Выпуск 4 - Issue 4

Цель: анализ энергоэффективности электрического торможения, рассмотрение режимов торможения, реализуемых высокоскоростным подвижным составом. Методы: применяется комплексный подход к проблеме энергетической эффективности режимов торможения высокоскоростного подвижного состава, ориентированный на практическую значимость и экономическую обоснованность результатов. Результаты: обоснована эффективность электрического торможения высокоскоростного подвижного состава, дана оценка использования электрического торможения при эксплуатации высокоскоростного подвижного состава, рассмотрены виды электрического торможения, произведен анализ энергоэффективности рекуперативного торможения при эксплуатации высокоскоростного поезда, рассмотрен коэффициент возврата электрической энергии. Практическая значимость: статья позволит совершенствовать существующую методику оценки энергопотребления высокоскоростных поездов, а также уточнить оценку эффективности использования рекуперативного торможения в единой системе движения высокоскоростных поездов.

Ключевые слова:расход энергии, энергоэффективность, оценка энергоэффективности, электрическое торможение, рекуперативное торможение, возврат энергии при рекуперации, скоростной поезд, высокоскоростной поезд

Контакты: rector@pgups.ru, marikin_s@mail.ru, nikolaykalinin1997@gmail.com

Improving the energy efficiency of electric braking on high-speed DC lines O. S. Valinsky, A. N. Marikin, N. P. Kalinin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-767-774

Purpose: analysis of the energy efficiency of electric braking, consideration of braking modes implemented by high-speed rolling stock, analysis of electric braking. Methods: an integrated approach to the problem of energy efficiency of braking modes of high-speed rolling stock is used, focused on the practical significance and economic feasibility of the results. Results: the efficiency of electric braking of highspeed rolling stock is designated, the use of electric braking in the operation of high-speed rolling stock is assessed, types of electric braking are considered, the energy efficiency of regenerative braking in the operation of a high-speed train is analyzed, the coefficient of return of electrical energy is considered. Practical significance: this article will allow to revise the existing assessment of energy consumption of high-speed trains, will allow to assess the efficiency of using regenerative braking in a single system of high-speed train movement.

Keywords: energy consumption, energy efficiency, energy efficiency assessment, electric braking, regenerative braking, energy recovery during regeneration, high-speed train, high-speed train

Contacts: rector@pgups.ru, marikin_s@mail.ru, nikolaykalinin1997@gmail.com

Цель: анализ возможности использования техногенных отходов для укрепления и стабилизации грунтов дорожных одежд и земляного полотна автомобильных дорог. Результаты: в статье отражены объемы накопления техногенных отходов и рассмотрены способы применения различных их видов для укрепления грунтов слоев автомобильных дорог. Наиболее исследованы золошлаковые отходы ТЭЦ. Также представляют интерес сельскохозяйственные отходы, такие как зола кофейной шелухи, зола багассы, целлюлоза. При этом имеющиеся исследования выполнены в достаточно узких областях. Недостаточно изучено влияние на долговечность укрепленных грунтов таких факторов, как увлажнение, высыхание, замерзание, оттаивание, динамическая нагрузка от транспортных средств, накопление пластических деформаций и т. д. Мало исследований в области оценки влияния материалов на окружающую среду. Во многих работах отмечается, что некоторые виды отходов, такие как зола рисовой шелухи, доменный шлак и зола-унос, нуждаются в дополнительных исследованиях с точки зрения повышения прочности. Практическая значимость: данный обзор может помочь в создании методов укрепления и стабилизации грунтов, которые были бы эффективными и долговечными при минимизации воздействия техногенных отходов на окружающую среду. Применение техногенных отходов в составах грунтов, укрепленных неорганическими вяжущими материалами, позволяет снизить стоимость строительства и утилизировать отходы. Необходимы дополнительные исследования, чтобы расширить область применения техногенных отходов в дорожном строительстве в зависимости от вида грунта, конструктивного слоя автомобильной дороги климатических условий района строительства.

Ключевые слова: укрепление грунтов, стабилизация грунтов, техногенные отходы, составы укрепленных грунтов

Контакты: NSlobodchikova@rambler.ru, klyuyev@yandex.ru, kv_plyuta@mail.ru, klyuyevav@yandex.ru

The use of man-made waste in strengthening the soils of highways S. V. Klyuyev, N. A. Slobodchikova, K. V. Pluta, A. V. Klyuyev
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-775-786

Purpose: analysis of the possibility of using man-made waste to strengthen and stabilize the soils of road surfaces and the roadbed. The use of man-made waste in soil compositions reinforced with inorganic binders makes it possible to reduce the cost of construction and dispose of man-made waste. Objective: to review the available literature for a comprehensive understanding of the possibility of using man-made waste to strengthen and stabilize the soil. Results: the article discusses the ways of using various types of man-made waste to strengthen soils. The ash and slag wastes of the CHP are the most studied. Agricultural wastes such as coffee husk ash, bagasse ash, and cellulose are also of interest. At the same time, the available research has been carried out in rather narrow areas, there is not enough research in the field of assessing the durability of materials under the influence of various factors (moisture-drying, freezing-thawing, dynamic load from vehicles, accumulation of plastic deformations, etc.), there is not enough research in the field of assessing the impact of materials on the environment. Many studies have noted that some types of waste, such as rice husk ash, blast furnace slag and fly ash, need additional research in terms of increasing strength. Practical significance: this review can help in the creation of methods for strengthening and stabilizing soils that would be effective and durable while minimizing the impact of man-made waste on the environment. Additional research is needed to expand the scope of man-made waste in road construction, depending on the type of soil, the structural layer of the highway and the climatic conditions of the construction area.

Keywords: soil strengthening, soil stabilization, man-made waste, reinforced soil compositions

Contacts: NSlobodchikova@rambler.ru, klyuyev@yandex.ru, kv_plyuta@mail.ru, klyuyevav@yandex.ru

Цель: обеспечение безопасности движения в железнодорожной отрасли. Проблема трещин, периодически выявляемых при эксплуатации вагонов-платформ, требует новых подходов к теоретической и практической оценке показателей сопротивления усталости и трещиностойкости их конструкции. Особо актуально возникновение трещин в условиях низких температур. Метод: разработан экспериментальный метод определения спектра вертикального нагружения вагонов-платформ для перевозки контейнеров, обоснован спектр продольных нагрузок для вагонов, эксплуатирующихся в районах с низкими температурами. Предложен метод оценки трещиностойкости по экстремумам напряжений, определенных экспериментально. В основе метода — положения механики разрушения, позволяющие учесть влияние отрицательных температур. Результаты: по экстремумам напряжений в конструкции вагонов-платформ увеличенной длины, определенным на основании предложенного метода, установлено, что в качестве схемы испытаний для экспериментальной оценки показателей сопротивления усталости при вертикальных и продольных нагрузках возможно использовать одну обоснованную схему, которая максимально нагружает все зоны вагона. По предложенной методике возможно установить размер допустимого трещиноподобного дефекта исходя из условий начального роста трещины. Коэффициенты интенсивности напряжений, полученные на основании экспериментально определенных экстремумов напряжений, показали, что в конструкции вагонов-платформ увеличенной длины для перевозки контейнеров возможен рост трещин при отрицательных температурах, что не согласуется с методикой оценки усталостной прочности стандарта ГОСТ 33211-2014. Практическая значимость: предложенный метод оценки спектра вертикального нагружения вагонов-платформ увеличенной длины для перевозки контейнеров позволяет из множества разнообразных схем загрузки вагона выбрать одну для проведения испытаний, которая максимально нагружает все его потенциально опасные зоны. Отдельные результаты исследований использованы для разработки типовой методики испытаний на сопротивление усталости вагонов-платформ увеличенной длины.

Ключевые слова: вагоны-платформы, коэффициент запаса сопротивления усталости, трещино- стойкость, спектр нагружения

Контакты: tcyganskaya@gmail.com, smirnovnvc@mail.ru, dgbain@mail.ru

Selection of loading schemes for assessing the fatigue resistance of frame elements of flat cars L. V. Tsyganskaya, A. N. Smirnov, D. G. Bein
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-787-800

Purpose: traffic safety is a priority goal for the railway industry. The existing problem of cracks periodically detected during operation in the structures of flat cars requires new approaches to the theoretical and practical assessment of the fatigue resistance and crack resistance of their structures. The problem of crack formation under low temperature conditions is of particular relevance. Methods: an experimental method has been developed for determining the spectrum of vertical loading of platform cars for transporting containers and the spectrum of longitudinal loads for cars operating in areas with low temperatures has been substantiated; a method for assessing crack resistance based on stress extrema determined experimentally has been proposed. The method is based on the principles of fracture mechanics, which take into account the influence of negative temperatures. Results: based on the stress extremes in the design of extendedlength platform cars, determined on the basis of the proposed method, it was established that it is possible to use one well-founded scheme that maximally loads all zones of the car as a test scheme for experimental assessment of fatigue resistance indicators under vertical and longitudinal loads. Using the proposed method, it is possible to determine the size of an acceptable crack-like defect based on the conditions of the initial crack growth. Stress intensity factors obtained on the basis of experimentally determined stress extrema showed that in the design of flatcars of increased length for transporting containers, crack growth is possible at subzero temperatures, which is not consistent with the methodology for assessing fatigue strength of the GOST 33211-2014 standard. Practical significance: the proposed method for assessing the spectrum of vertical loading of flatcars of increased length for the transportation of containers allows, from a variety of options for car loading schemes, to select one scheme for testing, which maximally loads all its potentially dangerous zones. Some research results were used to develop a standard test method for fatigue resistance of extended-length flat cars.

Keywords: flat cars, fatigue resistance safety factor, crack resistance, load spectrum

Contacts: tcyganskaya@gmail.com, smirnovnvc@mail.ru, dgbain@mail.ru

Цель: разработать способ подвода тока, обеспечивающий его равномерное распределение по параллельным ветвям плеча выпрямительно-инверторного преобразователя на базе IGBT- транзисторов без применения выравнивающих устройств для электровозов переменного тока с коллекторным тяговым приводом. Методы: построена подключенная через управляемый силовой ключ к источнику питания физическая модель четырех транзисторного плеча ВИП, на которой проводился анализ распределения токов при различных способах его подвода к параллельным ветвям. Результаты: получены и проанализированы диаграммы распределения токов по параллельным ветвям плеча при различных способах подвода тока, исследовано влияние топологии подключения силовых шин плеча на параметры цепи. Разработан способ подвода тока к плечу ВИП, обеспечивающий разброс токов по ветвям не более 5 %. Практическая значимость: результаты могут использоваться при построении ВИП на базе IGBT-транзисторов для электровозов серии «Ермак», что позволит увеличить пропускную и провозную способность тяговых участков Восточного полигона.

Ключевые слова: электровоз переменного тока, выпрямительно-инверторный преобразователь, IGBT-транзисторы, параллельное соединение, работоспособность, выравнивание токов

Контакты: znaenock@yandex.ru

Development of a method for supplying current to the arms of a rectifier-inverter converter based on IGBT for electric locomotives of the “Ermak” series V.N. Znaenok
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-801-813

Purpose: to develop a method of current supply that ensures its uniform distribution over parallel branches of the arm of a rectifier-inverter converter based on IGBT without using equalizing devices for AC electric locomotives with a collector traction drive. Methods: a physical model of a four-transistor rectifierinverter converter arm connected through a controlled power key to a power source was built, on which an analysis of the current distribution was carried out for various methods of its supply to parallel branches. Results: diagrams of current distribution along parallel branches of the arm with different methods of current supply were obtained and analyzed, the influence of the topology of the arm power buses on the circuit parameters was studied. A method of current supply to the arm of the rectifier-inverter converter was developed, providing a spread of currents along the branches of no more than 5%. Practical significance: the results can be used in the construction of rectifier-inverter converter based on IGBT for the “Ermak” series electric locomotives, which will increase the throughput and carrying capacity of the traction sections of the Eastern Polygon.

Keywords: AC electric locomotive, rectifier-inverter converter, IGBT, parallel connection, operability, current equalization

Contacts: znaenock@yandex.ru

Цель: система нетягового электроснабжения — это оптимальное решение для обеспечения электроэнергией железнодорожного транспорта. Система передает электричество потребителям через провода, установленные над путями. Этот способ имеет ряд преимуществ, которые могут оказаться особенно полезными в условиях Южного Ирака. В статье рассматриваются различные стратегии по обеспечению доступности электроэнергии в районах Насирии и Басры, расположенных на юге Ирака, посредством применения нетяговой системы электроснабжения, специально разработанной для высокоскоростных железных дорог. Помимо обсуждения технических характеристик системы, статья подчеркивает ее значимость для удовлетворения энергетических потребностей региона. Анализ технических деталей и оценка возможных последствий вносят вклад в дискуссию о внедрении нетяговой системы электроснабжения и освещают ее потенциал для решения проблемы энергетической доступности в Насирии и Басре. Методы: для успешной реализации проекта по электроснабжению исследователи применили систему моделирования, созданную с использованием программы ЕTАР. Этот мощный инструмент дает возможность определять значения потребляемой электропоездами электрической нагрузки, нетяговых нагрузок и моделировать работу всей электрической инфраструктуры с высокой точностью. Результаты: исследование предоставляет ценную информацию о сложных и стандартизированных системах переменного тока, а также о сетевых системах расчета нагрузок на тяговые и нетяговые распределительные провода. Полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемая нетяговая система может повысить энергоэффективность и снизить зависимость от традиционных источников энергии, способствуя устойчивому развитию региона. Практическая значимость: исследования позволяют оптимизировать работу системы, обеспечивая высокоэффективную обработку электроэнергии.

Ключевые слова: нетяговые потребителям, два провода — рельс (ДПР), система тягового электроснабжения, моделирование нетягового электроснабжения, тяговые подстанции переменного тока

Контакты: 1144648@edu.rut-miit.ru, mx_sh@mail.ru

Provision of electric power accessibility in the Nasiriyah and Basra region (Southern Iraq) due to the traction power supply system of the high-speed railway M. J. J. Alsultan, M. V. Shevlyugin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-814-824

Purpose: the non-traction power supply system represents an innovative approach to providing electricity for rail transport. It is based on the use of wires installed above the rails to transfer electricity to trains. This method has a number of advantages that can be especially valuable in the conditions of Southern Iraq The article describes various strategies aimed at ensuring the availability of electricity in the Nasiriyah and Basra regions located in the southern part of Iraq by using a non-traction power supply system designed specifically for high-speed rail. In addition to describing the technical aspects of the aforementioned system, the document also examines its implications in terms of meeting the energy needs of the region. By analyzing the technical aspects and assessing the consequences, this article contributes to the discussion on the implementation of a non-traction power supply system in the region and sheds light on its potential to solve the urgent problem of electricity availability in the Nasiriyah and Basra regions. Methods: for the successful implementation of the power supply project, the researchers applied a modeling system created using the ETAR program. This powerful tool provides the ability to determine the values of the electric load consumed by electric trains and non-traction loads and simulate the operation of the entire electrical infrastructure with high accuracy. The results of the study provide valuable information about complex and standardized AC systems, as well as network load calculation systems for traction and non-traction distribution wires. Parctical importance: research makes it possible to optimize the operation of the system, providing highly efficient processing of electricity.

Keywords: non-traction consumers, two wire-rail (DPR), traction power supply system, modeling of nontraction power supply, traction substations of alternating current

Contacts: 1144648@edu.rut-miit.ru, mx_sh@mail.ru

Цель: рассмотрение вопроса причин возникновения подкожухового льдообразования в гидравлических гасителях колебаний и его влияния на работоспособность подвижного состава железнодорожного транспорта. Проведен обзор механизма подкожухового льдообразования в гидрогасителях, указаны методы обнаружения этого явления, а также вызываемые им негативные факторы, рассмотрены методы борьбы. Методы: анализ механизма подкожухового льдообразования, анализ методов устранения или минимизации влияния подкожухового льдообразования на надежность работы гидравлических гасителей колебаний. Результаты: основной причиной образования подкожухового льдообразования является набегающий при движении подвижного состава поток воздуха со снегом, который вызывает накопление ледяной массы в подкожуховой области гидрогасителя. Подкожуховое льдообразование способно привести к механическим повреждениям тележек подвижного состава по причине снижения демпфирующей способности гидрогасителей или блокировки рессорного подвешивания. Также возможны повреждения резиновых уплотнений и манжет гидрогасителей. Рассмотрены способы обнаружения указанного явления. Предложен усовершенствованный щуп для обнаружения подкожухового льдообразования. Проанализированы технические предложения, направленные на устранение описываемого явления. Приведены примеры конструкций гидравлических гасителей колебаний, использующие описанные технические предложения. Приведена классификация способов борьбы с подкожуховым льдообразованием в гидравлических гасителях колебаний. Практическая значимость: показана необходимость совершенствования гидравлических гасителей колебаний с целью минимизации или устранения влияния подкожухового льдообразования. Показана методика его диагностирования. Продемонстрирована усовершенствованная конструкция щупа для выявления указанного явления. Продемонстрированы различные методы и способы минимизации влияния или устранения подкожухового льдообразования. Приведена классификация методов борьбы с ним.

Ключевые слова: рессорное подвешивание, подвижной состав, гидравлический гаситель, гидро-демпфер, гидрогаситель, подкожуховое льдообразование, защитный кожух

Контакты: sergei.tresckin@yandex.ru, e.dulskiy@mail.ru, victor.kruchek@yandex.ru, savl.ivanov@mail.ru

Review and classification of methods for combating internal ice formation in hydraulic vibration dampers of rolling stock S.V. Treskin, E.Yu. Dul`skij, V.A. Kruchek, P.Yu. Ivanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-825-834

Purpose: consideration of the causes of internal ice formation in hydraulic vibration dampers and its effect on the performance of railway rolling stock. The article provides an overview of the mechanism of internal ice formation in hydraulic dampers, indicates methods for detecting this phenomenon, as well as negative factors caused by it, and considers methods of control. Methods: analysis of the mechanism of internal ice formation, analysis of methods for eliminating or minimizing the influence of internal ice formation on the reliability of hydraulic vibration dampers. Results: the main reason for the formation of internal ice formation is the incoming air flow with snow during the movement of rolling stock, which causes the accumulation of ice mass in the inner region of the hydraulic damper. Internal ice formation can lead to mechanical damage to the trolleys of rolling stock due to a decrease in the damping ability of hydraulic dampers or blocking of spring suspension. Damage to the rubber seals and cuffs of the dampers is also possible. The methods of detecting this phenomenon are considered. An improved probe for detecting internal ice formation is proposed. The technical proposals aimed at eliminating the described phenomenon are analyzed. Examples of designs of hydraulic vibration dampers using the described technical proposals are given. The classification of ways to combat internal ice formation is given. Practical significance: the necessity of improving hydraulic vibration dampers in order to minimize or eliminate the influence of internal ice formation is shown. The method of diagnosing internal ice formation is shown. An improved probe design has been demonstrated to detect this phenomenon. Various methods and methods have been demonstrated to minimize the impact or eliminate internal ice formation. The classification of methods for combating internal ice formation is given.

Keywords: spring suspension, rolling stock, hydraulic damper, hydro damper, hydraulic damper, internal ice formation, protective casing

Contacts: sergei.tresckin@yandex.ru, e.dulskiy@mail.ru, victor.kruchek@yandex.ru, savl.ivanov@mail.ru

Цель: исследование работы автотормозов грузового поезда при нарушении целостности тормозной магистрали. Данное исследование направлено на повышение безопасности движения, так как скорость принятия решений локомотивной бригадой при возникновении внештатных и аварийных ситуаций в пути следования является критически важным параметром для обеспечения безопасности движения поездов. Основная проблема состоит в том, что в некоторых случаях при обрыве тормозной магистрали грузового поезда по причине саморасцепа машинисты с небольшим опытом работы неправильно интерпретируют показания приборов. В совокупности с другими особенностями работы пневматических приборов автотормозов поезда проходит значительное время до принятия правильных решений. В результате могут происходить столкновения единиц подвижного состава. Методы: экспериментальное исследование особенностей работы пневматических приборов автотормозного оборудования грузового поезда. Анализ газодинамических процессов тормозной магистрали, тормозных цилиндров и главного резервуара. Физическое моделирование случая возникновения обрыва тормозной магистрали хвостового вагона поезда. Результаты: приведены результаты экспериментальных исследований работы автотормозов грузового поезда в случае нарушения целостности тормозной магистрали, рассмотрены особенности работы сигнализатора обрыва тормозной магистрали и уравнительной части крана машиниста усл. № 394/395 при питании утечки в результате обрыва тормозной магистрали. Практическая значимость: в результате проведенных экспериментальных исследований работы тормозной системы грузовых поездов при обрыве тормозной магистрали получены графики зависимости давления сжатого воздуха от времени в ключевых элементах тормозной системы грузовых поездов. Также получен график распределения давления в тормозных цилиндрах по длине поезда. Представленные в работе исследования позволят разрабатывать новые системы диагностики обрыва тормозной магистрали, дополнительно анализирующие расход воздуха из главных резервуаров.

Ключевые слова: автоматические тормоза, экстренное торможение, грузовой поезд, обрыв тормозной магистрали, дополнительная разрядка, газодинамические процессы

Контакты: osipovdnor@mail.ru, byinosov@mail.ru, mr.licrimovor@yandex.ru

Operation of auto brakes of a freight train in case of violation of the integrity of the brake line D.V. Osipov, A. Р. Buinosov, I.A. Kudyarov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-835-845

Purpose: in case of emergency and emergency situations along the route, the speed of decision-making by the locomotive crew is a critically important parameter in ensuring the safety of railway transport. The main problem is that in some cases, such as the breakage of the brake line of a freight train due to self-disconnection, young drivers incorrectly interpret the readings of the breakage alarm. Together with some other features of the operation of pneumatic devices for train brakes, it takes a considerable time before making the right decisions. As a result, collisions of rolling stock units may occur. Results: this article presents the results of experimental studies of the operation of truck train brakes in the event of a violation of the integrity of the brake line. The features of the operation of the brake line break alarm and the equalizing part of the crane of the driver of the service No. 394/395 when feeding a leak as a result of a brake line break are considered. Practical significance: as a result of experimental studies of the operation of the braking system of freight trains in case of a brake line breakage, graphs of the dependence of compressed air pressure on time in key elements of the braking system of freight trains were obtained. A graph of the dependence of the pressure in the brake cylinders on the length of the train in the wagons is also obtained.

Keywords: automatic brakes, emergency braking, freight train, brake line breakage, additional discharge, gas dynamic processes

Contacts: osipovdnor@mail.ru, byinosov@mail.ru, mr.licrimovor@yandex.ru

Цель: обосновать прогнозирование влажности земляного полотна автомобильных дорог с учетом особенностей климатических условий на территории Юго-Западного Кыргызстана (ЮЗК) — одной из четырех природно-климатических провинций страны. Основной источник почвенной влаги — это атмосферные осадки. Осадки очень изменчивы во времени и пространстве на исследуемой территории, поэтому выявление их высотных зависимостей в горах представляет собой трудную задачу при недостаточном объеме исходных данных, на которые напрямую воздействует влагонакопление земляного полотна автомобильных дорог. Все инженерные мероприятия по управлению водно-тепловым режимом основаны на его регулировании, а также на ограничении доступа влаги в земляное полотно, причем правильное планирование этих мероприятий осуществляется только при условии тщательного установления источников увлажнения местности. Методы: прогнозирование влажности грунта земляного полотна с достаточной степенью достоверности позволяет прогнозировать весеннюю или осеннюю влажность грунта земляного полотна с помощью математически обоснованного анализа погодно-климатических факторов предгорной и горной зоны Юго-Западного Кыргызстана. Результаты: разработка методики прогнозирования влажности глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог 1-го типа местности. Практическая значимость: методика применяется при проектировании, а также в период эксплуатации дорожного покрытия на территории Юго-Западного Кыргызстана и с достаточной степенью достоверности позволяет прогнозировать весеннюю или осеннюю влажность грунта земляного полотна с помощью математически обоснованного анализа погодно-климатических факторов. Был проведен анализ прямых наблюдений влажности и температуры грунта, в ходе которого показано, что влажность и гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова связаны уравнением регрессии. В результате были получены уравнения для расчета относительной влажности грунта в предгорных и горных дорожно-климатических районах Юго-Западного Кыргызстана.

Ключевые слова: относительная влажность грунта, водно-тепловой режим, земляное полотно автомобильных дорог, атмосферные осадки, гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова

Контакты: karimov.71@mail.ru

Forecasting of soil moisture of the roadbed of automobile roads in foothill and mountainous areas on the territory of Southwestern Kyrgyzstan E. M. Karimov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-846-855

Purpose: to substantiate the prediction of the moisture content of the roadbed, taking into account the peculiarities of climatic conditions in the territory of southwestern Kyrgyzstan. Southwestern Kyrgyzstan (Southwestern Kyrgyzstan), one of the four climatic provinces of Kyrgyzstan. The main source of soil moisture is precipitation. Precipitation is very variable in time and space in the study area, and therefore the identification of their altitude dependencies in the mountains is a difficult task with an insufficient amount of initial data, which is directly affected by moisture accumulation of the roadbed. All engineering measures to regulate the water-thermal regime are based on limiting the water-thermal regime, as well as limiting the access of moisture to the roadbed, and proper planning of these measures is carried out only if the sources of humidification of the area are carefully established. Methods: forecasting the moisture content of the soil of the roadbed with a sufficient degree of reliability allows you to predict the spring or autumn moisture content of the soil of the roadbed using a mathematically justified analysis of weather and climatic factors of the foothill and mountainous zone. Results: the task of this work is to develop a methodology for predicting the moisture content of clay soils of the roadbed of the 1st type of terrain, taking into account the nature and degree of humidification of foothill and mountainous terrain for the territory of southwestern Kyrgyzstan. Practical significance: this technique is used in the design, as well as during the operation of the pavement on the territory of southwestern Kyrgyzstan with a sufficient degree of reliability to predict the spring or autumn moisture content of the soil of the roadbed using a mathematically based analysis of weather and climatic factors. An analysis of direct observations of soil humidity and temperature was carried out, during which it was shown that humidity and Selyaninov’s hydrothermal coefficient (GTC) are related by a regression equation. As a result, equations were obtained for calculating the relative humidity of the soil in the foothill and mountainous road-climatic regions of southwestern Kyrgyzstan.

Keywords: relative soil humidity, water-thermal regime, road surface, atmospheric precipitation, Selyaninov hydrothermal coefficient (GTC)

Contacts: karimov.71@mail.ru

Цель: повысить эффективность функционирования железнодорожной транспортной сети с использованием провозной способности транзитных малоинтенсивных железнодорожных линий. Методы: применены методы теории управления, теория транспортных процессов, системного анализа, синтеза и генетических алгоритмов. Результаты: усовершенствован инструментарий перераспределения транспортных потоков между малоинтенсивными линиями и линиями других категорий с использованием генетических алгоритмов. Практическая значимость: предлагаемый инструментарий позволяет определить приоритет пропуска грузовых поездов между железнодорожными линиями различных категорий, включая малоинтенсивные, для снижения задержек в продвижении грузопотоков.

Ключевые слова: малоинтенсивные железнодорожные линии, генетические алгоритмы, транспортная сеть, логистика, перераспределение транспортных потоков

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

Redistribution of traffic flows between railway lines of different categories: problem statement and genetic algorithms K. E. Kovalev, A. V. Novichikhin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-856-865

Purpose: to improve the efficiency of the railway transport network using the carrying capacity of lowintensity transit railway lines. Methods: methods of control theory, transport process theory, system analysis, synthesis and genetic algorithms were applied. Results: The toolkit for redistributing traffic flows between low-intensity lines and lines of other categories using genetic algorithms was improved. Practical significance: the proposed toolkit allows determining the priority of passing freight trains between railway lines of different categories, including low-intensity ones, in order to reduce delays in the movement of freight flows

Keywords: low-intensity railway lines, genetic algorithms, transport network, logistics, redistribution of traffic flows

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

Цель: повышение безопасности движения железнодорожного подвижного состава в кривых и на горно-перевальных участках пути. Методы: приведены методы расследования аварийных ситуаций при перевозке железнодорожных грузов, а также основные характеристики, влияющие на подвижной состав. Существенную роль в обеспечении безопасности движения играет выявление причин аварийных ситуаций, которые основываются на данных, полученных при обследовании участков с помощью специальных лабораторий. После получения данных проводится соответствующий анализ системы «локомотив — вагон — путь» в каждом классе этой системы и рассчитывается отношение отклонений в этих классах к факту схода вагона или другим аварийным ситуациям. Результаты: при обследовании места происшествия экспертная комиссия по расследованию должна установить факт схода и выполнить несколько задач: исследование повреждений вагона и пути, степень данных повреждений, анализ нарушений правил эксплуатации, изучение стандартных изломов и т. д. Для определения данного схода необходимо собрать большую статистическую базу и разделить ее на основные отклонения по разным классам всей системы «локомотив — вагон — путь». Практическая значимость: существенное значение для обеспечения безопасности движения приобретают расчетно-эмпирическая оценка и классификация опасности различных отклонений характеристик состояния системы, а также разработка математических моделей указанных процессов и ситуаций. Это позволяет повысить точность определения степени причастности вагона к возникновению аварийной ситуации в кривых и на горно-перевальных участках.

Ключевые слова: безопасность движения, аварийные ситуации, система «локомотив — вагон — путь», горно-перевальные участки

Контакты: liuba.martinenko@yandex.ru, d_kononov@mail.ru

Improvement of the system of investigation of emergency situations in railway transport L.V. Martynenko, D. P. Kononov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-866-873

Purpose: to improve the safety of railway rolling stock in curves and on mountain-pass sections of the track. Methods: the methods of investigating emergency situations during the transportation of railway goods, as well as the main characteristics affecting the rolling stock, are given. An essential role in ensuring traffic safety is played by identifying the causes of emergency situations, which are based n data obtained during site surveys using special laboratories. After receiving the data, an appropriate analysis of the locomotive-wagon-track system is carried out in each class of this system and the ratio of deviations in these classes to the fact of a derailment or other emergency situations is calculated. Results: when examining the scene of the accident, the commission for the investigation of emergency situations must establish the fact of the descent. Establishing the fact of a derailment during an investigation by an expert commission may include several tasks: investigation of damage to the car and track, the extent of these damages, analysis of violations of operating rules, study of standard fractures, etc. To determine this derailment, it is necessary to collect a large statistical database and divide it into the main deviations in different classes of the entire locomotive-wagon system the way”. Practical importance: the computational and empirical assessment and classification of the danger of various deviations in the characteristics of the system state, as well as the development of mathematical models of these processes and situations, are essential for ensuring traffic safety. This makes it possible to increase the accuracy of determining the degree of involvement of the car in the occurrence of an emergency situation in curves and in mountain-pass sections.

Keywords: traffic safety, emergency situations, the locomotive-wagon-way system, mining and transshipment sites

Contacts: liuba.martinenko@yandex.ru, d_kononov@mail.ru

Цель: выполнить верификацию математической модели участка сопряжения перегонного и станционного тоннеля метрополитена путем создания физической модели методом эквивалентных материалов. Проанализировать формирование вертикальных нагрузок от горного давления на обделку тоннелей с учетом выбранной последовательности производства работ. По результатам моделирования сделать вывод о влиянии станционного тоннеля и торцевой стены на напряженно-деформированное состояние обделки перегонного тоннеля, определить размеры этой области влияния. Методы: метод конечных элементов в комбинации с аналитическим методом (математическое моделирование), метод эквивалентных материалов (физическое моделирование). Результаты: выявлены закономерности распределения нагрузок от вертикального горного давления на обделку перегонного тоннеля на участке сопряжения с пилонной станцией глубокого заложения. Установлено, что на подходе к торцевой стене станции обделка перегонного тоннеля воспринимает вертикальную нагрузку от горного давления, превышающую нагрузку на обделку вне области влияния станции примерно в 2–4 раза. При этом установлено, что начальные деформации станционной выработки приводят к увеличению нагрузки на перегонный тоннель. Таким образом, прогноз нагрузки от горного давления на обделку перегонного тоннеля рационально выполнять с учетом начальных деформаций станционной выработки. Установлено, что граница области влияния станционного тоннеля на напряженно-деформированное состояние обделки перегонного тоннеля на участке их сопряжения практически не зависит от глубины заложения и может быть принята равной 7 м. Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы на этапе проектирования узла сопряжения перегонного и станционного тоннелей для определения протяженности участка перегонного тоннеля с усиленной обделкой.

Ключевые слова: метод конечных элементов, метод эквивалентных материалов, метрополитен, перегонный тоннель, станционный тоннель

Контакты: scarlunch@mail.ru, anlonkov@pgupstm.ru

Physical modeling as a verification tool for geomechanical tasks solving A. A. Sokornov, A. N. Kon’kov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-874-890

to verify the mathematical model of the interstation and station subway tunnels junctionsection by creating a physical model using the method of equivalent materials. To analyze the formation of vertical loads from ground pressure on the tunnel linings, taking into account the selected sequence of work. To establish the station tunnel and its face wall influence on the interstation tunnel lining stressstrain state, and determine the size of this area of influence based on the simulation results. Methods: the finite element method in combination with the analytical method (mathematical modeling), the method of equivalent materials (physical modeling). Results: patterns of load distribution from vertical ground pressure on the interstation tunnel lining at the interface with the deep shallow pylon station have been revealed. It was found that on the approach to the face wall of the station, the interstation tunnel lining perceives the vertical load from the ground pressure, exceeding the load on the lining outside the area of the station influence by about 2–4 times. In addition, it was found that the initial deformations of the station workings lead to an increase in the load on the interstation tunnel. Thus, it is rational to forecast the load from the ground pressure on the interstation tunnel lining, taking into account the initial deformations of the station workings. It is established that the boundary of the station tunnel influence area on the stress-strain state of the interstation tunnel lining practically does not depend on the depth of laying and can be assumed to be 7 m. Practical significance: the results of the study can be used at the design stage of the interstation and station tunnel junction to determine the length of the interstation tunnel section with reinforced lining.

Keywords: finite element method, equivalent materials method, subway, interstation tunnel, station tunnel

Contacts: scarlunch@mail.ru, anlonkov@pgupstm.ru

Цель: выявить критерии оценки и основные пути повышения эффективности технологии очистки городских сточных вод. Представить необходимый обязательный минимум стадий очистки сточных вод, обеспечивающий охрану поверхностных водных объектов от загрязняющих веществ. Обосновать выбор технологических схем станций очистки городских канализационных стоков различной производительности в соответствии с актуальными нормативными актами. Методы: проведен комплексный анализ и систематизация существующих нормативных документов в области очистки бытовых сточных вод и влияния сброса очищенных вод на экологическое состояние поверхностных водных объектов. Выполнены сравнение и анализ влияния отдельных сооружений на работу технологической цепочки городской канализационной станции. Результаты: рассмотрены современные критерии оценки работы городских канализационных станций, которые по современным нормативным требованиям являются одними из главных непосредственных загрязнителей окружающей среды. Представлены четыре взаимосвязанных, последовательных и обязательных этапа очистки бытовых сточных вод, которые должны применяться на станциях любой производительности. Показана взаимосвязь получения комплексного экологического разрешения и создания, обоснования программы повышения экологической эффективности для городской канализационной станции, их влияние на повышение эффективности и надежности работы очистных сооружений. Выявлены конкретные устройства и сооружения, модернизация и/ или реконструкция которых позволяет наиболее эффективно и поэтапно достигать современных нормативов качества очистки сточных вод. Практическая значимость: результаты наглядно показывают превалирующие тенденции современного законодательства в оценке эффективности технологий очистки городских сточных вод. Предлагаемые пути повышения эффективности очистки на городских канализационных станциях с применением наилучших доступных технологий позволяют предотвращать негативное влияние сбрасываемых очищенных сточных вод на окружающую среду. Представленные технологические схемы городских очистных сооружений позволяют достигать концентраций загрязняющих веществ в очищенных стоках, соответствующих современным требованиям.

Ключевые слова: городские сточные воды, методы очистки, наилучшие доступные технологии, комплексное экологическое разрешение, программа повышения экологической эффективности

Контакты: olk1975@mail.ru, tvardovskaya@pgups.ru

Criteria for assessing the effectiveness of urban wastewater treatment technologies in accordance with current legislation O. G. Kapinos, N. V. Tvardovskaya
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-891-901

to identify the evaluation criteria and the main ways to improve the efficiency of urban wastewater treatment technology. To present the necessary mandatory minimum stages of wastewater treatment, ensuring the protection of surface water bodies from pollutants. To substantiate the choice of technological schemes of urban sewage treatment plants of different capacities in accordance with the current regulations. Methods: a comprehensive analysis and systematisation of existing legal norms in the field of domestic wastewater treatment and the impact of treated water discharge on the ecological condition of surface water bodies. Comparison and analysis of the impact of individual facilities on the operation of the technological chain of the municipal sewage plant was carried out. Results: modern criteria for assessing the performance of municipal sewage plants, which are one of the main direct polluters of the environment according to modern legal norms, are considered. Four interconnected, sequential and obligatory stages of domestic wastewater treatment, which should be applied at plants of any capacity, are presented. The relationship between obtaining a comprehensive environmental permit and establishing, justifying an environmental performance improvement programme for an urban sewage treatment plant and their impact on improving the efficiency and reliability of the treatment plant is shown. Specific devices and facilities modernisation and/or reconstruction of which allows to reach modern standards of sewage treatment quality most effectively and step by step. Practical significance: the results clearly show the prevailing trends of modern legislation in assessing the effectiveness of urban wastewater treatment technologies. The proposed ways to improve the efficiency of treatment at urban sewage treatment plants using the best available technologies allow to prevent the negative impact of discharged treated wastewater on the environment. The presented technological schemes of urban wastewater treatment plants allow achieving concentrations of pollutants in treated wastewater that meet modern requirements.

Keywords: urban wastewater, treatment methods, best available technologies, integrated environmental permit, environmental efficiency programme

Contacts: olk1975@mail.ru, tvardovskaya@pgups.ru

Цель: рассмотрены вопросы, связанные с повышением безопасности перевозки угля в связи с увеличением спроса на энергоносители в мире, ростом потенциала экспорта в дружественные страны. Одним из основных направлений обеспечения безопасности перевозочного процесса является повышение надежности функционирования автосцепных устройств тяговых агрегатов и моторных думпкаров, а также возникающих в них продольно-динамических реакций. Рассмотрены предпосылки создания математической модели движения тягового агрегата с учетом факторов, влияющих на возникновение этих усилий. Проведен анализ предпосылок для создания математической модели, позволяющей определить условия обеспечения безопасности перевозочного процесса в части недопущения разрыва автосцепок груженых тяговых агрегатов, думпкаров, а также возможного эффекта «набегания» (выдавливания вагонов). Методика: для составления математической модели подвижной единицы, достаточно точно отражающей наиболее важные особенности динамического процесса, обычно пользуются одномассовой моделью. Методы: при решении задачи определения сил, действующих на подвижной состав, предлагается рассмотреть движение карьерного поезда как системы дискретных масс в лагранжевых координатах в зависимостиЦель: рассмотрены вопросы, связанные с повышением безопасности перевозки угля в связи с увеличением спроса на энергоносители в мире, ростом потенциала экспорта в дружественные страны. Одним из основных направлений обеспечения безопасности перевозочного процесса является повышение надежности функционирования автосцепных устройств тяговых агрегатов и моторных думпкаров, а также возникающих в них продольно-динамических реакций. Рассмотрены предпосылки создания математической модели движения тягового агрегата с учетом факторов, влияющих на возникновение этих усилий. Проведен анализ предпосылок для создания математической модели, позволяющей определить условия обеспечения безопасности перевозочного процесса в части недопущения разрыва автосцепок груженых тяговых агрегатов, думпкаров, а также возможного эффекта «набегания» (выдавливания вагонов). Методика: для составления математической модели подвижной единицы, достаточно точно отражающей наиболее важные особенности динамического процесса, обычно пользуются одномассовой моделью. Методы: при решении задачи определения сил, действующих на подвижной состав, предлагается рассмотреть движение карьерного поезда как системы дискретных масс в лагранжевых координатах в зависимости от времени t и начальных координат таких масс. Практическая значимость: обоснована необходимость расчета возникают щих продольно-динамических реакций в автосцепных устройствах тяговых агрегатов в связи с увеличением уклонов и скоростей движения. от времени t и начальных координат таких масс. Практическая значимость: обоснована необходимость расчета возникающих продольно-динамических реакций в автосцепных устройствах тяговых агрегатов в связи с увеличением уклонов и скоростей движения.

Ключевые слова: угольная промышленность, тяговый агрегат, моторный думпкар, продольно-динамические реакции

Контакты: ripol-saragosi@mail.ru, el.siete.07@mail.ru, yia@rgips.ru

Analysis of the prerequisites for the creation of a mathematical model of the functioning of automatic couplings of loaded traction units T. L. Ripol-Saragosi, L. F. Ripol-Saragosi, I. A. Yaickov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-902-908

Purpose: the article considers issues related to improving the safety of coal transportation due to the increasing demand for energy resources in the world and the growth of export potential to friendly countries. One of the main areas of ensuring the safety of the transportation process is to improve the reliability of the automatic coupling devices of traction units and motor dump cars, and the longitudinal-dynamic reactions that occur in them. The article considers the prerequisites for creating a mathematical model of the traction unit motion, taking into account the factors that influence the occurrence of these forces. Analyzed the prerequisites for creating a mathematical model that allows determining the conditions for ensuring the safety of the transportation process in terms of preventing the rupture of automatic couplings of loaded traction units, dump cars, as well as the possible effect of “running up” (squeezing out cars). Methodology: to compile a mathematical model of a moving unit that accurately reflects the most important features of the dynamic process, a single-mass model is usually used. Methods: when solving the problem of determining the forces acting on the rolling stock, it is proposed to consider the motion of a quarry train as a system of discrete masses in Lagrange coordinates as a function of time t and the initial coordinate of these masses. Practical significance: the need to calculate the arising longitudinal-dynamic reactions in the automatic coupling devices of traction units in connection with the increase in slopes and speeds of movement is substantiated.

Keywords: coal industry, traction unit, motor dump car, longitudinal-dynamic reactions

Contacts: ripol-saragosi@mail.ru, el.siete.07@mail.ru, yia@rgips.ru

Цель: рассмотреть неучитываемые системой контроля качества бетона факторы, которые оказывают влияние на физико-механические характеристики бетона, напрямую связанные с уровнем надежности строительных конструкций, в первую очередь — влияние условий твердения бетона. Определить возможность обеспечения уровня надежности, заложенного при проектировании, при условии выполнения всех действующих требований; рассчитать степень корреляции прочности бетона с уровнем надежности и вероятностью отказа; обосновать необходимость обновления ряда подходов и принципов, заложенных в действующей нормативной документации по контролю качества бетона, а также предложить мероприятия для обеспечения соответствия фактического уровня надежности проектному. Методы: анализ структуры и требований действующей нормативной документации в области контроля качества бетона в целом и прочности при сжатии в частности; изготовление, испытание стандартных образцов-кубов бетона на сжатие и обработка результатов в соответствии с ГОСТ 10180, ГОСТ 18105. Результаты: указана необходимость изменения системы контроля качества бетона в сторону учета факторов, оказывающих влияние на обеспеченность фактической прочности бетона в конструкции вследствие ее высокой корреляции с уровнем надежности и вероятностью отказа. Рассчитаны поправочные коэффициенты для бетона с добавками и без, учитывающие условия твердения, а именно: твердение при температуре более 30 °С, при отрицательной температуре с использованием противоморозных добавок или с тепло/электропрогревом. Выявлена необходимость в создании системы поправочных коэффициентов влияния: условий твердения, выборки, стабильности, точности метода. Практическая значимость: использование предложенного поправочного коэффициента влияния условий среды позволит обеспечить фактическую прочность бетона в конструкции, требуемую для обеспечения проектного значения уровня надежности строительных объектов.

Ключевые слова: бетон, прочность при сжатии, класс бетона, надежность, коэффициент надежности, коэффициент запаса, коэффициент вариации прочности, вероятность отказа

Контакты: cherepanova@pgups.ru

Taking into account the influence of concrete hardening conditions as a factor in ensuring the required reliability D. A. Cherepanova
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-909-921

to consider factors not taken into account by the concrete quality control system that influence the physical and mechanical characteristics of concrete, directly related to the level of reliability of building structures, primarily the influence of concrete hardening conditions. Determine the possibility of ensuring the level of reliability assumed during the design, provided that all current requirements are met; calculate the degree of correlation between the strength of concrete and the level of reliability and probability of failure; justify the need to update a number of approaches and principles laid down in the current regulatory documentation for concrete quality control, and also propose measures to ensure that the actual level of reliability corresponds to the design level. Methods: analysis of the structure and requirements of current regulatory documentation in the field of quality control of concrete in general and compressive strength in particular; production, testing of standard concrete cube samples for compression and processing of results in accordance with GOST 10180, GOST 18105. Results: the need to change the concrete quality control system towards taking into account factors influencing the actual strength of concrete in a structure due to its high correlation with the level of reliability and probability of failure is indicated. Correction factors have been calculated for concrete with and without additives, taking into account hardening conditions, namely: hardening at temperatures above 30℃, at negative temperatures using anti-freeze additives or with heat/ electric heating. The need has been identified to create a system of influence correction factors: hardening conditions coefficient, sampling coefficient, stability coefficient, method accuracy coefficient. Practical importance: the use of the proposed correction factor for the influence of environmental conditions will ensure the actual strength of concrete in the structure required to ensure the design value of the level of reliability of construction projects.

Keywords: concrete, compressive strength, concrete class, reliability, safety factor, safety factor, strength variation coefficient, probability of failure

Contacts: cherepanova@pgups.ru

Цель: представление результатов проведенных исследований по выявлению факторов влияния на энергозатратность процесса адсорбционной осушки сжатого воздуха при использовании в качестве адсорбента наиболее часто встречающихся модификаций алюмогеля при его осушке для последующего использования в пневмосистемах подвижного состава железных дорог. Методика: для определения энергозатратности процесса осушки сжатого воздуха при его подготовке для использования в пневмосистемах подвижного состава опробована методика расчета увеличения расхода энергии на валу электродвигателя компрессора, позволяющая оценить влияние на нее таких величин, как относительная влажность атмосферного воздуха, скорость прохождения сжатым воздухом адсорбента, высота слоя адсорбента в адсорбере, потери давления при прохождении адсорбента, его порозность, величина насыпной и кажущейся плотности, а также установить степень их влияния на энергозатратность процесса адсорбции для возможной корректировки самой методики расчета. Методы: использованы методы сравнения и анализа полученных результатов, а также их визуализации, которые легли в основу формирования выводов и рекомендаций по применению рассматриваемых видов алюмогеля. Установлено, какие расчетные формулы методики позволяют установить тенденцию в определении энергозатратности процесса осушки сжатого воздуха при использовании различных его видов. Практическая значимость: обоснована необходимость определения энергозатратности процесса осушки сжатого воздуха при использовании различных видов алюмогеля для выбора наиболее энергоэффективного варианта на стадии проектирования адсорбционной осушки. Полученные результаты при использовании аналитических выражений методики могут быть рекомендованы к практическому применению на стадии проектирования систем осушки сжатого воздуха.

Ключевые слова: сжатый воздух, адсорбция, энергоэффективность, энергозатратность, порозность, потери давления, адсорбент, алюмогели

Контакты: ripol-saragosi@mail.ru

Dependence study energy efficiency of adsorption drying technology of compressed air air on modification of aluminogel T. L. Ripol-Saragosi
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-922-930

Purpose: to provide the results of the conducted research to identify factors influencing the energy consumption of the process of adsorption drying of compressed air when using the most common modifications of alumogel as an adsorbent during its drying for subsequent use in pneumatic systems of railway rolling stock. Methodology: to determine the energy consumption of the compressed air drying process when preparing it for use in pneumatic systems of rolling stock, a method for calculating the increase in energy consumption on the shaft of the compressor electric motor has been tested, allowing to assess the effect on it of such values as relative humidity of atmospheric air, the rate of passage of the adsorbent by compressed air, the height of the adsorbent layer in the adsorber, pressure loss during the passage of the adsorbent, its porosity, bulk and apparent density, and also to establish the degree of their influence on the energy consumption of the adsorption process for possible adjustment of the calculation method itself. Methods: methods of comparison and analysis of the results obtained, as well as their visualization, were used, which formed the basis for the formation of conclusions and recommendation on the use of the types of aluminum gel under consideration. It has been established which calculation formulas of the methodology allow us to establish a trend in determining the energy consumption of the compressed air drying process when using its various types. Practical significance: the necessity of determining the energy consumption of the compressed air drying process when using various types of alumogel to select the most energy-efficient option at the design stage of adsorption drying is substantiated. The results obtained using analytical expressions of the methodology can be recommended for practical application at the design stage of compressed air drying systems design.

Keywords: compressed air, adsorption, energy efficiency, energy consumption, porosity, pressure losses, adsorbent, aluminogels

Contacts: ripol-saragosi@mail.ru

Цель: показать влияние различных факторов, таких как водоцементное отношение, карбонизация, проникновение хлоридов и морозостойкость, на долговечность бетона и его способность защищать арматуру от коррозии. Методы: применены методы анализа и моделирования. На основе сравнительного исследования существующих данных, норм и научных публикаций рассмотрены взаимосвязи между водоцементным отношением, глубиной проникновения хлоридов, карбонизацией и морозостойкостью бетона, а также их влияние на коррозионную стойкость арматурной стали. Результаты: установлено, что водоцементное отношение является одним из важнейших параметров, определяющих долговечность бетона. Повышение водоцементного отношения ведет к увеличению глубины проникновения хлоридов и ускорению процессов карбонизации, что в конечном итоге снижает коррозионную стойкость арматуры и долговечность бетонных конструкций. Практическая значимость: в производственных условиях обеспечение долговечности бетонных конструкций требует комплексного подхода, учитывающего не только прочностные характеристики, но и широкий спектр других показателей, непосредственно влияющих на эксплуатационные свойства бетона. Для конкретных условий эксплуатации наиболее важными могут оказаться такие свойства, как морозостойкость, плотность, устойчивость к агрессивным средам и биологическим воздействиям, трещиностойкость и способность противостоять карбонизации.

Ключевые слова: долговечность бетона, водоцементное отношение, прочность, морозостойкость, плотность, устойчивость к агрессивным средам

Контакты: yalifa@inbox.ru, vika.denisova.kos.a@mail.ru, ESSibgatullin@ksu.ru

The relationship of factors determining the durability of concrete L.F. Kazanskaya, V.A. Mayer, E. S. Sibgatullin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-931-943

Purpose: to show the influence of various factors such as water-cement ratio, carbonation, chloride penetration and frost resistance on the durability of concrete and its ability to protect reinforcement from Methods: applied methods of analysis and modeling. Based on a comparative study of existing data, norms and scientific publications, the interrelationships between the water-cement ratio, the depth of chloride penetration, carbonation and frost resistance of concrete, as well as their effect on the corrosion resistance of reinforcing steel, are considered. Results: it has been established that the water-cement ratio is one of the most important parameters determining the durability of concrete. An increase in the watercement ratio leads to an increase in the depth of chloride penetration and acceleration of carbonation processes, which ultimately reduces the corrosion resistance of reinforcement and the durability of concrete structures. Practical significance: in production conditions, ensuring the durability of concrete structures requires an integrated approach that takes into account not only strength characteristics, but also a wide range of other indicators that directly affect the performance properties of concrete. For specific operating conditions, properties such as frost resistance, density, resistance to aggressive media and biological influences, crack resistance and the ability to resist carbonation may be the most important.

Keywords: durability of concrete, water-cement ratio, strength, frost resistance, density, resistance to aggressive environments

Contacts: yalifa@inbox.ru, vika.denisova.kos.a@mail.ru, ESSibgatullin@ksu.ru

Цель: выполнить анализ возможного применения композитных материалов для усиления каменных конструкций стен и столбов, исследовать возможное снижение материалоемкости и трудоемкости инновационных вариантов усиления при повышении надежности и долговечности. Методы: анализ преимуществ известных гибридных конструкций, применяемых для их проектирования материалов, расчет вариантов конструкции с применением существующих инженерных методик и с привлечением расчетных программ. Результаты: традиционные конструктивные решения по усилению каменных конструкций не всегда обладают достаточной надежностью и долговечностью. Недостатками известных решений являются повышенная материалоемкость конструкции усиления по причине чрезмерного расхода бетона, стали, чрезмерное увеличение поперечного сечения, а так- же недостаточная эксплуатационная надежность конструкции усиления, связанная с коррозионным износом стальных элементов. На кафедре «Строительные конструкции, здания и сооружения» ПГУПС разработан ряд эффективных гибридных конструкций с применением композитных материалов. Предложена конструкция усиления простенка, защищаемая патентом на изобретение. Она включает элементы усиления, установленные и закрепленные в усиливаемой конструкции с возможностью обеспечения совместной работы с ней. Элементы усиления выполнены в виде рядов из композитных стержней, установленных на полимерном растворе в поперечных швах кирпичной кладки и образующих армированные слои по высоте усиливаемой конструкции. Элементы усиления в верхней части усиливаемой конструкции выполнены из углепластиковой ткани, приклеенной к поверхности кирпичного простенка по всему контуру. Выполнен конструктивный расчет вариантов усиления, произведен анализ снижения веса конструкции, материалоемкости, трудоемкости и других преимуществ инновационного решения в сравнении с традиционными методами усиления каменных конструкций. Практическая значимость: выявлены преимущества композитных материалов при усилении каменных конструкций. По сравнению с традиционными конструкциями инновационная конструкция усиления имеет в 2,5–4 раза более низкий вес при снижении стоимости на 10–30 % и повышении долговечности. Предлагаемое конструктивное решение может быть рационально для применения при усилении кирпичных стен и столбов с перегрузом до 60–80 %, а также участков стен, поврежденных осадочными трещинами.

Ключевые слова: усиление, каменные конструкции, стены, столбы, композитные материалы, полимеры, углепластик, несущая способность, долговечность

Контакты: veselov.1977@inbox.ru

Innovative ways to strengthen walls V. V. Veselov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-944-953

Purpose: to analyze the possible use of composite materials to strengthen stone structures of walls and pillars, to investigate the possible reduction of material consumption and labor intensity of innovative reinforcement options while increasing reliability and durability. Methods: analysis of the advantages of hybrid structures used for their design of materials, calculation of design options using existing engineering techniques and using calculation programs. Results: traditional structural solutions for strengthening stone structures do not always have sufficient reliability and durability. The disadvantages of the known solutions are the increased material consumption of the reinforcement structure due to excessive consumption of concrete, steel, excessive increase in cross-section, as well as insufficient operational reliability of the reinforcement structure associated with corrosion wear of steel elements. A number of effective hybrid structures using composite materials have been developed at the Department of „Building Structures, Buildings and Structures“ of PSUPS. The construction of the reinforcement of the wall, protected by a patent for the invention, is proposed. The reinforcement design includes reinforcement elements installed and fixed in the reinforced structure with the ability to work together with it. The reinforcement elements are made in the form of rows of composite rods mounted on a polymer solution in the transverse seams of the brickwork and forming reinforced layers along the height of the reinforced structure. The reinforcement elements in the upper part of the reinforced structure are made of carbon fiber fabric glued to the surface of the brick wall along the entire contour. A constructive calculation of reinforcement options was performed, an analysis was made of reducing the weight of the structure, material consumption, labor intensity and other advantages of an innovative solution in comparison with traditional reinforcement structures of stone structures. Practical significance: the advantages of composite materials in strengthening stone structures are revealed. The innovative reinforcement design has a lower weight of 2,5–4 times, while reducing the cost by 10–30 % compared to traditional designs and increasing durability. The proposed design solution can be rationally applied when reinforcing brick walls and pillars with an overload of up to 60–80%, and reinforcement can also be used to strengthen sections of walls damaged by sedimentary cracks.

Keywords: reinforcement, stone structures, walls, pillars, composite materials, polymers, carbon fiber, bearing capacity, durability

Contacts: veselov.1977@inbox.ru

Цель: ложные срабатывания на питающих линиях контактной сети при проезде изолирующего сопряжения приводят к появлению опасных ситуаций на железной дороге, например, отжигу и пережогу контактных проводов, возникновению электрической дуги. Также ложные отключения могут приводить к остановке подвижного состава на руководящем уклоне и тем самым снижать пропускную и провозную способности. Для решения проблемы, а именно исключения ложных срабатываний быстродействующих выключателей, в статье предлагается способ использования передатчиков GPS/ГЛОНАСС для усовершенствования устройств защиты на питающих линиях. Методы: исследование проводится на основе теоретических знаний о новых разработках, связанных с геопозиционированием подвижного состава, теории электрических и магнитных цепей и теории тягового электроснабжения. Результаты: сформулирована и изучена концепция загрубления уставки устройств защиты питающих линий на основе данных о местоположении токоприемника на электроподвижном составе относительно изолирующего сопряжения. Также подробно расписаны все блоки комплекса устройств и принципы их действия. Построены графики изменения тока уставки быстродействующих выключателей, предложен вариант модернизации их конструкции для оперативного изменения тока уставки. Практическая значимость: результат работы имеет значение в первую очередь для обеспечения надежности, бесперебойной работы системы тягового электроснабжения и увеличения пропускной и провозной способностей. Представленная работа задает новое направление развития устройств защиты в системе тягового электроснабжения постоянного тока с использованием нового типа передаваемых данных — географического положения подвижного состава. Таким образом, работа демонстрирует возможность внедрения новых технологий определения положения объекта в систему релейной защиты контактной сети.

Ключевые слова: система геопозиционирования, повышение эффективности устройств защиты, система тягового электроснабжения, уставки защиты, быстродействующие выключатели, ложные срабатывания

Контакты: sulimin.artem@gmail.com, kutsenko@pgups.ru, m-a-ivanov@yandex.ru

The use of the object geopositioning for the increase of the accuracy of the protection operation of the supply lines of the traction power supply system A. Yu. Sulimin, S. M. Kutsenko, M. A. Ivanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-954-964

Purpose: false tripping on the supply lines of the contact network when passing an insulating interface leads to dangerous situations on the railroad, e.g. annealing and burning of contact wires, arcing. Also false disconnections can lead to stoppage of rolling stock on the guiding gradient and, thus, reduce throughput and transportation capacity. To solve the problem, namely to exclude false tripping of fast-acting switches, the paper proposes a method of using GPS/GLONASS transmitters to improve protection devices on supply lines. Methods: the research is carried out on the basis of theoretical knowledge of new developments related to geopositioning of rolling stock, theory of electric and magnetic circuits and theory of traction power supply. Results: this paper formulates and studies the concept of loading the set point of feeder line protection devices based on the data of current collector location on the electric rolling stock relative to the isolating coupling. Also each block of the complex of devices and principles of their operation are described in detail. The graphs of change of current setting of fast-acting switches are constructed and the variant of modernization of their design for operative change of current setting is offered. Practical significance: the result of the work is of importance, first of all, for ensuring reliability, uninterrupted operation of the traction power supply system and increasing the throughput and carrying capacity. The presented work sets a new direction for the development of protection devices in the DC traction power supply system using a new type of transmitted data – the geographical position of the rolling stock. Thus, the work demonstrates the possibility of introducing new technologies for determining the position of the object in the relay protection system of the contact network.

Keywords: geopositioning system, increasing the efficiency of protection devices, traction power supply system, protection setpoints, high-speed circuit breakers, false alarms

Contacts: sulimin.artem@gmail.com, kutsenko@pgups.ru, m-a-ivanov@yandex.ru

Цель: поиск рационального способа строительства подводного тоннеля в условиях плотной городской застройки при ширине русла водного препятствия порядка 200 м в несвязанных илистых грунтах, который обеспечит минимальную глубину заложения тоннеля без дополнительных и дорогостоящих мер по укреплению окружающего грунтового массива. Рассмотрен вопрос сооружения пересечений в разных уровнях, строительство которых в последнее время значительно выросло из-за увеличения объемов строительства автомобильных магистралей в рамках расширения транспортной сети городов. Методы: проанализированы существующие способы сооружения городских подводных тоннелей в слабых грунтах и выявлено, что ни один из них не является рациональным в данных условиях. Местом исследования выбран перспективный створ реки Преголь в городе Калининграде, строительство тоннеля в этом створе обеспечит не только увеличение пропускной способности магистрали, но и проезд грузовых потоков. Практическая значимость: разработана технология поэтапного сооружения подрусловой части подводных тоннелей способом продавливания секций под дном водотока без предварительной разработки грунта, не имеющая аналогов в отечественном тоннелестроении.

Ключевые слова: подводный городской тоннель, илистые грунты, продавливание, опускные секции, рабочий орган

Контакты: melnik-yana@yandex.ru, rtut199922@mai.ru

Method of underwater urban tunnels construction in unrelated silty soils Ia. V. Melnik, A. E. Fiodorov
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-965-972

The purpose: to find a rational way to build an underwater tunnel in the dense urban development conditions, with the channel width of about 200 m, in unrelated silty soils, that will ensure the minimum depth of the tunnel without additional and expensive measures to strengthen the surrounding soil massive. The article considers the construction of road intersections at different levels, the construction of which has recently increased significantly due to the increase in the volume of highway construction as part of the urban transport network expansion. Methods: the article analyzes the existing methods of constructing urban underwater tunnels in weak soils, and reveals that none of them is rational under these conditions. A promising section of the Pregol River in Kaliningrad was chosen as the site of the study, the construction of a tunnel in this section will ensure not only an increase in the capacity of the highway, but also the passage of cargo flows. Practical significance: a technology has been developed for the phased construction of the subsurface part of underwater tunnels by pushing sections under the bottom of a watercourse without preliminary excavation, which has no analogues in the national tunneling industry.

Keywords: underwater urban tunnel, weak silty soils, pushing, immersed sections, operating element

Contacts: melnik-yana@yandex.ru, rtut199922@mai.ru

Цель: разработка программного обеспечения, которое способно визуализировать работу телефонной IP-сети в условиях кибератак, используя предложенную в научной статье математическую модель. Программа должна обеспечивать глубокий анализ воздействия атак на производительность сети, а также предоставлять результаты в удобной для интерпретации графической форме. Методы: для достижения целей использовались методы математического анализа. Основные математические модели включают уравнения для расчета распределения воздействия, времени восстановления и других параметров сети. Программа применяет численное интегрирование и дифференцирование для расчета распределения времени обслуживания. Программа использует гамма-распределение для расчета функции доведения пакетов с данными с заданным качеством. В качестве функций распределения случайных параметров потоков данных использовались распределения Пуассона, Вейбулла и Парето. Результаты: программа позволяет моделировать различные сценарии кибератак и их воздействие на основные показатели сети, анализировать такие характеристики, как время доведения, вероятность потери пакетов и устойчивость сети. Результаты анализа показывают, как различные виды воздействий и параметры восстановления влияют на функционирование сети, что позволяет оператору оценить эффективность различных методов защиты и повреждений. Практическая инновационность: результаты, полученные в ходе технологического моделирования, могут быть использованы для повышения устойчивости и надежности телекоммуникационных систем, особенно тех, которые работают на оборудовании ОАО «Супертел». Программа предоставляет операторам инструмент для анализа состояния сети, разработки превентивных мер и оптимизации стратегий восстановления после удара. Она также может быть интегрирована в систему поддержки принятия решений и использоваться для выявления случаев несанкционированного доступа.

Ключевые слова: кибератака, IP-сеть, математическое моделирование, функции распределения, счетное интегрирование устойчивости сети, оборудование ОАО «Супертел»

Контакты: aprivalov@inbox.ru, titovdd178@gmail.com, al.tolstikhin@gmail.com

Program of visualisation of results of evaluation and analysis of IP-network functioning quality under the influence of cyber-attacks A. A. Privalov, D. D. Titov, A. I. Tolstikhin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-973-980

Purpose: the purpose of this paper is to develop software that is able to visualise the operation of an IP telephone network under cyberattacks using the mathematical model proposed in the research paper. The software should provide an in-depth analysis of the impact of attacks on network performance, as well as provide results in an easy to interpret graphical form. Methods: mathematical analysis and counting analysis methods were used to achieve the objectives. The basic mathematical models include equations to calculate impact distribution, restoration time and other network parameters. The programme applies numerical integration and differentiation to calculate the service time distribution. The distribution models include exponential, impulse and gamma distributions. Poisson, Weibull and Pareto distributions were used as distribution functions for random data flow parameters. Results: the software is able to simulate different cyberattack scenarios and their impact on key network metrics, analysing characteristics such as delivery time, packet loss probability and network resilience. The results of the analysis show how different types of impacts and recovery parameters affect network performance, allowing the operator to evaluate the effectiveness of different protection and damage techniques. Practical innovativeness: the results obtained in the course of technological modelling can be used to improve the stability and reliability of telecommunication systems, especially those operating on Supertel equipment. The software provides operators with a tool to analyse network conditions, develop preventive measures and optimise post-impact recovery strategies. It can also be integrated into a decision support system and used to identify cases of unauthorised access.

Keywords: cyberattack, IP-network, mathematical modelling, distribution functions, counting integration of network resilience, Supertel equipment

Contacts: aprivalov@inbox.ru, titovdd178@gmail.com, al.tolstikhin@gmail.com

Цель: разработать имитационную модель процесса привязки локальной шкалы времени на узле телекоммуникационной сети с использованием протокола точного времени (Precision Time Protocol, PTP) при передаче пакетов через узлы оптической транспортной сети (Optical Transport Network, OTN). Сформировать последовательность этапов периодической подстройки локального источника времени с учетом дрейфа локальных часов. Получить вероятностно-временные характеристики процесса привязки и оценить достигаемую точность привязки. Сформулировать предложения по повышению точности с учетом выявленных характеристик и путем использования более эффективных механизмов передачи сигналов синхронизации. Методы: сравнение действующих и перспективных механизмов передачи сигналов синхронизации на уровне OTN на основании нормативной документации, анализ технической документации и экспериментальных данных с целью формирования исходных данных для моделирования, имитационное моделирование с использованием мультиагентного подхода. Результаты: разработана имитационная модель процесса привязки локальной шкалы времени с периодической подстройкой локальных часов при наличии дрейфа. Получены вероятностно-временные характеристики процесса передачи сообщений синхронизации и определены составляющие, влияющие на достигаемую точность привязки локальной шкалы времени. Сформулированы рекомендации по повышению точности привязки. Практическая значимость: результаты моделирования могут быть использованы при проектировании транспортных сетей на базе OTN, а также на этапе перевода действующих транспортных сетей на оборудование технологии OTN с целью обеспечения сетевой синхронизации на присоединяемых участках и совместного их функционирования. Также полученные вероятностно-временные характеристики могут быть использованы при моделировании сети сложной топологии, состоящей из множества узлов OTN.

Ключевые слова: сетевая синхронизация, частотно-временное обеспечение, OTN, привязка локальной шкалы времени, PTP, дрейф часов

Контакты: fedorproshin@gmail.com

Modeling of local time scale synchronization through optical transport network nodes F. A. Proshin
DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-981-992

Purpose: to develop a simulation model of local time scale synchronization at telecommunication network node by using precision time protocol (PTP) assuming that packets are transmitting through optical transport network (OTN). To form a sequence of stages for periodical local clock correction taking into account the local clock drift. To get probabilistic-temporal parameters of this process for evaluating the achievable accuracy. To formulate suggestions for improving the accuracy in view of received parameters and by using more effective mechanisms of synchronization signal transmitting. Methods: comparison of current and perspective mechanisms of synchronization signal transmitting through OTN layer tha can be founded in standards, analyzing of technical documentation and experimental data for generating initial data using in model, simulation modeling with the point of view multi-agent method. Results: the simulation model of local time scale synchronization with the periodical drift correction is developed. The probabilistic-temporal parameters of synchronization message transmitting are received and elements that influence achievable accuracy are obtained. A number of recommendations for its improving is formulated. Practical importance: the simulation results can be implemented for designing transport networks based on OTN and for upgrading current transport networks in a way of implementing OTN with the point of view to provide network synchronization for each attached network and to work correctly with the synchronization information. Also received probabilistic-temporal parameters can be used for modeling at network layer taking into account more complex OTN topologies.

Keywords: network synchronization, frequency-time provision, OTN, local time scale synchronization, PTP, clock drift

Contacts: fedorproshin@gmail.com