Выпуск 4 - Issue 4

Проанализировать образовательную политику ПГУПС в рамках программы «Приоритет-2030», выявить лучшие практики и достижения, рассмотреть перспективы развития, а также оценить вклад университета в развитие инженерного образования в России. Методы: Включали анализ стратегических документов ПГУПС и Транспортной стратегии РФ, метод кейсстади (на примере защиты дипломных проектов на Горьковской железной дороге), сравнительно-сопоставительный анализ традиционной и новой моделей подготовки, а также анализ количественных данных (трудоустройство выпускников, масштабы внедрения цифровых программ). Результаты: Показали, что ключевым достижением стало успешное внедрение формата кросс-функциональных инженерных команд для выполнения выпускных квалификационных работ по заказу индустриальных партнеров (кейс «Яранск — Котельнич»). Это способствовало формированию эффективного «исследовательского моста» по схеме запрос индустрии → образование и наука → внедрение. Практическая значимость: Заключается в том, что представленная модель трансформации ПГУПС в «Университет 4.0», интегрированная в отраслевую экосистему, служит эффективным примером для других вузов. Опыт формирования кросс-функциональных команд и интеграции образования с реальными проектами индустриальных партнеров может быть масштабирован и адаптирован, что вносит прямой вклад в обеспечение кадровых потребностей транспортной отрасли и достижение целей национальных стратегий. Такой формат способствует решению задачи по укреплению технологического суверенитета и конкурентоспособности России.

Ключевые слова:«Приоритет-2030», образовательная политики вуза, транспортное образование, инженерное образование

Контакты: rybin@pgups.ru, drozdova@pgups.ru, benin@pgups.ru

The Educational Policy of SPTU within the Framework of the Priority-2030 Programme: Prospects for Development, Best Practices, and Contribution to Engineering Education P. K. Rybin, M. A. Drozdova, A. V. Benin
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-845-855

To analyse the educational policy at Petersburg State Transport University (SPTU) within the framework of the Priority-2030 programme, to identify best practices and achievements, to evaluate future development prospects, and to assess the University’s contribution to the development of engineering education in Russia. Methods: Analysis of SPTU’s strategic documents alongside the Russian Federation Transport Strategy, a case study focused on the presentation of diploma projects related to the Gorky Railway, a comparative analysis of conventional and innovative training models, and quantitative assessment such as graduate employment statistics, and the extent of digital programme implementation. Results: The effective establishment of cross-functional engineering teams to complete final qualification theses commissioned by industrial partners has become a significant achievement, particularly highlighted by the Yaransk-Kotelnich case. This initiative has facilitated the establishment of an effective “research bridge” grounded in the framework of “industry demand → education and science → integration” scheme. Practical significance: The proposed model for transforming SPTU into “University 4.0”, which is embedded within the industry ecosystem, can serve as a compelling example for other universities. The experience gained in forming cross-functional teams and aligning education with the real-world projects of industrial partners can be scaled and adapted, thereby directly addressing the human resource requirements of the transport industry and advancing the objectives of national strategies. This approach will enhance Russia’s technological sovereignty and competitiveness.

Keywords: Priority 2030, university educational policy, transport education, engineering education

Contacts: rybin@pgups.ru, drozdova@pgups.ru, benin@pgups.ru

Разработка и верификация математической модели для расчета дополнительной динамической силы ударного воздействия от колес подвижного состава с изолированными неровностями (ползунами) на железнодорожный путь, а также создание упрощенной инженерной методики для практического применения. Методы: В основе исследования лежит аналитическое решение А.Я. Когана, описывающее динамику взаимодействия дефектного колеса с рельсом. Для численного моделирования использована среда Wolfram Mathematica. Модель верифицирована путем сопоставления с экспериментальными данными, полученными в результате измерения по тензометрическим схемам, собранным на шейке рельса. Для создания инженерной методики применен трехпараметрический регрессионный анализ. Результаты: Разработана и верифицирована математическая модель, адекватно отражающая физическую сущность процесса (расхождение с экспериментом в большинстве случаев не превышает 10 %). Установлено, что сила существенно возрастает (в 2–5 раз) с увеличением глубины неровности. Зависимость от скорости носит немонотонный характер с максимумом при 40–50 км/ч. Рост модуля упругости пути приводит к увеличению амплитуды силы и ускорению ее затухания. Предложена упрощенная регрессионная зависимость для инженерного расчета, обеспечивающая высокую точность (R2 = 0,995) при глубинах неровности свыше 0,6 мм. Практическая значимость: Результаты работы создают научно-методическую основу для оценки ударных нагрузок от подвижного состава с дефектами колес. Разработанная модель и инженерная методика применимы для диагностики состояния пути, прогнозирования вибрационного воздействия, а также для целей проектирования и обеспечения долговечности железнодорожной инфраструктуры и безопасности движения.

Ключевые слова: Железнодорожный путь, подвижной состав, изолированная неровность, ударное воздействие, динамическая сила

Контакты: andrey.romanov@mail.ru, boron49@yandex.ru, zhdp10@gmail.com, mazimm1987@hotmail.com

Wheel-Generated Impact Forces from Railway Rolling Stock with Isolated Irregularities A. V. Romanov, Yu. P. Boronenko, A. A. Kiselev, M. V. Zimakova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-856-868

Development and verification of a mathematical model for calculating the additional dynamic impact force exerted by railway vehicle wheels with isolated irregularities, such as wheel flats or sliders, on the railway track, is presented. Additionally, a simplified engineering method for practical application has been created. Methods: The research utilizes the analytical solution by A. Ya. Kogan, which describes the dynamics of the defective wheel – rail interaction. Numerical modelling was conducted using the Wolfram Mathematica environment. The model underwent verification through a comparison with the experimental data gathered from strain gauge circuits positioned on the rail web. A three-parameter regression analysis was employed to establish the engineering methodology. Results: A mathematical model has been developed and verified, accurately capturing the physical essence of the process, with discrepancies from experimental data typically not exceeding 10%. The analysis has revealed the nature of the influence of key parameters, namely the force significantly increases (by a factor of 2–5) with deeper irregularities; the relationship with speed is non-monotonic peaking at 40–50 km/h; and an increase in the track elastic modulus enhances the force amplitude while accelerating its decay. A simplified regression dependence for engineering calculations has been proposed, demonstrating a high accuracy (R² = 0.995) for irregularity depths exceeding 0.6 mm. Practical significance: The practical implications of this research establish a scientific and methodological framework for evaluating impact forces resulting from rolling stock wheel defects. The proposed model and engineering methodology can be employed for diagnosing track conditions, predicting vibration impacts, and designing to ensure the durability of railway infrastructure and the safety of operations.

Keywords: Railway track, rolling stock, isolated irregularity, impact load, dynamic force

Contacts: andrey.romanov@mail.ru, boron49@yandex.ru, zhdp10@gmail.com, mazimm1987@hotmail.com

Определение интенсивности накопления остаточных деформаций в балластной призме в зависимости от степени ее загрязнения угольной пылью. Методы: В исследовании скорость накопления остаточных деформаций оценивалась коэффициентом, значения которого были получены на основе выполненных циклических трехосных испытаний в установке трехосного сжатия ГТ 1.3.7 и регрессионного анализа. Результаты: По данным лабораторных испытаний и регрессионного анализа были установлены значения коэффициента, характеризующего интенсивность (скорость) накопления остаточных деформаций в балластной призме. Исследования были выполнены как для чистого щебеночного балласта, так и для загрязненного угольной пылью при влажности 6 %. Результаты показывают, что с увеличением процента загрязнения балласта угольной пылью накопление остаточных деформаций происходит в 1,5 раза интенсивнее. На основе полученных значений коэффициента были выполнены расчеты по накоплению остаточных деформаций в балластном слое железнодорожного пути. Расчеты выполнялись с учетом наработки тоннажа 400 млн т брутто и при условии, что несущая способность основной площадки земляного полотна обеспечена, а осадка пути происходит только за счет деформаций балластной призмы. Практическая значимость: Результаты исследования дают возможность прогнозировать накопление остаточных деформаций в щебеночном балласте с наработкой тоннажа в зависимости от степени его загрязнения угольной пылью. С учетом вышеизложенного может быть определен срок службы балласта и разработаны мероприятия по техническому обслуживанию железнодорожного пути, позволяющие предотвратить появление отступлений геометрии рельсовой колеи III и IV степени.

Ключевые слова: Железнодорожный путь, балластный слой, угольная пыль, остаточная деформация, трехосные испытания, щебеночный балласт, осадка пути, степень загрязнения

Контакты: andrew.kachalkin1999@mail.ru, kolos2004@inbox.ru

Determining the Degree of Residual Deformation Accumulation in the Ballast Prism of a Railway Track by Analysing the Intensity of Ballast Gravel Contamination with Coal Dust A. V. Kachalkin, A. F. Kolos
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-869-879

To assess the rate of residual deformation accumulation in the ballast prism in relation to the degree of contamination by coal dust. Methods: The accumulation rate of residual deformations was quantified using the coefficient μ, derived from cyclic triaxial tests conducted within the GT 1.3.7 triaxial compression apparatus and subsequent regression analysis. Results: Laboratory tests and regression analysis have yielded values for the coefficient μ that indicated the intensity (rate) of residual deformation accumulation in the ballast prism. The investigations have been conducted on both clean stone ballast and ballast contaminated with coal dust at a moisture level of 6%. The findings demonstrate that as the percentage of coal dust contamination in the ballast increases, the rate of residual deformation accumulation intensifies by 1.5 times. With the values obtained for the coefficient μ, it was possible to calculate the ballast prism residual deformation. These calculations considered a tonnage of 400 million gross tons and were based on the premise that the bearing capacity of the formation is maintained, with track settlement occurring solely due to the deformations of the ballast prism. Practical significance: The results of the research allow for the forecasting of residual deformation accumulation in ballast stone as tonnage increases, particularly in relation to the level of contamination with coal dust. Consequently, this analysis enables the prediction of the ballast stone’s service life and the formulation of strategies for the technical maintenance of the railway track aimed at preventing deviations in the geometry of track grades III and IV.

Keywords: Railway track, ballast layer, coal dust, residual deformation, triaxial tests, stone ballast, track settlement, contamination degree

Contacts: andrew.kachalkin1999@mail.ru, kolos2004@inbox.ru

Комплект тормозного оборудования современного грузового тепловоза с электрической передачей включает автоматический прямодействующий тормоз для управления пневматическим тормозным оборудованием состава поезда и локомотива, прямодействующий неавтоматический тормоз локомотива, электродинамический реостатный тормоз. Целью работы является сравнительный анализ эффективности использования разных видов тормозных средств тепловозов в процессе эксплуатации и определение способов их повышения. Методы: В работе использовался статистический анализ данных современных локомотивных систем регистрации, выполнялись расчеты нагревания и ослабления посадки бандажей при длительном торможении. Результаты: В результате анализа данных удаленного мониторинга параметров силовой установки тепловозов 2ТЭ25КМ, эксплуатируемых на полигоне Октябрьской, Московской и Северной ж. д., установлено, что более чем 83 % циклов регулировочных торможений выполняются с использованием колодочных пневматических тормозов состава и локомотива, при этом отпуск вспомогательного тормоза локомотива при торможении автоматическим прямодействующим тормозом не производится, в результате тормозные колодки и бандажи колесных пар тепловозов используются для торможения поездов. Реостатный тормоз тепловозов применяется менее чем в 17 % циклов торможений, хотя его характеристики позволяют полностью исключить использование прямодействующего автоматического тормоза и на 60 % уменьшить использование вспомогательного тормоза локомотива при скоростях выше 10 км/ч. Практическая значимость: Для повышения эффективности применения реостатного тормоза на тепловозах необходима доработка системы управления им с целью сохранения у локомотивных бригад стереотипов приемов управления тормозами в пути следования.

Ключевые слова: Реостатный тормоз, прямодействующий автоматический тормоз, вспомогательный тормоз локомотива, цикл торможения, тормозная сила, тормозная мощность

Контакты: lt@pgups.ru

Analysis of the Efficiency of Diesel Locomotive Brake Equipment V. F. Tanaev
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-880-894

The brake equipment in a modern freight locomotive with an electric transmission incorporates an automatic straight brake for controlling the pneumatic brake equipment of the train and locomotive, a locomotive manual straight brake, and an electrodynamic rheostatic brake. The purpose of this paper is to conduct a comparative analysis of the efficiency of different types of diesel locomotive brakes during operation and to determine ways to improve them. Methods: A statistical analysis was conducted on data obtained from contemporary locomotive monitoring systems, focusing on the calculations of heating and wheel tread loosening during extended braking. Results: The analysis of data from remote monitoring of the power plant parameters for 2TE25KM diesel locomotives operating on the Oktyabrskaya, Moskovskaya and Severnaya railways demonstrate that over 83% of adjustment braking cycles are performed using the pneumatic brake shoes of both the train and locomotive. Notably, the locomotive’s auxiliary brake remains unengaged when automatic straight brakes are applied, resulting in the brake shoes and wheel treads of the diesel locomotives being primarily responsible for train braking. Furthermore, the rheostatic braking is used in less than 17% of braking cycles, even though it has the capacity to entirely replace the automatic straight brake and decrease reliance on the locomotive auxiliary brake by 60% at speeds exceeding 10 km/h. Practical significance: Enhancing the efficiency of rheostatic brake systems in diesel locomotives requires the optimization of the control system to uphold the established standards of brake management for locomotive crews during operation.

Keywords: Rheostatic brake, automatic straight brake, locomotive auxiliary brake, braking cycle, braking force, braking power

Contacts: lt@pgups.ru

Рельсовые плети — один из наиболее важных ресурсов, используемых при проведении путевых работ. В связи с планируемым строительством высокоскоростной магистрали повышаются требования к организации поставок ресурсов, а особенно к срокам доставки. В настоящее время вопросы, связанные с логистикой рельсовых плетей, изучены мало. Целью настоящего исследования является оценка временных характеристик поставки рельсовых плетей и разработка предложений по сокращению продолжительности доставки плетей до потребителей. Методы: В качестве инструмента исследований выбран метод имитационного моделирования. Результаты: Выполнен анализ логистической цепи поставки рельсовых плетей для путевых работ, выявлены и проанализированы факторы, влияющие на продолжительность поставки. Построенная имитационная модель логистической цепи позволила определить, что существенным недостатком действующей системы поставки плетей для путевых работ является отсутствие склада. Для сокращения времени доставки и устранения задержек предложено ввести в систему дополнительный элемент — промежуточный складнакопитель. Практическая значимость: Применение в логистической цепи складанакопителя позволит сократить продолжительность доставки рельсовых плетей, уменьшить количество часов простоя рельсосварочного предприятия, а также снизить издержки, связанные с поставками рельсовых плетей.

Ключевые слова: Логистика, логистическая цепь, путевые работы, рельсовые плети, обеспечение ресурсами путевых работ, своевременность поставок, логистическая цепь поставки рельсовых плетей

Контакты: elena_pakulina29@mail.ru

Modelling a Rail Supply Chain for Railway Track Maintenance E. V. Pakulina
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-895-905

Welded rails represent a critical element in the maintenance of a railway track. In the context of high-speed railway construction, the demand for efficient resource supply management, particularly concerning delivery timelines, is becoming increasingly stringent. However, existing research has inadequately addressed the logistical challenges associated with rail delivery. This study aims to assess the time-related aspects of welded rail deliveries and to propose strategies for minimizing the delivery time to end users. Methods: Simulation modelling has been employed as the research tool. Results: The analysis of the logistics chain for welded rail delivery for track maintenance has revealed various factors affecting the rail delivery timelines. The simulation model of the logistics chain has highlighted that a primary issue within the current rail delivery system for track maintenance is the insufficient availability of storage facilities. To minimize delivery times and eradicate delays, the proposal involves the integration of an intermediate storage warehouse into the system. Practical significance: The use of an intermediate storage warehouse will reduce the rail delivery time, decrease the downtime of the rail welding facility, and reduce the costs related to the supply of welded rails.

Keywords: Logistics, logistics chain, track maintenance work, welded rail lengths, resource logistics for track work, delivery timelines, logistics of welded rail supply chain

Contacts: elena_pakulina29@mail.ru

Моделирование узла сопряжения участка односводчатой станции с торцевой стеной, эскалаторным и перегонными тоннелями в объемной постановке. Методы: Математическое моделирование методом конечных элементов. Результаты: В процессе исследования была создана объемная модель, включающая в себя грунтовый массив, обделку станции, опорные тоннели, торцевую стену, обделки перегонных и эскалаторного тоннеля. Установлено, что в зависимости от применяемой геомеханической модели грунтового массива и способа расчета характеристик интерфейсных элементов деформации станционной обделки и напряжения в блоках могут отличаться в 1,5–2 раза. Уменьшение коэффициентов жесткости интерфейсных элементов приводит к увеличению деформаций и к снижению напряжений в элементах обделки. Таким образом, расчеты на максимальные деформации и максимальные напряжения целесообразно выполнять параллельно друг другу, используя разные характеристики интерфейсных элементов. Практическая значимость: Результаты исследования могут быть использованы на этапе проектирования односводчатых станций с применением сборной блочной обделки.

Ключевые слова: Метрополитен, односводчатая станция, математическое моделирование, метод конечных элементов, МКЭ

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

Three-Dimensional Mathematical Model of a Single-Vault Metro Station A. P. Ledyaev, A. N. Konkov, A. A. Sokornov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-906-915

To model the junction of a single-vault station segment with a diaphragm wall, escalator and interstation tunnels using a three-dimensional framework. Methods: Mathematical modelling by the finite element method. Results: A comprehensive three-dimensional model has been created, incorporating the ground massive, station lining, support tunnels, and a diaphragm wall, as well as the linings of the interstation and escalator tunnels. The analysis has revealed that the deformations of the station lining and the stresses in the blocks vary by a factor of 1.5 to 2, depending upon the geomechanical model of the ground massive utilised and the approach taken to calculate the characteristics of the interface elements. Notably, a reduction in the stiffness coefficients of the interface elements results in increased deformations and a decrease in the stresses within the lining elements. Therefore, it is recommended to conduct calculations for maximum deformations and maximum stresses concurrently, applying various characteristics of the interface elements. Practical significance: The findings of the study can be applied during the design phase of single-vault stations with prefabricated block lining.

Keywords: Metro, single-vault station, mathematical modelling, finite elements method, FEM

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

В статье представлен гибридный подход к диагностике технического состояния ротора асинхронного тягового электродвигателя, основанный на анализе параметров магнитной индукции. На основе экспериментальных данных, полученных в виде CSV-файла, построена модель на языке Python с применением искусственной нейронной сети. Результаты: Предварительная обработка включает нормализацию данных и спектральный анализ сигнала. Архитектура нейронной сети реализована с использованием Keras и включает два скрытых слоя. Модель обучена на наборе из 100 примеров и продемонстрировала высокую точность (до 98 %) на тестовых данных. Проведен сравнительный анализ характеристик магнитного поля для случаев с дефектами и без. Результаты показывают, что предложенный подход позволяет эффективно выявлять наличие трещин в роторе, минимизируя необходимость в сложных измерительных установках. Практическая значимость: Работа выполнена исключительно с использованием инструментов с открытым исходным кодом.

Ключевые слова: Асинхронный тяговый электродвигатель, магнитная индукция, нейронная сеть, диагностика дефектов ротора, спектральный анализ, Python, машинное обучение, техническая диагностика, CSV, предиктивное обслуживание

Контакты: mirabrorvokhidov1995@gmail.com, otabek.rustamovich@yandex.ru, akbarovashohsanam33@gmail.com

Artificial Neural Network for Rotor Fault Diagnosis in an Asynchronous Traction Motor Using Magnetic Induction Parameters M. Kh. Vakhidov, O. R. Khamidov, Sh. Sh. Akbarova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-916-925

This paper presents a hybrid approach to the diagnosis of the rotor condition in an asynchronous traction motor. This approach is based on the analysis of magnetic induction parameters. Using experimental data obtained in CSV format, a model was constructed in Python environment employing an artificial neural network. Methods: In the initial phase, data preparation included numerical value standardisation and the elimination of extraneous noise. Subsequently, spectral analysis of magnetic induction signals was performed using the Fast Fourier Transform (FFT) to extract diagnostically significant frequency components. Results: The neural network architecture has been implemented using Keras and comprised two hidden layers. The model was trained on a dataset comprising 100 samples, and it has demonstrated high accuracy (up to 98%) on test data. A comparative analysis of magnetic field characteristics was carried out for defective and non-defective cases. The findings have demonstrated that the proposed approach is capable of effectively detecting rotor cracks while minimizing the necessity for complex measurement setups. Practical significance: The work has been carried out exclusively through the utilization of open-source tools.

Keywords: Asynchronous traction motor, magnetic induction, neural network, rotor fault diagnosis, spectral analysis, Python, machine learning, technical diagnostics, CSV, predictive maintenance

Contacts: mirabrorvokhidov1995@gmail.com, otabek.rustamovich@yandex.ru, akbarovashohsanam33@gmail.com

Цель: Исследование направлено на определение закона распределения вертикальной динамической силы воздействия колеса на рельс для повышения точности расчетов надежности железнодорожного пути. Методы: Использован метод кусочно-непрерывной регистрации сил (метод ПГУПС) с анализом данных 9400 колесных пар. Применены статистические методы (критерии Шапиро — Уилка, Колмогорова — Смирнова, AIC) для оценки соответствия экспериментальных данных нормальному и альтернативным распределениям (логнормальному, гамма, Вейбулла). Результаты: Установлено, что нормальное распределение не описывает «тяжелые хвосты» экспериментальных данных. Наилучшее соответствие показало гамма-распределение. Для сложных случаев предложены смешанные распределения (например, нормальное + гамма), улучшающие точность моделирования. Практическая значимость: Результаты позволяют усовершенствовать методики расчета пути по предельным состояниям, учитывая реальное распределение динамических нагрузок.

Ключевые слова: Вертикальная динамическая сила, распределение сил, железнодорожный путь, гамма-распределение, смешанные распределения, ударное воздействие, статистический анализ, методы измерений

Контакты: andrey.romanov@mail.ru, zhdp10@gmail.com

On the Distribution Law of Dynamic Wheel-Rail Interaction Force A. V. Romanov, A. A. Kiselev
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-926-937

To establish the law of distribution of the vertical dynamic wheel-rail force. This will improve the accuracy and reliability of railway track calculations. Methods: A piecewise-continuous force measurement method known as the SPTU (PGUPS) technique was used to analyze data collected from 9,400 wheelsets. The application of statistical tests, including Shapiro-Wilk, Kolmogorov-Smirnov, and AIC, was employed to evaluate the compatibility of experimental data with normal and alternative distributions (lognormal, gamma, and Weibull). Results: The normal distribution has been found to be inadequate in describing the “heavy tails” observed in the experimental data. The gamma distribution has been found to provide the optimal fit. In cases of a complex nature, the proposal of mixed distributions (e.g. normal + gamma) has been put forward, with the aim of enhancing the accuracy of the modelling. Practical significance: The findings facilitate the refinement of track design methodologies for limit states, accounting for real dynamic load distributions.

Keywords: Vertical dynamic force, force distribution, railway track, gamma distribution, mixed distribution models, impact forces, statistical analysis, measurement methods

Contacts: andrey.romanov@mail.ru, zhdp10@gmail.com

Разработать методику оценки теплового состояния грузов при помощи определения температурных полей различных грузов с регламентированным температурным режимом при их перевозке в автономных рефрижераторных контейнерах с использованием сжиженного природного газа (СПГ) и экспериментальное подтверждение модели. Определить способ расчета массового расхода СПГ, необходимого для поддержания температурного равновесия в контейнере. Методы: Определение температурного состояния рассматриваемых грузов сведено к решению задачи теплопроводности в двухмерной расчетной области с граничными условиями третьего рода и получению соответствующих температурных полей. Способ расчета расхода СПГ для поддержания температурного равновесия разработан на основе метода теплового баланса. Результаты: Разработана и экспериментально подтверждена математическая модель, описывающая теплообмен различных грузов при транспортировке в автономном рефрижераторном контейнере с использованием холода СПГ. Сформулирована методика для расчета расхода СПГ для компенсации избыточных теплопритоков, проведен расчет, и получены температурные поля для сценария с перевозкой плодоовощей. Практическая значимость: Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации условий транспортировки грузов при помощи хладотранспорта и разработки новых систем охлаждения рефрижераторных контейнеров с использованием СПГ в качестве дополнительного источника холода.

Ключевые слова: Автономные рефрижераторные контейнеры, охлаждение, рефрижераторные перевозки, сжиженный природный газ, температурные поля

Контакты: tatkiselev4.igor@yandex.ru, v_galov@hotmail.com, kudrin-mik@list.ru, swen_88@mail.ru

Determining Temperature Fields of Various Cargo Transported in Autonomous Refrigerated Containers Using Liquefied Natural Gas (LNG) Cooling I. G. Kiselev, V. V. Galov, M. Yu. Kudrin, D. Ya. Monastyrsky
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-938-946

To develop a methodology for assessing cargo thermal condition by determining the temperature fields of various temperature-regulated goods during their transportation in autonomous refrigerated containers using liquefied natural gas (LNG). To validate the model experimentally. To determine a method for calculating the required LNG consumption for establishing thermal equilibrium in the container. Methods: The determination of the cargo temperature fields was reduced to solving a heat conduction problem in a two-dimensional domain with third-kind boundary conditions and to obtaining the corresponding temperature fields. The method for calculating the LNG consumption to maintain thermal equilibrium was developed based on the heat balance method. Results: A mathematical model describing the heat exchange in cargo during transportation in an autonomous refrigerated container using LNG cooling has been developed and experimentally validated. A method for calculating LNG consumption to compensate for excessive heat gains has been formulated. The calculations and resulting temperature fields have been presented for a transportation scenario involving fruits and vegetables. Practical significance: The findings of this study can be used to optimize refrigerated transport conditions and to develop new container cooling systems using LNG as an auxiliary cooling source.

Keywords: Autonomous refrigerated containers, cooling, refrigerated transportation, liquefied natural gas, temperature fields

Contacts: tatkiselev4.igor@yandex.ru, v_galov@hotmail.com, kudrin-mik@list.ru, swen_88@mail.ru

Цель выполненного исследования — обобщить и классифицировать риски, возникшие при строительстве Дублера Курортного проспекта — ключевого олимпийского инфраструктурного объекта, включавшего 15 автодорожных тоннелей общей длиной 13 км. Методы: Теоретического уровня, основанные на анализе ранее выполненных натурных работ, сборе фактов и их проверке, систематизации, выявлении зависимостей и определении причинно-следственных связей. Результаты: Проведенный анализ позволит получить обобщенную информацию о рисках и причинах их возникновения для проектирования тоннельных сооружений, сооружаемых горным способом, на черноморском побережье Краснодарского края. Разобраны основные аварийные ситуации, связанные с технологическими особенностями в конкретных инженерно-геологических условиях. Практическая значимость: Установлены основные пробелы в нормативной документации.

Ключевые слова: Автодорожный тоннель, горный способ, риски, проходка тоннелей, проектирование тоннелей

Контакты: kavkazskiy_vn@mail.ru, andreeva4you@yandex.ru, eermonin@bk.ru

Analysis of Emergency Situations During the Construction of Road Tunnels by Mining Methods in the Engineering-Geological Conditions of the Town of Sochi V. N. Kavkazsky, Е. А. Ermonin, L. A. Andreeva
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-947-957

To generalize and classify the risks that arose during the construction of the Kurortny Prospekt bypass, a key Olympic infrastructure facility. It included 15 road tunnels with a total length of 13 km. Methods: Theoretical studies of the previously completed fieldwork, fact-finding and verification, systematisation, followed by identification of correlations, and determination of cause-and-effect relationships. Results: This analysis will provide a comprehensive overview of the risks and their causes associated with the design of tunnels excavated by mining methods along the Black Sea coast of Krasnodar region. This paper examines major emergencies stemming from the specific engineering and geological conditions present in a particular area. Practical significance: The main gaps in the regulatory documentation have been identified.

Keywords: Road tunnel, mining method, risks, tunnel boring, tunnel design

Contacts: kavkazskiy_vn@mail.ru, andreeva4you@yandex.ru, eermonin@bk.ru

В настоящее время существует целый ряд программных пакетов для реализации множества задач в области электроснабжения железных дорог. Правильный и точный учет электроэнергии и мощности значительно влияет на дальнейшее проектирование новых участков железной дороги или реконструкцию старых. В работе предлагается осветить проблемы расчетов расхода электроэнергии и мощности на тягу поездов в программном пакете КОРТЭС для дальнейших исследований и поиска решения. Методы: Исследование проводится на основе моделирования движения поездов и работы системы тягового электро-снабжения в программном пакете КОРТЭС, анализа полученных результатов и сравнения их с расчетами, выполненными на более совершенной математической модели, которая построена на базе пакета MATLAB- Simulink. Результаты: Выявлены основные проблемы расчетов расхода электроэнергии и мощности на тягу поездов. Выявлен существенный недостаток — отсутствие учета величины напряжения на токоприемнике. При помощи моделирования в программном пакете КОРТЭС электрических и тяговых расчетов при различных исходных данных были выявлены несоответствия в математических моделях исследуемого программного пакета. В работе также представлены пути решения указанной проблемы. Практическая значимость: Работа имеет важное значение для дальнейших исследований в области расчетов системы тягового электроснабжения, усовершенствования математических моделей для повышения энергоэффективности, безопасности и экономичности разрабатываемых решений, а также для новых перспективных направлений исследования благодаря более точному аппарату расчетов и моделирования.

Ключевые слова: Программный пакет, расчет электроэнергии, проблемы расчетов, несовершенство математической модели, совершенствование программного пакета, модернизация методов расчета

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

Limitations of Calculation Models for Electricity Consumption and Traction Power for Trains Within the KORTES Software Package A. Yu. Sulimin, M. A. Ivanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-958-966

At present, there is a plethora of software packages available for the execution of a variety of tasks in the domain of railway power supply. The accurate and precise accounting of electricity and power is of paramount importance when planning the design of new roads or the reconstruction of old ones. This paper aims to identify the challenges associated with calculating electricity consumption and traction power for trains within the KORTES software package, with a view to facilitating further research and solution findings. Methods: This study employs a modelling approach to simulate train movement and the functionality of the traction power system using the KORTES software package. This involves analyzing the data obtained and comparing the results with calculations derived from a more sophisticated mathematical model built in the MATLAB-Simulink package. Results: This study has identified the principal challenges associated with calculating the power supply consumption and traction power in trains. A notable deficiency has been identified, namely the oversight of consideration of the voltage at the current collector. Through simulation conducted using the KORTES software package for electricity and traction calculations with varying initial parameters, inconsistencies in the mathematical models of the software package under investigation have been uncovered. The paper also introduces potential solutions for addressing the issues stated above. Practical significance: The findings of this study are of significance for future research in the domain of traction power supply system calculations, enhancing mathematical models to boost the efficiency, safety, and cost-effectiveness of designed solutions, as well as paving the way for new research ideas facilitated by accurate calculation and simulation tools.

Keywords: Software package, electricity consumption calculation, calculation issues, mathematical model limitations, software package enhancement, calculation method development

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

Мониторинг состояния, включающий диагностику и прогнозирование неисправностей тяговых электродвигателей (ТЭД) локомотивов, давно привлекает внимание исследователей. Фактически правильная диагностика и раннее обнаружение зарождающихся неисправностей приводят к быстрому обслуживанию и короткому простою локомотива в сервисном депо. В статье рассматривается возможность применения диагностики изоляции ТЭД за счет анализа интенсивности частичных разрядов. Методы: В последние годы было проведено значительное количество исследований по созданию новых методов мониторинга состояния ТЭД, устраняющих недостатки традиционных методов диагностики технического состояния. В частности, происходит переход от методов планово-предупредительного ремонта к ремонту по фактическому техническому состоянию. При реализации этого подхода роль технической диагностики значительно возрастает. В статье выполнен анализ полученных экспериментальных данных по изменению интенсивности частичных разрядов при диагностировании состояния изоляции ТЭД. Результаты: Идеальная процедура диагностики должна включать минимальный набор измерений, необходимых для оценки состояния машины. На основе анализа этих данных следует формировать диагноз, позволяющий: сделать вывод о текущем состоянии оборудования; своевременно выявить зарождающиеся режимы отказа за минимально возможное время. В результате проведенных исследований установлено, что токи частичного разряда отсутствуют ниже определенного начального напряжения. При этом некоторая степень нелинейности градации нагрузки может наблюдаться даже при значениях напряжения ниже данного порога. Практическая значимость: Снижение затрат на техническое обслуживание и предотвращение незапланированных простоев локомотивов является приоритетным направлением работы изготовителей и эксплуатационников. Использование современных систем мониторинга и диагностики ТЭД позволяет выработать рациональные предложения по совершенствованию конструкции электрических машин локомотивов, а также повышению их надежности в эксплуатации.

Ключевые слова: Тяговый электродвигатель, изоляция, частичные разряды, надежность электрических машин, диагностика тяговых электродвигателей

Контакты: goshapti4ka@yandex.ru

Diagnostics of Traction Motor Insulation by Partial Discharge Measuring Method M. A. Shrayber
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-967-974

Monitoring the condition of traction electric motors (TEM) in locomotives involves diagnosing and predicting malfunctions. This has been a subject of a great amount of research. Accurate diagnoses and early detection of potential issues lead to timely maintenance and reduce downtime of locomotives at depots. This paper explores the use of TEM insulation diagnostics by analyzing partial discharge intensity. Methods: In recent years, a significant amount of research has been conducted to create new methods for monitoring the condition of TEM, addressing the shortcomings of traditional diagnostic techniques. Specifically, there is a shift from scheduled preventive maintenance to maintenance based on the actual operating condition of the equipment. The implementation of this approach significantly enhances the role of technical diagnostics. This paper presents an analysis of the experimental data obtained regarding changes in the partial discharge intensity during the diagnosis of the TEM insulation condition. Results: An ideal diagnostic procedure should include the essential measurements required to assess the condition of the machine. Based on the analysis of the data obtained, a diagnosis should be formed that enables an evaluation of the current state of the equipment, the timely identification of emerging failure modes in the shortest possible time. The research has shown that partial discharge currents are absent below a specific initial voltage. However, a certain degree of nonlinearity in the load gradation may still be observed even at voltage levels below this value. Practical significance: Reducing maintenance costs and preventing unplanned downtime of locomotives is a priority for manufacturers and operators. The implementation of advanced monitoring and diagnostics systems for traction electric motors will enable the development of rational proposals for improving the design of electric locomotives and enhancing their reliability during operation.

Keywords: Traction electric motor, insulation, partial discharges, reliability of electric machines, diagnostics of traction electric motors

Contacts: goshapti4ka@yandex.ru

Исследование факторов, оказывающих существенное влияние на точность определения температурных напряжений в плетях бесстыкового железнодорожного пути при использовании метода анализа частот собственных колебаний. Совершенствование метода определения температурных напряжений рельсовых плетей бесстыкового пути при помощи частот форм собственных колебаний рельсов. Методы: В работе проведен анализ математической модели, определяющей частоту собственных колебаний рельсов. Исследована степень погрешности измерения частоты колебаний, обусловленная усилием воздействия на рельс и расположением датчиков, регистрирующих частоты собственных колебаний. Для оценки вклада каждого фактора были использованы методы математического моделирования и численные методы анализа. Результаты: Выявлены факторы, вносящие вклад в погрешность определения температурных напряжений. Определены факторы, влияющие на точность результатов измерения частот форм собственных колебаний. Практическая значимость: Результаты исследования позволят разработать более точные и надежные методы мониторинга температурных напряжений в бесстыковом пути, а также могут быть использованы для совершенствования метода определения частот форм собственных колебаний для диагностики температурных напряжений рельсовых плетей бесстыкового пути.

Ключевые слова: Путевое хозяйство, железнодорожный путь, бесстыковой путь, температурно-напряженное состояние, контроль напряжений

Контакты: boris120799@inbox.ru, beltukov@pgups.ru

Analysis of factors influencing the accuracy of the results of the method for Analysis of Factors Influencing the Accuracy of Thermal Stress Measurement in Continuous Welded Rails Using Natural Oscillation Frequencies B. I. Khodak, V. P. Beltiukov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-975-983

To study the factors that significantly affect the accuracy of thermal stress measurement in continuous welded rails of a railway track through the analysis of natural oscillation frequencies. To improve the method for assessing temperature stresses in track rail sections by using the frequencies of the rail’s natural oscillation modes. Methods: The research analyses the mathematical model that defines the natural oscillation frequency of rails. The influence of rail temperature on the variations in the rail natural oscillation frequencies have been analyzed. To examine the measurement errors of these frequencies, which are attributed to the forces acting on the rail and the positioning of the sensors that capture the natural oscillation frequencies. Mathematical modelling and numerical analysis techniques were used to determine the impact of each contributing factor. Results: The factors contributing to errors in the assessment of temperature stresses have been identified. The factors influencing the accuracy of measuring the natural oscillation frequencies have been established. Practical significance: The findings of this research will facilitate the development of more precise and reliable methods for monitoring temperature stresses in continuously welded tracks. Additionally, the results of the study can enhance the method for identifying the natural vibration frequencies for diagnosing temperature stresses in continuous welded track rails.

Keywords: Track facilities, railway track, continuous welded track, temperature-stress state, stress control

Contacts: boris120799@inbox.ru, beltukov@pgups.ru

Оценка возможности применения экспериментальных исследований и наблюдений в процессе мониторинга для оценки неопределенных параметров элементов ограждения котлована, в частности длины шпунта. Методы: Рассматриваемые и предложенные в настоящей работе методы основаны на определении фактической жесткости элементов ограждения котлована (стальных шпунтовых свай) в реальных условиях работы (в составе существующих конструкций). Методы, описанные в настоящей работе, являются, по сути, натурным экспериментальным исследованием, проведенным в условиях существующего объекта незавершенного строительства. Результаты: В настоящей статье приведены результаты подбора недостающих параметров шпунта (длины шпунта) с применением численного моделирования и натурных исследований — измерения деформаций с последующим сопоставлением значений с расчетными значениями. Практическая значимость: Обусловлена, в первую очередь, особенностями строительства и реконструкции зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки, когда не обойтись без освоения подземного пространства. Во-вторых, значимость определяется специфическими грунтовыми условиями Санкт-Петербурга, представленными слабыми глинистыми грунтами, перекрываемыми слоями мелких и пылеватых песков относительно небольшой мощности. В силу различных обстоятельств в работу инженеров-геотехников поступают объекты незавершенного строительства, требующие завершения из-за нестабильности технического состояния на том этапе, на котором строительство было остановлено. Необходимо завершить строительно-монтажные работы, однако уже устроенные подземные конструкции (сваи, элементы ограждения котлована, фундаменты и иные конструкции) не могут быть заменены, поскольку их демонтаж представляет опасность для зданий окружающей застройки. Возникает необходимость сохранения и использования уже возведенных конструкций и их элементов. При этом важно собрать достоверные сведения об этих конструкциях — в частности, их прочностные и деформационные параметры.

Ключевые слова: Сваи, реконструкция, шпунт, ограждение котлована, математическое моделирование, обследование котлована

Контакты: pasha.sky@gmail.com, n1ce2u@yandex.ru, StroiGidroSpas@yandeх.ru

The Application of Mathematical Modelling in the Survey of an Existing Excavation Pit P. A. Kravchenko, V. M. Polunin, A. N. Makarov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-984-998

To assess the feasibility of employing experimental studies and observations in the monitoring process to estimate the uncertain parameters of excavation retaining wall elements, specifically focusing on sheet pile lengths. Methods: The methods proposed in this paper are centered on determining the actual rigidity of the excavation retaining wall elements (steel sheet piles) under real working conditions within the context of existing structures. Essentially, the methods outlined herein represent a full-scale experimental study conducted at an active construction site. Results: This paper presents the findings related to the identification of the missing sheet pile parameters, specifically sheet lengths, through numerical modelling and field investigations that included deformation measurements, which were then compared to the calculated values. Practical significance: The practical relevance of this research is largely attributed to the distinctive challenges faced in the construction and renovation of buildings and structures in densely populated urban environments, where the effective use of underground space is vital. Furthermore, the significance is heightened by the specific ground conditions of St. Petersburg, which are marked by weak clay soils that are topped by relatively thin layers of fine and dusty sands. Geotechnical engineers often face the challenge of incomplete construction projects that necessitate completion due to the instability of the technical condition at the point where construction was interrupted. It is crucial to finalize the ongoing construction and installation works; however, the existing underground structures, such as piles, excavation retaining elements, foundations, or other installations, cannot be removed, as their dismantling could jeopardize adjacent buildings. Consequently, it is imperative to maintain and make use of the existing structures and their components while collecting accurate information about these structures, particularly, about their strength and deformation characteristics.

Keywords: Piles, reconstruction, sheet piling, excavation retaining wall, mathematical modelling, excavation survey

Contacts: pasha.sky@gmail.com, n1ce2u@yandex.ru, StroiGidroSpas@yandeх.ru

Разработка рекомендаций по построению математической модели методом конечных элементов для определения напряженно-деформированного состояния опускных секций в системе «вода — грунтовый массив — опускная секция». Методы: Математическое моделирование методом конечных элементов и методом Метрогипротранса. Результаты: При сравнении метода Метрогипротранса с моделированием тоннелей способом опускных секций методом конечных элементов, учитывающим этапы производства работ, выявлены дополнительные силовые эффекты воздействия грунтового основания и призм сползания обратной засыпки. В ходе математического моделирования системы «вода — грунтовый массив — опускная секция» был обнаружен неочевидный эффект гидростатического давления изнутри секции. Для устранения данного эффекта были предложены и проанализированы три варианта решения: задание специального материала заполнения секций; приложение «противодавления» изнутри секции; замена функции Water level на равномерно распределенные нагрузки на каждом этапе моделирования. По результатам сравнительного анализа были выбраны наиболее эффективные варианты, обеспечивающие оптимальное сочетание удобства моделирования и наилучшей сходимости с методом Метрогипротранса. Практическая значимость: Результаты исследования могут быть использованы на этапе проектирования конструкций для моделирования системы «вода — грунтовый массив — опускная секция» методом конечных элементов.

Ключевые слова: Подводный тоннель, опускные секции, математическое моделирование, метод конечных элементов, МКЭ, метод Метрогипротранса, HRM

Контакты: scarlunch@mail.ru, melnik-yana@yandex.ru, ledyaev@pgupstm.ru, alexandrepinchuk@yandex.ru

Mathematical Modelling of the “Water — Ground Mass — Immersed Section” System A. A. Sokornov, I. V. Melnik, A. P. Ledyaev, A. V. Pinchuk
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-999-1012

To formulate recommendations for constructing a mathematical model using the finite element method for determining the stress-strain state of immersed sections within the “water — ground mass — immersed section” system. Methods: The finite element method and the Metrogiprotrans technique were used. Results: When comparing the Metrogiprotrans technique with the finite element method for modelling the immersed tunnel sections that considers construction stages, additional force impacts from the soil foundation and the effects of sliding backfill prisms have been identified. During the mathematical modelling of the “water — ground mass — immersed section” system, an unexpected mathematical phenomenon related to hydrostatic pressure exerted from within the section has been discovered. Three potential solutions have been put forward to mitigate this effect: the introduction of a specified filling material for the sections, the application of internal “back pressure” within the section, and the substitution of the “Water Level” function with a consistent distribution of loads at each simulation stage. Following the comparative analysis of the options, the most effective solution, from a modelling perspective, that aligned with the Metrogiprotrans method, has been chosen. Practical significance: The study’s outcomes can be applied during the design phase of structures to effectively model the “water — ground mass — immersed section” system using the finite element method.

Keywords: Underwater tunnel, immersed sections, mathematical modelling, finite element method, FEM, Metrogiprotrans method, HRM

Contacts: scarlunch@mail.ru, melnik-yana@yandex.ru, ledyaev@pgupstm.ru, alexandrepinchuk@yandex.ru

Оценить влияние долгосрочных деформаций (вызванных ползучестью и усадкой бетона) на напряженно-деформированное состояние (НДС) узла жесткого объединения стойки с пролетным строением рамного моста и верифицировать применимость современных моделей ползучести и усадки для данного типа конструкций. Методы: Выполнено численное моделирование с использованием метода конечных элементов (МКЭ) в программе Midas Civil. Учтены нелинейные долгосрочные эффекты ползучести и усадки бетона, а также потери преднапряжения арматуры. Результаты: Установлено, что усадка бетона оказывает наибольшее влияние на продольные деформации и усилия в узле на ранней стадии эксплуатации. Ползучесть бетона частично компенсирует напряжения, возникающие от усадки. Наибольшие изменения усилий наблюдаются в течение первого года эксплуатации, затем темпы их изменения существенно снижаются. Результаты подтверждают необходимость корректного учета долгосрочных деформаций при проектировании. Практическая значимость: Представленные результаты позволяют повысить точность прогноза поведения узлов жесткого объединения стойки и пролетного строения рамных мостов, снизить риск образования трещин и повышенных остаточных напряжений, что способствует увеличению надежности и долговечности мостовых сооружений.

Ключевые слова: Предварительно напряженный железобетон, мост, прогнозирование долгосрочных деформаций бетона, усадка, ползучесть, рамные мосты

Контакты: avkhimovich777@ya.ru, sergchizh@yandex.ru

Stress Assessment of the Column-Superstructure Joint in a Reinforced Concrete Frame Bridge Under Creep and Shrinkage Deformations R. A. Avkhimovich, S. V. Chizhov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1013-1024

To evaluate the impact of long-term deformations caused by concrete creep and shrinkage on the stress-strain state of the rigid column-superstructure joint in a frame bridge. To verify the applicability of modern creep and shrinkage models for this type of structure. Methods: The numerical modelling was performed using the Finite Element Method (FEM) in the Midas Civil software. Nonlinear long-term eff of concrete creep and shrinkage, as well as prestress losses in the reinforcement, were considered. Results: It was established that concrete shrinkage exerts the most signifi infl on longitudinal deformations and on forces in the joints during the early service stage. Concrete creep partially compensates for the stresses induced by shrinkage. The most signifi changes in forces occur within the fi year of service; thereafter, the rate of change decreases substantially. The research results have confi the necessity of accurately accounting for long-term deformations in design. Practical signifi The presented results will enable a more accurate prediction of the rigid column-superstructure joint behavior in frame bridges, thereby reducing the risk of crack formation and elevated residual stresses. This will contribute to enhanced reliability and durability of bridge structures.

Keywords: Prestressed concrete, bridge, prediction of long-term concrete deformations, shrinkage, creep, frame bridges

Contacts: avkhimovich777@ya.ru, sergchizh@yandex.ru

Выполнить анализ использования комбинированных сталебетонных конструкций в каркасах одноэтажных промышленных зданий, в том числе на транспорте, исследовать возможное снижение материалоемкости и стоимости предлагаемой инновационной комбинированной конструкции каркаса здания при повышении жесткости и надежности. Методы: Анализ комбинированных конструкций известных конструктивных решений, расчет нескольких вариантов каркасов с привлечением расчетных программных комплексов по действующим методикам. Результаты: Традиционные конструкции каркасов промышленных зданий с применением металлических конструкций не всегда обладают достаточной жесткостью, стойкостью к прогрессирующему обрушению, претерпевают различные повреждения от силовых, механических, а также особых нагрузок и воздействий, особенно на транспорте. Для каркасов промышленных зданий с большими пролетами, как правило, дополнительно требуется применение конструктивных мероприятий против возможного прогрессирующего обрушения. На кафедре «Строительные конструкции, здания и сооружения» ПГУПС ведутся разработки перспективных конструктивных решений для каркасов зданий и их элементов, отличающихся повышенной жесткостью, несущей способностью и надежностью. Предложена инновационная конструкция каркаса промышленного здания повышенной жесткости, которая включает колонны, стропильные фермы, подкрановые балки, а также систему связей, покрытие и стеновые панели. Покрытие выполнено из ребристых железобетонных плит с замоноличенными бетоном швами, опорные поперечные ребра которых жестко соединены сварными швами с верхним поясом стропильных ферм, стеновые панели выполнены из железобетонных плит с замоноличенными бетоном швами, опорные поперечные ребра которых жестко соединены сварными швами с наружной поверхностью колонн. Выполнен расчет нескольких вариантов каркаса промышленного здания, установлена величина снижения веса конструкции, ее стоимости, повышения жесткости инновационного конструктивного решения. Практическая значимость: Подтверждены основные преимущества комбинированных сталебетонных конструкций в каркасах одноэтажных промышленных зданий. Инновационная конструкция каркаса демонстрирует снижение массы на 18 %, стоимости — на 25 % и повышение жесткости на 35 % по сравнению с традиционными металлическими каркасами. Предлагаемое решение перспективно для промышленных зданий с большими пролетами, в том числе объектов транспортной инфраструктуры.

Ключевые слова: Одноэтажные здания, промышленные здания, каркас, металлические конструкции, комбинированные конструкции, сталебетон, особые нагрузки, несущая способность, жесткость, прогрессирующее обрушение

Контакты: veselov.1977@inbox.ru

Innovative Designs of Industrial Building Frames V. V. Veselov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1025-1034

To analyze the use of steel­concrete composite structures in single­storey industrial building frames, including those related to transport. To explore potential reductions in material consumption and overall costs associated with the proposed innovative composite building frame design, while enhancing rigidity and reliability. Methods: Analysis of established design solutions for composite structures and calculation of various frame options using calculation software packages in accordance with current methodologies. Results: Conventional industrial building frames that utilize metal structures do not consistently provide adequate rigidity or resistance to progressive collapse. They are susceptible to various forms of damage from force and mechanical stress, as well as specific loads and effects, particularly in transportation context. Typically, frames for industrial buildings with large spans require additional structural measures to mitigate the risk of progressive collapse. The Department of “Building Structures, Buildings, and Constructions” at SPTU (Petersburg State Transport University) is engaged in the development of advanced structural solutions for building frames and their components characterized by enhanced rigidity, load­bearing capacity, and reliability. An innovative design for a highly rigid industrial building has been proposed, which includes columns, roof trusses, gantry beams, as well as a bracing system, roofing, and wall panels. The roofing is constructed from ribbed reinforced concrete slabs with monolithic concrete joints, with the supporting transverse ribs rigidly connected to the upper chord of the roof trusses through welded joints. The wall panels are made of reinforced concrete slabs with monolithic concrete joints, where the supporting transverse ribs are securely welded to the outer surface of the columns. Several options for an industrial building frame have been calculated, establishing the reduction in the weight of the structure, its cost, and the increase in the rigidity of the innovative design. Practical significance: The primary advantages of steel­concrete composite frame structures in single­storey industrial buildings have been evaluated. The innovative frame design demonstrates a weight reduction of 18%, a cost decrease of 25%, and a rigidity increase of 35% compared to traditional metal frame designs. The proposed frame design may prove to be effective in industrial buildings with large spans, as well as on transportation facilities.

Keywords: Single­storey buildings, industrial buildings, frame, metal structures, composite structures, steel concrete, specific loads, bearing capacity, rigidity, progressive collapse

Contacts: veselov.1977@inbox.ru

Представить результаты исследования, посвященного анализу влияния температуры и относительной влажности атмосферного воздуха, поступающего в компрессор на сжатие, а также требуемого класса его чистоты после адсорбционной осушки. Определить степень воздействия данных параметров на срок службы адсорбента марки КСКГ для решения вопроса о целесообразности его применения. Методика: Для определения степени влияния физических параметров атмосферного и сжатого воздуха, а также нормативного класса чистоты воздуха на выходе из компрессора на срок службы адсорбента была апробирована методика расчета длительности эксплуатации адсорбента с учетом указанных факторов. Методы: В работе использованы методы сравнения и анализа полученных результатов с их последующей графической визуализацией, которая впоследствии легла в основу сформулированных выводов и рекомендаций по обоснованию возможности использования исследуемого адсорбента по критерию «длительность срока эксплуатации». Практическая значимость: Результаты представленных исследований позволяют обоснованно осуществлять выбор адсорбента для использования его в технологии адсорбционной осушки с последующим применением в пневмосистемах подвижного состава железнодорожного транспорта и на предприятиях железнодорожной отрасли. Это позволит реализовать программу по снижению ресурсоемкости и снизить отрицательное воздействие на окружающую среду за счет уменьшения объемов захоронения отработанных ресурсов.

Ключевые слова: Ресурсосбережение, сжатый воздух, атмосферный воздух, срок эксплуатации, окружающая среда, адсорбция, адсорбент

Контакты: ripol-saragosi@mail.ru, dmitrimalzev2000@gmail.com

Assessment of the Factors Affecting the Service Lifespan of Silica Gel T. L. Ripol-Saragosi, D. A. Maltsev
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1035-1044

To present the results of research conducted to analyze the influence of temperature and relative humidity of the atmospheric air entering the compressor system, as well as the required purity class after adsorption drying on the service lifespan of the KSKG brand adsorbent. To determine the feasibility of their use. Methodology: In order to ascertain the extent to which the selected physical parameters of atmospheric and compressed air and its statutory purity class at the compressor outlet influence the adsorbent service lifespan, a methodology for calculating the adsorbent lifespan was tested, considering the above-mentioned factors. Methods: The results obtained were compared and analyzed. Following this, the results were graphically visualized. Subsequent conclusions and recommendations have been formulated to substantiate the potential use of the adsorbent under study according to the criterion of “service lifespan”. Practical significance: The findings of the aforementioned studies provide a solid foundation for the selection of an adsorbent that is optimally suited for utilization in adsorption drying technology, particularly within pneumatic systems employed in railway rolling stock and railway industry enterprises. This selection will empower the implementation of a programme aimed at enhancing resource conservation and mitigating the adverse environmental impact by decreasing the amount of waste generated from used resources.

Keywords: Resource conservation, compressed air, atmospheric air, service lifespan, environment, adsorption, adsorbent

Contacts: ripol-saragosi@mail.ru, dmitrimalzev2000@gmail.com

Выявить ключевые факторы, преимущественно влияющие на высокий уровень непроизводственного травматизма на объектах ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»). Определить перечень наиболее эффективных мероприятий, направленных на снижение уровня непроизводственного травматизма. Методы: Проведен анализ статистических данных ОАО «РЖД» об уровне непроизводственного травматизма, а также факторов, способствующих высокому уровню непроизводственного травматизма на объектах ОАО «РЖД». Проведен сравнительный анализ эффективности мероприятий по снижению уровня непроизводственного травматизма. Результаты: На основании проведенного анализа выявлены причины непроизводственного травматизма в ОАО «РЖД». Определены основные группы факторов, влияющих на его уровень: личные, социальные, организационные, физические и психологические. Проанализированы существующие меры по предотвращению непроизводственного травматизма и сформулированы рекомендации по снижению его показателей. Установлено, что снижение уровня непроизводственного травматизма требует комплексного подхода, включающего мероприятия по обучению и информированию граждан, внедрение новых технологий и совершенствование методов управления безопасностью. Разработан перечень мероприятий по предотвращению непроизводственного травматизма на объектах ОАО «РЖД». Практическая значимость: Результаты работы имеют значение для снижения уровня непроизводственного травматизма на ОАО «РЖД».

Ключевые слова: Непроизводственный травматизм, факторы, меры предотвращения, рекомендации

Контакты: pretty.iost@mail.ru, suolko@gmail.com

Prevention of Non-Occupational Injuries at the Russian Railways JSC N. I. Iost, O. K. Suvorova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1045-1052

To identify the key factors that contribute to the high rate of non-work-related injuries at the facilities of Russian Railways JSC. To determine the most eff strategies for decreasing the occurrence of non- occupational injuries. Methods: A study was carried out to analyze statistical data from Russian Railways concerning the prevalence of non-work-related injuries and the factors that contribute to the elevated injury rates at the company’s facilities. Additionally, a comparative analysis was performed to evaluate the eff of initiatives designed to decrease the occurrence of non-occupational accidents. Results: The analysis conducted has identifi the causes of non-occupational injuries within Russian Railways Company and highlighted the primary categories of factors infl the incidence of these injuries. These categories include personal, social, organizational, physical, and psychological factors. A review of current preventive measures has been conducted, leading to recommendations aimed at decreasing the rates of non-occupational injuries. It has been established that reducing the rates of non-occupational injuries requires a comprehensive approach, which encompasses not only educational and informational initiatives for the public but also implementation of new technologies and safety management practices. The proposed measures to prevent non-occupational incidents at Russian Railways JSC facilities have also been outlined. Practical signifi. The fiof the research are signifi in terms of reducing the incidence of non-occupational injuries within the Russian Railways company.

Keywords: Non-occupational injuries, factors, preventive measures, recommendations

Contacts: pretty.iost@mail.ru, suolko@gmail.com

Исследовать и обосновать возможность получения редких металлов из отвальной породы угольных шахт Луганской Народной Республики. Исследовать минералогический состав складированных отходов угольных шахт и биохимические процессы, протекающие в них. Методы: Проведение эксперимента по биохимическому кислотному выщелачиванию образцов отвальной породы с применением культуры сульфатредуцирующих микроорганизмов Th. Ferrooxidans. Получение чистой культуры микроорганизмов Th. Ferrooxidans с использованием общепринятых микробиологических методик. Результаты: Разработан метод, и предложена технология получения редких металлов галлия и германия из отвальной породы угольных шахт с использованием естественных процессов формирования серной кислоты в породе. В ходе эксперимента эффективность выщелачивания германия составила 1,6 мг/кг породы, а галлия — до 2 мг/кг отвальной породы. Это позволяет рассматривать подобные отходы как потенциальное металлоносное сырье, а для региона — получить положительный экологический и экономический эффект. Практическая значимость: Предложенный способ дает возможность утилизировать отвальную породу со снижением негативного действия отвалов на окружающую среду и получением редких металлов.

Ключевые слова: Углепородные отвалы, редкие металлы, алюминий, германий, галлий, биохимическое выщелачивание, серная кислота, бактерии Th. Ferrooxidans

Контакты: alavina@yandex.ru, kate3152@yandex.ru

Key Technologies for Treating Coal-Mining Wastes And Extracting Rare Earth Metals A. V. Kharlamova, E. I. Verekh-Belousova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1053-1059

To investigate and validate the feasibility of extracting rare earth metals from coal-mining byproducts in the Lugansk People’s Republic. This involves analyzing the mineralogical composition of accumulated waste at coal mines and examining the biochemical processes taking place within. Methods: Conducting experiments on biochemical acid leaching of waste rock samples using a culture of sulfate-reducing Thioferrooxidans microorganisms. Additionally, a pure culture of Thioferrooxidans microorganisms will be obtained through established microbiological techniques. Results: A method has been developed and a technology has been proposed for obtaining the rare metals of gallium and germanium from coal-mine waste rock through the natural processes of sulfuric acid formation within the rock. Experimental results indicated that the leaching efficiency of germanium reached 1.6 mg/kg of rock while gallium achieved up to 2 mg/kg of waste rock. This suggests that such waste can be regarded as a potential source of metal-bearing raw materials, providing both environmental and economic benefits for the region. Practical significance: The proposed method will facilitate the utilization of waste rock, thereby minimizing the adverse environmental impacts associated with waste and promoting the production of rear earth metals.

Keywords: Coal waste deposits, rare metals, aluminum, germanium, gallium, biochemical leaching, sulfuric acid, Thioferrooxidans bacteria

Contacts: alavina@yandex.ru, kate3152@yandex.ru

Определить факторы системы контроля качества бетона в контексте всего жизненного цикла зданий и сооружений, которые не позволяют гарантировать прочность бетона при сжатии при условии удовлетворительных результатов контроля; разработать предложения, способные гарантировать заложенный уровень обеспеченности прочности бетона. Методы: На основе сравнительного анализа данных, нормативных требований и научных публикаций с применением метода дерева отказов исследованы взаимосвязи между факторами системы контроля и отказами бетонных и железобетонных конструкций. Оценка состояния системы контроля (как сдерживающего фактора развития) базируется на результатах экспериментально-теоретических исследований автора. Результаты: Показаны основные этапы и уровни в системе контроля качества бетона в контексте всего жизненного цикла зданий и сооружений. Установлены взаимосвязи между отказом бетона в конструкции и допустимыми погрешностями методов и методик контроля прочности бетона при сжатии. Разработано «дерево отказов» для конструкции из бетона (железобетона) в контексте факторов системы контроля. Выявлено влияние количества варьируемых факторов системы контроля в обеспечении эффективной комбинации параметров контроля и достоверности получаемых результатов для гарантии заданного уровня обеспеченности прочности. Определены составляющие (инструментальная, методологическая, субъективная) суммарной погрешности стандартных методов контроля прочности (разрушающих и неразрушающих). Практическая значимость: Обоснована необходимость внедрения этапа проектирования контроля непосредственно под конкретный объект, что позволит без глобальных изменений в системе контроля снизить влияние неоднородности за счет устранения слабых мест в системе контроля (учета влияния рассмотренных факторов), которые не позволяют получать достоверную информацию о реальном значении прочности бетона в конструкции.

Ключевые слова: Контроль качества, прочность при сжатии, погрешность, дерево отказов, надежность, методы контроля прочности, форма и размер образцов

Контакты: cherepanova@pgups.ru

The Heredity of Concrete Quality Indicators As an Effective Control Factor D. A. Cherepanova
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1060-1072

To identify the factors within the concrete quality control system that affect the assurance of concrete compressive strength throughout the entire life cycle of buildings and structures, from design to disposal. Additionally, the research seeks to develop recommendations that ensure the desired level of concrete compressive strength. Methods: A comparative analysis of existing data, standards and scientific literature has demonstrated the effectiveness of fault tree analysis in exploring the relationships between control system factors and the failure of concrete and reinforced concrete structures. The assessment of the control system’s status, viewed as a barrier to development, is based on the findings from the author’s empirical and theoretical research. Results: The study outlines the key stages and levels of a concrete quality control system within the framework of the complete life cycle of buildings and structures. The connections between concrete failure in structures and the allowable discrepancies in methods and techniques for assessing concrete compressive strength have been established. A “fault tree” analysis for concrete (and reinforced concrete) structures has been created within the framework of the quality control system factors. The impact of various factors within the quality control system on ensuring an effective integration of quality control parameters and the reliability of the results obtained to achieve a predetermined level of strength assurance has been identified. The components contributing to the overall error in standard strength testing methods, both destructive and non-destructive, have been identified, including instrumental, methodological, and subjective ones. Practical significance: The practical significance of this work lies in the justification for implementing a tailored control design stage to an individual project, which will mitigate the effects of material heterogeneity without necessitating extensive modifications to the control system.

Keywords: Quality control, compressive strength, error, fault tree analysis, reliability, strength control methods, shape and size of samples

Contacts: cherepanova@pgups.ru

Проанализировать технические аспекты, оценить эффективность и экономическую целесообразность применения электрохимической защиты (ЭХЗ) от коррозии для продления срока службы и повышения надежности железобетонных опор мостовых сооружений в условиях хлоридной агрессии. Метод: Анализ научных источников (базы Scopus, Web of Science и РИНЦ), нормативно-технической документации (стандарты ISO, отечественные своды правил) и результатов натурных обследований. Применяются математическое моделирование для оценки зависимости скорости коррозии от концентрации хлоридов и плотности защитного тока и метод анализа жизненного цикла (LCCA) для сравнения стратегий содержания объектов с использованием специализированного ПО. Проведены натурные замеры содержания хлорионов и характеристик блуждающих токов. Результаты: Результаты исследования демонстрируют экспоненциальный рост скорости коррозии при концентрации хлоридов свыше 0,4 % (с 2,43 до 177,01 мкм/год) и возможность подавления коррозии на 99 % при плотности тока 10–15 мА/м2. Системы ЭХЗ с внешним источником тока продлевают срок службы опор в 45 раз при начальных инвестициях около 450 у. е./м2, снижая NPV затрат до −355 тыс. у. е. (против −510 тыс. у. е. при традиционных ремонтах). Выявлены оптимальные диапазоны плотности катодного тока (5–15 мА/м2) для эффективного подавления коррозии. Практическая значимость: Возможность использования ЭХЗ как элемента стратегии управления жизненным циклом инфраструктуры. Технология обеспечивает экономию средств (в 1,5–2,5 раза по сравнению с традиционными подходами), повышает безопасность эксплуатации мостов и способствует рациональному расходованию средств на содержание транспортной сети.

Ключевые слова: Электрохимическая защита, коррозия арматуры, железобетонные опоры, хлоридная агрессия, катодная поляризация

Контакты: aaa.12.03.1992@mail.ru, andbeliy@mail.ru, irana_skorpion@mail.ru, Makhonkoaa@mail.ru

Feasibility and Prospects of Applying Electrolytic Protection Against Corrosion of Reinforced Concrete Bridge Supports А. А. Antonuk, А. А. Belyi, Sh. Sh. Kadirova, А. А. Makhonko
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1073-1084

To analyze the engineering aspects, assess the effectiveness, and evaluate economic feasibility of implementing electrolytic protection (ELP) to mitigate corrosion, thereby prolong the service life and enhance the reliability of reinforced concrete bridge support structures subjected to chloride aggression. Methods: The research relies on a comprehensive review of scientific literature from databases such as Scopus, Web of Science, and RSCI, alongside with an analysis of regulatory and technical documents including ISO standards and national codes of practice, as well as results from field surveys. Mathematical modelling was utilized to determine the relationship between the corrosion rate, chloride concentration, and protective current density. Life Cycle Cost Analysis (LCCA) was conducted using specialized software to compare maintenance strategies. Field measurements of chloride ion content and stray current characteristics were performed. Results: The research illustrates an exponential increase in the corrosion rate at chloride concentrations above 0.4%, escalating from 2.43 to 177.01 μm/year. A corrosion reduction of up to 99% has been achieved at the current density of 10–15 mA/m². ELP systems, which use an external current source, can prolong the service life of supports by a factor of 45, with an initial investment of approximately 450 USD/m². The Net Present Value (NPV) of costs decreases to USD 355 thousand, in contrast to USD 510 thousand allocated for conventional repairs. The optimal range for cathodic current density necessary for effective corrosion suppression has been determined to be between 5–15 mA/m². Practical significance: The potential for integrating ELP into an infrastructure lifecycle management strategy has been demonstrated. This technology not only offers significant cost savings (1.5–2.5 times less than traditional methods) but also enhances bridge operational safety and facilitates a more efficient allocation of resources for the maintenance of transportation networks.

Keywords: Electrolytic protection (ELP), reinforcement corrosion, reinforced concrete supports, chloride aggression, cathodic polarization

Contacts: aaa.12.03.1992@mail.ru, andbeliy@mail.ru, irana_skorpion@mail.ru, Makhonkoaa@mail.ru

Цель: В определенных условиях деградация ММГ в основании земляного полотна транспортных сооружений сопровождается не только термическими просадками, но и формированием длительно консолидирующихся слабых грунтов с возможной потерей устойчивости откосов и расползанием насыпи. Для таких условий возможно применение комбинированного способа термостабилизации — инъектирование грунтоцементных растворов совместно с установкой парожидкостных СОУ. Для дальнейшего развития расчетно-теоретического аппарата данного способа термостабилизации в статье определены зависимости коэффициентов теплопроводности затвердевших инъекционных растворов от содержания вяжущего, а также выполнено численное моделирование термостабилизации модели грунтового массива для уточнения эффективности комбинированного способа (по коэффициенту теплообмена) относительно применения только парожидкостных СОУ. Методы: Поставлен и проведен лабораторный эксперимент по определению коэффициента теплопроводности растворов по методу стационарного теплового режима, выполнены теплотехнические расчеты в специализированном программном комплексе. Результаты: Определены зависимости коэффициентов теплопроводности затвердевших грунтоцементных инъекционных растворов от содержания вяжущего в их составе, в воздушно-сухом состоянии и при полном водонасыщении, а также в мерзлом и талом состоянии. Установлено, что теплопроводность затвердевшего раствора значительно выше, чем исходного грунта в том же состоянии, причем существенный относительный эффект наблюдается уже при минимальном содержании вяжущего. Практическая значимость: Полученные зависимости рекомендуется использовать для решения практических задач при инъектировании грунтоцементных растворов в основания транспортных сооружений в районах распространения ММГ. Численное моделирование показало эффективность (по коэффициенту теплообмена) термостабилизации грунтового массива предложенным комбинированным способом относительно применения только парожидкостных СОУ, что требует учета при проектировании и расчетах.

Ключевые слова: Земляное полотно, грунты основания, слабые грунты, многолетнемерзлые грунты, инъектирование грунтов, инъекционные растворы, термостабилизация грунтов, охлаждающие устройства

Контакты: razdenis@mail.ru, pechenkinrs@gmail.com, alangeo@bk.ru

Considering Thermal Conductivity of Injection Solutions in Combination with Cooling Systems Within the Railway Formation Foundation D. A. Razuvaev, R. S. Pechenkin, A. L. Lanis
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1085-1095

Under specific conditions, the degradation of the permafrost soils in railway formation foundations is not only characterized by thermal subsidence, but also by the development of weak soils that consolidate over time, potentially leading to slope instability and embankment creep. In such scenarios, a combined thermal stabilization approach can be applied, which includes the injection of soil-cement solutions alongside the installation of vapour-liquid cooling systems (SCD). This research establishes the correlation between the thermal conductivity coefficients of hardened injection solutions and the binder content. It also conducts a numerical model of the thermal stabilization of a soil mass to assess the effectiveness of the combined method, measured by the heat transfer coefficient, in comparison with the application of vapour-liquid systems alone. Methods: A laboratory experiment was set up and carried out to determine the thermal conductivity coefficient of solutions using the steady-state thermal regime method. Heat engineering calculations were performed using a specialized software package. Results: The dependences of the thermal conductivity coefficients of hardened soil-cement injection mortars on the binder content have been determined under various conditions, such as air-dry state, full water saturation, and frozen-thawed states. It has been established that the thermal conductivity of the hardened mortar is significantly greater than that of the original soil in equivalent conditions, with a notable relative impact observed even at minimal binder content. Practical significance: The established relationships are recommended for addressing practical challenges associated with injecting soil-cement mortars into the foundations of transportation structures in areas where permafrost soils are prevalent. Numerical modelling has demonstrated that the combined method proposed for thermal stabilization of the soil mass is more effective in terms of heat exchange coefficient than relying solely on vapour-liquid soil-cement mixtures, highlighting the importance of this consideration in design and calculations.

Keywords: Formation, foundation soils, weak soils, permafrost soils, soil injection, injection solutions, soil thermal stabilization, cooling devices/systems

Contacts: razdenis@mail.ru, pechenkinrs@gmail.com, alangeo@bk.ru

Разработать цифровой инструментарий, обеспечивающий автоматизацию архивирования результатов измерений параметров дождевых капель, влияющих на распространение радиоволн в атмосфере. Инструмент должен учитывать актуальные требования к совершенствованию телекоммуникационных подсистем, обеспечивающих безопасность эксплуатации автономных и полуавтономных коммерческих судов. Методы: Использованы цифровые технологии для преобразования сообщений от автоматических измерителей параметров дождевых капель в архив результатов измерений в виде баз данных. Результаты: Разработан программный инструментарий для автоматизации архивирования данных измерений параметров капель дождя. Инструмент читает первичные телеграммы от измерителя, преобразует данные в удобный формат и архивирует их в базах данных. Также разработан алгоритм его применения. Практическая значимость: Сформированы научно-методическая и аппаратно-программная основы для дальнейших системных исследований влияния параметров капель дождя на надежность и помехоустойчивость каналов морской радиосвязи в составе телекоммуникационных подсистем для безопасной эксплуатации автономных и полуавтономных коммерческих судов. Полученные результаты могут быть эффективно применены в различных областях, включая сферу высшего образования.

Ключевые слова: Телекоммуникационные системы, автономные и полуавтономные суда, морская радиосвязь, дождь, управление безопасностью, базы данных, автоматизация архивирования

Контакты: atombyfreund@mail.ru, alexandria567@mail.ru, arsenij430@gmail.com, sikarev@yandex.ru, val.abramov@mail.ru

Potential for Improving Telecommunication Subsystems to Enhance Safety Management in Autonomous and Semi-Autonomous Commercial Vessels K. S. Prostakevich, A. L. Abramova, A. I. Chestnov, I. A. Sikarev, V. M. Abramov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1096-1105

To develop digital tools to automate the archiving of raindrop parameter measurements. These measurements are crucial for understanding their impact on radio wave propagation in the atmosphere and need to be taken into account for improving telecommunication subsystems designed to ensure the safety of autonomous and semi-autonomous commercial vessels. Methods: Digital technologies were employed to transform data from automatic raindrop parameter meters into archived measurement results in the form of databases. Results: A comprehensive software has been developed for the automated archiving of raindrop parameter measurement data. This software product is designed to interface with automatic raindrop parameter meters, facilitating the extraction of telemetry data. Through data transformation, the software converts the measurements into a standardized format optimized for storage. Subsequently, the processed data is efficiently integrated into database systems, ensuring the accessibility of the archived information. An algorithmic framework has been formulated to guide the implementation of this toolset. Practical significance: The scientific, methodological, and software foundations have been created for a comprehensive investigation into the influence of raindrop parameters on the reliability and noise immunity of marine radio communication channels within telecommunication subsystems throughout the safe operation of autonomous and semi-autonomous commercial vessels. The findings derived from this research can be employed in a variety of fields, including higher education system.

Keywords: Telecommunication systems, autonomous and semi-autonomous vessels, maritime radio communication, rain, safety management, databases, automation of archiving

Contacts: atombyfreund@mail.ru, alexandria567@mail.ru, arsenij430@gmail.com, sikarev@yandex.ru, val.abramov@mail.ru

Создание эффективной системы контроля инфраструктуры железнодорожного транспорта, обеспечивающей непрерывное патрулирование состояния путей на протяженных участках. Методы: Методология исследования базируется на использовании современных беспилотных технологий, включающих автоматизированные системы управления полетами и обработки данных. Предложенная концепция предусматривает разделение железнодорожной сети на участки протяженностью 100–200 км с организацией базовых пунктов управления на станциях. Видеопоток с FPV-дронов будет передаваться на удаленный сервер, оснащенный искусственным интеллектом (ИИ), который, в зависимости от степени опасности возникающей угрозы, будет либо самостоятельно принимать решения, либо формировать список рекомендаций для последующей их передачи работникам железной дороги. В работе рассмотрены этапы внедрения предлагаемой технологии. Разработан алгоритм функционирования системы безопасности с использованием FPV-дронов, а также проанализированы различные варианты патрулирования — для каждого из них построены графики движения дронов. Кроме того, исследованы: нормативно-правовая база, потенциальные риски, экономическая эффективность проекта, а также вопрос идентификации БПЛА со стороны сотрудников железной дороги и населения. Научная новизна: Заключается в интеграции современных беспилотных технологий в существующую инфраструктуру железнодорожного транспорта, что позволяет создать эффективную и экономически целесообразную систему безопасности. Разработанная система может служить основой для дальнейшего развития технологий контроля за состоянием железнодорожных путей с использованием БПЛА. Результаты: Внедрение данной системы позволит: существенно повысить уровень безопасности железнодорожных перевозок, сократить время реагирования на возникающие угрозы, повысить качество контроля железных дорог и минимизировать влияние человеческого фактора на процесс мониторинга. Практическая значимость: Система безопасности на железнодорожном транспорте с применением FPV-дронов имеет большую практическую значимость и может быть использована на участках с повышенной террористической угрозой, в труднодоступных местах, в условиях чрезвычайных ситуаций для поиска розыскных работ и оценки последствий случившейся аварии или катастрофы, для оперативного контроля ремонтных работ на перегонах.

Ключевые слова: Безопасность на железнодорожном транспорте, приграничные регионы, чрезвычайные ситуации на железнодорожном транспорте, терроризм, FPV-дрон, искусственный интеллект, автоматическое принятие решений, система автономной работы дрона, рабочий цикл дрона, многокомплектность, варианты патрулирования

Контакты: a.t.popov1955@gmail.com, suslova_2003@mail.ru, matv.cheh@yandex.ru, op.lipetsk@gmail.com

Integrated Railway Safety System Using FPV Drones A. T. Popov, O. A. Suslova, M. A. Chekhov, A. I. Malakhov
DOI: 10.20295/1815-588X-2025-4-1106-1118

To create a robust security management system for railway transport infrastructure, facilitating continuous surveillance over extensive railway stretches. Methods: The use of innovative unmanned technologies, such as automated flight control and data processing systems. The proposed concept involves segmenting the railway network into sections measuring 100–200 kilometers, with the establishment of central control points at various stations. The video feed from FPV drones will be sent to a distant artificial intelligence server, which will assess the threat level of any incidents that are detected. Based upon this assessment, the AI will either make autonomous decisions or generate a list of recommendations to be transmitted to railway personnel. This paper outlines the phases for implementing the proposed technology, outlines an operational algorithm for the security system using FPV drones, and explores various patrol strategies, each specifying the drones’ movement patterns. The regulatory framework, potential risks, economic feasibility and methods for identifying UAVs by both the public and railway personnel have been comprehensively addressed. The scientific novelty: The integration of contemporary unmanned technologies into existing railway transport infrastructure, enabling the establishment of an effective and economically viable security system is of key importance.The proposed system can serve as a foundation for further development of UAV-based technologies for monitoring the condition of railway tracks. Results: Implementation of this system is expected to substantially enhance railway safety, reduce response times to emerging threats, improve the quality of operational oversight, and minimize the impact of the human factors on monitoring processes. Practical significance: The implementation of a security system using FPV drones in railway transport holds significant practical importance. It is particularly relevant in areas with heightened terrorist threats, in inaccessible locations, during emergencies for search and rescue operations and for evaluating the aftermath of accidents or disasters. Furthermore, it is beneficial for the real-time monitoring of track repair activities.

Keywords: Safety in railway transport, border regions, emergencies in railway transport, terrorism, FPV drone, artificial intelligence, automatic decision-making, drone autonomous operation system, drone duty cycle, multicomplexity, patrol strategies

Contacts: a.t.popov1955@gmail.com, suslova_2003@mail.ru, matv.cheh@yandex.ru, op.lipetsk@gmail.com