая значимость: Результаты исследования предназначены для разработки системы планирования работ по техническому обслуживанию и ремонту пути в условиях сурового климата.

Ключевые слова: Арктическая зона, верхнее строение пути, система содержания пути в условиях Арктики, путь в условиях сурового климата, затраты на содержание пути

Контакты: bw@peterlink.ru, oddman@bk.ru

Specificities of Work of Railway Permanent Way in Conditions of Continuous Winter Period V.P. Beltiukov, A.V. Andreev
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-203-209

Purpose: To determine legitimacies of changes in technical state of railway permanent way in the areas with harsh climate conditions with the purpose to design track maintenance system in the Arctic conditions. Methods: During the study, an analysis of main indicators of permanent way (upper construction) technical condition was carried out such as the way’s element defectiveness (rails, fastenings, sleepers, ballast pollution) and faults of geometric parameter norms of rail track (widenings and narrowings, alignment by a level, sags, subsidences, position in a plan). Data analysis was carried out in accordance with specially created model of the dependence of changes in the parameters of permanent way technical condition from a workload tonnage inclusive of annual periods. Results: Based on the observations, the change in track maintenance costs for the lines located in continuous winter conditions was determined. These are costs, related to railway track faults and defectiveness of track superstructure (permanent way) elements. Practical importance: The results of the study ‘re intended for the work planning system development on track maintenance and repairs in harsh climate conditions.

Keywords: Arctic zone, permanent way, track maintenance system in a harsh climate, track maintenance costs

Contacts: bw@peterlink.ru, oddman@bk.ru

Цель: Выбор материалов и разработка конструкции раздвижной стены для сменного кузова с раздвигающимися боковыми стенами и крышей. Методы: Разработка и расчет конструкции раздвижной стены сменного кузова выполнялись согласно нескольким технико-нормативным документациям с помощью конструкторских программ КОМПАС-3D v18.1 и SOLIDWORKS 2016. Механические испытания образцов проводились на базе ПГУПС в механической лаборатории им. проф. Н. А. Белелюбского. Результаты: Разработана конструкция раздвижной двери сменного кузова. Предложены варианты образцов боковых стен сменного кузова с различными материалами и конструкцией. Проведены натурные испытания образцов для определения механических свойств. Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований по определению напряженно-деформированного состояния конструкции образцов раздвижных боковых стен сменного кузова. Практическая значимость: Разработанная конструкция раздвижной стены с применением различных материалов дает возможность снизить массу тары новых проектируемых сменных и съемных кузовов с раздвигающимися боковыми стенами и крышей, при этом сохраняя свои прочностные характеристики.

Ключевые слова: раздвижная дверь, алюминиевые панель, конструкция элемента кузова, алюминиевый составной каркас, профильная труба, обшивка, математическая модель, механические свойства

Контакты: zaynitdinovo@mail.ru, komichenko@gmail.com

Choice of Materials and Constructive Settlements of Sliding Wall Interchangeable Body O.I. Zaynitdinov, S.O. Komichenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-210-220

Purpose: Material choice and construction development of sliding wall for interchangeable body with expanding side walls and roof. Methods: Development and calculation of interchangeable body sliding wall construction were being fulfilled according to several technical-normative documentations with the help of engineering programs COMRAS- 3Dv18.1 and SOLIDWORKS 2016. Mechanical trials of samples were held on the basis of Petersburg Transport University in Mechanical Laboratory named after Prof. Belelyubskiy N. A. Results: interchangeable body slide door construction has been developed. The variants of samples of interchangeable body side wall of various materials and construction are proposed. Sample “on location” trials to define mechanical properties were pursued. The results on experimental and theoretical research to define stress-deformable sample states for interchangeable body sliding side walls ‘re given. Practical importance: The developed construction of sliding wall with various material application makes it possible to lower tare mass of new being projected interchangeable and removable bodies with expanding slide walls and roof wherein preserving own strength characteristics.

Keywords: sliding door, aluminum panel, body element construction, aluminum composite frame, profile pipe, sheathing, mathematical model, mechanical properties

Contacts: zaynitdinovo@mail.ru, komichenko@gmail.com

Цель: Исследование напряжений на поверхности контакта при взаимодействии железнодорожного колеса и рельса от нормального давления и касательных усилий при наличии зон сцепления и скольжения разных размеров. Методы: Приведены и используются для расчетов формулы для эквивалентных и касательных напряжений для плоской деформации и плоского напряженного состояния. Особое внимание уделено исследованию напряженного состояния в пограничных точках контакта цилиндров, для чего параметры рассчитаны в точках поверхности контакта на границе между зонами скольжения и сцепления. Результаты: Выполнено исследование распределения эквивалентных напряжений в зоне их максимальных значений, установлена зависимость от коэффициента трения. Показано распределение напряжений на поверхности контакта ведущего цилиндра от нормального давления и от контактных касательных усилий при наличии зон сцепления и проскальзывания для различных соотношений между ними. Полученные результаты выявили рост напряжений на границах участков скольжения и сцепления, влияние отсутствия касательных усилий или наличия полного проскальзывания. Практическая значимость: Данные позволяют точнее прогнозировать снижение контактно-усталостной долговечности образцов и могут быть полезны при исследовании появления микротрещин колеса или рельса при их взаимодействии. Физическое моделирование при взаимодействии тел качения, таких как рельс и колесо, которое выполняется при актуальных нагрузках, скоростях взаимодействия, различных коэффициентах трения, при скольжении или сцеплении с определенной достоверностью воссоздает действительные условия взаимодействия колеса и рельса, а результаты помогают прогнозировать надежность пары колесо — рельс на железнодорожном транспорте.

Ключевые слова: напряженное состояние, эквивалентное напряжение, касательное напряжение, коэффициент трения

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

Analysis of Contact Zone of Railway Wheel and Rail S.V. Krotov, D.P. Kononov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-221-231

Purpose: Investigation of stresses on contact surface during interaction of a railway wheel and rail from normal pressure and tangential forces in the presence of adhesion and sliding zones of different sizes. Methods: Formulas for equivalent and tangential stresses for plane deformation and plane stress state are given and used for calculations. Special attention is paid to the study of stress state at contact boundary points of cylinders, which parameters are calculated for at contact surface points at boundary between sliding and adhesion zones. Results: The study of the distribution of equivalent stresses in the zone of their maximal values is carried out, the dependence from friction coefficients is established. The distribution of stresses on contact surface of a drive cylinder from normal pressure and from contact tangential forces in the presence of adhesion and slippage zones for different ratios between them is shown. The obtained results revealed the increase in stresses at the boundaries of sliding and adhesion sections, the effect of absence of tangential forces or presence of complete slippage. Practical importance: The data make it possible to predict more accurately a decrease in the contact-fatigue durability of samples and can be useful in studying the appearance of microcracks of a wheel or rail during their interaction. Physical modeling of the interaction of rolling elements, such as a rail and a wheel, which is performed at actual work loads, interaction speeds, various friction coefficients, at sliding or adhesion recreates with certain reliability actual conditions of interaction of a wheel and a rail, and the results help to predict the reliability of a wheel-rail pair in railway transport.

Keywords: stress state, equivalent stress, tangential stress, coefficient of friction

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

Цель: Рассматриваются особенности и проблемы, которые необходимо учитывать при подготовке отчетов по инженерно-гидрометеорологическим изысканиям для разработки проектной документации. Научно-техническое сопровождение отчетной документации по инженерным изысканиям для линейных объектов показало потребность, в отдельных случаях, создания климатических моделей и карт распределения исследуемых параметров. Указывается на важность развития института метеорологических наблюдений и исследований, поскольку получаемые данные являются критичными для ряда проектируемых объектов. Приводятся рекомендации, на примере метеологических параметров, по составлению карт распределения исследуемых параметров и построения графиков изменения их величин вдоль проектируемых линейных объектов. Методы: Анализ и сравнение результатов проведения инженерных гидрометеорологических изысканий с оценкой достаточности представленных данных при решении прикладных задач на линейных объектах. Результаты: Установлена необходимость увеличения, в ряде случаев, количества задействованных метеорологических станций для возможности создания карт распределения исследуемых параметров. Представлен пример, и выполнено сравнение созданных карт распределения с использованием данных, представленных в отчетной документации, и с дополнительными сведениями. Также установлено, что существующая сеть гидрометеорологических постов на территории Российской Федерации недостаточна для получения результатов необходимой точности, особенно при проектировании линейных объектов, а также объектов, расположенных вдоль трассы проектируемой линии. Практическая значимость: Продемонстрирована возможность использования карт распределения гидрометеорологических параметров для получения сведений на участках, удаленных от гидрометеорологических станций. Сделан вывод о необходимости увеличения числа станций наблюдения за исследуемыми параметрами, что снизит неоднозначность в гидрометеорологических расчетах при определении их величин для обоснования проектных решений.

Ключевые слова: трасса железной дороги, гидрометеорология, моделирование, карта распределения параметров, гидрометеорологические станции

Контакты: 3123810@mail.ru, kipjd@mail.ru

Preparation Improvement of the Results of Engineering- Hydrometeorological Research for Transport Infrastructure Facility Projection D.P. Samofalov, S.V. Shkurnikov, V.A. Golubtsov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-232-241

Purpose: Peculiarities and problems that should be considered, when preparing reports on engineeringhydrometeorological research, for project documentation development. Scientific-technical support of reporting documentation on engineering research for linear objects showed the need in some cases to create climate models and maps of being studied parameters distribution. The importance of the development of meteorological observation research institution is pointed out because being obtained data are critical for being projected facility row. Recommendations, on the example of meteorological parameters, on design of distribution maps for being investigated parameters and on drawing graphs for these parameters value change along being projected linear objects. Methods: Analysis and comparison of the results on engineering hydrometeorological research, given assessment of sufficiency of the presented data, while solving applied tasks on linear objects. Results: Need to increase in some cases the number of involved meteorological stations for the possibility to create distribution maps for being studied parameters was established. An example is presented and the comparison of distribution maps, created using data from reporting documentation, with those created from additional information was made. It was also found that existing network of hydrometeorological stations on the territory of the Russian Federation is insufficient to obtain results of necessary accuracy, especially, when designing linear objects as well as objects located along the route of being projected line. Practical importance: The possibility of using maps of hydrometeorological parameters distribution for to obtain data in areas, being remote from hydrometeorological stations, has been demonstrated. It is concluded that it’s necessary to increase the number of observation stations for being studied parameters that will reduce the ambiguity in hydrometeorological calculations when determining the parameter values for to justify projection decisions

Keywords: railway route, hydrometeorology, modeling, parameter distribution map, hydrometeorological stations

Contacts: 3123810@mail.ru, kipjd@mail.ru

Цель: Рассмотреть задачу повышения надежности тяговых электрических машин. Выполнить оценку влияния термомеханических напряжений на срок службы изоляционного материала тяговых электродвигателей. Методы: Основным методом исследования и расчета температурных полей выбран метод конечных элементов, выполненный в программном пакете SolidWorks 2005. Результаты: Результаты показывают, что термомеханические напряжения играют значительную роль во время динамического термического старения системы изоляции обмотки статора. При динамическом изменении температуры изоляционная система испытывает повторяющиеся термомеханические нагрузки, поскольку коэффициенты теплового расширения изоляционных материалов и медных проводников различны. Практическая значимость: Выявлена необходимость дальнейшего изучения фактического теплового состояния электрических машин, которая позволит повысить точность определения температуры, предупредить возможный перегрев в эксплуатации, тем самым продлив ресурс тяговых двигателей, и снизить вероятность внезапных отказов. Разработанные методы определения теплового состояния электрических машин рекомендуются к практическому использованию.

Ключевые слова: тяговый электродвигатель локомотива, тепловые процессы электрических машин

Контакты: goshapti4ka@yandex.ru

Influence of Thermomechanical Workload on the Aging of Insulation of Traction Electric Motors of Diesel Locomotives M.A. Shreiber
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-242-248

Purpose: To consider the problem of increasing the reliability of traction electric machines. To assess the effect of thermomechanical stresses on the service lifetime of insulating material of traction electric motors. Methods: Finite element method, implemented in SolidWorks 2005 software package, was chosen as the main method for studying and calculating temperature fields. Results: The results show that thermomechanical stresses play a significant role during dynamic thermal aging of stator winding insulation system. With dynamic temperature changes, an insulation system experiences repeated thermomechanical stresses since the coefficients of thermal expansion of insulating materials and copper conductors are different. Practical importance: The need for further study of the actual thermal state of electrical machines has been identified which will allow to a rise temperature definition accuracy, to give a warning for possible overheating in operation by that extending traction motor lifetime and reducing sudden failure likelihood. The developed methods for determining electrical machine thermal state are recommended for practical use.

Keywords: locomotive traction motor, thermal processes of electrical machines

Contacts: goshapti4ka@yandex.ru

Цель: При проектировании тележки грузового вагона необходимо оценить прочность ее несущих элементов при воздействии сил, ожидаемых в эксплуатации. Величина этих сил зависит от ее конструкции и параметров. Одним из элементов тележки, для которого необходимо оценивать прочность, является боковой скользун. Кроме того, проверке на прочность подлежит и место его размещения на надрессорной балке. Существующий подход оценки прочности бокового скользуна и места его размещения, установленный в нормативном документе, не позволяет рассчитывать силу нагружения в зависимости от конструкции и параметров тележки. В связи с этим необходимо обосновать формулу, позволяющую учесть конструктивные особенности и параметры тележки при определении максимальной вертикальной нагрузки на боковой скользун при оценке его прочности. Методы: Предельным состоянием, определяющим максимальное нагружение бокового скользуна, является случай опрокидывания вагона вокруг рельса при действии боковых сил на вагон. Анализируются аналитические выражения, используемые при расчете коэффициента запаса устойчивости от опрокидывания вагона. Результаты: В статье рассматриваются документы, где изложены методики расчета максимальных сил, действующих на боковой скользун тележки грузового вагона, и научные работы, где описываются случаи разрушения боковых скользунов, причиной которых могут быть возникающие в эксплуатации высокие по уровню силы между боковым скользуном и ответной частью кузова. В эксплуатации максимальная сила, действующая на боковой скользун, реализуется от перевалки кузова при боковых нагрузках, возникающая от давления ветра, непогашенного ускорения и др. Проведенная работа дала возможность вывести формулу, позволяющую определить максимальную величину вертикальной силы, действующей на скользун, в зависимости от параметров и конструкции тележки. Практическая значимость: Сила, рассчитанная в соответствии с этой формулой, позволяет оценивать прочность элементов бокового скользуна и мест его установки на несущих конструкциях в зависимости от параметров и конструкции тележки.

Ключевые слова: скоростной вагон, грузовой вагон, тележка, скользун, прочность, сила, нагрузка

Контакты: gadzhimetovgi@vnikti.com

Evaluation of Maximal Forces Impacting on Side Slippers of Freight Wagon Cart G.I. Gadzhimetov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-249-258

Purpose: When freight wagon cart engineering it’s necessary to assess its load-bearing elements on strength at the impact of forces expected during exploitation. These force value depends on cart design and parameters. One of cart elements, which for it’s necessary to evaluate a strength, is a side slipper. Moreover, its placement position on bolster is ought to be evaluated on a strength also. Existing approach of strength evaluation for a side slipper and its placement position, that is set in documentation, doesn’t allow to calculate load force depending on the cart design and parameters. In this regard, it’s needed to substantiate a formula allowing to take into account cart design specificities and parameters at the definition of maximal vertical load on a side slipper at its strength evaluation. Methods: Limit state, defining side slipper maximal load, is the case of wagon rollover over a rail at the effect of side forces upon a wagon. Analysis of analytical expressions used at the calculation of stability margin coefficient against wagon rollover. Results: The article analyses the documents, where the methods for the calculation of maximal forces effecting a side slipper of a freight wagon cart are expounded, and the scientific works, where the cases of side slipper destruction are described, which reason for can be occurring in exploitation high by their level forces between a side slipper and carriage body counterpart. In exploitation, maximal force, impacting on a side slipper, is embodied from the body fell-over at side loads that appears from wind pressure, outstanding acceleration and others. The pursued job has given an opportunity to deduce the formula allowing to state maximal value of vertical force, effecting a slipper, depending on the parameters and design of a cart. Practical importance: The force, calculated in accordance with this formula, allows to assess the strength of side slipper elements and of slipper placement positions at load-bearing constructions depending on cart parameters and design.

Keywords: speed wagon, freight wagon, cart, slipper, strength, force, load

Contacts: gadzhimetovgi@vnikti.com

Цель: Выявить основные концепции развития высокоскоростных магистралей в мире, выделить лидирующие страны в области сооружения сети высокоскоростных железных дорог, отследить динамику развития строительства высокоскоростных железных дорог, сравнить доли высокоскоростных железных дорог по отдельным континентам и странам, определить место России в области высокоскоростного транспорта, обозначить перспективы отдельных стран и континентов для сооружения новых высокоскоростных линий и применения новых технологий при их постройке в ближайшее десятилетие. Методы: Сравнение масштабов строительства выделенных высокоскоростных линий по отдельным странам, графический анализ динамики роста высокоскоростной сети в пяти наиболее развитых по данному вопросу странах. Результаты: Выделены лидирующие страны в области сооружения выделенной сети высокоскоростного транспорта, приведены актуальные значения объемов существующей высокоскоростной сети в различных частях света и некоторых странах, приведена классификация пассажирских поездов России в зависимости от скорости движения, выделены особенности организации высокоскоростного сообщения в нашей стране, приведены планы по сооружению новых высокоскоростных линий в Китае, России и остальных странах, приведены статистические данные протяженности высокоскоростных железных дорог в странах мира и по отдельным частям света, приведена динамика строительства высокоскоростной сети в Китае, Японии и лидирующих по данному вопросу странах Европы. Практическая значимость: Данная статья может послужить основой для ознакомления с актуальным положением дел по части существующих сетей высокоскоростного железнодорожного транспорта, здесь выделены основные страны, чей опыт можно перенимать при создании сети высокоскоростных магистралей в России, опираясь на приведенные графические материалы, возможно оценить реальные перспективы по объему строительства высокоскоростной сети в современное время.

Ключевые слова: высокоскоростные железные дороги, перспективы высокоскоростного транспорта, темпы строительства железных дорог, протяженность высокоскоростных железных дорог, лидеры высокоскоростного движения

Контакты: anya5378@gmail.com, anikinilya@mail.ru, roman.ski.rock.1999@gmail.com, misha3568723@yandex.ru

Development Perspectives of High-Speed Railway Network in the World in the Next Decade A.A. Greenmayer, I.B. Anikin, R.E. Parfenenko, M.Yu. Izvarin
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-259-265

Purpose: To find main conceptions of the development of high-speed lines in the world, to outline leading countries in the sphere of high-speed railway network construction, to track high-speed railway network construction dynamics, to compare the shares of high-speed railways by individual continents and countries, to define Russia’s place in the sphere of high-speed transport, to outline individual country and continent perspectives for new high-speed line construction and new technology application during construction of the lines in the next decade. Methods: Comparison of construction scales for the outlined high-speed lines by individual countries, graphical analysis of high-speed network growth dynamics in five the most developed by this matter countries. Results: Leading countries in the sphere of high-speed transport network construction are distinguished, relevant values for volumes of existing high-speed network in the world different parts and some countries are presented, a classification of Russia passenger trains depending on the motion speed is given, specificities of organization of high-speed communication in our country are outlined, plans for new high-speed line construction in China, Russia and other countries are expounded, statistical data on high-speed railway spread in the world countries and by individual continents are presented, high-speed network construction dynamics in China, Japan and leading by this matter Europe countries is shown. Practical significance: The given article can serve as a basis for an acquaintance with a relevant status on the matter of existing high-speed railway transport networks, major countries are outlined herein which experience can be taken while creation of high-speed lines in Russia and being based on demonstrated graphical materials, it’s eventual to evaluate real perspectives by the volume of construction of high-speed network nowdays.

Keywords: high-speed railways, high-speed transport perspectives, railway construction paces, high-speed railway spread, high-speed motion leaders

Contacts: — anya5378@gmail.com, anikinilya@mail.ru, roman.ski.rock.1999@gmail.com, misha3568723@yandex.ru

Цель: Анализ, классификация множества механизмов в методологии ОАМ (Operations, administration and management), разработка алгоритмической модели предложенной классификации с учетом особенностей управления телекоммуникационной сетью, функционирующей по технологии Carrier Ethernet, что позволит усовершенствовать программно-технологический комплекс подсистем и повысить оперативность управления телекоммуникационной сетью. Методы: Положения теории систем и управления, методы имитационного моделирования и построения алгоритмических структур. Результаты: Получена классификация множества механизмов ОАМ, что позволит адекватно целям и задачам управления телекоммуникационной сетью включать в цикл контроля и управления сетевыми устройствами телекоммуникационных сетей на основе технологии Carrier Ethernet уникальные процессы и механизмы методологии ОАМ; разработан комплексный алгоритм процессов ОАМ для управления сетевыми устройствами Carrier Ethernet, что позволит проводить имитационное моделирование и оценку функционирования отдельных подпроцессов и всего алгоритма. Практическая значимость: Расширение перечня процессов, реализуемых в ОАМ телекоммуникационных сетях на основе технологии Carrier Ethernet, позволит достигать требуемый уровень оперативности управления, а также проводить ряд исследований, в частности имитационное моделирование систем управления с включением в модель объекта управления, функционирующего в соответствии со стандартизированными механизмами ОАМ. Возможность получения результатов в среде имитационного моделирования AnyLogic позволит использовать их как самостоятельную программу удаленной настройки сетевых устройств на технологическом уровне систем управления телекоммуникационными сетями.

Ключевые слова: Ethernet, Carrier Ethernet, Ethernet операторского класса, OAM, механизмы и стандарты OAM

Контакты: kanaev@pgups.ru, elinabeneta@yandex.ru, ilia911119@gmail.com

Complex Algorithm for Control and Management Processes of Carrier Ethernet Telecommunication Network Using OAM Mechanisms A.K. Kanaev, E.V. Login, I.S. Grishanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-266-275

Purpose: Analysis, classification of a variety of mechanisms in OAM (Operations, Administration and Management) methodology, development of an algorithmic model of the proposed classification taking into account the features of managing telecommunication network, which functions with Carrier Ethernet technology, that will allow to improve software-technology complex of subsystems and axrise the efficiency of telecommunication network management. Methods: System/control theory provisions, simulation modeling and algorithmic structure design methods. Results: Classification of a variety of OAM mechanisms has been obtained which will enable adequately upon goals and tasks of telecommunication network management the inclusion of unique processes and mechanisms of OAM methodology into the control/management of devices of telecommunication network, based on Carrier Ethernet technology; comprehensive algorithm of OAM processes for managing Carrier Ethernet network devices has been developed that will allow to hold simulation modeling and evaluation of individual subprocesses and entire algorithm functioning. Practical significance: Expansion of the list of processes implemented in OAM telecommunication networks, that’re based on Carrier Ethernet technology, will allow achieving the required level of management efficiency as well as conducting a number of studies, in particular, simulation modeling of control systems with inclusion into a model of being controlled object, functioning in accordance with standardized OAM mechanisms. Possibility to obtain results in AnyLogic simulation modeling environment will allow to use them as an independent program for remote setting at technological level, accordingly telecommunication network management systems, of network devices.

Keywords: Ethernet, Carrier Ethernet, carrier-class Ethernet, OAM, OAM mechanisms and standards

Contacts: kanaev@pgups.ru, elinabeneta@yandex.ru, ilia911119@gmail.com

Цель: Разработать варианты технологии обеспечения необходимого уровня грузопотока для поездов «Агроэкспресс» и предложение математической модели для этих целей. Методы: Системного анализа, математической оптимизации операций и линейное программирование. Результаты: Проанализированы процессы работы по обеспечению сельскохозяйственными грузами рассматриваемого поезда. Разработана математическая модель обеспечения сельхозпродукцией поездов «Агроэкспресс» в Узбекистане. Практическая значимость: Предложенная модель создает благоприятные условия для увеличения внешнеторговых грузопотоков России и Узбекистана. С помощью модели имеется возможность совершенствовать технологию работы по обеспечению грузопотока в достаточном количестве «Агроэкспресса» по критерию минимальных затрат.

Ключевые слова: грузовая перевозка, агроэкспресс, транспортно-логистический центр, грузопоток, холодильный терминал, скоропортящийся груз

Контакты: ekorsky@mail.ru, saburov.mardonbek83@mail.ru

Ways to a Rise Efficiency of Logistic Provision for International Transport System “Agroexpress” Activity on the Basis of One-Criterion Optimization E.K. Korovyakovskiy, M.B. Saburov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-276-285

Purpose: To develop technology variants to provide for necessary level of cargo traffic for trains “Agroexpress” and mathematical model proposal for these purposes. Methods: System analysis, operation mathematical optimization and linear programming. Results: Work flows on provision of agricultural cargos of the being considered train are analyzed. Mathematical model of provision of agro-production of “Agroexpress” trains in Uzbekistan is developed. With the help of the model, there is a possibility to improve work technology on provision of cargo traffic of “Agroexpress” in sufficient quantity by minimal expenditure criterion. Practical importance: The proposed model creates favorable conditions for increasing foreign cargo traffic of Russia and Uzbekistan. With the help of the model it is possible to improve the technology of work to ensure the cargo traffic in a sufficient number of “Agroexpress” on the criterion of minimum costs.

Keywords: cargo traffic, agroexpress, transport-logistic center, cargo traffic, refrigerator terminal, perishable cargo

Contacts: ekorsky@mail.ru, saburov.mardonbek83@mail.ru

Цель: Разработка методики определения затрат энергии в синхронных тяговых генераторах в зависимости от реализуемого режима нагружения. Для выполнения расчета тяговой характеристики тепловоза необходимо получить аналитические зависимости потерь энергии в синхронном тяговом генераторе от частоты вращения его вала, тока и напряжения на выходе выпрямительной установки. Методы: Исследование всех составляющих потерь энергии в тяговом синхронном генераторе. Результаты: Определены значения затрат мощности на преобразование энергии в синхронном тяговом генераторе. Практическая значимость: Полученные результаты позволяют уточнить величину затрат энергии в тяговом приводе локомотивов и повысить точность тяговых расчетов.

Ключевые слова: энергоэффективность, синхронный тяговый генератор, к.п.д. синхронного тягового генератора, тяговый привод

Контакты: kurilkin@pgups.ru

Determination of Energy Consumption in Synchronous Traction Generators of Diesel Locomotives Under Various Workload Conditions D.N. Kurilkin
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-286-297

Purpose: To develop a methodology for determining energy consumption in synchronous traction generators depending on implemented workload mode. To calculate traction characteristics of a locomotive it is necessary to obtain analytical dependences of energy losses in a synchronous traction generator from rotation frequency of its shaft, electric current and voltage at rectifier plant. To solve the problem of determining significance of various components of losses in a synchronous traction generator under different operating modes. Methods: Investigation of all components of energy losses in a traction synchronous generator. Conclusion of analytical dependencies that allow calculating all components of losses in generator depending on its design parameters by obtaining constant coefficients that depend on design parameters of generator. Results: The values of capacity spending for energy conversion in a synchronous traction generator are determined. The obtained dependences allow us to perform refined analysis of losses in a traction drive. It is shown that the capacity of mechanical losses at a nominal speed reaches 50 kW, capacity of electrical and magnetic losses can reach 20 kW. Practical importance: The results obtained allow us to clarify the amount of energy consumption in a traction drive of locomotives and improve the accuracy of traction calculations. The nature of the change in losses in a synchronous traction generator depending on speed, voltage and current at the output of rectifier plant and its design parameters is shown. The results can be used, among other things to clarify traction characteristics of locomotives.

Keywords: Energy efficiency, synchronous traction generator, efficiency of synchronous traction generator, loss components, traction drive

Contacts: kurilkin@pgups.ru

Цель: Исследовать пути повышения качества транспортно-экспедиторских услуг, снижения транспортной составляющей в цене товара, а также возможности совершенствования цепей поставок в современных условиях с помощью методов управления качеством. Оценить возможности и выбрать приоритетную транспортно-экспедиторскую компанию в соответствии с запросами грузовладельца. Для этого предварительно проанализировать потребности грузовладельцев к перевозке, а затем перевести запросы грузовладельца в технические и технологические требования к оказываемым услугам с помощью матрицы «дом качества». Проанализировать возможности интеграции методов экспертного оценивания в методику развертывания функций качества. Материалы и методы: Метод развертывания функций качества, построение дома качества, метод попарного сопоставления, построение шкалы порядка. Представлен порядок расчета величины конкордации. Результаты: Показана необходимость перевода запросов грузовладельцев в технические и технологические характеристики для приведения в соответствие требований к цепи доставки и предоставляемых услуг. Представлены общие положения построения дома качества для возможности применения экспертного метода на этапе оценки конкурирующих транспортно-экспедиторских компаний. Практическая значимость: Показана возможность улучшения качества услуг транспортно-экспедиторских компаний в соответствии с требованиями грузовладельца.

Ключевые слова: транспортно-экспедиторская компания, цепь доставки груза, метод развертывания функций качества, эксперт, метод попарного сопоставления, коэффициент конкордации

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

Assessment of the Capabilities of a Freight Forwarding Company When Designing a Cargo Delivery Chain G.I. Nikiforova, T.G. Sergeeva
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-298-304

Purpose: To explore the ways to improve the quality of freight forwarding services, to reduce transport constituent in price as well as the possibilities to improve supply chains in modern conditions using quality management methods. To evaluate the possibilities and to select a priority freight forwarding company in accordance with cargo owner requests. To do this, first to analyze the needs of cargo owners for transportation and then to transfer the cargo owner’s requests into technical and technological requirements for being provided services with the help of “quality house” matrix. To analyze the possibilities of integration of expert assessment into quality function development methodology. Methods: Quality function development method, quality house design, pairwise matching method, order scale design. Calculating procedure for concordance value is presented. Results: The necessity to transfer cargo owner requests into technical and technological characteristics is shown in order to align the requirements on delivery chain and being provided services. The general provisions for quality house design are presented for the possibility of using the expert method at the stage of evaluation of competing freight forwarding companies. Practical importance: The possibility of improving services quality in freight forwarding companies in accordance with cargo owner requirement is shown.

Keywords: freight forwarding company, cargo delivery chain, quality function development method, expert, pairwise matching method, concordance coefficient

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

Цель: Провести аналитическое исследование современного состояния транспортно-логистической системы Туркменистана с учетом геополитического положения, включая вопросы развития логистической инфраструктуры, развития международных транспортных коридоров и реализуемых крупномасштабных транспортно-логистических проектов. Методы: Применен метод аналитического обзора состояния транспортно-логистической системы Республики Туркменистан. Результаты исследования: Дана характеристика развитию видов транспорта, сложившихся торгово-экономических и транспортных связей. Проведен анализ имеющейся логистической инфраструктуры. Установлены ключевые особенности транспортно-логистической системы Туркменистана. Сформулированы перспективные целевые треки развития. Практическая значимость: Выполнен аналитический обзор современного состояния, трендов и перспектив развития транспортно-логистической системы Туркменистана. Установлено, что туркменская транспортно-логистическая система работает с грузопотоками почти по всем видам транспорта. Страна развивает инструментарий современной логистики, выстраивая транспортную инфраструктуру, способную составить конкуренцию существующим к настоящему времени объектам, имеет в своем составе систему международных транспортных коридоров и логистических центров мультимодального типа и проводит политику открытого транспортно-логистического пространства и интеграции. По итогам исследования сформулированы ключевые отличительные черты сложившегося облика транспортно-логистической системы, выполнен SWOT-анализ особенностей транспортно-логистической системы, а также перспективные треки ее развития.

Ключевые слова: транспортно-логистическая система, геополитика, крупномасштабные проекты, логистическая инфраструктура

Контакты: pokrovskaya@pgups.ru

Transport and Logistics System of Turkmenistan O.D. Pokrovskaya, Z.N. Eldashov, M.A. Marchenko, M.V. Sheverdova
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-305-318

Purpose: To conduct an analytical study of the current state of Turkmenistan transport and logistics system, taking into account the geopolitical situation, including the questions of the development of logistics infrastructure and international transport corridors and ongoing large-scale transport-logistics projects. Methods: The method of analytical review of the state of transport and logistics system of the Republic of Turkmenistan is applied. Results: The characterization of the development of transport modes, of established trade-economic and transport links is given. The analysis of existing logistics infrastructure is carried out. The key features of Turkmenistan transport and logistics system are established. Promising target development tracks are formulated. Practical significance: An analytical review of the current state, trends and prospects for the development of Turkmenistan transport and logistics system has been carried out. It has been established that Turkmen transport and logistics system works with cargo flows through almost all transport modes. The country develops modern logistics tools, building modern competitive transport macrostructure, which includes the system of international transport corridors and multimodal type logistics centers, and pursues policy of open transport-logistic space and integration. Based on the study results, the key distinctive features of transport-logistic system existing image were formulated, SWOT analysis of transport-logistics system features was performed, as well as promising tracks of the system development were defined.

Keywords: transport-logistics system, geopolitics, large-scale projects, logistic infrastructure

Contacts: pokrovskaya@pgups.ru

Цель: Оценить состояние и выявить проблемы подготовки материалов к изданию Водного кадастра по Арктической зоне Российской Федерации. Методы: Анализ сведений, поступающих в Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт из Мурманского, Северного, Обь-Иртышского, Среднесибирского, Якутского и Чукотского управлений гидрометеослужбы. Результаты: Показано, что состояние подготовки изданий Водного кадастра и качество публикуемых наблюдений на территории Арктической зоны РФ не отвечают установленным нормативным требованиям. Это негативно сказывается на результатах инженерных расчетов при гидрологическом обеспечении хозяйственной деятельности в регионе и, как следствие, может понизить уровень техносферной безопасности в Арктике. Практическая значимость: Полученные результаты позволили сформулировать требования для повышения эффективности работ по подготовке изданий Водного кадастра на водных объектах Арктической зоны РФ.

Ключевые слова: техносферная безопасность, водные объекты, гидрологические наблюдения, Арктическая зона, гидрологические данные, Водный кадастр, подготовка изданий, мостовые переходы

Контакты: tmv@aari.ru, piskun@aari.ru, gwk_rt@aari.ru

Preparation of Water Cadastre Publications on the Arctic Zone of the Russian Federation as a Constituent of Technosphere Safety Support M.V. Tretiakov, A.A. Piskun, R.A. Terekhova
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-319-332

Purpose: To assess the state and to identify the problems of preparing materials for the publication of the Water Cadastre for the Arctic zone of the Russian Federation. Methods: Analysis of information received by the Arctic and Antarctic Research Institute from the Murmansk, Northern, Ob-Irtysh, Central Siberian, Yakutsk and Chukotka hydrometeorological departments. Results: It is shown that the state of preparation of the Water Cadastre publications and the quality of published observations on the territory of the Arctic zone of the RF do not meet set regulatory requirements. This negatively affects the results of engineering calculations for hydrological support of economic activity in the region and, as a result, may reduce the level of technospheric safety in the Arctic. Practical significance: The results obtained made it possible to formulate the requirements for improving work efficiency in the preparation of publications of the Water Cadastre for water objects of the RF Arctic zone.

Keywords: technosphere safety, water objects, hydrological observations, Arctic zone, hydrological data, Water cadastre, preparation of publications, bridge crossings

Contacts: tmv@aari.ru, piskun@aari.ru, gwk_rt@aari.ru

Цель: Формирование системы транспортного потенциала и универсализация железнодорожной и городской (муниципальной) транспортной системы поточного следования пассажира по принципу «сухие ноги». Методы: Основными инструментами анализа и управления пассажирского комплекса при осуществлении постоянной деятельности служат: причинно-следственные связи, алгоритмизация, картирование, анализ данных и др. Результаты: Представлен вариант организации и реализации эргономичного и рационального планирования пространства железнодорожной и городской среды методом организации поточного следования пассажиров на основе принципа «сухие ноги». Практическая значимость: На примере полученного алгоритма (последовательности) обеспечить клиенту беспрепятственный и комфортный пропуск по всему маршруту следования: от начала маршрута, в пути следования, при пересадках и окончании маршрута, независимо от используемого вида транспорта.

Ключевые слова: принцип «сухие ноги», пассажир, транспортный потенциал, поточное следование пассажира, инфраструктура, комфорт

Контакты: t.schmaniov@yandex.ru, ulyanickaya_viktoriya@mail.ru, l_PuhovaMS@orw.rzd, aysitnikov@inbox.ru, natbor65@mail.ru

Formation of a Competitive Environment on the Example of Transport Potential by the Method of Organizing Passenger Flow Based on “Dry Feet” Principle T.M. Shmanev, V.I. Ulyanitskaya, M.S. Gorbunova, A.Yu. Sitnikov, N.B. Fedorova
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-333-344

Purpose: Formation of the system of transport potential and universalization of a railway and urban (municipal) transport system for a passenger flow according to “dry feet” principle. Methods: The main tools for the analysis and management of a passenger complex at implementation of ongoing activities are: cause-and-effect links, algorithmization, mapping, data analysis, etc. Results: Variant for organization and implementation of ergonomic and rational planning of space of railway and urban environment by the method of passenger flow organization based on the principle of “dry feet” is presented. Practical importance: using the obtained algorithm (sequence) as an example, to provide a client with an unhindered and comfortable pass along an entire route: from a route beginning, along a route, during transfers and a route end regardless of transport mode used.

Keywords: “Dry feet” principle, passenger, transport potential, passenger flow, infrastructure, comfort

Contacts: t.schmaniov@yandex.ru, ulyanickaya_viktoriya@mail.ru, l_PuhovaMS@orw.rzd, aysitnikov@inbox.ru, natbor65@mail.ru

Цель: Повышение эффективности мультимодальных пассажирских перевозок на основе совершенствования системы управления транспортно-пересадочными узлами в агломерациях. Методы: Проведен аналитический обзор нормативных документов, федеральных законов и теоретических положений, анализ пассажиропотока и пассажирооборота в России, применен синергетико-логистический подход. Результаты: Разработана концепция совершенствования транспортно-пересадочных узлов и комплекс мероприятий, их обеспечивающих, предложен новый синергетико-логистический подход в управлении транспортно-пересадочными узлами, установлены элементы взаимодействия транспортно-пересадочных узлов для удовлетворения спроса пассажиров, представлены теоретические основы и концептуальная структура методологического подхода. Практическая значимость: Предложенный синергетико-логистический подход позволит повысить заинтересованность пассажиров в железнодорожных перевозках, эффективность функционирования транспортно-пересадочных узлов, развитие мультимодальных пассажирских перевозок, оптимизацию и перераспределения пассажиропотоков.

Ключевые слова: пассажир, транспортно-пересадочный узел, мультимодальная пассажирская перевозка, концепция, система управления, железнодорожный транспорт

Контакты: marinka96puhova@gmail.com, novitchihin@bk.ru

Improving the Management System of Transport Hubs M.S. Gorbunova, A.V. Novichikhin
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-345-358

Purpose: To increase the efficiency of multimodal passenger transportation based on improving the management system of transport hubs in agglomerations. Methods: An analytical review of regulatory documents, federal laws and theoretical provisions, an analysis of passenger traffic and passenger turnover in Russia, a synergetic and logistic approach was applied. Results: The concept of improving transport hubs and a set of measures to ensure such hubs has been developed, a new synergetic-logistic approach in the management of transport hub has been proposed, the elements of interaction of transport hubs to meet passenger demand are established, the theoretical bases and conceptual structure of the methodological approach are presented. Practical significance: The proposed synergetic and logistic approach will increase the interest of passengers in rail transportation, the efficiency of the functioning of transport hubs, the development of multimodal passenger transportation, optimization and redistribution of passenger traffic.

Keywords: passenger, transport interchange hub, multimodal passenger transportation, concept, management system, railway transport

Contacts: marinka96puhova@gmail.com, novitchihin@bk.ru

Цель: В настоящее время наиболее распространенные зарубежные геотехнические программные комплексы (Midas GTS NX, Plaxis) имеют в своем составе модули для теплофизического моделирования. Теплофизическое моделирование особенно важно при проектировании и строительстве на основаниях, сложенных мерзлыми грунтами. При проведении численных расчетов важным является этап верификации моделей, в данном случае теплофизических моделей, мерзлых грунтов на предмет их соответствия теоретическим основам и расчетным предпосылкам, заложенным в отечественных нормах. С этой целью было выполнено сравнение теоретических предпосылок в зарубежных геотехнических комплексах с предпосылками, заложенными в пакете Termoground, созданном при участии специалистов ФГБОУ ВО ПГУПС (С. А. Кудрявцев, И. И. Сахаров, В. Н. Парамонов). Данный пакет имеет длительный опыт успешного использования в практике расчетов и проектирования, реализованные в нем теоретические предпосылки верифицированы и полностью соответствуют требованиям отечественных норм. Методы: Проведение теоретического анализа нормативных и технических документов зарубежных программных комплексов. Выполнение численного моделирования реальных теплофизических задач. Результаты: Установлено, что зависимости, лежащие в основе зарубежных геотехнических комплексов, в целом имеют те же теоретические предпосылки, что и отраженные в отечественных нормативных документах, также при численном моделировании отмечена удовлетворительная сходимость расчетных температурных полей в массиве грунта для реальных задач строительства сооружений на мерзлых грунтах. Практическая значимость: Полученные результаты могут быть использованы в практике проектирования и строительства для задания теплофизических параметров грунтов основания при проведении численного моделирования теплофизических задач и анализа геокриологической ситуации в условиях Крайнего Севера.

Ключевые слова: численное моделирование, теплофизическое моделирование, мерзлый грунт, многолетнемерзлые грунты, теплоемкость грунта, теплопроводность грунта, midas

Контакты: kslivez@yandex.ru, kolmogorovsg@list.ru, ilyako27@mail.ru

Frozen Soil Parameters at Numerical Simulation of Thermophysical Tasks K.V. Slivec, S.S. Kolmogorova, I.A. Kovalenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-359-366

Purpose: Currently, the most prevalent foreign geotechnical software systems (Midas GTS NX, Plaxis) include modules for thermophysical modeling. Thermophysical modeling is especially important in the design and construction on foundations composed of frozen soils. When carrying out numerical calculations, an important stage is the verification of models, here thermophysical models, of frozen soils for their compliance with theoretical bases and calculation prerequisites, underlying in domestic standards. For this purpose, a comparison was made of theoretical prerequisites in foreign geotechnical complexes with prerequisites underlying in Termoground package which was created with the participation of specialists from the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Petersburg State Transport University, PGUPS [Kudryavtsev S.A., Sakharov I.I., Paramonov V.N.]. This package has a long background of successful use in the practice of calculations and projection; the theoretical premises, implemented therein. are verified and fully comply with the requirements of domestic standards. Methods: Conducting theoretical analysis of regulatory and technical documents of foreign software systems. Performing numerical simulation of real thermophysical problems. Results: It has been established that dependences underlying foreign geotechnical complexes, in general, have the same theoretical prerequisites as those reflected in domestic regulatory documents; also, at numerical modeling, a satisfactory convergence of the calculated temperature fields in a soil mass for building construction real tasks on frozen ground was noted. Practical importance: The obtained results can be used in the practice of design/construction for to set thermophysical parameters for foundation soils in the course of numerical modeling of thermophysical tasks and analysis of geocryological situation of the Far North conditions.

Keywords: numerical modeling, thermophysical modeling, frozen soil, permafrost soils, soil heat capacity, soil thermal conductivity, midas

Contacts: kslivez@yandex.ru, kolmogorovsg@list.ru, ilyako27@mail.ru

Цель: Выполнить анализ факторов, влияющих на распределение добавочного давления от наземного строительства на обделки перегонных тоннелей метрополитена. Методы: Математическое моделирование методом конечных элементов системы, включающей в себя грунтовый массив, обделку перегонного тоннеля и нагрузку от фундамента наземного сооружения. Результаты: Установлен вид графика распределения добавочного давления от наземного строительства в ненарушенном массиве и в массиве, напряженно-деформированное состояние которого нарушено проходкой тоннеля. Установлено, что изменение добавочного давления прямо пропорционально изменению нагрузки как по глубине, так и на расстоянии от оси фундамента; этот закон сохраняется при изменении любых других параметров (в ненарушенном грунтовом массиве и в массиве, напряженно-деформированное состояние которого изменено проходкой тоннеля, при разном способе моделирования проходки тоннеля, при использовании разных геомеханических моделей грунта). Установлено, что величина добавочного давления от наземного строительства практически не зависит от способа моделирования проходки тоннеля. Обосновано различие результатов при описании грунта в модели Мора — Кулона и в ее модификации. Практическая значимость: Показана возможность достаточно точно определить величину добавочного давления от наземного строительства на обделку тоннеля, не обладая информацией о способе его проходки.

Ключевые слова: тоннели метрополитена, давление, напряжения, грунтовый массив, метод конечных элементов

Контакты: scarlunch@mail.ru, ankonkov@yandex.ru, snoval@yandex.ru, benin.andrey@mail.ru

Factors Affecting Additional Pressure Distribution from Ground Construction on Subway Tunnels A.A. Sokornov, A.N. Konkov, A.L. Novikov, A.V. Benin
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-367-377

Purpose: To analyze the factors affecting pressure distribution from ground construction on subway tunnel linings. Method: Mathematical modeling by finite element method of a system that includes a soil massif, an interstation tunnel lining and a load from ground building foundation. Results: The type of additional pressure distribution graph from ground construction inviolate massif and in the massif, which stress-strain state is distorted by tunneling, is established. It is found that the change of additional pressure is directly proportional to load change as by depth as well as by distance from foundation axis; this law is preserved at any other parameter change (in inviolate soil massif and in the massif which stress-strain state is changed by tunneling, at various ways of tunneling modeling, at the use of various geomechanical soil models). It is established that the value of additional pressure from ground construction practically doesn’t depend on tunneling modeling method. The difference between the results at soil description via Mohr-Coulomb model and via its modification is substantiated. Practical importance: It is shown the possibility to determine accurately the amount of additional pressure from ground construction on tunnel lining without having information on tunneling method.

Keywords: subway tunnels, ground pressure, stress-strain, soil massif, finite element method

Contacts: scarlunch@mail.ru, ankonkov@yandex.ru, snoval@yandex.ru, benin.andrey@mail.ru

Цель: Создание высокоэффективного теплоизоляционного конструкционного бетона, рекомендуемого для изоляции и предотвращения оттаивания вечномерзлых грунтов. Методы: При проведении исследований использовали ГОСТ 25820—2014 «Бетоны легкие. Технические условия», ГОСТ 25485—2019 «Бетоны ячеистые. Общие технические условия». Определение прочности и обработка результатов — по ГОСТ 10180—2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам»; коэффициент теплопроводности определяли по ГОСТ 7076—99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме»; морозостойкость бетона по ГОСТ 10060—2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости»; плотность бетона в состоянии естественной влажности — по ГОСТ 12730.1—2020 «Бетоны. Методы определения плотности». Установлено экспериментально, что для создания высокоэффективного теплоизоляционно-конструкционного бетона целесообразно в качестве заполнителя использовать пеностекло фракции 1,25–2,5 мм, D250, λ ≈ 0,06 Вт/м·оС и для создания прочной и надежной матрицы на цементной основе эффективно использовать тонкодисперсный микрокремнезем в сочетании с комплексной химической добавкой на поликарбоксилатной основе, модифицированной нанодисперсиями диоксида кремния, SiO2. Результатами физико-механических исследований подтверждено, что эффективно использовать совместно частицы диоксида кремния микро- и наноразмера в сочетании с ПАВ, представленными поликарбоксилатными полимерами, при этом формируется пеностеклобетон с наилучшими показателями по прочности на сжатие и значительно повышается прочность на растяжение при изгибе, коэффициент трещиностойкости наномодифицированного пеностеклобетона, Kтр = Rизг/Rсж = 3,6/13,3 = 0,27, имеет достаточно высокое значение, что должно обеспечивать повышенную трещиностойкость и надежность защитному покрытию. Для повышения плотности, прочности без ухудшения теплоизолирующих показателей целесообразно дополнительно использовать в качестве наполнителя тенкомолотый доменный шлак, который повышает связность пеностеклобетонной смеси и прочность пеностеклобетона. Практическая значимость: Рациональное соотношение компонентов наномодифицированной пеностеклобетонной смеси обеспечивает создание высокоподвижной пеностеклобетонной смеси, обладающей хорошей удобоукладываемостью, и на ее основе формируется уникальный теплоизоляционно-конструкционный материал со следующими характеристиками: D900; λ = 0,14 Вт/м · °С, В12, Btb2,9 F1300, что характеризует его как теплоизоляционный материал повышенной надежности и долговечности, который целесообразно рекомендовать для суровых регионов Арктики.

Ключевые слова: пеностеклобетон, пеностекло, теплоизоляционно-конструкционный материал, надежность, долговечность, комплексная химическая добавка, коэффициент теплопроводности, морозостойкость, прочность

Контакты: ivstepanova88@mail.ru, abukhasan@pgups.ru, 9046185117@mail.ru

Innovative Structural-Heat-Insulating Concrete for Insulation and Stability Rise of Frozen Foundation Soils I.V. Stepanova, M. Abu-Khasan, V.Ya. Soloviova
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-378-389

Purpose: To create highly effective heat-insulating structural concrete, recommended for insulating and preventing permafrost soil thawing. Methods: When conducting research, we used GOST (Russia State Standards) 25820-2014 “Lightweight concrete. Specifications”, GOST 25485—2019 “Cellular concrete. General technical conditions”. Determination of strength and processing of results according to GOST 10180-2012 “Concrete. Methods for determining strength upon control samples”; thermal conductivity coefficient was determined according to GOST 7076-99 “Construction materials and products. Method for determining thermal conductivity and thermal resistance at stationary thermal regime”; frost resistance of concrete according to GOST 10060-2012 “Concrete. Methods for determining frost resistance”; density of concrete in natural moisture state- according to GOST 12730.1-2020 “Concrete. Density determination methods”. It has been established experimentally that in order to create highly efficient heat-insulating-structural concrete, it is advisable to use as a filler a foam glass of fraction 1.25–2.5 mm, D250, λ ≈ 0.06 W/ m · °C, and for to create strong and reliable matrix on cement basis it’s effective to use finely dispersed microsilica in combination with complex chemical additive on polycarboxylate basis, modified with nano-dispersions of silicon dioxide, SiO2. Results of physicalmechanical studies have confirmed that it is effective to use particles of silicon dioxide together of micro- and nano-size in combination with surfactants represented by polycarboxylate polymers, meanwhile, foamed glass concrete with the best compressive strength and tensile strength at bending a rises significantly, coefficient of resistance to cracks of nanomodified foam glass concrete, Ktr. = Rbend./Rcompress. = 3.6/13.3 = 0.27, has rather high value which should provide for increased resistance to cracks and for reliability for a protective coating. In order to increase density/strength without deteriorating heat-insulating indicators it is advisable to use additionally a finely-ground blast-furnace slag as a filler which a rises cohesion of foam glass concrete mixture and strength of foam glass concrete. Practical significance: Rational ratio of components of nanomodified foam glass concrete mixture ensures the creation of highly mobile foam glass concrete mixture with good workability, and on the mixture basis, a unique heat-insulating-structural material is formed with the following characteristics: D900; λ = 0.14 W/m·°C, B12, Btb2.9 F1300 that defines it as a thermal insulation material of increased reliability and durability, which is advisable for recommendation for the Arctic harsh regions.

Keywords: foam glass concrete, foam glass, heat-insulating-structural material, reliability, durability, complex chemical additive, thermal conductivity coefficient, frost resistance, strength

Contacts: ivstepanova88@mail.ru, abukhasan@pgups.ru, 9046185117@mail.ru

Цель: Показать особенности расчета сооружений на действие слабых частых землетрясений. Методы: Численное моделирование сейсмических колебаний сооружений. Анализ предельных состояний. Результаты: Проанализированы особенности расчета сооружений на действие слабых землетрясений. Рассмотрены землетрясения с повторяемостью раз в 30 лет и раз в 50 лет. В первом случае после землетрясения сооружение должно работать в штатном режиме без повреждений. Во втором случае допускаются повреждения, не влияющие на возможность эксплуатации сооружения. Основное внимание уделено трем вопросам: заданию упругих и демпфирующих характеристик железобетона, формализации предельных состояний и сочетаниям нагрузок. Оценена зависимость демпфирования от степени армирования железобетона. При оценке предельных состояний кроме расчетов по трещиностойкости и прочности рассмотрена возможность исключения паники среди людей. Для ее исключения предлагается ограничивать уровень скорости в определенных октавных диапазонах. Разработаны предложения для оценки коэффициентов сочетаний различных нагрузок с сейсмической. Оценены коэффициенты сочетаний сейсмической и ледовой нагрузки. Практическая значимость: Установлена система расчетных коэффициентов для оценки сейсмостойкости при относительно слабых, частых воздействиях. Показано, что для сильных воздействий коэффициенты сочетаний для разных регионов оказываются близкими, а для слабых воздействий они могут сильно отличаться друг от друга.

Ключевые слова: слабые землетрясения, частые землетрясения, предельное состояние, коэффициент армирования, трещиностойкость, прочность, коэффициент сочетаний нагрузок

Контакты: uzdin@mail.ru, benin.andrey@mail.ru, shoxistashukurullayevna@yandex.ru, sabirovaanna95@yandex.ru, derof1996@mail.ru

Features of Construction Calculation on Frequent Weak Earthquake Impact А.М. Uzdin, А.V. Benin, Sh.Sh. Nazarova, О.B. Sabirova, М.S. Belashov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-19-2-390-404

Purpose: To show the features of the calculation of constructions in opposition to the effect of weak frequent earthquakes. Methods: Numerical modeling of seismic vibrations of constructions. Analysis of limit states. Results: The specificities of construction calculation for impact of weak earthquakes are analyzed. Earthquakes of 1 per 30 and per 50 years repeatability are considered. In the first case, after an earthquake a construction should operate standardly, without damage. In the second case, damages, that does not affect construction exploitation, are accepted. Main attention is paid on the three issues: setting of elastic and damping characteristics of ferroconcrete, formalization of limit states, load combinations. The dependence of a damping from ferroconcrete reinforcement degree is estimated. When evaluating limit states, besides calculations on crack resistance and strength, the possibility to exclude people panic is considered. To make so, it’s proposed to limit speed level in certain octave ranges. Proposals are developed for estimation of coefficients for combinations of various loads with seismic ones. The coefficients for combinations of seismic and ice loads are evaluated. Practical importance: A system of calculating coefficients has been established to assess seismic resistance under relatively weak, frequent impacts. It’s been shown that for strong impacts, the combination coefficients for different regions turn out to be close to each other, while for weak impacts, they can differ drastically.

Keywords: weak earthquakes, frequent earthquakes, limit state, reinforcement coefficient, crack resistance, strength, load combination coefficient

Contacts: uzdin@mail.ru, benin.andrey@mail.ru, shoxistashukurullayevna@yandex.ru, sabirovaanna95@yandex.ru, derof1996@mail.ru