Выпуск 2 - Issue 2

Цель: представить результаты математического моделирования динамического воздействия на железнодорожный путь колеса грузового вагона с двумя ползунами небраковочного размера. Обосновать частые случаи ложных срабатываний систем автоматического контроля, фиксирующих сверх нормативные нагрузки от колес, при визуальном осмотре которых выявляются лишь дефекты, не превышающие браковочные нормы. Методы: с использованием расчетной схемы «колесо — рельс» в среде MATLAB исследовано влияние глубины ползунов, скорости движения и расстояния между дефектами на величину ударной нагрузки. Модель пути представлена в виде балки на упругом основании Фусса — Винклера. Для описания ударного взаимодействия использована теория расчета, адаптированная для нескольких последовательно расположенных ползунов. Результаты: показано, что совокупное воздействие двух ползунов небраковочного размера может приводить к динамическим нагрузкам, сравнимым или превышающим воздействие одиночного ползуна браковочного размера. Выявлены критические диапазоны скорости (40–65 км/ч) и расстояния между дефектами (50– 100 мм), при которых ударное воздействие максимально. Практическая значимость: на основании проведенного анализа предлагается учитывать наличие множественных дефектов при нормировании состояния колесных пар для снижения негативного влияния на инфраструктуру пути. Действующие нормативные документы не учитывают суммарного эффекта от нескольких дефектов, что может приводить к ускоренному износу верхнего строения пути, а также к выходу из строя ходовой части вагона.

Ключевые слова:железнодорожный транспорт, колесная пара, ползун, динамическая нагрузка, система «колесо — рельс», математическое моделирование, небраковочный дефект, система «Паук», ударное воздействие, путь

Контакты: i@vorudada.ru, Podg_I@mail.ru, v_ivanovan@orw.rzd.ru, pav.tsomaev@mail.ru

Modeling the Impact of a Freight Wagon Wheel with Two Non-Rejection Flat Spots on the Railway Track A.S. Adadurov, I.M. Podgrebennyj, A.N. Ivanov, P.I. Tsomaev
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-245-254

Objective: to present the results of mathematical modeling of the dynamic impact on the railway track of a freight car wheel with two non-rejection size flat spots. To substantiate the frequent cases of false activations of automatic control systems that record excess loads from wheels, during visual inspection of which only defects that do not exceed rejection standards are detected. Methods: using the “wheel — rail” calculation scheme in the MATLAB environment, the influence of the flat spot depth, speed, and distance between defects on the impact load magnitude was investigated. The track model is represented as a beam on a Fuss — Winkler elastic foundation. To describe the impact interaction, a calculation theory adapted for several sequentially located flat spots was used. Results: the results showed that the combined impact of two non-rejection size flat spots can lead to dynamic loads comparable to or exceeding the impact of a single rejection size flat spot. Critical speed ranges (40–65 km/h) and distances between defects (50–100 mm) at which the impact is maximum have been identified. Practical importance: based on the analysis, it is proposed to consider the presence of multiple defects when standardizing the condition of wheelsets to reduce the negative impact on track infrastructure. Current regulatory documents donot consider the cumulative effect of multiple defects, which can lead to accelerated wear of the track superstructure, as well as to the failure of the wagon running gear.

Keywords: railway transport, wheelset, flat spot, dynamic load, “wheel — rail” system, mathematical modeling, non-rejection defect, Pauk system (Automatic Derailment Control System), impact, track

Contacts: i@vorudada.ru, Podg_I@mail.ru, v_ivanovan@orw.rzd.ru, pav.tsomaev@mail.ru

Цель: повышение эффективности транспортировки звеньев железнодорожного пути, а также сокращение количества обслуживающего персонала при восстановлении железных дорог. Методы: в исследовании использованы методы анализа и сравнительной оценки альтернативных способов укладки верхнего строения пути. Результаты: подготовлены предложения по совершенствованию раздельно-конвейерного способа укладки железнодорожного пути. Практическая значимость: устройство для транспортировки звеньев железнодорожного пути можно рекомендовать при восстановлении железных дорог, например, в районе проведения специальной военной операции.

Ключевые слова: верхнее строение пути, восстановление железных дорог, раздельно-конвейерный способ, материально-техническое обеспечение, устройство для транспортировки звена железнодорожного пути

Контакты: alexmiroschnik@mail.ru, danilenko-ev1302f@mail.ru

The Use of a Special Device for Transporting Links During the Restoration of the Railway Track A.A. Miroshnik, A.I. Danilenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-255-263

Objective: to increase the efficiency of transportation of railway links, as well as to reduce the number of maintenance personnel during the restoration of railways. Methods: the research uses methods of analysis and comparative evaluation of alternative ways of laying the upper structure of the track. Results: proposals have been prepared to improve the separate conveyor method of laying railway tracks. Practical significance: a device for transporting railway track links can be recommended for use in the restoration of jelly roads, for example, in the area of a special military operation.

Keywords: the upper structure of the track, the restoration of railways, a separate conveyor method, a device for transporting a railway link, logistical support

Contacts: alexmiroschnik@mail.ru, danilenko-ev1302f@mail.ru

Статья посвящена решению актуальной проблемы фрагментации данных в процессе эксплуатации автономных рефрижераторных вагонов (АРВ) на сети железных дорог ОАО «РЖД». Ключевой задачей является разработка архитектуры единой цифровой платформы, автоматизация информационного поля, образуемого системами бортовой телематики (данные о температуре, местоположении, параметрах работы оборудования), его бесшовная интеграция с данными от корпоративных автоматизированных систем (АСУ) ОАО «РЖД» и объединение с внутренними системами оперативного, коммерческого и технического учета. Цель: разработка единой цифровой платформы АРВ, обеспечивающей формирование общего источника достоверных данных, сохранность грузов и безотказность оборудования АРВ. Материалы и методы: в работе использованы методы системного анализа для существующих решений в телематике рефрижераторного подвижного состава. Выявлены несовершенства информационного обмена между системами и проведена формализация требований к платформе. Принципы сервис-ориентированной архитектуры (СОА) использовались для проектирования архитектуры единой цифровой платформы АРВ. Концепции промышленного интернета вещей (IIoT) применялись для сбора данных от различных систем, а правила гибридного управления данными («единый слой данных» — Data Fabric) — для интеграции и обработки этих данных. Результаты: внедрение предложенной платформы позволит преодолеть проблемы разрозненности и запаздывания информации, оптимизировать логистические процессы, создать единый источник достоверных данных, реализовать переход к обслуживанию по фактическому состоянию и повысить безопасность движения поездов. Практическая значимость: информация от бортовых систем АРВ и от корпоративных АСУ ОАО «РЖД» поступает бессвязно, что требует ручного сопоставления данных и, как следствие приводит к запаздыванию реакции на инциденты, что влечет порчу груза. Результаты работы позволят существенно увеличить эффективность использования рефрижераторного парка, обеспечат сохранность грузов, снизят операционные затраты и укрепят конкурентные позиции железнодорожного транспорта на рынке перевозок скоропортящихся продуктов.

Ключевые слова: автономный рефрижераторный вагон, телематика, интеграция данных, предиктивная аналитика

Контакты: shevchenko@rusref.su

Development of the Architecture of a Unified Digital Platform for Integrating Telematics Data of Autonomous Refrigerated Wagons with Russian Railways Corporate Systems Based on Industrial Internet of Things and Blockchain Technologies A.V. Shevchenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-264-276

The article is devoted to solving the urgent problem of data fragmentation during the operation of autonomous refrigerated wagons (ARVs) on the Russian Railways railway network. The key task is to develop the architecture of a single digital platform, automate the information field generated by on-board telematics systems (data on temperature, location, equipment operation parameters), and seamlessly integrate it with data from corporate automated control systems JSC Russian Railways and integration with internal systems of operational, commercial and technical accounting. Objective: to develop a unified ARV digital platform that ensures the formation of a common source of reliable data, cargo safety and reliability of ARV equipment. Materials and methods: the paper uses system analysis methods for existing solutions in telematics of refrigerated rolling stock. The imperfections of the information exchange between the systems and the formalization of the platform requirements are revealed. The principles of service-oriented architecture (SOA) were used to design the architecture of a single digital ARB platform. The concepts of the Industrial Internet of Things (IIoT) were applied to collect data from various systems, and the rules of hybrid data management (“single data layer” – Data Fabric) were applied to integrate and process this data. Results: the implementation of the proposed platform will help overcome the problems of information fragmentation and delay, optimize logistics processes, create a single source of reliable data, implement the transition to maintenance based on the actual condition and improve train safety. Practical significance: information from on-board ARV systems and from corporate automated control systems of Russian Railways comes incoherently, which requires manual data comparison and, as a result, delayed response to incidents, which leads to damage to cargo. The results of the work will significantly increase the efficiency of using the refrigerated fleet, ensure the safety of goods, reduce operating costs and strengthen the competitive position of rail transport in the market of transportation of perishable products.

Keywords: autonomous refrigerated wagon, telematics, data integration, predictive analytics

Contacts: shevchenko@rusref.su

Цель: теоретический расчет паразитных емкостей асинхронного электродвигателя, управляемого преобразователем частоты, для создания имитационной модели. Методы: применение законов электротехники для расчета емкости плоского и цилиндрического конденсаторов и конструктивных характеристик асинхронного электродвигателя к расчету идеальных эквивалентов паразитных емкостей асинхронного электродвигателя. Результаты: предложена эквивалентная емкостная схема асинхронного электродвигателя, выполнены выделение паразитных емкостей асинхронного электродвигателя, замена их на идеальные эквиваленты. Предложены методы расчета идеальных эквивалентов паразитных емкостей тягового асинхронного электродвигателя, а также упрощенный метод оценки емкости шарикового радиального подшипника на основе оценки контактной площади зоны Герца. Выполнено сравнение данных, полученных теоретическим путем, с данными, полученными в результате проведенных измерений, и данными, приведенными в различных источниках. Предложенные методы отличаются простотой расчетов и имеют удовлетворительную точность. Практическая значимость: полученные в результате теоретического расчета данные используются в эквивалентной схеме асинхронного электродвигателя при создании модели тягового привода в среде имитационного моделирования Simulink для оценки величины приложенного к подшипнику напряжения и протекающего через него тока, определения потенциального пути протекания высокочастотного тока через подшипники тягового асинхронного электродвигателя с целью разработки дальнейших мер по снижению их влияния и повышению надежности подшипникового узла тягового асинхронного электродвигателя.

Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, синфазное напряжение, эквивалентная схема, паразитная емкость, подшипник, подшипниковый ток

Контакты: saxa.karmanov@yandex.ru

Calculation of Parasitic Capacitances of an Asynchronous Traction Motor with Variably-Frequency Drives A.V. Karmanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-277-287

Purpose: theoretical calculation of parasitic capacitances in an asynchronous motor with variably-frequency drives in order to create a simulation model. Methods: application of electrical engineering principles to calculate the capacitance of planar and cylindrical capacitors and the structural characteristics of the asynchronous motor for computing the ideal equivalent of the motor’s parasitic capacitances. Results: a parasitic-capacitance equivalent circuit of the induction motor is proposed, parasitic capacitances of the asynchronous motor are identified and replaced with ideal equivalent, methods for calculating the ideal equivalents of the parasitic capacitances of the traction asynchronous motor are proposed, and a simplified method for estimating the capacitance of a ball radial bearing based on the Hertzian contact area is presented. Comparisons are performed between data obtained theoretically, data obtained from measurement, and data from various sources. The purposed methods are simple to compute and provide satisfactory accuracy. Practical significance: theoretical calculation result are used in the motor’s equivalent circuit when building a traction drive model in the Simulink simulation environment to assess the magnitude of the voltage applied to the bearing and the current flowing through it, to determinate the potential path of high-frequency current through the bearings of a traction asynchronous motor, with the aim of developing further measures to reduce their influence and improve the reliability of the traction asynchronous motor bearing assembly.

Keywords: asynchronous motor, common-mode voltage, equivalent circuit, parasitic capacitance, bearing, bearing current

Contacts: saxa.karmanov@yandex.ru

Цель: выполнить анализ современных методов молниезащиты зданий и высоковольтных линий 6–10 кВ, питающих устройства железнодорожной автоматики и телемеханики, и оценить их применимость с учетом типовых сценариев грозовых воздействий. Обосновать необходимость комплексной защиты вводов питания. Методы: проведен аналитический обзор научных публикаций, нормативных документов и эксплуатационных данных. Выполнена классификация внешних и внутренних систем молниезащиты, а также средств повышения грозостойкости высоковольтных линий. Сопоставлены принципы действия защитных устройств с основными сценариями воздействия молнии: прямым ударом, ударом в опору и близким разрядом с электромагнитной индукцией. Результаты: показано, что эффективность традиционных методов защиты зависит от условий эксплуатации и не может обеспечиваться изолированным применением отдельных средств. Выявлены ограничения использования грозозащитных тросов и установки ограничителей перенапряжений только на вводе питания. Обоснована необходимость учета волновых процессов в линии при выборе конфигурации защитных устройств и формирования защищенных подходов к объектам железнодорожной автоматики и телемеханики. Практическая значимость: реализация предложенного подхода позволяет снизить уровень импульсных перенапряжений на вводах питания и повысить надежность функционирования устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Ключевые слова: молния, внешняя молниезащита, внутренняя молниезащита, средства защиты, молниезащита высоковольтных линий, железнодорожная автоматика и телемеханика

Контакты: Shura.Solovyov.01@mail.ru

Methods for Protecting Railway Automation and Remote Control Facilities from Lightning Strikes A.D. Solov'yov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-288-298

Objective: to analyze modern lightning protection methods for buildings and 6–10 kV overhead lines supplying railway automation and remote control (zat) systems, and to assess their applicability considering typical lightning impact scenarios. To substantiate the necessity of an integrated approach to protecting power supply inputs. Methods: an analytical review of scientific publications, regulatory documents, and operational data was conducted. External and internal lightning protection systems, as well as methods for improving the lightning performance of overhead lines, were classified. The operating principles of protective devices were compared with the main lightning impact scenarios, including direct strikes to phase conductors, strikes to poles or grounding systems, and nearby strikes causing electromagnetic induction. Results: it is shown that the effectiveness of conventional protection methods strongly depends on operating conditions and cannot be ensured by isolated application of individual measures. Limitations of shield wires and the installation of surge arresters only at power supply inputs are identified. The necessity of accounting for traveling wave processes in overhead lines when selecting protective device configurations and implementing “protected approaches” to railway automation facilities is substantiated. Practical significance: the proposed approach reduces impulse overvoltages at power supply inputs and improves the reliability of railway automation and remote control systems.

Keywords: lightning, external lightning protection, internal lightning protection, protective devices, lightning protection of high-voltage lines, railway automation and remote control

Contacts: Shura.Solovyov.01@mail.ru

Цель: рассмотреть вопрос о необходимости разработки и последующем обосновании выбора оптимальной технологии лазерного сканирования для решения задач диагностики железнодорожного пути в контексте многообразия современных методов съемки. Актуальность работы обусловлена необходимостью формализации процесса выбора между воздушным (ВЛС), мобильным (МЛС) и наземным (НЛС) лазерным сканированием для получения достоверной пространственной информации об объектах инфраструктуры. Методы: в основе исследования лежит сравнительный анализ технических и эксплуатационных параметров трех указанных технологий. Сопоставление проводилось по совокупности критериев, включающих такие параметры, как точность (абсолютная), детализация (плотность точек), производительность (линейная), зависимость от графика движения поездов, зависимость от погодных явлений, основные «мертвые зоны», экономика (условная стоимость съемки 1 км). Анализ выполнялся с учетом специфики линейно-протяженных и точечных объектов железнодорожной инфраструктуры. Результаты: в процессе исследования было установлено, что эффективное применение каждой из технологий детерминировано спецификой решаемых инженерных задач. Выявлена иерархическая структура приоритетов выбора, где требования к метрической точности и детализации модели выступают в качестве доминирующего фактора (первичного фильтра). Данный фильтр задает допустимый диапазон производительности и технических возможностей, которые, в свою очередь, корректируются экономической целесообразностью и эксплуатационными ограничениями конкретного проекта. Также были определены области эффективного применения для каждой технологии. Практическая значимость: сформулированные критерии позволяют формализовать процедуру технологического аудита на этапе предпроектных изысканий. Применение разработанного подхода минимизирует риски получения недостоверных данных, оптимизирует затраты и обеспечивает требуемую полноту и детальность исходной информации для последующего проектирования, строительства, реконструкции и ведения цифровых моделей инфраструктуры (BIM/ТИМ).

Ключевые слова: лазерное сканирование, диагностика железнодорожного пути, воздушное лазерное сканирование (ВЛС), мобильное лазерное сканирование (МЛС), наземное лазерное сканирование (НЛС), точность, производительность, цифровая модель пути

Контакты: fedorkocmoc@gmail.com

Comparative Analysis of Aerial, Mobile and Terrestrial Laser Scanning Technologies for Railway Track Diagnostics: Selection Criteria Based on Accuracy, Productivity and Operational Constraints F.V. Chesnovich
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-299-308

Objective: to consider the necessity of developing and substantiating the choice of optimal laser scanning technology for solving railway track diagnostics problems in the context of a variety of modern surveying methods. The relevance of the work is due to the need to formalize the selection process between aerial (ALS), mobile (MLS) and terrestrial (TLS) laser scanning to obtain reliable spatial information ab infrastructure objects. Methods: the research is based on a comparative analysis of technical and operational parameters of the three technologies. The comparison was carried out according to a set of criteria including such parameters as: absolute accuracy, detail (point density), linear productivity, dependence on train traffic schedule, dependence on weather conditions, main “dead zones”, economics (conditional cost of surveying 1 km). The analysis was performed taking into account the specifics of linearly extended and point objects of railway infrastructure. Results: the study found that the effective application of each technology is determined by the specifics of the engineering tasks to be solved. A hierarchical priority structure of choice is revealed, where the requirements for metric accuracy and detail of the model act as a dominant factor (primary filter). This filter sets the permissible range of productivity and technical capabilities, which in turn are adjusted by the economic feasibility and operational constraints of a particular project. Also, areas of effective application for each technology were determined. Practical importance: the formulated criteria make it possible to formalize the procedure of technological audit at the stage of pre‑design surveys. The application of the developed approach minimizes the risks of obtaining unreliable data, optimizes costs and ensures the required completeness and detail of initial information for subsequent design, construction, reconstruction and maintenance of digital infrastructure models (BIM/TIM).

Keywords: laser scanning, railway track diagnostics, aerial laser scanning (ALS), mobile laser scanning (MLS), terrestrial laser scanning (TLS), accuracy, productivity, digital track model

Contacts: fedorkocmoc@gmail.com

В данной работе аналитически рассмотрены и приведены расчетные зависимости межвагонных усилий от относительного перемещения смежных думпкаров. Цель: теоретическое моделирование процессов, возникающих в поглощающих аппаратах моторных думпкаров. Методы: аналитический метод моделирования функционирования поглощающих аппаратов различных марок в режимах набегания и растягивания. Практическая значимость: приведены результаты расчетов предлагаемых поглощающих аппаратов для практического использования в автосцепных устройствах моторных думпкаров.

Ключевые слова: аналитическая модель, поглощающий аппарат, деформация

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

Theoretical Description of Processes and Relationships in the Absorbing Devices of Traction Units T.L. Ripol'-Saragosi, L.F. Ripol'-Saragosi, I.A. Yaitskov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-309-314

This paper provides an analytical analysis and calculations of the intercar forces as a function of the relative displacement of adjacent dump cars. Objective: theoretical modeling of processes occurring in the draft gear of motor dump cars. Methods: an analytical method for modeling the operation of draft gear of various brands in running and stretching modes. Practical Relevance: the paper presents the calculation results for the proposed draft gear for practical use in the automatic coupling devices of motor dump cars.

Keywords: analytical model, draft gear, deformation

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

Цель исследования: разработка и обоснование методики оперативной оценки технического состояния тягового двигателя и критических узлов, что является фундаментом для перехода от традиционного планово-предупредительного ремонта к современному диагностическому обслуживанию. Это позволяет перейти от регламентных интервалов к обслуживанию по фактическому состоянию оборудования. В рамках работы была создана комплексная имитационная модель на базе MATLAB для двигателя электровоза ЭП21 — ДТА-1200А, используемого в поездах Push-Pull. Модель реализует ключевые методы диагностики: вибрационный анализ для выявления механических дефектов (в частности, подшипников серии SKF), тепловой контроль для предотвращения перегрева и анализ гармоник тока статора для раннего обнаружения электрических неисправностей. Для демонстрации работы системы в модель заложен сценарий с имитацией дефекта внешнего кольца подшипника, характеризующийся ростом амплитуды вибрации на характерной частоте BPFO. Основным результатом является предложенная архитектура интегрированной диагностической системы, включающая уровни сбора данных, обработки сигналов, аналитики и формирования решений. Алгоритм на основе взвешенных индексов выдает конкретные рекомендации от продолжения эксплуатации до немедленной остановки. Практическая значимость работы заключается в том, что внедрение такой методики на сети железных дорог России позволит повысить надежность и безопасность эксплуатации скоростного подвижного состава, снизить затраты на внеплановые ремонты и оптимизировать логистику технического обслуживания, переведя его на предиктивную (прогнозную) основу.

Ключевые слова: диагностика, скоростной поезд, Push-Pull, пуш-пул, двигательная установка, узлы двигателя, мониторинг

Контакты: iliy-ponomarev@mail.ru, ObuhovMY@center.rzd.ru, i@dimaelin.ru, elt@pgups.ru

Diagnostics of Traction Electric Motor Units of High-Speed Push-Pull Trains on the Russian Railway I. S. Ponomarev, M. Yu. Obukhov, D. A. Elin, A. M. Evstaf'ev
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-315-325

The objective of the study is to develop and validate a methodology for quickly assessing the technical condition of a traction motor and critical components, which forms the foundation for the transition from traditional scheduled preventive maintenance to modern predictive maintenance. This enables a shift from scheduled intervals to condition-based maintenance. As part of the study, a comprehensive MATLABbased simulation model was created for the EP21-DTA-1200A electric locomotive motor used in pushpull trains. The model implements key diagnostic methods: vibration analysis to identify mechanical defects (specifically, SKF series bearings), thermal monitoring to prevent overheating, and stator current harmonic analysis for the early detection of electrical faults. To demonstrate the system’s operation, the model includes a scenario simulating a bearing outer ring defect, characterized by an increase in vibration amplitude at the characteristic BPFO frequency. The main result is the proposed architecture of an integrated diagnostic system, including data collection, signal processing, analytics, and decisionmaking layers. An algorithm based on weighted indices generates specific recommendations, ranging from continued operation to immediate shutdown. The practical significance of this work lies in the fact that implementing this methodology on the Russian railway network will improve the reliability and safety of high-speed rolling stock, reduce the cost of unscheduled repairs, and optimize maintenance logistics by moving it to a predictive basis.

Keywords: diagnostics, high-speed train, push-pull, propulsion system, engine components, monitoring

Contacts: iliy-ponomarev@mail.ru, ObuhovMY@center.rzd.ru, i@dimaelin.ru, elt@pgups.ru

Цель: одним из наиболее значимых недостатков системы пневматического торможения грузовых поездов является ее плохая управляемость, обусловленная значительным разбросом характеристик тормозных приборов, значений конструктивных параметров тормозной системы, загрузки вагонов, условий сцепления колес с рельсами, а также условий окружающей среды. В статье предлагается способ повышения управляемости пневматической тормозной системы грузового поезда за счет управления процессом торможения по величине остаточной работы тормозной силы, определяемой в процессе оперативного прогнозного расчета тормозной траектории, и мгновенной тормозной мощности, контролируемой в процессе торможения. Методы: в работе выполнены анализ способов прогнозирования регулировочного торможения и модельный эксперимент по определению параметров прицельного регулировочного торможения поезда. Результаты: предложен алгоритм предварительного прогнозного расчета торможения и приведены результаты проверки способа на функциональной математической модели, подтверждающие его эффективность. Практическое применение: использование предложенного способа управления пневматическим торможением грузового поезда в системах автоведения позволит повысить точность управления поездом в режимах торможения, что особенно важно при организации движения поездов с применением современных технологий координатного регулирования движения.

Ключевые слова: пневматическое торможение, грузовой поезд, тормозная система, тормозная сила, управление, работа тормозной силы, отпуск тормоза, прицельное торможение

Контакты: lt@pgups.ru, sasharogov09@mail.ru

Improving of Controllability for Freight Train Pneumatic Braking System V. F. Tanaev, A. M. Rogov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-326-340

Objective: one of the most significant drawbacks of the pneumatic braking system of freight trains is its poor controllability, due to a significant variation in the characteristics of the braking devices, the values of the structural parameters of the braking system, the loading of cars, the conditions of adhesion of wheels with rails, as well as environmental conditions. The article proposes a method of increasing controllability of a pneumatic braking system of a freight train by controlling the braking process by the value of residual brake force operation determined in the process of operational forecast calculation of the braking trajectory, and instantaneous braking power controlled in the process of braking. Methods: the paper analyzes methods for predicting regulatory breaking and construct a model experiment to determine the parameters of targeting regulatory breaking for trains. Results: an algorithm for preliminary predictive breaking calculation is proposed, and the results of testing the method on a functional mathematical model are presented, confirming its effectiveness. Practical Importance: the results of checking the method on a functional mathematical model confirming its effectiveness are given. Application of proposed method of control of pneumatic braking of freight train in automatic driving systems will make it possible to increase accuracy of train control in braking modes, which is especially important in arrangement of train movement using modern technologies of coordinate control of movement.

Keywords: pneumatic braking, freight train, braking system, braking force, control, brake force operation, brake release, aimed braking

Contacts: lt@pgups.ru, sasharogov09@mail.ru

Цель: разработать методику выбора станций дислокации отставленных поездов, учитывающую пропускную способность, техническое оснащение и минимальное отклонение от маршрута следования грузового поезда, для обеспечения бесперебойного функционирования железнодорожной транспортной системы в условиях высокой загрузки инфраструктурных элементов. Методы: теоретическую основу исследования составили анализ эксплуатационной работы железнодорожных станций и участков. Для формализации задачи выбора станций дислокации применена теория графов, позволяющая представить полигон в виде взвешенного ориентированного графа. Минимальные затраты для определения станций дислокации предлагается определять с помощью алгоритма Дейкстры. Результаты: сформулирована и решена многокритериальная оптимизационная задача выбора станции дислокации. Предложена математическая модель выбора станции дислокации, включающая систему ограничений по техническому оснащению станции и резерву пропускной способности перегонов. Практическая значимость: применение предлагаемой методики позволит находить станцию для отставления грузового поезда от движения с учетом заданных ограничений. Разработанное решение повысит эффективность работы транспортной сети, снизит эксплуатационные затраты перевозчика и минимизирует риски нарушения сроков доставки грузов. Внедрение предложенного подхода создает условия для формирования управляемого «буфера» из отставленных составов, разгружая грузонапряженные участки и обеспечивая устойчивость перевозочного процесса при инфраструктурных ограничениях.

Ключевые слова: отставленные от движения грузовые поезда, каскадный эффект, станция дислокации, пропускная способность, теория графов, алгоритм Дейкстры

Контакты: KTimuhin@usurt.ru, MAmanov@usurt.ru

Selection of a Dislocation Station for Trains Set Aside from Traffic as a Tool for Improving the Efficiency of the Transport System K.M. Timukhin, M.M. Amanov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-341-348

Objective: to develop a methodology for selecting dislocation stations for trains set aside from traffic, taking into account capacity, technical equipment, and minimal deviation from the freight train route to ensure uninterrupted functioning of railway infrastructure under conditions of high load on transport system elements. Methods: the theoretical basis of the study included analysis of operational work of railway stations and sections, and mathematical modeling of transport processes. To formalize the problem of selecting dislocation stations, graph theory was applied, allowing the representation of the operational area as a weighted directed graph. Minimum costs for determining dislocation stations are proposed to be calculated using Dijkstra’s algorithm. Results: a multi-criteria optimization problem for selecting a dislocation station was formulated and solved. A mathematical model for selecting a dislocation station is proposed, including a system of constraints on the technical equipment of the station and the reserve capacity of hauls. Practical importance: application of the proposed methodology will allow finding the shortest routes to dislocation stations for temporary setting aside of freight trains, considering given constraints. The developed solution will increase the efficiency of the transport network, reduce the carrier’s operating costs, and minimize risks of violating cargo delivery deadlines. Implementation of the proposed approach will create conditions for forming a controlled “buffer” of set-aside trains, preventing paralysis of stations and sections and ensuring sustainability of the transportation process under infrastructure limitations.

Keywords: Freight trains set aside from traffic, cascade effect, dislocation station, capacity, graph theory, Dijkstra’s algorithm

Contacts: KTimuhin@usurt.ru, MAmanov@usurt.ru

Цель: определить возможность улучшения тормозных характеристик электропоездов путем усовершенствования клещевых механизмов тормозных устройств. Методы: сравнение тормозного пути вагонов электропоездов, движущихся на спуске по кривому участку и оснащенных тормозными устройствами с серийными и усовершенствованными клещевыми механизмами. Расчет тормозных характеристик проводился путем имитационного моделирования, созданного в пакете прикладных программ RecurDyne. Проводилась оценка влияния угловых перемещений тормозных колодок на характеристики торможения вагонов электропоездов. Результаты: при торможении на кривом участке были выявлены локальные зоны контактирующих площадок в парах «колодка — диск». Установлено, что угловые и линейные перемещения тележек, вызванные перераспределением масс в системах «вагон — тележка — колесная пара» и инерционной нагрузкой вагона, оказывают влияние на локальный контакт в парах «колодка — колесо». Было выявлено, что при движении на спуске на кривом участке крен колесных пар приводит к образованию зазоров между поверхностями колодки и диска с одного из краев колодки. Для увеличения площади контакта в тормозных устройствах и компенсации перераспределения масс между тележками в процессе торможения была усовершенствована конструкция клещевого механизма, обеспечивающая наклон осей колодки. Тормозной путь вагона электропоезда при использовании усовершенствованной конструкции клещевого механизма тормозного устройства был снижен на 43,3 %. Практическая значимость: показана необходимость уточнения методики оценки тормозных свойств электропоездов при движении на кривых участках пути. Ее корректировка позволит повысить безопасность эксплуатации пассажирских электропоездов. Предложенное усовершенствование тормозного устройства позволит снизить локальный износ колодок, что повысит эффективность торможения и работоспособность тормозного устройства в целом.

Ключевые слова: электропоезд, тормозное устройство, кривой участок пути, усовершенствованный клещевой механизм, тормозной путь

Контакты: ksn@engcenter.ru, polyakov.pavel88@mail.ru, yia@rgups.ru

A Method of Reducing the Braking Distance of an Electric Train Car by Improving the Design of the Clamping Mechanism of the Braking Device S. N. Korzhov, P. A. Polyakov, I. A. Yaitskov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-349-359

Objective: to determine the possibility of improving the braking characteristics of electric trains by improving the clamping mechanisms of braking devices. Methods: comparison of the braking distance of electric train wagons moving downhill along a curved section equipped with brake devices with serial and improved pincer mechanisms. The braking characteristics were calculated using simulation modeling created in the RecurDyne application software package. The influence of angular movements of the brake pads on the brake characteristics of electric train cars was evaluated. Results: when braking on a curved section, local areas of contact pads in “pad — disc” pairs were identified. It has been established that angular and linear movements of trolleys caused by the redistribution of masses in the “wagon — cart — wheelset” systems and the inertial load of the wagon affect the local contact in the “shoe — wheel” pairs. It was found that when driving downhill on a curved section, the roll of the wheelsets leads to the formation of gaps between the surfaces of the shoe and the disc from one of the edges of the shoe. To increase the contact area in the braking devices and compensate for the redistribution of masses between the trolleys during braking, the design of the pincer mechanism has been improved, which ensures the tilt of the shoe axes. The braking distance of the electric train carriage was reduced by 43.3 % when using the improved design of the clamping mechanism of the braking device. Practical importance: the necessity of clarifying the methodology for evaluating the braking properties of electric trains when driving on curved sections of track is shown. Its adjustment will improve the safety of passenger electric trains. The proposed improvement of the brake device will reduce the local wear of the pads, which will increase the brake efficiency and the performance of the brake device as a whole.

Keywords: electric train, braking device, curved section of track, improved pincer mechanism, braking distance

Contacts: ksn@engcenter.ru, polyakov.pavel88@mail.ru, yia@rgups.ru

Цель: для предупреждения возникновения неисправностей обмоток тяговых электродвигателей (ТЭД) локомотивов необходимо изучить процессы термомеханического старения изоляции, а также первичные признаки начала повреждения изоляционного материала обмоток. В данной статье исследование ускоренного старения изоляции проводится на сегментированных обмотках и развертке сердечника. Методы: для проведения экспериментов была предложена методика поэтапного выполнения испытаний. На первом этапе проводились предварительные исследования, в рамках которых оценивалась работоспособность и точность измерительного оборудования, калибровались измерительные схемы и тестировалось программное обеспечение системы сбора, передачи, обработки и отображения информации. На втором этапе были проведены эксперименты на лабораторных моделях, представляющих собой специально изготовленные натурные образцы. Третий этап включал эксплуатационные испытания на стенде взаимной нагрузки цеха капитального ремонта ТЭД. Результаты: в ходе исследований вычислены радиальная деформация зуба статора, окружная деформация в ярме сердечника статора, осевая деформация на задней стенке статора во время нагрева на 100 оС. Полученные данные могут быть использованы для повышения точности тепловых расчетов электрических машин переменного тока. Практическая значимость: для обеспечения надежности работы ТЭД крайне важно учитывать тепловые потоки при составлении режимных карт движения поездов и проведении тяговых расчетов. Невыполнение этого требования может привести к перегреву ТЭД, что, в свою очередь, значительно сокращает их срок службы и может вызвать аварийные ситуации.

Ключевые слова: тяговый электродвигатель, изоляция, надежность электрических машин, диагностика тяговых электродвигателей, термомеханическое старение изоляции

Контакты: goshapti4ka@yandex.ru

Experimental Studies of Thermomechanical Stresses in Locomotive Asynchronous Electric Motors M. A. Shrajber
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-360-369

Purpose: to prevent faults in the windings of locomotive traction electric motors (TEMs), it is necessary to study the processes of thermomechanical aging of the insulation, as well as the initial signs of damage to the insulation material of the windings. In this article, the accelerated aging of the insulation is studied on segmented windings and core scans. Methods: a step-by-step test methodology was proposed for conducting experiments. In the first stage, preliminary studies were conducted to assess the performance and accuracy of the measuring equipment, calibrate the measurement circuits, and test the software of the information collection, transmission, processing, and display system. In the second stage, experiments were performed on laboratory models, which were specially designed prototypes. The third stage involved operational tests on the mutual load bench in the TED overhaul workshop. Results: in the course of research calculated the radial deformation of the stator tooth, the circumferential deformation in the stator core yoke, and the axial deformation on the rear wall of the stator during heating by 100 °C. The data obtained can be used to improve the accuracy of thermal calculations for AC electric machines. Practical significance: to ensure the reliability of the TED operation, it is extremely important to consider the heat flows when drawing up the train movement mode maps and conducting traction calculations. Failure to comply with this requirement can lead to overheating of the TED, which in turn significantly reduces their service life and can cause accidents.

Keywords: traction electric motors, insulation, reliability of electric machines, diagnostics of traction electric motors, thermomechanical aging of insulation

Contacts: goshapti4ka@yandex.ru

В статье рассматриваются особенности моделирования движения поездов с уточнением результатов тяговых расчетов. Цель: модификация уравнения движения поезда с учетом случайных факторов на основании обработанных статистических данных для использования в динамических моделях. Методы: математическое моделирование, теория вероятностей, методы Эйлера, Рунге — Кутты. Проверяются статистические гипотезы о принадлежности данных регистрации реальных поездок и данных, полученных моделированием, к одной генеральной совокупности. Результаты: в ходе анализа статистических данных, полученных с кассет регистрации и скоростемерных лент, предлагается уточнить существующее уравнение движения корректирующими коэффициентами, полученными эмпирическим путем. Выдвигается гипотеза о принадлежности статистических и расчетных данных к одной генеральной совокупности. Практическая значимость: в результате подтверждения гипотезы модифицированное уравнение движения возможно использовать при моделировании движения потока поездов с различными динамическими характеристиками, в том числе при приеме и отправлении на станциях, а также определить фактические значения станционных и межпоездных интервалов.

Ключевые слова: уравнение движения поезда, тяговые расчеты, динамика движения поезда, математическое моделирование, прибытие на станцию

Контакты: denchik_yazik167@mail.ru, docentkostenko@yandex.ru, aivankov@yandex.ru

Simulation of Train Movement Based on Statistical Data Processing D. V. Yazev, V. V. Kostenko, A. N. Ivankov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-370-380

The article discusses the features of modeling of train movement with clarification of the results of traction calculations. Purpose: modification of the train movement equation taking into account random factors based on processed statistical data for use in dynamic models. Methods: mathematical modeling, probability theory, Euler, Runge — Kutta methods. Statistical hypotheses are tested about the belonging of real trip registration data and data obtained by modeling to one general population. Results: during the analysis of statistical data obtained from recording cassettes and high-speed tapes, it is proposed to clarify the existing equation of motion with correction coefficients obtained empirically. A hypothesis is put forward that statistical and calculated data belong to one total population. Practical significance: as a result of confirming the hypothesis, the modified equation of motion can be used when modeling the movement of the flow of trains with various dynamic characteristics, including when arriving and departing at stations, as well as determine the actual values of station and inter-train intervals.

Keywords: equation of train movement, traction calculations, dynamics of train movement, mathematical modeling, arrival at the station

Contacts: denchik_yazik167@mail.ru, docentkostenko@yandex.ru, aivankov@yandex.ru

Цель: повышение эффективности функционирования транспортно-логистического центра на основе разработки методики формирования оптимального плана переработки контейнеропотоков. Методы: системный анализ транспортно-логистических операций, математическое моделирование вариантов переработки контейнеропотоков, метод многокритериальной оптимизации по выбранным критериям. Результаты: разработаны методические основы языка транспортно-логистических объектов, построена структурная модель транспортно-логистического центра, предложена математическая постановка задачи оптимизации переработки контейнеропотока в условиях транспортно-логистического центра, усовершенствован алгоритм переработки контейнеропотоков, выполнено моделирование вариантов переработки и определен оптимальный. Практическая значимость: внедрение предложенной методики в процесс планирования переработки контейнеропотоков позволит повысить перерабатывающую способность транспортно-логистического центра.

Ключевые слова: железнодорожный транспорт, транспортно-логистический центр, язык транспортно-логистических объектов, алгоритм, контейнеропоток

Контакты: kaikina_lkr@mail.ru, novitchihin@bk.ru

Development of Methods for Processing Container Flows Based on the Language of Transport and Logistics Facilities E.A. Kajkina, A.V. Novichikhin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-381-390

Objective: increase the efficiency of the transport and logistics center based on the development of a methodology for forming an optimal plan for processing container flows. Methods: system analysis of transport and logistics operations, mathematical modeling of container traffic processing options, a multicriteria optimization method based on selected criteria. Results: methodological foundations of the language of transport and logistics facilities have been developed, a structural model of a transport and logistics center has been constructed, a mathematical formulation of the problem of optimizing container traffic processing in the conditions of a transport and logistics center has been proposed, an algorithm for processing container traffic has been improved, processing options have been modeled and the optimal one has been determined. Practical significance: the implementation of the proposed methodology in the process of container stream processing planning will increase the processing capacity of the transport and logistics center.

Keywords: railway transport, transport and logistics center, language of transport and logistics facilities, algorithm, container traffic, algorithm

Contacts: kaikina_lkr@mail.ru, novitchihin@bk.ru

Цель: в связи с наблюдающейся тенденцией снижения континентальности климата в условиях Северо-Запада России в ближайшие 30–50 лет приточность к системам водоотведения на железнодорожном транспорте вырастет в среднем на 10–20 %, однако уже в настоящее время в слабоводопроницаемых грунтах в отдельные периоды наблюдается переувлажнение. Как показывают расчеты, эффективность осушения земляного полотна может быть существенно увеличена, если применить бесполостной дренаж. Бесполостным дренам можно придать разную форму поперечного сечения, и представляет практический интерес ответ на вопрос: а как при прочих равных условиях это отразится на эффективности действия дренажа? Методы: на несущую способность грунта земляного полотна оказывает влияние его влажностный режим. Увеличение же глубины положения грунтовых вод в земляном полотне, считая от основания шпал, будет способствовать и увеличению несущей способности земляного полотна. Приведен пример гидравлического расчета бесполостных дрен разной формы поперечного сечения. Результаты: установлено, что из трех разных форм поперечного сечения (трапецеидального, составного и треугольного) наибольшей эффективностью водоотведения обладает бесполостная дрена, имеющая трапецеидальную форму поперечного сечения. В конце статьи для этой же формы поперечного сечения выполнен геотехнический расчет осадок и напряжений в мягкопластичном суглинке. Практическая значимость: получено обоснование наиболее эффективной формы поперечного сечения бесполостного дренажа для осушения земляного полотна из слабоводопроницаемых грунтов.

Ключевые слова: бесполостной дренаж, гидравлический расчет, дренажная система, мелиоративный канал

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

The Influence of the Shape of the Cross-Section of a Cavity-Free Drain on the Dehumidification Efficiency V. I. Shtykov, A. B. Ponomarev, Yu. G. Yanko
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-391-401

Objective: due to the observed trend of decreasing climate continentality in the North-West of Russia in the next 30–50 years, the supply to wastewater disposal systems in railway transport will increase by an average of 10–20 %, however, waterlogging is already observed in poorly permeable soils in some periods. Calculations show that the efficiency of drainage of the earth bed can be significantly increased if cavity-free drainage is applied. Caveless drains can be given a different cross-sectional shape, and it is of practical interest to answer the question of how, all other things being equal, this will affect the effectiveness of drainage. Methods: the bearing capacity of the soil of the roadbed is influenced by its humidity regime, while increasing the depth of the groundwater position in the roadbed, counting from the base of the sleepers, will also help to increase the bearing capacity of the roadbed. An example of the hydraulic calculation of caveless drains of different cross-sectional shapes is given. Results: it was found that of the three different cross-sectional shapes (trapezoidal, composite and triangular), the cavity-free drainage having a trapezoidal cross-sectional shape has the greatest drainage efficiency. At the end of the article, geotechnical calculations of sediments and stresses in soft-plastic loam are performed for the same cross-sectional shape. Practical significance: a justification has been obtained for the most effective crosssectional shape of a cavity-free drainage for drainage of an earth bed from poorly permeable soils.

Keywords: cavity-free drainage, hydraulic calculation, drainage system, reclamation channel

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

Статья посвящена сравнительному анализу и разработке методики учета пространственной схемы деформирования пород призабойной области в плоской расчетной схеме тоннеля с учетом технологических особенностей в конкретных инженерно-геологических условиях. Объект исследования: напряженно-деформированное состояние системы «грунтовый массив — выработка — крепь». Предмет исследования: величина смещений призабойной области, реализующихся до устройства крепи выработки. Цель: на основе сравнительного анализа существующих методик и трехмерного численного моделирования определить долю начальных смещений контура выработки до устройства крепи для тоннелей, сооружаемых горным способом в малопрочных полускальных грунтах, и разработать практические рекомендации по ее учету в упрощенных плоских расчетных схемах. Методы: для достижения цели использован комплекс методов, включающий теоретический анализ существующих эмпирических и аналитических подходов, верифицированный посредством трехмерного конечно-элементного моделирования с учетом полной стадийности строительства и нелинейного поведения грунтов (модели Хука — Брауна и Hardening Soil) на реальном объекте — тоннеле в Сочи с последующим сравнительным количественным анализом результатов и синтезом методики для плоских расчетных схем. Результаты: на основе трехмерного численного моделирования проходки тоннеля установлено, что в условиях малопрочных полускальных грунтов Сочи начальные смещения контура выработки до устройства крепи составляют 40 % от конечных полных смещений, что значительно отличается от оценок, полученных по существующим эмпирическим формулам (22–60 %). Данный результат был верифицирован на реальном объекте и лег в основу практической методики учета пространственного деформирования в плоских расчетных схемах (аналог β-метода), выявив при этом существенные пробелы в нормативных подходах к оценке горного давления. Практическая значимость: полученные результаты позволяют внедрить в проектную практику обоснованную методику (аналог β-метода) для перехода от ресурсоемкого 3D-моделирования к упрощенным 2D-расчетам с учетом реального взаимодействия массива и крепи, напрямую влияя на безопасность, экономичность и надежность проектных решений для тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях.

Ключевые слова: горное давление, автодорожный тоннель, горный способ, пространственная схема деформирования, профиль вертикальных перемещений вдоль оси тоннеля, конвергенция, β-метод

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

Comparative Analysis of Methods for Assessing Initial Displacements of the Near-Face Area in Conditions of Low-Strength Semi-Rocky Soils V. N. Kavkazskij, Е. А. Ermonin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-402-416

This article presents a comparative analysis and development of a methodology for accounting for the spatial pattern of rock deformation in the near-face region in a 2D tunnel calculation model, taking into account the technological features of specific engineering and geological conditions. Research Object: the stress-strain state of the “soil mass-working-lining” system. Research Subject: the magnitude of nearface displacements occurring before the installation of the tunnel lining. Objective: the purpose of this study is to determine, based on a comparative analysis of existing methods and 3D numerical modeling, the proportion of initial displacements of the working contour before the installation of lining for tunnels constructed using mining methods in soft semi-rocky soils and to develop practical recommendations for accounting for this displacement in simplified 2D calculation models. Methods: to achieve this goal, a combination of methods was used, including a theoretical analysis of existing empirical and analytical approaches, verified through 3D finite element modeling, taking into account the full construction phases and nonlinear soil behavior (the Hooke-Brown and Hardening Soil models) on a real-world project—a tunnel in Sochi. This was followed by a comparative quantitative analysis of the results and the synthesis of a methodology for two-dimensional calculation models. Results: based on 3D numerical modeling of tunnel excavation, it was established that, in the soft, semi-rocky soils of Sochi, the initial displacements of the tunnel contour before the installation of the support structure account for 40% of the final total displacements, which differs significantly from estimates obtained using existing empirical formulas (22–60%). This result was verified on a real site and formed the basis for a practical methodology for accounting for spatial deformation in two-dimensional calculation models (analogous to the β-method), while identifying significant gaps in regulatory approaches to assessing overburden pressure. Practical Significance: the obtained results enable the implementation of a validated methodology (analogous to the β-method) in design practice for transitioning from resource-intensive 3D modeling to simplified 2D calculations that take into account the real-world interactions between rock mass and support structures, directly impacting the safety, cost-effectiveness, and reliability of tunnel design solutions in complex engineering and geological conditions.

Keywords: rock pressure, road tunnel, mining method of tunnel construction, 3D deformation, longitudinal displacement profile, convergence, β-method

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

Цель: выявление наиболее рациональных типов сечений с цилиндрической формой поверхности в соответствии с критерием минимизации ветрового воздействия на элемент посредством исследования графика аэродинамических коэффициентов для элементов данного типа сечения, представленного в действующей нормативной документации, и с учетом принятых параметров шероховатости поверхности, значения ветрового давления, а также набора высот относительно поверхности земли. Применение результатов исследований к существующим типам сечений с цилиндрической поверхностью, выполняемых по ГОСТ. Методы: анализ существующей научно-технической литературы, затрагивающей вопрос экспериментальных исследований аэродинамических показателей сечений цилиндрической формы. Рассмотрение аналитических выражений вычисления ветрового воздействия на сечения цилиндрической формы с их последующим преобразованием для получения промежуточных значений. Проведение аппроксимации кривой графика значений аэродинамических коэффициентов. Результаты: разработан метод выявления диапазонов диаметров сечений цилиндрической формы поверхности, расположенных в критической области чисел Рейнольдса. Получена формула определения аэродинамического коэффициента критической области чисел Рейнольдса путем аппроксимации кривой графика аэродинамических коэффициентов, расположенных на границе критической и закритической области чисел Рейнольдса. Выявлена разница между значениями ветрового воздействия на различные диаметры труб, получен финальный график, иллюстрирующий снижение ветрового воздействия на трубы большего диаметра и разницу со значениями ветрового воздействия на трубы меньшего диаметра, которая может достигать 16 %. Практическая значимость: возможность использования выведенного метода для получения наиболее рациональных сечений с цилиндрической формой поверхности по параметру наименьшего ветрового воздействия на элемент с учетом принятых значений шероховатости поверхности и ветрового давления, а также набора высот относительно поверхности земли. Метод позволяет разрабатывать более рациональные и экономичные решетчатые конструкции башенных сооружений благодаря снижению ветрового воздействия на отдельные элементы.

Ключевые слова: башня, круглый элемент, цилиндрическое сечение, ветровое воздействие, аэродинамический коэффициент, оптимальные сечения труб, нагрузка, элементы решетки, число Рейнольдса

Контакты: dmitry.veremeev@yandex.ru, PPavel@gmail.com

Selection of the Optimal Value of Cylindrical Elements in Tower Structures D.V. Veremeev, P.A. Pegin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-417-426

Objective: to identify the most efficient types of cylindrical cross-sections in accordance with the criterion of minimizing the wind effect on an element by studying the graph of aerodynamic coefficients for elements of this cross-section type presented in the current regulatory documentation, taking into account the accepted parameters of surface roughness, wind pressure values, and a set of heights relative to the ground surface. Application of the research results to existing types of cylindrical cross-sections manufactured in accordance with GOST. Methods: analysis of the existing scientific and technical literature touching upon the issue of experimental studies of the aerodynamic indicators of cylindrical cross-sections. Consideration of analytical expressions for calculating the wind effect on cylindrical cross- sections with their subsequent transformation to obtain intermediate values. Approximation of the curve of the graph of aerodynamic coefficients. Results: a technique has been developed for identifying the ranges of diameters of cylindrical cross-sections located in the critical region of Reynolds numbers. A formula for determining the aerodynamic coeffi in the critical Reynolds number region was obtained by approximating the curve of the graph of aerodynamic coeffi located on the boundary of the critical and postcritical Reynolds number regions. The diff between the wind eff on various pipe diameters was identifi and the resulting graph illustrates a reduction in wind eff on larger-diameter pipes. The diff with wind eff on smaller-diameter pipes can reach 16%. Practical signifi : the possibility of using the derived method to obtain the most rational sections with a cylindrical surface shape based on the parameter of the least wind impact on the element, taking into account the accepted values of surface roughness and wind pressure, as well as the set of heights relative to the ground surface. The method allows for the development of more rational and cost-eff lattice structures for tower structures by reducing the wind impact on individual elements.

Keywords: tower, round element, cylindrical section, wind effect, aerodynamic coefficient, optimal pipe sections, load, lattice elements, Reynolds number

Contacts: dmitry.veremeev@yandex.ru, PPavel@gmail.com

Цель: обосновать возможность применения нового способа сооружения подводных городских тоннелей в несвязных илистых грунтах. Предложенная технология — это сооружение подрусловой части подводных городских тоннелей (различного назначения) способом вдавливания секций из заранее подготовленного стартового котлована под дном водотока (на незначительной глубине) без разработки грунта, не имеющее аналогов в отечественном тоннелестроении. Для этого необходимо рассчитать и проанализировать напряженно-деформированное состояние методами численного моделирования системы «грунтовый массив — продавливаемые секции» и разработать мероприятия по снижению сопротивления трения наружной поверхности секции по грунту и лобового сопротивления грунта в забое при производстве работ по продавливанию Методы: для достижения поставленной цели в специализированном геотехническом программном комплексе MIDAS GTS NX была построена численная модель грунтового массива, вмещающего всю конструкцию подруслового участка подводного тоннеля: продавливаемые тоннельные секции, экран из труб в основании, фундаменты. Результаты: по данным геотехнического расчета, для обеспечения надежности конструкции необходимо применить устройство ростверка свайного фундамента под трубы диаметром 1020 мм, что позволяет уменьшить осадки тоннеля и обеспечить устойчивость в процессе эксплуатации. Разработаны мероприятия по снижению сопротивления трения наружной поверхности продавливаемых секций и лобового сопротивления грунта в забое. Предложена конструкция клиновидной ножевой секции в сочетании с металлической опалубкой, которая на этапе строительства выполняет функцию внешней металлической гидроизоляции. Практическая значимость: проведенное исследование подтверждает возможность использования предложенного способа для строительства городских подводных тоннелей небольшой длины в несвязных илистых грунтах с обеспечением минимальной глубины заложения тоннеля, что значительно сокращает его длину. Способ может быть рекомендован к практическому использованию после проведения серии исследований на базе испытательной (аналитической) лаборатории и целого ряда натурных испытаний.

Ключевые слова: подводный городской тоннель, слабые илистые грунты, продавливание без разработки грунта, клиновидная конструкция, лобовое сопротивление, основание из труб, свайное основание

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

Assessment of the Possibility of Using a New Method for Constructing Underwater Urban Tunnels in Unrelated Silty Soils Ia. V. Mel'nik, A. E. Fiodorov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-427-435

Objective: to substantiate the possibility of using a new method of constructing underwater urban tunnels in unrelated muddy soils. The proposed technology is the construction of the subsurface of underwater urban tunnels (for various purposes) by pressing sections from a pre-prepared launch pit under the bottom of a watercourse (at an insignificant depth) without excavation, which has no analogues in the domestic tunneling industry. It is necessary to calculate and analyze the stress-strain state using numerical modeling methods of the “soil massive-pressed sections” system and develop measures to reduce the friction resistance of the outer surface of the section on the ground and the frontal resistance of the soil in the face during the production of punching operations Methods: to achieve this goal, a numerical model was built in the specialized geotechnical software complex MIDAS GTS NX a soil massive containing the entire structure of the subsurface section of the underwater tunnel: pressed tunnel sections, a screen of pipes in the base, foundations. Results: according to geotechnical calculations, to ensure the reliability of the structure, it is necessary to use a grillage device for a pile foundation for pipes D1020 mm, which reduces tunnel precipitation and ensures stability during operation. Measures have been developed to reduce the friction resistance of the outer surface of the pressed sections and the frontal resistance of the soil in the face. The design of a wedge-shaped knife section in combination with a metal formwork is proposed, which performs the function of external metal waterproofing at the construction stage. Practical significance: the conducted research confirms the possibility of using the proposed method for the construction of urban underwater tunnels of short length in unrelated muddy soils with a minimum depth of tunnel laying, which significantly reduces its length and can be recommended for practical use after conducting a series of studies based on a testing (analytical) laboratory and a number of field tests.

Keywords: underwater urban tunnel, weak silty soils, penetration without excavation, wedge-shaped structure, frontal resistance, pipe foundation, pile foundation

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

Цель: экспериментальное подтверждение гипотезы о том, что величина сигнального тока, протекающего через изолирующий стык рельсовой цепи, является информативным диагностическим признаком. Исследование направлено на установление количественной зависимости между изменением сопротивления изолирующего стыка и силой тока, что необходимо для создания системы непрерывного мониторинга и прогнозирования предотказного и неисправного состояния изолирующего стыка. Методы: проведены натурные измерения на железнодорожном полигоне с использованием индикатора тока рельсовых цепей (ИТРЦ-М). Для обработки экспериментальных данных и получения аналитической зависимости применена полиномиальная аппроксимация методом наименьших квадратов (МНК). Наилучшее соответствие экспериментальным точкам обеспечила модель в виде полинома третьей степени. Результаты: установлена обратно пропорциональная зависимость: с уменьшением сопротивления изолирующего стыка величина сигнального тока, протекающего через него, закономерно возрастает. Получена высокоточная математическая модель (полином третьей степени), достоверно описывающая экспериментальные данные в рабочем диапазоне сопротивлений. Показано, что поведение модели за пределами интервала измерений (асимптотическое стремление к отрицательной бесконечности при уменьшении тока) исключает возможность ложноположительных и ложноотрицательных прогнозов при диагностике, что подтверждает ее надежность. Практическая значимость: результаты исследования доказывают принципиальную возможность разработки и внедрения системы технического диагностирования и мониторинга изолирующих стыков (СТДМ-ИС). Использование предложенного диагностического признака (величины сигнального тока) позволит перейти от плановых трудоемких проверок к системе непрерывного автоматизированного контроля. Это повысит безопасность движения за счет раннего обнаружения предотказных и неисправных состояний изолирующих стыков, сократит эксплуатационные расходы и повысит надежность устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ).

Ключевые слова: техническая диагностика, мониторинг устройств ЖАТ, предиктивная аналитика, изолирующие стыки, рельсовые цепи, предотказные состояния, сигнальный ток

Контакты: v.nadezhkin@samgups.ru, v.nadezhkin@samgups.ru

Experimental Studies of the Dependence of the Current Flowing Through an Insulating Joint on Changes in Its Resistance V.A. Nadezhkin, I.S. Bredun
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-436-442

Objective: experimental verification of the hypothesis that the magnitude of the signal current flowing through an insulating joint of a track circuit is an informative diagnostic indicator. The research aims to establish a quantitative relationship between the change in the insulating joint’s resistance and the current strength, which is necessary for creating a system for continuous monitoring and predicting its pre-failure condition. Methods: field measurements were conducted on a railway test site using a Track Circuit Current Indicator (ITRC-M). Polynomial approximation using the least squares method (LSM) was applied to process the experimental data and obtain an analytical relationship. The model that provided the best fit to the experimental data was a third-degree polynomial. Results: an inverse relationship was established: as the resistance of the insulating joint decreases, the magnitude of the signal current flowing through it systematically increases. A high-precision mathematical model (a third-degree polynomial) was obtained, which reliably describes the experimental data within the operating range of resistances. It is shown that the behavior of the model beyond the measurement interval (asymptotically approaching negative infinity as the current decreases) eliminates the possibility of false-positive and false-negative predictions during diagnostics, confirming its reliability. Practical significance: the research results prove the fundamental possibility of developing and implementing a Technical Diagnostic and Monitoring System for Insulating Joints (STDM-IJ). Using the proposed diagnostic indicator (the magnitude of the signal current) will enable a transition from scheduled labor-intensive inspections to a system of continuous automated monitoring. This will improve traffic safety through the early detection of pre-failure conditions of insulating joints, reduce operational costs, and enhance the reliability of railway signaling and interlocking systems.

Keywords: technical diagnostics, monitoring of header devices, predictive analytics, insulating joints, rail circuits, pre-fault conditions, signal current

Contacts: v.nadezhkin@samgups.ru, v.nadezhkin@samgups.ru

Результаты многочисленных обследований, проведенных для зданий и сооружений, имеющих подземные этажи большого объема, указывают на возможность возникновения эффекта всплытия. Нередко оценкой всплытия подземных сооружений пренебрегают или подходят к этому вопросу формально. Цель исследования: анализ и реализация инженерных решений, направленных на предотвращение всплытия подземных паркингов в условиях повышенного уровня грунтовых вод. Исследование выполнено для одного из объектов, возведенного в южной части города Санкт- Петербурга, для которого в процессе эксплуатации потребовалась реализация мероприятий. В работе приведено краткое описание инженерно-геологических условий площадки строительства, обозначены основные проблемы рассматриваемого сооружения (дефекты, повреждения, деформации), возникшие в процессе эксплуатации. Методы: сформирована основная гипотеза наиболее вероятных причин возникновения дефектов, повреждений и деформаций объекта, выполнено моделирование, включающее в себя анализ гидростатического давления, а также методы стабилизации подобных сооружений. Результаты: проведена оценка надежности существующих инженерных решений и выявлены основные ошибки, допускаемые при строительстве. Анализируются результаты геотехнического моделирования и испытаний, выполненные с использованием комплекса PLAXIS 3D и статических испытаний свай, что позволяет сделать выводы о причинах и путях предотвращения всплытия паркингов. Реализованы решения по усилению с применением анкерных (многовинтовых) свай. Практическая значимость: разработан и реализован подход к устранению аварийности при всплытии паркинга, заключающийся в стабилизации путем применения анкерных (многовинтовых) свай, который может быть реализован и на других объектах строительства.

Ключевые слова: анкерная свая, испытания, несущая способность по грунту, проектирование анкерных конструкций, расчет несущей способности, винтовая свая

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

Problems of Emergency Situations When Parking Is Surfaced and Methods of Stabilization by Using an Anchor (Multi-Screw) Pile on the Example of One of the Facilities in St. Petersburg A. N. Makarov, P. A. Kravchenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-443-455

The results of numerous surveys conducted for buildings and structures with large underground floors indicate the possibility of an ascent effect. It is not uncommon for the assessment of the surfacing of underground structures to be neglected or to approach this issue formally. Objective: analysis and implementation of engineering solutions aimed at preventing the surfacing of underground parking lots in conditions of elevated groundwater levels. The study was carried out for one of the facilities erected in the southern part of the city of St. Petersburg, which required the implementation of measures during operation. The paper provides a brief description of the engineering and geological conditions of the construction site, identifies the main problems of the structure under consideration (defects, damages, deformations) that arose during operation. Methods: the basic hypothesis of the most probable causes of defects, damages and deformations of the object is formed, modeling is performed, and it includes an analysis of hydrostatic pressure, as well as methods for stabilizing such structures. Results: the reliability of existing engineering solutions was assessed and the main errors made during construction were identified. The results of geotechnical modeling and tests performed using the PLAXIS 3D complex and static pile tests are analyzed, which allows us to draw conclusions about the causes and ways to prevent parking from surfacing. Reinforcement solutions using anchor (multi-screw) piles have been implemented. Practical significance: an approach to eliminating accidents during parking surfacing has been developed and implemented, consisting in stabilization through the use of anchor (multi-screw) piles, which can be implemented at other construction sites.

Keywords: anchor pile, testing, soil bearing capacity, anchor structure design, bearing capacity calculation, screw pile

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

Цель: исследовать влияние нестационарных (циклических) температурных воздействий на устойчивость стержневой системы каркаса в расчетах на прогрессирующее обрушение. Актуальность работы обусловлена необходимостью обеспечения безопасности зданий, эксплуатирующихся в условиях экстремальных климатических колебаний, в частности в регионах Крайнего Севера. Методы: в основе исследования лежит численное моделирование методом конечных элементов в программном комплексе ЛИРА-САПР. Была рассмотрена пространственная кинематическая схема каркаса из перекрестных балок и колонн. Расчет выполнялся квазистатическим методом с учетом комбинированного воздействия постоянной вертикальной нагрузки и циклического температурного поля, заданного симметричным гармоническим законом с заданной амплитудой и периодом. Проведено сравнение результатов для стационарного и нестационарного тепловых режимов, а также для сценариев с тепловым воздействием на все элементы и только на элементы балочной клетки. Результаты: установлено, что учет нестационарного (циклического) характера температуры приводит к существенному изменению коэффициента запаса устойчивости формы по сравнению со стационарным режимом. В фазе снижения температуры запас устойчивости в среднем на 12 % ниже, а в фазе повышения — на 13 % выше, чем при постоянном температурном воздействии. Максимальное снижение общего коэффициента запаса при циклическом воздействии достигает 14–16 %. При этом прямое тепловое воздействие на колонны оказывает меньшее влияние (разница до 7 %). Минимальное значение коэффициента запаса (64,2) зафиксировано для расчетного сочетания нагрузок № 6 с учетом циклической температуры на всех элементах. Практическая значимость: результаты работы доказывают значимость фактора переменных температур для точной оценки устойчивости конструкций при прогрессирующем обрушении. Сделан вывод о необходимости развития и дополнения действующих методов расчета (включая нормативные документы) с учетом нестационарных циклических тепловых воздействий. Это особенно важно для проектирования зданий и сооружений в северных широтах, а также для объектов промышленности с технологическими тепловыми циклами.

Ключевые слова: прогрессирующее обрушение, здания и сооружения, переменное температурное воздействие, устойчивость

Контакты: aashulgin.workstudy@gmail.com

Stability of the Frame During Progressive Collapse and Exposure to Variable Temperature A.A. Shul'gin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-456-461

Objective: to investigate the influence of non-stationary (cyclic) temperature exposures on the stability of a frame rod system in progressive collapse calculations. The relevance of the work is driven by the need to ensure the safety of buildings operating under extreme climatic fluctuations, particularly in the Far North regions. Methods: the study is based on numerical modeling using the finite element method in the LIRA-SAPR software package. A spatial kinematic scheme of a frame consisting of cross beams and columns was analyzed. The calculation was performed using a quasi-static method, considering the combined effect of a constant vertical load and a cyclic temperature field defined by a symmetric harmonic law with specified amplitude and period. A comparison of results for steady-state and non-steady-state thermal regimes was conducted, as well as for scenarios with thermal exposure on all elements and only on the beam grid elements. Results: it was found that accounting for the non-stationary (cyclic) nature of temperature leads to a significant change in the stability safety factor compared to the steady-state regime. During the cooling phase, the stability margin is on average 12 % lower, and during the heating phase, it is 13 % higher than under constant temperature exposure. The maximum overall reduction in the safety factor under cyclic exposure reaches 14-16 %. Meanwhile, direct thermal exposure on the columns has a lesser effect (difference up to 7 %). The minimum safety factor value (64.2) was recorded for load combination No. 6, considering cyclic temperature on all elements. Practical significance: the results demonstrate the significance of variable temperature factors for the accurate assessment of structural stability in progressive collapse. A conclusion is drawn about the necessity to develop and supplement current calculation methodologies (including regulatory documents) to account for non-stationary cyclic thermal exposures. This is particularly important for designing reliable buildings and structures in northern latitudes, as well as for industrial facilities with technological thermal cycles.

Keywords: progressive collapse, buildings and structures, variable temperature effects, stability

Contacts: aashulgin.workstudy@gmail.com

Цель: выполнить оценку изменения напряженно-деформированного состояния обделки тоннельной камеры, находящейся под вентиляционной шахтой и испытывающей на себе давление пеностеклобетона — слоя конструкционного усиления и утепления шахты. Методы: исследование было выполнено в плоской и объемной постановках методом Метрогипротранса (Hyperstatic Reaction Method, HRM) и методом конечных элементов. Результаты расчета были сопоставлены между собой через соответствующие коэффициенты запаса несущей способности обделки тоннельной камеры. В результате исследования обнаружена удовлетворительная сходимость методик расчета друг другом. Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы для расчета сложных пространственных конструкций, работу которых можно свести к аркам.

Ключевые слова: тоннель, обделка, численное моделирование, метод конечных элементов, метод Метрогипротранса

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

Stress-Strain State of the Tunnel Chamber After Renovation of the Ventilation Shaft A. A. Sokornov, A. N. Kon'kov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-462-472

Objective: to evaluate changes in the stress-strain state of the chamber tunnel lining located under the ventilation shaft and experiencing the pressure of foam–reinforced concrete, a layer of structural reinforcement and insulation of the shaft. Methods: the study was performed in two- and threedimensional formulations using different methods – the Hyperstatic Reaction Method (HRM) and the finite element method. The calculation results were compared with each other through the corresponding coefficients of the bearing capacity of the tunnel chamber lining. As a result of the study, satisfactory convergence of calculation methods with each other was found. Practical significance: the results of the study can be used to calculate complex spatial structures, the work of which can be reduced to arches.

Keywords: tunnel, lining, mathematical modeling, finite element method, hyperstatic reaction method

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

Цель: выполнить расширенный сравнительный анализ современной нормативной базы проектирования железобетонных мостов с учетом воздействия окружающей среды, включая стандарты EN 206 и Eurocode 2, AASHTO LRFD, национальные нормы России и Узбекистана, а также нормативные документы стран Азиатско-Тихоокеанского региона (Япония, Китай, Индия, Австралия, Новая Зеландия). Определить особенности методологических подходов к обеспечению долговечности мостовых сооружений и выявить направления совершенствования нормативных требований в условиях перехода к проектированию по сроку службы и управлению жизненным циклом конструкций. Методы: проведен сравнительный анализ международных и национальных нормативных документов по критериям учета воздействия окружающей среды, назначения, проектного срока службы, применения моделей деградации, вероятностной оценки надежности и интеграции методов Life- Cycle Cost (LCC) и Life-Cycle Assessment (LCA). Выполнен системный анализ нормативных подходов стран Европы, Северной Америки и Азиатско-Тихоокеанского региона с позиций устойчивого проектирования. Результаты: установлено, что международные нормативные системы предусматривают количественное проектирование долговечности с использованием математических моделей карбонизации и хлоридной диффузии, вероятностных методов оценки надежности и цифровых технологий управления жизненным циклом мостов. Нормативные документы стран АТР демонстрируют активный переход к Performance-Based Design и интеграции экологических показателей в проектные процедуры. Выявлено, что действующие нормативы СП 35.13330.2011 и ШНК 2.05.03- 22 обеспечивают нормативную долговечность конструкций, однако не содержат формализованных моделей прогнозирования ресурса и количественной оценки экологической эффективности. Обоснованы направления совершенствования отечественной нормативной базы на основе принципов Service Life Design и Life-Cycle Design. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при актуализации национальных нормативных документов, разработке методик расчета долговечности железобетонных мостов и внедрении устойчивых проектных решений. Предложенные подходы способствуют повышению достоверности прогноза ресурса, оптимизации затрат жизненного цикла и снижению экологического воздействия мостовых сооружений.

Ключевые слова: железобетонные мосты, нормативная база, долговечность, проектирование по сроку службы, Service Life Design, Life-Cycle Design, карбонизация, хлоридная коррозия, остаточный ресурс, экологическая эффективность, AASHTO, EN 206, JSCE, GB 50010, AS 5100, устойчивое проектирование

Контакты: saidkhansalikhanov@gmail.com, eskar@yandex.ru

Analysis of the Modern Regulatory Framework for the Design of Reinforced Concrete Bridges Considering Environmental Impact S. S. Salikhanov, E. S. Karapetov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-473-482

Objective: to perform an extended comparative analysis of the modern regulatory framework governing the design of reinforced concrete bridges considering environmental impact, including EN 206 and Eurocode 2, AASHTO LRFD, national standards of Russia and Uzbekistan, as well as regulatory documents of the Asia-Pacific region (Japan, China, India, Australia, and New Zealand). The study aims to identify the specific features of methodological approaches to ensuring bridge durability and to determine directions for improving regulatory requirements under the transition to service life design and life-cycle management of structures. Methods: a comparative analysis of international and national regulatory documents was conducted based on criteria including environmental exposure consideration, design service life specification, application of degradation models, probabilistic reliability assessment, and integration of Life-Cycle Cost (LCC) and Life-Cycle Assessment (LCA) methods. A systematic analysis of regulatory approaches in Europe, North America, and the Asia-Pacific region was carried out from the perspective of sustainable design. Results: it was established that international regulatory systems provide for quantitative durability design using mathematical models of carbonation and chloride diffusion, probabilistic reliability methods, and digital technologies for bridge life-cycle management. Regulatory documents of the Asia-Pacific region demonstrate an active transition toward performance-based design and the integration of environmental indicators into design procedures. It was found that the current Russian standard SP 35.13330.2011 and the Uzbek standard SHNK 2.05.03-22 ensure normative durability of structures; however, they do not include formalized service life prediction models or quantitative environmental performance assessment. Directions for improving the national regulatory framework are substantiated based on the principles of Service Life Design and Life-Cycle Design. Practical significance: the obtained results may be applied in updating national regulatory documents, developing durability assessment methodologies for reinforced concrete bridges, and implementing sustainable design solutions. The proposed approaches improve the reliability of service life prediction, optimize life-cycle costs, and reduce the environmental impact of bridge structures.

Keywords: reinforced concrete bridges, regulatory framework, durability, service life design, Service Life Design, Life-Cycle Design, carbonation, chloride corrosion, residual service life, environmental efficiency, AASHTO, EN 206, JSCE, GB 50010, AS 5100, sustainable design

Contacts: saidkhansalikhanov@gmail.com, eskar@yandex.ru

В данной статье представлены результаты разработки компьютерной программы, позволяющей упростить и ускорить процесс расчета акустических параметров ультразвукового контроля сварных соединений с учетом требований к качеству сварных швов в транспортных системах. Цель: разработка компьютерной программы для автоматизации расчета акустических параметров ультразвукового контроля сварных соединений, применяемых в железнодорожной системе для сокращения временных затрат дефектоскописта и исключения ошибок при интерпретации нормативно-технической документации. Методы: программа реализована на языке Python с использованием библиотеки FreeSimpleGUI, что обеспечивает ее свободное распространение и независимость от лицензионных ограничений. В основу программного кода положены требования нормативных документов, регламентирующих ультразвуковой контроль сварных швов в транспортных системах. Интерфейс организован в виде шести рабочих вкладок, каждая из которых соответствует отдельному этапу настройки контроля: выбор нормативного документа, параметров ультразвуковой волны, типа сварного соединения, характеристик преобразователя, схем сканирования и настройки чувствительности. Результаты: создана компьютерная программа, позволяющая в интерактивном режиме выполнять расчет параметров прозвучиваемости, определять границы зон перемещения преобразователей, рассчитывать шаг сканирования, настраивать чувствительность, а также вычислять коэффициент выявляемости дефекта и его эквивалентную площадь. Предусмотрена проверка корректности расчетов на соответствие условиям дальней зоны. Программа содержит встроенные справочные материалы и графические схемы контроля. Практическая значимость: объем программы составляет 20 Мб, что позволяет легко устанавливать ее на рабочие компьютеры без дополнительных требований к аппаратному обеспечению. Интуитивно понятный интерфейс и автоматизация расчетов сокращают время подготовки к контролю, минимизируют вероятность ошибок и повышают достоверность результатов ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений.

Ключевые слова: ультразвуковой контроль, сварные соединения, акустические параметры, неразрушающий контроль

Контакты: nttk@pgups.ru, nttk@pgups.ru, mpnk@pgups.ru, mpnk@pgups.ru

A Computer Program for Determining the Parameters of Ultrasonic Testing of Welded Joints in Railway and Oil and Gas Transportation Systems V. D. Afanas'eva, A. A. Vorob'ev, V. N. Konshina, S. V. Nikolaev
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-483-490

This article presents the results of developing a computer program to simplify and accelerate the process of calculating the acoustic parameters of ultrasonic testing of welded joints, taking into account the quality requirements for welds in transport systems. Objective: to develop a computer program to automate the calculation of acoustic parameters of ultrasonic testing of welded joints used in the railway system, with the aim of reducing the time spent by a flaw detector operator and eliminating errors in the interpretation of regulatory and technical documentation. Methodology: the program is implemented in Python using the FreeSimpleGUI library, which ensures its free distribution and independence from licensing restrictions. The program code is based on the requirements of regulatory documents governing the ultrasonic testing of welds in transport systems. The interface is organized into six working tabs, each of which corresponds to a separate stage of testing setup: selection of a regulatory document, ultrasonic wave parameters, weld type, transducer characteristics, scanning schemes, and sensitivity settings. Results: a computer program has been developed that allows interactive calculation of sound parameters, determination of transducer movement zones, calculation of scanning pitch, sensitivity adjustment, and calculation of the defect detection coefficient and equivalent defect area. A calculation verification function is provided to ensure compliance with far-field conditions. The program contains built-in reference materials and graphical inspection diagrams. Practical significance: the program’s 20 MB size allows for easy installation on workstations without additional hardware requirements. The intuitive interface and automated calculations reduce inspection preparation time, minimize the likelihood of errors, and increase the reliability of ultrasonic flaw detection results for welded joints.

Keywords: ultrasonic testing, welded joints, acoustic parameters, non-destructive testing

Contacts: nttk@pgups.ru, nttk@pgups.ru, mpnk@pgups.ru, mpnk@pgups.r

Цель: разработка подхода к цифровизации экологического мониторинга строительного производства на основе расширения архитектуры системы «Строительный конвейер» экологическими параметрами. Методы: исследование проведено методом расширения существующей программной реализации системы «Строительный конвейер» функциями экологического мониторинга. Результаты: представлен подход к цифровизации экологического мониторинга строительного производства на основе технологии «Строительный конвейер» — системы поэлементного управления строительством с использованием информационного моделирования зданий (Building Information Modeling, BIM). Описана модульная архитектура системы, включающая элементную строительную номенклатуру (ЭСН), паспорта конструктивных BIM-элементов, целевой график строительства, наряды завтрашнего дня и корпоративные сметные нормы. Предложено расширение каждого компонента системы экологическими параметрами: углеродный след элемента, нормативы образования строительных отходов по классам опасности, показатели энергоэффективности производства элементов, данные о переработке и утилизации строительных материалов. Практическая значимость: внедрение технологии на реальных строительных объектах приводит к снижению перерасхода материалов на 8–12 %, что эквивалентно сокращению образования строительных отходов на 150–300 т на объект, а также к сокращению продолжительности строительства на 18 %, что уменьшает период экологического воздействия строительной площадки на окружающую среду. Практическая реализация технологии осуществлена через три специализированных программных модуля, каждый из которых дополнен экологическими функциями.

Ключевые слова: экологический мониторинг, строительный конвейер, BIM, цифровизация, углеродный след, строительные отходы, экологическая безопасность, паспорт элемента, устойчивое строительство, ресурсоэффективность

Контакты: kam@kambox.ru, yalifa@inbox.ru

Digitalization of Environmental Monitoring in Construction Production Based on the Construction Conveyor Technology K.F. Islamov, L.F. Kazanskaya
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-491-502

Objective: to develop an approach to the digitalization of environmental monitoring in construction production based on expanding the architecture of the Construction Pipeline system with environmental parameters. Methods: the study was conducted by expanding the existing software implementation of the Construction Pipeline system with environmental monitoring functions. Results: an approach to the digitalization of environmental monitoring of construction production based on the technology of the “Construction conveyor” is presented — a system of element-by-element construction management using building information modeling (BIM). The modular architecture of the system is described, including the element construction nomenclature (ECN), the passport of constructive BIM elements, the target construction schedule, the orders of tomorrow, and the corporate estimates. It is proposed to expand each component of the system with environmental parameters: the carbon footprint of the element, the standards for the formation of construction waste by hazard classes, the indicators of energy efficiency of the production of elements, and data on the recycling and disposal of construction materials. Practical significance: the practical results of the technology implementation at real construction sites demonstrate a reduction in material overspending by 8–12 %, which is equivalent to a reduction in construction waste by 150–300 tons per site, as well as a reduction in construction duration by 18 %, which directly reduces the environmental impact of the construction site on the environment. The technology was implemented in practice through three specialized software modules, each of which is complemented by environmental functions.

Keywords: environmental monitoring, construction conveyor, BIM, digitalization, carbon footprint, construction waste, environmental safety, element passport, sustainable construction, resource efficiency

Contacts: kam@kambox.ru, yalifa@inbox.ru

Цель: разработать имитационную модель синхронизации часов в соответствии с протоколом точного времени (Precision Time Protocol, PTP), функционирующим в режиме Ent-to-End (E2E). Исследовать влияние вероятностно-временных параметров функционирования сетевых устройств PTP на точность синхронизации. Методы: анализ результатов исследований отечественных и зарубежных авторов и технической документации, имитационное моделирование с применением агентного подхода. Результаты: разработана имитационная модель синхронизации локальной шкалы времени с учетом схемы «точка — точка» с применением прозрачных часов. Получена оценка точности синхронизации в зависимости от вероятностно-временных характеристик влияющих подпроцессов. Теоретическая значимость: разработанная модель позволяет получать оценки достигаемой точности синхронизации при функционировании протокола PTP в режиме E2E в зависимости от характеристик используемых устройств, а также от характеристик каналов связи. Данная модель расширяет теоретическую базу в области синхронизации телекоммуникационных сетей. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при проектировании относительно небольших пакетных сетей с поддержкой PTP, что актуально в условиях предприятий, внедряющих средства промышленной автоматики, на объектах энергетического комплекса, а также в различных системах управления, включая телекоммуникации. Также разработанные модели могут быть использованы при анализе работоспособности функционирующих локальных сетей для поиска наиболее значимых подпроцессов, которые влияют на качество предоставления услуг пользователям. При необходимости модель может быть в дальнейшем масштабирована для применения на сетях более сложной топологии и стать основой для формирования комплекса моделей синхронизации шкал времени с использованием PTP в различных режимах работы.

Ключевые слова: сетевая синхронизация, PTP, протокол точного времени, E2E, частотно-временное обеспечение, шкала времени

Контакты: OnapuH@mail.ru, fedorproshin@gmail.com, syrayaekaterina@mail.ru

Simulation Model of the PTP Protocol Operation in E2E Mode E.V. Oparin, F.A. Proshin, E.V. Oparina
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-503-515

Purpose: to develop a simulation model of clock synchronization in accordance with the Precision Time Protocol (PTP) functioning in «End-to-End» (E2E) mode. To investigate the influence of probabilistictemporal parameters of network devices operation on synchronization accuracy. Methods: an analysis of foreign and Russian authors’ works and technical documentation, simulation modeling using an agentbased approach. Results: a simulation model of local time scale synchronization via PTP with transparent clock is developed. An estimation of synchronization accuracy are obtained depending on the influencing subprocesses. Theoretical significance: the developed model makes it possible to obtain the estimation of the achieved synchronization accuracy when PTP is operating in E2E mode depending on the characteristics of the devices that are used, as well as on the characteristics of the communication channels. Practical significance: the obtained results can be used for designing relatively small packet networks with PTP support that is relevant in the context of implementing industrial automation tools at enterprises. The developed models can also be used for analyzing the operability of local area networks functioning to find the most significant subprocesses that affect the provisioned to users quality of service. The model can be further scaled for implementing in networks with more complicated topology and become a basis for complex of synchronization models of PTP working in different modes.

Keywords: Network synchronization, PTP, precision time protocol, E2E, frequency-time provision, time scale

Contacts: OnapuH@mail.ru, fedorproshin@gmail.com, syrayaekaterina@mail.ru

Цель: разработка и анализ стохастической модели процесса анализа сетевой активности элементов телефонной IP-сети, выполняемого комплексом компьютерной разведки (КР) нарушителя, для количественной оценки временных характеристик разведывательного цикла. Методы: алгоритм работы сетевого сканера представлен в виде стохастической сети (GERT-модели), где этапы обнаружения активных элементов, определения ролей узлов, типов операционных систем, портов/сервисов и анализа уязвимостей описываются дугами со своими функциями распределения времени и вероятностями успеха, а повторные запуски — петлями возврата. Для ветвей «Роль», ОС и «Порты/сервисы» получены эквивалентные изображения по Лапласу плотностей распределения, на основе которых выведены эквивалентные функции для параллельного блока и полного цикла работы сканера в режимах полного и частичного сканирования. Интегральная функция распределения, среднее время и уровень требований рассчитываются на основе полученных аналитических выражений. Результаты: получены компактные формулы для эквивалентной функции, функции распределения и среднего времени разведки VoIP-сети в зависимости от вероятностей успешного выполнения ключевых операций. Показано, что временные характеристики процесса имеют выраженную нелинейную зависимость от значения этих вероятностей: при их увеличении наблюдается многократное сокращение среднего времени и срока успешного завершения сканирования. Сравнение режимов полного и частичного сканирования демонстрирует ожидаемый компромисс между полнотой добываемой компьютерной разведкой информации и скоростью получения результатов. Практическая значимость: модель позволяет прогнозировать временные показатели работы комплекса КР в VoIP-сети, выявлять узкие места, а также количественно оценивать влияние архитектуры сети и параметров средств защиты на скорость получения нарушителем критически важной информации, что дает основу для обоснованного выбора мер по повышению киберустойчивости.

Ключевые слова: телефонная IP-сеть, комплекс компьютерной разведки, сетевой сканер, анализ сетевой активности, стохастическая сеть, GERT-модель, эквивалентная функция, полное и частичное сканирование

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

Model for Analyzing Network Activity of Elements in a Telephone IP Network Using an Intruder’s Computer Reconnaissance System A. A. Privalov, D. D. Titov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-2-516-530

Objective: to develop and analyze a stochastic model of the process of analyzing the network activity of elements of a telephone IP network performed by an intruder's computer intelligence (CI) complex to quantify the time characteristics of the intelligence cycle. Methods: the network scanner's algorithm is presented as a stochastic network (GERT model), where the stages of detecting active elements, determining the roles of nodes, types of operating systems, ports/services, and analyzing vulnerabilities are described by arcs with their own time distribution functions and success probabilities, and repeated launches are represented by return loops. For the Role, OS, and Ports/Services branches, equivalent Laplace images of the distribution densities are obtained, based on which equivalent functions are derived for the parallel block and the full cycle of the scanner's operation in full and partial scan modes. The integral distribution function, average time, and level of requirements are calculated based on the obtained analytical expressions. Results: compact formulas for the equivalent function, distribution function, and average time of VoIP network intelligence are obtained, depending on the probabilities of successful completion of key operations. It is shown that the time characteristics of the process have a pronounced nonlinear dependence on the values of these probabilities: as the probabilities increase, the average time and the time required for successful completion of the scan decrease significantly. A comparison of full and partial scan modes demonstrates the expected compromise between the completeness of the information obtained by computer intelligence and the speed of obtaining results. Practical significance: the model allows for predicting the time characteristics of the CI complex's operation in a VoIP network, identifying “bottlenecks”, and quantifying the impact of network architecture and security measures on the speed at which an intruder can obtain critical information, providing a basis for making informed decisions to enhance cyber resilience.

Keywords: telephone IP network, computer intelligence complex, network scanner; network activity analysis, stochastic network, GERT model, equivalent function, full and partial scanning

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