Выпуск 3 - Issue 3

Цель: исследование и обоснование эффективности термометаллоплакирования тяговой поверхности бандажа колеса локомотива для повышения тягового усилия и снижения износа в системе «колесо — рельс». Методы: применено физическое моделирование механической системы привода локомотива и верхнего строения пути с обеспечением динамического подобия натурным объектам. Равенство кинетической и потенциальной энергии подсистем до и после приведения обеспечило идентичность частот и форм собственных колебаний. В качестве критерия достоверности воспроизведения фрикционных процессов принято соответствие вида изнашивания на модели характеру изнашивания натурного контакта колеса и рельса. Разработанная структура модели допускает решение имитационных задач динамически нагруженных транспортных систем методами математического моделирования. Также рассмотрен контактно-ротапринтный способ термоплакирования (лубрикации) рельсов. Результаты: стендовые испытания термометаллоплакирования тяговой поверхности бандажа локомотива показали рост тягового усилия и значительное снижение интенсивности изнашивания элементов фрикционной пары. Практическая значимость: предложенные технологические решения по термометаллоплакированию и термоплакированию рабочих поверхностей позволяют повысить износостойкость гребней колесных пар и головок рельсов в кривых участках пути, а также увеличить реализуемое тяговое усилие локомотива, что в совокупности обес печивает снижение эксплуатационных затрат и повышение безопасности движения.

Ключевые слова:термометаллоплакирование контакта «колесо — рельс», контактно-ротапринтное термоплакирование,физико-математическое моделирование, катковый стенд, стендовые испытания

Контакты: nttk@pgups.ru, spn55@mail.ru, 79219751198@yandex.ru, spn55@mail.ru, spn55@mail.ru, nttk@pgups.ru

Simulation Results of Locomotive Wheel — Rail Adhesion During Thermometal Cladding of the Wheel Tread Surface O. S. Valinskij, V. V. Shapovalov, A. A. Vorob'ev, P. N. Shcherbak, I. A. Kolodyazhnyj, N. K. Migulin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-537-547

Objective: investigation and substantiation of the effectiveness of thermometal cladding of the locomotive wheel tread surface to increase tractive effort and reduce wear in the wheel — rail system. Methods: physical modeling of the locomotive drive mechanical system and the permanent way was applied, ensuring dynamic similarity to full-scale objects; the equality of kinetic and potential energy of subsystems before and after reduction ensured the identity of natural frequencies and mode shapes. The correspondence of the wear type on the model to the wear pattern of the full-scale wheel — rail contact was adopted as the validity criterion for reproducing friction processes. The developed model structure allows solving simulation tasks of dynamically loaded transport mechanical systems using mathematical modeling methods. The contact rotary-printing method of rail thermocladding (lubrication) is also considered. Results: bench tests of thermometal cladding of the locomotive wheel tread demonstrated an increase in tractive effort and a significant reduction in the wear rate of friction pair elements. Practical importance: the proposed technological solutions for thermometal cladding and thermocladding of working surfaces allow increasing the wear resistance of wheel flanges and rail heads in curved track sections, as well as increasing the achievable tractive effort of the locomotive, which together ensures a reduction in operating costs and an improvement in traffic safety.

Keywords: thermometal cladding of wheel-rail contact, contact rotary-printing thermocladding, physical and mathematical modeling, roller test rig, bench tests

Contacts: nttk@pgups.ru, spn55@mail.ru, 79219751198@yandex.ru, spn55@mail.ru, spn55@mail.ru, nttk@pgups.ru

Цель: выполнить аналитическое обобщение развития конструкций ходовой части пассажирских электровозов переменного тока ВЛ60П/К, Sr1 и ЭП1(М, П), оснащенных коллекторными тяговыми двигателями, и показать преемственность технических решений от первых отечественных машин к более современным локомотивам. Методы: использован сравнительный историко-технический анализ, опирающийся как на эксплуатационную документацию, так и на личный опыт авторов. Рассмотрены основные узлы механической части: кузов, тележки, связи кузова с тележками, буксовое и кузовное подвешивание, механический тяговый привод, тяговые редукторы и колесные пары. Сопоставление выполнено по осевым формулам, способам передачи тяговых и тормозных сил, типам подвешивания тяговых двигателей и конструкционным скоростям. Результаты: установлено, что развитие ходовой части шло от электровоза ВЛ60П/К с трехосными тележками, шкворневой передачей продольных сил, листовыми рессорами и тяговым приводом первого класса к решениям, реализованным на Sr1 и ЭП1(М, П): двухосным тележкам, наклонным тягам, люлечному подвешиванию, винтовым пружинам с гидравлическими демпферами и тяговому приводу второго класса. Показана роль электровоза Sr1 как промежуточного этапа, на котором были отработаны решения, впоследствии использованные на отечественных пассажирских электровозах. Обобщены изменения конструкции колесных пар, редукторов и связей кузова с тележками. Итогом стали повышение конструкционной скорости со 110 до 140–160 км/ч и улучшение динамических качеств локомотивов. Сформирован единый ряд признаков, позволяющий проследить отказ от решений, ограничивавших скорость и увеличивавших неподрессоренные массы, в пользу более совершенных схем передачи нагрузок. Практическая значимость: материалы статьи могут использоваться при анализе эволюции отечественного электровозостроения за последние 70 лет, выборе направлений модернизации ходовой части, подготовке учебных курсов и формировании требований к перспективным пассажирским электровозам колеи 1520 мм. Также она задает основу для последующего сопоставления с электровозами ЭП10 и ЭП20 с асинхронным тяговым приводом.

Ключевые слова: пассажирские электровозы переменного тока, ходовая часть, кузов, тележки, кузовное подвешивание, буксовое рессорное подвешивание, механический тяговый привод, зубчатый тяговый редуктор, колесные пары

Контакты: a.andryuschenko@tmh-eng.ru, zarifian_aa@mail.ru, y.orlov@tmh-eng.ru

Development of Chassis Design for AC Passenger Electric Locomotives: Vl60P/K; Sr1; EP1(M, P) A. A. Andryushchenko, A. A. Zarifyan, Yu. A. Orlov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-548-560

Objective: to provide an analytical summary of the development of chassis designs for VL60P/K, Sr1, and EP1(M, P) AC passenger electric locomotives equipped with commutator traction motors, and to demonstrate the continuity of technical solutions from the first domestic locomotives to more modern locomotives. Methods: a comparative historical and technical analysis was used, based on both technical documentation and the authors' personal experience. The main mechanical components are examined: body, bogies, body-to-bogie connections, axlebox and body suspension, mechanical traction drive, traction gearboxes, and wheelsets. A comparison is made using axle formulas, traction and braking force transmission methods, traction motor suspension types, and design speeds. Results: it was established that the development of the running gear progressed from the VL60P/K electric locomotive with threeaxle bogies, pintle-type longitudinal force transmission, leaf springs, and a first-class traction drive to the solutions implemented on the Sr1 and EP1(M, P): two-axle bogies, inclined rods, cradle suspension, coil springs with hydraulic dampers, and a second-class traction drive. The role of the Sr1 electric locomotive as an intermediate stage, during which solutions subsequently used on domestic passenger electric locomotives were refined, is demonstrated. Design changes to the wheelsets, gearboxes, and body-bogie connections are summarized. The result was an increase in the design speed from 110 to 140–160 km/h and improved dynamic performance. A unified set of criteria has been developed that allows for the abandonment of solutions that limited speed and increased unsprung mass in favor of more advanced load transfer systems. Practical significance: the article's materials can be used to analyze the evolution of domestic electric locomotive construction over the past 70 years, determine areas for chassis modernization, develop training courses, and formulate requirements for future 1520 mm gauge passenger electric locomotives. It also provides a basis for subsequent comparison with the EP10 and EP20 electric locomotives with asynchronous traction drives.

Keywords: AC passenger electric locomotives, chassis, body, bogies, body suspension, axlebox spring suspension, mechanical traction drive, toothed traction reducer, wheel pairs

Contacts: a.andryuschenko@tmh-eng.ru, zarifian_aa@mail.ru, y.orlov@tmh-eng.ru

В России создается высокоскоростная магистраль (ВСМ) Санкт- Петербург — Москва. Разрабатывается перспективный подвижной состав, от надежной работы которого зависит эффективность высокоскоростных перевозок. Требуется создание современной системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР), работа которой должна быть оптимизирована путем создания автоматизированной системы управления (АСУ) ТОиР. Недостаток АСУ как системы авторегулирования — риск неустойчивой работы, возникновения автоколебаний. Цель работы: решить задачи исключения колебаний АСУ ТОиР. Методы: для достижения поставленной цели предлагается использовать имитационное моделирование для подбора параметров системы и исключения возможных неустойчивых режимов работы. В качестве математической основы модели выбраны методы цепей Маркова с дискретным представлением времени, когда в соответствии с графом переходов состояние системы в каждый последующий момент времени полностью определяется ее состоянием в предыдущий момент. Для программной реализации модели выбран аппарат динамического моделирования «Сети Петри», который достаточно точно соответствуют цепям Маркова. Разработанная модель проверки устойчивости АСУ программно реализована на алгоритмическом языке Visual Basic for Applications (VBA) в среде MS Excel. Результаты: в качестве примера применения модели в статье рассмотрена система материально-технического снабжения ТОиР. Выявлено, что при некорректном выборе параметров системы возможны автоколебания запаса ремонтного комплекта на складе. Это может привести к дефициту переходного запаса и срывам в работе ТОиР. Показано, что избежать колебаний и дефицита можно за счет подбора параметров АСУ посредством итерационного моделирования — с последовательным изменением параметров системы. Практическая значимость: предложенный метод и разработанное программное обеспечение полезны на этапе проектирования АСУ ТОиР и при существенном изменении параметров действующей АСУ ТОиР.

Ключевые слова: высокоскоростная магистраль, электропоезд, надежность, техническое обслуживание и ремонт, устойчивость системы управления, математическое моделирование

Контакты: askosm@mail.ru, lakin16@mail.ru

The Automated Control System Stability for the High-speed Electric Trains Technical Condition A.S. Kosmodamianskij, I.I. Lakin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-561-571

methods with a discrete representation of time are chosen, when, in accordance with the graph of transitions, the state of the system at each subsequent moment in time is completely determined by its state at the previous moment. For the software implementation of the model, the dynamic modeling apparatus “Petri Nets” has been chosen, which correspond quite accurately to Markov chains. The developed automated control system stability control model is programmatically implemented in the algorithmic language Visual Basic for Applications (VBA) in the MS Excel environment. Results: as an example of the application of the model, the article considers the MRO logistics system. It was revealed that if the system parameters are incorrectly selected, self-fluctuations in the stock of the repair kit in the warehouse are possible. This can lead to a shortage of the transition stock and disruptions in the MRO operation. It is shown that fluctuations and shortages can be avoided by selecting the parameters of the automated control system through iterative modeling, with sequential changes in the system parameters. Practical significance: the proposed method and the developed software are useful: at the design stage of the MRO control system, with a significant change in the parameters of the current MRO control system.

Keywords: high-speed highways, electric trains, reliability, maintenance and repair, stability of the control system, mathematical modeling

Contacts: askosm@mail.ru, lakin16@mail.ru

Цель: экспериментально определить характеристики действующей в канале индуктивной связи автоматической локомотивной сигнализации с автоматическим регулированием скорости (АЛС-АРС) на метрополитенах электромагнитной помехи от внешних полей, формируемых при работе асинхронного тягового привода. На основе полученных результатов показать необходимость учета влия ния такой помехи на работу приемников в составе поездных устройств при расследовании случаев сбоев и нарушений в работе автоматики и телемеханики управления движением поездов (АТДП). Методы: включают анализ научной и технической литературы, посвященной вопросам определения параметров электромагнитной обстановки, характерной для условий эксплуатации бортовых устройств автоматики и телемеханики и формируемой при работе асинхронного тягового привода электрического подвижного состава. Экспериментальное исследование проводилось в условиях лабораторий кафедр «Электропоезда и локомотивы» и «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» путем задания с использованием преобразователя частоты величин тока и частоты питания в обмотках статора, изменения взаимного расположения приемных катушек КП-АРС относительно асинхронного тягового двигателя и измерения величины электродвижущей силы (ЭДС), наводимой в приемных катушках, с использованием анализатора спектра ZETLAB ZET 017-U8 и дифференциального пробника PINTEX DP-50. Обработка результатов выполнена с использованием известных методов математической статистики. Результаты: построены характерные зависимости действующего значения ЭДС, наводимой в приемных катушках поездных устройств внешним электромагнитным полем при изменении высоты подвеса относительно уровня головки ходового рельса, бокового смещения относительно вертикальной оси ходового рельса и расстояния от оси вращения двигателя. Определен спектральный состав помехи. Практическая значимость: полученные результаты уточняют характер электромагнитной обстановки в условиях эксплуатации АЛС-АРС на метрополитенах, верифицируют ранее полученные результаты компьютерного моделирования и разработанные математические модели и будут использованы в будущем для совершенствования процесса сервисного сопровождения бортовой аппаратуры.

Ключевые слова: электромагнитная совместимость, внешнее электромагнитное поле, метрополитен, поездные устройства безопасности, индуктивный канал связи, асинхронный тяговый привод

Контакты: ryadchikov.ro@yandex.ru, vs.kuzmin@bk.ru, Rzd1997@mail.ru, shvoyn@mail.ru

Experimental Assessment of the Parameters of Electromagnetic Interference from an Asynchronous Traction Drive in the Communication Channel of Automatic Cab Signaling in the Metro System R. O. Ryadchikov, V. S. Kuz'min, N. O. Zhuxin, A. I. Shvojn
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-572-586

methods of mathematical statistics. Results: characteristic dependencies of the effective EMF value induced in the receiving coils of onboard safety equipment by the external electromagnetic field were constructed with changes in suspension height relative to the running rail head level, lateral displacements relative to the vertical axis of the running rail, and distance from the motor rotation axis. The spectral composition of the interference was determined. Practical importance: the obtained results refine the nature of the electromagnetic environment under operating conditions of automatic cab signaling with automatic speed regulation on subways, verify previously obtained results of computer modeling and developed mathematical models, and will be used in the future to improve service support for onboard equipment.

Keywords: electromagnetic compatibility, external electromagnetic field, metro system, onboard safety equipment, inductive communication channel, asynchronous traction drive

Contacts: ryadchikov.ro@yandex.ru, vs.kuzmin@bk.ru, Rzd1997@mail.ru, shvoyn@mail.ru

В статье рассмотрены асфальтиты как природного происхождения, так и возникающие при переработке нефти, которые в настоящее время используются в различных отраслях благодаря уникальным свойствам: термопластичности, высокой удельной поверхности, наличию полярных групп и способности стабилизировать другие системы. Цель: рассмотреть возможность использования асфальтитов в производстве углеродных волокон, которые могут применяться как дисперсно-армирующие добавки, улучшающие физико-механические свойства асфальтобетонов. Методы: в работе использованы методы денсиметрического, микроскопического, а также группового химического и элементного анализа. Результаты: проведен сравнительный анализ физико‑механических свойств и химического состава природного и нефтяного асфальтитов. Представлены графики зависимостей: температуры размягчения асфальтита — от условий деасфальтизации, выхода асфальтита — от температуры процесса, температуры размягчения пека — от температуры и продолжительности термообработки. Практическая значимость: асфальтиты используются в модификации битумных вяжущих, буровых растворах, производстве клеев, теплоизоляции и во многих других производствах, а также представляют интерес для получения углеродных материалов как модифицирующих добавок в асфальтобетонах.

Ключевые слова: асфальтиты, асфальтены, углеродные волокна, асфальтобетоны, дисперсноармирующая структура

Контакты: makarov@pgups.ru, kam@kambox.ru

Analysis of the Possibility of Using Petroleum Asphaltites in the Production of Carbon Fibers for Modification of Road Surfaces Yu. I. Makarov, K. F. Islamov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-587-595

Objective: to explore the potential use of asphalts in the production of carbon fibers, which can be used as dispersed reinforcement additives that improve the physical and mechanical properties of asphalt concrete. Methods: the study employs densimetric, microscopic, and group chemical and elemental analysis methods. Results: a comparative analysis of the physical and mechanical properties and chemical composition of natural and petroleum asphalt samples was performed. Graphs were presented showing the changes in the softening temperature of asphalt depending on the deasphaltization conditions, the changes in the yield of asphalt depending on the process temperature, and the changes in the softening temperature of pitch depending on the temperature and duration of heat treatment. Practical significance: asphaltites are used in the modification of bituminous binders, drilling fluids, the production of adhesives, thermal insulation, and many other industries, and are also of interest for obtaining carbon materials as modifying additives in asphalt concretes.

Keywords: asphaltenes, carbon fibers, asphalt concretes, dispersed-reinforcing structure

Contacts: makarov@pgups.ru, kam@kambox.ru

Цель: исследование возможности прямого нейросетевого управления асинхронным электроприводом без предварительного задания полной математической модели двигателя и оценка влияния предлагаемого способа управления на потребляемую мощность при сохранении качества регулирования скорости на уровне, сопоставимом с классическим FOC. Методы: исследование выполнено на модели системы «инвертор — асинхронный двигатель — регулятор» в среде цифрового двойника. RL-агент обучали формировать управляющие воздействия в d-q-координатах, после чего результаты сопоставляли с FOC по среднеквадратичному току статора, активной мощности и ошибке регулирования скорости. Практическая значимость: полученная политика может быть перенесена на встроенную платформу управления электроприводом. Такой подход уменьшает зависимость качества регулирования от точности параметрической идентификации двигателя и поэтому представляет интерес для разработки энергоэффективных приводных систем.

Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, электропривод, обучение с подкреплением, цифровой двойник, нейросетевое управление, векторное управление

Контакты: marikin_s@mail.ru, evstam@mail.ru, zhemchugov@pgups.ru, 11lisov11@gmail.com

Study of Direct Neural Control of an Induction Motor Trained in a Digital Twin A. N. Marikin, A. M. Evstaf'ev, V. G. Zhemchugov, A. D. Onofrijchuk
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-596-603

Objective: to assess the feasibility of direct neural control of an induction motor drive without a fully specified mathematical model of the motor and to determine whether this approach can reduce active power consumption while maintaining speed-control quality comparable to classical field-oriented control. Methods: the study was carried out on a digital-twin model of the inverter-induction motor-controller system. A reinforcement learning agent was trained to generate control actions in the d-q reference frame, and its performance was compared with FOC using the stator RMS current, active power, and speed-control error as evaluation criteria. Practical significance: the trained policy can potentially be transferred to an embedded drive-control platform. This reduces the dependence of control quality on accurate parameter identification and makes the approach relevant for energy-efficient electric drives.

Keywords: electric drive, reinforcement learning, digital twin, neural network control, field-oriented control

Contacts: marikin_s@mail.ru, evstam@mail.ru, zhemchugov@pgups.ru, 11lisov11@gmail.com

Цель: проведение инженерных расчетов с использованием выбранной математической модели, определяющей связь между влиянием температуры, относительной влажности атмосферного воздуха, поступающего в компрессор, а также требуемого класса его чистоты после сжатия в компрессоре и проведения процесса осушки в адсорбере на срок службы адсорбента при использовании различных модификаций алюмогеля для определения возможности и целесообразности его использования в практике эксплуатации локомотивов подвижного состава магистрального и промышленного транспорта. Методика: с целью установления степени влияния конкретных физических параметров воздуха окружающей среды и компримированного воздуха в соответствии с нормативными документами, устанавливающими эти значения в пределах определенных классов чистоты на время эксплуатации адсорбента, применена теоретическая методика исследования, не предполагающая непосредственное взаимодействие с изучаемым объектом. Методы: в работе применены следующие методы: анализ, формализация, абстрагирование и метод корреляции полученных итогов с их последующим представлением в табличной и графической формах, которые впоследствии определили основу сформулированных выводов и рекомендаций по обоснованию возможности использования исследуемого адсорбента по критерию «длительность срока эксплуатации». Практическая значимость: проведенные исследования дают возможность представления аргументированных рекомендаций для осуществления обоснованного выбора адсорбента, используемого в технологических схемах осушки сжатого воздуха пневмосистем подвижного состава локомотивов магистрального и промышленного транспорта, а также предприятий железнодорожной отрасли. Результаты: с помощью исследований возможно реализовать программу по снижению ресурсоемкости и ослабить негативное воздействие на окружающую среду вследствие снижения количества подлежащих захоронению использованных ресурсов.

Ключевые слова: график, параметры наружного воздуха, ресурсы, окружающая среда, адсорбция, адсорбент, алюмогель, компримированный воздух

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

Assessment of the Influence of Impact Factors on the Service Life of Aluminum Gels Used in Technological Schemes for Drying Compressed Air in Pneumatic Systems of Locomotive Rolling Stock T. L. Ripol'-Saragosi, D. A. Mal'tsev
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-604-613

Methods: the following methods were used in the work: analysis, formalization, abstraction and the method of correlation of the results obtained with their subsequent presentation in tabular and graphical forms, which subsequently determined the basis of the formulated conclusions and recommendations to substantiate the possibility of using the adsorbent under study according to the criterion of “service life”. Practical significance: the results of the presented studies make it possible to provide a reasoned recommendation for making an informed choice of adsorbent used in technological schemes for drying compressed air in pneumatic systems of rolling stock of locomotives of mainline and industrial transport, as well as enterprises of the railway industry. Results: this will make it possible to implement a program to reduce resource intensity and reduce the negative impact on the environment due to a decrease in the amount of used resources to be disposed of.

Keywords: graph, outdoor air parameters, resources, environment, adsorption, adsorbent, alumogel, compressed air

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

Цель: совершенствование методов автоматизированного трассирования железных дорог на основе применения средств визуальной аналитики. Методы: применены математическое моделирование, методы визуального анализа и оптимизации. Результаты: рассмотрены проблемы использования классического графоаналитического метода трассирования в автоматизированном проектировании железных дорог. Предложены интерактивные методы трассирования на цифровой модели местности на основе технологичной интеграции аналитических расчетов и визуализации их результатов в режиме реального времени. Реализация предлагаемых методов позволит перейти от традиционного графоаналитического проектирования железных дорог в раздельных проекциях плана и продольного профиля трассы к интерактивному пространственному трассированию. Практическая значимость: применение данных методов в автоматизированном проектировании железных дорог позволит обеспечить визуальную экспресс-оценку проектных решений, что снизит трудоемкость вариативного трассирования за счет сокращения количества итераций и времени их выполнения.

Ключевые слова: трасса железной дороги, автоматизированное трассирование, цифровая модель местности, визуальная аналитика, интерактивный метод

Контакты: anisvl@mail.ru, maksim.rubcov@inbox.ru

Improving Methods of Computer-Aided Design of Railway Routes Based on the Use of Visual Analytics V. А. Anisimov, M.A. Rubtsov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-614-624

Objective: to improve methods of computer-aided design of railway routes based on the use of visual analytics. Methods: mathematical modeling, visual analysis, and optimization methods were applied. Results: the problems associated with using the classical grapho‑analytical alignment method in the automated design of railways were examined. Interactive alignment methods based on a digital terrain model are proposed, leveraging the technological integration of analytical calculations and the visualization of their results in real time. The implementation of the proposed methods will make it possible to switch from traditional graphoanalytical railway design in separate projections of the plan and the longitudinal profile of the route to interactive spatial tracing. Practical significance: the use of these methods in computeraided railway design will allow for a visual rapid assessment of design solutions, which will reduce the complexity of variable tracing by reducing the number of iterations and the time to complete them.

Keywords: railway route, automated tracing, digital terrain model, visual analytics, interactive method

Contacts: anisvl@mail.ru, maksim.rubcov@inbox.ru

Цель: изучить проблему повышенного износа гребней колесных пар у электровозов подталкивающего движения; проанализировать недостатки автоматического гребнесмазывателя АГС8.10М2; определить, как климат влияет на подачу смазки гребнесмазывателем; описать принцип работы и устройство адаптивного автоматического гребнесмазывания; провести математическое моделирование процесса нанесения смазки на участке Большой Луг — Слюдянка-2 при скорости 60 км/ч. Методы: сравнение характеристик смазывающего материала, используемого на АГС8.10М2, в зависимости от температуры; математическое моделирование на участке Большой Луг — Слюдянка-2 при скорости 60 км/ч с применением разных алгоритмов подачи смазки и варьированием массы подаваемого материала. Результаты: установлено, что наиболее распространенный дефект колесных пар — износ гребней у электровозов подталкивающего движения. Анализ физических свой ств смазочного материала, который используется на АГС8.10М2, показал значительное изменение его вязкости при колебаниях температуры. Предложено устройство с адаптивным управлением подачи смазки. Оно учитывает особенности эксплуатации локомотива (движение по кривым и прямым участкам пути) и обеспечивает стабильное смазывание в зимний период за счет поддержания оптимальной температуры смазки. Моделирование продемонстрировало, что адаптивный принцип управления подачей смазки сокращает длину «сухого рельса» и расход смазочного материала по сравнению с классическим принципом, который реализован на АГС8.10М2. Практическая значимость: результаты моделирования подтверждают, что адаптивные системы гребнесмазывания целесообразно применять для повышения эффективности лубрикации колесных пар и снижения износа их гребней.

Ключевые слова: автоматический гребнесмазыватель, вязкость, моделирование, принцип управления подачей смазки, удельная масса смазки, удельная масса смазки, «сухой рельс»

Контакты: kirillmoskovskikh@mail.ru, savl.ivanov@mail.ru, mr.licrimovor@yandex.ru, Dulskiy@mail.ru

Improvement of the Automatic Wheel Flange Lubrication System with Consideration of Locomotive Operating Conditions K.A. Moskovskikh, P. Yu. Ivanov, I.A. Kud'yarov, E. Yu. Dul'skij
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-625-634

Methods: comparison of the properties of the lubricating material used in the AGS8.10M2 depending on temperature. Mathematical modeling on the Bolshoy Lug — Slyudyanka 2 section at a speed of 60 km/h was carried out under different lubricant supply algorithms and different lubricant mass flow rates. Results: it was found that the leading type of wheelset defect is flange wear in electric locomotives operating in pushing mode. Analysis of the physical properties of the lubricating material used in the AGS8.10M2 showed a significant change in lubricant viscosity with temperature variation. A device with an adaptive lubricant supply control principle is proposed, ensuring lubricant delivery to the wheel flange taking into account locomotive operating conditions, including movement on curves and straight track sections, as well as stable lubrication in winter conditions due to maintaining an optimal temperature for the lubricant. Modeling results showed a reduction in the length of the “dry rail” section and a decrease in lubricant consumption with the adaptive control principle compared to the conventional principle implemented in the AGS8.10M2. Practical significance: the obtained modeling results confirm the feasibility of using adaptive flange lubrication systems to improve the efficiency of wheelset lubrication and reduce wheel flange wear.

Keywords: automatic flange lubricator, viscosity, modeling, lubrication supply control principle, specific mass of the lubricant, “dry rail”

Contacts: kirillmoskovskikh@mail.ru, savl.ivanov@mail.ru, mr.licrimovor@yandex.ru, Dulskiy@mail.ru

Цель: установление фундаментальных термомеханических закономерностей эволюции нелинейного напряженно-деформированного состояния многослойных прессовых соединений моторно-осевых подшипников локомотивов в условиях синергетического воздействия начальных монтажных натягов и экстремальных температурных полей для прогнозирования границ их эксплуатационной надежности. Методы: в среде конечно-элементного анализа реализована двумерная осесимметричная нелинейная контактная модель сопряжения деталей. Взаимодействие контактных пар на границах стыков исследовано с применением нелинейных формулировок с учетом сил трения скольжения. Моделирование выполнено в рамках многоэтапного термомеханического нагружения, включающего последовательные стадии механической запрессовки элементов при базовой температуре, последующего равномерного теплового воздействия в условиях рабочего режима и возврата к исходному температурному состоянию, а также независимого анализа работы конструкции в условиях экстремального нагрева и глубокого охлаждения. Результаты: установлено, что при рабочем нагреве до 90 °C контактное давление снижается на 4,3 % (до 39,9 МПа), активизируя осевое проскальзывание вкладыша до 22,14 мкм. При экстремальном нагреве (+200 °C) эквивалентные напряжения в стальной рубашке достигают пика 245,6 МПа, сохраняя упругий характер деформирования (70 % от предела текучести). При экстремальном охлаждении (–40 °C) интенсивное термическое сжатие бронзы приводит к росту напряжений во вкладыше до 99 МПа, что создает локальную опасность пластического смятия антифрикционного слоя. Практическая значимость: полученные количественные закономерности позволяют обосновать оптимальные монтажные натяги и температурные интервалы безопасной эксплуатации подшипниковых узлов локомотивов, исключающие раскрытие стыков и пластическую деградацию элементов, а также могут использоваться при проектировании перспективных узлов локомотивов.

Ключевые слова: моторно-осевой подшипник, прессовое соединение, натяг, эквивалентные напряжения по мизесу, тепловое расширение, ANSYS

Контакты: svk-19587@yandex.ru

Thermomechanical Analysis of the Stress-Strain State of Multilayer Press Joints of Motor-Axial Bearings of Locomotives S. V. Krotov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-635-648

contact pairs at the interface boundaries was investigated using non-linear formulations that account for sliding friction forces. The simulation was performed within a multi-stage thermomechanical loading framework. This framework included sequential stages of mechanical press-fitting of components at baseline temperature, subsequent uniform thermal exposure under operating conditions, and a return to the initial thermal state, alongside an independent analysis of structural performance under extreme heating and deep cooling. Results: it was established that during operational heating up to 90 °C, the contact pressure decreases by 4.3 % (down to 39.9 MPa), which triggers an axial slippage of the bearing shell up to 22.14 μm. Under extreme heating (+200 °C), the equivalent stresses in the steel jacket peak at 245.6 MPa, while maintaining an elastic deformation behavior (70 % of the yield strength). Under extreme cooling (–40 °C), the intensive thermal contraction of the bronze leads to an increase in bearing shell stresses up to 99 MPa, which creates a local risk of plastic collapse within the anti-friction layer. Practical signi ficance: the obtained quantitative patterns allow for the substantiation of optimal assembly interferences and temperature ranges for the safe operation of locomotive bearing units, preventing interface separation and plastic degradation of the elements. Furthermore, these results can be utilized in the design of prospective locomotive components.

Keywords: suspension bearing, interference fit, interference, contact pressure, von mises equivalent stress, thermal expansion, ansys

Contacts: svk-19587@yandex.ru

На продолжительность следования локомотивных бригад пассажиром влияет множество факторов. При этом данные о времени следования бригад по дирекциям образуют временной ряд — его можно анализировать и прогнозировать с помощью статистических инструментов. В статье представлено построение математических моделей на базе временных рядов с применением методов статистического анализа. Кроме того, предложена математическая модель, позволяющая автоматизировать соответствующие расчеты. Цель: методами статистического анализа и прогнозирования получить математическую модель предиктивного расчета времени следования локомотивных бригад пассажиром для прогнозирования расходов Дирекции тяги и избежания кассовых разрывов. Методы: построение тренд-сезонной мультипликативной математической модели, построение математической модели Хольта — Уинтерса, определение корреляционных зависимостей между рядами данных, построение модели множественной линейной регрессии. Результаты: рассмотрены математические модели — тренд-сезонная мультипликативная, Хольта — Уинтерса, определены в детализации по железным дорогам корреляционные зависимости качественных и количественных показателей с временем следования локомотивных бригад пассажиром. Практическая значимость: выбранная математическая модель может быть применена для прогнозирования времени следования локомотивных бригад на предстоящий период для учета при бюджетировании Дирекции тяги.

Ключевые слова: прогнозирование работы локомотивных бригад, следование пассажиром, непроизводительные потери, инструменты статистики

Контакты: senin-ov@mail.ru

On the Use of Statistical Analysis Methods in Determining the Travel Time of Locomotive Crews O. V. Senin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-649-655

methods. In addition, a mathematical model is proposed that makes it possible to automate the corresponding calculations. Objective: using statistical analysis and forecasting methods, to obtain a mathematical model for predictive calculation of passenger travel time for locomotive crews in order to predict the expenses of the Traction Directorate and avoid cash gaps. Methods: construction of a trend-seasonal multiplicative mathematical model, construction of a mathematical Holt — Winters model, determination of correlations between data series, construction of a multiple linear regression model. Results: mathematical models of trend-seasonal multiplicative, Holt-Winters have been considered, and correlations of qualitative and quantitative indicators with the passenger travel time of locomotive crews have been determined in railway detail. Practical significance: the selected mathematical model can be used to predict the travel time of locomotive crews for the upcoming period to be taken into account in the budgeting of the Traction Directorate.

Keywords: forecasting the work of locomotive crews, passenger tracking, unproductive losses, statistical tools

Contacts: senin-ov@mail.ru

Цель: исследование процесса накопления остаточных деформаций в балластной призме при различном уровне ее загрязнения угольной пылью с последующим определением срока службы балласта. Методы: проведение стендовых динамических испытаний полномасштабных моделей балластной призмы. Циклическая нагрузка, имитирующая воздействие от тяжеловесного подвижного состава, передавалась на балластный слой через железобетонную полушпалу с установленным на ней рельсом типа Р65. В ходе испытаний регистрировались осадки полушпалы по мере увеличения количества циклов приложенной нагрузки. Результаты: увеличение степени загрязнения щебня угольной пылью в увлажненном состоянии сопровождается более интенсивным ростом остаточных деформаций в балластном слое. Практическая значимость: исследование дает возможность оценить влияние загрязнения щебеночного балласта угольной пылью на интенсивность накопления остаточных деформаций пути, что позволяет решить задачу по определению срока службы щебеночного балласта.

Ключевые слова: железнодорожный путь, щебеночный балласт, угольная пыль, тяжеловесный состав, засорение и загрязнение, остаточная деформация, срок службы, стендовые динамические испытания

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

Large-Scale Box Tests of Ballast Layer with Varying Degrees of Coal Dust Contamination of Crushed Stone A. V. Kachalkin, A. F. Kolos
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-656-667

Objective: to investigate the process of accumulation of residual deformations in a ballast prism with different levels of contamination with coal dust, followed by determination the ballast service life. Methods: the achievement of the research objective was carried out through large-scale box tests of ballast layer. Cyclic load, simulating the impact of heavy freight train, was transmitted on the ballast layer through reinforced-concrete half-sleeper with rail (R65) installed on it. During the tests, the residual settlement of half-sleeper was recorded as a function of the number of applied load cycles. Results: the results of conducted studies showed that increasing the level of crushed stone contamination with coal dust in wet state is accompanied by more intensive growth of residual deformations in the ballast layer. Practical importance: the results of the study make it possible to evaluate the impact of coal dust contamination of crushed stone on the intensity of accumulation of residual deformations of the track, which makes it possible to solve the problem of determining the service life of ballast layer.

Keywords: railway track, crushed-stone ballast, coal dust, heavy freight train, clogging and pollution, residual deformation, service life, large-scale box tests

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

Цель: повышение эффективности работы стейкхолдеров на основе теоретико- игрового моделирования. Методы: исследование базируется на методах теории активных систем («центр — активные элементы»), теории игр (равновесие Нэша), микроэкономики и многокритериальной оптимизации. Результаты: рассмотрены типы операторских компаний, представлены их характеристики, проанализированы работы предшественников, проводивших исследования в части разработки методов организации вагонопотоков на железнодорожном транспорте. Рассмотрены нормативные документы, по которым регламентируется работа операторских компаний и взаимодействие их с участниками перевозочного процесса, представлены иллюстрации в виде алгоритма организации работы операторских компаний. Выявлены недостатки существующей организации работы операторских компаний. С помощью теоретико- игровых моделей представлены недостатки традиционного распределения вагонов. Построена трехкритериальная оптимизационная модель. Установлено, что при внедрении цифрового двой ника расширяется Парето- фронт, позволяя улучшать критерии. Практическая значимость: модель является методической основой для принятия решений владельцем инфраструктуры. Предложенный подход дает возможность балансировки интересов участников рынка в условиях ограниченной пропускной способности и других ресурсных ограничениях. В перспективе следует продолжить исследование возможности внедрения цифрового двой ника на отдельном полигоне; разработать концепцию цифрового двой ника для обеспечения подвижным составом с целью повышения пропускной способности и оптимизации организации работы участников процесса в лице стейкхолдеров, операторских компаний, владельца инфраструктуры; детально рассмотреть работу системы цифрового двой ника, его структуру, технические характеристики и технологические возможности. Проанализировать, каким образом возможно внедрение цифрового двой ника в автоматизированные системы работы железнодорожных станций и полигонов.

Ключевые слова: операторская компания, железнодорожный узел, теоретико-игровая модель, управление процессами перевозок, оптимизационная задача

Контакты: dashylkalom135@yandex.ru, novichikhin@pgups.ru

A Game‑Theoretic Model of Stakeholders in the Transportation Process D. S. Askenderova, A. V. Novichikhin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-668-680

introduction of a digital twin expands the Pareto frontier, making it possible to improve the criteria. Practical significance: the model serves as a methodological basis for decision‑making by infrastructure owners. The proposed approach makes it possible to balance the interests of market participants under conditions of limited throughput and other resource constraints. In the future, it is necessary to continue researching the possibility of implementing a digital twin on a separate test site. Develop a concept for a digital twin to ensure the availability of rolling stock, with the aim of increasing throughput and optimizing the organization of work for process participants, including stakeholders, operator companies, and infrastructure owners. Examine in detail the operation of the digital twin system, its structure, technical characteristics, and technological capabilities. Analyze how it is possible to implement a digital twin in automated systems for operating railway stations and test tracks.

Keywords: operator company, railway hub, game‑theoretic model, transportation process management, optimization problem

Contacts: dashylkalom135@yandex.ru, novichikhin@pgups.ru

Цель: рассмотреть нормативные требования по оказанию специальными службами на транспортных объектах (железнодорожный транспорт, воздушный транспорт, метрополитен) маломобильным группам населения (МГН) услуги помощи и сопровождения. Проанализировать мировой опыт (на примере железнодорожного транспорта Великобритании). Установить необходимые условия успешного оказания данной услуги представителями транспорта, а также причины, влияющие на невозможность ее предоставления. Определить перспективы выполнения услуги оперативной ситуационной помощи без предварительной заявки (УОСП) на объектах транспорта Российской Федерации как аналогичной услуги Turn Up and Go (TUAG) на транспортных объектах Великобритании. Методы: исследование и анализ нормативной документации, регламентирующей оказание МГН услуг помощи и сопровождения на объектах транспорта, в рамках обеспечения безопасной доступной среды, согласно положениям Конвенции ООН о правах инвалидов, а также информации по данному вопросу, размещенной на сайтах объектов транспорта и характеризующей фактические условия ее выполнения. Результаты: определены необходимые требования для качественной реализации услуги помощи и сопровождения МГН на различных объектах транспорта, а также причины, не позволяющие ее предоставить. Предложены перспективные шаги по выполнению УОСП и некоторые способы повышения доступности транспортных объектов для маломобильных пассажиров. Практическая значимость: реализация предлагаемых решений позволит повысить доступность и безопасность вида транспорта, на котором они применяются, а также продемонстрирует высокую клиентоориентированность компании, которая их реализует.

Ключевые слова: услуга помощи и сопровождения, транспортный объект, маломобильные граждане, предварительная заявка, оперативная ситуационная помощь, качество обслуживания, повышение доступности транспортных объектов

Контакты: terekhova_pgups@mail.ru, ushatsky-vladimir@yandex.ru, elizavetamank@yandex.ru

Specifics of Providing Assistance and Support Services to People with Limited Mobility on Transport Facilities, Including without Prior Request, as Part of Solving the Problems of Ensuring a Safe and Accessible Environment I. R. Terekhova, V. N. Ushatskij, E. A. Man'ko
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-681-693

Methods: a study and analysis of regulatory documentation governing the provision of assistance and support services to individuals with limited mobility at public transport, as part of ensuring a safe, accessible environment in accordance with the provisions of the UN Convention on the Rights of Persons with Disabilities, as well as information on this issue posted on the websites of public transport facilities and characterizing the actual conditions of its implementation. Results: the necessary requirements for the high-quality implementation of assistance and support services for people with limited mobility on various public transportation systems, as well as the reasons preventing their provision, are identified. Promising steps for implementing the OSAP and some ways to improve accessibility of public transportation systems for people with limited mobility are proposed. Practical importance: implementation of the proposed solutions will increase the attractiveness of the mode of transport on which they are used, and will also demonstrate a high level of customer focus for the company implementing them.

Keywords: assistance and support service, transport facility, people with limited mobility, advance request, prompt situational assistance, quality of service, improving accessibility of transport facilities

Contacts: terekhova_pgups@mail.ru, ushatsky-vladimir@yandex.ru, elizavetamank@yandex.ru

Цель: выявление видов и причин отказов асинхронных тяговых двигателей, которые зафиксированы за последние несколько лет на основании данных их технического обслуживания и ремонта. Методы: анализ неисправностей асинхронных тяговых двигателей поездов ЭС1, ЭС2Г, ЭС104, оценка влияния неисправностей смежного тягового оборудования, которые привели к отказам асинхронных тяговых двигателей. Результаты: было установлено, что отказы асинхронных тяговых двигателей обусловлены как неудовлетворительным состоянием изоляции статорной обмотки, что приводило к снижению сопротивления статорной обмотки относительно корпуса тягового двигателя и к межфазному замыканию статорной обмотки тягового двигателя, так и протеканием подшипниковых токов, которые приводят к таким неисправностям, как повышенный уровень вибрации тягового двигателя. В результате исследования разработаны рекомендации по устранению выявленных неисправностей. Практическая значимость: результаты работы имеют значение для совершенствования проектирования, производства и ремонта силового электрооборудования электрического подвижного состава, так как затрагивают одну из основных проблем, возникающих при эксплуатации современных скоростных электропоездов, связанную с частыми систематическими отказами асинхронных тяговых двигателей.

Ключевые слова: асинхронный тяговый электродвигатель, отказ, изоляция обмотки статора, подшипниковые токи

Контакты: kolesoff76@mail.ru, Gulin.spb@yandex.ru, kolesoff_s_l@ mail.ru

Analysis of Traction Motor Failures of High-Speed Electric Trains of the “Lastochka” and “Finist” Projects A. V. Kolesova, S. A. Gulin, S. L. Kolesov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-694-706

Objective: since 2014, high-speed passenger trains with asynchronous traction drives have been in regular operation on Russian Railways tracks. During operation, a significant number of traction equipment failures, specifically asynchronous traction motors, have been detected. This article identifies the types and causes of asynchronous traction motor failures identified over the past several years based on maintenance and repair data. Methods: the study includes an analysis of asynchronous traction motor failures on ES1, ES2G, and ES104 trains and an assessment of the impact of adjacent traction equipment that led to asynchronous traction motor failures. Results: it was established that failures of asynchronous traction motors are caused by both poor stator winding insulation, which leads to such malfunctions as decreased stator winding resistance relative to the traction motor housing and interphase short circuits in the traction motor stator winding, and the flow of bearing currents, which lead to such malfunctions as increased traction motor vibration. The study resulted in the development of recommendations for eliminating the identified malfunctions. Practical significance: the results of the study are significant for improving the design, production, and repair of power electrical equipment for electric rolling stock, as they address one of the main problems arising during the operation of modern high-speed electric trains, associated with frequent systematic failures of asynchronous traction motors.

Keywords: asynchronous traction motor, failure, stator winding insulation, bearing currents

Contacts: kolesoff76@mail.ru, Gulin.spb@yandex.ru, kolesoff_s_l@ mail.ru

В процессе эксплуатации детали и узлы железнодорожного подвижного состава неизбежно подвергаются загрязнению, имеющему неоднородный состав, специфические свойства и способствующему появлению коррозионных процессов, а также разрушению лакокрасочного покрытия. Цель: совершенствование процесса очистки поверхностей от эксплуатационных загрязнений при техническом обслуживании подвижного состава. Методы исследования: физико-химические, физико-механические, статистические методы анализа. Результаты: сформулированы предложения по совершенствованию процесса очистки поверхностей от эксплуатационных загрязнений при техническом обслуживании подвижного состава. Практическая значимость: показана возможность очистки поверхностей подвижного состава от эксплуатационных загрязнений новой моющей композицией, полученной на базе техногенных продуктов и имеющей высокие технические характеристики. Определены рациональные соотношения компонентов моющей композиции.

Ключевые слова: эксплуатационные загрязнения, подвижной состав, моющие средства, коррозия, техническое обслуживание, лакокрасочные покрытия, железнодорожный транспорт

Контакты: 4578097@mail.ru, ilya_timofeev_01@bk.ru, 2668938461@qq.com

Cleaning of Surfaces from Operational Contamination as Part of the Maintenance of Rolling Stock E. I. Makarova, I. S. Timofeev, Weijie Luo
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-707-716

Objective: to improve the process of cleaning surfaces from operational contamination during maintenance of rolling stock. Methods: physico-chemical methods of analysis; physico-mechanical methods, statistical methods. Results: proposals have been formulated to improve the process of cleaning surfaces from operational contamination during maintenance of rolling stock. Practical significance: the possibility of cleaning the surfaces of rolling stock from operational contamination with a new detergent composition based on manmade products and having high technical characteristics is shown. The rational ratios of the components of the detergent composition are determined.

Keywords: operational pollution, rolling stock, detergents, corrosion, paint coatings, railway transport, maintenance

Contacts: 4578097@mail.ru, ilya_timofeev_01@bk.ru, 2668938461@qq.com

Цель: выявление формы поверхности текучести и анализ ее изменения в зависимости от траектории нагружения. Объектом исследования является базовое понятие теории пластичности — поверхность нагружения материала. Предмет исследования — возможное представление и форма поверхности нагружения в условиях двумерной задачи. Методы: описание свойств упругости и пластичности производилось при помощи упрощенной механической модели, представляющей собой фрагмент тонкостенной трубы. Материал трубы обладает свойствами идеально упругопластической среды, что соответствует его работе по диаграмме Прандтля. Рассматривается загружение модели в перемещениях, реализуемое путем задания поворота поперечного торцевого сечения трубы. Рассмотрены различные схемы нагружения, в соответствии с которыми нейтральная ось могла как совпадать декартовыми осями в течение всего процесса нагружения, так и поворачиваться в процессе нагружения. Результирующий угол поворота сечения можно разложить на компоненты [ x, y]T, операции над которыми аналогичны операциям над компонентами вектора. Таким образом, угол поворота можно рассматривать как вектор, являющийся характеристикой нагружения механической системы и полностью определяющий ее деформированное состояние. Аналогично, если нагружение системы осуществляется посредством результирующего момента с компонентами [ x, y]T, то в этом случае однозначно определяется ее напряженное состояние. Вместе и характеризуют напряженно-деформированное состояние системы. Элементарный объем сплошного тела также можно рассмотреть как механическую систему. Для описания ее напряженно-деформируемого состояния служит соответствующий тензор. Здесь возникает определенное противоречие, так как для упрощенной механической модели характеристикой силового воздействия будет являться вектор, а для элементарного объема — тензор. Вопрос об описании тензора через некоторый вектор может быть решен с использованием представления Ильюшина, по которому девиатору напряжений ставится в соответствие вектор с определенными координатами. В этих координатах также можно изобразить поверхность нагружения и проследить динамику ее изменения. Результаты: даже для малого уровня интенсивности пластических деформаций форма и размеры поверхности нагружения сильно зависят от траектории нагружения. Для изотропного тела указанный факт может быть объяснен только трансформацией остаточных напряжений в модели. Практическая значимость: предложенный подход позволяет применить упрощенную механическую модель к анализу трансформации поверхностей нагружения (деформирования) для широкого спектра траекторий.

Ключевые слова: пластичность, поверхность нагружения, поверхность деформирования, начальные напряжения

Контакты: soiltech@yandex.ru, parvn@georec.spb.ru

Possible Representation of the Yield Surface and Its Possible Shapes in a Two-Dimensional Problem K. V. Slivetz, V. N. Paramonov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-717-726

Objective: the identification of the shape of the yield surface and analysis of the change in its shape depending on the loading path. The object of research is the basic concept of the theory of plasticity – the loading surface of the material. The subject is the possible representation and shape of the loading surface in a two-dimensional problem. Methods: the article considers a simplified two-dimensional model representing a fragment of a thin-walled pipe. The pipe material is elastic-perfectly plastic material, in accordance with Prandtl diagram. Displacement-Controlled loading for model is assumed. The load is represented by rotation of the pipe cross-section, realized about either a single Cartesian axis or two axes simultaneously. It is shown that load can be considered as a vector. But stress and strain in a point of the body given in term of Tensor Analysis. This issue can be resolved using the Ilyushin representation, according to which a vector is assigned to the deviatoric stress tensor. Results: even for a low level of plastic deformation intensity, the shape and size of the loading surface strongly depend on the loading path. For an isotropic body, this fact can only be explained by the transformation of residual stresses in the body. Practical significance: the proposed approach allows us to apply a simplified mechanical model to the analysis of the transformation of yield surfaces for a wide range of load paths and compare the results with those obtained for real materials.

Keywords: yield surface, deformation surface, residual stresses

Contacts: soiltech@yandex.ru, parvn@georec.spb.ru

Цель: разработка и сравнительный анализ моделей краткосрочного прогнозирования общих суточных межмуниципальных пассажиропотоков в агломерации крупного города на основе данных сотовых операторов; определить подходы, обеспечивающие наибольшую точность прогноза. Методы: линейные, логлинейные и пуассоновские регрессии, модель Хольта — Винтерса, SARIMA и комбинированные модели, сочетающие регрессионную часть с моделями временных рядов. Качество прогнозов оценивалось по показателям MAE, R2, sMAPE. Результаты: установлено, что динамика общих межмуниципальных пассажиропотоков определяется сочетанием календарных и погодных факторов, а также выраженной недельной сезонностью и краткосрочной инерционностью. Показано, что модели, калибруемые отдельно по каждой корреспонденции, обеспечивают более высокое качество прогноза по сравнению с моделями на объединенных панельных данных. Наилучшие результаты получены для комбинированных моделей: «линейная регрессия + HW» и «линейная регрессия + SARIMA». Установлено также, что избыточная детализация календарных факторов не улучшает точность прогноза. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при решении задач оперативного управления транспортной системой агломерации, включая оценку ожидаемой нагрузки на межмуниципальные связи и обоснование параметров транспортного обслуживания. Прогнозирование общего пассажиропотока по данным сотовых операторов позволяет дополнить прогнозы по отдельным видам транспорта оценкой совокупного спроса на поездки. Это, в частности, представляет интерес для анализа и планирования пригородных железнодорожных перевозок.

Ключевые слова: транспортное моделирование, пассажиропотоки, межмуниципальные корреспонденции, краткосрочное прогнозирование, данные сотовых операторов, екатеринбургская агломерация, временные ряды, модель хольта — винтерса, пригородные железнодорожные перевозки

Контакты: amartynenko@rambler.ru

Forecasting Daily Changes in Passenger Flows in a Large Urban Agglomeration Based on Mobile Operator Data A. V. Martynenko
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-727-742

Purpose: to develop and comparatively analyze models for short-term forecasting of total daily intermunicipal passenger flows in a large urban agglomeration based on mobile operator data and to identify the approaches providing the highest forecast accuracy. Methods: linear, log-linear, and Poisson regressions, the Holt — Winters model, SARIMA, and hybrid models combining a regression component with timeseries models. Forecast accuracy was assessed using MAE, R2, and sMAPE. Results: it was found that the dynamics of total intermunicipal passenger flows are determined by a combination of calendar and weather factors, as well as pronounced weekly seasonality and short-term inertia. Models calibrated separately for each origin–destination pair were shown to provide higher forecast accuracy than models estimated on pooled panel data. The best results were obtained for the hybrid models “linear regression + HW” and “linear regression + SARIMA”. It was also established that excessive detailing of calendar factors does not improve forecast accuracy. Practical significance: the results obtained can be used in solving problems of operational management of an agglomeration transport system, including the assessment of the expected load on intermunicipal connections and the substantiation of transport service parameters. Forecasting total passenger flows based on mobile operator data makes it possible to complement forecasts for individual transport modes with an assessment of aggregate travel demand. This is of particular interest for the analysis and planning of suburban rail transportation.

Keywords: transport modeling, passenger flows, intermunicipal origin-destination flows, short-term forecasting, mobile operator data, yekaterinburg agglomeration, time series, sarima, holt -winters model, suburban rail transportation

Contacts: amartynenko@rambler.ru

Цель: разработка составов модифицированных композитов на основе применения золошлаковых смесей и карбидного ила для строительства земляных сооружений. В мировой практике имеется большое количество исследований применения различных видов отходов для укрепления и стабилизации грунтов. Наиболее интересными с точки зрения крупнотоннажного использования в земляных сооружениях являются золошлаковые отходы от сжигания угля и карбидный ил. Методы: формирование матрицы планирования эксперимента. Проведение эксперимента, в который входят определение характеристик исходных материалов, изготовление образцов с различным содержанием вяжущих, выдерживание образцов и определение качественных характеристик. Анализ полученных результатов. Результаты: исследованная проба золошлаковой смеси является техногенным пылеватым песком. По модулю основности золошлаковая смесь является сверхкислой. По минеральному составу к основным компонентам золошлаковой смеси относятся кварц и полевой шпат. Карбидный ил содержит значительное количество активного гидроксида кальция, который может реагировать с углекислым газом, образуя карбонат кальция. По результатам выполненной работы определены свой ства исходных компонентов и разработаны составы золошлаковой смеси, укрепленной вяжущим на основе карбидного ила и портландцемента. Определена зависимость прочностных характеристик золошлаковой смеси, укрепленной карбидным илом, от содержания карбидного ила. Практическая значимость: разработанные составы можно использовать для строительства дополнительного слоя основания дорожной одежды и слоев земляного полотна автомобильных дорог низких технических категорий, подстилающих слоев и оснований под полы.

Ключевые слова: зологрунтовые смеси, золошлаковые смеси, укрепленные карбидным илом и портландцементом, грунты

Контакты: 89273452615@yandex.ru, klyuyev@yandex.ru, Klyuyevav@yandex.ru, NSlobodchikova@rambler.ru

Modified Composites Based on the Use of Ash and Slag Mixtures and Carbide Sludge for the Construction of Earthworks D. M. Ryabykh, S. V. Klyuev, A. V. Klyuev, N. A. Slobodchikova
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-743-753

Methods: formation of an experiment planning matrix. Conducting an experiment that includes: determining the characteristics of the starting materials, making samples with different binder contents, holding samples, and determining quality characteristics. Analysis of the obtained results. Results: the studied sample of the ash and slag mixture is technogenic powdery sand. According to the modulus of basicity, the ash and slag mixture is super-rich. In terms of mineral composition, the main components of the ash and slag mixture include quartz and feldspar. The carbide sludge contains a significant amount of active calcium hydroxide, which can react with carbon dioxide to form calcium carbonate. Based on the results of the work performed, the properties of the initial components were determined and the compositions of the ash and slag mixture reinforced with a binder based on carbide sludge and Portland cement were developed. The dependence of the strength characteristics of the ash and slag mixture reinforced with carbide sludge on the content of carbide sludge is determined. Practical significance: the developed compositions can be used for the construction of an additional layer of the base of the road surface and layers of the roadbed of low technical categories, underlying layers and foundations for floors.

Keywords: zologrunt mixtures, ash and slag mixtures, ash and slag mixtures reinforced with carbide sludge and portland cement, soils

Contacts: 89273452615@yandex.ru, klyuyev@yandex.ru, Klyuyevav@yandex.ru, NSlobodchikova@rambler.ru

Цель: обоснование коэффициента динамичности для проектирования тоннелей под перроном с учетом деформаций плит покрытия от проходки и воздействия Airbus A380-800. Метод: разработана плоская двухмассная динамическая модель системы «колесо — плита покрытия — грунтовое основание». Уравнения движения выведены в переменных Лагранжа, приведены к форме Коши и проинтегрированы методом Рунге — Кутты 4‑го порядка с шагом 0,0005 с. Результаты: получены зависимости пикового коэффициента динамичности Kд max от высоты неровности и скорости. Установлено, что учет реальной эффективной массы плиты (6200 кг вместо 1000 кг) снижает пики на 15–20 %, а многоколесность шасси дополнительно сглаживает импульсы. Практическая значимость: для аэропорта Пулково Kд max = 1,25 норматив является консервативным при ограничении скорости руления A380‑800 до 10 км/ч и поддержании ровности не ниже класса В. Рекомендовано для особых сочетаний нагрузок принимать Kд = 1,5. Полученные регрессионные модели (Kд max = 1+ α · h, α = 0,07–0,102 и Kд max = 1,23 + 0,019 · v) могут использоваться при уточненных расчетах ресурса покрытий.

Ключевые слова: коэффициент динамичности, цементобетонное покрытие перрона, двухмассная динамическая модель, метод рунге — кутты, неровность покрытия, подземные тоннели

Контакты: kavkazskiy_vn@mail.ru

Numerical Modeling of Dynamic Load of Airbus A380‑800 on Apron Pavement and Justification of Dynamic Coefficient V. N. Kavkazskij
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-754-763

Objective: to substantiate the dynamicity coefficient for the design of tunnels under the apron, taking into account the deformations of the coating plates from the penetration and impact of the Airbus A380-800. Methods: a flat two-mass dynamic model of the “wheel — coating plate — ground base” system has been developed. The equations of motion are derived in Lagrange variables, reduced to Cauchy form, and integrated by the Runge Kutta method of the 4th order in increments of 0.0005 s. Results: the dependence of the peak coefficient of dynamism on the height of the bump and speed is obtained. It was found that taking into account the actual effective mass of the plate (6200 kg instead of 1000 kg) reduces peaks by 15-20%, and the multi-wheeled chassis additionally smooths out impulses. Practical significance: for Pulkovo Airport, the standard is conservative when limiting the taxiing speed of the A380 800 to 10 km/h and maintaining evenness not lower than class B. It is recommended for special combinations of loads to take. The obtained regression models can be used for refined calculations of the coverage resource.

Keywords: Airbus A380‑800, dynamic coefficient, concrete apron pavement, two‑mass dynamic model, Runge — Kutta method, pavement roughness, underground tunnels

Contacts: kavkazskiy_vn@mail.ru

Цель: разработать комбинированную конструкцию большепролетного здания, в том числе для применения на транспорте. Она может быть использована для зданий вокзалов, навесов, дебаркадеров, стадионов, спортивных сооружений, так как обладает повышенной жесткостью, надежностью, стойкостью к прогрессирующему обрушению при снижении материалоемкости. Методы: анализ применяемых большепролетных конструкций, разработка инновационного решения каркаса большепролетного здания, его расчет с привлечением программного комплекса. Результаты: известные конструкции большепролетных зданий и сооружений нередко отличаются недостаточной жесткостью и устойчивостью к прогрессирующему обрушению, а также характеризуются высоким расходом материалов. Для каркасов зданий и сооружений с большими пролетами, в том числе объектов транспортной инфраструктуры, чаще всего используют металлические конструкции: они отличаются высокой прочностью и архитектурной выразительностью. Однако традиционные решения на основе металла сопряжены со значительными затратами. На кафедре «Строительные конструкции, здания и сооружения» ПГУПС ведутся разработки инновационных конструкций с применением сталебетона. Создана и рассчитана комбинированная конструкция седловидного покрытия здания (сооружения) прямоугольной или овальной формы в плане. Конструкция включает параллельно расположенные арки в направлении ширины объекта с переменной стрелой подъ ема (она увеличивается к торцевым частям), ряд параллельно расположенных жестких вант в направлении длины объекта. Они соединены с арками в местах пересечения, формируя седловидное пространственное большепролетное покрытие. Арки выполнены из трубчатых профилей и имеют сквозное сечение: два нижних (внутренних) пояса, один верхний (внешний) пояс, заполненный бетоном, а также решетку. В торцах объекта арки наклонены наружу и подкреплены стойками фахверка. Жесткие ванты изготовлены из металлических предварительно напряженных двутавровых балок. Верхний (внешний) пояс торцевых арок закреплен предварительно напряженными оттяжками, а опорные части арок соединены предварительно напряженными затяжками. Проведен расчет предложенной конструкции. Практическая значимость: установлена эффективность применения комбинированных сталебетонных конструкций в каркасах большепролетных зданий. Предлагаемая конструкция каркаса здания имеет сниженный расход стали на 16 % при повышении жесткости на 8 % в сравнении с известными конструкциями металлических каркасов большепролетных зданий. Комбинированная конструкция седловидного покрытия рациональна для применения в вокзальных комплексах, навесах, дебаркадерах и других сооружениях на транспорте.

Ключевые слова: большепролетные покрытия, седловидное покрытие, здания и сооружения, металлические конструкции, комбинированные конструкции, сталебетон, несущая способность, жесткость, прогрессирующее обрушение

Контакты: veselov.1977@inbox.ru

Combined Design of a Long-Span Building V. V. Veselov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-764-775

design of a saddle-shaped building (structure) on a rectangular or oval plan has been developed and calculated. This design consists of parallel arches in the direction of the object's width, with a variable lift that increases towards the ends of the object, and a series of parallel rigid cables in the direction of the object's length, which are connected to the arches at their intersection points, forming a saddle-shaped spatial large-span roof. The arches are made using tubular profiles, have a through section of 2 lower (internal) belts, 1 upper (external) belt filled with concrete, and a lattice. The arches at the ends of the object have an outward slope and are reinforced with half-timbered posts. The rigid cables are made of metal pre-stressed I-beams. The upper (external) belt of the end arches is fixed with pre-stressed ties, and the supporting parts of the arches are connected with pre-stressed ties. The proposed innovative design has been calculated, and the reduction in material consumption and increase in rigidity have been determined. Practical significance: the effectiveness of the use of combined steel-concrete structures in the frames of large-span buildings is established. The proposed building frame design has a reduced steel consumption of 16 % while increasing the rigidity by 8 % in comparison with the known designs of metal frames of large-span buildings. The combined design of the saddle-shaped roof can be used in railway stations, canopies, quays, and other transport facilities.

Keywords: long-span roofs, saddle-shaped roofs, buildings and structures, metal structures, combined structures, steel concrete, load-bearing capacity, rigidity, progressive collapse

Contacts: veselov.1977@inbox.ru

Цель: в российской инженерной практике отсутствует апробированная методика подбора перемешивающих устройств для сооружений биологической очистки, в том числе расчета мощности и других параметров. Ранее подобные характеристики определялись импортными заводами- изготовителями, но в текущей ситуации становится очевидной необходимость разработки отечественной методики расчета перемешивающих устройств в системах с активным илом, в том числе для технологий МБРреакторов. Процесс перемешивания зависит от многих факторов: состава сточных вод, дозы (концентрации) ила, температуры, вязкости среды, геометрических параметров емкостей, высоты слоя воды, типа перемешивающего устройства, места размещения устройства в технологической схеме и многих других. Рядом исследователей проводились попытки разработать расчетную методику для подбора перемешивающих устройств в системах биологической очистки, но все они учитывали узкий диапазон факторов (область применения) и были неудобны в использовании. Российское программное обеспечение по подбору мешалок (перемешивающих устройств) в емкостях биологической очистки отсутствует. В данной статье предлагается новая методика расчета параметров устройств перемешивания активного ила в зонах биоблока очистных сооружений биологической очистки различных типов. Методы: расчетные формулы были подобраны с использованием расчетных методик мировых компаний — производителей современного перемешивающего оборудования с учетом уточненных данных, полученных при многолетней эксплуатации существующих очистных сооружений, и дополнены расчетами недостающих параметров, необходимых для проектирования. Результаты: разработана методика расчета и подбора перемешивающих устройств с определением полного перечня параметров для проектирования, в том числе с учетом расчетных коэффициентов рециркуляции, технологий с различной дозой (концентрацией) активного ила, приведены рекомендации по размещению перемешивающих устройств в емкостях различной конфигурации и объема, рекомендации по определению количества перемешивающих устройств. Разработанная методика соответствует требованиям СП 32.13330.2018 к расчету параметров очистных сооружений. Практическая значимость: результаты работы имеют значение для проектирования, поскольку упрощают подбор и обоснование перемешивающего оборудования, а также для реконструкции существующих сооружений при замене импортных перемешивающих устройств на отечественные.

Ключевые слова: перемешивающие устройства, биологическая очистка, биоблок, мешалки для МБР-реактора, параметры подбора, мощность устройства, методика расчета

Контакты: chief@stroyingsystem.ru, markov_nb@mail.ru, bukarev.dmitri.a@mail.ru

The Method of Calculating the Parameters of Activated Sludge Mixing Devices in the Bioblock Areas of High-Performance Wastewater Treatment Plants D. S. Rabtsevich, N. B. Markov, D. A. Bukarev
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-776-788

Methods: the calculation formulas were selected using the calculation methods of global manufacturers of modern mixing equipment, taking into account the updated data obtained during the long-term operation of existing wastewater treatment plants and supplemented with calculations of missing parameters necessary for design. Results: a methodology has been developed for calculating and selecting mixing devices with the definition of a complete list of parameters for design (including taking into account the calculated recirculation coefficients, technologies with different doses (concentrations) of activated sludge, recommendations are given for the placement of mixing devices in containers of various configurations and volumes, recommendations for determining the number of mixing devices. The developed methodology meets the requirements of SP 32.13330.2018 for calculating the parameters of wastewater treatment plants. Practical significance: the results of the work are important for design, as they simplify the selection and justification of mixing equipment, as well as for the reconstruction of existing structures (when replacing imported mixing devices with domestic ones).

Keywords: mixing devices, biological purification, bioblock, agitators for an icbm reactor, selection parameters, device power, calculation method

Contacts: chief@stroyingsystem.ru, markov_nb@mail.ru, bukarev.dmitri.a@mail.ru

Разработана конструкция утепления шахтного ствола пеностеклобетонной рубашкой, обеспечивающей непромерзание грунта в течение сезонного периода воздействия отрицательной температуры на внутреннюю поверхность пеностеклобетонной теплоизоляции. Цель данной статьи — получение математической зависимости температуры на наружной поверхности обделки шахтного ствола от времени действия отрицательной температуры воздуха в шахте и тепловых характеристик конструкции. Методы: аналитические решения задачи нестационарной теплопроводности для полубесконечного тела в комбинации с численными решениями методом конечных элементов системы, включающей в себя грунтовый массив, обделку шахтного ствола с пеностеклобетонной обоймой и нагрузку от конвекции (потока холодного воздуха). Результаты: получены аналитические формулы для расчета времени промерзания шахтных стволов, выполненных с обделкой из чугунных или железобетонных тюбингов с рубашкой из пеностеклобетона. Построены соответствующие этим формулам номограммы для определения времени промерзания шахтных стволов в зависимости от толщины рубашки из пеностеклобетона и температуры воздуха. Практическая значимость: результаты исследования позволяют расширить область применения технологии капитального ремонта шахт с рубашкой из пеностеклобетона на другие регионы страны с учетом их климатических особенностей.

Ключевые слова: вентиляционные стволы, метрополитен, грунтовый массив, метод конечных элементов, пеностеклобетон

Контакты: ugb@mail.ru, scarlunch@mail.ru, anlonkov@pgupstm.ru, snoval@yandex.ru, parad11@mail.ru, kegleeev@gmail.ru

Mathematical Justification of the Mine Shaft Lining Freezing Yu. G. Barabanshchikov, A. A. Sokornov, A. N. Konkov, A. L. Novikov, Yu. A. Filonov, E. G. Kozin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-789-800

objective of this article is to obtain a mathematical dependence of the temperature on the outer surface of the mine shaft lining on the duration of negativeair temperature in the mine and the thermal characteristics of the structure. Methods: analytical solutions to the problem of unsteady thermal conductivity for a semi-infinite body in combination with numerical solutions by the finite element method of a system that includes a ground massive, a mine shaft lining with a foam-glass jacket and a load from convection (cold air flow). Results: analytical formulas have been obtained for calculating the freezing time of mine shafts lined with cast iron or reinforced concrete tubings with a jacket made of foam glass concrete. Nomograms corresponding to these formulas have been constructed to determine the freezing time of mine shafts, depending on the foam-reinforced concrete jacket thickness and the air temperature. Practical significance: the results of the study make it possible to expand the scope of the technology of capital repairs of mines with a foam-reinforced concrete jacket to other regions of the country, taking into account their climatic characteristics.

Keywords: ventilation shafts, underground, ground massive, finite element method, foam glass concrete

Contacts: ugb@mail.ru, scarlunch@mail.ru, anlonkov@pgupstm.ru, snoval@yandex.ru, parad11@mail.ru, kegleeev@gmail.ru

Цель: оценить достоверность результатов контроля качества бетона и установить его влияние на надежность зданий и сооружений, определить возможность более эффективного использования потенциала бетона в конструкции. Методы: сравнительное исследование существующих данных, норм и научных публикаций; синтез полученных данных для установления взаимосвязи между факторами системы контроля и отказом конструкций из бетона/железобетона; экспериментально- теоретические исследования автора, подтверждающие эффективность предложенных решений. Результаты: установлено, что неэффективно создавать материал с глобально улучшенными свой ствами, если погрешность их оценки слишком велика. Требуется соразмерное развитие системы контроля, иначе закладываемый на разных этапах запас может полностью нивелироваться погрешностью контроля. Показаны основные элементы системы контроля, являющиеся источниками неучитываемых погрешностей в рамках контроля и оценки прочности бетона. Обоснована необходимость организации контроля в системе «структура — свой ства — качество — надежность» вместо локальных улучшений в системах «структура — свой ство», «свой ства — качество», «прочность — надежность». Разработана кривая качества, наглядно отражающая стратификацию качества на разных этапах структурообразования бетона в течение производства и эксплуатации зданий и сооружений, включая обуславливающие ее факторы, а также погрешности в системе контроля и факторы, их обуславливающие. Предложена параллельная оценка прочности по модулю упругости, включая новый запатентованный метод. Практическая значимость: разработана графическая модель эффективной системы контроля качества, включающая перечень конкретных мероприятий, которые позволяют снизить локальные погрешности контроля и обеспечить наследственность показателей качества бетона на протяжении всего жизненного цикла зданий и сооружений. Это в конечном итоге позволит повысить эффективность использования потенциала бетона и обеспечить надежность зданий и сооружений на требуемом, заложенном при проектировании уровне. Оценен экономический эффект от повышения достоверности контроля прочности бетона.

Ключевые слова: система, контроль качества, бетон, прочность при сжатии, погрешность, надежность, модуль упругости, коэффициент запаса

Контакты: cherepanova@pgups.ru

The Impact of Errors in Concrete Quality Assessment on the Reliability of Buildings and Structures and the Efficiency of Utilizing Concrete’s Potential D. A. Cherepanova
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-801-815

Purpose: to evaluate reliability of concrete quality control results and establish its impact on reliability of buildings and structures, to determine possibility of more efficient use of concrete potential in a structure. Methods: comparative study of existing data, standards and scientific publications to establish relationship between control system factors and failure of concrete/reinforced concrete structures. Experimental and theoretical studies of the author confirming efficiency of the proposed solutions. Results: it was established that it is ineffective to create material with globally improved properties if the error in their estimation is too great – proportionate development of the control system is required, otherwise the reserve laid at different stages can be completely leveled out by the control error; the main elements of the control system that are sources of unaccounted errors in the framework of control and assessment of concrete strength are shown; the necessity of organizing control in the system “structure–properties–quality–reliability” instead of local improvements in the systems “structure–property”, “properties–quality”, “strength–reliability” is substantiated; a “quality curve” has been developed that clearly illustrates quality stratification at various stages of concrete structure formation during the construction and service life of buildings and structures, accounting for the underlying factors as well as errors in the control system and their causes; a parallel strength assessment based on the modulus of elasticity — including a new patented method — has been proposed. Practical importance: a graphical model of an effective quality control system has been developed, including a list of specific measures that reduce local control errors and ensure the consistency of concrete quality indicators throughout the entire life cycle of buildings and structures. This will ultimately improve the efficiency of concrete’s potential and ensure the reliability of buildings and structures at the required level, as set out in the design. The economic effect of improving the reliability of concrete strength monitoring has been assessed.

Keywords: system, quality control, concrete, compressive strength, error, reliability, modulus of elasticity, safety factor

Contacts: cherepanova@pgups.ru

Цель: разработка и верификация комплексной имитационной компьютерной модели пассажирского поезда, предназначенной для комплексного исследования тяговых, тормозных и энергетических процессов на основе данных реальной эксплуатации. Методы: предложена структура имитационной модели, объединяющая механическую подсистему поезда, тяговый привод и тормозное оборудование. Использованы комплексы «Универсальный механизм» и MATLAB/Simulink, обеспечивающие совместное моделирование движения поезда по заданному профилю пути и процессов электромеханического преобразования энергии на основе данных регистрации параметров локомотива. Результаты: создана комплексная модель, позволяющая воспроизводить движение реального поезда, рассчитывать силы тяги и торможения, скорость, ускорение, динамический рывок, расход электроэнергии на тягу и возврат рекуперируемой энергии в контактную сеть. Получены зависимости тормозной силы от давления в тормозных цилиндрах для колодочных и дисковых тормозов. Проверка адекватности модели выполнена путем сопоставления результатов моделирования с данными натурных экспериментов. Установлено, что погрешность расчета скорости, расхода и возврата электроэнергии не превышает 2 %. Практическая значимость: возможность использования разработанной модели для анализа моделей ведения поездов, применяемых локомотивными бригадами и автоматизированными системами, оценки энергоэффективности, повышения безопасности движения и совершенствования технологий эксплуатации тягового подвижного состава.

Ключевые слова: имитационное моделирование, пассажирский поезд, электровоз ЭП1М, MATLAB/Simulink, «Универсальный механизм», энергоэффективность, рекуперативное торможение, электропневматический тормоз, продольная динамика

Контакты: Lrk-9@mail.ru, grebennikovnv@mail.ru

Development of a Computer Simulation Model of a Passenger Train for Studying Traction and Energy Processes Based on Motion Parameter Recording Systems P. A. Kharchenko, N. V. Grebennikov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-816-829

Objective: the purpose of the study is to develop and verify a comprehensive computer simulation model of a passenger train intended for the investigation of electromechanical processes during train movement, as well as for the assessment of energy efficiency, longitudinal dynamics, traction, coasting, regenerative braking and electropneumatic braking modes. Methods: the study applies computer simulation modeling using the Universal Mechanism and MATLAB/Simulink software packages. The integrated model combines the mechanical, electrical, and braking subsystems of a passenger train consisting of an EP1M electric locomotive and a 16-car trainset. The initial data include technical characteristics of the rolling stock, railway track layout and profile parameters, as well as information obtained from train movement parameter recording and automatic train operation systems. Results: a comprehensive model has been developed that makes it possible to reproduce the movement of a real train and calculate traction and braking forces, speed, acceleration, dynamic jerk, electric energy consumption for traction and the return.

Keywords: simulation modeling, passenger train, EP1M electric locomotive, MATLAB/Simulink, Universal Mechanism, energy efficiency, regenerative braking, electropneumatic brake, longitudinal dynamics

Contacts: Lrk-9@mail.ru, grebennikovnv@mail.ru

Цель: разработка метода оценки остаточного ресурса постоянных магнитов тяговых синхронных двигателей локомотивов на основе сплава Nd-Fe-B с учетом температурной зависимости магнит ных свойств. Методы: в качестве методологической основы в исследовании применяется термоди намический анализ температурной эволюции магнитных свойств с использованием аналитических моделей температурной характеристики остаточной магнитной индукции, учитывающих линейные и нелинейные зависимости. Результаты: на основании степенной зависимости магнитокристал лической анизотропии от температуры получена аналитическая модель снижения коэрцитивной силы магнитов на основе сплава Nd-Fe-B при нагреве. Введен безразмерный критерий термической устойчивости, который позволяет определять условие необратимого размагничивания через отно шение рабочего размагничивающего поля к температурно-зависимой коэрцитивной силе. Предло жен способ приведения режимов работы электродвигателя к эквивалентному размагничивающему воздействию через d-составляющую тока статора. Выполнен сравнительный анализ магнитов раз личных коммерческих классов. Показано, что увеличение энергетического класса не сопровожда ется ростом термической устойчивости. Введена интегральная мера накопления деградации при циклическом нагреве. Практическая значимость: результаты работы могут быть использованы для оценки термической деградации постоянных магнитов тяговых синхронных двигателей локо мотивов, а также для прогнозирования их остаточного ресурса в различных режимах эксплуатации с учетом накопленных повреждений.

Ключевые слова: постоянные магниты, nd-fe-b-магниты, магнитокристаллическая анизотропия, коэрцитивная сила, термическая деградация, критерий термической устойчивости, синхронные двигатели с постоянными магнитами, тяговый электродвигатель локомотива

Контакты: a-b.zhevak@yandex.ru, kurilkin@pgups.ru

Mathematical Modeling of the Thermal Stability of Permanent Magnets under External Demagnetizing Fields for Traction Rolling Stock A. S. Zhevak, D. N. Kurilkin
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-830-841

Objective: to develop a method for assessing the residual life of permanent magnets in traction synchronous motors of locomotives based on Nd–Fe–B alloys, taking into account the temperature dependence of magnetic properties. Methods: the study is based on a thermodynamic analysis of the temperature evolution of magnetic properties using analytical models of the temperature dependence of residual magnetic flux density, incorporating both linear and nonlinear relationships. Results: an analytical model describing the reduction of coercivity in Nd–Fe–B magnets under heating has been derived based on a power-law dependence of magnetocrystalline anisotropy on temperature. A dimensionless thermal stability criterion is introduced, enabling the determination of irreversible demagnetization conditions through the ratio of the operating demagnetizing field to the temperature-dependent coercivity. A method is proposed for converting motor operating conditions into an equivalent demagnetizing field via the d-axis component of the stator current. A comparative analysis of magnets of different commercial grades shows that an increase in energy product is not accompanied by improved thermal stability. An integral measure of degradation accumulation under cyclic heating is also introduced. Practical significance: the results can be used to assess thermal degradation of permanent magnets in traction synchronous motors of locomotives and to predict their residual life under various operating conditions, taking into account accumulated damage.

Keywords: permanent magnets, nd-fe-b magnets, magnetocrystalline anisotropy, coercivity, thermal degradation, thermal stability criterion, permanent magnet synchronous motors, locomotive traction motor

Contacts: a-b.zhevak@yandex.ru, kurilkin@pgups.ru

Цель: исследование посвящено определению оптимального количества наночастиц карбида тантала в составе порошкового материала для повышения механических и триботехнических характеристик металлокерамического покрытия на основе железа, полученного при лазерной наплавке. Методы: лазерная наплавка образцов проводилась круглым и колеблющимся пятном при плотности энергии излучения 21–48 Вт·с/мм2. Металлографический анализ наплавленных покрытий был выполнен с использованием оптической системы МС-1000 и цифрового микроскопа АМ-419. Микро твердость определялась на приборе ПМТ-3 с цифровой камерой МС-8,3С при нагрузке 0,98 Н. Триботехнические испытания были выполнены на машине трения с вертикальной осью вращения шпинделя по схеме: плоский прямоугольный образец с покрытием — торцевая поверхность контр образца из стали 45. Измерение моментов трения и усилия нагружения образцов проводилось с применением тензодатчиков в непрерывном режиме с отображением данных на дисплее персонального компьютера. С помощью бесконтактного индуктивного датчика определяли частоту вращения шпинделя с выводом данных на цифровой тахометр. Результаты: по полученным данным исследований установлено, что максимальную износостойкость демонстрировали металлокерамические покрытия, содержавшие 10 мас. % наночастиц карбида тантала в составе наплавляемой шихты. Тем не менее высокая стоимость делает применение данного порошкового материала экономически нецелесообразным. В связи с этим с учетом себестоимости процесса лазерной наплавки оптимальным решением признаны образцы с содержанием наночастиц карбида тантала до 4 мас. %, которые незначительно уступали образцам с бо́льшим содержанием нанокарбидов тантала. Практическая значимость: разработанная технология может быть использована для наплавки шеек валов электрических машин вагонов метрополитена и других деталей, требующих восстановления изношенных поверхностей. Показана возможность повышения износостойкости восстановленной поверхности шеек валов электрических машин путем добавления в состав наплавляемого материала наночастиц карбида тантала.

Ключевые слова: лазерная наплавка, восстановление поверхности, износостойкость, микроструктура, микротвердость, интенсивность изнашивания, задиростойкость, электрические машины, нанокарбид тантала

Контакты: laser-52@yandex.ru, yarosgorun22112000@gmail.com

Production of Wear-Resistant Coatings by Laser Cladding with Fe-Based Powder with the Addition of Ta Carbide Nanoparticles V. P. Biryukov, Ya. A. Goryunov
DOI: 10.20295/1815-588X-2026-3-842-850

microscope. Microhardness was determined using a PMT-3 device with an MS-8.3S digital camera at a load of 0.98 N. Tribological tests were performed on a friction machine with a vertical spindle rotation axis according to the following scheme: “flat rectangular coated sample — end surface of a counter-specimen made of grade 45 steel.” Friction moments and loading forces of the samples were measured using strain gauges in continuous mode, with data displayed on a personal computer monitor. A contactless inductive sensor was used to determine the spindle speed, with data output to a digital tachometer. Results: the study data revealed that metal-ceramic coatings containing 10 wt. % of tantalum carbide nanoparticles in the deposited charge exhibited short-term durability. However, the high cost makes the use of this powder material economically impractical. Therefore, given the cost of the laser cladding process itself, the generally accepted solution is additives containing up to 4 wt. % of tantalum carbide nanoparticles, which are slightly inferior to samples with higher tantalum carbide nanoparticle content. Practical importance: the developed technology can be used for cladding the shaft journals of electric machines in subway cars and other components requiring restoration of worn surfaces. It has been demonstrated that the wear resistance of the restored surface of electric machine shaft journals can be increased by adding tantalum carbide nanoparticles to the cladding material.

Keywords: laser cladding, surface restoration, wear resistance, microstructure, microhardness, wear rate, scuff resistance, electrical machines, nanoparticles, carbides, tantalum

Contacts: laser-52@yandex.ru, yarosgorun22112000@gmail.com