Выпуск 4 - Issue 4

Целью данного исследования является выявление новых данных, касающихся истории Института Корпуса инженеров путей сообщения в период 20–30-х годов XIX века; изучение биографического аспекта истории модельной мастерской ИКИПС на примере малоизученных фактов биографии Егора (Георгия) Францевича Брюна, с 1829 г. заведовавшего мастерской института. Методом исследования послужили сбор и анализ исторических данных с использованием опубликованных изданий, справочной литературы, архивных источников и музейного фонда. В результате исследования установлена точная дата поступления модели Египетского цепного моста в Институт Корпуса инженеров путей сообщения; восстановлено имя автора одной из старейших моделей в экспозиции Центрального музея железнодорожного транспорта РФ, наглядно демонстрирующей конструкцию первых металлических цепных мостов и отражающей начало развития новых направлений в мостостроении России XIX века; воссоздана биография инженера Е. Ф. Брюна периода 1820–1830-х гг. Практическая значимость: Материалы публикуются впервые и могут быть полезны как для дальнейших исследований специалистов по истории первого транспортного вуза России, так и для широкого круга заинтересованных читателей.

Ключевые слова: Мастерские ИКИПС, Цепной мост, Георгий Брюн, Египетский мост, модель моста

Контакты: leierman@pgups.ru

Another Mystery of the Big Chain Bridge, or Qui est le Capitaine Brun? A. S. Leyerman
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-791-800

Purpose: To uncover new data related to the history of the Institute of Railway Engineers during the 1820s–1830s, exploring the biographical aspect of the history of the model workshop at the Institute of Railway Engineers through the little-known facts of the biography of Egor (Georgy) Frantsevich Brun, who was in charge of the workshop of the institute since 1829. Methods: The collection and analysis of historical data using published publications, reference literature, archival sources and the museum fund. Results: The precise date of the arrival of the model of the Egyptian chain bridge at the Institute of Railway Engineers has been established. The authorship of one of the oldest models in the exposition of the Central Museum of Railway Transport of the Russian Federation has been identified, which vividly demonstrates the construction of the first metal chain bridges and reflects the beginning of the development of new directions in bridge construction in Russia in the 19th century. The biography of the engineer E.F. Brun during the 1820s–1830s has been reconstructed. Practical significance: The materials are published for the first time and can be useful both for further research by specialists in the history of the first transport university of Russia, and for a wide range of interested readers.

Keywords: IKIPS workshops, Model, George Brun, chain bridge, Egyptian bridge, Bridge model

Contacts: leierman@pgups.ru

Цель: Действующие в России нормативные и методические документы, касающиеся очистки поверхностного стока с селитебных территорий, не дают разъяснений по вопросу эффективности работы системы очистки с точки зрения допускаемой ими возможности загрязнения водных объектов. Не исследованы вероятность возникновения загрязнения и кратность разбавления неочищенных стоков. Цель состоит в разработке способа определения гидрологических характеристик стока, необходимых для вероятностной оценки кратности разбавления, допустимых концентраций и сбросов загрязненных поверхностных вод. Методы: На основании данных наблюдений четырнадцати метеостанций северо-запада России исследована вероятностная связь характеристик стока с застроенных территорий и реки-водоприемника, учитывающая основы теории вероятности и гидрологических расчетов минимального стока. Проведены расчеты, и установлены зависимости числа дней с осадками и их относительной суммы в теплый период года от максимального суточного слоя осадков. Найдена математическая связь между повторяемостью дождя и числом возможных случаев загрязнения водного объекта. Результаты: Разработан способ расчета вероятных значений характеристик осадков, минимального стока воды в реке-водоприемнике и кратности разбавления загрязняющих веществ в зависимости от допустимой повторяемости негативных последствий от загрязнения речных вод и коэффициента корреляции обеспеченностей минимального стока воды с застроенных территорий и в реке-водоприемнике. Практическая значимость: Способ расчета гидрологических характеристик стока позволит более обоснованно и точнее определить необходимую степень очистки сточных вод, производительность и параметры очистных сооружений, а в ряде случаев — снизить степень загрязнения водотоков.

Ключевые слова: Поверхностный сток, очистные сооружения, загрязнение водного объекта, водный объект, осадки, гидрологические характеристики, сток, расходы воды, половодье, дождевой паводок, кратность разбавления, обеспеченность, повторяемость, надежность

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

Basic Calculated Hydrological Characteristics of Surface Runoff Treatment Systems in the North-Western Region of Russia Yu. A. Kantsiber, A. B. Ponomarev, V. I. Shtykov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-801-810

Purpose: The normative and methodological documents in Russia regarding the treatment of surface runoff from residential areas do not provide explanations on the effectiveness of the treatment system from the point of view of the possibility of pollution of water bodies they allow. The probability of pollution and the dilution ratio of untreated wastewater have not been studied. The goal is to develop a method for determining the hydrological characteristics of the runoff necessary for the probabilistic assessment of dilution factors, permissible concentrations and discharges of contaminated surface waters. Methods: Based on observational data from fourteen weather stations in the North-West of Russia, the probabilistic relationship between the characteristics of runoff from built-up areas and the receiving river has been studied, taking into account the basics of probability theory and hydrological calculations of minimum runoff. Calculations have been carried out and the dependence of the number of days with precipitation and their relative amount in the warm period of the year on the maximum daily precipitation layer has been established. A mathematical relationship has been found between the frequency of rain and the number of possible cases of pollution of a water body. Results: A method has been developed for calculating the probable values of precipitation characteristics, minimum water runoff in the receiving river and the dilution factor of pollutants depending on the permissible frequency of negative consequences from river water pollution and the correlation coefficient of the probability of minimum water flow from built-up areas and in the receiving river. Practical significance: The method for calculating the hydrological characteristics of runoff will make it possible to more reasonably and accurately determine the required degree of wastewater treatment, the productivity and parameters of treatment facilities, and in some cases, to reduce the degree of pollution of watercourses.

Keywords: Surface runoff, treatment facilities, pollution of a water body, water body, precipitation, hydrological characteristics, runoff, water rate, flood, rain flood, dilution factor, availability, frequency, reliability

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

Цель: Рассмотреть существующие способы переработки и утилизации отходов металлургической промышленности, раскрыть их классификацию. Затронуть негативное воздействия металлургической промышленности, в частности образующихся отходов от их деятельности на геосистемы. Показать технологическое решения проблемы слабых грунтов, с помощью первоначальной их стабилизации и последующим укреплением данных грунтов, для объектов городской инфраструктуры Российской Федерации. Методы: Разработаны различные технологии комплексной переработки твердых отходов металлургии, часть из них реализована в промышленном масштабе за рубежом. У нас такие технологии разрабатываются на уровне исследовательских работ и полупромышленных испытаний. Результаты: Отличительная особенность грунтов, укрепленных твердыми отходами металлургии, состоит в том, что структурообразование и набор прочности происходит как в воздушно-сухой, так и во влажной средах. Данными отходы эффективно укреплять грунты разного гранулометрического и химико-минералогического состава. Как показали лабораторные исследования и опорное строительство, грунты, укрепленные данными комплексными отходами, пригодны для устройства конструктивных слоев дорожных одежд. При укреплении песчаных грунтов происходит чисто механическое пронизывание и обволакивание грунтовых частиц (ввиду малого количества глинистых частиц) без образования прочной пространственной структуры. Практическая значимость: Показана возможность применения отходов металлургического производства для укрепления слабых грунтов, указанные новые методики могут быть рекомендованы к практическому использованию.

Ключевые слова: Металлургические предприятия, доменный шлак, переработка, вторичные материальные ресурсы, техногенный отход, глинистые грунты, устойчивость

Контакты: pechensov1989@gmail.com

Processing of Waste from the Metallurgical Industry for Stabilization and Reinforcemnet of Problematic Soils I. M. Pechentsov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-811-819

Purpose: To examine existing methods of processing and recycling waste from the metallurgical industry, to elucidate their classification. To touch upon the negative impact of the metallurgical industry, in particular, of the waste generated from its activities on geosystems. To present technological solutions for addressing the issue of weak soils through their initial stabilization and subsequent reinforcement, specifically for urban infrastructure objects in the Russian Federation. Methods: Various technologies for the complex processing of solid waste from metallurgy have been developed, some of them have been implemented on an industrial scale abroad. We develop such technologies at the level of research and semi-industrial tests. Results: A distinctive feature of soils reinforced with solid wastes of metallurgy is that structure formation and strength development occur both in air-dry and in humid environments. These wastes effectively strengthen soils of different granulometric and chemical-mineralogical composition. As shown by laboratory studies and supporting construction, soils reinforced with this complex waste are suitable for constructing pavement structural layers. When strengthening sandy soils, a purely mechanical penetration and enveloping of soil particles (due to the small amount of clay particles) occurs without the formation of a strong spatial structure. Practical significance: The possibility of using waste from metallurgical production to strengthen weak soils is shown, and these new methods can be recommended for practical use.

Keywords: Metallurgical enterprises, blast-furnace slag, processing, secondary material resources, technogenic waste, clay soils, stability

Contacts: pechensov1989@gmail.com

Цель: Проанализировать модель SсореRаil, способную прогнозировать переизлученный шум и вибрации в конструкциях, расположенных в непосредственной близости от железнодорожных линий. Полученные результаты сравнить с альтернативной, широко используемой моделью для определения точности и потенциального снижения стоимости оценки воздействия вибраций на территорию жилой застройки для новых железнодорожных линий. Методы: Произвести статистический разбор полученных данных для моделирования вибрации разных типов грунта. Рассчитать полученные с помощью моделирования результаты для создания базы данных вибрационных характеристик при различных состояниях грунта, скорости движения поездов и расстояния от пути. Результаты: Проанализированы полученные результаты, сравнены с альтернативной, широко используемой моделью определения точности. Установлено, что модель SсореRаil дает более высокую точность прогнозирования, что может потенциально снизить стоимость оценки воздействия вибраций на территорию жилой застройки для новых железнодорожных линий. Получена модель, которая может мгновенно предсказать уровни вибрации и переизлученного шума для разных типов грунта при отличной скорости проходящих поездов. Практическая значимость: Разработано моделирование переизлученной вибрации и шума для помещений зданий, располагающихся непосредственно вблизи железнодорожного полотна, с помощью набора некоторых факторов, полученных опытным путем. Также смоделировано воздействие вибрации и шума при использовании дополнительных мер по снижению виброакустических факторов (плит и бaллacтных матов), а также параметров возбуждения вибрации (стрелки, переезды и колеcooтбойники).

Ключевые слова: Вибрация, переизлученный шум, глубина почвы, скорость волны, точность, грунт

Контакты: zenitpiter91@inbox.ru

Prediction of Re-Radiated Noise and Vibration Generated in the Vicinity of Railroad Lines A. B. Zavyalov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-820-827

Purpose: To analyze a ScopeRail model capable of predicting re-radiated noise and vibration in structures located in close proximity to rail lines. To compare the obtained results with an alternative, widely used model for accuracy assessment and the potential cost reduction of assessing the impact of vibrations on residential areas for new railway lines. Methods: To perform statistical analysis of the obtained data for modeling vibration of different types of ground. To calculate simulation results in order to create a database of vibration characteristics for different ground conditions, train speeds and distances from the track. Results: The results obtained have been analyzed and compared with an alternative, widely used model for determining accuracy. It is found that the ScopeRail model yields higher prediction accuracy, which can potentially reduce the cost of assessing the impact of vibrations on residential areas for new rail lines. A model is obtained which can instantly predict the vibration and re-radiated noise levels for different types of soil at different speeds of passing trains. Practical significance: Re-radiated vibration and noise model for the spaces in buildings immediately adjacent to the railroad track has been developed using a set of empirically obtained factors. Vibration and noise impacts have also been modeled using additional vibroacoustic mitigation measures (slabs and ballast mats) as well as vibration excitation parameters (switches, crossings and wheel stoppers).

Keywords: Vibration, re-radiated noise, soil depth, wave velocity, accuracy, soil

Contacts: zenitpiter91@inbox.ru

Цель: Проблема транспортировки АХОВ на автомобильном транспорте в настоящее время является особенно актуальной в связи с последними геополитическими событиями, именно транспортировка внутри страны является ключевой задачей для Российской Федерации. Для обеспечения безопасности перевозочного процесса требуется усовершенствование конструкций автомобильных транспортных средств. Методы: Инструментом для исследования и анализа проблемы выбора оптимального сечения предохранительного клапана на автомобильной цистерне является проходное сечение диаметра предохранительного клапана цистерны. Результаты: В статье предложены расчеты сечения предохранительного клапана цистерны с бóльшим диаметром, чем устанавливаемые на данный момент на автоцистерны в России. Также в статье приведены статистические данные аварий на автомобильном транспорте с 2018 по 2020 г. Практическая значимость: Полуэмпирические модели теплофизических процессов внутри цистерны при возникновении избыточного давления описаны большим количеством авторов. Степень разработанности темы данного исследования невысокая, в отличие от тем, посвященных избыточному давлению в цистерне-разряжения и термодинамическому процессу. Статья рассматривает усовершенствование конструкций автомобильных цистерн для перевозки светлых нефтепродуктов. Предложен вариант усовершенствования конструкции цистерны посредством установки на цистерну предохранительного клапана с большим сечением. Представлены результаты расчетов оптимального сечения дыхательного клапана в табличной форме. Расчеты имеют практическую значимость, так как в случае внедрения данных предохранительных (дыхательных) клапанов существует возможность повысить устойчивость тонкостенной оболочки цистерны и увеличить безопасность при транспортировках на автомобильном транспорте. Увеличение проходного сечения предохранительного клапана цистерны — технически эффективный и экономически выгодный вариант увеличения степени безопасности перевозочного процесса.

Ключевые слова: Аварийно-опасные химические вещества (АХОВ), транспортировка АХОВ, эквивалентный диаметр клапана, автоцистерна, проходное сечение впускного предохранительного клапана

Контакты: asman08@yandex.ru, sem.shkuratov@yandex.ru, katya.zubkova2909@gmail.com, noname23082@yandex.ru, pazan2021@mail.ru

The Improvement of Hazardous Chemicals Transportation Methods by Motor Vehicles Ye. G. Asmankin, Ye. М. Zubkova, V. V. Smygalin, A. N. Khleborodov, S. O. Shkuratov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-828-834

Purpose: The issue of hazardous chemicals transportation by motor vehicles is especially crucial nowadays, given recent geopolitical situation. Transportation inside the country has become a key task for the Russian Federation. The improvement of motor vehicle construction is required in order to provide security of the transportation process. Methods: The tool for research and analysis of the issue of choosing the optimal crosssection of the relief valve on a tank car is the flow section diameter of the tank car’s relief valve. Results: The article proposes calculations for the cross-section of the relief valve of a tank with a larger diameter than those currently installed on tank cars in Russia. The article also provides statistical data on accidents in road transport from 2018 to 2020. Practical significance: Semi-empirical models of thermophysical processes inside a tank during the occurrence of excess pressure have been described by numerous authors. The level of development of the topic of this research is relatively low, unlike topics dedicated to excess pressure in pressure-relief tanks and thermodynamic processes. The article discusses the improvement of designs of tank cars used for the transportation of light petroleum products. The authors have offered a way to improve the construction of a tank with the help of installation of a relief valve of a bigger section. The results of the calculations of the optimal section in the relief valve are presented in a tabular form. The calculation has practical significance as in the case of integration of the data on relief (breather) valves there exists a possibility of increasing the stability of the thin shell of a tank and so of increasing the security during the transportation by motor vehicles. The enlargement of flow area of the tank relief valve is a technically efficient and economically profitable way to increase the degree of transportation process security.

Keywords: Emergency hazardous chemicals (AHS), transportation of AHS, equivalent valve diameter, tank car, orifice of the inlet relief valve

Contacts: asman08@yandex.ru, sem.shkuratov@yandex.ru, katya.zubkova2909@gmail.com, noname23082@yandex.ru, pazan2021@mail.ru

Цель: Оценить свойства гептила и его воздействие на организм человека и окружающую среду. Представить для ознакомления сферы применения гептила и особенности его транспортировки железнодорожным транспортом. Рассмотреть конструктивные особенности вагона-цистерны модели 15-629 и произвести расчет для подбора оптимальной площади сечения впускного отверстия для предохранительного клапана с целью увеличения безопасности при транспортировке гептила вагоном-цистерной модели 15-629. Методы: Используя технические характеристики шестиосной, сочлененной цистерны модели 15-629, произвести расчет площади внутренней и наружной площадей поверхности котла. Далее проведем вычисления массового расхода воздуха через впускной предохранительный клапан и определим тепловой поток, происходящий за счет внешней теплоотдачи котла цистерны в окружающую среду. Эти данные необходимы для оценки эквивалентного диаметра проходного сечения впускного предохранительного клапана. Результаты: Благодаря произведенным расчетам был определен более подходящий диаметр проходного сечения впускного предохранительного клапана, который обеспечит более безопасную транспортировку высокотоксичного компонента жидкостного ракетного топлива, применяемого как на российских ракетах-носителях («Космос», «Циклон», «Протон»), так и зарубежных (на американских ракетах семейства «Титан», французских РН семейства «Ариан», китайских РН семейства «Большой Поход» и др.). Практическая значимость: Гидразиновые горючие являются более энергетически эффективными по сравнению с углеводородным горючим, поэтому за последние годы увеличилось применение НДМГ. Из-за стремительного развития космической промышленности возрастает количество грузовых перевозок гептила на железнодорожном транспорте. Дабы предотвратить техногенные катастрофы, были произведены расчеты диаметра впускного предохранительного клапана для минимизирования разгерметизации вагона-цистерны вне зависимости от температурных условий.

Ключевые слова: Транспортировка гептила, железнодорожный транспорт, предохранительный клапан вагона-цистерны, расчет оптимальной площади сечения впускного отверстия для предохранительного клапана, свойства гептила

Контакты: nikita_lapshin2002@icloud.com, vlad1k.olad1k.qq@gmail.com, stella3gek@gmail.com, asman08@yandex.ru, 1202871@edu.rut-miit.ru

To Matters of Heptyl Transportation by Rail N. D. Lapshin, V. A. Milenkikh, S. V. Dulneva, Ye. G. Asmankin, T. A. Sil’yanova
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-835-842

Purpose: To estimate the properties of heptyl and its effect on the human body and the environment. To provide an overview of the sphere of heptyl application and the features of its transportation by rail. To consider the structural features of the model 15-629 tank car and to perform a calculation to select the optimal crosssectional area for the inlet opening of the relief valve to enhance safety during the transportation of heptyl by the model 15-629 tank car. Methods: To calculate the inner and outer surface areas of the tank shell using the technical characteristics of the six-axis multi-unit tank-car of model 15-629. Next, we will calculate the mass air flow rate through the inlet relief valve and determine the heat transfer occurring due to the external heat dissipation from the tank shell into the surrounding environment. These data are necessary to estimate the equivalent diameter of the inlet relief valve orifice. Results: Thanks to the calculations performed, a more suitable diameter of the inlet safety valve orifice has been determined. This will ensure a safer transportation of highly toxic liquid rocket fuel components used in both Russian launch vehicles (“Kosmos”, “Cyclone”, “Proton”) and international ones (such as American “Titan” rockets, French launch vehicles of the “Ariane”, Chinese rockets of the “Long March” family, and others). Practical significance: Hydrazine-based propellants are more energy-efficient compared to hydrocarbon-based propellants, which has led to an increased usage of Unsymmetrical Dimethylhydrazine (UDMH) in recent years. Due to the rapid growth of space industry, the volume of heptyl transportation by railway has been increasing. In order to prevent technological disasters, calculations have been conducted to determine the diameter of the inlet relief valve to minimize depressurization of the tank car, regardless of temperature conditions.

Keywords: Transportation of heptyl, railroad transport, security valve of the tank car, calculation of the diameter of the inlet safety valve orifice, heptyl properties

Contacts: nikita_lapshin2002@icloud.com, vlad1k.olad1k.qq@gmail.com, stella3gek@gmail.com, asman08@yandex.ru, 1202871@edu.rut-miit.ru

Цель: Разработать методику использования искусственного интеллекта для решения задачи интенсификации процесса формирования профессиональных компетенций обучающихся. Показать необходимость совершенствования технологий обучения вследствие сокращения аудиторного времени, отводимого на общеобразовательные дисциплины при реконфигурации учебных планов подготовки специалистов. Рассмотреть вопрос о переосмыслении результативности сложившейся системы дистанционного обучения (СДО) как средства рационализации образовательных процедур в связи с сохраняющимся риском усвоения студентами только минимального уровня знаний вследствие использования в СДО шаблонных электронных демонстрационных материалов. Методы: Для достижения сформулированных целей используются данные анализа результатов внедрения в учебный процесс кафедры ИВС продукта «Цифровой преподаватель» (ЦП), разработанного на основе отечественной платформы DeepTalk. Разработан алгоритм обучения нейронной сети как математического ядра ЦП. При использовании на первых этапах загрузки ЦП текстовыми и презентационными материалами реализован принцип рандомизации логически связанных запросов, ответов и замечаний преподавателей по лекциям и практическим заданиям. Результаты: Разработана и протестирована методика итерационной корректировки ЦП при наращивании массива ситуационных данных с последовательным устранением противоречия между требованием по репрезентативности и изначально малым объемом формируемой обучающей выборки. Практическая значимость: Создание разработанного нейросетевого продукта является первым шагом в развертывании системы цифровых сервисов университета, в иерархическую структуру которой по направлениям подготовки, специальностям и специализациям должны входить «Цифровой преподаватель», «Цифровой куратор абитуриента» и другие подобные продукты. Внедрение ЦП в обеспечение преподавания на старших курсах будет способствовать формированию индивидуальной образовательной траектории обучающегося и развитию его когнитивных способностей. Далее, в ходе получения дополнительного профессионального образования, применение DeepTalk обеспечит приобретение навыков взаимодействия с ИИ, используемого как средство поддержки принятия решений в условиях неопределенности. DeepTalk позволяет оценивать предрасположенность абитуриентов к основным видам профессиональной деятельности в ОАО «РЖД».

Ключевые слова: Система цифровых сервисов, генерирование образовательного контента, обучающая выборка, цифровой преподаватель, дообучение моделей, индивидуализация образования

Контакты: ermakov@pgups.ru, shedkonatalia@yandex.ru

The Use of Neural Network Technologies Using the Example of the Domestic Software Platform DeepTalk in the Educational Process of PGUPS at the Department “Information and Computing Systems” S. G. Ermakov, N. A. Shedko
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-843-852

Purpose: To develop a methodology for using artificial intelligence to solve the problem of intensifying the process of developing students’ professional competencies. To show the need to improve teaching technologies due to a reduction in classroom time allocated to general education disciplines when reconfiguring the curricula for training specialists. To consider the issue of rethinking the effectiveness of the existing distance learning system (DLS) as a means of rationalizing educational procedures in connection with the continuing risk of students acquiring only a minimum level of knowledge due to the use of template electronic demonstration materials in the DLS. Methods: To achieve the stated goals, data from the analysis of the results of the implementation of the “Digital Teacher” (DT) product, developed on the basis of the domestic DeepTalk platform, into the educational process of the ICS Department are used. An algorithm for training a neural network as a mathematical core of the DT has been developed. When used at the first stages of loading the DT with text and presentation materials, the principle of randomization of logically related queries, answers and comments from teachers on lectures and practical assignments is implemented. Results: A technique for iterative adjustment of the DT has been developed and tested when increasing the array of situational data with the following elimination of the contradiction between the requirement for representativeness and the initially small volume of the generated training sample. Practical significance: The creation of a developed neural network product is the first step in the deployment of the University’s digital services system, the hierarchical structure of which according to areas of training, qualifications and specializations should include “Digital Teacher”, “Digital Applicant Curator” and other similar products. The introduction of DT into providing teaching in senior years will contribute to the formation of the student’s individual educational trajectory and the development of his cognitive abilities. Further, in the course of obtaining additional professional education, the use of DeepTalk will ensure the acquisition of skills in interacting with AI, used as a means of supporting decision-making under conditions of uncertainty. DeepTalk allows you to assess the predisposition of applicants to the main types of professional activities at JSCo “Russian Railways”.

Keywords: System of digital services, generation of educational content, training sample, digital teacher, additional training of models, individualization of education

Contacts: ermakov@pgups.ru, shedkonatalia@yandex.ru

Цель: Проанализировать возможность использования высокоактивных метакаолинов в составах гипсоизвестковых вяжущих для реставрационных работ. Рассмотреть совместимость компонентов реставрационных растворов на основе воспроизводимости их основных характеристик, таких как минералогический и химический состав, физико-механические свойства и долговечность. Методы: В работе использованы физико-химические методы исследования, а также методы сравнительного анализа в соответствии с руководящими принципами ГОСТ 125—2018 «Вяжущие гипсовые. Технические условия». Результаты: Показано, что введение метакаолина в составы вяжущих обеспечивает повышение прочности камня вяжущего. Оптимальное количество метакаолина составляет 20 % в гипсоизвестковой смеси. Экспериментально установлено, что увеличение содержания Al2O3 в метакаолине от 39 до 44 % ведет к возрастанию ранней прочности при сжатии камня из модифицированного гипсоизвесткового вяжущего. Повышение содержания Al2O3 приводит к возрастанию прочностных характеристик. Практическая значимость: Проведенные исследования демонстрируют, что такие показатели, как средний размер частиц, удельная поверхность, оказывают влияние на гидравлическую активность пуццолановой добавки. Качество высокоактивных метакаолинов находится в прямой зависимости от степени чистоты каолина. Однако добавки могут различаться массовым содержанием оксидов, в частности содержанием основных оксидов SiO2 и Al2O3. Использование высокоактивных метакаолинов в составах гипсоизвестковых вяжущих позволяет реставрировать памятники архитектуры.

Ключевые слова: Гипс, известь, метакаолин, пуццолановая активность, модифицированное вяжущее

Контакты: yalifa@inbox.ru, citysell1@gmail.com

Mechanical Characteristics of Restoration Solutions When Metacaolines Are Used in Their Compositions L. F. Kazanskaya, A. A. Smetanin
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-853-859

Purpose: To analyze the possibility of using highly active metacaolines in the compositions of gypsum-lime binders for restoration work. To consider the compatibility of the components of restoration solutions based on the reproducibility of their main characteristics, such as mineralogical and chemical composition, physical and mechanical properties and durability. Methods: The work uses physico-chemical research methods, as well as methods of comparative analysis, in accordance with the guidelines of GOST 125-2018 “Gypsum binders. Technical conditions”. Results: It is shown that the introduction of metacaolin into the binder compositions provides an increase in the strength of the binder stone. The optimal amount of metacaolin is 20% in a gypsumlime mixture. It has been experimentally established that an increase in the content of Al2O3 in metacaolin from 39 to 44% leads to an increase in the early compressive strength of a stone made of modified gypsumlime binder. An increase in the content of Al2O3 leads to an increase in strength characteristics. Practical significance: The conducted studies demonstrate that such indicators as the average particle size, specific surface area, have an impact on the hydraulic activity of the pozzolan additive. The quality of highly active metakaolins is directly dependent on the degree of purity of kaolin. However, additives may differ in the mass content of oxides, in particular the content of the main oxides SiO2 and Al2O3. The use of highly active metacaolines in the compositions of gypsum-lime binders makes it possible to restore architectural monuments.

Keywords: Gypsum, lime, metacaolin, pozzolan activity, modified binder

Contacts: yalifa@inbox.ru, citysell1@gmail.com

Цель: Расширить возможность интерпретации результатов ограниченного числа физических экспериментов при подборе компонентов для создания бетонной смеси и бетона на ее основе с требуемыми выходными свойствами. Методы: С помощью нейронной сети в аналитической среде Loginom построена модель с шестью входными переменными, отображающими вводимые специальные добавки, и семью выходными переменными, представляющими параметры качества бетонной смеси и бетона. Результаты: В процессе обучения сформирована трехслойная сетевая модель, с помощью которой получены прогнозные выходные характеристики бетонной смеси и бетона. Произведено сравнение экспериментальных данных и прогноза нейронной модели для каждой выходной переменной в наглядной графической форме. Практическая значимость: Прогнозирование требуемых характеристик, синтезируемого материала с помощью реакции нейронной модели на различные комбинации входных данных позволяет осуществить оптимальное количество физических экспериментов. Возможно применение предложенного способа моделирования для различных многокомпонентных материалов.

Ключевые слова: Нейронная сеть, множественная регрессия, бетонная смесь, числовой эксперимент, физический эксперимент

Контакты: shvarts4545@mail.ru, films@mail.ru

Designing the Composition of High-Strength Self-Compacting Concrete Using Neural Network V. A. Khodakovsky, M. A. Shvarts, F. M. Shvarts
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-860-867

Purpose: To extend the possibility of interpreting the results of a limited number of physical experiments while selecting the components for the creation of concrete mixes and concrete on its basis with the required output properties. Methods: Using a neural network in the analytical environment Loginom, a model with six input variables representing introduced special additives and seven output variables representing the quality parameters of the concrete mix and concrete has been built. Results: In the process of training a three-layer network model has been formed, with the help of which the predicted output characteristics of concrete mix and concrete have been obtained. Experimental data and neural model prediction for each output variable have been compared in a clear graphical form. Practical significance: Prediction of the required characteristics of the synthesized material by means of the neural model response to various combinations of input data allows to carry out an optimal number of physical experiments. It is possible to apply the proposed modeling method for various multicomponent materials.

Keywords: Neural network, multiple regression, concrete mix, numerical experiment, physical experiment

Contacts: shvarts4545@mail.ru, films@mail.ru

Цель: Изучить статистическую значимость исследуемых факторов — начальной температуры образца грунтов T0, влажности ω, всестороннего давления σ3 и частоты нагружения f на параметры деформации оттаивающих грунтов методом ортогональных испытаний. На основе метода весового анализа изучить влияние веса различных факторов на результаты динамических трехосных испытаний. Установить уравнение регрессии для параметров деформации. Метод: Дисперсионный анализ (ANOVA) используется для проверки статистической значимости факторов по результатам ортогональных испытаний. С помощью метода анализа иерархий (МАИ) вес влияния факторов на результаты испытаний определяется посредством матричного расчета. Результаты: Факторы испытания: T0, ω, σ3 и f имеют сильную значимость для результатов испытаний. Влияние влажности на результаты испытаний составляет более 50 %. Множественное уравнение линейной регрессии хорошо соответствует результатам испытаний. Практическая значимость: Метод ортогональных испытаний, основанный на ANOVA и МАИ, имеет преимущества, выраженные в небольшом количестве испытаний, широком охвате факторов и анализе весов влияния. Результаты ANOVA и весового анализа показывают, что наибольшее влияние на деформацию земляного полотна оттаивающих грунтов оказывает влажность. Следует обращать внимание на изменение влажности грунтов для предотвращения инженерно-технических аварий при эксплуатации земляного полотна.

Ключевые слова: Деформационные характеристики, оттаивающий грунт, дисперсионный анализ, метод анализа иерархий, экспериментальное исследование

Контакты: wsxin9607@163.com, kolos2004@inbox.ru, pgups60@mail.ru

Experimental Studies of Deformation Parameters of Thawing Soils Based on ANOVA and AHP Xin Wenshao, A. F. Kolos, A. V. Petryaev
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-868-877

Purpose: To study the statistical significance of many factors: the initial temperature of the soil sample T0, humidity ω, confining pressure σ3 and loading frequency f on the deformation parameters of thawing soils by the method of orthogonal tests. Based on the method of weight analysis, to study the influence of the weight of various factors on the results of dynamic triaxial tests. To set the regression equation for the deformation parameters. Method: Analysis of Variance (ANOVA) is used to test the statistical significance of factors based on orthogonal tests. Using the Analytic Hierarchy Process (AHP), the influence weights of factors on test results are determined through matrix calculations. Results: Test factors: T0, ω, σ3 and f have strong statistical significance for test results. The influence of humidity on test results is more than 50%. The multiple linear regression equation fits the test results well. Practical significance: The orthogonal testing method, based on ANOVA and AHP, has the advantage expressed in a small number of trials, a wide coverage of factors, and the analysis of influence weights. The results of ANOVA and weight analysis show that moisture has the greatest influence on the deformation of the subgrade of thawing soils. During the operation of the subgrade, changes in soil moisture must be strictly controlled to prevent engineering accidents.

Keywords: Deformation characteristics, thawing soil, Analysis of Variance, Analytic Hierarchy Process, experimental study

Contacts: wsxin9607@163.com, kolos2004@inbox.ru, pgups60@mail.ru

Цель: Анализ накопленного опыта проектирования и строительства зданий в районах с многолетнемерзлыми грунтами и сейсмической активностью. Методы: Применены статистические и аналитические методы. Результаты: Рассмотрены районы совместного распространения многолетнемерзлых грунтов и сейсмики на территории России. Приведен обзор и анализ принципов строительства на многолетнемерзлых грунтах. Рассмотрены и проанализированы 2 основных способа сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии при использовании I принципа строительства и 3 комбинированных варианта при сочетании свайного фундамента с проветриваемым подпольем, подсыпкой и охлаждающими устройствами. Сделан вывод о строительстве с использованием I принципа, где в качестве фундамента предпочтителен свайный фундамент с высоким свайным ростверком и проветриваемым подпольем, так как сваи данного фундамента выступают в роли гибкой связи между надземной частью здания и основанием. При сейсмическом воздействии данный фундамент воспринимает действие вертикальной и горизонтальной сейсмической нагрузки, а также действие опрокидывающего момента. В случае, когда сохранять основание в мерзлом состоянии под зданиями невозможно, необходимо использовать принцип II, который реализуется за счет запаса прочности и жесткости строительных конструкций, а также предпостроечных мероприятий, направленных на оттаивание, предварительное уплотнение или частичную замену природных просадочных грунтов, повышение глубины заложения фундаментов или регулирование зоны оттаивания за счет планировочных решений или применения устройств для отвода тепла. Выявлено, что пространственные фундаментные платформы являются эффективными сейсмостойкими конструкциями фундаментов на многолетнемерзлых грунтах с использованием II принципа в условиях сейсмической активности. Выполнен анализ опыта проектирования на многолетнемерзлых грунтах в сейсмически активных районах. Практическая значимость: Предлагается использовать I принцип строительства сейсмостойких зданий на многолетнемерзлых грунтах (в случаях, если сохранение мерзлоты возможно).

Ключевые слова: Многолетнемерзлые грунты, сейсмическая активность, свайный фундамент, ростверк, проветриваемое подполье, крупнопанельные здания

Контакты: ppavel.khv@gmail.com, daniilo.filimonov@yandex.ru

Features of Design and Construction of Buildings in Seismically Hazardous Areas with Permafrost Soils P. A. Pegin, D. S. Filimonov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-878-890

Purpose: Analysis of accumulated experience in the design and construction of buildings in areas with permafrost and seismic activity. Methods: Statistical and analytical methods have been applied. Results: The areas of distribution of both permafrost soils and seismics on the territory of Russia are considered. The review and analysis of the principles of construction on permafrost soils is given. 2 main methods of preserving the foundation soils in a frozen state using principle I of construction and 3 combined options when pairing a pile foundation with a ventilated underground, filling and cooling devices are considered and analyzed. The conclusion is made about the construction using principle I, where a pile foundation with a high pile grillage and a ventilated underground is preferred as a foundation, since the piles of this foundation act as a flexible connection between the aboveground part of the building and the base. In case of seismic impact, this foundation perceives the action of vertical and horizontal seismic loads, as well as the action of the tipping moment. In the case when it is impossible to keep the foundation in a frozen state under buildings, it is necessary to use principle II, which is implemented due to the coefficient of safety and rigidity of building structures, as well as pre-construction measures aimed at thawing, pre-compaction or partial replacement of natural subsidence soils, increasing the depth of foundation laying or regulation of the thawing zone due to planning decisions or applications of devices for heat removal. It is revealed that spatial foundation platforms are effective earthquake-resistant structures of foundations on permafrost soils using principle II in conditions of seismic activity. The analysis of the design experience on permafrost soils in seismically active areas is carried out. Practical significance: It is proposed to use principle I of construction of earthquake-resistant buildings on permafrost soils (in cases where permafrost preservation is possible).

Keywords: Permafrost soils, seismic activity, pile foundation, grillage, ventilated underground, large-panel buildings

Contacts: ppavel.khv@gmail.com, daniilo.filimonov@yandex.ru

Цель: Численное исследование процесса смешанной конвекции с целью оценки возможности применения тепловых пушек для локального обогрева сварочных постов локомотивных депо при наличии системы механической локализующей вентиляции. Методы: Исследование проведено при помощи метода конечных разностей в программном комплексе COMSOL Multiphysics с постановкой задачи смешанной конвекции и приведением области расчета к двумерной плоскости. Результаты: В результате исследования получены температурные поля и карты скоростей для рабочих мест при различных условиях и положениях тепловой пушки. Анализ результатов позволил предложить варианты использования тепловых пушек и места их установки, а также уточнить воздействие их работы на микроклимат рабочей зоны. Определены условия, в которых применение тепловых пушек целесообразно и безопасно. Практическая значимость: Полученные в ходе исследования результаты могут быть использованы для организации или оптимизации систем местного отопления сварочных постов локомотивных депо, а также схожих по устройству рабочих мест.

Ключевые слова: Местная вентиляция, системы теплоснабжения, воздушное отопление, организация сварочных постов, локомотивное депо

Контакты: toe@pgups.ru, toe@pgups.ru, s.b.komissarov@gmail.com, monastyrskiy.dy@mail.ru

Results of Mixed Convection Modeling to Assess the Feasibility of Using Jet Heaters by the Heating of Locomotive Depot Welding Stations I. G. Kiselev, M. Yu. Kudrin, S. B. Komissarov, D. Ya. Monastyrsky
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-891-901

Purpose: Numerical investigation of mixed convection processes to assess the feasibility of using jet heaters for local heating in locomotive depot welding stations with a mechanical localized ventilation system. Methods: The research has been conducted using the finite difference method in the COMSOL Multiphysics software, with the problem of mixed convection formulated and the calculation domain reduced to a two-dimensional plane. Results: Temperature fields and velocity maps have been obtained for the workstations under various conditions and positions of the jet heater. The analysis of the results has allowed us to propose options for using jet heaters and their installation locations, as well as to refine the impact of their impact on the microclimate of the workstation. The conditions under which the use of jet heaters is both practical and safe have been determined. Practical significance: The results obtained during the study can be used for the organization or optimization of local heating systems for welding stations in locomotive depots, as well as for similar workplace arrangements.

Keywords: Local ventilation, heating systems, air heating, organization of welding stations, locomotive depot

Contacts: toe@pgups.ru, toe@pgups.ru, s.b.komissarov@gmail.com, monastyrskiy.dy@mail.ru

Цель: Обозначить существующие проблемы, а именно низкую однородность топливовоздушной смеси и потери топлива при перекрытии клапанов, и преимущества центральной подачи топлива, а именно ее относительную простоту настройки и расположения газовых форсунок, и ее основные отличия от распределенной подачи. Обозначить существующие способы решения указанных проблем. Показать неэкологичность и неэкономичность применения центральной подачи. Рассчитать количество топлива, попадающего в выпускную систему двигателя при перекрытии клапанов. Показать пути повышения полноты использования топлива в процессе работы двигателя. Методы: Расчет массы природного газа, попадающего в выпускную систему двигателя в период перекрытия клапанов, с учетом длительности периода, площади сечения клапанной щели, общего количества топлива, поданного в процессе такта впуска, плотности топлива, скорости потока при попадании в цилиндр и стехиометрического соотношения. Результаты: Показана необходимость учета количества топлива, потребляемого при работе газового двигателя. Указаны существующие проблемы применения центральной подачи топлива. Сформулирован и обоснован способ расчета потерь газового топлива при перекрытии клапанов. Установлено, какие параметры оказывают влияние на массу топлива, не попавшего в цилиндр в процессе впуска. Сделан вывод о необходимости применения иных способов подачи либо значительного усовершенствования процесса впуска при центральной подаче. Практическая значимость: Показано влияние способа подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания на экологичность работы двигателя и эффективность использования топлива. Сформулирован способ расчета потерь газового топлива в период перекрытия клапанов с учетом конструктивных параметров системы впуска и длительности открытия впускных клапанов.

Ключевые слова: Газовый двигатель, газодизельный двигатель, природный газ, однородность газовоздушной смеси, газовоздушная смесь, аккумуляция топлива

Контакты: apenkin1@gmail.com, 79219751198@yandex.ru, a89213194387@yandex.ru, halbertfly@yandex.ru, v3dernikowad@yandex.ru

A Study of the Intake Process in Gas Engines with External Mixing of Fuel A. L. Penkin, А. А. Vorob’yov, A. A. Sobolev, S. A. Metlyakova, D. R. Vedernikova
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-902-908

Purpose: To identify existing problems, namely the low homogeneity of the air-fuel mixture and fuel losses when valves are closed, and the advantages of central fuel injection, namely its relative ease of adjustment and location of gas injectors, and its main differences from distributed injection. To show existing ways to solve these problems. To demonstrate the lack of environmental and economic efficiency in central fuel injection. To calculate the amount of fuel entering the engine exhaust system when the valves are closed. To show ways to increase the efficiency of fuel utilization during engine operation. Methods: Calculation of the mass of natural gas entering the engine exhaust system during the valve overlap period, considering the duration of the period, the cross-sectional area of the valve gap, the total amount of fuel supplied during the intake stroke, the density of the fuel, the flow rate when entering the cylinder and the stoichiometric ratio. Results: The need to consider the amount of fuel consumed when operating a gas engine is shown. The existing problems of using central fuel supply are indicated. A method for calculating gas fuel losses when valves are closed is formulated and justified. It has been established which parameters influence the mass of fuel that does not enter the cylinder during the intake process. It is concluded that it is necessary to use other injection methods, or to significantly improve the intake process of central injection. Practical significance: The influence of the method of supplying fuel to a gas internal combustion engine on the environmental friendliness of the engine and fuel efficiency is shown. A method has been formulated for calculating gas fuel losses during the period of valve overlap, considering the design parameters of the intake system and the duration of opening of the intake valves.

Keywords: Gas engine, gas-diesel engine, natural gas, homogeneity of gas-air mixture, gas-air mixture, fuel accumulation

Contacts: apenkin1@gmail.com, 79219751198@yandex.ru, a89213194387@yandex.ru, halbertfly@yandex.ru, v3dernikowad@yandex.ru

В ходе проведения специальной военной операции рейсы по эвакуации раненых военнослужащих в военно-медицинские организации производятся в том числе и железнодорожным транспортом. Используемый для военного санитарного поезда подвижной состав не в полной мере удовлетворяет современным требованиям по оснащению инфотелекоммуникационными системами, а следовательно, не обеспечивает эффективное применение военного санитарного поезда по назначению. Цель: Определить направления совершенствования инфотелекоммуникационной поддержки пассажирского парка железнодорожного транспорта, используемого для нужд медицинской эвакуации. Методы: Использовались методы системного анализа и теории исследования операций. Результаты: Разработана перспективная модель обмена информацией между должностными лицами внутри ВСП. Определены основные требования к средствам связи и информационной поддержке медицинской эвакуации железнодорожным транспортом, сформирован алгоритм задач для проведения дальнейших организационно-методических исследований по внедрению информационных и телекоммуникационных технологий, включающих меры по разработке тактико-технических требований к средствам связи должностных лиц военного санитарного поезда. Практическая значимость: Определены требования к средствам связи и информационной поддержке медицинской эвакуации железнодорожным транспортом, которые необходимо использовать при выполнении опытно-конструкторских работ по проектированию инфотелекоммуникационного комплекса военно-санитарного поезда.

Ключевые слова: Военно-санитарный поезд, средства связи, инфотелекоммуникационные системы, медицинская эвакуация железнодорожным транспортом, система управления военно-санитарным поездом

Контакты: pomnivm@mail.ru, kev-pgups@yandex.ru, aprivalov@inbox.ru, stanislav.lopatin47@yandex.ru

Basic Requirements for Means of Communication and Information Support for Medical Evacuation by Rail A. V. Tatarenko, Ye. V. Kazakevich, A. A. Privalov, S. A. Lopatin
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-909-920

During the special operation in 2022, more than 60 railway runs have been carried out to evacuate wounded servicemen to military medical organizations, including transportation by rail. The rolling stock used for the military sanitary train does not fully meet the modern requirements for equipping with information and telecommunication systems, and, therefore, does not contribute to the effective use of military sanitary train for its intended purpose. Purpose: To consider the issue of improving the equipment of MST communication facilities and improving information and communication support for the passenger fleet of railway transport used for medical evacuation needs. Methods: Methods of system analysis and operations research theory have been used. Results: A prospective model for information exchange among personnel within the MST has been developed. The main requirements for communication and information support means for medical evacuation by rail have been determined. An algorithm of tasks has been formulated for further organizational and methodological research on the implementation of information and telecommunication technologies, including measures for developing tactical and technical requirements for communication means of military medical train personnel. Practical significance: Requirements for communication and information support means for medical evacuation by rail have been identified. These requirements are to be used in the course of experimental and design work on the development of an information and telecommunication complex for the military medical train.

Keywords: Military sanitary train, means of communication, infotelecommunication systems, medical evacuation by rail, control system of military-sanitary train

Contacts: pomnivm@mail.ru, kev-pgups@yandex.ru, aprivalov@inbox.ru, stanislav.lopatin47@yandex.ru

Цель: Разработать модель процесса функционирования сети ПРС, позволяющую производить оценку времени доведения пакетов данных до абонентов сети в условиях сложной радиоэлектронной обстановки. Методы: Для решения задачи применялись методы общей теории систем, теории вероятностей, теории массового обслуживания, а также метод топологического преобразования стохастических сетей (ТПСС). Результаты: Разработанная модель позволяет оценить качество функционирования сети пакетной радиосвязи с учетом особенностей используемого протокола многостанционного доступа к сетевому и канальному ресурсу, что может позволить определить основные направления по повышению помехозащищенности сетей ПРС при их функционировании в условиях воздействия случайных и преднамеренных помех. Практическая значимость: Полученные результаты могут быть использованы при проектировании сетей подвижной радиосвязи стандарта ALE, а также при разработке методик по повышению помехозащищенности сетей радиосвязи и систем многопараметрической адаптации.

Ключевые слова: Сеть ПРС, ALE, КВ-радиосвязь, модель, стохастическая сеть

Контакты: aprivalov@inbox.ru, ivan.gluhov.960709@gmail.com

A Model of the Process of Information Exchange Between Subscribers of the PRC Network with a Common Communication Channel A. A. Privalov, Ye. V. Kazakevich, I. A. Glukhov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-921-930

Purose: To analyse the quality of operation of the PRC network, enabling the evaluation of time of guaranteed delivery of data packets to the subscribers of the network in bad radio-electronic conditions. Methods: To address the problem, methods from the general theory of systems, probability theory, queuing theory, as well as the method of topological transformation of stochastic networks (TTSN) have been used. Results: The developed model allows us to estimate the quality of functioning of the packet radio communications network, which allows us to determine the main directions to improve the interference immunity of PRC networks from the effects of random and intentional interference. Practical significance: The obtained results can be used in the design of mobile radio networks of the ALE standard, as well as in the development of methods to improve the interference immunity of radio networks, multi-parameter adaptation systems.

Keywords: PRC network, ALE, SW radiocommunication, model, stochastic network

Contacts: aprivalov@inbox.ru, ivan.gluhov.960709@gmail.com

Цель: Рассмотреть конструктивно-технологические особенности возведения сталежелезобетонного пролетного строения автодорожного моста через реку Ветлугу. Рассмотреть вопросы создания расчетной модели в программном комплексе Midas Civil с учетом представленных требований для удовлетворения требований ГОСТ и СП. Привести подробный анализ напряженно-деформированного состояния модели на основе расчета созданной модели. Методы: Анализ конструкции и выделение основных параметров; сравнение расчетных моделей, полученных с учетом стадийности бетонирования монолитной железо- бетонной плиты проезжей части и без учета стадийности работ. Результаты: Произведен анализ напряженно-деформированного состояния, и рассмотрены конструктивно-технологические особенности возведения автодорожного моста через р. Ветлугу. Установлено, что напряжения в металлических главных балках значительно возрастают в сравнении с моделью, не учитывающей стадийность возведения. Совместная работа сталежелезобетонного сечения начинается только после набора прочности монолитной железобетонной плиты проезжей части. Установлено, что развитие трещин в бетоне в опорных зонах, вызванных отрицательными моментами, может быть учтено снижением модуля упругости бетона в приопорных зонах в 8 раз. Произведен анализ изменения напряжений и деформаций в конструкции по стадиям. Напряжения и деформации, возникающие в конструкции при ее возведении, при расчете по стадиям «наследуются» от одного этапа к другому. Практическая значимость: Показаны способы создания достоверной расчетной модели сталежелезобетонных пролетных строений, отражающей действительный характер работы конструкции как на этапе сооружения, так и на этапе эксплуатации. Описанные в статье методы могут быть рекомендованы для создания расчетной модели в программном комплексе Midas Civil с учетом представленных требований для удовлетворения требований ГОСТ и СП, а также помогут избежать аварий на всех этапах жизненного цикла сооружения.

Ключевые слова: Сталежелезобетонное пролетное строение, автодорога, многопролетный мост, расчетная модель, напряженно-деформированное состояние, сталежелезобетон

Контакты: zuew.yury2015@yandex.ru, sergchizh@yandex.ru, aaa.12.03.1992@mail.ru

Structural-Technological Aspect of Erection of Steel Reinforced Concrete Span Structure of the Road Bridge Over the Vetluga River Yu. N. Zuev, S. V. Chizhov, Yu. V. Avdey, A. A. Antoniuk
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-931-942

Purpose: To consider structural and technological aspects of construction of steel reinforced concrete span of road bridge over the Vetluga River. To consider the issues of creating a computational model in the Midas Civil program complex with regard to the presented requirements to meet the requirements of GOST and SP. To give a detailed analysis of the stress-strain state of the model on the basis of calculation of the created model. Methods: Analysis of the design and allocation of the main parameters; comparison of the calculation models obtained taking into account the stage of concreting of the monolithic reinforced concrete slab of the roadway and without taking into account the stage of work. Results: The stress-strain state has been analyzed, and the structural and technological features of the erection of a road bridge over the Vetluga River have been considered. It is established that stresses in metal main girders increase significantly in comparison with the model that does not take into account the stages of erection. The combined operation of steel and reinforced concrete section starts only after the monolithic reinforced concrete slab of the roadway has gained strength. It is established that the development of cracks in concrete in the support zones caused by negative moments can be accounted for by reducing the elastic modulus of concrete in the support zones by 8 times. The change of stresses and strains in the structure by stages has been analyzed. The stresses and deformations arising in the structure during its erection are "inherited" from one stage to another when calculating by stages. Practical signifacance: The methods of creating a reliable calculation model of steel-reinforced concrete spans, reflecting the actual nature of the work of the structure both at the stage of construction and at the stage of operation, are shown. The methods described in the article can be recommended for creating a calculation model in the Midas Civil software package with consideration of the presented requirements to meet the requirements of GOST and SP, as well as to avoid accidents at all stages of the life cycle of the structure.

Keywords: Steel-reinforced concrete span structure, highway, multi-span bridge, computational model, stressstrain state, steel-reinforced concrete

Contacts: zuew.yury2015@yandex.ru, sergchizh@yandex.ru, aaa.12.03.1992@mail.ru

Цель: Провести анализ методов математического моделирования, применяемых для определения спроса на городские передвижения и прогнозирования интенсивности потокораспределения в сети общественного транспорта. Определить зоны эффективного использования сетевого и досетевого подходов к построению транспортных моделей городских агломераций. Провести сравнительный анализ параметров транспортного спроса и предложения в сетевом и досетевом вариантах моделирования систем городского общественного транспорта. Методы: Математическое моделирование, методы обработки больших объемов данных, методы геоинформационного анализа. Результаты: Проанализированы применяемые в современных транспортных моделях методики определения транспортного спроса и предложения. Проведен сравнительный анализ досетевого и сетевого подходов в транспортном моделировании, определена зона их эффективного использования. Проведена апробация решения задачи определения параметров транспортного спроса и предложения на примере модели системы городского общественного транспорта Санкт-Петербургской агломерации. На основе результатов моделирования проанализированы зависимости транспортного спроса и предложения от исходных данных и ограничений модели. Сделан вывод о необходимости калибровки значения каждого параметра при использовании транспортного моделирования. Практическая значимость: Полученные результаты могут служить основой для совершенствования методов математического моделирования, применяемых в городском транспортном планировании. Предлагаемые подходы к моделированию транспортного спроса и предложения могут использоваться при формировании прогнозных моделей, применяемых для обоснования проектных решений в документации территориального и транспортного планирования.

Ключевые слова: Транспортное моделирование, агломерация, транспортный спрос, общественный транспорт, матрица корреспонденций, пассажиропоток

Контакты: nipigrad@yandex.ru, bul45@mail.ru

Comparative Analysis of Transport Demand and Offer in Models of Transport Systems of Urban Agglomerations L. А. Losin, N. V. Bulycheva
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-943-953

Purpose: To analyze the methods of mathematical modeling used to determine the demand for urban transportation and predict the intensity of flow distribution in the public transport network. To determine the zones of effective use of network and pre-network methods for the formation of transport models of urban agglomerations. To conduct a comparative analysis of the parameters of transport demand and offer in the network and pre-network variants of urban transport systems modeling. Methods: Mathematical modeling, processing large amounts of data, geoinformation analysis. Results: The methods of determining transport demand and offer used in modern transport models are analyzed. A comparative analysis of pre-network and network methods in transport modeling is carried out, the zone of their effective use is defined. The approbation of the problem solution of determining the transport demand and offer is carried out on the example of the urban transport system model of the St.Petersburg agglomeration. Based on the modeling results, the dependencies of transport demand and offer on the input data and model limitations are analyzed. It is concluded that it is necessary to calibrate the value of each parameter when using transport modeling. Practical significance: The results obtained can be the basis for improving mathematical modeling methods used in urban transport planning. The proposed approaches to modeling transport demand and offer can be used in the creation of forecast models used to justify project decisions in the documentation of territorial and transport planning.

Keywords: Transport modeling, agglomeration, transport demand, public transport, correspondence matrix, passenger traffic

Contacts: nipigrad@yandex.ru, bul45@mail.ru

Цель: План формирования поездов является основополагающим технологическим документом, влияющим на рациональную организацию эксплуатационной работы железных дорог ОАО «РЖД». От правильности его разработки зависят объем эксплуатационных расходов, устойчивость работы станций, участков и транспортных узлов. Существующая практика предполагает использование при расчете плана формирования поездов средних значений его расчетных параметров без учета их переменного характера. В этом случае не всегда можно гарантировать оптимальность принятого решения по организации вагонопотоков. Целью статьи является описание метода учета переменного характера расчетных пара- метров плана формирования поездов, что позволит повысить устойчивость его отдельных назначений к неравномерности эксплуатационной работы. Методы: Использованы методы теоретического анализа, описаны существующие аналитические зависимости, позволяющие определить расчетные параметры плана формирования поездов. Для описания переменного характера расчетных параметров использовалась теория нечетких множеств и ее естественное расширение — нечеткая математика. Для принятия оптимального решения о корректировке отдельных назначений плана формирования поездов использованы методы теории принятия решений, а именно — метод принятия решений в нечетких условиях Беллмана — Заде. Результаты: Получены расчетные формулы, позволяющие определить расчетные параметры плана формирования поездов в условиях неравномерности эксплуатационной работы напрямую, без использования вспомогательных таблиц и графиков, обладая информацией только о колебаниях вагонопотока отдельного назначения плана формирования. Разработан метод определения порогового значения вагонопотока, оптимального в условиях неравномерности. Практическая значимость: Учет переменного характера расчетных нормативов плана формирования поездов при его разработке позволит повысить устойчивость его отдельных назначений, снизить эксплуатационные расходы на его реализацию в течение жизненного цикла, снизить количество оперативных корректировок.

Ключевые слова: Пороговое значение вагонопотока, нечеткие множества, неравномерность вагонопотоков, лингвистическая модель выделения струи вагонопотока

Контакты: badetsklii@pgups.ru, oa.medved@yandex.ru, kukushkina@pgups.ru

Methodology for the Application of Variable Standards by the Development of a Train Formation Plan A. P. Badetsky, O. A. Medved’, Ya. V. Kukushkina
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-954-966

Purpose: The train formation plan is a fundamental technological document that affects the rational organization of the operational work of railways of JSCo “Russian Railways”. The amount of operating costs, the stability of the operation of stations, sections and transport hubs depends on its correct development. The existing practice assumes the use of the average values of its design parameters when calculating the train formation plan, without taking into account their variable nature. In this case, it is not always possible to guarantee that the optimal decision is taken on the organization of car traffic. The purpose of the article is to describe a method for taking into account the variable nature of the design parameters of the train formation plan, which will increase the stability of its individual assignments to the unevenness of operational work. Methods: Methods of theoretical analysis are used, existing analytical dependencies are described, which allow determining the calculated parameters of the train formation plan. Fuzzy set theory and its natural extension, fuzzy mathematics, have been used to describe the variable nature of the calculated parameters. To make an optimal decision on the adjustment of individual assignments of the train formation plan, the methods of decision-making theory have been used, namely, the Bellman-Zadeh method of decision-making in fuzzy conditions. Results: Calculation formulas have been obtained that allow determining the design parameters of the train formation plan in conditions of uneven operational work directly, without using auxiliary tables and graphs, having information only about the fluctuations of the car traffic of a specific purpose of the formation plan. A method has been developed for determining the threshold value of the car traffic, optimal in conditions of unevenness. Practical significance: Taking into account the variable nature of the design standards of the train formation plan during its development will increase the stability of its specific assignments, reduce operating costs for its implementation during the life cycle, reduce the number of operational adjustments.

Keywords: Threshold value of car traffic, fuzzy sets, unevenness of car traffic, linguistic model for extracting the train flow

Contacts: badetsklii@pgups.ru, oa.medved@yandex.ru, kukushkina@pgups.ru

Цель: Проведение анализа существующих источников формирования толкования и использования термина и близких по смыслу и существу терминов: «транспортный узел» и «транспортно-пересадочный узел» и их оценка. Методы: Основными инструментами анализа и управления пассажирского комплекса при осуществлении постоянной деятельности служат: причинно-следственные связи, алгоритмизация, картирование, анализ данных и др. Результаты: Рассмотрены характеристики определений понятия видов ОП, ТУ, ТПУ, ТПК, обозначенных в открытых литературных и научных источниках, в том числе и иностранных, а также выведена впервые формулировка термина «транспортно-подсадочный узел». Практическая значимость: Новый подход к организации пассажирских перевозок, через пересмотр, актуализацию отдельных понятий (терминов) и ввод новых определений, позволит поднять транспортно-логистическую систему на новый уровень за счет перехода от организации локальных ТПУ к рассмотрению всего маршрута (по принципу «от двери до двери») пассажира на основе принципа «сухие ноги».

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

Контакты: t.schmaniov@yandex.ru

Passenger Service Based on the Principle of “Clean Feet”. A Series of Articles. Part 1 T. M. Shmanev
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-967-974

Purpose: Conducting a comparative analysis of the existing sources of the formation of the interpretation and use of the term and terms similar in meaning and essence: “transport hub” and “transport interchange hub” and their assessment. Methods: The main tools for the analysis and management of the passenger complex in the implementation of permanent activities are: cause-and-effect relationships, algorithmization, mapping, data analysis, etc. Results: The characteristics of the definitions of the concept of types of SP (stop point), TH (transport hub), TIH (transport interchange hub ) and TIC (transport interchange complex) designated in open literary and scientific sources, including foreign ones, are considered, and the formulation of the term is derived for the first time: “transport boarding hub”. Practical significance: A new approach to the organization of passenger transportation, through the revision, updating of individual concepts (terms) and the introduction of new definitions, will allow the transport and logistics system to be raised to a new level, due to the transition from the organization of local TIHs to the consideration of the entire route (based on the principle of “door to door”) of the passenger based on the principle of “clean feet”.

Keywords: Passenger, transport potential, passenger flow movement, the principle of “clean feet”, infrastructure, comfort

Contacts: t.schmaniov@yandex.ru

Цель: Снизить экономические потери в контактной сети и воздушных линиях, электрифицированных на переменном токе. Существующие электромагнитные влияния на железной дороге на переменном токе приводят к существенным экономическим потерям. Дополнительно присутствует проблема пережога контактного провода (КП) при прохождении нейтральной вставки с поднятым токоприемником под напряжением на высокоскоростной магистрали (ВСМ). Пережог КП приводит к выходу из строя контактной сети, затратам на ремонт, возможному повреждению чужого имущества и подвижного состава. В совокупности это все представляет собой большие экономические потери. Методы: Проводился анализ материальных и временных затрат на устранение проблем, которые возникают по причине пережога КП или из-за использования ручного труда при монтаже ВЛ, в сравнении с предлагаемыми решениями для снижения экономических потерь. Результаты: В решении проблемы негативного электромагнитного влияния контактной сети (КС) на воздушную линию (ВЛ) призван помочь мобильный механизированный комплекс (ММК), который выполняет транспозицию проводов ВЛ в 6 шагов с прокруткой на 60° каждую опору. Данный способ позволит расположить провода ВЛ на равноудаленном расстоянии от контактного провода. Прокрутка с частотой в каждую опору выровняет несимметрию погонных электрических параметров. В совокупности ММК выполняет монтаж в автоматизированном режиме. Проблемы пережога КП способно снизить устройство изолирующего сопряжения (УИС) КС. УИС КС представляет собой набор ступенчатых сопротивлений, которые располагаются на крайних участках фазных проводов перед и после нейтральной вставки. Оно направлено на снижение тока до безопасной величины, который не приведет к пережогу контактного провода, выходу КС и/или подвижного состава из строя и возможному причинению вреда чужому имуществу. Практическая значимость: Итогом является комплекс мер в виде ММК для снижения экономических потерь в ВЛ от влияния КС и УИС КС для снижения потерь в контактной сети за счет сохранения работоспособности контактного провода.

Ключевые слова: Транспозиция, шестишаговая транспозиция, монтажный комплекс, электромагнитное влияние, несимметрия, пережог, контактный провод, устройство изолирующего сопряжения, ступенчатые сопротивления, воздушная линия, контактная сеть

Контакты: mx_sh@mail.ru, andrey.kulikov.1997@mail.ru, semenovadar.ya@mail.ru

Reduction of Economic Losses in the Contact Network and Overhead Lines Electrified with Alternating Current M. V. Shevlyugin, A. A. Kulikov, D. V. Semenova
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-975-986

Purpose: To reduce economic losses in the contact network (CN) and overhead lines (OL) electrified with alternating current. The existing electromagnetic influences on the alternating current railway lead to significant economic losses. Additionally, there is a problem of the contact wire (CW) burnout during the passage of a neutral section with a raised pantograph under voltage on a high-speed railway line (HSRL). CW burnout leads to failure of the contact network, repair costs, possible damage to other people’s property and rolling stock. As a whole, all this represents significant economic losses. Methods: The analysis of material and time costs for the elimination of problems that arise due to the CW burnout or due to the use of manual labor during the installation of OL has been carried out, in comparison with the proposed solutions to reduce economic losses. Results: In solving the problem of the negative electromagnetic influence of the contact line (CL) on the OL, a mobile mechanized complex (MMC) is designed to help, which performs the transposition of the OL wires in 6 steps with scrolling by 60° each support. This method will allow us to place the OL wires equidistantly from the contact wire. Scrolling with once-per-support frequency will align the asymmetry of the linear electrical parameters. All in all, MMC performs installation in an automated mode. The problems of the CW burnout can be reduced by the insulating coupling device (ICD) of the CL. ICD CL is a set of step resistances, which are located at the outer sections of the phase wires before and after the neutral section. It is aimed at reducing the current to a safe value, which will not lead to the contact wire burnout, failure of the CN and/or rolling stock and possible damage to other people’s property. Practical significance: The result is a set of measures in the form of MMC to reduce economic losses in overhead lines from the influence of CN and ICD CL to reduce losses in the contact network by maintaining the operability of the contact wire.

Keywords: Transposition, six-step transposition, installation complex, electromagnetic influence, asymmetry, burnout, contact wire, insulating coupling device, step resistances, overhead line, contact network

Contacts: mx_sh@mail.ru, andrey.kulikov.1997@mail.ru, semenovadar.ya@mail.ru

Цель: Провести экспериментальное исследование показателей качества потребления электрической энергии для серийно выпускаемых грузовых электровозов переменного тока 2(3)ЭС5К с коллекторным тяговым приводом и электровозов 2(3)ЭС5С с асинхронным тяговым приводом, дать их сопоставление и сравнительный анализ. Методы: Приведены основные технические характеристики коллекторного ТЭД НБ-514Е и асинхронного ТЭД ДТА-1100. Предложена схема измерений напряжения и тока на сетевой обмотке трансформатора. Мониторинг параметров выполнен непосредственно на электровозах с помощью специального метрологического оборудования. Обработка экспериментальных данных основана на разложении исходного сигнала на гармонические составляющие при помощи быстрого преобразования Фурье (FFT). Результаты: Получены параметры гармоник напряжения и тока, сдвиг фаз, а также значения активной и реактивной мощностей соответствующих гармоник. Выполнен анализ спектрального состава напряжения и тока. Сравнительный анализ результатов, полученных для электровозов с коллекторным и асинхронным тяговыми приводами в режиме тяги, показал, что коэффициент мощности составляет 0,65 и 0,99 соответственно; а коэффициент нелинейных искажений тока — 0,53 и 0,15. Сделан вывод о гораздо более высоком качестве потребления электрической энергии в асинхронном тяговом приводе. Практическая значимость: Основываясь на полученных конкретных значениях показателей качества потребления электрической энергии в коллекторном и асинхронном тяговых приводах в режиме тяги, можно перейти к получению экономических оценок перевода локомотивного парка ОАО «РЖД» на электровозы нового поколения серии 2(3)ЭС5С.

Ключевые слова: Грузовой электровоз переменного тока, коллекторный тяговый привод, асинхронный тяговый привод, экспериментальное исследование качества потребления электрической энергии

Контакты: zarifyan.alexander@gmail.com, evstam@mail.ru

Energy Consumption Quality Indicators in Collector and Asynchronous Traction Drives of AC Electric Locomotives A. A. Zarifyan, A. M. Evstafev
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-987-998

Purpose: To conduct an experimental study of the indicators of electrical energy consumption quality for serially produced freight electric locomotives of alternating current 2(3)ES5K with a collector traction drive and electric locomotives 2(3)ES5S with an asynchronous traction drive, to provide their comparison and comparative analysis. Methods: The main technical characteristics of the collector traction electric drive (TED) NB-514E and asynchronous TED DTA-1100 are presented. A measurement scheme for voltage and current on the power winding of the transformer is proposed. The monitoring of parameters has been carried out directly on electric locomotives using specialized metrological equipment. The processing of experimental data is based on decomposing the original signal into harmonic components using Fast Fourier Transform (FFT). Results: Parameters of voltage and current harmonics, phase shifts, as well as the values of active and reactive power of the corresponding harmonics have been obtained. An analysis of the spectral composition of voltage and current has been performed. Comparative analysis of the results obtained for electric locomotives with collector and asynchronous traction drives in traction mode has shown that the power factor is 0.65 and 0.99, respectively; and the coefficient of non-linear current distortions is 0.53 and 0.15. A conclusion has been drawn regarding significantly higher quality of electrical energy consumption in the asynchronous traction drive. Practical significance: Based on the specific values of the indicators of electrical energy consumption quality in collector and asynchronous traction drives in traction mode, it is possible to proceed to obtaining economic assessments for the transition of the locomotive fleet of Russian Railways (JSCo “RZD”) to nextgeneration electric locomotives of the 2(3)ES5S series.

Keywords: Freight alternating current electric locomotive, collector traction drive, asynchronous traction drive, experimental study of the quality of electrical energy consumption

Contacts: zarifyan.alexander@gmail.com, evstam@mail.ru

Цель: Выполнить анализ существующих устройств автономного непрерывного мониторинга, оповещения и устранения опасного уровня газов в помещении. Проанализировать и сформировать предложение для устройства автономного мониторинга концентрации уровня газов в помещении аккумуляторной. Методы: Поиск и изучение патентов устройств автономного непрерывного мониторинга, оповещения и устранения опасного уровня газов в помещении, сравнение характеристик и принципов работы этих устройств. Ознакомление с соответствующими статьями и разработками. Результаты: В работе представлен анализ существующих устройств автономного непрерывного мониторинга, оповещения и устранения опасного уровня газов в помещении, даны комментарии относительно недостатков существующих устройств. Разработано и обосновано предложение нового устройства для мониторинга собственной разработки. Практическая значимость: Проведенный анализ показал необходимость создания нового устройства автономного непрерывного мониторинга, оповещения и устранения опасного уровня газов в аккумуляторных помещениях ввиду несовершенства и непригодности для аккумуляторных помещений существующих устройств.

Ключевые слова: Газоанализаторы, водородные аккумуляторы, аккумуляторные помещения, тяговые подстанции, непрерывный мониторинг, цифровая железная дорога, автоматизация, безопасность

Контакты: alexagunov@mail.ru, terekhin@pgups.ru, danilfesak@gmail.com, abishov@pgups.ru, baranov@pgups.ru

Analysis of Devices for Autonomous Continuous Monitoring, Alerting and Elimination of Dangerous Gas Levels in Battery Rooms A. V. Agunov, I. A. Terekhin, D. I. Fesak, E. G. Abishov, I. A. Baranov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-999-1003

Purpose: To analyze the existing devices for autonomous continuous monitoring, alerting and elimination of dangerous gas level in the room. To analyze and form a proposal of a device for autonomous monitoring of gas level concentration in a battery room. Methods: Search and study of the patents for devices of autonomous continuous monitoring, alerting and elimination of dangerous gas level in the room, comparing the characteristics and working principles of these devices. Review of relevant articles and developments. Results: The paper presents an analysis of existing devices for autonomous continuous monitoring, alerting and elimination of hazardous indoor gas levels, along with comments on the shortcomings of existing devices. A proposal for a new monitoring device, developed and substantiated, is provided in the paper. Practical significance: The analysis conducted has revealed the necessity of creating a new device for autonomous continuous monitoring, alerting, and elimination of hazardous gas levels in battery rooms due to the imperfections and unsuitability of existing devices for battery rooms.

Keywords: Gas analyzers, hydrogen batteries, battery rooms, traction substations, continuous monitoring, digital railroad, automation, safety

Contacts: alexagunov@mail.ru, terekhin@pgups.ru, danilfesak@gmail.com, abishov@pgups.ru, baranov@pgups.ru

Цель: Применение вентильно-индукторного двигателя (ВИД) в системе тяги высокоскоростного электропоезда за счет повышения работоспособности его подшипников. Используя ВИД в качестве тягового электродвигателя, машиностроительный комплекс может решать задачи, связанные с импортозамещением комплектующих для подвижного состава. Методы: Основными причинами износа подшипникового узла являются силы одностороннего магнитного притяжения (ОМП). Эти силы возникают при асимметрии воздушного зазора вследствие погрешностей при изготовлении деталей и отклонений при сборке электрической машины. Силы ОМП при определенном смещении найдены по тензору натяжения Максвелла. Для этого был использован метод конечных элементов, воплощенный в программе FEMM. Зависимости токов в соответствующих фазах от момента времени, требуемые для нахождения сил, были получены в программе MATLAB (SIMULINK). Результаты: Проведен расчет и анализ сил ОМП при различных вариантах смещения ротора относительно оси симметрии статора, в том числе при вертикальном сдвиге в направлении действия силы тяжести. Расчеты показали, что силы ОМП могут достигать значительных величин. Выдвинуто предложение об ограничении величины силы ОМП величиной силы при предельно допустимом остаточном дисбалансе. Предложены методы, позволяющие исключить неравномерность зазора на этапе производства. Практическая значимость: Результаты исследований могут быть использованы разработчиками при проектировании тягового ВИД, выборе конструкционной величины зазора и назначении допусков в его размерной цепи. Использование ВИД с длительным сроком службы подшипников в системе тягового привода создаст предпосылки для получения нового конкурентоспособного подвижного состава.

Ключевые слова: Высокоскоростной электропоезд, тяговый электродвигатель, вентильно-индукторный двигатель, магнитная система, неравномерность, силы одностороннего магнитного притяжения, сила дисбаланса, надежность, подшипники

Контакты: ekaterinailjasova@rambler.ru

Prospective Applying of a Switched Reluctance Motor in the Traction System of a High-Speed Electric Train E. E. Miroshnichenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-1004-1015

Purpose: The use of switched reluctance motor (SRM) in the traction system of a high-speed electric train by increasing the performance of its bearings. Using SRM as a traction electric motor, the machine-building complex can solve problems related to the import substitution of components for rolling stock. Methods: The main reasons for the wear of the bearing assembly are the forces of one-way magnetic attraction (OMA). These forces occur when the air gap is asymmetric due to errors in the manufacture of parts and deviations in the assembly of the electrical machine. The OMA forces at a certain displacement are determined using the Maxwell stress tensor. To achieve this, the finite element method embodied in the FEMM program has been used. The dependences of the currents in the corresponding phases on the moment of time required to find the forces have been obtained using the MATLAB program (SIMULINK). Results: Calculation and analysis of OMA forces is carried out at various variants of rotor displacement relative to the axis of symmetry of the stator, including at vertical shift in the direction of gravity action. Calculations have shown that OMA forces can reach significant values. A proposal has been put forward to limit the magnitude of the OMA force to the magnitude of the force at the maximum permissible residual unbalance. Methods are proposed to eliminate irregularity of the air gap at the stage of production. Practical significance: The results of the studies can be used by the developers in the design of the traction SRM, the selection of the structural value of the gap and the assignment of tolerances in its dimensional chain. The use of SRM with a long life of bearings in the traction drive system will create the prerequisites for obtaining a new competitive rolling stock.

Keywords: High-speed electric train, traction motor, switched reluctance motor, magnetic system, irregularity, forces of one-way magnetic attraction, unbalance force, reliability, bearings

Contacts: ekaterinailjasova@rambler.ru

Цель: Оценить работоспособность различных люминесцентных магнитных суспензий на примере отдельных малогабаритных деталей железнодорожного транспорта, отличающихся геометрической формой, цветом, шероховатостью поверхности и наличием лакокрасочного покрытия. Показать необходимость проверки магнитных суспензий, в том числе готовых, в аэрозольных баллонах на настроечных (контрольных) образцах с учетом цвета, наличия немагнитного покрытия и других характеристик. Методы: Сравнение полученных магнитопорошковых индикаций при проведении магнитопорошкового контроля мокрым способом в условиях намагничивания деталей подвижного состава способом приложенного поля с использованием дефектоскопа МД-12ПШ. На практике соблюдались одинаковые условия по намагничиванию деталей в центре соленоида, равномерному нанесению магнитной суспензии путем распыления из аэрозольного баллончика и распылителя на поверхность, а также осмотру на наличие скопления валиков магнитного порошка как при дневном освещении, так и при ультрафиолетовом облучении. Результаты: Эксперимент показал, что полностью опираться и доверять техническим характеристикам на магнитный индикатор, которые указаны в паспорте производителем, не стоит. При этом использование одного или нескольких стандартных или настроечных (контрольных) образцов при огромной номенклатуре объектов контроля недостаточно. Практика показывает, что с учетом различной поверхности деталей необходимо проведение сравнительного анализа магнитных суспензий на предмет яркости свечения порошка, контрастности, измеренной длины магнитной индикации на деталях с искусственными или естественными дефектами с точно такой же поверхностью. Практическая значимость: В статье показана необходимость использования для каждого объекта контроля свой настроечный или контрольный образец. Под исключение попадают только те объекты контроля, которые по своим размерам, форме, цвету, шероховатости и другим характеристикам идентичны или сопоставимы между собой. Поэтому для них может применяться только один образец.

Ключевые слова: Магнитопорошковый контроль, выявляющая способность, магнитная суспензия, работоспособность, качество магнитного индикатора, контрольный образец, настроечный образец

Контакты: otokaaleksandr@gmail.com, olhol@tut.by

Evaluation of the Performance of Magnetic Indicators for Magnetic Powder Control of Railway Rolling Stock Parts A. G. Otoka, O. V. Kholodilov
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-3-721-730

Purpose: To evaluate the performance of various luminescent magnetic suspensions on the example of individual small-sized parts of railway transport, differing in geometric shape, color, surface roughness and the presence of paint coating. To show the need to test magnetic suspensions, including ready-made ones, in aerosol cans on tuning (control) samples, taking into account the color, the presence of a non-magnetic coating, and other characteristics. Methods: Comparison of the obtained magnetic powder indications during wet magnetic powder control under conditions of magnetization of rolling stock parts by the applied field method using the MD-12PSH flaw detector. In practice, identical conditions have been maintained for magnetizing components at the center of the solenoid, uniformly applying magnetic suspension through aerosol can and sprayer to the surface, as well as inspecting for the presence of accumulations of magnetic powder particles under both daylight and ultraviolet irradiation. Results: The experiment has shown that the technical characteristics of the magnetic indicator stated in the passport by the manufacturer shouldn’t be fully trusted and relied on. At the same time, the use of one or more standard or tuning (control) samples with a huge range of control objects is not enough. Practice shows that, taking into account the fact that surfaces of parts differ, it is necessary to conduct a comparative analysis of magnetic suspensions for the brightness of powder glow, contrast, measured length of the magnetic indication on parts with artificial or natural defects with exactly the same surface. Practical significance: The article shows that it is necessary to use for each control object its own tuning or control sample. Only those objects of control that are identical or comparable in size, shape, color, roughness, and other characteristics fall under the exception. Therefore, only one sample can be used for them.

Keywords: Magnetic powder control, detecting ability, magnetic suspension, working capacity, quality of the magnetic indicator, control sample, tuning sample

Contacts: otokaaleksandr@gmail.com, olhol@tut.by

Цель: Комплексно рассмотреть влияние биоэтанола как добавки к бензину на эксплуатационные свойства транспортных двигателей с точки зрения различий в физико-химических свойствах и технологии получения, учитывая не только преимущества, но и недостатки. Более подробно оценить испаряемость бензино-этанольных смесей при различном содержании в них этанола и воды и ее влияние на пусковые свойства. Методы: Сопоставление имеющихся данных в нормативной и справочной литературе, а также в научных публикациях. Проведение эксперимента по предусмотренной стандартом для бензина методике по измерению давления насыщенных паров бензино-этанольных смесей различного состава. Результаты: Из собранных данных выделены имеющие существенное значение для эксплуатации транспортных двигателей параметры бензино-этанольных смесей. Выявлена необходимость детальной оценки влияния состава таких смесей на конструкционные материалы транспортных двигателей. Получены данные по испаряемости смесей в широком температурном диапазоне, имитирующем реальные условия эксплуатации. Они не выявили существенного ухудшения пусковых свойств. Отмечено видимое нарушение фазовой стабильности смесей, содержащих более 7,5 % воды. Практическая значимость: Проведенная оценка испаряемости и пусковых свойств бензино-этанольных смесей различного состава позволяет судить об их удовлетворительном уровне по сравнению с бензином для смесей с 5%-м содержанием этанола и относительно удовлетворительном для смесей с 85%-м содержанием этанола. Параметры предусмотренной стандартом методики впервые расширены относительно обычно контролируемой при измерении давления насыщенных паров температуры до возможно широких пределов, позволяющих получить более полную картину.

Ключевые слова: Топливный биоэтанол, бензин, испаряемость, давление насыщенных паров, пусковые свойства, транспортные двигатели

Контакты: apenkin2008@rambler.ru, italian@yandex.ru, 79219751198@yandex.ru, a89213194387@yandex.ru, inovoselskiy@internet.ru

On the Influence of Fuel Bioethanol on the Operational Properties of Transport Engines A. L. Penkin, Ye. A. Ruppel, А. А. Vorob’yov, A. A. Sobolev, I. Yu. Novoselsky
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-1027-1033

Purpose: To comprehensively consider the effect of bioethanol as an additive to gasoline on the operational properties of transport engines from the point of view of their differences in physical and chemical properties and technologies, taking into account not only advantages, but also disadvantages. To more profoundly evaluate the volatility of gasoline-ethanol mixtures at different ethanol and water contents, and its effect on startability. Methods: Comparison of available data in normative and reference literature, also in scientific publications. Conducting an experiment using the standard method for gasoline to measure the saturated vapor pressure of gasoline-ethanol mixture of various composition. Results: From the collected data, parameters of the gasoline-ethanol mixture that are important for operation of transport engines have been identified. The need for a detailed assessment of the influence of the composition of such mixtures on the structural materials of transport engines has been identified. Data have been obtained on the volatility of mixtures in a wide temperature range, simulating real operating conditions. No significant deterioration in startability has been revealed. A visible violation of the phase stability of mixtures containing more than 7.5% water has been noted. Practical significance: The measured degree of volatility and startability of gasoline-ethanol mixtures of the various composition allows us to conclude that their level in comparison with gasoline, for mixtures with a 5% ethanol content is satisfactory, and for mixtures with 85% ethanol, is relatively satisfactory. For the first time, the parameters of the provided standard procedure are expanded, relative to the usual temperature recommended when measuring the vapor pressure, to possibly wider limits, allowing a more complete picture to be obtained.

Keywords: Fuel bioethanol, gasoline, volatility, saturated vapor pressure, startability, transport engines

Contacts: apenkin2008@rambler.ru, italian@yandex.ru, 79219751198@yandex.ru, a89213194387@yandex.ru, inovoselskiy@internet.ru

Цель: Рассмотреть проблему связи образования и производства через модель качества инженерной деятельности в дополнительном профессиональном образовании инженеров при подготовке кадров высшей квалификации. Показать целесообразность применения нейронной сети для развития методических основ подготовки кадров высшей квалификации. Методы: Предложена модель процесса обучения с использованием нейросети и чат-бота «Валера» для подготовки кадров высшей квалификации. Результаты: Приведен пример положительного опыта применения электронного учебно-методического комплекса «Компетентный метролог» и его методических основ в системе дополнительного профессионального образования инженеров и подготовке кадров высшей квалификации. Практическая значимость: Показана необходимость применения нейросети в процессе подготовки кадров. Положительный опыт применения идей и подходов к созданию нейронной сети для чат-бота «Валера» и его методических основ в системе дополнительного профессионального образования инженеров реализован в электронном учебно-методическом комплексе «Компетентный метролог». Предложенные подходы к обучению могут быть рекомендованы к практическому использованию.

Ключевые слова: Нейронная сеть, чат-бот, модель, качество, инженерная деятельность. дополнительное профессиональное образование, подготовка кадров высшей квалификации

Контакты: andronchev.ik@asms.ru, solynik.ai@asms.ru

Neural Network and Chatbot “Valera” for Advanced Specialist Training I. K. Andronchev, A. I. Solyanik
DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-1034-1039

Purpose: To address the issue of linking education and industry, through the model of the quality of engineering activities in additional professional education for engineers in the preparation of highly qualified personnel. To demonstrate the feasibility of using a neural network to develop methodological foundations for the preparation of highly qualified personnel. Methods: A model for the learning process has been proposed, utilizing a neural network and the chatbot “Valera” for the preparation of highly qualified personnel. Results: An example of successful experience in applying the electronic educational and methodological complex “Competent Metrologist” and its methodological foundations in the system of additional professional education for engineers and the preparation of highly qualified personnel is provided. Practical significance: The necessity of using a neural network in the process of personnel training is demonstrated. Positive experience in implementing ideas and approaches to creating a neural network for the chatbot “Valera” and its methodological foundations in the system of additional professional education for engineers has been realized in the electronic educational and methodological complex “Competent Metrologist”. The proposed approaches to education can be recommended for practical implementation.

Keywords: Neural network, chatbot, model, quality, engineering activities, additional professional education, preparation of highly qualified personnel

Contacts: andronchev.ik@asms.ru, solynik.ai@asms.ru