Выпуск 1 - Issue 1

Цель: аналитическое исследование потенциальной возможности применения полугидрат (СаSO4·0,5H2O) и дигидрат (CaSO4·2H2O) сульфата кальция — фосфогипс — материала, являющегося отходом при производстве минеральных удобрений, в качестве строительного материала для в строительства автомобильных дорог, грунтовых сооружений, материала для восстановления автомобильных дорог на участках ремонта инженерных сетей, а также разгрузка выработанных полигонов хранения отходов переработки фосфорных руд химических предприятий, работающих на территории Российской Федерации. Методы: анализ сложившейся ситуации на полигонах промышленных предприятий, анализ изученности вопроса утилизации и переработки фосфогипса, а также аналитическая (расчетная) оценка возможности замены распространенных в строительстве сыпучих материалов (песок, щебень) фосфогипсом. Результаты: в настоящей статье рассмотрены вопросы, связанные с оценкой возможности использования фосфогипса при снижении его локальной концентрации в зонах его применения, а также уже с использованием отходов, хранящихся на полигонах в течение многих лет. Рассмотренные варианты перспективного применения материала, позволяющие не только сохранить, но и повысить эксплуатационные характеристики автомобильных дорог и иных грунтовых сооружений, исключив при этом потенциально вредное воздействие материала в период эксплуатации, связанного с его пылением в процессе хранения. Практическая значимость: анализ сложившейся ситуации свидетельствует о том, что в связи с активно ведущимся в Российской Федерации производством, на территории промышленных предприятий, занимающихся переработкой фосфорных руд и полигонах, закрепленных за этими предприятиями, скапливается огромное количество отхода такого производства — фосфогипса. Объемы ежегодной утилизации фосфогипса на таких предприятиях исчисляются сотнями тысяч и миллионами тонн — формируются огромные отвалы, представляющие опасность как с точки зрения загрязнения грунтовых вод, так и с точки зрения техногенной безопасности. При столь больших объемах сконцентрированного хранения объемы попадающих в почву и грунтовые воды веществ может многократно превышать допустимые значения, но при этом при меньшей концентрации попадание данных веществ в грунт может не только не вредить экологии, но и нести положительный эффект с точки зрения повышения урожайности. Применение отходов таких производств дорожном строительстве позволит решить проблемы, связанные с утилизацией фосфогипса.

Ключевые слова: переработка отходов, вторичное сырье, строительные материалы, фосфогипс, основания дорог, вечная мерзлота

Контакты: pasha.sky@gmail.com, kulikovaoksana@gmail.com, volgareva.1999@mail.ru, tolstyak2002@yandex.ru, leshchenko2004m@gmail.com

Prospects for research of phosphogypsum as a material for construction P. A. Kravchenko, O. A. Kulikova, E. A. Volgareva, A. A. Kostylev, M. I. Leshchenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-7-21

Objective: analytical investigation of the potential use of hemihydrate (CaSO4 · 0.5H2O) and dihydrate (CaSO4 · 2H2O) calcium sulfate — phosphogypsum — a waste in the production of mineral fertilizers, as a construction material for the construction of roads, soil structures, material for the restoration of roads in the areas of repair of utility networks, as well as unloading of developed landfills for the storage of waste from processing phosphorus ores of chemical enterprises operating in the Russian Federation. Methods: analysis of the current situation at landfills of industrial enterprises, analysis of the knowledge of the issue of utilization and processing of phosphogypsum, as well as analytical (calculation) assessment of the possibility of replacing bulk materials (sand, crushed stone) with phosphogypsum common in construction. Results: this article discusses issues related to the assessment of the possibility of using phosphogypsum with a decrease in its local concentration in the zones of its application, as well as with the use of waste stored at landfills for many years. The considered options for prospective use of the material, which make it possible not only to preserve, but also to increase the operational characteristics of roads and other soil structures, while eliminating the potentially harmful effect of the material during operation associated with its dusting during storage. Practical significance: analysis of the current situation indicates that due to the active production in the Russian Federation, a huge amount of waste from such production — phosphogypsum — accumulates on the territory of industrial enterprises engaged in the processing of phosphorus ores and landfills assigned to these enterprises. The annual utilization of phosphogypsum at such enterprises is estimated at hundreds of thousands and millions of tons — huge dumps are formed, which pose a danger both from the point of view of groundwater pollution and from the point of view of man-made safety. With such large volumes of concentrated storage, the volumes of substances entering the soil and groundwater may repeatedly exceed the permissible values, but at the same time, with a lower concentration, the ingress of these substances into the soil may not only not harm the environment, but also have a positive effect in terms of increasing yield. The use of waste from such production facilities in road construction will solve the problems associated with the disposal of phosphogypsum.

Keywords: waste processing, secondary raw materials, building materials, phosphogypsum, road bases, permafrost

Contacts: pasha.sky@gmail.com, kulikovaoksana@gmail.com, volgareva.1999@mail.ru, tolstyak2002@yandex.ru, leshchenko2004m@gmail.com

Цель: температуры начала замерзания грунтов при наступлении заморозков интересуют строителей. Ранее было установлено, что на промерзание грунтов влияют многие факторы, однако недостаточно проводилось исследований по влиянию на процесс промерзания отдельных факторов. В статье рассматривается влияние влажности грунтов на температуры их переохлаждения и замерзания. Методы: исследования проводились в микрохолодильнике при трех режимах промораживания. Результаты: было установлено, что при постоянном встряхивании температура переохлаждения повышалась, а температура замерзания не изменялась. Получены графические зависимости температур переохлаждения и замерзания грунтов от исходной влажности. Степень уплотнения грунтов не оказывала влияния на эти температуры. Температуры переохлаждения и замерзания грунтов зависят в большей степени от дисперсности грунтов, чем от содержания в них органических веществ. Практическая значимость: результаты работы имеют значение для строительства, так как расширяют представления об особенностях механизма замерзания грунтов.

Ключевые слова: переохлаждение грунта, грунт, замерзание грунта, режимы охлаждения, почвенная вода, температура переохлаждения, влажность

Контакты: shtykov41@mail.ru, pol1nom@yandex.ru, yanko@agrophys.ru

On the dependence of soil freezing on humidity V. I. Shtykov, A. B. Ponomarev, Yu. G. Yanko
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-22-31

Purpose: the temperatures at which soils begin to freeze during the onset of frost are of interest primarily to agricultural workers and construction workers. It was previously established that many factors influence soil freezing. However, not enough research has been carried out on the influence of individual factors on the freezing process. The article examines the influence of soil moisture on their supercooling and freezing temperatures. Methods: the studies were carried out in a microrefrigerator with three freezing modes. Results: it was found that with constant shaking, the supercooling temperature increased, but the freezing temperature did not change. Graphic dependences of the temperatures of supercooling and freezing of soils on the initial humidity were obtained. The degree of soil compaction did not affect these temperatures. The temperatures of supercooling and freezing of soils depend to a greater extent on the dispersion of soils than on the content of organic substances in them. Practical significance: the results of the work are important for construction as they expand the understanding of the features of the mechanism of soil freezing.

Keywords: soil supercooling, soil, soil freezing, cooling regimes, soil water, supercooling temperature, humidity

Contacts: shtykov41@mail.ru, pol1nom@yandex.ru, yanko@agrophys.ru

Цель: разработать и применить программное обеспечение для автоматического нахождения невязок в автоматизированных метеорологических станциях с целью выявления сомнительных и недостоверных данных без непосредственного ручного контроля на языке Fortran с применением запросов языка программирования PostgreSQL. Написать блок программы для обработки данных из архива базы данных метеорологических станций единой сети. Установив соединение, с помощью запросов обеспечить поступление данных усредненных значений 10-минутных метеорологических сводок по специальной методике обработки. Составить подпрограмму для решения уравнения методом наименьших квадратов матричным методом, сопоставить для проверки результатов ее с методом линейной регрессии в стороннем приложении. Обеспечить должную запись данных перед отправкой их в базу данных, подготовить необходимую таблицу для корректной демонстрации данных и удобства пользователя в их использовании. Сформулировать корректные запросы для отправки в базу данных результатов нахождения невязки. Сформулировать запросы для создания необходимой таблицы, сформулировать запросы и выявить условия для реализации программы для ее более гибкого функционирования, то есть возможность обработки данных и нахождения невязки в случае неежедневной работы программы. Методы: методика схожа с принципами рекомендаций по анализу результатов пространственного контроля режимной метеорологической информации Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. Методы включают перевод координат в декартову систему и реализацию решения систем уравнения методом наименьших квадратов. Результаты: создана программа, способная работать без участия оператора, производящая автоматический запуск, обработку данных и запись данных для дальнейшего хранения. Практическая важность: программа позволяет получать данные оперативно благодаря быстрой скорости обработки без ошибок, вызванных человеческим фактором.

Ключевые слова: невязка, автоматическая обработка, метеостанции, язык программирования Fortran, PostgreSQL

Контакты: arsenij430@gmail.com

Development and application of a program for automatic finding of a discrepancy in the spatial control of regime meteorological information А. I. Chestnov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-32-46

Objective: to develop and apply software for automatic finding of discrepancies in automated meteorological stations in order to identify dubious and unreliable data without direct manual control in Fortran using PostgreSQL programming language queries. Write a program block for processing data from the archive of the database of meteorological stations of the unified network. Having provided a connection, with the help of requests, to ensure the receipt of data of the averaged values of ten-minute meteorological reports according to a special processing technique. Create a subroutine for solving the equation by the least squares matrix method, compare it to check the results with the linear regression method in a third-party application. Ensure proper recording of data before sending them to the database, prepare the necessary table for correct demonstration of data and user convenience in their use. Formulate correct queries to send the results of finding the discrepancy to the database. Formulate queries to create the necessary table, formulate queries and identify conditions for the implementation of the program for its more “flexible”functioning, that is, the ability to process data and find a discrepancy in the case of non-daily operation of the program. Methods: the methodology is similar to the principles of recommendations for the analysis of the results of spatial monitoring of regime meteorological information of the Main Geophysical Observatory named after Voeikova A. I. Methods include the translation of coordinates into a Cartesian system and the implementation of the solution of equation systems by the least squares method. Results: a program has been created that can work without the participation of an operator, performing automatic startup, data processing and data recording for further storage. Practical importance: the program allows you to receive data quickly due to the fast processing speed without errors caused by the human factor.

Keywords: discrepancy, automatic processing, weather stations, Fortran programming language, PostgreSQL

Contacts: arsenij430@gmail.com

Цель: проанализировать достоинства и недостатки существующих методов нелинейного программирования для решения задач преобразования систем координат (СК). Рассмотреть вопрос о необходимости преобразования координат пунктов из местной СК в городскую. Определить возможность использования метода обобщенного приведенного градиента для преобразования координат пунктов, расположенных как на расстоянии между пунктами около 150 м, так и на расстоянии около 1,5 км. Методы: раскрыты теоретические основы данного метода. Представлены сведения о порядке выполнения преобразований систем координат. Приведен алгоритм метода обобщенного приведенного градиента (ОПГ). Проведено исследование по преобразованию систем координат исходных пунктов из СК1 в СК2 с применением метода ОПГ. Обосновано требование к величине средней квадратической ошибки (СКО) положения исходных пунктов при преобразовании их из одной системы координат в другую для целей определения положения характерных точек границ земельных участков, используемых под строительство зданий и сооружений. Результаты: была выполнена проверка возможности применения полученных параметров преобразования для пересчета значений координат пунктов из местной СК в СК города. На основе проверки полученных параметров преобразования, была выявлена возможность их использования для пересчета координат пунктов, расположенных на расстоянии около 1,5 км. Выявлена необходимость в проведении дополнительного исследования применения метода обобщенного приведенного градиента для решения задач преобразования систем координат. Практическая значимость: показана необходимость преобразования систем координат в области строительства зданий и сооружений. Представлена возможность применения метода обобщенного приведенного градиента для преобразования систем координат. Использование данного метода позволит преобразовывать координаты исходных пунктов из местной системы координат в систему координат города при геодезическом сопровождении строительства зданий и сооружений различной категории.

Ключевые слова: преобразование систем координат, параметры преобразования, нелинейное про- граммирование, градиентные методы, метод обобщенного приведенного градиента

Контакты: Lyudmela2311@mail.ru, grettel@yandex.ru, polinamoskvina1411@gmail.com

Development of a methodology for determining the parameters of the transformation of coordinate systems based on the first-order nonlinear programming method when accompanying the construction of buildings and structures L. A. Shchenyavskaya, G. G. Shevchenko, P. P. Kovalenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-47-60

Objective: to analyze the advantages and disadvantages of existing nonlinear programming methods for solving problems of coordinate system transformation (SC). To consider the need to convert the coordinates of points from local SC to urban. To determine the possibility of using the generalized reduced gradient method to transform the coordinates of points located both at a distance between points of about 150 m and at a distance of about 1.5 km. Methods: the theoretical foundations of this method are revealed. Information is provided on the procedure for performing transformations of coordinate systems. The algorithm of the generalized reduced gradient (OPG) method is given. A study has been conducted on the transformation of coordinate systems of starting points from SK1 to SK2 using the OPG method. The requirement for the value of the mean square error (SQR) of determining the position of the starting points when converting them from one coordinate system to another is justified. Results: a check was performed on the possibility of applying the obtained transformation parameters to recalculate the coordinates of points from the local SC to the city SC. Based on the verification of the obtained transformation parameters, the possibility of using them to recalculate the coordinates of points located at a distance of about 1,5 km was revealed. The need for additional research on the application of the generalized reduced gradient method to solve coordinate system transformation problems has been identified. Practical significance: the necessity of transformation of coordinate systems in the field of construction of buildings and structures is shown. The possibility of applying the generalized reduced gradient method to transform coordinate systems is presented. Using this method will allow you to convert the coordinates of the starting points from the local coordinate system to the coordinate system of the city with geodetic support for the construction of buildings and structures of various categories.

Keywords: transformation of coordinate systems, transformation parameters, nonlinear programming, gradient methods, OPG method

Contacts: Lyudmela2311@mail.ru, grettel@yandex.ru, polinamoskvina1411@gmail.com

Цель: исследование влияния ряда эксплуатационных факторов на итоговую стойкость вариатропного бетона к попеременным циклам увлажнения и высушивания. В данной работе обозначена проблема стойкости бетонов к циклическому увлажнению и высушиванию, а также сформулирован научный дефицит, заключающийся в неполноценности существующей базы знаний касаемо взаимосвязи между типом структуры бетона и его стойкостью к циклическим воздействиям, в том числе к повреременному увлажнению и высушиванию. Методы: тестовые образцы изготавливались по трем разным технологиям: вибрирование, центрифугирование, виброцентрифугирование. Исследовались следующие основные характеристики: прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе, водонепроницаемость. Проведенные экспериментальные исследования показали, что бетоны вариатропной структуры (центрифугирование и виброцентрифугирование) имеют более высокую стойкость к попеременному увлажнению и высушиванию, нежели бетоны анизотропной структуры (вибрирование). После 500 циклов увлажнения-высушивания и высокой степени агрессивности водной среды насыщения по содержанию солей сульфатов, хлоридов и нитратов потери прочности на сжатие и растяжение при изгибе для вибрированных бетонов составили 28,7 и 32,7 % соответственно, для центрифугированных—26,2 и 27,8 % соответственно и для виброцентрифугированных—19,6 и 21,4 % соответственно. Результаты: виброцентрифугированные вариатропные бетоны показали наибольшую стойкость к воздействию попеременного увлажнения в водной среде с различной степенью агрессивности и высушиванию по сравнению с центрифугированными вариатропными и вибрированными анизотропными бетонами.

Ключевые слова: бетон, вариатропная структура, анизотропная структура, циклы увлажнения и вы- сушивания, прочность

Контакты: lrm@aaanet.ru, sergej.stelmax@mail.ru, au-geen@mail.ru, eps@rgups.ru, mailyan_a@sroufo.ru, diana.elshaeva@yandex.ru, natalya_1998_dotsenko@mail.ru, yuri.zherebtsov@gmail.com

Study of the resistance of concrete of anisotropic and varitropic structures to alternating wetting and drying L. R. Mailyan, S. A. Stel'makh, E. M. Shcherban', A. D. Petrushin, A. L. Mailyan, D. M. El'shaeva, N. A. Shcherban', Yu. V. Zherebtsov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-61-75

Objective: study of the influence of a number of operational factors on the final resistance of varitropic concrete to alternating cycles of wetting and drying. This work identifies the problem of concrete resistance to cyclic wetting and drying, and also formulates a scientific deficiency consisting in the inadequacy of the existing knowledge base regarding the relationship between the type of concrete structure and its resistance to cyclic influences, including alternating wetting and drying. Methods: test samples were made using three different technologies: vibration, centrifugation, and vibration centrifugation. The following main characteristics were studied: compressive strength, tensile strength in bending, water resistance. Experimental studies have shown that concretes with a varitropic structure (centrifugation and vibration centrifugation) have higher resistance to alternating wetting and drying than concretes with an anisotropic structure (vibration). After 500 cycles of wetting-drying and a high degree of aggressiveness of the saturated aqueous environment in terms of the content of sulfate, chloride and nitrate salts, the loss of compressive and tensile strength in bending for vibrated concrete was 28.7 and 32.7 respectively, for centrifuged concrete — 26.2 and 27.8%, respectively, and for vibrocentrifuged ones — 19.6 and 21.4 %, respectively. Results: Vibrocentrifuged varitropic concretes showed the greatest resistance to the effects of alternating wetting in an aqueous environment with varying degrees of aggressiveness and drying compared to centrifuged varitropic and vibrated anisotropic concretes.

Keywords: concrete, variatropic structure, anisotropic structure, wetting and drying cycles, strength

Contacts: lrm@aaanet.ru, sergej.stelmax@mail.ru, au-geen@mail.ru, eps@rgups.ru, mailyan_a@sroufo.ru, diana.elshaeva@yandex.ru, natalya_1998_dotsenko@mail.ru, yuri.zherebtsov@gmail.com

Цель: анализ систем управления, эксплуатируемых в настоящее время в России и за рубежом высокоавтоматизированных транспортных средств, опасностей и проблем, возникающих при эксплуатации ВАТС. Методы: поиск и анализ информации о существующих ВАТС на предмет существующих проблем и возможных вариантах их решения. Практическая значимость: проведен анализ вариантов применения высокоавтоматизированных транспортных средств, показаны проблемы при их эксплуатации и возможные варианты решения проблем.

Ключевые слова: высокоавтоматизированные транспортные средства (ВАТС), беспилотный транс- портный коридор, преимущества и недостатки ВАТС

Контакты: yu.n.kanonin@yandex.ru

Safety issues when operating highly automated vehicles Yu. N. Kanonin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-76-84

Purpose: analysis of the control systems of highly automated vehicles currently in use in Russia and abroad, the dangers and problems that arise during the operation of VATS. Methods: search and analysis of information about existing VATS for existing problems and possible solutions to them. Practical significance: an analysis of options for the use of highly automated vehicles was carried out, problems during their operation and possible solutions to problems were shown.

Keywords: highly automated vehicles (VATS), unmanned transport corridor, advantages and disadvantages of VATS

Contacts: yu.n.kanonin@yandex.ru

Цель: проанализировать конструктивные решения узлов сопряжения перекрытий с наружными стенами в зданиях, возводимых по монолитной технологии. Выявить дефекты и повреждения, возникающие на фасадах и дисках перекрытий с перфорацией под термовкладыши в процессе возведения и эксплуатации. Исследовать численными методами напряженно-деформированное состояние диска перекрытия на участке узлов сопряжения с наружной стеной с учетом температурных воздействий. Материалы и методы: рассмотрен стандартный вариант узлового соединения монолитного здания различной этажности. Фрагмент узла сопряжения диска перекрытия со стеной моделировался в программных комплексах Ansys и SCAD. Модель состояла из анизотропного материала — бетона и включенными в нее арматурными стержнями. Исследовалось поведение напряженного-деформированного состояние при различных температурных воздействиях. Результаты: численным способом, с учетом геометрических параметров и температурных нагрузок, выявлены закономерности, влияющие на характер изменений величин нормальных напряжений в характерных сечениях перфорированной плиты. Дана оценка существующим типам конструктивных решений. Определены места зон концентрации напряжений и их влияние на эксплуатационные качества. Практическая значимость: показано, что наиболее опасное сечение в перфорированных дисках перекрытиях под термовкладыши проходит в местах шпоночных соединений. Определено, что уязвимость в таких соединениях вызвана влиянием знакопеременных циклических температур. Установлены закономерности, приводящие к росту нормальных напряжений в местах концентрации напряжений. Предложены принципиально новые конструктивные решения, защищенные патентами на полезные модели, позволяющие снизить значения напряжений и тем самым обеспечить более высокие эксплуатационные качества в монолитных зданиях, включая и высотные.

Ключевые слова: метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние, желе- зобетонные монолитные перекрытия, численные методы расчета, температурно-климатические воздействия, конструктивные решения

Контакты: belashta@mail.ru, akuznetsov@pgups.ru, dina.volod@yandex.ru

Analysis of the stress-strain state of nodal joints of high-rise buildings taking into account climatic influences Т. А. Belash, A. V. Kuznetsov, D. G. Volodchenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-85-102

Purpose: to analyze the design solutions of the junctions of floors with external walls in buildings erected using monolithic technology. To identify defects and damages that occur on facades and overlaps with perforations for thermal pads during construction and operation. To investigate by numerical methods the stress-strain state of the overlap disk at the junction with the outer wall, taking into account temperature influences. Materials and methods: the standard version of the nodal connection of a monolithic building of various storeys is considered. The fragment of the junction joint of the overlap disk with the wall was modeled in the Ansys and SCAD software complexes. The model consisted of an anisotropic material — concrete and reinforcement rods included in it. The behavior of the stress-strain state under various temperature influences was studied. Results: numerically, taking into account geometric parameters and temperature loads, the patterns affecting the nature of changes in the values of normal stresses in the characteristic sections of the perforated plate are revealed and the existing types of design solutions are evaluated. The locations of stress concentration zones and their impact on performance are determined. Practical significance: it is shown that the most dangerous cross-section in perforated discs of overlaps takes place at the key joints. It is determined that vulnerability in such compounds is caused by the influence of alternating cyclic temperatures. Patterns leading to an increase in normal stresses at stress concentration sites have been established. Fundamentally new design solutions have been proposed, protected by utility model patents, which allow to reduce stress values and thereby ensure higher performance in monolithic buildings, including high-rise ones.

Keywords: finite element method, reinforced concrete monolithic slabs, numerical calculation methods, temperature and climatic effects

Contacts: belashta@mail.ru, akuznetsov@pgups.ru, dina.volod@yandex.ru

Цель: объекты транспортной инфраструктуры включают в себя разнообразные системы водоснабжения. В случае аварийной ситуации, после прекращения движения воды в трубопроводе, сначала происходит ее охлаждение, а затем возникает опасность замерзания и разрушения водоводов. Настоящая работа посвящена расчету времени охлаждения воды в надземном водоводе с теплоизоляцией от заданного значения температуры в начальном состоянии до температуры замерзания. Методы: при построении математической модели процесса охлаждения воды используется подход, основанный на осреднении уравнений гидродинамики по объему воды в трубопроводе и осреднении уравнений теплопроводности в стенке трубопровода и в слое теплоизолятора по полярному углу. Для получения квазистационарной формы уравнений используется сравнительный анализ скоростей протекания тепловых процессов в различных слоях водовода. Результаты: сформулирована новая математическая модель остывания водовода — модель средних температур. Обоснована применимость квазистационарной формы уравнений модели, и найдено ее аналитическое решение. Получены явные формулы для времени остывания водовода как функции его параметров. Выполнены расчеты времени остывания в широком диапазоне параметров. Результаты модельных расчетов сравниваются с расчетами по традиционным полуэмпирическим формулам. Практическая значимость: полученные в работе формулы могут быть использованы для оценки времени охлаждения воды в надземном водоводе с теплоизоляцией до температуры замерзания в случае, когда температура внешней среды понижается до отрицательных значений.

Ключевые слова: надземный водовод, теплообмен, время охлаждения, математическое моделиро- вание, квазистационарное приближение

Контакты: lapshinvf@mail.ru

Calculation of cooling time of above-ground water pipeline with heat insulation under conditions of negative temperatures V. F. Lapshin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-103-112

Objective: transport infrastructure facilities include a variety of water supply systems. In the event of an emergency, after stopping the movement of water in the pipeline, it is cooled first, and then there is a risk of freezing and destruction of water pipelines. This work is devoted to the calculation of the cooling time of water in the above-ground water conduit with thermal insulation from the specified temperature value in the initial state to the freezing temperature. Methods: when building a mathematical model of the water cooling process, an approach is used based on averaging the equations of hydrodynamics by the volume of water in the pipeline and averaging the equations of thermal conductivity in the wall of the pipeline and in the layer of the heat insulator by the polar angle. To obtain a quasi-stationary form of equations, a comparative analysis of the rates of thermal processes in different layers of the water conduit is used. Results: a new mathematical model for cooling the water pipeline is formulated — a model of average temperatures. The applicability of the quasi-stationary form of the equations of the model is justified and its analytical solution is found. Explicit formulas are obtained for cooling time of water conduit as a function of its parameters. Cooling time was calculated in a wide range of parameters. The results of model calculations are compared with calculations according to traditional semi-empirical formulas. Practical importance: the formulas obtained in the work can be used to estimate the cooling time of water in an above-ground water pipeline with heat insulation to the freezing temperature in the case when the ambient temperature drops to negative values.

Keywords: above-ground water pipeline, internal icing, freezing time, mathematical modeling, quasistationary approximation

Contacts: lapshinvf@mail.ru

Цель: провести анализ причин разрушения канализационных трубопроводов, которые произошли во внутриконтинентальном городе Северного Китая с 2017 по 2022 год, и дать предложения по снижению количества аварийных ситуаций. Методы: описать причины разрушений канализационных трубопроводов и провести их сравнительный анализ. Результаты: в результате проведенного исследования установлено, что трубопроводы канализационной сети города довольно старые и имеют высокую аварийность. Основными причинами возникновения аварийных ситуаций являются процессы коррозии, разрывы труб, обильное выпадение атмосферных осадков. В работе предложены меры по повышению надежности работы таких трубопроводов, включающие наблюдение и контроль за состоянием трубопроводов с последующим назначением различных видов восстановительных работ. Практическая значимость: результаты работы рекомендуется учитывать при решении проблем разрушения канализационных трубопроводов в других районах Китая.

Ключевые слова: канализационный трубопровод, бытовые сети водоотведения, дождевые сети водоотведения, аварии, анализ причин, повышение надежности

Контакты: wangdongliang@yandex.ru, levter4@rambler.ru

Analysis of the accident rate of drainage pipelines in an inland city in northern China D. Wang, L. D. Terekhov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-113-124

Purpose: to analyze the causes of the destruction of drainage pipelines that occurred in an inland city in northern China from 2017 to 2022 and make proposals to reduce the number of emergency situations. Methods: describe the causes of destruction of drainage pipelines and conduct a comparative analysis. Results: as a result of the study, it was found that the pipelines of the inland city in northern China sewerage network are quite old and have a high accident rate. The main causes of emergency situations are corrosion processes, pipe ruptures, and heavy precipitation. The work proposes measures to improve the reliability of the operation of such pipelines, including monitoring and monitoring the condition of pipelines with the subsequent assignment of various types of restoration work. Practical significance: the results of the work are recommended to be taken into account when solving problems of destruction of drainage pipelines in other regions of China.

Keywords: drainage pipeline, household drainage networks, rainwater drainage networks, accidents, cause analysis, increasing reliability

Contacts: wangdongliang@yandex.ru, levter4@rambler.ru

Цель: рассмотреть порядок существующих процедур оценки подвижного состава для возможности продления ему фактического срока службы по существующим методикам. Исследовать действующие процедуры проведения продления срока службы локомотивов и пассажирских вагонов путем их фактической оценки технического состояния каждой единицы подвижного состава путем проведения ему технического диагностирования, по результатам которого принимается решение установления ему нового назначенного срока (ресурса). Методы: сравнение процедур продления срока службы тягового и нетягового подвижного состава. Оценка и определение наиболее подверженных коррозионному и усталостному разрушению элементов тягового подвижного состава и пассажирских вагонов локомотивной тяги. Анализ существующей нормативно-технической базы и процедур диагностирования локомотивов и пассажирских вагонов для возможного принятия решения и осуществления им проведения процедуры продления фактического срока эксплуатации. Результат: установлены причины ограничения проведения процедуры установления нового назначенного срока службы подвижного состава и даны научно обоснованные предложения по актуализации нормативных документов. Предложена расширенная модель технической подготовки производства с учетом рассмотрения основных системных этапов. Установлены участки, наиболее подверженные износу в эксплуатационный период времени для проведения профилактических мероприятий по их своевременному устранению. Сформированы пять основных направлений обеспечения легитимной эксплуатации подвижного состава по истечении его срока службы и получению результата о возможности его дальнейшего использования. Практическая значимость: создание процедуры установления нового назначенного срока службы (ресурса) подвижному составу, позволяющая структурным предприятиям локомотивного и пассажирского комплексов обеспечить взаимодействие с их разработчиками и изготовителями в части реализации данного процесса.

Ключевые слова: техническая подготовка производства, ремонтная документация, тяговый и нетяговый подвижной состав, квалификационная комиссия

Контакты: rafis‑89@mail.ru, shinkarukas@mail.ru, nikolay2gor@yandex.ru

The procedure for putting into production traction and non-traction rolling stock and their elemental base, operated on the infrastructure of JSC Russian Railways, by enterprises of the machine-building and repair complex in order to establish a new assigned service life for them R. Kh. Rafikov, A. S. Shinkaruk, N. A. Goryunov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-125-141

Objective: consider the procedure for existing procedures for assessing rolling stock for the possibility of extending its actual service life using existing methods. To study the current procedures for extending the service life of locomotives and passenger cars by actually assessing the technical condition of each unit of rolling stock by conducting technical diagnostics on it, based on the results of which a decision is made to set a new assigned period (resource). Methods: comparison of procedures for extending the service life of traction and non-traction rolling stock. Assessment and identification of elements of traction rolling stock and locomotive-hauled passenger cars most susceptible to corrosion and fatigue failure. Analysis of the existing regulatory and technical framework and procedures for diagnosing locomotives and passenger cars for a possible decision on whether to carry out the procedure for extending the actual service life. Result: the reasons for limiting the procedure for establishing a new assigned service life for rolling stock have been established and scientifically based proposals for updating regulatory documents have been given. An extended model of technical preparation of production is proposed, taking into account the consideration of the main system stages. The areas most susceptible to wear and tear during the operational period have been identified in order to carry out preventive measures to eliminate them in a timely manner. Five main directions have been formed to ensure the legitimate operation of rolling stock upon expiration of its service life and obtaining a result on the possibility of its further use. Practical significance: creation of a procedure for establishing a new assigned service life (resource) for rolling stock, allowing structural enterprises of locomotive and passenger complexes to ensure interaction with their developers and manufacturers regarding the implementation of this process.

Keywords: technical preparation of production, repair documentation, traction and non-traction rolling stock, qualification commission

Contacts: rafis‑89@mail.ru, shinkarukas@mail.ru, nikolay2gor@yandex.ru

При расчете конструкций, расположенных вблизи железнодорожных путей (шумозащитных экранов вдоль путей, путепроводов над высокоскоростными железнодорожными магистралями (ВСМ), элементов пролетных строений с ездой понизу и т. д.), должны учитываться аэродинамические воздействия при движении высокоскоростных поездов. Целью настоящего исследования является изучение аэродинамического воздействия движущегося высокоскоростного поезда на сооружения и конструкции, расположенные в непосредственной близости от высокоскоростной железнодорожной магистрали с последующей корректировкой действующей нормативной базы для проектирования объектов инфраструктуры ВСМ. Методами исследования в настоящей работе являются математическое моделирование в специализированном программном комплексе вычислительной гидрогазодинамики с экспериментальной верификацией разработанных расчетных моделей и последующим анализом и обобщением полученных результатов. Результаты исследования представлены картинами распределения и интенсивностями аэродинамического воздействия от движущегося высокоскоростного поезда для двух наиболее характерных расчетных случаев: воздействие на вертикальную поверхность, расположенную параллельно оси пути, и на горизонтальную поверхность, расположенную над осью движения поезда. Для рассматриваемых расчетных случаев были установлены зависимости интенсивности воздействия от таких параметров, как расстояние до конструкции от оси пути (для вертикальной поверхности) и высота над уровнем головки рельса (для горизонтальной поверхности). Практическая значимость настоящего исследования заключается в разработке предложений по корректировке и дополнении действующей нормативной базы для проектирования сооружений и конструкций, входящих в состав инфраструктуры высокоскоростных железнодорожных магистралей.

Ключевые слова: ВСМ, высокоскоростная магистраль, аэродинамика, аэродинамическое воздей- ствие, высокоскоростной поезд, инфраструктура, объекты инфраструктуры

Контакты: labutin@pgups.ru, lkdiachenko@ebs-spb.tech, lee0202@vk.com

Updating the methodology for considering the aerodynamic impact from trains on high-speed railways N. A. Labutin, L. K. Diachenko, E. E. Lukovnikov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-142-155

In the calculation of structures located near railway tracks (noise protection screens along the tracks, overpasses over high-speed railway lines (HSM) of deck elements with downhill driving, etc.), the aerodynamic effects of high-speed trains shall be considered. Objective: study of the aerodynamic impact of a moving high-speed train on structures and structures, Located in the immediate vicinity of the highspeed railway line with subsequent adjustment of the current regulatory framework for the design of TSM infrastructure facilities. Methods: mathematical modeling in a specialized software complex of computational hydrogas dynamics with experimental verification of the developed calculation models and subsequent analysis and generalization of the obtained results. Results: distribution patterns and aerodynamic intensities from a moving high-speed train for the two most characteristic design cases: impact on a vertical surface parallel to the track axis and on a horizontal surface, located above the axis of train movement. For the calculation cases under consideration, the intensity of the impact was related to parameters such as the distance to the structure from the path axis (for the vertical surface) and the height above the rail head (for the horizontal surface). Practical importance: the need Development of proposals for adjustment and addition of the current regulatory framework for the design of structures and structures included in the infrastructure of high-speed railway lines.

Keywords: high-speed railway, high-speed line, aerodynamics, aerodynamic impact, high-speed train, infrastructure, infrastructure facilities

Contacts: labutin@pgups.ru, lkdiachenko@ebs-spb.tech, lee0202@vk.com

Цель: выполнить сравнительный анализ длины тормозного пути грузового поезда с однотрубным и двухтрубным питанием тормозной системы. На основании проведенных лабораторных исследований выявить влияние скорости и величины наполнения тормозных цилиндров на расчетный тормозной путь грузового подвижного состава при применении тормозных систем с двухтрубным и однотрубным питанием запасного резервуара. Данные исследования направлены на повышение технической скорости и безопасности движения грузовых поездов, а также на повышение эффективности работы тормозной системы при циклических торможениях с целью снижения ее истощимости. Методы: анализ скорости наполнения тормозных цилиндров с целью определения времени подготовки тормозов к действию в зависимости от способа организации питания тормозной системы; сравнение длины подготовительного и действительного тормозного пути по методу интервалов скорости, предложенному в правилах тяговых расчетов. Также было принято, что состав осуществлял торможение до полной остановки на прямом горизонтальном участке пути, с наличием утечек воздуха из тормозных цилиндров по всему составу. Результаты: выявлено, что двухтрубная тормозная система позволяет развивать значительно больший тормозной эффект, чем однотрубная тормозная система при аналогичном техническом состоянии пневматической системы поезда. Как следствие, при новом способе организации питания запасного резервуара наблюдается значительное сокращение времени подготовки тормозов к действию, а также сокращение длины полного тормозного пути. Практическая значимость: доказано, что применение новой тормозной системы позволит повысить эффективность работы тормозной системы, что приводит к сокращению тормозного пути. Это, в свою очередь, позволит повысить безопасность и скорость движения поездов по участкам, а также повысит среднюю массу поездов.

Ключевые слова: действительный тормозной путь, подготовительный тормозной путь, однотрубная тормозная система, двухтрубная тормозная система, метод интервалов скорости, действительное нажатие на тормозную колодку, чугунная тормозная колодка, композиционная тормозная колодка

Контакты: osipovdnor@mail.ru, ivanov@mail.ru, alenalend95@mail.ru, prontom.irk@mail.ru

Comparison of the length of the braking tracks of a freight train with single-pipe and double-tube power supply of the braking system D. V. Osipov, P. Yu. Ivanov, A. A. Khamnaeva, K. E. Pronin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-156-168

Objective: to perform a comparative analysis of the length of the braking distance of a freight train with a single-pipe and two-pipe brake system supply. Based on the laboratory studies carried out, to identify the effect of the speed and amount of filling of brake cylinders on the calculated braking distance of freight rolling stock when using brake systems with two-pipe and single-pipe supply of a spare tank. These studies are aimed at improving the technical speed and safety of freight trains, as well as improving the efficiency of the braking system during cyclic braking, in order to reduce its depletion. Methods: analysis of the filling rate of the brake cylinders, in order to determine the time of preparation of the brakes for action, depending on the method of organizing the power supply of the brake system; comparison of the length of the preparatory and actual braking distance according to the method of speed intervals proposed in the Rules of traction calculations. It was also assumed that the train was braking to a complete stop on a straight horizontal section of the track, with air leaks from the brake cylinders throughout the train. Results: it was revealed that a two-pipe braking system allows to develop a significantly greater braking effect than a singlepipe braking system with a similar technical condition of the pneumatic train system. As a result, with the new method of powering the reserve tank, there is a significant reduction in the time required to prepare the brakes for action, as well as a reduction in the length of the full braking distance. Practical significance: it has been proven that the use of a new braking system will improve the efficiency of the braking system, which leads to a reduction in braking distance. This, in turn, will improve the safety and speed of trains along the sections, as well as increase the average weight of trains.

Keywords: valid braking distance, preparatory braking distance, single-pipe braking system, two- braking system, speed interval method, valid pressing brake pad, cast iron brake pad, composite brake pad

Contacts: osipovdnor@mail.ru, ivanov@mail.ru, alenalend95@mail.ru, prontom.irk@mail.ru

Цель: развитие сервисной деятельности на объектах инфраструктуры пассажирского комплекса с позиции пересмотра типового комплекта сервисных услуг (обязательных, дополнительных, сопутствующих), оказываемых пассажирам и клиентам на железнодорожных вокзалах. Пересмотрен и предложен набор услуг исходя из объема потребляемых услуг и фактических запросов клиентов. Методы: в работе используется методы эмпирического и экспериментально-теоретического уровня: наблюдение, анкетирование, сравнение, анализ данных и др. Результаты: даны практические примеры и рекомендации сервисных услуг для железнодорожных вокзалов за счет адаптивного перехода на разделение услуг в обслуживании клиентов (единое окно). Практическая значимость: в работе определен типовой набор сервисных услуг на вокзалах с последующей оценкой возможности их рассматривать в качестве корпоративного актива.

Ключевые слова: клиент, пассажир, сервис, набор услуг, информационные потоки, автоматизация, вокзальный комплекс

Контакты: ulyanickaya_viktoriya@mail.ru

The model of the organization of services at railway stations V. I. Ulyanitskaya
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-169-177

Objective: the development of service activities at the infrastructure facilities of the passenger complex from the perspective of revising the standard set of services (mandatory, additional, related) provided to passengers and customers at railway stations. A set of services has been revised and proposed based on the volume of services consumed and actual customer requests. Methods: the work uses methods of empirical and experimental-theoretical level: observation, questioning, comparison, data analysis, etc. Results: practical examples and recommendations of services for railway stations are given, due to the adaptive transition to the separation of services in customer service (“single window”). Practical significance: the paper defines a typical set of services at railway stations, with a subsequent assessment of the possibility of considering them as a corporate asset.

Keywords: customer, passenger, service, set of services, information flows, automation, railway station complex

Contacts: ulyanickaya_viktoriya@mail.ru

Цель: повысить эффективность функционирования железнодорожной транспортной сети за счет взаимовыгодного взаимодействия линий различных категорий. Методы: применены методы теории управления, системного анализа, синтеза и математического моделирования. Результаты: усовершенствован инструментарий определения оптимального расположения логистических центров методом центра тяжести за счет учета критериев минимизации транспортных затрат, категории, специализации и социальной значимости линии, а также определения весовых значений критериев с использованием метода анализа иерархий. Практическая значимость: предлагаемый инструментарий позволяет определить местоположение логистического центра на пересечении интенсивных и малоинтенсивных железнодорожных линий с учетом критериев минимизации транспортных затрат, специализации линии и социальной значимости линий для рассматриваемых регионов.

Ключевые слова: малоинтенсивные железнодорожные линии, интенсивные линии, метод центра тяжести, метод анализа иерархий

Контакты: kovalev@pgups.ru, novitchihin@bk.ru

Improving transport technological processes of the railway network K. E. Kovalev, A. V. Novichikhin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-178-186

Purpose: To increase the efficiency of the railway transport network through the mutually beneficial interaction of lines of various categories. Methods: Methods of control theory, system analysis, synthesis and mathematical modeling were used. Results: The tools for determining the optimal location of logistics centers using the center of gravity method have been improved by taking into account the criteria for minimizing transport costs, category, specialization and social significance of the line, as well as determining the weight values of the criteria using the hierarchy analysis method. Practical significance: The proposed tools allow you to determine the location of the logistics center at the intersection of intensive and lowintensity railway lines, taking into account the criteria for minimizing transport costs, the specialization of the line and the social significance of the lines for the regions under consideration.

Keywords: low-intensity railway lines, intensive lines, center of gravity method, hierarchy analysis method

Contacts: kovalev@pgups.ru, novitchihin@bk.ru

Цель: разработать методику оценки суммарных потерь участковой скорости движения грузовых поездов, которая, в отличие от существующих методов, основанных на подсчете потерь, вызванных влиянием отдельных эксплуатационных факторов, будет базироваться на использовании статистических данных и учитывать весь спектр эксплуатационных факторов, оказывающих влияние на выполнение рассматриваемого показателя. Методы: формирование статистической базы параметров эксплуатационной работы железной дороги и проведение на ее базе исследования с использованием инструментов теории вероятностей и математической статистики: оценки распределения рассматриваемых величин, корреляционного и регрессионного анализа. Результаты: установлено, что 75 % вариабельности участковой скорости движения грузовых поездов объясняется изменением величины рабочего парка грузовых вагонов. На основании этого разработана методика оценки потерь участковой скорости движения грузовых поездов через величину рабочего парка грузовых вагонов на железной дороге. Предложены графический и аналитический способ определения данных потерь. Практическая значимость: показано, что разработанная методика, в отличие от существующих, позволяет более точно оценить потери участковой скорости движения грузовых поездов. Ее применение позволяет планировать и анализировать выполнение участковой скорости движения грузовых поездов с учетом складывающейся эксплуатационной работы на железной дороге.

Ключевые слова: эксплуатационная работа, участковая скорость, прогнозирование показателей, определение потерь, корреляционный анализ, уравнение регрессии

Контакты: marininsergey.nn@mail.ru

Methodology for determining local speed losses of freight trains within the boundaries of the railway S. A. Marinin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-187-198

Purpose: to develop a methodology for estimating the total losses of the local speed of freight trains, which, unlike existing methods based on calculating losses caused by the influence of individual operational factors, will be based on the use of statistical data, and take into account the entire range of operational factors that influence the implementation of the indicator under consideration. Methods: formation of a statistical database of railway operational parameters and conducting research on its basis using the tools of probability theory and mathematical statistics: assessing the distribution of the quantities under consideration, correlation and regression analysis. Results: it was established that 75 % of the variability in the local speed of freight trains is explained by changes in the size of the operating fleet of freight cars. Based on this, a methodology has been developed for estimating losses in the local speed of freight trains through the size of the working fleet of freight cars on the railway. A graphical and analytical method for determining these losses is proposed. Practical significance: it is shown that the developed methodology, in contrast to existing ones, makes it possible to more accurately estimate the loss of local speed of freight trains. Its use makes it possible to plan and analyze the implementation of the local speed of freight trains, taking into account the evolving operational work on the railway.

Keywords: operational work, local speed, forecasting indicators, determining losses, correlation analysis, regression equation

Contacts: marininsergey.nn@mail.ru

Цель: провести анализ исходных данных, определить пропуски и выбросы в данных, разделить данные на временные интервалы, вычислить коэффициенты корреляции, частичной автокорреляции, кросс-­корреляции, проанализировать тренд и сезонность полученных временных рядов. Используя авторегрессионные модели, модели машинного обучения, нейронечеткие модели, построить прогнозы временного ряда и определить качество полученных прогнозов. Методы: плотность точек, автокорреляция, частичная автокорреляция, кросс-­корреляция, тест Фостера — Стюарта, тест Дикки — Фуллера, ARMA, SARMA, MLP, Encoder-­Decoder LTSM, TSK, Fuzzy-­Partitions, SCRG, Transformers. Результаты: получены оценки точности прогнозов выбранных моделей, сопоставлены результаты работы прогнозных моделей обученных на разных выборках исходных данных. Сделаны выводы об эффективности использования исследуемых прогнозных моделей. Практическая значимость: исследована способность выбранных моделей к построению краткосрочных прогнозов количества вагонов на станции, проанализированы факторы, влияющие на точность получаемых прогнозов.

Ключевые слова: нечеткие нейронные сети, нейронные сети, авторегрессионные модели, анализ работы станции, прогнозирование

Контакты: lamekhovva@gmail.com, ekorsky@mail.com

Construction of short-term forecast of the number of railcars at the stations and non-public routes. Results and analysis V. A. Lamekhov, E. K. Korovyakovsky
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-199-216

Objective: collect raw data for building predictive models. Analyze the initial data, identify data outliers and outliers, divide the data into time intervals, calculate correlation coefficients, partial autocorrelation, cross-correlation, analyze the trend and seasonality of the obtained time series. Using autoregressive models, machine learning models, neuro-fuzzy models to build forecasts of time series and determine the quality of the obtained forecasts. Methods: point density, autocorrelation, partial autocorrelation, cross-correlation, Foster-Stewart test, Dickey-Fuller test, ARMA, MLP, Encoder-Decoder LTSM, TSK, Fuzzy-Partitions, SCRG, Transformers. Results: we obtained estimates of the prediction accuracy of the selected models, compared the results of the predictive models trained on different samples of initial data. Conclusions are made about the efficiency and methods of building predictive models. Practical significance: the significance of building accurate predictive models for the key quantitative indicators of stations and nonpublic routes operation is shown. The factors influencing the accuracy of the obtained forecasts are analyzed.

Keywords: fuzzy neural networks, neural networks, autoregressive models, railway station performance analysis, forecasting

Contacts: lamekhovva@gmail.com, ekorsky@mail.com

Вопрос учета динамического взаимодействия железнодорожного подвижного состава и конструкций мостовых сооружений особенно важен при решении задач повышения скоростей движения поездов на действующих железнодорожных линиях, а также при назначении скоростного режима на проектируемых мостовых сооружениях. Рациональный учет параметров динамического взаимодействия позволяет выполнять полные и достоверные расчеты элементов мостовых сооружений, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на прогнозировании периода и характера эксплуатации сооружений и, как следствие, на экономической составляющей проектов. Современное решение задачи динамического взаимодействия сводится к определению степени влияния каждого компонента единой механической системы «мост — путь — поезд». Целью настоящего исследования является качественное определение параметров динамического взаимодействия посредством экспериментальных измерений напряжений, ускорений и перемещений элементов конструкций мостового сооружения, расположенного на действующей железнодорожной линии с организованным высокоскоростным движением поездов. Методом исследования в настоящей работе является экспериментальное измерение при помощи высокочастотных датчиков напряжений, ускорений и перемещений с последующей статистический обработкой и анализом полученных результатов. Результаты исследования представлены в виде графиков и таблиц, отображающих изменение измеряемых величин относительных деформаций, ускорений и перемещений во времени. Практическая значимость настоящего исследования заключается в оценке степени влияния компонентов динамического взаимодействия высокоскоростного подвижного состава и мостового сооружения, что позволяет сформировать целостную картину природы процесса динамического взаимодействия.

Ключевые слова: ВСМ, высокоскоростная магистраль, динамическое взаимодействие, высокоскоростной поезд, мостовое сооружение, колебания пролетных строе

Контакты: lee0202@vk.com, lkdiachenko@ebs-spb.tech, sm.ivan00@gmail.com

Experimental research of the dynamic work of railway bridges under the influence of high-speed rolling stock E. E. Lukovnikov, L. K. Diachenko, I. M. Smirnov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-217-228

The issue of considering the dynamic interaction of the railway rolling stock and the structures of bridge structures is especially important when solving the tasks of increasing the speeds of trains on the existing railway lines, as well as when prescribing high-speed mode on designed bridges. Rational accounting of the parameters of dynamic interaction allows you to perform complete and reliable calculations of elements of bridge structures, which in turn has a beneficial effect on predicting the period and nature of the operation of structures and, because of the economic component of projects. The modern solution to the problem of dynamic interaction is reduced to determining the degree of influence of each component of the unified mechanical system of the bridge-travel. Objective: the purpose of this study is to determine the parameters of dynamic interaction through experimental measurements of stresses, accelerations, and displacements of structures of the bridge structure located on the existing railway line with an organized high-speed traffic movement. Methods: experimental measurement using high-frequency voltage sensors, accelerations and movements with subsequent statistical processing and analysis of the results. Results: graphs and tables displaying a change in the measured values of relative deformations, accelerations, and movements over time. Practical importance: The practical significance of this study is to assess the degree of influence of the components of the dynamic interaction of high-speed rolling composition and the bridge structure, which allows you to form a holistic picture of the nature of the process of dynamic interaction.

Keywords: HSR, high-speed line, dynamic interaction, high-speed train, bridge structures, vibrations of spans

Contacts: lee0202@vk.com, lkdiachenko@ebs-spb.tech, sm.ivan00@gmail.com

Цель: рассмотреть основные проблемы перевозки термочувствительных грузов в рефрижераторных контейнерах (рефконтейнеры), показать возможности оптимизации перевозок путем внедрения альтернативных источников энергии. Метод: выполнено сравнение технико-экономических показателей дизельных, водородных установок. Применен эксергетический метод оценки эффекта от замены дизельного топлива на СПГ. Результаты: в статье определены особенности перевозки грузов в контейнерах со встроенными холодильными установками — автономными рефконтейнерами. Приведена классификация существующих энергоустановок для электропитания рефконтейнеров. Описана конструкция автономной установки для энергоснабжения рефконтейнеров. Предложены экологически безопасные альтернативы для обеспечения автономного электропитания холодильных установок рефконтейнеров. Представлены преимущества автономного источника электропитания на основе высокотемпературных топливных элементов. Описана автономная энергоустановка со сжиженным природным газом (СПГ) в качестве топлива. Проанализирована целесообразность утилизации холода от регазификации СПГ с целью обеспечения стабильности функционирования рефконтейнера. Сделана оценка предполагаемого эффекта от применения альтернативных видов топлива для автономного электропитания. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы для модернизации энергетических установок малой мощности, применяемых на рефрижераторном и других видах транспорта.

Ключевые слова: автономные энергоустановки, высокотемпературные топливные элементы, сжиженный природный газ, холодильный транспорт, автономные рефконтей

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

Alternative energy sources for transporting thermosensitive goods in autonomous refrigerated containers I. G. Kiselev, S. B. Komissarov, D. Ya. Monastyrsky
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-229-237

Purpose: to consider the main problems of transportation of temperature-sensitive cargoes in refrigerated containers (refcontainers). To show the possibilities of transportation optimization through the introduction of alternative energy sources. Methods: comparison of technical and economic indicators of diesel, hydrogen and hydrogen plants is carried out. The exergetic method of estimating the effect of replacing diesel fuel with LNG was applied. Results: the article defines the peculiarities of cargo transportation in containers with built-in refrigeration units — autonomous refcontainers. Classification of existing energy units for power supply of refcontainers is given. The design of an autonomous installation for power supply of refcontainers is described. Environmentally safe alternatives for providing autonomous power supply of refrigerating units of refrigeration containers are proposed. The advantages of autonomous power supply based on high-temperature fuel cells are presented. An autonomous power unit with liquefied natural gas (LNG) as fuel is described. The feasibility of utilization of cold from LNG regasification is analyzed in order to ensure the stability of refcontainer operation. The estimation of the expected effect from the use of alternative fuels for autonomous power supply is made. Practical significance: the obtained results can be used for modernization of low-capacity power plants used in refrigerated and other types of transport.

Keywords: autonomous power units, high-temperature fuel cells, liquefied natural gas, refrigerated transport, autonomous refcontainers

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

Рассмотреть вопрос об оценке технико-эксплуатационного состояния городских железoбетoнных мoстoв и путепрoвoдoв. Изучить технические паспорта порядка 300 железобетонных мостовых сооружений Ташкента. Детально пранализировать и сформулировать основные технико-эксплуатационные показатели (ТЭП), как критерии оценки технического состояния мостовых сооружений Ташкента. Методы: сделана оценка технического состояния объектов мостового парка города — абсолютные и относительные. Для этого обозначены их предназначения. Результаты: авторы исследования собрали статистику на базе oбследoвaния 30 гoрoдских мoстoвых сooружений. Устaнoвленo, чтo oснoвные пoвреждения прoлетных стрoений и oпoржелезoбетoнных мoстoв и путепрoвoдoв вызвaны, прежде всегo, плoхим сoстoянием гидрoизoляции, дефoрмaциoнных швoв и oтсутствием вoдooтвoдных труб. Сформулированы основные технико-эксплуатационные показатели (ТЭП) как критерии оценки технического состояния мостовых сооружений Ташкента, таких как «безопасность и комфортность движения», «долговечность», «грузоподъемность», «пропускная способность», и «ремонтопригодность». Практическая значимость: с учетом специфики крупного мегаполиса, управление техническим состоянием мостовых сооружений в Ташкенте представляет собой чрезвычайно ответственную и сложную задачу. Для использования в практике эксплуатации железобетонных мостовых сооружений как наиболее массовых объектов дорожно-транспортной инфраструктуры города выполнен статистический анализ. С практической точки зрения эти сведения позволят с достаточной долей вероятности обеспечить и поддерживать заданные нормативные (проектные) уровни надежности, безопасности и долговечности мостовых сооружений.

Ключевые слова: мосты, путепроводы, реконструкция, технико-экономические показатели, критерии оценки, несущая способность, ремонотопригодность, долговечность, интенсивность, эксплута- ция, безопасность и комфортность движения, пропускная способность, грузоподъемность

Контакты: ulugbekjuve@mail.ru, andbeliy@mail.ru, mamura_9105@bk.ru, irana_skorpion@mail.ru

To assess the technical and operational condition of urban reinforced concrete bridges and overpasses U. Z. Shermukhamedov, A. A. Belyi, M. M. Sobirova, Sh. Sh. Kadirova
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-238-251

To consider the issue of assessing the technical and operational condition of urban reinforced concrete bridges and overpasses. Study technical passports of about 300 reinforced concrete bridge structures in Tashkent. Analyze in detail and formulate the main technical and operational indicators (TEI) as criteria for assessing the technical condition of bridge structures in Tashkent. Methods: methods for assessing the technical condition of the city’s bridge park objects have been determined — absolute and relative. For this purpose their purposes are indicated. Results: the statistics were compiled on the basis of the bridge park of the city of Tashkent, carried out by the authors of a survey of 30 city bridge structures. Based on the results of the examination of selected bridge structures, it was established that the main damage to the spans and supports of reinforced concrete bridges and overpasses is caused, first of all, by the poor condition of waterproofing, expansion joints and lack of water water pipes. The main technical and operational indicators (TEI) are formulated as criteria for assessing the technical condition of bridge structures in Tashkent, such as “safety and traffic comfort”, “durability”, “load capacity”, “throughput”, and “maintainability”. Practical importance: taking into account the specifics of a large metropolis, managing the technical condition of bridge structures in Tashkent is an extremely responsible and complex task. For use in practical operation of reinforced concrete bridge structures as the most widespread objects of the city’s road transport infrastructure, a statistical analysis was performed. From a practical point of view, this information will make it possible with a sufficient degree of probability to ensure and maintain the specified regulatory (design) levels of reliability, safety and durability of bridge structures.

Keywords: bridges, overpasses, reconstruction, technical and economic indicators, evaluation criteria, load-bearing capacity, maintainability, durability, intensity, operation, traffic safety and comfort, throughput, load capacity

Contacts: ulugbekjuve@mail.ru, andbeliy@mail.ru, mamura_9105@bk.ru, irana_skorpion@mail.ru

Цель: разработать способ повышения качества электроэнергии на токоприемнике электровоза переменного тока при его работе на первой зоне регулирования выпрямленного напряжения с транзисторными тяговыми преобразователями. Методы: проанализированы электромагнитные процессы на токоприемнике и в силовой цепи электровоза переменного тока с тиристорными и транзисторными тяговыми преобразователями, произведено их сравнение по критерию искажения качества электроэнергии на токоприемнике. Проанализированы электромагнитные процессы на токоприемнике и в силовой цепи электровоза переменного тока с транзисторными тяговыми преобразователями, работающими по предложенному способу — разнесенного управления. Результаты: выявлены причины колебаний напряжения и тока на токоприемнике электровоза переменного тока с транзисторным тяговым преобразователем на первой зоне регулирования выпрямленного напряжения. Разработан способ разнесенного управления транзисторными тяговыми преобразователями, позволяющий снизить суммарный коэффициент гармонических составляющих тока и напряжения на токоприемнике электровоза переменного тока. Практическая значимость: разработанный способ разнесенного управления может применяться на электровозах переменного тока после их переоборудования на транзисторные тяговые преобразователи, а также при проектировании новых электровозов.

Ключевые слова: электровоз переменного тока, выпрямительно-инверторный преобразователь, коллекторный электропривод, IGBT-транзисторы, качество электрической энергии, энергоэффективность

Контакты: grigorenko.pv@mail.ru, olegmelnval@mail.ru, portnoy_alexander@mail.ru, a.s.samoilova@mail.ru

Development of a method for spaced control of transistor traction converters of an electric locomotive in the first rectified voltage regulation zone P. V. Grigorenko, O. V. Mel’nichenko, A. Yu. Portnoy, A. S. Samoilova
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-252-264

Objective: to develop a way to improve the quality of electricity on the current collector of an alternating current electric locomotive when it is operating in the first control zone with transistor traction converters. Methods: the electromagnetic processes on the current collector and in the power circuit of an alternating current electric locomotive with thyristor and transistor traction converters are analyzed, their comparison is made according to the criterion of distortion of the quality of electricity on the current collector. The electromagnetic processes on the current collector and in the power circuit of an alternating current electric locomotive with transistor traction converters operating according to the proposed method — spaced control are analyzed. Results: the causes of voltage and current fluctuations on the current collector of an alternating current electric locomotive with a transistor traction converter in the first rectified voltage regulation zone have been identified. A method of spaced control of transistor traction converters has been developed, which allows reducing the total coefficient of harmonic components of current and voltage on the current collector of an alternating current electric locomotive. Practical importance: the developed method of spaced control can be used on AC electric locomotives after their conversion to transistor traction converters, as well as in the design of new electric locomotives.

Keywords: alternating current electric locomotive, rectifier-inverter converter, collector electric drive, IGBT-transistors, power quality, energy efficiency

Contacts: grigorenko.pv@mail.ru, olegmelnval@mail.ru, portnoy_alexander@mail.ru, a.s.samoilova@mail.ru

Цель: оценка интенсивности накопления остаточных деформаций основной площадки земляного полотна на участках обращения тяжеловесных и длинносоставных поездов, сформированных из вагонов с осевой нагрузкой до 25 тс. Методы: измерения остаточных деформаций основной площадки земляного полотна производились геодезическими методами путем проложения замкнутого нивелирного хода. Для этого каждый экспериментальный участок был оборудован грунтовыми марками, установленными на основную площадку земляного полотна и реперами. Измерения проводились с 30.05.2022 по 08.11.2023. Результаты: установлены зависимости накопления остаточных деформаций земляного полотна от пропущенного тоннажа при различных конструкциях железнодорожного пути, условиях эксплуатации и инженерно-геологических условиях. Практическая значимость: предложены мероприятия по снижению интенсивности накопления остаточных деформаций основной площадки земляного полотна.

Ключевые слова: тяжеловесные и длинносоставные поезда, взаимодействие пути и подвижного состава, остаточные деформации основной площадки земляного полотна, геосинтетические мате- риалы, подбалластные защитные слои

Контакты: andrey.romanov@mail.ru, zhdp10@gmail.com, alexmiroschnik@mail.ru, 8921918@mail.ru, kanashin@pgups.ru, afonin@pgups.ru, karpov.ivan3920@yandex.ru

Assessment of the intensity of accumulation of residual deformations of the main platform of the roadbed in the areas of circulation of heavy and long-component trains A. V. Romanov, A. A. Kiselyov, A. А. Miroshnik, M. V. Bushuev, N. V. Kanashin, D. A. Afonin, I. A. Karpov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-265-273

Objective: the article presents an assessment of the intensity of accumulation of residual deformations of the main platform of the roadbed in the areas of circulation of heavy and long-composite trains formed from wagons with an axial load of up to 25 tons. Methods: measurements of residual deformations of the main site of the roadbed were carried out by geodetic methods by laying a closed leveling course. To do this, each experimental site was equipped with soil stamps installed on the main site of the roadbed and reference points. The measurements were carried out from 30.05.2022 to 08.11.2023. Results: as a result, the dependences of the accumulation of residual deformations of the roadbed on the missed tonnage have been established for various railway track structures, operating conditions and engineering and geological conditions. Practical importance: measures are proposed to reduce the intensity of accumulation of residual deformations of the main site of the roadbed.

Keywords: heavy-weight and long-component trains, the interaction of track and rolling stock, residual deformations of the main platform of the roadbed, geosynthetic materials, protective layers under the ballast

Contacts: andrey.romanov@mail.ru, zhdp10@gmail.com, alexmiroschnik@mail.ru, 8921918@mail.ru, kanashin@pgups.ru, afonin@pgups.ru, karpov.ivan3920@yandex.ru

Цель: проведение комплексных экспериментальных исследований ударной вязкости, литой стали 20ГЛ, которая применяется для изготовления несущих деталей грузовых вагонов. Получение сериальной диаграммы зависимости величины ударной вязкости от температуры испытаний. Методы: применен метод механических испытаний образцов литой стали в условиях ударного нагружения, который позволяет получить количественные оценки способности материала сопротивляться ударному разрушению при различных температурах (испытания на ударную вязкость). Для исследования поверхности ударного разрушения применен микрографический анализ рельефа. Результаты: по результатам проведенных испытаний образцов из литой стали 20ГЛ построенные экспериментальные зависимости P = f (τ); E = f (τ) и сериальная диаграмма (KCV — T), которые позволяют оценивать работоспособность литой стали при изготовлении несущих деталей вагонов для различных климатических условий эксплуатации. Практическая значимость: полученные результаты позволяют проводить работы по улучшению технологических и служебных свойств литых несущих деталей грузовых вагонов.

Ключевые слова: ударная вязкость литой стали, литые несущие детали, тележка грузового вагона

Контакты: ddv051976@mail.ru, uiz123456@mail.ru, chernov-nt@mail.ru, stanislav.komichenko@nvc-vagon.ru, chernova@pgups.ru

Investigation of Impact Toughness of Cast Steel for Load-Bearing Parts of Freight Cars D. V. Danilenko, V. P. Efimov, V. A. Chernov, S. O. Komichenko, T. M. Chernova
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-274-281

Objective: to conduct comprehensive experimental studies of the impact toughness of 20GL cast steel, which is used for the manufacture of load-bearing parts of freight cars. To obtain a serial diagram of the dependence of the impact toughness value on the test temperature. Methods: the method of mechanical testing of cast steel specimens under impact loading was used, which allows obtaining quantitative estimates of the material’s ability to resist impact fracture at different temperatures (impact toughness tests). Micrographic analysis of the fracture surface was used to study the surface of impact fracture. Results: based on the results of tests of specimens made of 20GL cast steel, experimental dependences P = f (τ); E = f (τ) and a serial diagram (KCV — T) were constructed, which allow evaluating the performance of cast steel in the manufacture of load-bearing parts of cars for various climatic conditions of operation. Practical significance: the results obtained allow us to carry out work to improve the technological and service properties of cast load-bearing parts of freight cars.

Keywords: impact toughness of cast steel, cast load-bearing parts, freight car bogie

Contacts: ddv051976@mail.ru, uiz123456@mail.ru, chernov-nt@mail.ru, stanislav.komichenko@nvc-vagon.ru, chernova@pgups.ru

Цель: разработать научно-технические предложения и требования по построению источников синхросигналов и сообщений единого времени для комплексной системы синхронизации и доставки шкалы времени в зависимости от требований в сигналах частотно-временного обеспечения и действующей архитектуры сети связи в рамках решения задачи построения единой системы синхронизации по фазе, времени и частоте в крупных территориально распределенных и промышленных системах технологического назначения. Методы: применяемые методы исследования включают основополагающие положения теории построения систем синхронизации, а также инфокоммуникационных систем и сетей. Результаты: предложена функциональная модель объединенного источника комплексной системы синхронизации и доставки шкалы времени, включающая в свой состав полный набор элементов для выполнения функций синхронизации и доставки сигналов единого времени в существующих и перспективных сложных гетерогенных сетях с различной архитектурой и разнородным оборудованием, отличающаяся от существующих полным учетом существующих в настоящее время технологий доставки сигналов единого времени и частоты, причем как на основе коммутации пакетов, так и на основе коммутации каналов. Предложенная функциональная модель объединенного источника комплексной системы синхронизации и доставки шкалы времени позволит обоснованно подходить к проектированию средств передачи и доставки сигналов единого времени и частоты в разнообразных и разнородных сетях связи, учитывая все потребности в сигналах частотно-временного обеспечения и ограничения действующих сетей связи. Практическая значимость: применение источников сигналов единого времени и частоты, в основе которых лежит предложенная функциональная модель, позволит обеспечить гибкую инфраструктуру для обеспечения единства систем единого времени и тактовой сетевой синхронизации, необходимых для корректного функционирования оборудования связи; максимально удовлетворить требования в услугах сигналов синхронизации и сообщений единого времени для перспективных и действующих потребителей; обеспечить возможность поэтапного перехода построения сетей связи от технологий коммутации каналов к технологии коммутации пакетов за счет гибкости в использовании маршрутов и систем передачи, необходимых для распространения синхросигналов и сообщений единого времени.

Ключевые слова: тактовая сетевая синхронизация, система единого времени, частотно-временное обеспечение, телекоммуникационная система, комплексная система синхронизации, шкала времени

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

The functional model of the united source of the integrated system of synchronization and delivery of the time scale for a large and distributed technological purpose system A. K. Kanaev, E. V. Oparin, E. V. Oparina
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-282-289

Purpose: to develop scientific and technical proposals and requirements for building sources of synchrosignals and messages of a single time for the integrated system of synchronization and delivery of the time scale depending on the requirements in frequency-time support signals and the current communication chain architecture in the framework of solving a unified synchronization system in phase time and the frequency in large territorially distributed and industrial technological systems. Methods: the applied research methods include the fundamental provisions of the theory of constructing synchronization systems, as well as infocommunication systems and networks. Results: a functional model of a united source of the integrated system of synchronization and delivery of the time scale, which includes a complete set of elements to perform the functions of synchronization and delivery of single-time signals in existing and promising complex heterogeneous networks with various architecture and heterogeneous equipment that differs from the existing fully taking into account the existing ones in Currently, technologies for delivery of single time and frequency signals, both on the basis of switching packages and on the basis of switching of channels. The proposed functional model of the united source of the integrated system of synchronization and delivery of the time scale will allow to reasonably approach the design of the means of transmitting and delivering single time and frequency signals to various and heterogeneous communication networks, taking into account all the needs for frequency-time support signals and limiting existing communication networks. Practical significance: the use of sources of single-time and frequency signals, which are based on the proposed functional model, will ensure a flexible infrastructure to ensure the unity of the unity of the unified time and clock network synchronization necessary for the correct functioning of communication equipment; Satisfy the requirements of synchronization signals and uniform messages for promising and existing consumers as much as possible; ensure the possibility of a phased transition of the construction of communication networks from the technologies of the channels to the technology of switching packages due to flexibility in the use of routes and transmission systems necessary for the spread of synchrosignals and uniform messages.

Keywords: clock network synchronization, a single time system, frequency and temporal support, telecommunication system, complex synchronization system, time scale

Contacts: kanaevak@mail.ru, OnapuH@mail.ru, syrayaekaterina@mail.ru

С целью повышения безопасности, а также оптимизации пути движения в повседневной жизни для сокращения времени в дороге в настоящее время появляется все больше предпосылок внедрения высокоавтоматизированных и полностью автоматизированных транспортных средств в различные сферы жизни человека. Это позволит оптимизировать и усовершенствовать дорожную систему страны в целом, а самое главное, снизить аварийность и, следовательно, повысить безопасность дорожного движения. При внедрении данных транспортных средств необходимо разработать алгоритм связи между различными участниками дорожного движения при различных условиях и расстояниях между объектами. Методы: в данном исследовании использованы методы имитационного моделирования, метод табличного и графического отображения данных, метод факторного анализа, методы модельного эксперимента, а также метод экспертных оценок. Результаты: в рамках работы разработаны алгоритм передачи сообщений с различной по содержанию и приоритету информацией между двумя высокоавтоматизированными / полностью автоматизированными транспортными средствами либо транспортное средство с автоматизированной государственной инфраструктурой с применением различных каналов связи, а также основанная на нем имитационная модель, которая была создана в среде моделирования AnyLogic. Применение различных приоритетов позволяет гарантировать минимальное время доставки наиболее важных сообщений, содержащих информацию для управления ТС. В результате проведения моделирования получены гистограммы вероятностно-временных характеристик передачи сообщений различного приоритета и сообщений, подтверждающих их доставку, при использовании различных каналов связи. Практическая значимость: результаты моделирования дают возможность оценить качество и время доставки сообщений в заданных условиях и обеспечить эффективную передачу информации с помощью изменения интенсивностей и размеровсообщений, применения различных каналов связи и их скоростей и так далее.

Ключевые слова: автоматизация, транспортное средство, имитационное моделирование, канал связи, цифровизация, автоматизированное транспортное средство, сеть связи

Контакты: arinrus9@gmail.com, 123roman456@mail.ru, zuvakamariya@mail.ru, zakharov.ing@gmail.com

The model of information and telecommunication interaction between automated vehicles in conditions of incomplete coverage by mobile networks A. R. Andreeva, R. P. Sorokin, M. A. Saharova, I. V. Zaharov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-290-304

Objective: in order to improve safety, as well as optimize the path of movement in everyday life to reduce the time on the road, there are now more and more prerequisites for the introduction of highly automated and fully automated vehicles into various spheres of human life. This will optimize and improve the road system of the country as a whole, and most importantly — reduce accidents and, consequently, improve road safety. When implementing these vehicles, it is necessary to develop an algorithm for communication between different road users under different conditions and distances between objects. Methods: this study uses simulation modeling methods, the method of tabular and graphical data display, the method of factor analysis, methods of model experiment, as well as the method of expert assessments. Results: within the framework of the work, an algorithm has been developed for transmitting messages with different content and priority information between two highly automated / fully automated vehicles or a vehicle with an automated state infrastructure using various communication channels, as well as a simulation model based on it, which was created in the AnyLogic modeling environment. The use of different priorities allows you to guarantee the minimum delivery time of the most important messages containing information for vehicle management. As a result of the simulation, histograms of the probabilistic-temporal characteristics of the transmission of messages of various priorities and messages confirming their delivery were obtained using various communication channels. Practical significance: the simulation results make it possible to assess the quality and time of message delivery under specified conditions and to ensure effective transmission of information by changing the intensity and size of messages, the use of various communication channels and their speeds, and so on.

Keywords: automation, vehicle, simulation modeling, communication channel, digitalization, automated vehicle, communication network

Contacts: arinrus9@gmail.com, 123roman456@mail.ru, zuvakamariya@mail.ru, zakharov.ing@gmail.com