В статье рассмотрены вопросы оценки фактических сроков службы и динамики отказов крестовин стрелочных переводов в суровых эксплуатационных условиях Транссибирской магистрали. Выполнен обзор эксплуатируемых на Транссибирской магистрали (ЗСДИ) различных марок и проектов стрелочных переводов, отдельно по I и II путям. Определено, что 99…100 % марок – 1/11, а также что 74…78 % проектов – 2750 и 13…17 % – 2768.

Выполнена оценка отказов крестовин стрелочных переводов в особо грузонапряженных условиях по I и II путям Транссибирской магистрали. Анализ проводился на основе отчетных материалов за последние 5 лет (с 2020 по 2024 г.) трех дистанций пути (ПЧ К, ПЧ Т, ПЧ Б), расположенных по направлению Омск – Новосибирск.

Выполнена оценка динамики отказов современных новых крестовин (марки 1/11, проектов 2750 и 2768) при их первом сроке службы и старогодных крестовин при их втором сроке службы. В результате проведен сравнительный анализ величины первого и второго сроков службы новых и старогодных крестовин по отказам трех групп крестовин: современные новые (текущего цикла); новые (предыдущего цикла); старогодные (предыдущего цикла, переложенные). Так, например, средняя наработка до отказа крестовин проекта 2750 по I и II путям для современных новых (текущего цикла) крестовин – 133…138 млн т, что на 9 % больше, чем для новых (предыдущего цикла) крестовин – 122…126 млн т.

Проведен сравнительный анализ нормативного и фактического уровней срока службы крестовин стрелочных переводов для суровых эксплуатационных условий Транссибирской магистрали.

Железнодорожный транспорт наиболее доступен и эффективен для перевозки массовых грузов и пассажиров по соотношению цена – качество, но при этом имеет определенные недостатки. Разветвленная сеть примыканий, остановочных пунктов в селитебной зоне густонаселенных городов и промышленных центров – местах вагонообразования грузовых и пассажирских составов – негативно сказывается на здоровье населения. Эксплуатация подвижного состава и другие транспортные процессы приводят к наличию значительного количества звуковых волн различных частот, оказывающих негативное влияние на организм человека, в пределах массового скопления и круглосуточного проживания людей. Жалобы на повышенный шум в крупных городах, например в «Роспотребнадзор», составляют около 65 % от общего числа жалоб на неблагоприятные условия проживания в селитебной зоне. При этом вклад транспортного комплекса в шум городского хозяйства – 55 % от общей доли шумового загрязнения. Ежегодно наблюдается рост населения, входящего в зону «акустического дискомфорта», на текущий момент его доля составляет 55–70 % населения развитых и развивающихся стран.

На полигоне Западно-Сибирской железной дороги организованы поиск, измерение и последующая оценка уровня шума, комплексный анализ объектов транспортной инфраструктуры с целью выявления зон сверхнормативного шума, оказывающих негативного влияние на человека в пределах селитебной зоны, расположенных в непосредственной близости от железнодорожной инфраструктуры пассажирского, пригородного и грузового движения.

Поскольку Западно-Сибирская железная дорога имеет значительную площадь, высокую интенсивность движения грузовых и пассажирских поездов, железнодорожные пути находятся в непосредственной близости к жилым или общественным зданиям, в которых люди проводят достаточно много времени, включая ночное, есть дополнительные источники шума в виде автомагистралей. Результаты измерений, их обработка и отправные рекомендации по формированию систем защиты от шума представлены в данной статье.

В статье рассмотрена проблема моделирования напряженно-деформированного состояния земляного полотна железной дороги с учетом сейсмического воздействия.

Целью работы является определение зависимости напряженно-деформированного состояния земляного полотна железной дороги от параметров демпфирования (свойств материала демпфирующего слоя, мощности этого слоя и его расположения в конструкции земляного полотна).

Использован принцип численного моделирования динамического воздействия методом конечных элементов. Моделирование производилось с применением акселерограммы, сгенерированной в программном комплексе Plaxis 2D. Рассмотрены отличительные особенности модели упрочняющегося грунта с жесткостью при малых деформациях, влияющие на полноценность моделирования сейсмического воздействия на земляное полотно.

Приведено описание принятых в исследовании ключевых параметров напряженно-деформированного состояния железнодорожной насыпи в ходе динамического воздействия. Среди них горизонтальные перемещения основной площадки земляного полотна, осадка по завершении землетрясения, напряжения в зоне формирования поверхности скольжения, удельная рассеянная энергия деформации в ходе сейсмического воздействия.

Произведены динамические расчеты напряженно-деформированного состояния железнодорожной насыпи при землетрясении с использованием модели упрочняющегося грунта с жесткостью при малых деформациях.

Определено влияние динамических характеристик модального и гистерезисного демпфирования грунта насыпи и демпфирующего слоя на параметры напряженного-деформированного состояния земполотна железнодорожного пути.

Определены оптимальные параметры демпфирования для максимального снижения горизонтальных перемещений, осадки после землетрясения, уменьшения колебаний напряжений в земляном полотне, поглощения удельной рассеянной энергии деформации в ходе землетрясения. Подбор оптимальных параметров осуществлялся на основе сравнения вариантов демпфирования, различающихся мощностью и положением демпфирующего слоя (слоев) в конструкции насыпи.

В связи с изменением внешнеэкономического вектора развития Российской Федерации и формата производственно-логистических цепочек в Азиатско-Тихоокеанском регионе, на транспортные системы, в том числе Транссибирскую и Байкало-Амурскую магистрали, значительно возросла нагрузка. Эти магистрали, обеспечивающие экспортные поставки из Сибири на восток, уже испытывают трудности с увеличением грузопотока. Увеличение пропускной способности Восточного полигона до 240 млн т к 2035 г. в рамках третьего этапа развития, запланированного ОАО «Российские железные дороги», лишь частично решит проблему. В сложившейся ситуации необходимо создавать дополнительные транспортные коридоры в направлении азиатских стран. Это особенно важно для железнодорожного транспорта, который способен обеспечить большие объемы грузоперевозок по минимальным тарифам. В рамках расширения экономиче ских связей с Монголией и Китаем предлагается провести предпроектные проработки двух железнодорожных веток: западной и северной, расходящихся в Арцсурь.

С позиции развития торгово-экономического сотрудничества стратегическое значение для всех стран имеет строительство газопровода. Монголии эффективное функционирование коридора позволит вывести экономику, в том числе социальное развитие, на новый уровень. В целях снятия инфраструктурных ограничений для экспорта сибирской продукции будет рассмотрена возможность строительства линии от Курагино до Кызыла и далее на юг, через Монголию, в Китайскую Народную Республику. Исследованы три наиболее вероятных сценария: равномерного вложения денежных средств, инерционного инвестирования, опережающего финансирования.

Статья посвящена разработке транспортно-логистических схем для грузовладельцев, которые планируют перевозки негабаритного оборудования в направлении северных регионов России. Выбор данной темы обусловлен сложностью поиска логистических решений при доставке крупногабаритных грузов в северном направлении.

Цель данного исследования заключается в разработке эффективных транспортно-логистических моделей для доставки крупногабаритного котельного оборудования в северном направлении с акцентом на экономическую оправданность и снижение рисков.

В ходе исследования предстояло решить следующие задачи: изучить существующие подходы к перевозке негабаритных грузов, проанализировать особенности транспортировки в условиях Крайнего Севера, спроектировать мультимодальные схемы доставки, произвести сравнительный анализ стоимости и временных показателей различных способов, идентифицировать риски и выработать рекомендации по их минимизации.

Что касается актуальности и научной новизны, то была разработана технология перевозок грузов в условиях Крайнего Севера, определены затраты, учитывающие особенности данного вида перевозки.

Исследование актуально ввиду растущих потребностей в доставке промышленного оборудования в от даленные регионы России, включая Арктическую зону, отсутствия универсальных решений, адаптированных к экстремальным условиям Крайнего Севера, необходимости оптимизации затрат и сроков транспортировки при сохранении безопасности груза.

В работе обосновывается применение коэффициента теплообмена охлаждающих устройств в качестве основного критерия проектирования систем термостабилизации основания земляного полотна транспортных сооружений в криолитозоне.

Для оценки влияния коэффициента теплообмена охлаждающих устройств на термостабилизацию основания земляного полотна выполнено численное моделирование эксплуатируемого в Арктической зоне участка железнодорожной насыпи на перегоне Чум – Лабытнанги. Для составления и последующей верификации численной модели эксплуатируемой железнодорожной насыпи собраны необходимые инженерно-геологические и теплотехнические данные и проведен мониторинг температурного режима системы «насыпь – основание» в годовом цикле. На составленной и верифицированной модели проведено исследование влияния коэффициента теплообмена охлаждающих устройств на термостабилизацию основания рассмотренной насыпи. По результатам численного моделирования определены зависимости времени термостабилизации основания от коэффициента теплообмена при многолетней термостабилизации и за один холодный период года.

На основании выполненных исследований сформулирован принцип проектирования охлаждающих устройств для термостабилизации оснований эксплуатируемых насыпей в криолитозоне, который позволяет определить требуемый коэффициент теплообмена, обеспечивающий проектные сроки термостабилизации и снижение величины морозного пучения транспортных сооружений до предельно допустимых значений.

По результатам проведенных исследований отмечено, что в некоторых случаях могут потребоваться решения по термостабилизации, обеспечивающие коэффициент теплообмена, превышающий возможности существующих сезонно действующих охлаждающих устройств. В таких случаях актуальны исследования, направленные на разработку и эффективное применение решений, основанных на ускоренных или комбинированных способах термостабилизации, способных обеспечить более высокие итоговые значения коэффициента теплообмена между основанием земляного полотна и атмосферой.

В статье исследуются методы оценки степени эффективности взаимодействия организационных структур управления железнодорожным транспортным производством при передаче вагонопотока с общей сети на пути необщего пользования предприятий промышленного транспорта, а также других крупных грузополучателей (порты, терминалы). Представлены методы управления транспортно-технологическими процессами с учетом цифровизации, интеллектуализации, логистических управляющих комплексов для формирования единого пространства перевозок и снижения потерь на стыках взаимодействия различных видов транспорта. Рассмотрены подходы к оценке степени эффективности структур управления в условиях сложно формализуемых факторов на принципах теории нечетких множеств, техноценоза, теории систем в выборе рациональных сценариев управления транспортным процессом. Представлена постановка задачи и аналитические подходы к расчету результативности взаимодействия организационных структур управления железнодорожным транспортным производством. В современных условиях эксплуатации железнодорожный транспорт РФ сталкивается со значительными технологическими и конкурентными пробле мами, решение которых возможно путем не только инфраструктурного развития, но и совершенствования организационно-технических структур управления (ОТСУ), особенно на стыке взаимодействия железнодо рожного транспорта общего и необщего пользования (ППЖТ, ППНП грузоотправителей, грузополучателей). Таким образом, представленные методы научной поддержки выбора и оценки эффективных вариантов взаимодействия железнодорожных ОТСУ должны использовать многофакторные обоснования и быть связаны в перспективе с интеллектуализацией и цифровизацией. Критериями оптимальности приняты: простой местного вагона в системе и технико-экономические показатели организационных издержек. В перспективе роль ОТСУ транспортным производством будет расширяться за счет так называемых виртуальных ОТСУ, в которых на первое место выходят информационные технологии и искусственный интеллект, управляющие движением информации от нижних уровней управления к верхним в соответствии с принципами стратеги ческого анализа принятия решений.

При прохождении подвижного состава по пути при взаимодействии колеса и рельса возникают динамические нагрузки, одновременно воздействующие на колесо, на остальные части вагона, а также на рельсовое полотно. Динамические силы при прочих равных условиях будут тем больше, чем больше жесткость элементов в системе, поэтому особенно сильному влиянию динамических ударов подвержены неподрессоренные части вагона и рельс при увеличенной жесткости подрельсового основания. Сверхнормативные динамические силы вызывают повышенные значения напряжений и прогрессирование дефектов, развитие усталостных трещин в рельсах, в деталях вагонов. В условиях интенсификации перевозок это может иметь негативные последствия и приводить к критическим несоответствиям.

В статье рассматривается опыт постановки модельного эксперимента для изучения распределения деформаций рельсового полотна при прохождении подвижного состава при различных условиях испытаний.

Целью настоящего исследования являлось совершенствование способов измерения динамических сил в системе «колесо – рельс», а также разработка и верификация адекватных моделей для изучения процессов, протекающих в данной системе.

В рамках исследования установлены условия верификации модели, при которых возможна реализация модельных экспериментов. В работе проанализировано деформированное состояние рельса под поездной нагрузкой и оценена применимость модели к задаче оценки деформаций рельса. Проведена верификация созданной модели по типу граничных условий, по размеру конечных элементов, по типу нагрузки и размеру пятна контакта, а также по расположению граничного участка. Установлена зависимость прогиба при изменении жесткости в системе «колесо – рельс». Предложено совершенствование способа восстановления действующих нагрузок в данной системе. Предлагаемая методика определения действующих сил позволяет повысить точность измерений и уменьшить погрешности.

Определение усилий в обделках транспортных тоннелей – одна из ключевых задач проектировщиков. Существует несколько методов решения этой задачи, в статье рассмотрены следующие: метод строительной механики, аналитические методы механики сплошной среды и методы численного мо делирования. Эти методы прописаны в действующих нормативных документах и применяются проектировщиками для расчета обделок транспортных тоннелей.

Автор предлагает смешанный метод, который объединяет элементы методов строительной механики и механики сплошной среды. Этот подход позволяет получать эпюры внутренних усилий, аналогичные рассчитанным методом строительной механики и совпадающие с ними как качественно, так и количественно. Особенность смешанного метода заключается в использовании данных из обоих подходов. Для связи обоих методов коэффициент упругого отпора грунта пересчитывается в модуль деформации грунта, который, в отличие от первого, можно определить лабораторным путем. Проверка смешанного метода проводилась на двух тоннельных обделках – кругового и подковообразного очертаний.

Результаты сравнивались с данными, полученными методом строительной механики и методом механики сплошной среды с помощью численного метода конечных элементов в программном комплексе Midas GTS NX. В статье приведено качественное и количественное сравнение результатов трех методов расчета.

В заключение предложены рекомендации по использованию смешанного метода в проектировании транспортных тоннелей. Этот подход можно применять как альтернативу для проверки результатов, полученных методом строительной механики, на заданные нагрузки. Например, смешанный метод будет полезен при научно-техническом сопровождении проектной документации как альтернативный метод расчета.

Одним из способов повышения стойкости асфальтобетонов к пластическому колееобразованию является дисперсное армирование – введение в их состав различных фиброволокон. Существующими методиками проектирования составов фиброасфальтобетонных смесей определен рекомендуемый диапазон варьирования дозировок данных волокон, при этом их оптимальное процентное содержание устанавливается экспериментально в лабораторных условиях путем проведения серий итерационных подборов и испытаний. Указанные мероприятия выполняются преимущественно последовательно, что приводит к значительным временным и финансовыми затратам. Сокращение данных затрат может быть достигнуто путем совершенствования существующей методики проектирования фиброасфальтобетонных смесей – установления функциональных зависимостей, позволяющих определять оптимальное процентное содержание фиброволокон расчетным путем.

В работе поставлен и проведен лабораторный эксперимент по моделированию процессов пластического колееобразования на асфальтобетонных покрытиях с целью определения эмпирических зависимостей средней глубины колеи от процентного содержания полиакрилонитрильных волокон в составе асфальтобетонных смесей и сдвиговой устойчивости битумного вяжущего, входящего в состав этих смесей. Эксперимент состоял из отдельных опытов, каждый из которых заключался в подготовке образцов асфальтобетонных смесей с использованием битумных вяжущих материалов, имеющих различные значения сдвиговой устойчивости, которые определены при максимальной расчетной температуре слоя покрытия для исследуемого региона, и варьированием содержания полиакрилонитрильных волокон. Подготовленные образцы подвергались циклическим нагрузочным воздействиям на специализированной установке моделирования прокатывания нагруженного колеса.

В результате экспериментов определены значения параметра, характеризующего стойкость асфальтобетонов к пластическому колееобразованию, – средней глубины колеи. В итоге установлена функциональная зависимость изменения средней глубины колеи от содержания полиакрилонитрильных волокон и сдвиговой устойчивости битумного вяжущего. Полученные результаты исследования позволяют, при известном значении сдвиговой устойчивости битумного вяжущего, рассчитать оптимальное содержание полиакрилонитрильных волокон для достижения требуемого значения средней глубины колеи в асфальтобетоне.

Повышение качества проектных решений фундаментной части зданий и сооружений неразрывно связано с оценкой их надежности. Однако методы такой оценки разработаны к настоящему времени совершенно недостаточно. Принятый в отечественном фундаментостроении принцип проектирования по предельным состояниям оперирует понятием расчетных значений нагрузки и характеристик грунтов. Также здесь присутствует понятие надежности в виде коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов надежности по грунту. Эти коэффициенты являются оценкой методов определения отдельных параметров. В то же время понятие надежности в принципе означает безотказность работы всей системы, в данном случае – фундамента сооружения и грунтового массива. Вероятность оценки надежности, называемая уровнем надежности, предполагает наличие условий, которым должно отвечать проектное решение. Как правило, это условия по несущей способности и по деформациям основания. Вероятность выполнения данных условий, которые рассматриваются как заданные функции случайных величин, будет характеризовать надежность фундаментной конструкции.

Порядок действий по определению уровня надежности состоит в следующем. Во-первых, устанавливаются случайные параметры проверяемого условия и их числовые характеристики до центральных моментов четвертого порядка. Во-вторых, рассчитываются числовые характеристики условия, как случайной функции, предварительно линеаризированной. И в-третьих, рассчитывается вероятность выполнения условия с использованием произвольного закона распределения в виде ряда Шарлье. Такой подход к оценке надежности фундаментных конструкций достаточно обоснован и может использоваться в практике проектирования. Было рассмотрено применение этого метода для оценки надежности грунтового основания по несущей способности и по деформациям. Однако в последних редакциях нормативных документов метод расчета осадки был существенно изменен. Цель настоящей статьи заключалась в изложении алгоритма оценки надежности модернизированного метода расчета осадки грунтовых оснований.

В статье рассмотрены особенности работы клинового зажимного механизма для передачи энергии удара стержневым технологическим элементам (нагелям, инъекторам, электродам заземления и пр.) с целью выбора оптимальной силы поджатия ударной машины к грунтовому забою от податчика.

Приведена математическая модель силового взаимодействия элементов зажимного узла с целью определения наиболее значимых для передачи энергии удара факторов. Анализ показал, что наибольшее влияние при принятом угле клина имеют коэффициент его сцепления с поверхностью стержневого элемента и коэффициент трения в контакте с наковальней.

Проведены натурные эксперименты с использованием сервогидравлического пресса INSTRON 8802, в ходе которых варьировалось состояние поверхности стержня, степень затупления рабочих кромок клиньев, поджимающая сила для определения начала проскальзывания кулачков по стержню. Каждый эксперимент проводился на новом участке стержня при фиксированном давлении p в пневмоцилиндре зажима и включал не менее пяти последовательных циклов «нагрузка – разгрузка» без переустановки зажима по стержню.

Приведены графики результатов экспериментов и их анализ. Даны рекомендации для проектирования клиновых зажимных механизмов, передающих осевую нагрузку. Для управления зажимом целесообразно использовать упорно-подающее устройство – податчик. Он должен располагаться за пределами рассматриваемой системы и быть не связанным с ней. Податчик позволяет получить оптимальные поджимающие машину усилия без жестких ограничений по габаритам, массе, конструкции. Усилие от податчика также приводит к выборке всех зазоров в системе «ПУМ – зажим – грунтовый забой», что повышает эффективность передачи энергии и производительность процесса.