Предметом исследования является одна из ключевых задач, решаемых при трассировании железных дорог, – подбор водопропускных труб и малых мостов. Правильно выбранные водопропускные сооружения, их параметры и положение на трассе должны обеспечивать безопасность и бесперебойность движения поездов. В современных системах автоматизированного проектирования железных и автомобильных дорог задача выбора типа и размеров водопропускных труб и малых мостов до сих пор решается или с применением ручных графических методов, или в режиме диалога проектировщика с соответствующими программами, что увеличивает время и трудоемкость проектирования, а также риск ошибок в проекте. Целью работы является автоматизация и оптимизация подбора малых водопропускных сооружений при трассировании железных дорог. Анализ работ по исследуемой теме позволил определить этапы разработки программного обеспечения. На первом этапе выполнена оцифровка графиков водопропускной способности труб и малых мостов, создана база данных, разработан алгоритм и компьютерная программа подбора типов и размеров малых водопропускных сооружений без допущения аккумуляции воды в замыкающем створе водосбора. На следующих этапах запланировано расширение функциональных возможностей программы, в частности автоматический поиск точек пересечения трассой структурных линий логов цифровой модели местности для установления планового и высотного положения труб и малых мостов; автоматизация расчета по координатам и высотам характерных точек структурных линий водоразделов, логов и трассы площади бассейна и уклона главного лога с последующим определением расхода воды, притекающего к створу водопропускного сооружения; расчеты показателей трудоемкости, продолжительности, строительной стоимости сооружений для оптимального выбора их типа и размера. Разрабатываемая программа предназначена для автоматического подбора типа и размера малых водопропускных сооружений при решении задачи оптимального трассирования железных дорог. Ее интеграция с системами автоматизированного проектирования линейных сооружений позволит сократить затраты времени на разработку проектных решений и повысить их качество по стоимостным показателям эффективности.

Бесстыковой путь широко применяется на железных дорогах России. Закрепление рельсовых плетей при ремонтных работах необходимо производить при строго определенной температуре, что обеспечивает отсутствие дополнительных температурных напряжений в эксплуатации. В условиях ограниченного временного окна для проведения работ, особенно в регионах с жарким летним периодом, актуальной задачей является разработка методов ускоренного и контролируемого охлаждения рельсов. Цель работы – экспериментальное исследование эффективности применения вынужденной конвекции от вихревой трубки и водяного распыления для охлаждения рельса типа Р65 до температуры закрепления. Проведена серия натурных экспериментов по охлаждению предварительно нагретого до 65 °C отрезка рельса. Исследованы два режима: естественное охлаждение и охлаждение с помощью комбинированного воздействия направленного потока холодного воздуха от вихревой трубки (–20 °C) и мелкодисперсного водяного распыления (0,1 л/мин). Температурные поля контролировались тепловизором. Результаты экспериментов верифицированы методом математического моделирования в ПО SolidWorks. Установлено, что применение комбинированного метода (вихревой трубки и водяного распыления) позволяет сократить время охлаждения рельса до требуемой температуры 30 °C в среднем на 95 % по сравнению с естественной конвекцией. Метод обеспечивает равномерное температурное поле в сечении рельса, зафиксированные градиенты температуры не превышали 5 °C/мм, что снижает риск возникновения значительных остаточных напряжений. Результаты математического моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными. Разработанный метод принудительного комбинированного охлаждения является эффективным и перспективным для применения в путевом хозяйстве с целью оптимизации графика ремонтно-путевых работ. Научно обоснована возможность его использования для обеспечения требуемых температурных условий закрепления рельсовых плетей. Перспективы дальнейших исследований связаны с оптимизацией параметров установки, масштабированием технологии на всю длину плети и оценкой ее экономической эффективности.

Стрелочный перевод является одним из важнейших элементов железнодорожного пути, отвечает за безопасность и бесперебойность движения поездов. Статистика Западно-Сибирской железной дороги с 2019 г. показывает тенденцию к снижению отказов технических средств, в то время как количество отказов стрелочных переводов существенно возросло, и к началу 2025 г. практически половина отказов приходится на данный элемент. В рамках реализации научно-исследовательской работы «Продление нормативного срока службы стрелочных переводов, эксплуатирующихся в суровых климатических условиях» был проведен анализ отказов стрелочных переводов, эксплуатация которых осуществляется в условиях Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры с 2018 по 2024 г. В статье приведен краткий обзор исследований отечественных ученых в области продления нормативного срока службы стрелочных переводов. Описано распределение отказов стрелочных переводов по причинам и месяцам. Выявлено, что около 70 % отказов связано с нарушением норм содержания стрелочного перевода, в частности отставанием остряка от рамного рельса на 4 мм и более, нарушениями критических расстояний в зоне крестовины, отклонениями в содержании переводной кривой по ординатам. Представлено распределение отказов по дефектности металлических частей стрелочного перевода за рассматриваемый период с указанием наиболее распространенных дефектов, выявленных на стрелочных переводах Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры. Среди дефектов металлических элементов стрелочного перевода преобладают отслоение и выкрашивание сердечника и усовиков крестовины. Наибольшая частота отказов по указанным причинам наблюдается весной (март – май) и в период с конца лета до середины осени (август – сентябрь). Существенный прирост отказов по нарушению норм содержания стрелочных переводов произошел с 2021 по 2023 г. Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации эксплуатации и обслуживания стрелочных переводов в сложных климатических условиях

Стратегия развития транспорта в Российской Федерации особое внимание уделяет необходимости развития транспортной отрасли по различным векторам, в том числе по направлению цифровизации. Современные геополитические условия, при которых страны находятся в конкурентной борьбе, не позволяют совершать ошибки при проектировании транспортных сетей. А возросшая роль информатизации в системе принятия решений обязывает использовать информационные продукты, координируя деятельность коллективов людей, а также являясь эффективным инструментом для проверки решений и стратегического планирования при работе транспорта. Для функционирования безопасной суверенной экономики необходимо в числе прочего опережающее, а не «догоняющее» развитие транспорта. Именно имитационное моделирование является современным, перспективным подходом с широкой возможностью локализации на отечественном рынке и использованием отечественных разработок в данной отрасли. В статье в первую очередь определены особенности научного подхода к управлению через системную ориентацию. Раскрыто структурное, функциональное и структурно-функциональное воздействие, с описанием отличительных особенностей каждого. Обоснована важность применения имитационных моделей. Кроме того, поднимаются вопросы, возникающие при расчете пропускной способности. Рассмотрен кейс адаптивного управления как демпфера, базирующегося на использовании динамических резервов, описывается оптимизация при проведении имитационных экспериментов. Также статья указывает на возможности и на необходимость имитационной экспертизы существующих проектов развития транспортной сети (на примере ИС ИМЕТРА). Приведены результаты экспериментов, позволяющие обосновать мероприятия по усилению пропускной способности железнодорожной сети. Даны рекомендации по методике планирования усиления пропускной способности полигона. В заключение обосновывается вывод: при помощи имитационной модели можно рассчитать технологический эффект проводимых мероприятий и обосновать выбор наиболее рационального варианта усиления пропускной способности полигона. Результаты научного исследования имеют не только теоретическое применение, как закономерное развитие транспортной науки в Российской Федерации, но и практическое. Широкое применение имитационных моделей может способствовать снижению издержек при строительстве новой транспортной инфраструктуры.

В настоящее время актуализирована проблема обоснования научного подхода к пространственному развитию и формированию производственных и организационных процессов транспортной инфраструктуры Сибирской и Арктической зон России. Разработка нефтяных и газовых месторождений Севера, активизация освоения Северного морского пути, кризисные проблемы угольной промышленности и других отраслей Сибирского региона, сложные международные отношения побуждают исследовать, дополнять и корректировать ранее принятые решения по развитию транспортной сети. Возникла научно-прикладная проблема предпроектного исследования и научного обоснования включенной в Стратегию развития железнодорожного транспорта до 2030 года Северо-Сибирской магистрали Нижневартовск – Усть-Илимск с дополнением западного участка до п. Сабетта, восточного участка от Усть-Илимска до п. Хребтовая – Усть-Кут, а также Белый Яр – Томск – Юрга – Новокузнецк – Таштагол – Горно-Алтайск – Урумчи, позволяющего создать инфраструктурные условия для развития экономики Сибири, Республики Алтай и формирования Северного пояса экономического развития страны, который будет способствовать разгрузке Транссибирской железнодорожной магистрали при исчерпании ее пропускной способности, а также обеспечению транспортной безопасности России и укреплению торговых отношений с Китайской Народной Республикой. Цель проекта состоит в разработке научного подхода к изучению производственных и организационных процессов транспортной инфраструктуры Северо-Сибирской магистрали. В статье систематизированы акватерриториальные комплексы. Предлагаемый научно-методический подход дает возможность проводить сравнительную оценку альтернативных вариантов организации строительства крупномасштабных железнодорожных проектов, их моделирования на основе предпроектных исследований и проведения технико-экономического обоснования. В рамках данного исследования предложена маршрутная схема, которая способна обеспечить транспортную связанность Сибирского региона, расширение возможностей по освоению минеральносырьевой базы, выход на Северный морской путь и достаточные провозные мощности для вывода продукции на рынки Китая и других стран АТР. Выполнена прогнозная оценка потенциальной грузовой базы. В условиях сложной горной местности предлагается построить железную дорогу вдоль автомобильной трассы М-52 из Горно-Алтайска до Кош-Агача с дальнейшим выходом на Урумчи (КНР). Обоснован обход заповедной зоны Алтая и прямой граничный переход между РФ и КНР.

Произведено исследование конструкции элемента продольного профиля выходной части сортировочного парка «противоуклон». Рассмотрена ретроспектива изменения нормативных требований к данному элементу выходной части полезной длины сортировочных путей. Проанализированы действующие нормативы к проектированию противоуклона и результаты современных научных работ по направлению исследования конфигурации продольного профиля сортировочных путей, на основании которых определены факторы, влияющие на значения длины и уклона данного элемента профиля. Произведено моделирование скатывания отцепов различной длины в сортировочном парке, по результатам которого выполнено сравнение вариантов конструкции элемента продольного профиля «противоуклон». Эксперименты по скатыванию отцепов в сортировочном парке проведены с использованием имитационной модели, разработанной при участии автора. При моделировании задействованы существующие значения основного удельного сопротивления движению вагонов при скатывании с горки, а также «новые» значения основного сопротивления, полученные по результатам исследований, выполненных при участии автора. Сформулирован перечень технологических задач, решение которых целесообразно производить при определении конфигурации выходной части продольного профиля сортировочных парков в процессе проектирования новых или реконструкции существующих сортировочных горок. Определено, что длину и значение уклона элемента продольного профиля «противоуклон» необходимо устанавливать расчетом для каждой конкретной сортировочной горки с использованием положений методики, изложенной в данной статье. При этом следует учитывать: конфигурацию продольного профиля путей сортировочного парка, наличие и технические характеристики средств регулирования скорости скатывания отцепов, метеорологические условия местности расположения станции, структуру перерабатываемого вагоно- и отцепопотока, а также ограничения по максимальной длине вагонов в отцепе.

В статье представлены результаты комплексного исследования организационно-технологической надежности процесса шлифования рельсов. Анализ эксплуатируемого парка рельсошлифовальных поездов, нормативной базы, оперативного планирования работ и оценки их качества позволил выявить ключевую проблему, заключающуюся в низкой организационно-технологической надежности процесса. Это ведет к ухудшению качества работ, росту эксплуатационных расходов, снижению безопасности движения и рискам срыва графика выполнения работ. Методология основана на детальном картировании производственных операций, анализе загрузки персонала и применении FMEA-анализа для экспертной оценки процесса. Картирование производственных операций на различных участках проводилось с привлечением экспертной группы, включавшей представителей эксплуатационных бригад, сервисных организаций, контролеров качества и разработчиков техники. В процессе обследования трех поездов был выявлен ряд конструкционных, системных и технологических проблем. Анализ хронометража показал фактическую длительность шлифования, соотношение вспомогательных операций, рабочего времени и загрузки бригады. Для количественной оценки надежности процесса шлифования был проведен FMEA-анализ с привлечением экспертов. Риски ранжированы по приоритетному числу риска. Построенная матрица рисков позволила выявить критические операции. Имитационное моделирование способствовало обнаружению значительных рисков нарушения безопасности движения и «оконной» дисциплины. На основе оперограмм процесса шлифования рельсов разработана сетевая модель шлифования и проведен машинный эксперимент, состоящий из 1 000 повторений. Результаты исследований показали необходимость пересмотра организационно-технологических решений для повышения надежности и эффективности процесса шлифования рельсов. Предложенный ряд мер позволит повысить надежность, качество и эффективность процесса шлифования рельсов.

Произведен анализ нормативных требований к конструкции продольного профиля перевальной части сортировочных горок и определены случаи, которые могут приводить к невыполнению эксплуатационных требований к данной части горки: возникновение нерасцепов в месте расцепления вагонов или саморасцепов внутри отцепов из нескольких вагонов. Установлено, что для современного вагонного парка возникновение саморасцепов возможно только для вагонов, не оборудованных ограничителями вертикальных перемещений автосцепок. При этом вследствие отклонения продольного профиля перевальной части горки от нормативных требований, в том числе из-за искажения в процессе эксплуатации, могут возникать сверхнормативные нагрузки при прохождении сцепленных вагонов горба горки при роспуске. Установлено, что основным показателем, характеризующим возможность возникновения сверхнормативных нагрузок на узлы вагонов, является величина относительного вертикального смещения центров взаимодействующих автосцепок. Сформулирована методика расчета и анализа относительного вертикального смещения центров автосцепок сцепленных вагонов при прохождении перевальной части горки. Произведено имитационное моделирование проходимости сцепленными вагонами перевальной части горки для нормативной и реальной конфигурации продольного профиля (на примере одной из действующих сортировочных горок). Сформирована методика расчета вероятности возникновения сверхнормативных нагрузок на узлы сцепленных вагонов при прохождении перевальной части горки на основании положений теории надежности. Установлено, что по критерию вероятности возникновения сверхнормативных нагрузок на узлы сцепленных вагонов может производиться как оценка качества функционирования, так и определение рациональной конфигурации продольного профиля перевальной части при проектировании новых или выправке существующих сортировочных горок.

В статье представлено комплексное исследование резервов повышения пропускной способности железнодорожных линий на лимитирующих направлениях – ключевых экспортно ориентированных коридорах сети ОАО «РЖД». Основное внимание уделено анализу влияния пригородных пассажирских перевозок на эффективность смешанного движения, в частности замедлению общего поездопотока из-за длительных стоянок электропоездов на остановочных пунктах с низкими платформами. В работе сформулирована и проверена гипотеза о том, что определенная часть пропускной способности железнодорожных линий может быть высвобождена не за счет дорогостоящего инфраструктурного расширения путевого развития, а за счет технологической модернизации пригородных перевозок. Для проверки гипотезы проведен детальный анализ нормативных графиков движения на участках Восточно-Сибирской и Забайкальской железных дорог, где зафиксированы высокие размеры движения пригородных поездов (до 20 пар в сутки на некоторых участках) на фоне активного грузового потока. С использованием табличных расчетов и визуализации графиков движения были количественно оценены временные потери на участке Иркутск – Слюдянка, где разница во времени хода между пригородным и грузовым поездом достигает 18,5 мин, что напрямую приводит к съему 2–3 грузовых поездов в сутки. Дополнительно проведено сегментирование пассажиропотока по времени посадки-высадки в зависимости от уровня платформы и типа подвижного состава. На основе полученных данных смоделирован сценарий внедрения электропоездов с переменным уровнем пола, позволяющий сократить время стоянок на 30–50 %. Результаты показывают, что даже без строительства новых путей или станций можно существенно повысить провозную способность лимитирующих направлений. В заключение предложены практические рекомендации по модернизации подвижного состава, поэтапному переходу на высокие платформы и оптимизации остановочного режима пригородных поездов. 

В статье изложены материалы по сбору, обработке и анализу данных о работе резиновых подкладок при перевозке крупнотоннажных контейнеров в универсальных железнодорожных полувагонах. Сбор и анализ данных выполнен на действующих контейнерных терминалах г. Новосибирска, осуществляющих прием контейнеров в полувагонах с мест погрузки на Дальнем Востоке. На основе данных о положении резиновых подкладок после перевозки определены случаи ухода с мест укладки резиновых подкладок и их повреждения, вызываемые взаимодействием контейнера и элементов конструкции полувагона. Приведено описание фактического положения подкладок и их повреждений. Сделаны выводы о причинах нарушения состояния и положения подкладок. Поставлены под сомнение принятые в действующих документах нормы количества резиновых подкладок, мест их расположения и порядок укладки. Представленные выводы и основания, изложенные в работе, свидетельствуют о возможности уменьшения потребного количества резиновых подкладок при использовании предлагаемой авторами шахматной схемы их расположения при организации перевозок 40-футовых контейнеров в универсальных полувагонах. Схема учитывает частоту ухода с мест укладки и особенности раскладки на полу вагона, а также повреждения, возникающие при взаимодействии контейнера с элементами кузова вагона. В работе представлены данные, выводы и предложения, которые требуют уточнения и проверки в ходе опытной перевозки. При положительном результате опытной перевозки ожидается значительное сокращение времени на выполнение операций по подготовке полувагонов к погрузке контейнеров и, как следствие, снижение себестоимости перевозки по такой технологии.

Пешеходные путепроводы над путями высокоскоростных железнодорожных магистралей являются одними из наиболее подверженных аэродинамическому воздействию высокоскоростных поездов сооружений. Ввиду знакопеременного волнового характера аэродинамического воздействия движущегося подвижного состава и относительно малой массы и жесткости рассматриваемых сооружений в последних может возникнуть существенная динамическая реакция. Установлено, что аэродинамическое воздействие от движущегося поезда имеет сложный двухкомпонентный характер, состоящий из первичного возбуждения конструкции головной воздушной волной и вторичного возбуждения, связанного с периодичностью головной, хвостовой и промежуточной (для сдвоенных поездов) воздушных волн. Совпадение какой-либо из собственных частот конструкции с частотой первичного и/или вторичного возбуждения способно вызвать значительный динамический отклик конструкции, прямо влияющий на возможность его безопасной и комфортной эксплуатации. В статье приводятся результаты исследований динамической реакции пешеходных путепроводов на аэродинамическое воздействие методами численного моделирования на примере проектируемого сооружения в составе вокзального комплекса высокоскоростной магистрали Санкт-Петербург – Москва. По результатам моделирования были определены максимальные величины ускорений, перемещений и динамических коэффициентов конструкции как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Установлено, что величина динамической реакции конструкции определяется не только ее собственными характеристиками, но и параметрами высокоскоростного поезда (длиной и конфигурацией). Также выявлена недостаточность существующей нормативной базы в части нормирования предельных ускорений в уровне прохожей части пешеходных мостов и путепроводов и вынесены предложения по актуализации существующей нормативной базы с выполнением соответствующих научно-исследовательских работ профильными институтами.

Применение вычислительных программных комплексов является перспективным направлением в области проектирования фундаментной части зданий и сооружений. Конечно-элементное моделирование деформаций основания от проектной нагрузки позволяет учесть неоднородность грунтового массива, специфические свойства грунта и различные режимы нагружения. При этом проектировщики располагают также приближенными аналитическими методиками расчета, такими как метод послойного суммирования, включенными в нормативные документы. Комплексное использование результатов численных и аналитических расчетов позволяет принимать обоснованные решения. Совершенно иная ситуация имеет место в области прогноза несущей способности грунтовых оснований. С использованием современных упругопластических моделей грунта в рамках метода конечных элементов устанавливается процесс развития зон пластического деформирования в основании при увеличении нагрузки. Однако результаты моделирования критической области разрушения основания отличаются неустойчивостью. И, главное, отсутствует критерий разрушения основания как по развитию области пластических деформаций, так и по характеру графика осадка – нагрузка. Более уверенные результаты дает метод предельного анализа. Однако, поскольку он появился не так давно, то требует длительной верификации. Поэтому совершенствование аналитических методов расчета несущей способности оснований является попрежнему актуальной задачей на сегодняшний день. Теоретической базой определения разрушающей нагрузки служит статический метод теории предельного равновесия грунтов. К настоящему времени широкое применение нашли апробированные методы определения несущей способности однородных оснований в стабилизированном состоянии и рекомендации по учету нестабилизированного состояния. Следующий этап – это учет неоднородности основания. Для начального случая двухслойного основания в стабилизированном состоянии недавно был предложен специальный метод расчета несущей способности, основанный на комплексном использовании решений статики сыпучей среды и методе логарифмической спирали. Дальнейшее совершенствование заключается в учете нестабилизированного состояния, т. е. получении решения для двухслойного основания, сложенного консолидирующимися грунтами. Такое решение, которому и посвящена настоящая статья, можно получить с использованием теории мгновенной прочности и статического решения о несущей способности однородного консолидирующегося основания.