Рассмотрены проблемы строительства и эксплуатации объектов дорожной инфраструктуры в криолитозоне, связанные с деградацией многолетнемерзлых грунтов и формированием слабых грунтов в основании сооружений. Для стабилизации слабых оснований в рассматриваемых условиях предложено использовать способ напорной инъекции грунтоцементных растворов в режиме гидроразрывов, преодолев его основные недостатки за счет оптимизации составов используемых смесей. Обосновано основное направление оптимизации – снижение количества применяемого в растворах цемента, что позволит снизить их стоимость, а также объемы сопутствующего тепловыделения, дополнительно растепляющего ММГ в основании.

Поставлены и проведены лабораторные испытания, позволившие установить зависимости основных характеристик грунтоцементных инъекционных растворов от количества цемента (в минимально возможном диапазоне значений), а также определить минимальное содержание вяжущего, обеспечивающего стабильность смеси и затвердевшего раствора.

Предложен алгоритм оптимизации составов инъекционных растворов для стабилизации слабых оснований участков эксплуатируемого земляного полотна в рассматриваемых условиях.

Проведен анализ современного состояния исследований в области лазерной постобработки керамических и карбидовольфрамовых покрытий, наносимых с помощью технологий газотермического напыления (ГТН). Показано, что наиболее целесообразна лазерная обработка с оплавлением поверхности. Лазерный переплав позволяет получать покрытия с улучшенными прочностными свойствами. Установлено значительное изменение структуры газотермических покрытий (ГТП), снижение дисперсности и порообразования, повышение их эксплуатационных характеристик, таких как износостойкость, твердость, коррозионная стойкость. Указаны причины наблюдаемых изменений структурных и прочностных характеристик покрытий после лазерной термообработки (ЛТО) HVOF-покрытий с переплавом, даны рекомендации по выбору режимов обработки.

С целью соблюдения безопасности движения и контроля за параметрами вагонов в пути следования при походе к ПТО устанавливаются различные средства диагностики составных частей. В рамках реализации проектов по организации работы «безлюдных станций» на путях общего пользования размещается оборудование для контроля деталей и узлов грузового вагона (кузова, ходовых частей, тормозного оборудования). Выявление неисправностей тормозного оборудования заключается в обнаружении отсутствующих, волочащихся деталей и заклинивания колесных пар, например, при неправильной регулировке тормозной рычажной передачи. Рассматривается вопрос об использовании средств диагностики КТСМ-03 для выявления повышенного нагрева колесных пар при снижении скорости поезда на заданную величину в пределах контрольного участка. Определен температурный диапазон на ободе колеса грузового вагона, участвовавшего в процессе торможения, в зависимости от всех возможных соотношений параметров тормозного оборудования, находящихся в допустимых для эксплуатации пределах. Найденное расчетным путем значение максимального нагрева колеса от прижатия колодки к поверхности катания будет пороговым браковочным значением при контроле исправности тормозной системы средствами диагностики КСТМ-03.

Плоскошлифовальные станки применяются в основном для снижения шероховатости поверхности обрабатываемых изделий и для получения точных размеров, то есть для выполнения финишных операций технологических процессов обработки. Следует отметить, что общая компоновка колебательной системы плоскошлифовальных станков, геометрические размеры шлифовальных кругов, обрабатываемых заготовок и способ их закрепления имеют существенные отличия от шлифовальных станков других видов. Это обстоятельство и определяет необходимость обоснования моделей виброакустической динамики тех элементов общей колебательной системы объектов исследования, интенсивность звукового излучения которых приводит к превышению уровней звукового давления на рабочих местах станочников над предельно допустимыми величинами. Акустические модели, рассмотренные в статье, позволяют теоретически рассчитывать спектральные уровни звукового давления вышеуказанных источников шумового дискомфорта на этапе проектирования и установки оборудования, а также выявлять частотные интервалы и величины превышений над санитарными нормами.

Рассмотрен вопрос разработки автоматизированной системы управления колесотокарным станком для восстановления профиля катания колесных пар грузовых вагонов, установлены причины преждевременного выхода из строя быстроходных фрез специализированных колесотокарных станков. Была определена функция готовности системы управления скоростью вращения шпинделя станка и подачи рабочего инструмента. В работе были проанализированы значения модуля скорости резания металла при восстановлении профиля катания колесной пары и амплитуды автоколебаний рабочего инструмента станка, а также результаты расчетов показателей готовности восстанавливаемых объектов динамической системы колесотокарного станка и основные характеристики элементов динамической системы станка. Исследован характер колебаний рабочего инструмента станка и проанализированы факторы, которые вызывают данные колебания. Предложена блок-схема автоматизированной системы управления колесотокарным станком и приведен набор основных элементов основного контура системы управления специализированным колесотокарным станком.

Рассматривается сверточная нейронная сеть для классификации типов поверхностей, с которыми столкнулись мобильные роботы при выполнении задач навигации. Анализируется классификация из пяти типов поверхностей, на которые можно натолкнуться в Ираке: глина, холмы, ямы, дороги и бетонные покрытия. Архитектура сверточной нейронной сети (CNN) состоит из трех блоков свертки со слоями нормализации и активации ReLU, слоя объединения, полносвязанного классификационного слоя после CNN. Обучение с 96,62 % точностью убедило, что это эффективно. Лучевые графики показывают острый спад потерь и улучшение точности классификации, а кросс-матрица подтверждает успешное распознавание большинства типов поверхностей с недопущением ошибки в классификации холмов. CNN позволяет этим роботам быстрее приспособляться к такой сложной местности, динамически корректируя навигационные пути, что значительно повышает надежность и автономность в реальных операциях.

Предложен новый подход к разделению режимов работы железнодорожной грузовой сортировочной станции на основе объективных данных, получаемых при слиянии информации от различных датчиков и станционных систем. Предложена концепция классификации работы станции «от колеса», то есть на основе данных от автоматических считывающих устройств, в противовес существующей системе расчета эффективности работы станции на основе вручную вводимой информации. При описании новой концепции представлена формализация основных станционных показателей: простоя вагонов, рабочего парка и интенсивности прибытия поездов, – по сути являющихся количественными переменными, значения которых отражают работу станции. Показано применение предлагаемого подхода на примере статистических данных о работе станции Челябинск-Главный, и описаны режимы работы станции, выявленные на основе экспертной оценки рассчитанных показателей. Предложено развитие разрабатываемого подхода в качестве инструмента предиктивной аналитики работы станции и адресной выработки мер по реализации эффективного функционирования железнодорожных сортировочных станций.

Настоящее исследование является продолжением предшествующих работ авторов и направлено на оценку потребности региона в развитии транспортной инфраструктуры и прогнозирование объема перевозок в условиях ее дефицита.

Приведена графоаналитическая модель взаимодействия транспортной инфраструктуры и отраслей хозяйства региона и описаны основные принципы прогнозирования грузовых перевозок региона и оценки дефицитности инфраструктуры.

Представлены результаты прогнозирования величины транспортного спроса отдельного региона и определен момент возникновения дефицита транспортной инфраструктуры.

Разработана методика прогнозирования погрузки региона при приоритетном доступе отраслей к транспортной инфраструктуре в условиях ее дефицита. Определена величина потерь экономики вследствие дефицита транспортной инфраструктуры региона при разных вариантах приоритетности отраслей.

В современных условиях активного развития цифровых информационно-коммуникационных технологий происходит трансформация структур управления логистическими транспортными системами. В свою очередь логистические транспортные системы в условиях глобализации рынка транспортных услуг преобразуются в интегрированные логистические транспортные системы, объединяющие процессы доставки грузов на нескольких видах транспорта. В этом случае их необходимо рассматривать, как многоуровневые сложные системы, так как уровень управления неизбежно доминирует над уровнями реализации технологических процессов. Перспективным направлением в развитии структур управления интегрированными логистическими транспортными системами является направление создания цифровых информационно-аналитических платформ, которые в данном случае агрегируют функции управления. Создание новых структур управления потоками информации в логистических транспортных системах требует преобразования существующих инструментов в целях соответствия их качества возможностям, реализуемым за счет цифровых технологий.

Приводится описание моделей определения условий перевозки для различных видов груза на железнодорожном, автомобильном, авиационном и морском видах транспорта. Для построения моделей были изучены нормативные акты и справочники, регламентирующие процесс грузоперевозки, принципы классификации грузов для авиационного, морского, железнодорожного и автомобильного видов транспорта. На основании классификации были рассмотрены условия перевозки для каждого определенного типа грузов на соответствующем виде транспорта. На основании проведенного анализа была построена общая модель определения условий перевозки грузов для всех видов транспорта, а также определена концептуальная модель данных, определяющая связи между основными объектами перевозки, необходимыми для определения условий. Приведенные модели используются в основе алгоритмов нового спроектированного авторами ИТ-инструмента – логистического навигатора, предназначенного для получения оптимального логистического маршрута грузоперевозки с применением различных видов транспорта.

Статья посвящена разработке мероприятий по сокращению потерь сыпучих грузов от выдувания при перевозке в полувагонах. Проанализированы характеристики модельного ряда эксплуатируемых полувагонов, определены наиболее важные для организации подбора подвижного состава, влияющие на степень заполнения кузова грузом, а также характеристики сыпучих грузов, влияющие на высоту погрузки в полувагон. Выделены наиболее значимые, которые обусловливают как степень заполняемости кузова вагона, так и конфигурацию поверхности груза.

Разработана аэродинамическая модель процесса выдувания сыпучих грузов при перевозке в полувагонах в специализированном ПО в области исследования гидрогазодинамики (CFD). На основании результатов исследования модели разработан алгоритм подбора оптимальных вариантов сочетания характеристик используемых для перевозки полувагонов и конкретных марок и фракций сыпучих грузов, при которых обеспечивается минимизация потерь груза от выдувания.

Изложен краткий исторический обзор проблемы непроизводительного простоя вагонов и их избыточного скопления на железнодорожной сети. Сделаны предложения по решению имеющихся в настоящее время проблем скопления вагонов за счет создания специализированных станций и парков для их временного отстоя.

Для станций временного отстоя вагонов сформулированы методические рекомендации к определению количества путей в приемоотправочных парках, проиллюстрированные разработанной в процессе исследования диаграммой для определения коэффициента неравномерности.

Приводятся схемные и технологические решения для новой специализированной станции временного отстоя вагонов, а также для существующей крупной станции при обустройстве на ней парка длительного отстоя вагонов.

Рассматривается подход к оценке достоверности имитационной модели доставки грузов, который базируется на учете местоположения агентов, осуществляющих технологические операции в процессе транспортировки. Особое внимание уделяется реперным точкам, таким как погрузка и разгрузка контейнеров, а также этапам складывания и раскладывания контейнера-трансформера. Точное определение параметров этих процессов позволяет более достоверно отражать реальную динамику работы системы, учитывая взаимодействие различных участников логистической цепи.

Это дает возможность проводить эксперименты с значительно меньшим уровнем капитальных вложений, а также более гибко настраивать изучаемые системы. В статье определен уровень достоверности компьютерной имитационной модели доставки грузов в урбанизированной среде, созданный в программном комплексе Anylogic.

Представлены результаты компьютерного моделирования возможных неисправностей в электрической части электровоза на основе технологии цифрового двойника с использованием программного обеспечения Matlab Simulink. Для апробации разработанного цифрового двойника электрической части электровоза 2ЭС6 выполнена валидация компьютерной модели на основе ретроспективных данных, измеренных с помощью бортового регистратора параметров движения и автоведения (РПДА). Результаты исследований могут использоваться для машинного обучения модели прогнозирования состояния электроподвижного состава, а именно с целью генерирования набора данных с различными параметрами движения электровоза ввиду малого количества записей реальных поездок с РПДА. Перспективы практического применения полученных результатов связаны с разрабатываемой системой прескриптивного мониторинга и диагностики для автоматического предотвращения неисправностей электроподвижного состава в пути следования.

Осуществлена постановка задачи принятия нетривиальных решений с учетом темперамента, психоэмоционального статуса лица, принимающего решения. Это потребовало уточнения и расширения категориального аппарата исследования. В частности, исследованы понятия субъектно-независимые и субъектно-зависимые признаковые пространства. Проанализированы биоинспирированные методы принятия решений, базовой моделью которых являются конечные автоматы. Введено понятие «конечные автоматы с преимущественным направлением переходов». Разработан механизм идентификации признакового пространства (ПП) исследователя, включающий в себя выбор вида меры близости, алгоритм расчета меры близости. Предложена схема обучения учителя и машины. Показана возможность погружения конечных автоматов в субъектно-зависимое пространство признаков. Названы перспективы исследований, приведены иллюстративные примеры.

Рассматривается связь конструктивной особенности сильноточных полупроводниковых терморезисторов (ПТР) с некоторыми характеристиками материала его тела. Целью настоящего исследования является изучение неравномерного поля температур в массе терморезистора, так как при определенных условиях это может влиять на устойчивость его работы. Получены результаты, подтверждающие положение о том, что градиенты температур в полупроводниковой массе терморезистора подчиняются линейному закону как относительно тока, так и относительно расстояния от оси терморезистора. В результате исследований подтверждено теоретическое утверждение о том, что градиенты температур определяются только конструктивными параметрами. Как следствие, терморезисторы коаксиального типа удовлетворяют основным требованиям повышения надежности работы ПТР.

В современных условиях эксплуатации тяговой сети возникает необходимость в надежной защите от коротких замыканий. Эффективным решением данной задачи стало внедрение микропроцессорных релейных защит, которые интегрированы в состав программируемых логических контроллеров. Эти устройства обладают высокой степенью автоматизации и способны быстро реагировать на изменения в электрической сети, что существенно повышает уровень безопасности. Однако, несмотря на высокую степень надежности таких систем, существует ряд вопросов, касающихся их функциональности. В статье рассмотрена возможность и целесообразность функционального диагностирования релейных защит путем увеличения числа измерительных блоков, входящих в систему защиты. В качестве критериев оценки эффективности предлагаемого способа приняты вероятность выявления отказа срабатывания измерительного блока до момента, когда он должен выполнять свои функции и вероятность выявления ложного (излишнего) срабатывания. Первый критерий помогает оценить изменения в аппаратной и программной надежности системы защиты при внедрении функционального контроля. Второй необходим для оценки эффективности контроля с точки зрения изменения функциональной надежности защиты, а также логической и информационной совместимости защиты с другими функциями автоматизации.

Рассмотрен подход к определению возможности интеграции волоконно-оптического кабеля с проводящей оболочкой в систему группового заземления в средства повышения надежности и безопасности работы железной дороги постоянного тока. Критерием для принятия решения является температура нагрева элементов кабеля, определяемая в зависимости от величины протекающего тока и времени срабатывания релейной защиты. В качестве инструмента для расчета температуры всех элементов кабеля, включая оптический модуль с оптическим волокнами, предложена программа, использующая в качестве основного алгоритма метод конечных элементов. Исходными данными для выполнения моделирования являются ток в кабеле, данные о конструкции кабеля, а также технические характеристики элементов кабеля.

Рассмотрен вопрос возможности и целесообразности сооружения волоконно-оптических линий связи железных дорог оптоволоконным кабелем, вмонтированным в грозозащитный трос. Приведены результаты сравнения стоимости 1 км кабеля, применяемого в настоящее время, и кабеля, предлагаемого в качестве альтернативного решения. В качестве источника информации в статье использованы результаты деловой переписки с производителем кабельной продукции, а также сведения, находящиеся в открытом доступе в сети Интернет. Обоснована целесообразность смены типа волоконно-оптического кабеля на проводящий, показан экономический эффект, основанный на снижении себестоимости и повышении надежности линий связи. Такое решение позволяет повысить технико-экономические показатели участков электрифицированных железных дорог переменного тока за счет интеграции в систему тягового электроснабжения проводящей оболочки волоконно-оптического кабеля ОКГТ.

Электропривод с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором распространен достаточно широко благодаря эксплуатационной надежности и достаточно высоким энергетическим характеристикам. Авторами предложен способ дальнейшего улучшения энергетических характеристик асинхронного электродвигателя в динамических режимах при управлении амплитудой питающего напряжения. На базе математической модели обобщенной электрической машины в неподвижных осях α и β разработан алгоритм, позволяющий снизить электрические потери энергии в обмотках асинхронного электропривода в переходных режимах пуска и торможения. С использованием принципа максимума и метода Ньютона – Рафсона определена оптимальная функциональная зависимость амплитуды питающего напряжения асинхронного двигателя от времени переходного процесса. В качестве критерия оптимизации выбран минимум квадрата питающего электродвигатель напряжения. По результатам расчета получены графики изменения токов, электромагнитного момента угловой скорости вращения и электрических потерь в обмотках асинхронного двигателя при оптимальных управляющих воздействиях.

Рассмотрены вопросы оснащенности подразделений Трансэнерго и Дирекции тяги устройствами для механической очистки гололеда, вибропантографами и пневмобарабанами. Усовершенствована методика для оценки риска ущерба ОАО «РЖД» от образования гололеда на проводах контактной сети по причине отсутствия устройств для удаления гололеда с контактного провода в необходимом количестве в структурных подразделениях Трансэнерго и Дирекции тяги. Предложены уровни частоты отказов и тяжести их последствий по причине гололедообразования. Составлены матрицы рисков ущерба и рекомендации по снижению риска для каждого уровня. Определение необходимости дооснащения подразделений Трансэнерго и Дирекции тяги устройствами для удаления гололеда основано на сравнении расходов на восстановление инфраструктуры в текущих условиях эксплуатации и после дооснащения.

Рассмотрена структура системы автоматического управления скоростью электропоезда. Использован пропорционально-интегральный с прогнозом рассогласования закон управления системы, обеспечивающий требуемое качество управления в установившемся и переходных режимах движения. Определены критерии качества управления скоростью. Путем имитационного моделирования в программной среде Embarcadero C++ Builder проведен сравнительный анализ эффективности работы системы автоматического управления при различной структуре ее закона управления: постоянной (пропорционально-интегральный с прогнозом рассогласования закон используется во всех режимах движения) и переменной (при разгоне или торможении используется пропорциональный, а в режиме стабилизации скорости – пропорционально-интегральный с прогнозом рассогласования). Для этого решена задача параметрического синтеза системы с использованием метода Нелдера – Мида, в результате чего найдены рациональные значения коэффициентов закона управления при каждой из исследуемых его структур. Установлено, что адаптация закона управления системы к изменению режима движения за счет использования переменной его структуры обеспечивает повышение качества управления скоростью электропоезда.

Рассматривается совершенствование системы и технологии эксплуатации тягового подвижного состава на основе анализа эксплуатационных данных, полученных машинистами различного уровня квалификации в процессе управления локомотивами. Для оценки указанных данных использовались средства объективного контроля – бортовые регистраторы параметров движения, микропроцессорные системы управления и диагностики, а также приборы безопасности и автоведения. Разработана и внедрена методика оценки соблюдения технологии эксплуатации подвижного состава, а также рейтинговая система оценки машинистов, позволившая снизить операционные риски и повысить эффективность эксплуатации подвижного состава. Методика реализована в эксплуатационных локомотивных депо Северо-Кавказской дирекции тяги и использована в концепции модели дифференцированного подбора и назначения машинистов локомотивов на рейсы в зависимости от категорий поездов.

В процессе эксплуатации периодически выявляются трещины в литых деталях тележек грузовых вагонов, угрожающие безопасности движения, что требует новых подходов к теоретической и практической оценке процесса трещинообразования в вагонных конструкциях. Особую актуальность приобретает проблема прогнозирования трещиностойкости конструкций на этапе проектирования. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования трещинообразования в литых элементах тележки с осевой нагрузкой 25 т/ось. По коэффициентам интенсивности напряжений в вершинах трещин и трещиноподобных дефектов в буксовом узле боковой рамы определены размеры и конфигурация начальных дефектов, при которых возможен рост трещин. Смоделированы и проанализированы условия раскрытия и распространения трещин. Проведены экспериментальные исследования ресурса боковых рам тележки с осевой нагрузкой 25 т/ось и сопоставлены с результатами моделирования. Предложены подходы к оценке трещиностойкости боковых рам тележек грузовых вагонов, позволяющие точнее прогнозировать возможность трещинообразования в литых элементах тележки в эксплуатации. Отдельные результаты исследований использованы при разработке новых боковых рам для тележек с осевой нагрузкой 25 т/ось.

Современная концепция разработки тормозных дисков предусматривает две основные задачи: простота изготовления и эффективность работы при минимальных экономических затратах. Как правило, обе эти задачи несовместимы и имеют разные цели. Принцип работы у всех вентиляционных аппаратов тормозных дисков одинаков – теплоотвод путем прохождения охлажденного воздуха через каналы. Однако эффективность данного физического процесса разная в зависимости от конструкции диска. Рассмотрено влияние угла раскрытия вентиляционных каналов диффузорного типа на эффективность работы вентиляционного аппарата тормозного диска. Представлена сравнительная характеристика различных, наиболее часто встречающихся конструкций вентиляционного аппарата, предложен новый метод решения поставленных задач.