Рассмотрен синтез модели нечеткого квазиоптимального регулятора и анализ его эффективности по сравнению с известным регулятором скорости поезда при кратковременных отклонениях от заданного режима движения. Задача управления системой с дефицитом управляющих воздействий имеет особую значимость для железнодорожного транспорта, в особенности для высокоскоростного движения. Механические системы как объекты управления представляют собой существенно нелинейные динамические системы высокого порядка. Кроме того, сложность оптимизации режимов функционирования таких систем связана с тем, что даже детальное моделирование не позволяет точно предсказать совокупное влияние всех динамических факторов, действующих на динамическую систему в условиях эксплуатации. Традиционно используемые на практике линейные законы управления с постоянными коэффициентами предназначены для стабилизации лишь одного конкретного режима движения, что делает их неэффективными в условиях дефицита управления и априорной неопределенности. Использование редукции оптимизационной задачи Лагранжа к изопериметрической позволяет получить квазиоптимальное решение задачи структурного синтеза, повышающее эффективность управления по сравнению с известными методами. Применение аппарата нечеткой логики позволяет провести параметрический синтез управления, обеспечивая адаптивность к априорно неопределенным условиям эксплуатации.

Рассматривается задача размещения, специализации и развития сети ремонтных участков специального самоходного подвижного состава как пространственно-распределённого комплекса инфраструктуры железнодорожного транспорта. Обоснована актуальность поставленной задачи. Предложена формальная постановка задачи размещения в мультипериодической форме, отличающаяся одновременным учётом бинарного фильтра допусков, порога рентабельности загрузки производственного участка и явной оси периодов планирования, что позволяет описать сезонную неравномерность ремонтной кампании. Доказана эквивалентность данной задачи (при освобождении от бинарных переменных активации) задаче о потоке минимальной стоимости на расширенной во времени сети, включение переменных активации и порога рентабельности переводит её к задаче о потоке с фиксированной стоимостью объекта. Операционно-тактический уровень (целочисленное линейное программирование) дополнен стратегическим уровнем многокритериального выбора сценария развития сети методами анализа иерархий и упорядочения по близости к идеальному решению с робастной оценкой по диапазону программы путевых работ. Аппарат апробирован в условиях Восточного полигона ОАО «РЖД». Устойчивым результатом является адресный приоритет развития восточной части сети.

Исследованы закономерности изменения эквивалентного сопротивления при параллельном подключении дополнительных проводников к активно-индуктивным цепям. На основе аналитических зависимостей рассмотрены случаи подключения активного сопротивления, активно-индуктивного элемента без взаимоиндуктивной связи и проводников, связанных взаимной индукцией. Выполненные расчеты показали существование области параметров, в которой подключение дополнительного проводника приводит не к снижению, а к увеличению активной составляющей эквивалентного сопротивления. Установлены граничные условия возникновения данного эффекта, показано его влияние на распределение токов в системе. Полученные результаты распространены на тяговую сеть с экранирующим проводом. Доказано, что применение экранирующего проводника не всегда обеспечивает снижение активных потерь мощности. При определенных соотношениях параметров рельсовой цепи и экранирующего провода возможно увеличение активного сопротивления эквивалентной цепи обратного тока, несмотря на уменьшение полного сопротивления сети. Сделан вывод о необходимости индивидуальной оценки эффективности применения экранирующих проводов для каждого конкретного участка железной дороги с учетом параметров тяговой сети и режимов ее работы.

Статья посвящена развитию математического аппарата автоматизированной системы контроля веса проводов контактной сети, предназначенной для раннего обнаружения гололёдно-изморозевых отложений. В ранее выполненных исследованиях были получены зависимости между углами отклонения ветвей, параметрами компенсатора и измеряемыми усилиями для двухблочных и трёхблочных компенсирующих устройств, а также обосновано минимально необходимое количество тензометрических датчиков для корректного контроля гололёдной нагрузки. В настоящей работе выполнен переход от зависимостей для углов отклонения ветвей каната к формулам, непосредственно связывающим добавочную гололёдную нагрузку с усилием, регистрируемым тензометрическим датчиком. Показано, что различие коэффициентов передачи нагрузки в указанных схемах должно учитываться при выборе чувствительности датчиков и настройке алгоритмов обработки данных АСКВП.

В условиях изменения климата особую актуальность приобретает обеспечение устойчивой эксплуатации транспортной инфраструктуры, расположенной в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ). Для сооружений, эксплуатируемых по I принципу, повышение среднегодовых температур создает предпосылки для деградации ММГ, что приводит к развитию криогенных деформаций, снижению надежности и безопасности сооружения. В статье представлены результаты геокриологического моделирования системы «сооружение – основание» на участке железной дороги Чум – Лабытнанги в Ямало-Ненецком автономном округе, выполненного с использованием специализированных программных комплексов. Подтверждена возможность распространения базовой геокриологической модели на другие участки транспортной инфраструктуры путем сопоставления результатов численного моделирования с данными инженерно-геокриологического мониторинга, включая термометрические измерения в скважинах, не превышающих 0,1 °C. На основе анализа температурного поля и деформаций обоснован критерий целесообразности адаптационных мероприятий. Полученные результаты имеют практическое значение для обоснования долгосрочной стратегии адаптации транспортной инфраструктуры к климатическим изменениям.

Проанализирован железнодорожный путь как сложная техническая система, управление которой базируется на регламентных подходах, ограничивающих предиктивный контроль критических участков. Применен комплекс методов системного анализа: структурная декомпозиция, функционально-структурный анализ, классификация и многокритериальный анализ. Выявлены иерархические взаимосвязи элементов верхнего и нижнего строения, установлен каскадный характер деградации, где неисправность нижележащего элемента выступает первичным фактором разрушения вышележащих. Обосновано разделение компонентов на критические (обеспечивающие мгновенную безопасность) и фундаментальные (определяющие долгосрочную устойчивость). Предложена многоуровневая модель жизненного цикла, устанавливающая дискретную шкалу состояний, коррелирующую с вероятностью отказа. Разработана концепция гибридного цифрового двойника, интегрирующего стационарные сенсорные сети и данные подвижных диагностических комплексов.

Работа посвящена количественной оценке совместного влияния влажности, коэффициента уплотнения и количества циклов заморозки на деформационные характеристики глинистых грунтов. Исследования выполнены в лабораторных условиях. Подготовлены образцы грунта, имеющие различную влажность в диапазоне от 14 до 25% и коэффициент уплотнения от 0,93 до 1,06, после чего они были подвергнуты различному числу циклов заморозки (1–6 циклов), также испытывались контрольные образцы, не подверженные циклам заморозки. Все образцы были испытаны в компрессионном приборе с нагрузкой от 0 до 0,6 МПа. По результату обработки и анализа протоколов испытаний получены зависимости деформаций образцов от нагрузки при разных сочетаниях исходных свойств грунтовых образцов. Отмечено, что на увеличение деформаций оказывают влияние все рассмотренные факторы, а связь деформаций с влажностью при всех рассмотренных коэффициентах уплотнения возрастает с увеличением циклов заморозки, при этом связь деформаций с коэффициентом уплотнения во всем диапазоне влажности снижается.

Одной из целей цифровизации железнодорожного транспорта является создание цифровых двойников вагонов, позволяющих управлять их жизненным циклом. Начальными этапами создания цифрового двойника вагона являются, во-первых, разработка цифровых моделей всех модификаций основных узлов вагона конкретной модели и, во-вторых, расширение функций этих моделей для обеспечения возможности прогнозирования работоспособности узлов вагона в конкретных условиях эксплуатации с заданными параметрами и возможными дефектами, что делает эти модели цифровыми тенями конкретных узлов конкретного вагона. Кроме прогнозирования работоспособности узлов и, следовательно, всего вагона, их цифровая тень позволяет обоснованно устанавливать причины неисправностей, препятствующих эксплуатации, сходов подвижного состава, аварий и крушений, то есть использоваться в судебной экспертизе при спорах хозяйствующих субъектов об ответственности за возникновение неисправностей или расследовании происшествий. Начальным этапом разработки цифровой тени полувагона является создание параметрической цифровой модели кузова полувагона с грузом. Рассматривается вопрос об использовании результатов коммерческого осмотра полувагона с сыпучим грузом для моделирования положения суммарного центра масс кузова и груза. Предложен алгоритм определения максимальной нагрузки на пружину рессорного комплекта тележки полувагона. Найденное значение максимальной нагрузки на пружину используется для расчета напряженно-деформированного состояния пружины и определения коэффициента запаса по различным критериям.

Предложены архитектура и алгоритм функционирования автоматизированной системы оценки остаточного ресурса изоляции тягового электродвигателя (ТЭД) НБ-514Е электровозов 3ЭС5К по эксплуатационным циклограммам нагружения. Необходимость разработки такой системы связана с тем, что применяемый на практике периодический контроль сопротивления изоляции и локальный контроль отдельных параметров не позволяют учитывать термическую историю работы двигателя и своевременно оценивать накопленный тепловой износ изоляции. В качестве вычислительного ядра системы используется цифровой двойник теплового состояния, обеспечивающий расчет перегрева в контролируемых и труднодоступных зонах, формирование виртуальных температурных оценок, сравнение расчетных и нормативных значений, а также прогноз остаточного ресурса. В структуру системы включены подсистема сбора эксплуатационных данных, модуль формирования циклограмм, блок сравнения данных и модуль принятия решений. Отличительной особенностью предложенного подхода является использование фактической токовой нагрузки электровоза для периодического уточнения теплового состояния ТЭД и последующего перехода от диагностики перегрева к прогнозной оценке износа изоляции. Результатом работы являются формализованные структура и алгоритм системы, ориентированные на применение в задачах мониторинга, диагностики и поддержки эксплуатационных решений.

Система технического обслуживания и ремонта (СТОИР) вагона включает в себя плановые ремонты (ремонты крупного объема) и текущие ремонты и техническое обслуживание в промежутках между плановыми ремонтами (далее – межремонтные периоды, МРП). В данной работе рассматривается СТОИР рефрижераторных вагонов с точки зрения путей ее совершенствования. На основе анализа существующей системы ремонта производится варьирование сроками проведения плановых ремонтов. При этом решается оптимизационная задача, в которой на основе принятого критерия определяется наилучшее сочетание указанных сроков. В результате становится возможным как повысить экономическую эффективность эксплуатации вагонов, так и увеличить срок службы. Введен новый термин «прибыль единицы пробега» (далее – ПЕП), который обозначает отношение общей прибыли от эксплуатации вагона к общему сроку его службы. Данный показатель, позволяющий оценивать экономический эффект от эксплуатации вагона, примем в качестве критерия оптимизации системы технического обслуживания и ремонта рефрижераторных вагонов.

Представлены результаты статистического анализа параметров микроклиматических условий (температура, индекс тепловой нагрузки среды – ТНС-индекс) в кабинах машинистов электровозов серий ЭП1М, 2ЭС5К и ВЛ80. Исследование основано на данных специальной оценки условий труда локомотивных бригад электровозов, проведенной в разное время года. Методами описательной статистики и визуализации данных выявлено, что эмпирические распределения изучаемых параметров существенно отличаются от нормального и представляют собой смесь нескольких компонентов, каждый из которых соответствует определенному классу условий труда и близок к нормальному распределению. Установлено, что воздействие нагревающего микроклимата представляет более значительный риск для работников локомотивных бригад электровозов по сравнению с охлаждающим. Результаты работы служат основой для разработки и валидации математических моделей тепломассопереноса, а также для проектирования систем и устройств нормализации микроклимата в кабинах машинистов для обеспечения безопасности труда и безопасности движения подвижного состава.

Статья посвящена решению актуальной задачи повышения эффективности работы современного отечественного электровоза переменного тока серии «Ермак», представляющего собой основу тяжеловесного движения поездов на грузонапряжённых линиях железных дорог Восточного полигона (Транссиб и БАМ). В условиях сложного горноперевального рельефа с затяжными спусками на данных железнодорожных магистралях особую роль приобретает эффективность работы электровозов в режиме рекуперативного торможения.

В процессе исследования выявлена проблема, ограничивающая тормозные характеристики электровоза по каналу регулирования выпрямительно-инверторного преобразователя на уровне 3,5 зон ввиду конструкционной специфики построения электрических силовых цепей.

В качестве решения предлагается способ, позволяющий расширить область регулирования напряжения выпрямительно-инверторного преобразователя свыше принятого ограничения вплоть до полных четырёх зон.

Для подтверждения эффективности реализации предлагаемого способа выполнен расчёт его работы применительно к современному отечественному электровозу переменного тока 2ЭС5К серии «Ермак». В результате применения предлагаемого способа улучшатся тормозные характеристики электровоза, повысится его скорость по спуску и увеличится возврат электрической энергии в контактную сеть.

Рассмотрена задача повышения эффективности эксплуатации тягового подвижного состава (ТПС) на основе анализа информации о выполненных поездках, полученной из бортовых регистраторов параметров движения, микропроцессорных систем управления и диагностики, а также приборов безопасности и автоведения. Предложена постановка задачи рационального выбора модели ведения поезда и назначения локомотивной бригады или алгоритма автоматизированной системы ведения на рейс с учётом категории поезда, параметров поездной работы и приоритетности частных критериев качества управления. Показана возможность представления указанной задачи как многокритериальной задачи принятия решений и комбинаторной оптимизации. Практическая значимость подхода связана с формированием основы для автоматизированной системы поддержки принятия решений в условиях цифровизации эксплуатации локомотивов.

Исследование посвящено разработке методического подхода к цифровой трансформации транспортно-логистических бизнес-процессов в региональных кластерах с учётом субконтрактных отношений и управления рисками. На примере Свердловской области анализируется влияние цифровизации на эффективность транспортно-логистических бизнес-процессов в условиях субконтрактации. Методология включает системный анализ кластерных структур, экономико-математическое моделирование, а также корреляционно-регрессионный анализ. Установлено, что объём погрузки на Свердловской железной дороге за январь – ноябрь 2025 года составил 114,7 млн т, инвестиции в транспортно-логистический сектор в первом полугодии 2025 года превысили 50 млрд руб. Разработанная модель управления транспортно-логистическими бизнес-процессами интегрирует традиционные методы оптимизации с технологиями искусственного интеллекта, интернета вещей и блокчейн. Прогнозируемый экономический эффект оценивается в 40–60 млрд руб. ежегодной экономии логистических издержек при росте ВРП на 5–6%.

Рассмотрены методы определения основных показателей надежности, применимых для оценки способов размещения и крепления грузов в вагонах. Приведены примеры расчетов определения показателей надежности утвержденных способов размещения и крепления грузов на основе статистических данных по выявленным коммерческим неисправностям и отказам. Предложен инструмент мониторинга надежности способа размещения и крепления груза на основании результатов перевозки. На основании обработанных статистических данных с использованием основных показателей надежности предлагается выносить заключение о дальнейшем продлении срока действия и переводе в сетевой формат местных и непредусмотренных технических условий.

Представлен авторский подход к выбору и оценке классификационных признаков узловых транспортных организационно-технических систем (УТОТС) на основе предложенного понятийного аппарата. Классификация строится на пяти ключевых признаках, отражающих динамические и синергетические свойства УТОТС: стадия жизненного цикла, тип динамики развития, способность к самоорганизации, тип аттрактора, фазовое состояние. Для определения весовой значимости классификационных признаков применен метод анализа иерархий (МАИ) Т. Саати, позволяющий математически обосновать их вклад в интегральную оценку. Отношение согласованности (ОС = 0,017) подтверждает непротиворечивость экспертных суждений. Разработана иерархическая система частных индикаторов (23 показателя), обеспечивающая объективность оценивания. На основе предложенной методологии проведена квантификация пятидесяти УТОТС, получены их интегральные индексы развития, выполнено ранжирование и сравнительный анализ для целей стратегического планирования развития транспортной инфраструктуры и принятия управленческих решений.

Рассматриваются вопросы совершенствования процессной модели управления парком порожних грузовых вагонов в ОАО «РЖД». Проведён анализ действующей модели, разработанной на основании Регламента процесса планирования показателей работы парка порожних грузовых вагонов на железных дорогах ОАО «РЖД» № 1397/р от 02.07.2025 г., в результате которого выявлены два системных недостатка: выполнение проверки пропускных и перерабатывающих способностей инфраструктуры с использованием динамической модели загрузки инфраструктуры только на завершающем этапе рассмотрения заявок на перевозку грузов железнодорожным транспортом, а также отсутствие формализованного механизма выбора станций для отстоя порожних вагонов после выгрузки. Для устранения выявленных недостатков авторами предложены мероприятия по переносу ввода данных в ДМ ЗИ на первый этап обработки заявок и введению в процессную модель нового структурного элемента «Контроль за выгрузкой и дальнейшая работа с порожним вагонным парком». Реализация предложенных мероприятий позволит сократить сроки рассмотрения заявок, снизить порожний пробег, повысить участковую скорость, пропускную способность линий и перерабатывающую способность станций.

Рассматривается актуальный вопрос, связанный с повышением точности расчета пропускной способности объектов железнодорожного транспорта. Для решения этой проблемы авторами предложен новый подход к определению загрузки стрелочных горловин – кроме занятости передвижениями и плановым техническим обслуживанием с помощью разработанного алгоритма будут учтены структурные (технологические) потери. Суть алгоритма заключается в поэлементном анализе занятости стрелочных групп: рассматриваются промежутки времени, когда стрелка фактически не была занята передвижениями, но могла бы, если бы не возникла враждебность. С использованием метода имитационного моделирования на реальных объектах выполнена верификация нового подхода. Приведено сравнение результатов, получаемых при использовании различных методов расчета: аналитического (по действующей Инструкции ОАО «РЖД» № 545/р), с использованием модели, с использованием модели и предлагаемого алгоритма.

Исследуется проблема запрета размещения железнодорожных станций на обратных кривых в плане в действующих нормах проектирования. Выполнен анализ ранее действовавших норм проектирования станций и узлов на железных дорогах нашей страны, а также мирового и отечественного опыта эксплуатации железнодорожных станций на обратных кривых. На основе сравнительного анализа нормативной документации установлена причинно-следственная связь между наличием обратных кривых и ухудшением условий видимости, а также выявлены условия, при которых допускалось использование обратных кривых.
Приведен краткий обзор современных технических средств, позволяющих компенсировать фактор ухудшения условий видимости.
Сделан вывод о целесообразности пересмотра действующих норм проектирования.

Предложена модель оценки остаточного ресурса элементов конструкций при случайном вибрационном нагружении на основе одномерной свёрточной нейронной сети (1D-CNN), на вход которой подаётся распределение максимумов процесса напряжений, а на выходе формируется относительная долговечность. Для обучения сети сформирован набор из 12 000 реализаций стационарных и нестационарных случайных процессов, включая процессы с ударными воздействиями и реальные эксплуатационные записи; эталонные значения долговечности получены методом «падающего дождя» с линейным суммированием повреждений, а гиперпараметры оптимизированы байесовским методом (минимальная ошибка RMSE = 0,0403). Экспериментальная верификация на образцах из лёгкого сплава МА-15, испытанных на электродинамическом вибростенде при трёх уровнях нагружения, показала погрешность прогноза от 6 до 25 %, возрастающую при высоких уровнях вследствие малоцикловой усталости. С учётом разброса экспериментальных данных модель признана верифицированной.

Исследованы структурные особенности, механические и трибологические свойства многослойного металлокерамического покрытия CrAlSiN/Cr, нанесенного методом физического осаждения из паровой фазы (PVD) на подложки из стали 40ХН. Архитектура покрытия сочетает адгезионный слой Cr, наноструктурный функциональный слой CrAlSiN, промежуточный слой Cr с чередованием до 12 слоев и завершающий слой CrAlSiN, предназначенные для повышения несущей способности и снижения распространения трещин при скользящем контакте. Методами сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и наноиндентирования исследованы микроструктура, элементный состав, твердость, модуль упругости. Трибологические испытания проводились по схеме «шар – диск», где контертелом являлся шар из Al2O3, которые позволили установить коэффициент трения и скорость износа при сухом трении.
Трибологические испытания подтвердили стабильность коэффициента трения и высокую износостойкость, что обусловлено многослойной архитектурой и оптимальными механическими свойствами материала. Чередование жестких керамических слоев CrAlSiN с пластичными прослойками Cr создает эффективную систему внутренних барьеров, препятствующих распространению трещин и локализующих пластическую деформацию. Такое сочетание структурных особенностей и механических характеристик делает покрытие CrAlSiN/Cr эффективным решением для деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и ограниченного смазывания.

Рассмотрен процесс колебаний мелкомодульной зубчатой передачи, работающей в режиме размыкания профилей зубьев. Проанализированы основные группы факторов, определяющих характер колебаний: источники возбуждения (погрешности изготовления и сборки, кинематический эксцентриситет, неравномерность вращения вала, износ) и инерционно-жесткостные параметры с демпфированием. Построена динамическая модель зубчатой пары и составлена система дифференциальных уравнений, учитывающая переменное демпфирование, боковой зазор и многозначную функцию кинематической погрешности. Выполнено упрощение системы для инженерных расчётов и получено выражение для усилия в зацеплении с выделением динамической добавки. Показано, что вероятность перехода передачи в режим размыкания профилей возрастает при увеличении частоты вращения и снижении передаваемого крутящего момента.

При возведении сооружений, имеющих фундаментную основу, состоящую из свай, используются сваебойные коперы. Последовательность такого технологического процесса состоит из ряда операций: 1 – подготовка площадки; 2 – транспортировка свай к месту их погружения; 3 – установка сваи в молот; 4 – забивка по размеченным точкам. Все работы требуют задействования комплекса механизированных средств, состоящих из погрузчиков и транспортных машин. Недостатком такого технологического процесса является малая автоматизация технических средств. Предлагается автоматизировать технологический процесс за счет применения автоматизированного погрузочно-транспортного агрегата с манипуляторами. Предложена конструкция агрегата. Описан технологический процесс забивки свай с погрузочно-транспортными работами. Проведен кинематический расчет исполнительного механизма манипулятора относительно заданного положения. Найдена зависимость углов поворота звеньев манипулятора и изменения скоростей штоков исполнительных приводов от времени.

В настоящее время прореживание видеопоследовательностей играет важную роль в различных приложениях предварительной обработки видеоизображений, связанных с классификацией видеоизображений, обнаружением различных изменений и распознаванием объектов (дефектов, неисправностей, действий людей и т. п.). В работе предложен метод прореживания видеопоследовательностей, основанный на оценивании сходства двух последовательных черно-белых кадров с применением знаковой корреляционной функции вида «знак-знак» и коэффициентов ассоциативности, проверке соответствия рассчитанных значений метрик предельным интервалам и принятии решений относительно удаления кадров. Рассмотрена обобщенная схема предложенного метода с подробным описанием этапов, описан алгоритм поиска сходства и различий между двумя последовательными черно-белыми кадрами видеопоследовательностей. Метод позволяет уменьшить размер видеопоследовательностей за счет удаления избыточных или повторяющихся кадров, тем самым сокращая объем хранимой информации и повышая эффективность обнаружения ключевых моментов на видеоизображениях, полученных в условиях неконтролируемой среды. Представлены результаты исследований, которые показали, что предложенный метод позволяет сократить избыточность кадров в два раза без потери важной информации и качества видеопоследовательностей.