Выпуск 3 - Issue 3

Цель: Гидрологическое обоснование конструкций дренажных систем, эффективно осушающих слабоводопроницаемые грунты земляного полотна. В результате переувлажнения грунтов атмосферными осадками и грунтовыми водами верхнее строение пути подвергается деформации и теряет свою прочность. Для исключения неблагоприятных процессов применяют различные водоотводные устройства и дренажные системы. В современном мире значительно возросли скорость движения и количество грузоперевозок и увеличилась нагрузка на верхнее строение пути. Для снижения рисков к конструкциям дренажных систем необходимо применять гидрологические требования по обеспечению влажностного режима грунтов земляного полотна. Методы: Применительно к новым конструкциям используется традиционный воднобалансовый метод оценки эффективности дренажа, учитывающий два основных типа увлажнения: атмосферный и смешанный. Для атмосферного питания приводятся данные по расчетному притоку воды к дренажу в Северо-Западной зоне России. Атмосферное питание может отсутствовать в случае применения геомембран на основной площадке земляного полотна. Расстояние между коллекторами определено по авторской методике, полученной аналитическим методом. Результаты: Предложена новая конструкция бесполостной дрены. Доказано, что предложенная конструкция в слабоводопроницаемых грунтах дренирует земляное полотно эффективнее, чем подкюветный дренаж. Приведен пример гидравлического расчета такой дрены, определено расстояние между отводящими коллекторами в заданных условиях. Практическая значимость: Благодаря применению бесполостного дренажа влажность грунтов земляного полотна снизится, что приведет к увеличению его несущей способности. Результаты могут быть использованы в слабоводопроницаемых грунтах, распространенность которых достаточно велика. Конструкции, включающие бесполостной дренаж, могут использоваться в комплексе с традиционными.

Ключевые слова: Земляное полотно, слабоводопроницаемые грунты, дренаж, инфильтрация, грунтовые воды, атмосферные осадки, сроки осушения, геотекстильный материал, геомембрана, расчетный приток, водный баланс, расчетная обеспеченность

Контакты: kanziber3@yandex.ru, shtykov41@mail.ru, pol1nom@yandex.ru, vasilevama_79@mail.ru

Ways to Improve Hydrological Efficiency of Railway Subgrade Drainage Yu. A. Kantsiber, V. I. Shtykov, A. B. Ponomarev, M. A. Vasileva
DOI:10.20295/1815-588X-2022-3-411-420

Purpose: Hydrological rationale for drainage system buildings that effectively drain poorly permeable subgrade soils. As a result of watering of soils by rainfalls and groundwaters, track upper structure undergoes deformation and loses its strength. To exclude adverse processes, various drainage devices and drainage systems are used. In the modern world, traffic speed and freight transportation quantity have risen and the load on track superstructure has significantly increased. To reduce risk for drainage system buildings it is necessary to apply hydrological requirements to ensure moisturizing regime of subgrade soils. Methods: For new structures, traditional water-balance method for drainage efficiency assessment is used. The method takes into account two main types of moisturizing: atmospheric and mixed ones. For atmospheric watering, we used the data on water estimated inflow to a drainage in Russia North-West zone. Atmospheric nutrition may be absent in the case of geomembrane usage on subgrade major platform. The distance between collectors is determined by the author’s methodology obtained by an analytical method. Results: The new structure of gravel drain is proposed. It has been proven that the proposed structure in poorly permeable soils drains a subgrade more efficiently than a subditch drainage does. An example of a hydraulic calculation of such a drain is given, the distance between outlet collectors in the set conditions is determined. Practical significance: Due to the use of gravel drainage, subgrade soil moisture will decrease that will lead to the subgrade bearing capacity increase. The results can be used in poorly permeable soils which prevalence is quite high. Structures, including gravel drainage, can be applied in combination with traditional ones.

Keywords: Subgrade, poorly permeable soils, drainage, infiltration, rainfalls, groundwaters, timeframes for draining, geotextile material, geomembrane, predicted inflow, water balance, predicted sufficiency

Contacts: kanziber3@yandex.ru, shtykov41@mail.ru, pol1nom@yandex.ru, vasilevama_79@mail.ru

Цель: Разработка информационной модели перспективной базы данных в системе управления телекоммуникационной сетью с применением технологии Carrier Ethernet для обеспечения эффективности хранения, доступа и обновления данных о функционировании телекоммуникационной сети, что позволит увеличить оперативность выполнения встроенных процессов контроля и управления ОАМ при своевременном и обоснованном формировании решений по управлению телекоммуникационной сетью в условиях высокой динамики изменения ее состояния, а также с учетом особенностей технологии Carrier Ethernet. Таким образом, с целью предоставления услуг заданного качества сформирована информационная модель базы данных в системе управления телекоммуникационной сетью с указанием основных источников информации, которыми являются подсистемы и модели системы управления телекоммуникационной сетью, в соответствии с ранее разработанной трехуровневой концептуальной моделью. А также для достижения поставленной цели разработана логическая структура полученной информационной модели базы данных на примере объектов предметной области. Методы: Основы теории управления сложными процессами, теория многоагентных систем управления распределенными объектами, теория систем хранения и представления информации, методы объектно-ориентированного проектирования, теоретико-множественный подход для описания множества данных об объекте управления. Результаты: Полученная информационная модель базы данных и разработанная логическая трехуровневая структура функционирования описаны вербально и математически. Дана оценка функционирования предложенной логической структуры базы данных в системе управления телекоммуникационной сети связи с применением технологии Carrier Ethernet и механизмов ОАМ. Предложены направления дальнейшего исследования в направлении разработки моделей основных процессов сбора, обработки и предоставления данных о функционировании подсистем в системе управления телекоммуникационной сетью. Практическая значимость: Разработанная информационная модель базы данных в системе управления телекоммуникационной сетью отличается от известных возможностью учета и включения в нее данных реализации комплекса уникальных моделей функционирования и управления телекоммуникационной сетью Carrier Ethernet и механизмов управления ОАМ, ранее полученных авторами и являющихся подсистемами в системе управления телекоммуникационной сетью с использованием возможностей технологии Carrier Ethernet.

Ключевые слова: Телекоммуникационная сеть, система управления, объектно-ориентированная база данных, база знаний, интеллектуальная система

Контакты: kanaev@pgups.ru, elinabeneta@yandex.ru, serde4ko01@bk.ru

Informational Model of Promising Database in the System of Management for Carrier Ethernet Telecommunication Network A. K. Kanaev, E. V. Login, K. A. Pudovkina
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-421-431

Purpose: To develop an informational model of a promising database in the system of management of telecommunication network which uses Carrier Ethernet technology for to ensure the efficiency of storage, access and update of data on the telecommunication network functioning that will allow to increase the operativeness of implementation of OAM (Operation, Administration and Management) control-management built-in processes at timely and reasonable decision-making on telecommunication network management in conditions of high dynamics of changes in the network state as well as in view of Carrier Ethernet technology specificities. Thus, in order to provide services of given quality, an information model of database in telecommunication network management system has been created with indication of information main sources which’re represented by subsystems and models of telecommunications network management system in accordance with the previously developed three-level conceptual model. Also, to achieve the stated goal a logical structure of the obtained database information model on the example of domain objects has been developed. Methods: Fundamentals of complex process management theory; theory of multi-agent systems of management of distributed object; theory of systems of information storage and presentation; object-oriented projection method; set-theoretic approach for the description of data set about a control object. Results: The obtained informational model of database and the developed logical three-level structure of functioning are described verbally and mathematically. The evaluation of functioning of the proposed logical structure of the database in the system of telecommunication network management using Carrier Ethernet technology and OAM mechanisms is given. The directions of further research towards development of the models of major processes of collection, processing and provision of data on functioning of subsystems in the system of telecommunications network management are proposed. Practical significance: The developed informational model of database in the system of telecommunications network management differs from well-known ones by the possibility of accounting for and including in the data of the implementation of the complex of unique models of functioning and management of Carrier Ethernet telecommunication network and the mechanisms of OAM management, that were previously obtained by the authors and represent subsystems in the telecommunications network management system with the use of Carrier Ethernet technology possibilities.

Keywords: Telecommunication network, control system, object-oriented database, knowledge base, intelligent system

Contacts: kanaev@pgups.ru, elinabeneta@yandex.ru, serde4ko01@bk.ru

Цель: Рассмотреть вопрос выполнения оперативного контроля деформаций призабойной зоны тоннеля с использованием технологии наземного лазерного сканирования при проходке тоннеля новоавстрийским методом туннелирования, который является наиболее прогрессивным и экономически целесообразным методом строительства подземных сооружений горным способом. Сущность этого метода заключается в том, что в качестве крепи призабойной зоны тоннеля используется самонесущая оболочка из набрызг-бетона без использования традиционных методов крепления, что позволяет существенно экономить время на проходку тоннелей, особенно имеющих сложную геометрию и нестандартные габариты. При этом концептуальной основой данного метода является необходимость оперативного выявления деформаций грунтового массива призабойной зоны, обоснованная необходимостью обеспечения безопасности ведения работ. Методы: В качестве основного метода определения геопространственного положения призабойной зоны тоннеля предложено рассмотреть технологию наземного лазерного сканирования. Обработка результатов сканирования выполнена в специализированном программном комплексе Leica Cyclone 3DR. Результаты: Рассмотрен существующий опыт геодезического контроля деформаций в туннелировании новоавстрийским методом. Представлены результаты обработки данных наземного лазерного сканирования отдельного фрагмента тоннеля, получена его математическая трехмерная модель, и выполнена оценка отклонений фактической поверхности тоннеля от полученной теоретической поверхности. Практическая значимость: Полученная трехмерная модель может быть в дальнейшем использована для геодезического контроля деформаций. Обоснованы теоретические основы оценки требуемой точности определения деформационных характеристик, которые базируются на переходе от строительных допусков к средним квадратическим погрешностям определения деформационных характеристик и затем к средним квадратическим погрешностям координат точек лазерного сканирования. Определены укрупненные этапы сканирования с учетом технологии проходки тоннелей новоавстврийским методом.

Ключевые слова: Новоавстрийский метод туннелирования, геодезический контроль деформаций, призабойная зона тоннеля, наземное лазерное сканирование, трехмерная модель

Контакты: afonin83@yandex.ru, kavkazskiy_vn@mail.ru, anikitchin@gmail.com

Operational Geodetic Check of Bottom-Hole Zone Deformations at Innovative Tunneling Technologies D. A. Afonin, V. N. Kavkazskiy, A. A. Nikitchin
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-432-443

Purpose: To consider the issue on performance of operational control of deformations of tunnel bottomhole zone with the use of ground-based laser scanning technology when tunneling with New Austrian tunneling method which is the most progressive one and feasible in economics terms for underground building construction by mining. The essence of this method is in that as a support for tunnel bottom-hole zone, a self-supporting shell made of sprayed concrete without traditional fastening method usage is applied that allows to save time for tunneling significantly, especially of those tunnels which have complex geometry and non-standard dimensions. At the same, the conceptual basis for this method is the necessity to identify operatively bottomhole zone soil mass deformations that’s justified by the need to provide job realization safety. Methods: As a major method for to determine tunnel bottomhole zone geospatial position it is proposed to consider ground-based laser scanning technology. Scanning result processing was implemented in specialized software package Leica Cyclone 3DR. Results: Existing experience of geodetic check of deformations in tunneling by New Austrian method is considered. Processing results for data on ground laser scanning of a tunnel separate fragment are presented, a tunnel mathematical three-dimensional model is obtained and assessment of deviations of tunnel actual surface from obtained theoretical one is fulfilled. Practical significance: The obtained threedimensional model can be further used for geodetic monitoring of deformations. Theoretical bases for estimation required accuracy for deformation characteristics definition are substantiated which are based on the transition from construction tolerances to average quadratic errors of deformation characteristics definition and then to average quadratic errors of coordinates for laser scanning points. The enlarged stages of scanning are defined with view of tunneling technology of New Austrian method.

Keywords: New Austrian tunneling method, geodesic deformation check, tunnel bottomhole zone, groundbased laser scanning, three-dimensional model

Contacts: afonin83@yandex.ru, kavkazskiy_vn@mail.ru, anikitchin@gmail.com

Цель: Определение наиболее эффективных способов и компонентов для укрепления слабых иольдиевых глин, используемых при создании транспортных магистралей в регионах Севера. Методы: Определение основных физико-механических характеристик глинистого грунта проводилось в соответствии с требованиями: ГОСТ 12536—2014 «Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава»; ГОСТ 25584—2016 «Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации»; ГОСТ 22733—2016 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности»; ГОСТ 5180—2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик»; ГОСТ 25100—2020 «Грунты. Классификация». Показано, что эффективное укрепление слабого глинистого грунта достигается в результате его предварительной стабилизации при помощи гранулированного доменного шлака или природного известняка фракции ≈ 2,5 мм. Рациональное количество гранулированного доменного шлака или известняка составляет 15 мас.% от массы грунта, и при этом глинистый грунт имеет наибольшее значение прочности (2,25–2,45) МПа. Разница в показателях прочности в пользу известняка составляет 9,0 %. Экспериментально установлено, что для повышения прочности укрепляемого глинистого грунта эффективно использовать гранулированный доменный шлак в сочетании с тонкомолотым доменным шлаком, рациональное количество которого составляет 10 мас.% от массы грунта, достигаемая прочность которого соответствует маркам М20–М25. Определено, что для комплексного улучшения показателей прочности, плотности, морозостойкости необходимо к глинистому грунту, укрепленному доменным металлургическим шлаком, дополнительно ввести реакционно-активные компоненты, в качестве которых эффективно использовать портландцемент в количестве не более 5 мас.% от массы грунта в сочетании с сухой комплексной химической добавкой «ПРА», рациональное количество которой составляет 2,0 мас.% от массы (ПЦ + ТДШ). Практическая значимость: Стабилизированный и комплексно укрепленный слабый глинистый грунт характеризуется следующими фактическими показателями: M50 F35 K10 — 0,026 м/сут, который может быть использован в качестве основания при строительстве транспортных магистралей местного значения в регионах Севера.

Ключевые слова: Глинистый грунт, стабилизация, укрепление, прочность, коэффициент фильтрации, гранулированный доменный шлак, тонкомолотый шлак, химическая добавка

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

Methods for Stabilizing and Strengthening Yoldian Clays and Weak Clay Soils When Creating a Subgrade in the Far North Regions M. Abu-Khasan, V. Ya. Soloviova, A. S. Sakharova
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-444-454

Purpose: Definition of the most effective methods and components for strengthening weak Yoldian clays used in the creation of transport routes in the North regions. Methods: The definition of the main physical-mechanical characteristics of clay soil was carried out in accordance with the requirements: of GOST (Russia State Standard) 12536—2014 “Soils. Methods for laboratory determination of granulometric (grain) and microaggregate composition”; GOST 25584—2016 “Methods for laboratory determination of the filtration coefficient”; GOST 22733—2016 “Soils. Method for laboratory determination of maximum density”; GOST 5180—2015 “Soils. Methods of laboratory determination of physical characteristics”; GOST 25100—2020 “Soils. Classification”. It is shown that the effective strengthening of weak clay soil is achieved as a result of its preliminary stabilization with the help of granulated blast-furnace slag or natural limestone of ≈2.5 mm fraction. The rational amount of granulated blast-furnace slag or limestone is 15 wt.% of the soil mass and at the same time, clay soil has the highest strength value — (2.25–2.45) MPa. The difference in strength indicators in favor of limestone constitutes 9.0%. It has been experimentally established that in order to increase reinforced clay soil strength it is effective to use granulated blast-furnace slag in combination with finely ground blast-furnace slag which rational amount of is 10 wt.% of soil mass which achieved strength of corresponds to M20–M25 grade. It has been defined that for comprehensive improvement of the indicators as strength, density, and frost resistance it is necessary to introduce additionally to clay soil, reinforced with blast-furnace metallurgical slag as reactive components which it’s effective to use Portland cement in amount of not more than 5 wt.% of soil mass in combination with dry complex chemical additive “PRA” which rational amount of constitutes 2.0 wt.% by weight of (Portland cement + finely ground blast-furnace slag). Practical significance: Stabilized and comprehensively strengthened weak clayey soil is characterized by the following actual indicators: M50 F35 K10 — 0.026 m/day which can be used as a base at construction of transport routes of local importance in the regions of the North.

Keywords: Clay soil, stabilization, strengthening, strength, filtration coefficient, granulated blast-furnace slag, finely ground slag, chemical additive

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

Цель: Выявление мест концентрации ЧС позволит разработать эффективную методику обеспечения железнодорожным подвижным составом перевозок колесной и гусеничной техники для ликвидации последствий ЧС. Анализ статистических данных о чрезвычайных ситуациях в России за период с 2010 по 2020 г., постановка вопроса для дальнейшего построения модели процесса организации доставки техники для ликвидации ЧС; изучение чрезвычайных ситуаций (ЧС) по характеру и виду источников возникновения, места концентрации и сбор статистических данных о ЧС в России за период с 2010 по 2020 г. Методы: Сравнение и анализ показателей, характеризующих ЧС; выводы по статистическим исследованиям, выявление закономерностей и рисков возникновения ЧС. Результаты: Получение прогнозных данных о регионах с местами возникновения ЧС с высокой частотой вероятности; выделение в отдельный сегмент вопросов, связанных с организацией железнодорожных перевозок техники к местам ЧС. Практическая значимость: Возможность дальнейшей разработки эффективных направлений деятельности в области транспортного обеспечения последствий ЧС в местах их вероятной концентрации.

Ключевые слова: Чрезвычайные ситуации, потребности в технических средствах и рабочей силе, материальный ущерб, природные и техногенные катастрофы

Контакты: nona-kobozeva@yandex.ru

Analysis of Emergence Concentration Spots in Russian Federation Last Years and Transport Provision Issues N. G. Kobozeva
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-455-463

Purpose: Detecting of spots of concentration of emergences will allow to develop an effective methodology for provision of railway rolling stocks with transportation of wheeled and caterpillar technique for liquidation of emergence consequences. Statistical data analysis on emergences in Russia from 2010 to 2020 period; issue statement for model further design on technique delivery process organization for emergence liquidation; emergence study by character and kind of occurrence origins; concentration spots and statistical data collection of emergences in Russia from 2010 to 2020 period. Methods: Comparison and analysis of indicators characterizing emergences; conclusions on statistical research; identification of emergence legitimacies and occurrence risks. Results: Prognosis data obtaining on regions with spots with high frequency probability emergences; outlining in separate segment of questions connected with railway transportation of technique to emergence spots. Practical significance: Possibility for further development of effective directions of activity in the sphere of transport provision of emergence consequences in the spots of emergence probable concentration.

Keywords: Emergences, requirements in technical means and working force, material damage, natural and technogenic catastrophes

Contacts: nona-kobozeva@yandex.ru

Цель: Обобщение характеристик гидрологического режима р. Яны и оценка неблагоприятных и опасных гидрологических явлений в районе поселка Усть-Куйга. Поселок является важной транспортной перевалочной базой между тремя якутскими улусами: Усть-Янским, Верхоянским и Эвено-Бытантайским и перспективен в плане развития основных отраслей хозяйства Республики Саха, включая разработку месторождений золота. Методы: Сбор, систематизация, обработка и статистический анализ опубликованных материалов гидрологических наблюдений на посту Усть-Куйга и на ближайших постах, расположенных на р. Яне и имеющих продолжительные ряды данных наблюдений. Результаты: Получены характеристики экстремальных уровней и расходов воды в различные фазы гидрологического режима, данные о ледовых явлениях и сведения о крупнейших наводнениях, вызывающих затопление территории поселка. Установлено, что число лет с малой продолжительностью открытого русла (от 93 до 98 суток), наименее благоприятной для доставки грузов речным транспортом, составляет 20 % за 1938–1989 гг. Случаи полного прекращения стока воды р. Яны на сутки и более составляет 40 % (21 год) периода наблюдений (52 год). Промерзание русла зимой и отсутствие стока воды в течение 30 суток и более отмечалось в 28 % случаев. Наибольшая продолжительность (109 суток) периода без стока воды зафиксирована в 1975 г. Крупнейшее наводнение в Усть-Куйге произошло в июне 1996 г., когда был затоплен весь поселок. По высоте затопления оно превзошло крупное наводнение 1968 г. на 1,3–1,4 м. Практическая значимость: Результаты работы могут найти применение при выполнении инженерно-гидрологических изысканий, проектировании, строительстве и эксплуатации хозяйственных объектов в районе поселка Усть-Куйга. Полученная гидрологическая информация востребована речным и автомобильным транспортом, обеспечивающим деятельность предприятий в поселке.

Ключевые слова: Яна, Усть-Куйга, гидрологический режим, уровень воды, расход воды, ледовое явление, наводнение, затопление поселка, опасное явление

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

Unfavorable and Dangerous Hydrological Phenomena of the Yana River Near Ust-Kuyga Township M. V. Tretyakov, A. A. Piskun, O. V. Muzhdaba
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-464-478

Purpose: Generalization of characteristics of the Yana Rive hydrological regimen and assessment of unfavorable and dangerous hydrological phenomena in the area of Ust-Kuiga township. The township is an important transport transshipment base between the three Yakut districts: Ust-Yanskiy, Verkhoyanskiy and Eveno-Bytantaiskiy, and is promising in terms of the development of the Sakha Republic main economic sectors, including development of gold deposits. Methods: Collection, systematization, processing and statistical analysis of published materials of hydrological observations at the Ust-Kuiga stand and at the nearest stands, located on the Yana River and having a long series of observation data. Results: Characteristics of water extreme levels and expenditures during different phases of hydrological regimen, data on ice phenomena and knowledge on the largest spate causing township flooding were obtained. It has been established that the number of years with open riverbed short duration (from 93 to 98 days), which’s the least favorable for cargo delivery by river transport, constitutes 20% for the years of 1938-1989. The cases of the Yana River flow complete cessation during a day or more constitute 40% (21 years) for the observation period (52 years). The riverbed freezing in winter and absence of water flow during 30 days or more was marked in 28% of cases. The longest period (109 days) without water flow was recorded in 1975. The largest spate in Ust-Kuiga happened in June 1996 when the whole township was flooded. By flooding height. it exceeded huge spate of 1968 by 1.3-1.4 m. Practical significance: The work results can find a use in engineering-hydrological research implementation, planning, construction and exploitation of economic facilities in the area of Ust-Kuiga township. The obtained hydrological information is in demand by river and road transports which provide for enterprises activities in the township.

Keywords: Yana, Ust-Kuiga, hydrological regimen, water level, water expenditure, ice phenomenon, spate, township flooding, dangerous phenomenon

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

Цель: Исследование напряженного состояния твердосплавного режущего инструмента при токарной обработке железнодорожных колес. Методы: Методами математического моделирования и Мичела, а также на основе термомеханического подхода оценено влияние температур и сил на износ и пластическую деформацию твердого сплава. Результаты: Оценено напряженно-деформированное состояние режущих пластин, а также проведен анализ формы износа, который выявил, что по задней поверхности происходит увеличение фаски износа преимущественно в окрестности вершины резца. Показано, что температура формоустойчивости и касательное напряжение являются факторами, влияющими на условия обработки и на интенсивность изнашивания режущей пластины. Практическая значимость: Определены зависимости, позволяющие назначить рациональные режимы обработки железнодорожных колесных пар при ремонте.

Ключевые слова: Профиль колеса, режущий клин, температура формоустойчивости, касательные напряжения, деформация

Контакты: 79219751198@yandex.ru, andrey_904@mail.ru, lebedevada@list.ru

Investigation of Tense State of Carbide Instrument at Turning Treatment of Railway Wheels A. A. Vorobyev, A. A. Krutko, D. A. Sedykh
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-479-488

Purpose: Investigation of the tense state of carbide cutting instrument at turning treatment of railway wheels. Methods: Influence of temperatures and forces on wear and plastic deformation of hard alloy is estimated using mathematical modeling and Mitchell methods as well as on thermomechanical approach basis. Results: The stress-strain state of cutting plates was evaluated and the analysis of wear shape was carried out which revealed that increase in wear chamfer occurs along back surface mainly in the vicinity of cutter tip. It is shown that shape stability temperature and tangential tensity are the factors affecting treatment conditions and wear rate of cutting plate. Practical significance: Dependences have been determined that allow assigning rational modes of treatment of railway wheel pairs during repairment.

Keywords: Wheel profile, cutting wedge, shape stability temperature, tangential tensities, deformation

Contacts: 79219751198@yandex.ru, andrey_904@mail.ru, lebedevada@list.ru

Цель: Рассмотреть вопрос, определения и оценки эффективности управления рисками в авиационной деятельности. Методы: применяются методы системного анализа управления безопасностью в авиационной деятельности. Результаты: Проведено целостное исследование по проблемам осуществления оценки риска в деятельности авиапредприятий. Предложена методика оценки управления рисками в авиационной деятельности. Практическая значимость: Предложена методика оценки и определения эффективности управления рисками в авиационной деятельности. Понимание крупнейших проблем в мире и авиационной отрасли, а также управление рисками в организации в будущем позволит компаниям «получить конкурентное преимущество» [1].

Ключевые слова: Система безопасности, управление рисками, комплаенс, аддитивные технологии, комплексные показатели безопасности

Контакты: palamarchuk.67@mail.ru, pavellibe@yandex.ru

Risk Management Imperatives in Aviation Activity G. I. Palamarchuk, P. Yu. Liberman
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-489-497

Purpose: To consider the matter on efficiency definition and assessment for risk management in aviation activity. Methods: System analysis methods of safety management in aviation activity are applied. Results: Comprehensive research on the matters of risk assessment implementation in aviation enterprise activity has been pursued. Methodology for risk management in aviation activity has been proposed. Practical significance: Methodology for assessment and definition of risk management efficiency in aviation activity is proposed. The understanding of the world and aviation industry biggest issues as well as the risk management in the organization in the future will allow the companies to gain concurrence advantage [10].

Keywords: Safety system, risk management, compliance, additive technologies, safety complex indicators

Contacts: palamarchuk.67@mail.ru, pavellibe@yandex.ru

Цель: Модернизация буксового узла электровоза для устранения недостатков существующих схем радиальной установки колесных пар в кривой и проведение прочностного расчета на основе напряженно-деформированного состояния модели. Методы: Исследования проводились методом конечных элементов в современной машиностроительной системе автоматизированного проектирования. Результаты: Разработан первый вариант новой конструкции буксы. Проведенные исследования показали, что в нескольких местах напряжения превышают пределы текучести материла, которые ведут к разрушению модели, имеются недостатки в геометрических формах деталей и в передачи управляющих сил на корпус буксы, намечены пути улучшения конструкции. Практическая значимость: Модернизированная конструкция буксового узла локомотива позволит значительно уменьшить величину управляющего момента, сопротивление движению, интенсивность бокового износа гребней колесных пар и рельсов без больших изменений в раме тележки.

Ключевые слова: Вписывание в кривые, износ гребня, колесная пара, радиальная установка, буксовый узел, модернизация, прочностной расчет

Контакты: ilya.ghs@yandex.ru, sd@festu.khv.ru, iidoronina@festu.khv.ru

Modernization of Electric Locomotive Axle Box for Radial Installation of a Wheelset in a Curve I. A. Gaishinets, S. V. Doronin, I. I. Doronina
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-498-504

Purpose: Modernization of electric locomotive axle box for to eliminate the shortcomings of existing schemes for wheelset radial installation in a curve and to perform strength calculation based on stress-strain state of a model. Methods: The research was carried out by finite element method in modern machine-building computeraided design system. Results: The first version of axle box new design has been developed. The performed studies have shown that in several locations, stresses exceed material yield strength, leading to destruction of the model. There are shortcomings in geometric shapes of parts and in the transfer of control forces to the box body. Ways to improve the design are outlined. Practical significance: The modernized design of locomotive axle box assembly will allow to reduce significantly control moment quantity, movement resistance, the intensity of lateral wear of wheel set and rail flanges without big changes in a bogie frame.

Keywords: Fitting into curves, flange wear, wheelset, radial installation, axle box assembly, modernization, strength calculation

Contacts: ilya.ghs@yandex.ru, sd@festu.khv.ru, iidoronina@festu.khv.ru

Цель: Рассмотреть вопрос обеспечения информационной безопасности системы тактовой сетевой синхронизации при ее функционировании в составе телекоммуникационной системы. Для достижения поставленной цели в статье поэтапно рассмотрено решение следующих задач: проведен системный анализ процесса функционирования системы тактовой сетевой синхронизации в условиях воздействия организованных злоумышленников, приведены основные угрозы информационной безопасности для системы тактовой сетевой синхронизации. В качестве комплексной характеристики процесса функционирования системы тактовой сетевой синхронизации предложено использование ее дифференциальной энтропии, выявлена взаимосвязь значений дифференциальной энтропии от значений параметров информационной безопасности и управляемости системы ТСС, на основании которой предложены подходы по обеспечению информационной безопасности ТСС. Методы: Использованные в работе методы исследования основаны на фундаментальных положениях теории систем, теории вероятностей, теории сетей, энтропийного моделирования, системного и математического анализа, математического моделирования. Результаты: Сформирована энтропийная модель динамики процесса функционирования системы тактовой сетевой синхронизации, предложена поэтапная структура действий по обеспечению информационной безопасности системы тактовой сетевой синхронизации исходя из требований защищенности и управляемости. Практическая значимость: Возможность для операторов телекоммуникационных систем обоснованно формировать количественный и качественных характер средств защиты, а также оптимально настраивать параметры процесса функционирования системы ТСС и входящих в ее состав элементов.

Ключевые слова: Телекоммуникационная система, система тактовой сетевой синхронизации, дифференциальная энтропия, угроза, информационная безопасность

Контакты: kanaevak@mail.ru, OnapuH@mail.ru, sirayaekaterina@mail.ru

Ensuring Information Security for Clocked Network Synchronization System on the Basis of the System Entropy Analysis A. K. Kanaev, E. V. Oparin, E. V. Oparina
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-505-514

Purpose: To consider the issue of ensuring informational security for clocked network synchronization system during its operation as a part of telecommunication system. To achieve this goal, the article considers by stages the solution of the following tasks: system analysis of function process of clocked network synchronization system under the influence of organized intruders is carried out, main threats to information security for clocked network synchronization system are given. As a complex characteristic of function process of network clocked synchronization (NCS) system, the use of its differential entropy is proposed, the relationship of differential entropy values with parameter values for informational security and NCS system controllability is revealed which basis on, the approaches to ensure NCS system information security are proposed. Methods: Research methods used in the work are based on fundamental principles of system theory, probability theory, network theory, entropy modeling, system and mathematical analysis and mathematical modeling. Results: Entropy model for dynamics of function process of clocked network synchronization system has been formed, phased structure for actions to ensure information security of clocked network synchronization system on the strength of security and controllability requirements has been proposed. Practical significance of the work lies in the possibility for telecommunication system operators to form reasonably a quantitative and qualitative character of protection means as well as to adjust optimally the parameters of NCS system functioning and the system constituent elements.

Keywords: Telecommunication system, clocked network synchronization system, differential entropy, threat, information security

Contacts: — kanaevak@mail.ru, OnapuH@mail.ru, sirayaekaterina@mail.ru

Цель: Разработка устройства диагностики и мониторинга состояния системы заземления опор контактной сети в режиме реального времени для создания комплексного решения проблемы малообслуживаемой системы заземления опор контактной сети. Методы: Сравнение характеристик элементной базы для устройства в зависимости от географической зоны применения, электрические расчеты для выбора элементов из существующих на рынке. Результаты: Рассмотрены различные варианты решения, а также выявлены и сведены наиболее оптимальные решения для создания устройства диагностики и мониторинга состояния системы заземления опор контактной сети в режиме реального времени. Практическая значимость: Показана острая необходимость в существующих реалиях создания и внедрения устройств диагностики и мониторинга в режиме реального времени систем электроснабжения, в том числе систем электроснабжения железных дорог, системы заземления опор контактной сети. Приведены расчеты для данного устройства по географическим зонам, а также показаны реальные наиболее оптимальные элементы для такого устройства из существующих на рынке.

Ключевые слова: Малообслуживаемая система, система заземления, диагностика и мониторинг, переменный ток, опора контактной сети

Контакты: alexagunov@mail.ru, terekhin@pgups.ru, denislavr@mail.ru, baranov@pgups.ru

Development of Stationary Device for Diagnostics of Low-Maintenance Grounding System of Catenary Poles Being on Alternating Current A. V. Agunov, I. A. Terekhin, D. D. Lavrukhin, I. A. Baranov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-515-527

Purpose: Development of the device for diagnostics and monitoring the state of grounding system of catenary poles in real time to create a comprehensive solution to the problem of low-maintenance grounding system of catenary poles. Methods: Comparison of the characteristics of element base for the device depending on application geographical area; electrical calculations for element selection from existing elements on the market. Results: Different solutions are considered as well as the most optimal ones for creating the device for diagnosing and monitoring the state of grounding system for catenary poles in real time are identified and summarized. Practical significance: Urgent necessity in the existing realities in creating and implementing devices for realtime diagnosing and monitoring power supply systems, including power supply ones of railroads, grounding system for catenary poles, is shown. Calculations for the given device by geographical zones are presented and also, real, the most optimal elements for such device from existing ones on the market are shown.

Keywords: Low-maintenance system, grounding system, diagnostics and monitoring, alternating current, catenary pole

Contacts: alexagunov@mail.ru, terekhin@pgups.ru, denislavr@mail.ru, baranov@pgups.ru

Цель: Определение методов и мероприятий (оперативных, инженерно-строительных и организационно-технических) по повышению устойчивости процессов функционирования железнодорожного узла. Методы: Общая теория систем. Результаты: Разработан комплекс мероприятий, позволяющих обеспечивать устойчивость процессов функционирования железнодорожного узла в зависимости от условий транспортной обстановки. Практическая значимость: Выбор мероприятия по повышению устойчивости процессов функционирования железнодорожного узла как основного элемента железных дорог при организации железнодорожных перевозок.

Ключевые слова: Железнодорожный узел, система, устойчивость, процесс функционирования, методы, мероприятия системы обеспечения устойчивости

Контакты: palamarchuk.67@mail.ru, aleksfsp@yandex.ru

Methods and Measures for Railway Junction Functioning Stability G. I. Palamarchuk, А. А. Fomin
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-528-536

Purpose: Determination of methods and measures (operative, engineering-construction and organizationaltechnical) on railway junction functioning stability. Methods: General theory of systems. Results: Measure complex has been developed allowing to provide for railway junction functioning stability depending on transport situation conditions. Practical significance: Measure choice on the rise of the stability of function processes for railway junction as a major element of railways at railway transportation organization.

Keywords: Railway junction, system, stability, function process, methods, measures for stability provision system

Contacts: palamarchuk.67@mail.ru, aleksfsp@yandex.ru

Цель: Провести аналитическое сравнение энергоэффективности (удельной энергоемкости) перевозок на железнодорожном транспорте, проанализировать динамику пассажиро- и грузооборота по годам, рассчитать относительную погрешность потребления топливно-энергетических ресурсов железнодорожным транспортом (ТЭР), а также изучить статистику потребления ТЭР для осуществления этой работы по странам: Российская Федерация и Соединенные Штаты Америки. Провести аналитическое исследование расхождения и статистической погрешности между данными мировой и национальной статистики Росстата. Показать взаимосвязь энергоэффективности железнодорожных перевозок с уровнем выбросов СО2. Изучить тренд изменения удельной энергоемкости по годам и предложить возможные причины наличия динамики. Методы: Аналитическая работа со статистическими данными международных и национальных сборников в динамике по годам по выбранным странам; сравнение и выводы на основании рассматриваемых данных. Результаты: Проведен сравнительный анализ динамики изменения пассажирского и грузооборота в динамике по ряду лет, рассчитана динамика статистических отклонений данных потребления ТЭР, рассмотрено потребление основных видов топлива железнодорожным транспортом, рассчитана эффективность энергопотребления данным видом транспорта, и проанализирована энергоемкость железнодорожного транспорта ведущих стран мира. Практическая значимость: Проблема экологического загрязнения окружающей среды играет существенную роль в мире на сегодняшний день. Железнодорожный транспорт, играющий важную экономическую роль в каждой стране, является крупным энергопотребителем. Наравне с другими энергопотребителями, на железнодорожном транспорте также проводится постоянный анализ эффективности использования топлива и объемов выбросов СО2. Сравнительный анализ изменения удельной энергоемкости по годам с предположительными выводами о причинах, повлекших за собой данную динамику, позволит спрогнозировать и обеспечить своевременную реакцию на основании первых предпосылок экономических и общеполитических изменений. Анализ энергоэффективности железнодорожного транспорта продемонстрирует положение российских железных дорог в динамичном сравнении с западными странами и позволит проанализировать положительный опыт развития отрасли в других странах с возможностью прикладного применения в нашей стране.

Ключевые слова: Железнодорожные перевозки, приведенный грузооборот, пассажирооборот, энергоэффективность, окружающая среда, выбросы СО2, энергоемкость

Контакты: misha3568723@yandex.ru, elt@pgups.ru, daniiltalukin@gmail.com, victoriapavlova@gmail.com

Comparison of Transportation Energy Efficiency on the World Railways М. Yu. Izvarin, M. V. Evstafieva, D. А. Talyukin, V. S. Pavlova
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-537-549

Purpose: To conduct analytical comparison of energy efficiency (specific volumetric capacity) of transportation by rail, to analyze passenger and freight turnover dynamics by years, to calculate relative error in the consumption of fuel and energy resources by rail transport, also to study the statistics of fuel and energy resources consumption for to carry out this work by the countries: Russian Federation and United States of America. To conduct analytical study of discrepancy and statistical error between the data of the world and Rosstat national statistics. To show the relation between energy efficiency of rail transportations and CO2 emission level. To study the trend of changes in annual specific volumetric capacity and to suggest possible reasons for dynamics presence. Methods: Analytical work with statistical data from international and domestic digests in annual dynamics by picked countries; comparison and conclusions based on considered data. Results: Comparative analysis of change dynamics for passenger and freight turnover annually was carried out, statistical deviation dynamics for fuel and energy resources consumption data was calculated, fuel main types consumption by rail transport was considered, energy consumption efficiency by this type of transport was calculated and energy volumetric capacity for rail transport of leading countries of the world was analyzed. Practical significance: Environmental pollution problem plays a significant role in the world at the moment. Railway transport, which plays an important economic role in every country, is a major energy consumer. Equally to other energy consumers, on rail transport, it’s constantly held the analysis of fuel usage efficiency and of CO2 emission volumes. Comparative analysis of changes in specific energy volumetric capacity annually with hypothetical conclusions on reasons, leading to given dynamics, will make it possible to predict and provide for a timely response on the basis of first prerequisites of economic and general political changes. Analysis of energy efficiency of a railway transport will demonstrate the state of Russian railways in a dynamic comparison with Western countries and will allow to analyze positive experience of the industry development in other countries with the possibility of application in our country.

Keywords: Railway transportation, reduced freight turnover, passenger turnover, energy efficiency, environment, CO2 emissions, specific energy volumetric capacity

Contacts: misha3568723@yandex.ru, elt@pgups.ru, daniiltalukin@gmail.com, victoriapavlova@gmail.com

Цель: Данная статья посвящена важным проблемам энергосбережения. Актуальность статьи особенно велика для степных районов нашей страны, где большую часть года преобладают ветра большой скорости, которые оказывают влияние на увеличение расхода топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на тягу поездов. Данный вопрос открыт, и никаких методик анализа не разработано. А в локомотивных депо нет четкого нормирования энергозатрат на тягу поездов при воздействии дополнительного сопротивления движению. Методы: В статье показана высокая значимость данной проблемы для Российских железных дорог (ОАО «РЖД»), были проанализированы основные факторы, влияющие на расход топлива и электроэнергии, и основные методы нормирования ТЭР, которые применяются в нашей стране. Для рассмотрения был выбран участок Палласовка — Верхний Баскунчак Приволжской железной дороги в тяге с тепловозами серии 2ТЭ25КМ. На основе выборок из данных маршрутов машинистов были построены и проанализированы гистограммы удельного расхода топлива для поездов с фиксированной минимальной и максимальной нагрузкой на ось. Результаты: На основе данных числовых характеристик полученных выборок были сделаны выводы о влиянии ветровых нагрузок на удельный расход топлива. Наличие ветра существенно повышает энергозатраты на тягу поездов. Влияние ветровых нагрузок сильнее на порожние поезда. Практическая значимость: Показана необходимость уточнения норм расхода топлива. Их корректировка позволит повысить точность определения, учета затрат энергоресурсов при их нормировании в локомотивных депо. Предложенные корректировки могут быть рекомендованы к практическому использованию на рассматриваемом участке.

Ключевые слова: ТЭР, энергосбережение, энергоэффективность, удельный расход топлива, ветровые нагрузки

Контакты: lokomotiv197309@gmail.com, olegep@mail.ru, sidco50@mail.ru

Statistical Analysis of Train Flow on Pallasovka — Verkhniy Baskunchak Section with the Purpose of Wind Burden Identification I. A. Grebnev, N. N. Sidorova, O. E. Pudovikov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-550-557

Purpose: The given article is devoted to energy consumption problematics. The article relevance is especially high for our country steppe regions where high speed winds prevail most of the year that have a significant impact on fuel and energy resource (FER) consumption increase in train traction. This question is open and no analysis methods have been developed. Also, in locomotive depots, there is no clear energy expenditure normalization for train traction under exposure to additional drag to movement. Wind burden impacting train cars is one of the essential factors affecting energy consumption in a traction. Methods: The article shows high significance of this problem for Russian Railways (“Russian Railways” JSC). The article analyzes main factors, affecting fuel and power consumption, and major methods of normalization for FER. For the consideration, Pallasovka — Verkhniy Baskunchak section of Privolzhskaya railway in the traction with 2TE25KM series diesel locomotive was chosen. Histograms of specific fuel consumption for trains with fixed minimal and maximal axle loads were built and analyzed on the basis of samples from the given foot-plateman routes. Results: Conclusions on the effect of wind loads on specific fuel consumption were made basing on the numerical characteristics of the obtained samples. Contributions of wind loads to a significant increase in a specific fuel consumption have been proved in the article. Moreover, wind burden impact is higher for empty trains. Practical significance: The need to clarify fuel consumption norm is shown. The norm adjustment will allow to improve definition and record accuracy for energy resource expenditures at their normalizing in locomotive depots. The proposed adjustments can be recommended for a practical use on the considered section.

Keywords: EFR, energy saving, energy efficiency, fuel specific consumption, wind burdens

Contacts: lokomotiv197309@gmail.com, olegep@mail.ru, sidco50@mail.ru

Цель: Определение закономерностей засорения и загрязнения щебеночного балласта, воспринимающего вибродинамическую нагрузку от подвижного состава, а также его срока службы. Методы: В работе использованы теоретические и эмпирические методы исследования. Теоретические методы основаны на анализе известных моделей, описывающих процессы деградации щебня при эксплуатации железнодорожного пути, а эмпирические — на основе проведенных экспериментов и испытаний. Выявление закономерностей накопления в щебеночном балласте загрязнителей и засорителей базировалось на результатах динамических стендовых испытаний и лабораторного определения зернового состава щебня, изъятого из балластной призмы эксплуатируемого железнодорожного пути с разной наработкой тоннажа. В работе использованы методы статистической обработки результатов испытаний и регрессионного анализа. Результаты: По данным статистической обработки результатов испытаний и лабораторных определений зернового состава щебня установлены функциональные зависимости накопления в щебеночном балласте продуктов собственного дробления, абразивного износа, а также внешнего загрязнения в зависимости от исходных физико-механических свойств щебня, условий эксплуатации железнодорожного пути и системы его технического обслуживания. В работе разработана математическая модель прогнозирования срока службы щебеночного балласта в зависимости от условий эксплуатации участка железнодорожного пути. Практическая значимость: Результаты исследования позволяют прогнозировать срок службы щебеночного балласта из условия его предельно допустимого загрязнения и засорения, а также обоснованно планировать работы по техническому обслуживанию железнодорожного пути.

Ключевые слова: Железнодорожный путь, щебеночный балласт, балластная призма, засорение щебеночного балласта, загрязнение щебеночного балласта, срок службы щебеночного балласта

Контакты: kolos2004@inbox.ru

Clogging and Pollution of Broken Stone Ballast During Railway Track Exploitation А. F. Кolos
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-558-575

Purpose: Determination of legitimacies of clogging, pollution for broken stone ballast, perceiving vibrodynamic load from a rolling stock, as well as of the ballast life. Methods: Theoretical and empirical research methods are used in the study. Theoretical methods are based on the analysis of known models describing broken stone degradation processes during railway track exploitation, and empirical methods — on the pursued experiments and trials. The identification of the legitimacies for pollutants and clogs accumulation in broken stone ballast was based on the results of dynamic bench tests and laboratory determination of broken stone grain composition removed from ballast layer of exploited railway track with various tonnage workout. The methods of statistical processing of test results and regression analysis were used in the study. Results: According to the statistical processing of test results and laboratory determinations of broken stone grain composition, functional dependencies were established for the accumulation in broken stone ballast of the products of own crushing, abrasive wear as well as of external pollution, depending on broken stone initial physical and mechanical properties, railway track exploitation conditions and the system of its maintenance. Mathematical model for the prediction of broken stone ballast life depending on railway track section exploitation conditions was developed in the study. Practical significance: The results of the study make it possible to prognose broken stone ballast life from the condition of its maximally acceptable pollution and clogging and also to plan reasonably railway track maintenance work.

Keywords: Railway track, broken stone ballast, ballast layer, clogging of broken stone ballast, pollution of broken stone ballast, broken stone ballast life

Contacts: kolos2004@inbox.ru

Цель: Изучение проблемы прогнозирования пассажиропотоков для высокоскоростных железнодорожных магистралей с учетом особенностей регионального развития и конкуренции на рынке пассажирских перевозок в условиях Российской Федерации. Влияние большого количества различных факторов на формирование объема пассажирских перевозок является основной причиной сложности получения надежных прогнозов пассажиропотоков на долгосрочную перспективу. На основе анализа российских и зарубежных научных работ, посвященных исследуемой проблеме, из множества факторов были выделены наиболее значимые: численность населения, среднедушевой доход, валовой внутренний и региональный продукты. Анализ показал, что ученые неоднозначно оценивают влияние валового регионального продукта на размеры пассажиропотоков. Авторы исследовали зависимости между объемами пассажирских перевозок и валовым региональным продуктом на направлениях проектируемых высокоскоростных железнодорожных магистралей Москва — Санкт-Петербург и Москва — Казань. В результате были выявлены разделы валового регионального продукта с наибольшей степенью влияния на пассажиропоток. Также в современных условиях значительно возросла конкуренция на рынке пассажирских перевозок, которая в основном и определяет распределение пассажиропотока по видам транспорта. Методы: Системного анализа, корреляционно-регрессионного анализа, анализа временных рядов. Результаты: Полученные результаты показали, что в рыночных условиях из-за динамичности и неопределенности спроса населения на транспортные услуги, который обусловлен выбором пассажира способа перемещения в зависимости от времени в пути, стоимости и комфортности перевозки, возросла сложность прогнозирования пассажиропотоков. Предложены два варианта методики прогнозирования пассажиропотоков для высокоскоростных магистралей с учетом конкуренции на рынке пассажирских перевозок. Практическая значимость: Применение математической модели прогнозирования пассажиропотоков, учитывающей особенности развития регионов Российской Федерации и конкуренцию между разными видами пассажирского транспорта, позволит получить надежную оценку перспективных объемов пассажирских перевозок, что обеспечит снижение рисков инвестирования в строительство и эксплуатацию капиталоемких высокоскоростных железнодорожных магистралей.

Ключевые слова: Пассажирские перевозки, прогнозирование, моделирование, пассажиропоток, валовой региональный продукт, конкурентоспособность, стоимость, скорость доставки, комфорт, индуцированный спрос, параметры пассажирских сообщений

Контакты: anisvl@mail.ru, alexandra.arsyonova@yandex.ru

On Passenger Traffic Forecasting for High-Speed Highways Given Competition in Passenger Transportation Market V. A. Anisimov, A. S. Grigorieva
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-576-589

Purpose: The study of the problem of passenger traffic forecasting for high-speed railways given peculiarities of regional development and competition in passenger transportation market in Russian Federation conditions. The influence of a large number of different factors on passenger traffic volume formation is the main reason for the difficulty of obtaining reliable forecasts of passenger traffic in the long term. Based on the analysis of Russian and foreign scientific papers, devoted to the problem under study, the most significant factors were identified from ones’ variety: population, per capita income, gross domestic and regional products. The analysis showed that scientists ambiguously assess the impact of gross regional product on passenger traffic volume. The authors investigated the relationship between the volumes of passenger traffic and gross regional product on directions of being projected high–speed railways Moscow - St. Petersburg and Moscow — Kazan. As a result, the sections of gross regional product with the greatest degree of influence on passenger traffic were identified. Also, in modern conditions, concurrence in passenger transportation market has significantly increased which mainly determines the distribution of passenger traffic by transport kinds. Methods: System analysis, correlation and regression analysis, time series analysis. Results: The obtained results showed that in market conditions, because of the dynamism and uncertainty of population’s demand for transport services which is caused by a passenger’s choice of traffic method depending on transportation travel time, cost and comfort; the complexity of forecasting passenger traffic has increased. Two variants of passenger traffic forecasting methodology for high-speed highways are proposed in view of competition in the passenger transportation market. Practical significance: The application of a mathematical model for forecasting passenger traffic, taking into account the peculiarities of Russian Federation regions development and the competition between different kinds of passenger transport, will allow to obtain a reliable estimate for promising passenger traffic volumes that will provide for the reduction of investment risks in the construction and operation of capital-intensive high-speed railways.

Keywords: Passenger transportation, forecasting, modeling, passenger traffic, gross regional product, competitiveness, cost, speed of delivery, comfort, induced demand, parameters of passenger communications

Contacts: anisvl@mail.ru, alexandra.arsyonova@yandex.ru

Цель: Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности и безопасности процесса грузовых и пассажирских перевозок на основе анализа процессов аэродинамического взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений тоннельного типа. Изучение воздействия воздушного потока на ЭПС и локомотивную бригаду с использованием программы Solid Works, модуль Flow Simulation. Методы: Исследование принципа формирования структуры воздушной среды в районе портальной части тоннельного сооружения стандартного типа и оборудованного средствами нивелирования колебания воздушного давления путем моделирования движения воздушных масс методом «заторможенного ротора». Результаты: Разработана конструкция портальный части тоннеля, и проведено численное исследование в среде Solid Works Flow Simulation. При входе и выходе из тоннеля можно несколько раз уменьшить скорость воздушного потока, воздействующего на ЭПС и тоннельные сооружения, а также стабилизировать давление воздушных масс и приблизить к нормальному атмосферное давление. Практическая значимость: Предлагаемая конструкция позволяет улучшить качество грузопассажирских перевозок, а именно снизить негативное давление и скорость воздушного потока, воздействующего на локомотивные бригады, пассажиров и тоннельные сооружения, а также уменьшить энергопотребления электроподвижного состава.

Ключевые слова: Аэродинамический эффект, искусственные сооружения тоннельного типа, лобовое воздушное сопротивление, конфузор, диффузор, метод конечных элементов, статическое давление, численное моделирование

Контакты: 79219751198@yandex.ru, yan-roos@yandex.ru, avataev@yandex.ru, dostonkarimov325@gmail.com, k-sotnikov@yandex.ru

On the Issue of Negative Effect Reduction of Aeroelastic Interaction Between High-Speed Rolling Stock and Tunnel Structure Elements A. A. Vorob’ev, Ya. S. Vatulin, A. S. Vatayev, D. D. Karimov, К. А. Sotnikov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-590-599

Purpose: The development of recommendations on the improvement of energy efficiency and safety of freight and passenger transportation process on the basis of the analysis of aerodynamic interaction processes between moving rolling stock and tunnel-type artificial structures. To study the effect of air flow on electric rolling stock (ERS) and locomotive crew using SolidWorks program, Flow Simulation module. Methods: Investigation of the principle of formation of air environment structure in the portal part area of standard type tunnel structure that’s equipped with means for leveling air pressure fluctuations by air mass movement modeling by “braked rotor” method. Results: The design of tunnel portal part was developed and numerical study in the SolidWorks Flow Simulation environment was carried out. At tunnel entrance and exit, it is possible to reduce several times air flow velocity, affecting ERS and tunnel structures, as well as to stabilize air mass pressure and to bring atmospheric pressure closer to normal one. Practical significance: The proposed design allows to improve cargo and passenger transportation quality and namely to reduce negative pressure and velocity of air flow, affecting locomotive crews, passengers and tunnel structures as well as to lower electric rolling stock power consumption.

Keywords: Aerodynamic effect, artificial tunnel-type structures, frontal air drag, confuser, diffuser, finite element method, static pressure, numerical simulation

Contacts: 79219751198@yandex.ru, yan-roos@yandex.ru, avataev@yandex.ru, dostonkarimov325@gmail.com, k-sotnikov@yandex.ru

Цель: Создание глобальной численной модели ионосферных электрических полей с возможностью более детального описания их мелкомасштабных особенностей в некоторых ограниченных подобластях. Методы: Постановка краевой задачи с учетом выделенной подобласти для описания особенностей подсеточного масштаба и ее решение современным численным методом. Результаты: Проведена апробация модели. В частности, получено устойчивое численное решение для случая мелкомасштабного локализованного усиления проводимости, обусловленного дополнительной ионизацией ионосферы авроральным лучом. Практическая значимость: Модель дает возможность уточнить картину глобального распределения ионосферных электрических полей в тех ограниченных подобластях, для которых имеется более полный набор экспериментальных данных по распределению проводимостей и продольных токов.

Ключевые слова: Ионосфера, электрические поля, электрический потенциал, ионосферная проводимость, продольные токи, численное моделирование, подсеточный масштаб, вариационно-разностный метод

Контакты: vmuvarov@mail.ru

Accounting for Subgrid Scale Heterogeneity in the Frames of Numerical Model for Global Distribution of Electric Fields in the Earth Ionosphere V. M. Uvarov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-600-608

Purpose: Creation of a global numerical model of ionospheric electric fields with the possibility of more detailed description of their small-scale features in some limited subareas. Methods: Formulation of a boundary value task with accounting for underlined subdomain for to describe subgrid scale features and the task solution by modern numerical method. Results: Model testing was conducted. In particular, stable numerical solution was obtained for the case of small-scale localized conductivity increase due to additional ionization of the ionosphere by an auroral ray. Practical significance: The model will make it possible to qualify the picture of ionospheric electric field global distribution in those limited subareas which for, there is fuller set of experimental data on the distribution of conductivity and field-aligned currents.

Keywords: Ionosphere, electric fields, electric potential, ionospheric conductivity, field-aligned currents, subgrid scale, numerical modeling, variation-difference method

Contacts: vmuvarov@mail.ru

Цель: Получение аналитических зависимостей для распределения оптимальным образом ресурсов восстановительных поездов различных видов в целях восстановления в минимально возможные сроки железнодорожных объектов, разрушенных в результате ЧС регионального масштаба. Методы: Применяется эвристический метод оптимального распределения ресурсов восстановительных поездов различных видов по железнодорожным объектам, разрушенным в результате ЧС регионального масштаба. Приведено доказательство оптимальности предложенного эвристического метода. Результаты: В рамках предложенного метода выведены новые аналитические зависимости для распределения ресурсов восстановительных поездов различных видов по железнодорожным объектам, разрушенным в результате ЧС регионального масштаба. Приведены математическая постановка, базирующаяся на постановке нелинейной модели теории исследования операций, а также алгоритм решения задачи распределения ресурса восстановительных поездов по железнодорожным объектам, разрушенным в результате ЧС регионального масштаба. Практическая значимость: На основе рассмотренных зависимостей возможно повышение оперативности расчетов, позволяющих осуществить обоснованное распределение восстановительных поездов различных видов для восстановления железнодорожных объектов, разрушенных в результате ЧС регионального масштаба. Результаты исследования могут быть применены при создании информационно-расчетных систем, оперативно реализующих предложенные аналитические зависимости для более эффективного восстановления железнодорожных объектов, разрушенных в результате ЧС регионального масштаба.

Ключевые слова: Ресурсы восстановительных поездов различных видов, модель распределения ресурсов восстановительных поездов различных видов, алгоритм распределения ресурсов, динамика прибытия восстановительных поездов, технологии выполнения работ на железнодорожных объектах

Контакты: d_ader@mail.ru, olga_kuranova@mail.ru, step_step@mail.ru, nataliachernykh@mail.ru

Modeling the Restoration of Railway Facilities Destroyed As a Result of Emergences of a Regional Scale A. I. Dergachev, O. N. Kuranova, A. K. Chernykh
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-609-617

Purpose: To obtain analytical dependencies for the optimal allocation of resources of various type recovery trains with the purpose to restore in the shortest possible timeframes of railway facilities destroyed as a result of regional emergences. Methods: A heuristic method of optimal resource allocation of various type recovery trains through railway facilities, destroyed as a result of a regional emergences, is applied. Proof of the optimality of the proposed heuristic method is given. Results: Within the proposed method frames, new analytical dependencies are derived for the distribution of resources of recovery trains of various types through railway facilities destroyed as a result of regional emergences. Mathematical formulation, based on the formulation of non-linear model of operations research theory, as well as solution algorithm of the task for the distribution of resources of recovery trains of various types through railway facilities destroyed as a result of emergences of a regional scale are given. Practical significance: On the basis of the considered dependencies, it is possible to increase the efficiency of calculation operativeness allowing to embody reasonable allocation of recovery trains of various types for the restoration of railway facilities destroyed as a result of regional emergences. The results of the study can be applied to the creation of informational-predicted systems that promptly implement the proposed analytical dependencies for more efficient restoration of railway facilities destroyed as a result of emergences of a regional importance.

Keywords: Resources of recovery trains of various types, model for resource allocation of recovery trains of various types, algorithm for resource allocation, dynamics of recovery train arrival, technologies for performing operation on railway facilities

Contacts: d_ader@mail.ru, olga_kuranova@mail.ru, step_step@mail.ru, nataliachernykh@mail.ru

Цель: Систематизировать существующие методы оценки качества и проектирования веб-сайтов образовательных организаций. Провести обзор существующих критериев оценки качества веб-сайтов образовательных организаций, их рейтинги. Рассмотреть существующие ограничения при проектировании веб-сайтов образовательных организаций, средства их создания, методы организации их структуры. Методы: Анализ существующих рейтингов качества веб-сайтов образовательных организаций, требований к их проектированию со стороны законодательства, а также современных тенденций веб-разработки. Анализ методик организации структуры веб-сайтов. Результаты: Сделан вывод о важности качества сайта вуза со стороны содержания, структуры и качества работы в формировании имиджа образовательного учреждения. Предложено комбинирование фолксономического и таксономического подхода при проектировании структуры веб-сайта. Указывается важность использования современных средств разработки для получения возможности расширения функционала сайта. Практическая значимость: Предложенные шаги могут позволить на базе сайта создать целостную экосистему, предоставляющую большое число функций для удовлетворения потребностей участников образовательного процесса, а также более качественной доставки информации целевой аудитории.

Ключевые слова: Веб-разработка, образовательные организации, таксономия, фолксономия, рейтинг вуза, рейтинг веб-сайта

Контакты: zverelv@mail.ru, vitsk@inbox.ru, ivankuznetsov@festu.khv.ru, kholodilovsapr@gmail.com, yuliasavvateeva@gmail.com

Website Quality Assessment and Website Design Methods for Educational Organizations E. V. Bunyaeva, E. V. Zvereva, I. V. Kuznetsov, A. A. Kholodilov, Yu. O. Savvateeva
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-618-630

To systemize existing methods for quality assessment and design of websites of educational organizations. To conduct as review of existing criteria for quality assessment of educational organization websites, their ratings. To consider existing restrictions in the design of educational organization web-sites, the means for their creation and their structure organization methods. Methods: Analysis of existing quality ratings of educational organization web-sites, requirements for their design from legislation view as well as of up-todate trends of web-design. Analysis of methods of web-site structure organization. Results: Conclusion was made on the quality importance of university website in terms of a content, structure and working quality for shaping educational institution image. Combining folksonomic and taxonomic approaches is proposed at structure design of website. The importance of using modern design tools to get a possibility for web-site functionality expansion is indicated. Practical significance: The proposed steps can allow to create a comprehensive ecosystem on web-site basis which providing for a big number of functions to satisfy educational process participants’ needs as well as better qualitive delivery of information to target audience.

Keywords: Web design, educational organizations, taxonomy, folksonomy, university rankings, website rankings

Contacts: zverelv@mail.ru, vitsk@inbox.ru, ivankuznetsov@festu.khv.ru, kholodilovsapr@gmail.com, yuliasavvateeva@gmail.com

Цель: Выполнить анализ возможного применения гибридных и комбинированных конструкций для перекрытий зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения, в том числе на транспорте, расширить номенклатуру балочных конструкций, разработать инновационное конструктивное решение гибридной балки, обладающее низкой материалоемкостью при повышенной надежности и долговечности конструкции. Методы: Анализ преимуществ известных гибридных конструкций, применяемых для их проектирования материалов, расчет металлокомпозитной балки с применением существующих инженерных методик по СТО 38276489.003-2017 «Усиление стальных конструкций композитными материалами. Проектирование и технология производства работ» и численных методов расчета с привлечением расчетных программ. Результаты: Приводятся новые разработки балок с применением сталебетона и композитных материалов для проектируемых и усиливаемых конструкций. Разработана инновационная конструкция металлокомпозитной балки — стальная балка, усиленная системой внешнего армирования из композитного материала, защищаемая патентом на полезную модель, выполнен ее статический и конструктивный расчет с привлечением вычислительного комплекса SCAD, проанализированно напряженно-деформированное состояние, произведен анализ снижения расхода стали металлокомпозитной балки и других ее преимуществ в сравнении с традиционными решениями балок из стали и железобетона. Практическая значимость: Выявлены преимущества гибридных и комбинированных конструкций, выявлено снижение матералоемкости металлокомпозитной балки, усиленной боропластиком, в сравнении со стальной. Предложенное конструктивное решение балки может быть использовано в перекрытиях и покрытиях зданий и сооружений, транспортных сооружениях, особенно в условиях агрессивной окружающей среды, а также при капитальном ремонте и реконструкции объектов промышленного и гражданского назначения.

Ключевые слова: Здание, сооружение, гибридная конструкция, балка перекрытия, металлокомпозитная балка, численный расчет, надежность, долговечность

Контакты: veselov.1977@inbox.ru

Beam Hybrid Structures with Metal and Composites in Transport V. V. Veselov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-631-638

Purpose: To pursue the analysis of hybrid and combined frame possible usage for overlaps of buildings and structures for civil and industrial purposes, including on transport, to expand beam structure nomenclature, to develop innovative structural solution of hybrid beam with material low consumption but with frame increased reliability and durability. Methods: Analysis of the advantages of known hybrid frames, of materials, used for their projection; metal composite beam calculation using existing engineering techniques in accordance with STO 38276489.003-2017 “Strengthening of steel structures with composite materials. Projection and techniques of work production” and numerical calculation methods involving calculation software programs. Results: New workouts for beams with the use of steel concrete and composite materials for projected and strengthened structures are presented. Innovative frame of metal composite beam has been developed — steel beam strengthened with external reinforcement system of composite material, protected by a useful model patent, its static and structural calculation has been performed using SCAD computing complex; stress-strain state has been analyzed, the analysis of steel consumption reduction for a metal composite beam and of its other advantages in comparison with steel and reinforced concrete beam traditional solutions has been carried out. Practical significance: The advantages of hybrid and combined structures are revealed, the decrease in material capacity for a metal composite beam strengthened by boroplastics in comparison with a steel one is revealed. The proposed structural solution of a beam can be used in overlaps and coverings for buildings and structures, transport buildings, especially, in aggressive environment conditions as well as during major repairs and reconstruction of industrial and civil purpose facilities.

Keywords: Building, frame, hybrid structure, overlap beam, metal composite beam, numerical calculation, reliability, durability

Contacts: veselov.1977@inbox.ru

Цель: Разработать математическую модель подсчета двадцатифутового эквивалента в контейнерных поездах на заданной модели платформы, сформулировать методику расчета в двадцатифутовом эквиваленте (ДФЭ) в контейнерных поездах, обозначить целевую функцию поиска оптимальной заполняемости фитинговой платформы. Методы: Применены математические расчеты с помощью программной среды Паскаль в части автоматизации расчета вместимости фитинговых платформ. Результаты: В ходе расчетов выполнено построение математической модели. При помощи анализа загруженности контейнерного поезда была обозначена целевая функция поиска оптимальной заполняемости фитинговой платформы. Практическая значимость: Выполнен обзор процесса расчета двадцатифутового эквивалента. Установлено, что новым элементом в цепочке оформления документов стоит считать автоматический расчет ДФЭ в контейнерных поездах, а именно автоматическое составление отчетности на основании полученных значений ДФЭ. Дано описание этапов расчета ДФЭ на заданном типе платформы. По итогам исследования предложен программный продукт расчета вместимости в ДФЭ одного вагона в среде Паскаль.

Ключевые слова: Двадцатифутовый эквивалент, фитинговая платформа, АС ЭТРАН, контейнерный поезд, математическая среда Паскаль

Контакты: maria.bayern2017@yandex.ru, insight1986@inbox.ru, maks.marchenko1998@mail.ru, shefainn@yandex.ru

Model for Calculation of Optimal Filling of Container Trains in Twenty-Foot Equivalent M. V. Sheverdova, O. D. Pokrovskaya, M. A. Marchenko, V. V. Shcherbakov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-639-650

Purpose: To develop a mathematical model for calculating twenty-foot equivalent in container trains on the platform given model, to formulate a calculation method in twenty-foot equivalent (TFE) in container trains, to designate a target function in finding optimal filling capacity of fitting platform. Methods: Mathematical calculations were applied using Pascal software environment in terms of automating calculation of fitting platform capacity. Research results: During the calculations, mathematical model design was carried out as well as the study of parameters such as a container mass, size and model was done. Using the analysis of container train load, a target function for the search of fitting platform optimal filling capacity was identified. Practical significance: Review of calculation process for twenty-foot equivalent was carried out by station employees. It is established that as a new element in paperwork chain there should be considered automatic calculation of TFE in container trains, namely, TFE automatic reporting based on the obtained values for TFE in terms of filling in a general form act and a cumulative statement. The description of TFE calculation stages for a one container of 22G1 size on platform given type is demonstrated. Based on the study results, software product in Pascal environment for the calculation of a one container capacity into TFE is proposed.

Keywords: Twenty-foot equivalent, fitting platform, AC ETRAN (Automated system Electronic Transport Waybill where all freight transportations in Russian Railways JSC are formed), container train, Pascal mathematical environment

Contacts: maria.bayern2017@yandex.ru, insight1986@inbox.ru, maks.marchenko1998@mail.ru, shefainn@yandex.ru

Цель: Для определения рационального распределения заданий между техникой, специализирующейся на внутритерминальных перемещениях, выполнить математическое моделирование работы подьемно-транспортных машин в транспортно-перегрузочной системе контейнерного терминала с учетом технологических параметров и дальнейшей многокритериальной оптимизацией. Методы: Для поиска распределения используются методы теории вероятностей и математической статистики, а также экспертных оценок. Результаты: Разработана математическая модель распределения заданий между подъемно-транспортными машинами. Определены зависимости общего времени выполнения заданий ПТМ при использовании текущей технологии и стратегии выполнения заданий при расчете оптимальности по Парето в отношении шести критериев, нацеленных на увеличение производительности крана и минимизацию порожнего пробега ПТМ. Практическая значимость: Предложено рациональное распределение заданий между техникой на перемещение контейнера, позволяющее увеличить перерабатывающую способность контейнерного терминала и снизить расходы на эксплуатацию техники.

Ключевые слова: Автоматизация, подъемно-транспортная машина, терминал, контейнерно-транспортная система, ускоренная доставка грузов

Контакты: kol.pgups@mail.ru, dcs2_boykovsa@orw.ru

Mathematical Model for Task Distribution Among Lifting Transport Machines N. V. Malyshev, S. A. Boikov
DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-651-658

Purpose: To determine task rational distribution between technics specialized in intra-terminal movements is to perform mathematical modeling of lifting transport machine operation in container terminal transport transshipment system given technological parameters and further multi-criteria optimization. Methods: Methods of probability theory and mathematical statistics as well as of expert estimates are used to discover the distribution. Results: Mathematical model of task distribution among lifting transport machines (LTM) has been developed. Total time dependences for completing LTM tasks using the current technology and task execution strategy at calculation of Pareto optimality towards six criteria, aimed at crane performance increase and empty LTM mileage minimization, are determined. Practical significance: Tasks rational distribution amongst techniques for container movement is proposed, which allows to increase processing capacity of a container terminal and to reduce technique operating costs.

Keywords: Automation, lifting transport machine, terminal, container transport system, accelerated cargo delivery

Contacts: kol.pgups@mail.ru, dcs2_boykovsa@orw.ru