Выпуск 3 - Issue 3

В статье рассматриваются перспективы развития железнодорожной инфраструктуры для улучшения транспортной доступности международного аэропорта Пулково. Анализируется проект создания двухпутной электрифицированной линии Лигово — аэропорт Пулково — Шоссейная, которая позволит интегрировать аэропорт в систему пригородно-городских перевозок Санкт-Петербурга. Особое внимание уделено инженерным решениям, включая тоннельные конструкции и подземный терминал, а также проблемам проектирования интермодальных узлов в условиях действующего аэропорта. Цель: Оценка устойчивости временной крепи и прогнозирование осадок перронного покрытия аэропорта при строительстве тоннелей под действующей инфраструктурой с учетом нагрузок от широкофюзеляжных воздушных судов (на примере Airbus A380-800). Методы исследования: В ходе исследования применялся комплекс взаимодополняющих методов, позволяющих всесторонне оценить поведение системы «перрон — грунтовый массив — крепь» при различных видах нагрузок: натурные испытания, численное моделирование, физическое моделирование, аналитические методы. Практическая значимость: Разработаны основы для проектирования и строительства тоннелей на территории аэропортов. Разработаны конкретные инженерные решения по креплению выработок под перронами с гарантией осадок ≤ 40 мм, обоснована эффективность технологии ADECO-RS для сложных гидрогеологических условий, определены оптимальные параметры временной крепи (96 композитных труб + набрызг-бетон 150 мм).

Ключевые слова:Железнодорожная инфраструктура, интермодальный транспорт, аэропорт Пулково, транспортная доступность, тоннельные решения, тоннелестроение, аэропортовая инфраструктура, геомеханическое моделирование, осадки, ADECO-RS

Контакты: kavkazskiy_vn@mail.ru

Scientific and Experimental Foundation for the Design and Construction of an Intermodal Complex Integrated into Pulkovo International Airport V. N. Kavkazsky
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-573-583

The paper examines the prospects for developing railway infrastructure to improve the accessibility of transport to and from Pulkovo International Airport. The creation of an electrified double-track Ligovo — Pulkovo Airport — Highway line is being discussed as a project. The integration of the airport into St. Petersburg’s suburban and urban transportation system is planned. Special attention is paid to engineering solutions, such as tunnel structures, an underground terminal, and intermodal nodes within an operating airport. Purpose: To assess the stability of the temporary support and to forecast the setting of the airport apron surface during the construction of tunnels under the existing infrastructure, taking into account the loads from wide-body aircraft such as Airbus A380-800). Methods: A set of complementary methods was used to comprehensively assess the behavior of the “apron — soil mass — support” system under various loads, including field tests, numerical modelling, physical modelling, and analytical methods. Practical significance: The foundations for the design and construction of tunnels on the airport territory have been developed. Specific engineering solutions have been found for fixing workings under the aprons with their setting of not more than 40 mm. The ADECO- RS technology for difficult hydrogeological conditions has been proven effective, and the temporary support optimal parameters have been determined (96 composite pipes + 150 mm spray concrete).

Keywords: Railway infrastructure, intermodal transport, Pulkovo airport, transport accessibility, tunnel solutions, tunnelling, airport infrastructure, geomechanical modelling, setting, ADECO-RS

Contacts: kavkazskiy_vn@mail.ru

Цель: Содержащиеся в технической и учебной литературе схемные решения и принципы компоновки обслуживающей порты железнодорожной инфраструктуры длительное время не пересматривались. К настоящему времени произошли существенные изменения как в части организации работы непосредственно железнодорожного транспорта, так и в части его взаимодействия с водным. Также следует учесть и произошедший внушительный рост объемов перевалки в ряде морских портов. Эти обстоятельства требуют пересмотра и актуализации существующих принципов формирования конфигурации обслуживающей порты железнодорожной инфраструктуры. Методы: Исследования проводились с использованием ретроспективного и системного анализа схем и принципов компоновки обслуживающей порты железнодорожной инфраструктуры, а также технологии работы портовых узлов. Результаты: Было установлено, что существующие типовые схемные решения не обеспечивают грузооборот, характерный для ряда морских портов России. Сделан вывод, что разработка новых схем компоновки железнодорожной инфраструктуры при больших объемах грузооборота порта должна осуществляться с учетом обеспечения поточности поездных и маневровых передвижений. Определено, что современные принципы организации работы стыковых пунктов предполагают обустройство «сухих портов», наличие которых не предусматривается имеющимися типовыми схемными решениями. Практическая значимость: Предложены новые схемы компоновки обслуживающей порт железнодорожной инфраструктуры, которые могут быть использованы в последующем в качестве типовых решений.

Ключевые слова: Железнодорожная станция, морской порт, терминал, объем перевалки, схемные решения, организация движения

Контакты: rybin@pgups.ru, mts@pgups.ru, aivankov@yandex.ru, geforcepio@gmail.com

New Principles for the Layout of Railway Infrastructure Serving Seaports P. K. Rybin, M. V. Chetchuev, A. N. Ivankov, A. D. Vinnik
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-584-593

Purpose: The design solutions and layout principles of the railway infrastructure serving the ports contained in the technical and educational literature have not been revised for a considerable period. Significant changes have occurred, in terms of both the organization of the work of railway transport, and its interaction with water transport. Furthermore, the noteworthy escalation in transshipment volumes across numerous seaports should be given due consideration. These circumstances necessitate a thorough revision and updating of the current principles that govern the configuration of railway infrastructure serving ports. Methods: The studies were conducted using a retrospective and system analysis of the schemes and principles of the railway infrastructure layout around seaports, as well as the port node operation technologies. Results: The existing standard solutions are inadequate in terms of cargo turnover in several Russian seaports. It has been determined that the development of new layout schemes for railway infrastructure with significant port cargo turnover should be undertaken with consideration for the flow of train and shunting movements. It has been determined that current principles for organizing the work of connecting points involve the arrangement of “dry ports”, the presence of which is not provided for by the existing design solutions. Practical significance: Proposed changes to the layout of the railway infrastructure servicing the seaports have been formulated. Implementation of these proposals will create new standard solutions.

Keywords: Railway station, seaport, terminal, transshipment volume, scheme/layout solutions, traffic management

Contacts: rybin@pgups.ru, mts@pgups.ru, aivankov@yandex.ru, geforcepio@gmail.com

Цель: Интенсификация грузовых перевозок требует все более точного прогнозирования траектории движения поездов. Однако до сих пор не существует единого подхода к определению тормозных сил в грузовом поезде при отпуске тормозов, что существенно снижает точность расчетов в этом режиме движения. Кроме того, действующие нормативы ограничивают возможность длительного использования режима тяги после торможения и отпуска. Методы: В работе выполнен статистический анализ данных записей автономных устройств регистрации пневматических и динамических процессов в грузовом поезде разработки АО «ВНИИЖТ» и модельный эксперимент по определению параметров отпускных процессов. Результаты: Разработана методика, позволяющая рассчитывать характер изменения тормозных сил в процессе отпуска для грузовых поездов различной длины, после различных ступеней служебного торможения. Математически доказана статистическая значимость полученных результатов. Практическая значимость: Полученные результаты позволяют значительно улучшить точность прогнозирования траектории движения поезда и расширить возможности управления в тяговых режимах. Это способствует созданию более совершенных систем автоведения, а также увеличению скоростей движения и сокращению межпоездных интервалов.

Ключевые слова: Тормозные процессы, тормозные расчеты, отпуск грузовых поездов, время отпуска тормозов, тормозные силы

Контакты: kurilkin@pgups.ru, isaev@avtomashinist.ru, lt@pgups.ru, lt@pgups.ru, anyromanova@inbox.ru

On the Issue of the Inertia Braking System of a Freight Train When Performing Traction and Braking Calculations D. N. Kurilkin, A. V. Isaev, V. F. Tanaev, V. G. Pogudin, A. A. Romanova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-594-604

Purpose: In view of the intensification of freight transportation, there is an increasing imperative for enhanced accuracy in the forecasting of potential movement trajectories. Concurrently, a lack of a unified approach to the determination of the braking forces in a freight train during brake release persists. This results in a substantial decline in the precision of calculations in this mode of operation. The prevailing regulatory framework does not permit the prolonged utilisation of traction mode after braking and releasing. Methods: The paper presents a statistical analysis of the autonomous device records of pneumatic and dynamic processes in a freight train developed by JSC VNIIZHT, as well as a model experiment to determine the release parameters. Results: A methodology has been developed to calculate the braking force changes during the release for freight trains of various lengths and after various service braking stages. The statistical significance of the obtained results has been mathematically proven. Practical significance: The results obtained will make it possible to significantly improve the accuracy of predicting the train’s trajectory and increase the ability to control the train in traction modes. This will contribute to the design of enhanced automatic train operation systems, increase travel speeds and reduce inter-train intervals.

Keywords: Braking processes, braking calculations, release of freight trains, brake release time, braking forces

Contacts: kurilkin@pgups.ru, isaev@avtomashinist.ru, lt@pgups.ru, lt@pgups.ru, anyromanova@inbox.ru

Цель: Выполнить оценку напряженно-деформированного состояния обделки двухпутного перегонного тоннеля на участке Невско-Василеостровской линии Петербургского метрополитена. Методы: Математическое моделирование методом конечных элементов, сравнение с результатами натурных геодезических измерений. Результаты: Выполнено моделирование обделки как монолитного кольца эквивалентной жесткости; выполнено моделирование обделки со стыками между блоками двумя способами: с помощью интерфейсов и упругих прокладок в стыках; результаты математического моделирования сопоставлены с результатами натурных геодезических измерений, в результате чего определен наиболее рациональный способ моделирования стыков блочной обделки; выполнена оценка напряженно-деформированного состояния с точки зрения запаса по прочности и по деформациям. Практическая значимость: Результаты исследования могут быть использованы на этапе проектирования конструкций сборных железобетонных обделок для тоннелей большого диаметра, а также на этапе эксплуатационного контроля технического состояния для прогноза изменения напряженно-деформированного состояния обделки.

Ключевые слова: Тоннель, двухпутная обделка, тоннелепроходческий механизированный комплекс, математическое моделирование, метод конечных элементов

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

A Mathematical Model of a Large-Diameter Tunnel Block Lining A. P. Ledyaev, A. A. Sokornov, A. N. Konkov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-605-615

Purpose: To evaluate the stress-strain state of a double-track interstation tunnel lining on the Nevsko- Vasileostrovskaya line of St. Petersburg Metro. Methods: Mathematical modelling by the finite element method and comparing the results with the field geodetic measurements. Results: A model has been created for a monolithic ring lining with the same rigidity. The lining with joints between the blocks has been modelled in two ways by using interfaces and elastic gaskets in the joints. The results of mathematical model and those of field geodetic measurements have been compared. Thus, the most rational model of the block lining joints has been determined. The stress-strain state has been evaluated in terms of safety and deformation margin. Practical significance: The results of the study can be used at the design stage of precast reinforced concrete lining structures for large-diameter tunnels, and at the stage of maintenance monitoring to predict changes in the lining stress-strain state.

Keywords: Tunnel, double-track lining, tunnel boring machine, mathematical modelling, finite element method

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

Цель: Для прогнозирования объемов перевозок пассажиров необходим учет неравномерности пассажиропотоков во времени, с чем связана сложность задачи прогнозирования. В данной статье предлагается решение данной задачи с помощью рядов Фурье. Методы: Статистические данные о количестве перевезенных пассажиров представлены в виде временного ряда с постоянным периодом. Каждому периоду временного ряда поставлена в соответствие неизвестная функция, значения которой совпадают со значениями временного ряда в исследуемый период. Приближенные значения неизвестных функций выражены частной суммой тригонометрических рядов Фурье. Определенные для каждой функции коэффициенты Фурье поставлены в зависимость от номера периода, после чего по наиболее подходящему тренду подобраны значения коэффициентов функции на прогнозный период. Результаты: В ходе исследования подобрана функция, описывающая поведение временного ряда на прогнозный период с высокой достоверностью аппроксимации. Коэффициент детерминации составил 0,94, а средняя абсолютная процентная ошибка — 3,5 %. Практическая значимость: Описанный метод прогнозирования может быть применен для определения количества перевезенных пассажиров в условиях сезонной неравномерности пассажиропотока и составления матриц корреспонденций на будущий период.

Ключевые слова: Ряд Фурье, пассажиропоток, матрица корреспонденций, неравномерность, сезонность, пригородные перевозки, прогнозирование

Контакты: sss1999@inbox.ru

Predicting Suburban Passenger Traffic Flows Using the Fourier Series S. S. Smirnov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-616-624

Purpose: Predicting passenger traffic volumes is a complicated task because of the uneven passenger flows in time. This paper proposes a solution to this issue using the Fourier series. Methods: The statistics on the number of passengers transported are presented in a time series that has a fixed period. Each period of the time series is assigned an unknown function that matches the values of the time series in the period under study. The expression of approximate values of unknown functions is achieved by a partial sum of trigonometric Fourier series. The Fourier coefficients for each function are determined by the period number. The coefficients of the function for the forecast period are selected in accordance with the most appropriate trend. Results: The study involved selecting that explains the behavior of a time series during the forecast period with high approximation reliability. The deviation coefficient was 0.94 and the total deviation was 3.5%. Practical significance: The forecasting method described can be used to determine the transported passenger volumes, taking into account the seasonal unevenness of passenger traffic, and mobility plans can be created for the future.

Keywords: Fourier series, passenger traffic, mobility plan, unevenness, seasonality, suburban transportation, forecasting

Contacts: sss1999@inbox.ru

В статье рассматриваются вопросы моделирования управления силой тяги при различных режимах для тягового агрегата ПЭ-2М, а также различных режимов торможения с целью недопущения аварий и крушений тягового подвижного состава. Цель: Продолжение анализа 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), описанных в [1]. Методика: В настоящей статье предлагается рассмотреть моделирование воздействия внешних сил на тяговый агрегат и моторные думпкары. Методы: При решении этих задач предлагается смоделировать и описать воздействие сил тяги и сил торможения, возникающих при различных режимах ведения тягового агрегата. Практическая значимость: Обоснована необходимость расчета возникающих сил при управлении гружеными тяговыми агрегатами с целью недопущения крушений.

Ключевые слова: Силы тяги, силы торможения, аппроксимирование, колодка, реостатное торможение

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

A Mathematical Model of External Forces Acting on the Train Traction System in Both Traction and Brake Modes T. L. Ripol-Saragosi, L. F. Ripol-Saragosi, I. A. Yaitskov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-625-630

The paper touches upon the issues of modelling the traction force control of the “PE-2M” industrial electric locomotive in various brake modes to ensure freight train safety and to avoid train accidents. Purpose: To analyse the prerequisites for creating a mathematical model determining the conditions for ensuring the safety of the transportation process in terms of preventing the uncoupling of automatically coupled traction units and dump cars and avoiding the car “crowding” (a car being squeezed out) described in [1]. Methodology: A mathematical model was proposed that describes the external forces have an impact on the traction units and motor dump cars. Methods: It is proposed to simulate and describe how traction and braking forces work in different motion modes. Practical significance: Calculating the arising forces when operating heavy-duty traction units is a valid method for preventing crashes.

Keywords: Traction force, brake force, approximation, brake shoe, rheostatic braking

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

Цель: Определение эффективности применения специального контактного провода (СКП), обеспечивающего эксплуатацию подвижного состава в условиях капельного обледенения, наиболее интенсивного при температурах воздуха от 0 до –5 ℃ в условиях «мокрого снегопада» и ветра. Принцип инновационного предложения. Провод имеет специально выполненный рельеф верхней своей части, выполненный в заводских условиях накаткой и тонкое теплоизолирующее антиобледенительное покрытие с гидрофобными свойствами, сохраняющее форму рельефа. Рельеф и гидрофобные свойСтва СКП замедляют отвод выделяющейся теплоты кристаллизации осаждающихся на провод капель воды, ведущих к образованию на нем слоя льда, который быстро превращается в мощное ледоотложение, имеющее форму гололедноснеговой «муфты». Атмосферная вода, оседающая на головку провода, накапливается на ней в виде крупных капель, которые срываются вниз еще до своего замерзания. Основная ее масса сбрасывается с СКП вниз до своего замерзания, а небольшая ее часть замерзает на нижней части провода, меняя форму ледоотложения. Вместо крупной и твердой гололедноснеговой муфты, охватывающей провод со всех сторон, на проводе образуются «сосульки», имеющие малую площадь контакта с проводом. Они сравнительно легко удаляются механическими или тепловыми способами, а при сильных ветровых нагрузках, раскачивающих провода, отваливаются сами. Результаты: Проведен критический анализ способов борьбы с обледенением СКП с точки зрения эффективности; выполнен финансовый расчет первоначальных затрат, эксплуатационных расходов, экономического эффекта и срока окупаемости. Приводится пример расчета эффективности применения инновационного подхода по использованию СКП, который включает: создание при помощи накатки рельефной поверхности верхней части провода в районе его головки и канавки, нанесение тонкого двухслойного покрытия, сохраняющего рельеф поверхности. Первый, внутренний, слой покрытия является тепловой изоляцией, второй, наружный, обеспечивает несмачиваемость (гидрофобность) поверхности провода. Делается вывод об эффективности применения инновационного СКП, препятствующего отводу теплоты фазового превращения воды в лед вовнутрь провода, разрушающего пленку воды на поверхности провода с образованием крупных поверхностных капель, скатывающихся вниз до своего замерзания.

Ключевые слова: Контактный провод, обледенение, теплопередача, фазовый переход, рельефная поверхность, гидрофобное покрытие, гидродинамика капель, турбулентность, имитационное моделирование, метод конечных разностей

Контакты: barausovv@gmail.com, bubnov1950@yandex.ru, moiseev_v_i@list.ru

Efficient Performance of an Innovative Contact Wire with an Anti-Icing Coating V. A. Barausov, V. P. Bubnov, V. I. Moiseev
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-631-642

Purpose: To ascertain the efficiency of special contact wire application (SCW) in ensuring the rolling stock operational capacity in conditions of drip icing. Drip icing is most intense at air temperatures ranging from 0 to –5 °C during periods of “wet snowfall” and wind. The principle of the innovative proposal. The contact wire features a specially designed relief in its upper section, which is factory-rolled and has a thin, heat-insulating anti-icing coating with hydrophobic properties that preserves the shape of the relief. The SCW special relief and hydrophobic properties slow down the removal of the released heat from crystallization of water droplets deposited on the wire. This results in the formation of an ice layer, which rapidly transforms into a substantial ice deposit, forming an icy-snow “clutch”. Atmospheric water that settles on the wire head accumulates on it in the form of large droplets that break down even before they freeze. The majority of the water is thrown downwards from the SCW before it freezes, and a small part of it freezes on the lower section of the wire, changing the form of ice deposition. Instead of a large and solid ice-snow clutch covering the wire from all sides, “icicles” with a small area of contact with the wire are formed on the wire. They can be removed relatively easily, mechanically or chemically, but in the event of strong winds causing the wires to sway, they will fall off. Results: A thorough review of ice control methods has been conducted from the perspective of efficiency, incorporating a financial analysis of initial costs, operating expenses, economic impact, and the payback period. The efficiency of an innovative approach to the application of SCW has been demonstrated, encompassing the creation of a raised surface relief on the upper section of the wire in the area of its head and groove, by applying a thin, two-layer coating that preserves the surface relief. The primary function of the initial inner coating is to provide thermal insulation, while the secondary coating serves to ensure the non-wettability (hydrophobicity) of the wire surface. The innovative SCW has been proven to be effective in preventing the heat removal in the phase of water cristallasation on the wire surface and breaking the water film on the wire surface to form large droplets that roll down before the freezing point.

Keywords: Contact wire, icing, heat transfer, phase transition, relief surface, hydrophobic coating, hydrodynamics of droplets, turbulence, simulation, finite difference method

Contacts: barausovv@gmail.com, bubnov1950@yandex.ru, moiseev_v_i@list.ru

Цель: Научно обоснованный выбор и проведение экспериментальной отработки ускоренного метода усталостных испытаний литых несущих деталей инновационной тележки модели 18-9891. Методы: Применены методы экспериментальных исследований боковых рам тележки модели 18-9891 с нагрузкой на ось 25 тс (245 кН) с использованием метода Локати. Метод основан на гипотезе линейного суммирования относительных усталостных повреждений при испытании натурной детали ступенчато возрастающей во времени нагрузкой. Результаты: Полученные результаты усталостных испытаний свидетельствуют о том, что применение метода Локати обеспечивает получение параметров кривой усталости боковой рамы при испытании одного образца. Стандартная методика усталостных испытаний боковых рам требует проведение испытаний 9 натурных деталей. Практическая значимость: Применение нового ускоренного метода усталостных испытаний обеспечивает значительное снижение затрат времени, материалов и испытательных ресурсов, как на стадии изготовления опытных образцов, так и в серийном производстве литых несущих деталей тележек грузовых вагонов.

Ключевые слова: Грузовая тележка, рама боковая, усталостная прочность, ускоренный метод испытаний

Контакты: chernov-nt@mail.ru, ddv051976@mail.ru, tcyganskaya@gmail.com, stanislav.komichenko@nvc-vagon.ru, uiz123456@mail.ru

Accelerated Test Method for the Side Frames of the 18-9891 Model Innovative Bogie V. A. Chernov, D. V. Danilenko, L. V. Tsyganskaya, S. O. Komichenko, V. P. Efimov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-643-656

Purpose: To substantiate the selection and experimental development of an accelerated fatigue test of cast load-bearing parts of the 18-9891 Model innovative bogie. Methods: The experimental study of the 18-9891-Model bogie side frames with an axle load of 25 tons (245 kN) was conducted using the Locati method. The method under discussion is based on the hypothesis of linear summation of relative fatigue damages occurring during the testing of a full-scale component under conditions of gradually increasing loads over a given period of time. Results: The fatigue test results demonstrate that the Locati method is an effective means of ensuring the parameters of the side frame fatigue curve obtained when testing a single sample. The standard fatigue testing procedure for side frames necessitates the testing of nine full-scale components. Practical significance: The implementation of a novel accelerated fatigue testing method will lead to substantial reductions in time, materials and testing resources, both during the manufacturing of prototypes and in the mass production of cast load-bearing parts for freight wagons.

Keywords: Load-bearing bogie, side frame, fatigue strength, accelerated test method

Contacts: chernov-nt@mail.ru, ddv051976@mail.ru, tcyganskaya@gmail.com, stanislav.komichenko@nvc-vagon.ru, uiz123456@mail.ru

Цель: Оценка прочности котла вагона-цистерны при перевозке наливного груза. Методы: Определено напряженно-деформированное состояние котла вагона-цистерны при перевозке наливных грузов с помощью программного комплекса Femap, который позволяет моделировать поведение виртуальных деталей, узлов и агрегатов систем под воздействием нагрузок и определять их реакцию на заданное воздействие. Результаты: Предложена новая методика расчета котла вагона-цистерны с использованием коэффициента интенсивности напряжения, который напрямую зависит от трех составляющих распределения напряженно-деформированного состояния и снижения давления в зоне консольного крепления котла цистерны (опора на лежни) с максимальным давлением. Определен тензор напряжений в месте крепления котла, который зависит не только от особенностей крепления, но и от смещения наливного груза в процессе движения, что может привести к нарушению устойчивости вагона-цистерны. Практическая значимость: Расчеты по предложенной методике позволят моделировать реальное поведение котла вагона-цистерны при перевозке наливного груза и показать наглядно картину по распределению и концентрации напряжений в любом узле или детали, что является одной из основных задач при проектировании вагонов.

Ключевые слова: Вагон-цистерна, прочность, напряженно-деформированное состояние, тензор напряжений

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

Assessing the Tank Car Boiler’s Strength in the Event of Liquid Cargo Displacement L. V. Martynenko, A. Р. Karbusheva, D. P. Kononov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-657-666

Purpose: To evaluate the strength of the tank car boiler during the transportation of liquid cargo. Methods: The Femap software package was used to determine the stress-strain state of the tank car boiler during the transportation of liquid cargo. The simulation of the behavior of virtual parts, components, and systems under loads and the assessment of their response to a given impact was facilitated by this. Results: A new method has been created to calculate a tank car boiler using the stress intensity factor. The stress intensity factor is directly dependent on the three components of the stress-strain state distribution and the reduction of pressure in the area of the boiler cantilever fixture (support on the sleepers) with maximum pressure. The stress tensor at the boiler attachment point has been identified. It depends not only on the specific features of the fixture but also on the displacement of the liquid cargo during movement that can lead to tank car instability. Practical significance: Calculations based on the proposed methodology will allow simulating the actual behavior of a tank car boiler during the transportation of liquid cargo and provide a clear picture of the distribution and concentration of stresses in any node or part, which is one of the main objectives in the design of tank cars.

Keywords: Tank car, strength, stress-strain state, stress tensor

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

В статье рассмотрен принцип построения частотного управления асинхронным двигателем с шестиканальным датчиком — формирователем алгоритма. Цель: Широкий спектр преимуществ асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором совместно с частотным преобразователем привел к распространенному использованию такого электропривода во многих сферах. При этом характеристики систем автоматического управления частотным преобразователем сложны в технической реализации, а их стоимость значительно превышает стоимость асинхронного двигателя. Предлагаемый способ управления частотным преобразователем, основанный на прямом векторном управлении от оптронного датчика — формирователя алгоритма, позволяет получить широкий диапазон регулирования скоростей электродвигателя при оптимальном соотношении энергетических и механических свойств. Жесткая связь датчика с ротором двигателя задает постоянное скольжение и определяет алгоритм работы ключей инвертора с заданной частотой и положение вектора потокосцепления ротора относительно вектора потокосцепления обмотки статора во всем диапазоне регулирования. Методы: Проведены экспериментальные исследования на лабораторной установке, получены рабочие, механические и регулировочные характеристики. Результаты: Было установлено, что зависимость скорости двигателя от напряжения на входе инвертора носит линейный характер, рост момента вызывает снижение скорости двигателя, причем на холостом ходу при отсутствии нагрузки скорость двигателя существенно выше номинального значения. При нагрузке двигателя около 70 % от номинального значения скорость, ток и момент соответствуют номинальным значениям, в то время как коэффициент полезного действия оказывается ниже на 15 %, чем номинальное значение, за счет потерь в выпрямителе и инверторе и потерь от высших гармоник. Практическая значимость: Результаты исследований подтвердили работоспособность предлагаемого способа в широком диапазоне скоростей и нагрузок, имеют значение для оценки применимости способа управления в силовом электроприводе.

Ключевые слова: Асинхронный электропривод, система управления, шестиканальный оптронный датчик — формирователь алгоритма, электромеханические характеристики, экспериментальные исследования

Контакты: marikin_s@mail.ru, evstam@mail.ru, zhem@mail.ru, 11lisov11@gmail.ru, hvostol@mail.ru

Vector Control of Asynchronous Motors with an Optronic Sensor Algorithm Generator А. N. Marikin, A. M. Evstafyev, V. G. Zhemchugov, A. D. Onofriychuk, O. V. Khvostova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-667-675

The article discusses the principle of constructing frequency control of an asynchronous motor with a six–channel sensor algorithm generator. Purpose: The broad spectrum of benefits offered by an asynchronous electric motor equipped with a closed-loop rotor in conjunction with a frequency converter has resulted in the extensive utilisation of such an electric drive in numerous domains. Concurrently, the technical implementation of automatic frequency converter control systems is challenging, and their financial expense greatly exceeds that of an asynchronous motor. The proposed method for controlling a frequency converter, based on direct vector control from an optronic sensor algorithm generator, allows for a wide range of motor speed control with an optimal ratio of energy and mechanical properties. The sensor’s rigid connection to the motor rotor establishes a constant slip, thereby dictating the inverter key’s operational algorithm, the frequency at which it operates, and the position of the rotor clutch-flow vector relative to the clutch-flow vector of the stator winding across the entire control range. Methods: A series of experimental studies have been conducted on a laboratory installation, and operational, mechanical, and control characteristics have been obtained. Results: The investigation has revealed a linear relationship between the motor speed and the voltage input to the inverter, whereby an increase in torque resulted in a decrease in motor speed. Additionally, in the absence of load and at idle, the motor speed has been found to exceed the nominal value by a significant margin. At a motor load of approximately 70% of the rated value, the speed, current and torque correspond to the rated values. However, the efficiency is 15% lower than the rated value, due to losses in the rectifier and inverter, and higher harmonics. Practical significance: The research has confirmed the operability of the proposed method over a wide range of speeds and loads, and it will be important for evaluating the applicability of the control method in a power electric drive.

Keywords: Asynchronous electric drive, control system, six–channel sensor algorithm generator, electromechanical characteristics, experimental research

Contacts: marikin_s@mail.ru, evstam@mail.ru, zhem@mail.ru, 11lisov11@gmail.ru, hvostol@mail.ru

Цель: Предложить перспективы развития железнодорожной инфраструктуры Российской Федерации в рамках формирования новой концепции международного транспортного коридора «Север — Юг» в условиях санкционного давления глобального Запада в отношении его стран-участниц. Методы: Системный анализ. Результаты: Рассмотрена интеграция инфраструктуры международного транспортного коридора «Север — Юг» и Северного морского пути. Практическая значимость: Предложены варианты развития железнодорожной инфраструктуры Арктической зоны России для интеграции международного транспортного коридора «Север - Юг» и Северного морского пути с целью повышения логистической маневренности экспортных и  импортных перевозок в  условиях санкционной политики Запада.

Ключевые слова: Международный транспортный коридор, экспортные и импортные перевозки, геополитика, логистическая маневренность, железнодорожная инфраструктура

Контакты: anisvl@mail.ru, 3123810@mail.ru, apk@lgt.ru

Integration of the International Transport Corridor Infrastructures of the North — South and the Northern Sea Route V. А. Anisimov, S. V. Shkurnikov, A. P. Konuhov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-676-684

Purpose: To propose prospects for developing the railway infrastructure of the Russian Federation within the framework of a new concept for the international North — South transport corridor. This is particularly important given the sanctions pressure that Western countries are exerting on its members. Methods: System analysis. Results: The integration of the international transport corridor infrastructure of North — South and the Northern Sea Route has been considered. Practical significance: Proposals have been made for the development of the railway infrastructure in the Arctic zone of Russia, with a view to integrating the international North — South transport corridor and the Northern Sea Route. The aim of this integration is to increase the logistical maneuverability of export and import transportation in the context of the sanctions policy of the global West.

Keywords: International transport corridor, export and import transportation, geopolitics, logistical maneuverability, railway infrastructure

Contacts: anisvl@mail.ru, 3123810@mail.ru, apk@lgt.ru

Сформулировать направления развития принципов управления транспортной работой припортовых грузовых станций на основе интеллектуальных алгоритмов, использования аксиомат технологических процессов и обработки массивов данных временных параметров. Методы: На основе анализа научных работ в направлении данных исследований применена методологическая база интеллектуальных алгоритмов, авторские модели цифровых аксиомат транспортных процессов припортовых станций, учитываемых при выборе вариантов местной работы. Результаты: В статье представлены принципы формирования алгоритмов управления транспортной работой припортовых грузовых станций на основе авторской аксиоматики технологических процессов и выбора эффективных вариантов решения транспортных конфликтов в условиях множества вариантов обслуживания, их оценки и выбора рациональных с применением интеллектуальных методов. Исследованы возможные перспективы адаптации интеллектуальных алгоритмов управления к транспортной работе припортовых грузовых станций с целью выбора эффективных технологических параметров местной работы. Практическая значимость: На примере транспортно-технологической схемы станции представлены авторский подход к формированию блок-схем управляющих алгоритмов с учетом возможных вариантов обслуживания, решением вероятных транспортных конфликтов и сокращением временных задержек.

Ключевые слова: Припортовая грузовая станция, параметры транспортной работы, аксиоматика, нейросеть, блок-схемы алгоритмов управления, интеллектуализация, аналитическое моделирование, модельные схемы транспортных конфликтов

Контакты: o_chislov@mail.ru, luganchenko.n@yandex.ru, iren306@yandex.ru

Actual Directions for the Development of Management Principles for the Transport Operations at Port Freight Stations O. N. Chislov, N. M. Luganchenko, D. S. Bezusov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-685-697

Purpose: To develop guidelines for the management of transport operations at port freight stations, based on intelligent algorithms and the application of axiomatic design to technological processes, as well as the processing of arrays of time parameter data. Methods: Following a thorough analysis of the scientific papers relevant to these studies, intelligent algorithms and the author’s models of digital axiomats of transport processes at port stations were utilised in the selection of local operation options. Results: The article sets out principles for creating algorithms to manage transport operations at port freight stations. These principles are based on the author’s axiomatics of technological processes and selection of effective solutions for resolving transport conflicts in the context of multiple service options. The article also discusses the evaluation and selection of rational options using intelligent methods. A study was conducted into the potential for adapting intelligent control algorithms to transport operations at port freight stations, with a view to selecting effective technological parameters for local operations. Practical significance: The author presents their approach to creating control algorithm flowcharts using the example of a station’s transport and technological scheme. This takes into account various service options, potential transport conflicts, and time delays.

Keywords: Port freight station, transport operation parameters, axiomatics, neural network, control algorithm flowcharts, intellectualization, analytical modelling, transport conflict model schemes

Contacts: o_chislov@mail.ru, luganchenko.n@yandex.ru, iren306@yandex.ru

Цель: Рассмотрена проблема координации развития взаимодействующих транспортных инфраструктур, технологий их функционирования, планирования и  управления с  учетом реинжиниринга бизнес-процесса реализации примыканий путей необщего пользования к инфраструктуре ОАО «РЖД» от момента обращения клиента до ввода новой инфраструктуры в эксплуатацию и постинвестиционного мониторинга исполнения перевозок. Методы: Структурно-функциональный анализ, имитационное моделирование, теория единого технологического процесса на транспорте, экспериментальное технорабочее проектирование программного обеспечения и баз данных. Результаты: Исследован и спроектирован функциональный состав, алгоритмические и интерфейсные решения автоматизированной подсистемы «Единая база данных обращений о  развитии существующих или строительстве новых примыканий железнодорожных путей необщего пользования к инфраструктуре ОАО “РЖД”» (АС ЕТП НП.ТУ). Сформирована схема информационных потоков и архитектуры системы с учетом уровней иерархии, степени централизации самой системы, смежных систем и пользователей, базирующаяся на интеграционном взаимодействии действующих в ОАО «РЖД» автоматизированных систем. Выполнено нивелирование последствий рассинхронизации реконструктивных и технологических мероприятий, несбалансированности их параметров, что устраняет затруднения в продвижении транспортных потоков и  рост операционных расходов, предотвращает потери грузовой базы и  избыточную мощность отдельных элементов транспортно-логистических систем. Практическая значимость: Организовано единое информационное пространство для всех участников процесса рассмотрения обращений о примыкании строящихся, реконструируемых, восстановленных железнодорожных путей необщего пользования к инфраструктуре ОАО «РЖД» или о развитии существующих примыканий с оперированием едиными данными. Это обеспечивает прозрачность рассмотрения обращений, улучшает взаимодействие причастных подразделений и повышает качество управленческих решений.

Ключевые слова: Примыкания путей необщего пользования, бизнес-процесс, функциональный состав, единая база данных, реконструктивные и технологические мероприятия, взаимодействие подразделений

Контакты: iedt@iedt.ru, iedt@iedt.ru, iedt@iedt.ru, iedt@iedt.ru, iedt@iedt.ru, borodinaf@mail.ru

Coordinated Development of Non-Public and Public Railway Infrastructures: Technology, Economics and Digital Tools V. V. Panin, S. S. Grekov, G. G. Gorbunov, E. V. Panin, G. V. Lysov, A. F. Borodin
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-698-711

Purpose: The paper investigates the issue of coordinating the development of interacting transport infrastructures and their operating technologies, as well as the associated planning and management. This takes into account the re-engineering of business processes for implementing non-public railway junctions within the JSC “Russian Railways” infrastructure, from the moment a client makes a request to the commissioning of new infrastructure, as well as post-investment monitoring of transportation performance.Methods: Structural and functional analysis, simulation modelling theory of a unified technological process in transport, experimental technical and working design of software and databases. Results: The functional composition, algorithms and interface solutions of the automated subsystem of the “Unified Database of Requests for the Development of Existing or Construction of New Non-Public Railway Junctions and Their Implementation into the Infrastructure of JSC “Russian Railways” (AS ETP NP.TU)” have been investigated and designed. Taking into account the hierarchy levels, the degree of centralisation of the system itself, related systems and users, the scheme of information flows and the architecture of the system have been created. They are based on the integrated interaction of automated systems operating within Russian Railways. Levelling the consequences of desynchronisation between reconstruction and technological measures and the imbalance of their parameters eliminates difficulties in promoting traffic flows and growth in operating costs. It also prevents the loss of the cargo base and the excess capacity of individual elements of transport and logistics systems. Practical significance: A unified information space has been organised for all participants in the process of reviewing applications to connect railway tracks under construction, reconstruction or restoration that are not in public use to the Russian Railways infrastructure, or to develop existing junctions, using unified data. This will ensure transparency in the consideration of applications, improve interaction between the relevant departments, and enhance the quality of management decisions.

Keywords: Non-public railway junctions, business process, functional composition, unified database, reconstructive and technological measures, interaction of departments

Contacts: iedt@iedt.ru, iedt@iedt.ru, iedt@iedt.ru, iedt@iedt.ru, iedt@iedt.ru, borodinaf@mail.ru

Цель: Разработать модель проектирования цифровых сетей в местах пересечения с другими цифровыми системами железнодорожного транспорта, работающих в стандарте LTE-1800 TDD. Методы: Сбор, анализ, обобщение научно-технической информации и существующих решений; метод математического и программного моделирования. Результаты: В статье приведены результаты создания модели проектирования цифровой сети в месте пересечения со смежной цифровой сетью, работающей в стандарте LTE-1800 TDD. Модель разработана с использованием компьютерного моделирования в САПР «Альбатрос-Зона». Данная модель учитывает все помехи, действующие на проектируемую сеть, — как внешние, так и внутренние: помехи по соседнему каналу, по совмещенному каналу, интермодуляционные помехи и др. Программа симулирует работу системы для разных вариантов настройки базовых станций, и поэтому можно проанализировать работоспособность системы в случае совместной работы смежных систем. Также было проведено математическое моделирование расчета дальности радиосвязи при различных сигнально-кодовых конструкциях стандарта LTE-1800 TDD, и  получены результаты, схожие с компьютерным моделированием. Сделаны выводы о применимости и работоспособности данной модели проектирования. Практическая значимость: Предложенная модель проектирования цифровой сети в местах пересечения с другими цифровыми системами железнодорожного транспорта стандарта LTE-1800 TDD может применяться при разработке и проектировании высокоскоростных магистралей, а также в случаях создания цифровых сетей технологической железнодорожной радиосвязи при необходимости. Данная модель позволит проанализировать целесообразность использования ширины полосы частоты 10 МГц и сделать выводы о применимости данной модели для конкретного случая.

Ключевые слова: LTE-1800 TDD, цифровые системы технологической радиосвязи, проектирование сетей радиосвязи, частотный ресурс, программное моделирование, железнодорожный транспорт, радиосвязь

Контакты: lobeev1@mail.ru

Digital Network Modelling for Railway Transport Sector at the Intersection with Other Digital Networks D. P. Lobeev
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-712-721

Purpose: To develop a model for designing digital networks at the intersection with other digital railway transport systems that operate using the LTE-1800 TDD standard. Methods: Collection, analysis and generalisation of scientific and technical information and existing solutions; mathematical and software modelling. Results: This paper presents the results of creating a digital network design model at an intersection with an adjacent digital network operating in the LTE-1800 TDD standard. This model was developed using computer simulation in the Albatross-Zone CAD system. The model considers all kinds of interference affecting the designed network, including external and internal sources such as adjacent and combined channel interference and intermodulation interference. The programme simulates the operation of the system with different base station configurations, enabling analysis of the system's performance in the event of joint operation with adjacent systems. Mathematical modelling was also performed to calculate the range of radio communication with various LTE-1800 TDD standard signal-code designs. The results obtained were similar to those of the computer modelling. Conclusions have been drawn regarding the applicability and operability of this design model. Practical significance: The proposed model for designing a digital network at points of intersection with other digital railway transport systems of the LTE-1800 TDD standard can be used for the development and design of high-speed railways, including railway digital radio communication systems, if necessary.This model will facilitate the analysis of the feasibility of utilising a 10 MHz bandwidth and draw conclusions about the applicability of this model for a specific case.

Keywords: LTE-1800 TDD, digital radio communication systems, radio network design, frequency resource, software modelling, railway transport, radio communication

Contacts: lobeev1@mail.ru

Цель: Предложение методики определения собственных частот вертикальных колебаний мостовых опор немассивной конструкции, применяемых при строительстве эстакад на высокоскоростных железнодорожных магистралях. Методы: В статье рассматривается модель опоры в виде стержня с распределенной массой, имеющая в верхней части сосредоточенную массу, моделирующую влияние пролетного строения, опирающегося на опору. Результаты: Приведенные в статье данные дают возможность установить, при каких параметрах опоры можно определять собственную частоту ее вертикальных колебаний без учета упругости материала опоры и ее основания. Практическая значимость: Знание параметров опоры, при которых можно не учитывать упругость материала опоры и ее основания, позволяет повысить точность определения собственных частот вертикальных колебаний опор, что особенно важно при сооружении опор мостовых сооружений в виде эстакады или немассивных конструкций, применяемых при строительстве высокоскоростных железнодорожных магистралей.

Ключевые слова: Собственные частоты, мостовые опоры немассивной конструкции, высокоскоростные железнодорожные магистрали (ВСМ), динамика, мосты

Контакты: svn193921@rambler.ru, langandrew@yandex.ru

Vertical Natural Frequency Vibrations of Non-Massive Bridge Supports V. N. Smirnov, A. V. Lang
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-722-728

Purpose: The study proposes a methodology for determining the natural frequencies of vertical vibrations of non-massive bridge supports used in the construction of high-speed railway viaducts. Methods: The article sets out to explore a support model, which is represented by a rod with distributed mass, featuring a concentrated mass at the top. This mass simulates the influence of the superstructure resting on the support. Results: The presented data enable the identification of the support parameters under which the natural frequency of its vertical vibrations can be determined without consideration of the elasticity of the support material and its foundation. Practical significance: Understanding the support parameters that enable the disregard of the elasticity of the support and foundation material enhances the precision of determining the natural frequencies of vertical vibrations. This is of particular importance in the construction of bridge supports, such as viaducts, and other non-massive structures used in the construction of high-speed railways.

Keywords: Natural frequencies, non-massive bridge supports, high-speed railways (HSR), dynamics, bridges

Contacts: svn193921@rambler.ru, langandrew@yandex.ru

В статье рассматриваются вопросы применения систем пассивной безопасности на железнодорожном транспорте. Проведен анализ существующих систем защиты, их конструктивных особенностей и эффективности. Цель исследования: Анализ существующих систем пассивной безопасности в транспортной отрасли и разработка обоснованных технических решений по внедрению систем пассивной безопасности на грузовых вагонах. Результаты: Проведен анализ развития систем пассивной безопасности; рассмотрены нормативные документы, и выявлены причины, по которым невозможно на данном этапе внедрить крэш элементы в конструкцию грузового подвижного состава; на основе анализа систем пассивной безопасности предложены варианты для их применения на грузовом подвижном составе; предлагается применять крэш элементы на некоторых типах грузовых вагонов, в зависимости от их конструктивных особенностей. Практическая значимость: Применение крэш буферов и комбинированных сцепок на некоторых типах грузового подвижного состава в случае аварийной ситуации позволит: снизить риск схода вагона с рельсов и повреждения кузова вагона за счет поглощения энергии удара; обеспечить сохранность груза в случае аварийной ситуации; снизить вероятность разрушения объектов инфраструктуры и элементов верхнего строения пути и затраты на ремонт подвижного состава.

Ключевые слова: Пассивная безопасность, грузовой вагон, инновационный подвижной состав, жертвенные части, крэш-буфер

Контакты: komaidanovnvc@yandex.ru, smirnovnvc@mail.ru, zverev-nvc@yandex.ru, chernova@pgups.ru

Passive Safety of Freight Wagons As a Criterion for Innovative Freight Rolling Stock A. A. Komaidanov, A. N. Smirnov, M. V. Zverev, T. M. Chernova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-729-738

The article discusses the application of passive safety systems in railway transport. It analyzes existing protection systems, their design features, and effectiveness. Purpose: To analyze existing passive safety systems in the transport industry and develop reasonable technical solutions for implementing passive safety systems on freight wagons. Results: The development of passive safety systems has been analysed; regulatory documents have been reviewed and the reasons why it is not possible to introduce crash elements into the design of freight rolling stock at this stage have been identified. Based on the analysis of passive safety systems, options for their application on freight rolling stock have been proposed, including crash elements on certain types of freight cars, depending on their design features. Practical significance: The use of crash buffers and combined couplers on certain types of freight railcars in emergency situations will reduce the risk of car derailment and damage to the car body due to the absorption of impact energy. This will ensure the safety of cargo in emergency situations, reduce the probability of damage to infrastructure facilities and elements of the track superstructure, and decrease the cost of rolling stock repair.

Keywords: Passive safety, freight railcar/wagon, innovative rolling stock, sacrificial elements, crash buffer

Contacts: komaidanovnvc@yandex.ru, smirnovnvc@mail.ru, zverev-nvc@yandex.ru, chernova@pgups.ru

Цель: Разъяснить на конкретных примерах последовательность выполнения поверочных расчетов каменных бескосоурных лестниц в рамках обследований их технического состояния. Материалы и методы: Расчеты выполнены при помощи математического аппарата и данных, собранных в процессе предыдущего исследования. Результаты: Приведено развернутое описание отобранных примеров. Даны рекомендации по анализу полученных результатов. Практическая значимость: Предоставление практикующим инженерам расчетных инструментов для оценки состояния ценных исторических конструкций.

Ключевые слова: Каменные конструкции, бескосоурные лестницы, висячие лестницы, обследование, реконструкция, реставрация, поверочные расчеты, примеры расчета

Контакты: mischaweber@mail.ru, akuznetsov@pgups.ru

On Restoring Cantilever Stone Staircases in the Architecture of St. Petersburg. Part 2. How to Calculate a Straight Flight Staircase with Plane Treads M. D. Veber, A. V. Kuznetsov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-739-749

Purpose: To provide a comprehensive overview of the stone cantilever stairs. Materials and methods: A comprehensive archival investigation was undertaken. A thorough analysis and comparison of extant scientific and practical research in this field was conducted. Results: Adequate data has been collated for the purpose of conducting a structural analysis of extant structures. It is recommended that the experience of designing, building and operating the object of research be taken into account. Practical significance: The findings of this research will provide designing engineers with the calculation tools necessary to assess valuable historical objects.

Keywords: Stone structures, cantilever stairs, hanging/cantilever stairs, inspection, reconstruction, restoration, verification calculations, sample calculations

Contacts: mischaweber@mail.ru, akuznetsov@pgups.ru

Интеграция расчетных модулей с программами информационного моделирования (BIM) является актуальным направлением цифровизации проектных процессов в строительстве. На сегодняшний день отсутствуют широко внедренные решения, обеспечивающие полноценный обмен инженерными данными между BIM-моделью и расчетными модулями без участия промежуточных преобразователей или ручного ввода. Цель: Экспериментальная проверка возможности односторонней интеграции цифровой информационной модели (ЦИМ), построенной в среде «nanoCAD BIM Строительство», с расчетным веб-приложением «Диаграммы предельных состояний» на основе использования внешнего источника данных в формате Excel. Методы: Включают инженерное моделирование, параметризацию цифровой модели железобетонного элемента, применение табличного структурирования данных, автоматизированную передачу информации между системами, а также сравнительный и визуальный анализ точности и устойчивости результатов. Основу подхода составляют принципы совместимости форматов, без применения программных API и скриптовой интеграции. Результаты: Показали, что передача параметров геометрии, материалов и армирования из BIM-модели в расчетную систему обеспечивает полную воспроизводимость расчетной диаграммы без искажений и с устранением типовых ошибок ввода. Выявлено снижение временных затрат в два раза по сравнению с ручным вводом. Практическая значимость: Состоит в возможности интеграции предложенного подхода в реальные проектные процессы и в потенциале его развития для организации двустороннего обмена данными между BIM-моделями и расчетными модулями в рамках цифровых двойников строительных конструкций.

Ключевые слова: Технологии информационного моделирования (ТИМ), Building Information Modeling (BIM), цифровая информационная модель, интеграция программного обеспечения, параметрическое моделирование, диаграммы предельных состояний, диаграммы взаимодействия

Контакты: dvbol1240@gmail.com, stiwosv@gmail.com, ledyaev@yandex.ru

Integration of BIM-Based Pier Model with Limit State Diagram Calculations D. V. Bol, S. E. Svintsov, A. P. Ledyaev
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-750-760

The integration of calculation modules and information modelling (BIM) represents a contemporary trend in the digitalisation of design processes within the construction industry. At present, there is a lack of solutions providing a comprehensive exchange of engineering data between the BIM model and calculation modules without using intermediate converters or manual input. Purpose: The experimental verification of the possibility of unilateral integration of a digital information model (DIM) built in the nanoCAD BIM Construction environment with the Limit State Diagrams calculation web application was conducted based on the external data source in Excel format. Methods: Engineering modelling, parameterization of a reinforced concrete structural element, data structuring using spreadsheet formats, automated data transfer between systems, and comparative and visual analysis to assess the accuracy and robustness of the results. The approach is based on format compatibility principles eschewing the use of custom APIs or external scripts. Results: The transfer of geometric, material, and reinforcement parameters from the BIM model to the analytical module has been demonstrated to ensure complete reproducibility of the calculated diagram, eliminate common input errors, and reduce the time required for data preparation by twofold compared to manual entry. The practical significance: The integration of the proposed approach into physical design processes and its potential for organising bilateral data exchange between BIM models and calculation modules within the framework of building structure digital twins have been demonstrated.

Keywords: Information modelling technologies, Building Information Modelling (BIM), Digital Information Model, software integration, parametric modelling, limit state diagrams, interaction diagrams

Contacts: dvbol1240@gmail.com, stiwosv@gmail.com, ledyaev@yandex.ru

Цель: Анализ аварийности на внутренних водных путях России с акцентом на Арктический регион, выявление ключевых факторов риска и  разработка мер по повышению безопасности судоходства. Методы: Использованы статистический анализ данных за 2007–2024 гг., гидрографическая оценка водных путей, многофакторный анализ причин аварийности, сравнение эффективности современных и традиционных методов навигации. Результаты: Выявлены основные типы происшествий: посадки на мель (35 %), столкновения (25 %), затопления судов (15 %). Определены ключевые причины: человеческий фактор (42 %), нарушения эксплуатации (28 %), износ инфраструктуры (20 %), экстремальные погодные условия (10 %). Практическая значимость: Разработаны рекомендации по модернизации навигационных систем с  применением технологий ГЛОНАСС/GPS; созданию сети аварийно-спасательных пунктов; внедрению специализированных программ подготовки экипажей; усилению экологичсность мониторинга с использованием дронов и датчиков. Реализация предложенных мер позволит снизить аварийность на 30–40 % и минимизировать экологический ущерб в Арктическом регионе.

Ключевые слова: Внутренние водные пути, Арктика, аварийность судов, навигационная безопасность

Контакты: navolkova@aari.ru

An Integrated Approach to Reducing Accidents on Inland Waterways in the Arctic Region of Russia N. A. Volkova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-761-775

Purpose: To analyse accidents on inland waterways in Russia with a particular focus on the Arctic zone. To identify the key risk factors. To develop measures to improve navigation safety. Methods: The data for the period 2007–2024 was subjected to statistical analysis, while a hydrographic assessment of the waterways was also conducted. Furthermore, a multivariate analysis of accident causes was performed, and a comparison was made of the effectiveness of modern and traditional navigation methods. Results: The primary categories of accidents identified were groundings (35%), collisions (25%), and ship sinking (15%). The primary causes have been identified as follows: human error (42%), operational violations (28%), infrastructure wear and tear (20%), and extreme weather conditions (10%). Practical significance: Recommendations have been formulated for the modernisation of navigation systems through the utilisation of GLONASS/GPS technologies; the establishment of a network of emergency rescue stations; the introduction of specialised crew training programmes; and the augmentation of environmental monitoring using unmanned aerial vehicles (UAVs) and sensors. The implementation of the proposed measures is expected to result in a 30-40% reduction in accidents and a significant minimisation of environmental damage in the Arctic region.

Keywords: Inland waterways, Arctic, ship accident rate, navigation safety

Contacts: navolkova@aari.ru

Цель: Показать необходимость внедрения цифровой информационной модели на всем протяжении жизненного цикла промышленных зданий. Методы: В настоящее время использование BIM-технологий становится обязательной составляющей на всех этапах жизненного цикла зданий различного назначения — от момента проектирования, строительства и до полного их сноса. Показать многообразие области практического применения цифровых информационных моделей. Выявить особенности подхода к вопросам, связанным с проектированием, реконструкцией, вариантами подхода к редевелопменту промышленных зданий. Выполнить анализ документов, регулирующих требования к цифровой информационной модели (ЦИМ). Рассмотреть процесс создания цифровой модели с приведением одного из вариантов реализации проекта по разработке ЦИМ для промышленного объекта. Результаты: Разработана методика формирования эксплуатационной ЦИМ на основе наземного лазерного сканирования, элементами которой являются архитектурные и конструктивные решения, сопутствующая техническая документация и другие материалы. Практическая значимость: На конкретном примере показана необходимость и целесообразность внедрения ЦИМ в проектирование, строительство и реконструкцию промышленных объектов.

Ключевые слова: Цифровая информационная модель, промышленный объект, редевелопмент, наземное лазерное сканирование, программное обеспечение Revit

Контакты: anzhelikaalexeevna@gmail.com, 3046921@mail.ru, elena.trety@yandex.ru, syrmava@mail.ru

Experience in Building Information Model (BIM) for Industrial Buildings A. A. Sharafutdinova, M. Ya. Bryn, E. G. Tretyakova, Zh. V. Ivanova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-776-789

Purpose: To demonstrate the necessity of implementing a Building Information Model (BIM) throughout the life cycle of industrial buildings. Methods: At present, Building Information Modelling (BIM) technologies have become a mandatory component at all stages of a building’s life cycle for various purposes, from design and construction to demolition. In this regard, this paper showcases the diverse range of practical BIM applications. Furthermore, it reveals the peculiarities of the approach to issues related to the design and reconstruction of industrial buildings, as well as alternatives for their redevelopment. Additionally, it analyses the documents that regulate BIM requirements. Finally, it presents a variant for realising a project using BIM development for an industrial object, and considers creating a digital model. Results: A methodology for developing an operational Building Information Modelling (BIM) process based on terrestrial laser scanning has been established. This includes architectural and construction solutions, technical documentation and others. Practical significance: The necessity and expediency of implementing BIM in the design, construction and reconstruction of industrial facilities is demonstrated using a specific example.

Keywords: Building information model, industrial facility, redevelopment, terrestrial laser scanning, Revit software

Contacts: anzhelikaalexeevna@gmail.com, 3046921@mail.ru, elena.trety@yandex.ru, syrmava@mail.ru

Цель: Построить методику, позволяющую проводить оценку устойчивости систем частотно-временного обеспечения, подверженных воздействию дестабилизирующих факторов различного характера. Методы: Методы системного анализа, положения теории формирования сетей тактовой сетевой синхронизации и систем единого времени, методы анализа надежности, живучести и устойчивости технических систем, а также методы математического моделирования и теории вероятностей. Результаты: Построена методика, позволяющая проводить оценку устойчивости систем частотно-временного обеспечения, подверженных воздействию дестабилизирующих факторов, в основе которой лежит оценка показателей надежности и живучести. Построенная методика позволяет отразить качество процесса функционирования систем частотно-временного обеспечения при воздействии различных дестабилизирующих факторов, что в последствии является основой для выработки управленческих решений в условиях дестабилизирующих воздействий. Теоретическая значимость: Заключается в расширении области применения теории надежности и живучести систем для оценки устойчивости процесса функционирования сетей электросвязи и систем частотно-временного обеспечения, учитывая при этом тот факт, что устойчивость сетей электросвязи и ее подсистем сложно оценить классическими методами. Практическая значимость: Заключается в создании научно обоснованных предложений обеспечения требуемой устойчивости процесса функционирования систем частотно-временного обеспечения в условиях воздействия дестабилизирующих факторов естественного и искусственного характера вследствие отсутствия комплексной проработки вопросов доставки сигналов точного времени и частоты в условиях, отличных от нормативных.

Ключевые слова: Устойчивость, надежность, живучесть, частотно-временное обеспечение, злоумышленник, дестабилизирующий фактор, коэффициент готовности, коэффициент оперативной готовности

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

Assessing the Stability of an Integrated Timescale Synchronization and Delivery System Operating Under the Influence of Destabilizing Factors А. K. Kanaev, E. V. Oparin, E. V. Oparina
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-790-801

Purpose: To develop a methodology for assessing the stability of time-frequency support systems exposed to various destabilizing factors. Methods: System analysis methods, the theory of network clock synchronization and unified time systems, methods for analyzing reliability, survivability and stability of technical systems, methods of mathematical modelling, and probability theory. Results: A methodology has been developed for evaluating the stability of time-frequency support systems exposed to destabilizing factors, based on reliability and survivability assessment. The developed methodology makes it possible to reflect the quality of time-frequency support system functioning under the influence of various destabilizing factors. Subsequently, it will form the basis for managerial decision-making under conditions of destabilizing influences. Theoretical significance: This methodology will allow a wide application of the system reliability and survivability theory ensuring the functional stability of telecommunication networks and time-frequency systems, as the stability of telecommunication networks and its subsystems is difficult to assess using traditional methods. Practical significance: The scientifically-based proposals mentioned above focus on ensuring the required stability of the functioning of time-frequency support systems under the influence of destabilizing factors, both natural and artificial, due to the lack of comprehensive study of the accurate time and frequency signal delivery outside of regular environments.

Keywords: Stability, reliability, survivability, time-frequency support, attacker, destabilizing factor, readiness coefficient, operational readiness coefficient

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

Цель: Представить результаты исследований, посвященных анализу влияния температуры и освещенности на эффективность солнечных фотоэлементов, изготовленных из различных видов материалов. Провести сравнение характеристик кремниевых и тонкопленочных фотоэлектрических материалов. Выявить наиболее устойчивые к внешним воздействиям материалы изготовления фотоэлектрических элементов для решения вопроса о целесообразности их применения в различных климатических условиях. Методика: Для определения энергоэффективности солнечных фотоэлементов, изготовленных из различных кремниевых и тонкопленочных материалов, опробована методика расчета вольтамперных характеристик (ВАХ) и степень влияния на них температуры поверхности солнечного элемента (СЭ) и величины ее освещенности, а также величин последовательного (Rs) и параллельного (Rsh) сопротивлений, связанных с потерями и утечками токов. Методы: Использованы методы сравнения и анализа полученных результатов, а также их графической визуализации, которые легли в основу формирования выводов и рекомендаций, а также обоснования выбора материалов изготовления солнечных фотоэлементов на основе показателя «энергоэффективность». Практическая значимость: Результаты представленных исследований позволяют обоснованно осуществлять выбор материалов фотоэлектрических элементов при использовании нетрадиционной солнечной энергии взамен традиционной при электрообеспечении обособленных объектов, в том числе и предприятий железнодорожной отрасли, что позволяет реализовать принцип энергоресурсосбережения на любом объекте внедрения полученных результатов.

Ключевые слова: Энергоэффективность, солнечные элементы, фотоэлектрические материалы, температурная стабильность, освещенность, коэффициент полезного действия

Контакты: ripol-saragosi@mail.ru, durnev.iv@mail.ru, nttk@pgups.ru

The Impact of the Surface Temperature and Light Intensity on the Performance of Photovoltaic Cells T. L. Ripol-Saragosi, I. S. Durnev, I. Yu. Novoselsky
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-802-810

Purpose: To present the research results describing the impact of temperature and sunlight intensity on the efficiency of solar photovoltaic cells of various types. To compare the characteristics of silicon and thin-film photovoltaic materials and to identify the most resistant materials for the photovoltaic cells. To analyse their feasibility in various climatic conditions. To assess the energy efficiency of solar photovoltaics made of silicon and thin-film materials of different types. A new method has been tested for the calculation of voltage characteristics (WAC), the level of influence of solar element surface temperature (SE) and the sunlight intensity, as well as the values of serial (Rs) and parallel (Rsh) resistances associated with losses and leakage of currents. Methods: Methods of comparative analysis and graphical visualization were used. They helped to make conclusions and recommendations, as well as justify the choice of materials for manufacturing solar cells based on the “energy efficiency” indicator. Practical significance: The results of the presented studies make it possible to select photovoltaic cell materials when using unconventional solar energy instead of traditional when providing electrical power to certain facilities including railway facilities, which makes it possible to implement the principle of energy conservation at any facility for the implementation of the results obtained.

Keywords: Energy efficiency, solar cells, photovoltaic materials, temperature stability, sunlight, efficiency

Contacts: ripol-saragosi@mail.ru, durnev.iv@mail.ru, nttk@pgups.ru

Цель: Рассмотреть факторы, оказывающие влияние на однородность прочности бетона при сжатии в конструкции. Определить, оказывают ли правила системы контроля влияние на значение неоднородности прочности. Установить степень влияния на результат места отбора образца из конструкции, связь направления разрушения/испытания образца относительно линии формования (поперек/вдоль) с искажением результата испытания разрушающими и неразрушающими методами контроля. Методы: Проведен анализ нормативной документации в области контроля качества бетона в контексте всего жизненного цикла зданий и сооружений; изготовлены образцы бетона разной формы (кубы и призмы) и размера из монолитного образца бетона — призмы с соотношением сторон 1:4; определена прочность при сжатии указанных образцов методами неразрушающего контроля по ударному импульсу и  скорости прохождения ультразвука в  разных направлениях, а  также методом разрушающего контроля (по ГОСТ 22690—2015, ГОСТ 10180—2012, ГОСТ 17624—2021). Оценка прочности осуществлялась в соответствии с ГОСТ 18105—2018. Результаты: Установлено, что в рамках действующей системы контроля предусмотрено большое количество варьируемых параметров, которые ведут к разному уровню достоверности выходной информации о прочности бетона при сжатии в конструкции. Экспериментально подтверждено, что на результат оценки прочности при сжатии, полученный разными способами контроля, по разному оказывает влияние направление линии испытания (относительно линии формования): при разрушающем контроле и контроле по ударному импульсу прочность ниже при испытании вдоль линии формования; при ультразвуковом контроле направление испытания не оказывает влияние на результат. Испытания показали, что прочность бетона в центральной части монолита ниже прочности по краям (подтверждено двумя видами контроля). Подтверждено снижение скорости ультразвука в бетоне с сохранением однородности результатов при базе прозвучивания менее 100 мм. Практическая значимость: Проведенные исследования являются основой эля эффективного проектирования контроля прочности бетона: установленные связи метода контроля, направления испытания, формы и  размера образцов для испытания и  достоверности получаемой измерительной информации позволят снизить количество отказов конструкций и повысить эффективность использования потенциала прочности бетона.

Ключевые слова: Бетон, прочность при сжатии, контроль качества, неразрушающие методы, разрушающий контроль, ударный импульс, скорость ультразвука, достоверность, неоднородность, коэффициент вариации

Контакты: cherepanova@pgups.ru, leikin@pgups.ru

Improving the Reliability of Test Results for Concrete Compressive Strength D. A. Cherepanova, A. P. Leykin
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-811-822

Purpose: To consider the factors influencing the homogeneity of concrete’s compressive strength in a structure. To determine whether the rules of the control system influence the value of strength heterogeneity. To establish the extent to which sample location within the structure influences the result, and the relationship between sample destruction/testing direction (across/along) relative to the moulding line and distortion of the test result by destructive and non-destructive methods. Methods: An analysis of regulatory documentation in the field of concrete quality control was conducted in the context of the entire life cycle of buildings and structures. Samples of concrete in different shapes and sizes (cubes and prisms) were made from a prism-shaped monolithic concrete sample with an aspect ratio of 1:4. The compressive strength of these samples was determined using non-destructive testing methods for impact pulse and ultrasound velocity in different directions, as well as by destructive testing (in accordance with the Russian standards GOST 22690-2015, GOST 10180-2012 and GOST 17624-2021). The strength of the material was assessed in accordance with the Russian standard GOST 18105-2018. Results: It was determined that the existing control system accommodates a multitude of variable factors, thereby resulting in divergent levels of reliability concerning the output information on the compressive strength of concrete. It has been experimentally confirmed that the compressive strength assessment results obtained by different testing methods are differently affected by the test line direction (relative to the line of molding). With destructive testing and impact pulse testing, the strength is lower when testing along the line of molding; with ultrasonic testing, the test direction does not affect the result. The findings of the tests indicated that the concrete strength in the central part of the monolith is lower than the strength at the edges (a conclusion that was corroborated by two types of testing). A decrease in the ultrasound velocity in concrete while maintaining the homogeneity of the results with a sounding base of less than 100 mm has been confirmed. Practical significance: The findings of the conducted studies will provide a solid foundation for the effective design of concrete strength testing. The established relationships between the testing method, test direction, shape and size of test specimens, and the reliability of the obtained measurement data will serve to reduce the number of structural failures and increase the efficiency of utilising the concrete strength potential.

Keywords: Concrete, compressive strength, quality control, non-destructive methods, destructive testing, impact pulse, ultrasound velocity, reliability, heterogeneity, variation coefficient

Contacts: cherepanova@pgups.ru, leikin@pgups.ru

Цель: Проанализировать имеющиеся отечественные и зарубежные источники информации о частоте и качестве применения средств индивидуальной мобильности (СИМ) в городах, а также тенденции развития этого перспективного направления транспорта. Методы: Анализ открытых источников информации, статистических данных, данных опросов и исследований. Результаты: СИМ становятся все более популярными в России и мире, особенно в крупных городах. Рост продаж СИМ и количество поездок свидетельствуют о значительном распространении этого вида транспорта в Российской Федерации и за ее пределами. Существует необходимость регулирования движения СИМ и обеспечения безопасности при их использовании. Развитие рынка СИМ требует дальнейшего совершенствования законодательства. Практическая значимость: Результаты анализа тенденций развития рынка СИМ могут быть использованы при разработке проектов по развитию городской инфраструктуры, для решения задач управления системой передвижений, для разработки мер по обеспечению безопасности использования СИМ. Анализ примеров развития инфраструктуры СИМ может быть использован при планировании и реализации проектов в сфере микромобильности.

Ключевые слова: Транспортная система, средства индивидуальной мобильности, городская мобильность, микромобильность, транспортная инфраструктура, электросамокат, кикшеринг

Контакты: nipigrad@yandex.ru, kanfrom@gmail.com

Contemporary Status and Future Prospects for Personal Mobility Devices L. А. Losin, A. A. Kalinin
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-823-830

Purpose: To analyse the available domestic and foreign information on the frequency of use and quality of personal mobility devices (PMD) in urban areas. To analyse the PMD development trends. Methods: Research on open source publications; statistical data; survey and research data. Results: The utilization of personal mobility devices is gaining popularity in Russia and worldwide, particularly in major urban areas. The PMD market growth indicates a significant spread of this type of transport in the Russian Federation and beyond. It is imperative to regulate the PMD movement and ensure safety when using them. The expansion of the PMD market necessitates the refinement of existing legislation. Practical significance: The results of the analysis of PMD trends can be used in projects for the development of urban infrastructure, to solve the problems of managing the transport system, and to develop measures to ensure the safety of PMD use. The analysis of PMD infrastructure development cases can facilitate the planning and implementation of micro-mobility projects.

Keywords: Transport system, personal mobility devices, urban mobility, micromobility, transport infrastructure, electric scooter, kick-sharing

Contacts: nipigrad@yandex.ru, kanfrom@gmail.com

Статья посвящена актуальным проблемам проектирования, эксплуатации и мониторинга мостовых сооружений в контексте цифровизации транспортной отрасли. Цель: Разработка и применение цифровых двойников для повышения надежности и безопасности эксплуатируемых мостовых сооружений. Метод: На примере эксплуатируемого железнодорожного моста выделены недостатки традиционных подходов к управлению инфраструктурой. Авторы предлагают решение, основанное на применении цифровых двойников — комплексной системы виртуальных (цифровой информационной и расчетной) моделей и фактического сооружения с обеспечением взаимосвязи между ними за счет различных элементов (систем автоматизированного и периодического мониторинга, надзорных мероприятий и др.) для контроля технического состояния объектов в режиме реального времени. Результаты: В статье описана цифровая информационная модель моста, адаптированная для контроля и мониторинга отдельных показателей (деформации, частоты и др.). Особенностью модели является динамическая детализация элементов, что снижает вычислительную нагрузку. Кроме того, предложена автоматизированная оценка не только показания датчиков систем мониторинга с расчетными граничными параметрами, но и с требованиями действующих нормативных документов. Такой подход позволяет оперативно выявлять отклонения, в первую очередь существенно снижающие безопасность движения подвижного состава. Практическая значимость: Исследование подтверждает, что цифровые двойники повышают надежность мостов за счет прогнозирования дефектов и оперативного реагирования. Авторы статьи акцентируют внимание на необходимости развития отечественной нормативной базы и внедрения машинного обучения для анализа долгосрочных тенденций изменения технического состояния сооружений. Результаты исследования свидетельствуют о перспективности цифровых двойников как инструмента обеспечения устойчивости транспортной инфраструктуры в условиях растущих нагрузок.

Ключевые слова: Информационное моделирование, Технологии информационного моделирования (ТИМ), Building Information Modeling (BIM), мостовые сооружения, транспортная инфраструктура, надежность, цифровой двойник, мониторинг

Контакты: chaplin@sibgups.ru, patornyak_av@mail.ru, esvmt@mail.ru

Application of a Digital Twin Model in an Operational System for Monitoring Railway Bridges I. V. Chaplin, A. V. Patornyak, S. V. Efimov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-3-831-838

This paper addresses the current issues of the design, operation and monitoring of bridge structures in the context of digitalisation within the transport industry. Purpose: To develop digital twins to improve the reliability and safety of operational bridge structures. Method: The case study of an operational railway bridge highlights the limitations of traditional infrastructure management approaches. The authors propose a solution based on digital twins: a comprehensive system comprising interconnected virtual models and physical structures, as well as automated and periodic monitoring systems and supervisory measures. This solution allows the technical condition of facilities to be monitored in real time. Results: This paper describes a digital information model of the bridge that has been adapted for monitoring individual indicators such as deformation and frequency. A notable feature of the model is its ability to dynamically detail elements, thereby reducing the computational load. Additionally, it proposes an automated assessment of not only the monitoring system sensor readings with calculated boundary parameters, but also of the existing regulatory requirements. This approach enables rapid identification of deviations that significantly reduce the safety of rolling stock movement. Practical significance: This study confirms that digital twins enhance the reliability of bridges by predicting defects and enabling a rapid response. The authors emphasize the importance of developing a domestic regulatory framework and implementing machine learning to analyse long-term trends in the technical condition of structures. The study’s findings suggest that digital twins have the potential to ensure the sustainability of transport infrastructure in the face of increasing loads.

Keywords: Information modelling, BIM (Building Information Modelling), IMT (Information Modelling Technology), bridge structures, transport infrastructure, reliability, digital twin, monitoring

Contacts: chaplin@sibgups.ru, patornyak_av@mail.ru, esvmt@mail.ru