Развитие транспортно-логистической инфраструктуры региона требует применения системных методов планирования, обеспечивающих согласование потребностей экономики, возможностей транспортной сети и временных параметров доставки грузов. В условиях ограниченности инфраструктурных ресурсов и роста объемов перевозок традиционные подходы, основанные на статических показателях, оказываются недостаточно эффективными. Целью настоящего исследования является разработка методического подхода к формированию системы планирования развития транспортно-логистической инфраструктуры региона на основе транспортных балансов и временных критериев достижения целевых показателей.

В работе используются методы балансового анализа, системного моделирования, индикативного планирования и оценки временной доступности. Предлагаемый подход базируется на формировании межотраслевых транспортных балансов, отражающих распределение грузопотоков между секторами экономики и элементами транспортной сети, а также на использовании временных критериев как ключевых индикаторов эффективности инфраструктурного развития. Методика позволяет выявлять дисбаланс между спросом на перевозки и провозной способностью инфраструктуры, определять приоритетные направления развития и оценивать эффект инфраструктурных мероприятий во времени.

Научная новизна исследования заключается в интеграции транспортных балансов и временных критериев в единую систему планирования развития транспортно-логистической инфраструктуры региона. Практическая значимость работы состоит в возможности применения предложенного подхода органами регионального управления для обоснования стратегических и программных решений в сфере развития транспортной отрасли.

Важнейшими принципами городской логистики являются координация и консолидация. Считается, что они могут быть реализованы при создании городского распределительного центра или их сети. Теоретически функционирование такого центра должно привести к сокращению общего объема движения грузовых автомобилей в рассматриваемом районе города. Статья посвящена описанию признаков реализации данных принципов. Цель исследования – оценить влияние координации деятельности разных грузополучателей, консолидации партий их грузов на изменение конкретного параметра – общего пробега грузовых автомобилей в реальных условиях организации перевозок.

Предложен алгоритм моделирования городской доставки в специальном программном обеспечении. С его помощью выполнены эксперименты по четырем сценариям с тремя параметрами спроса на доставку товаров в рамках района г. Новосибирска. Настройки сценариев и спросов определяют различные ограничения на совместную доставку грузов разных клиентов в одном транспортном средстве. В статье подтверждена зависимость уменьшения общего пробега грузового транспорта от числа компаний-клиентов городского распределительного центра (уровень участия) и числа совместно доставляемых партий грузов (уровень консолидации). Установлена зависимость влияния принадлежности партий грузов на построение совместных маршрутов доставки.

Сделан вывод, что при одинаковых уровнях участия и консолидации сократить общий объем движения автомобилей можно за счет объединения партий грузов, принадлежащих не одной компании, а разным коммерческим предприятиям. Таким образом, важно, чтобы услугами городского распределительного центра пользовались разные сетевые торговые компании, но с одинаковыми характеристиками грузопотоков.

В данной статье рассматриваются подходы к разработке эффективной универсальной методики оперативного планирования маршрутов и обработки материальных потоков в различных логистических сетях с ограниченной перерабатывающей способностью узлов, позволяющей экономически обоснованно отказываться от перевозки низкорентабельных грузов при возникновении узких мест. Предложена математическая модель в виде задачи целочисленной оптимизации с целевой функцией, включающей затраты на накопление транспортных партий, обработку в узлах (с нелинейным штрафом за превышение мощности), экономию от транзита без переработки, а также альтернативную стоимость отказа от перевозки. Для решения используется итеративный эвристический алгоритм (метод динамической стабилизации), на каждом шаге фиксирующий коэффициенты загрузки и перераспределяющий потоки до сходимости. Разработанная автором модель впервые объединяет нелинейный штраф за перегрузку узлов (включенный непосредственно в целевую функцию) и возможность селективного исключения низкорентабельных отправок. Методика инвариантна к виду транспорта и может использоваться для планирования работы сортировочных станций, складов, портов и терминалов, а также для обоснования инвестиций в расширение перерабатывающей способности инфраструктуры. В отличие от действующих нормативных документов ОАО «РЖД», где штраф за перегрузку вводится лишь как временный вычислительный прием и исключается из итоговой оценки, а все потоки считаются обязательными к освоению, предложенная методика позволяет ранжировать грузопотоки по ценности и принимать экономически обоснованные решения об отказе от перевозки в условиях дефицита ресурсов, что особенно актуально в пиковые периоды.

В статье рассматривается проблема выбора станции формирования технических маршрутов в условиях ограничений пропускной и перерабатывающей способности инфраструктуры припортовых направлений. На основе функциональных возможностей Единой модели данных перевозочного процесса управления эксплуатационной работой (ЕМД ПП УЭР) разработана многокритериальная модель и алгоритм динамического формирования технических маршрутов в адрес одного грузополучателя. Предложенный подход опирается на интеграцию данных о дислокации вагонопотоков, инфраструктурных ограничениях и прогнозных параметрах движения поездов, что позволяет осуществлять выбор станции формирования маршрута с учетом текущих параметров перевозочного процесса. Приведена формализация целевой функции, включающей эффекты сокращения времени оборота вагонов, повышения уровня маршрутизации и изменения эксплуатационных затрат. В модели учитываются экономические и технологические факторы, связанные с пропускной способностью участков, перерабатывающей способностью станций, условиями формирования маршрутов в адрес припортовых железнодорожных узлов и особенностями организации вагонопотоков на подходах к ним. Дополнительно учтено влияние неравномерности подвода вагонов, уровня загрузки инфраструктуры и технологических ограничений станционной работы на выбор рационального варианта маршрутизации. Выполнена оценка эксплуатационно-экономических эффектов на примере зерновых перевозок в адрес припортовой станции Н при альтернативных вариантах выбора станции формирования маршрута. Установлено, что применение алгоритма в контуре ЕМД ПП УЭР обеспечивает переход от статического планирования к динамическому режиму поддержки принятия решений, повышает устойчивость подвода вагонов к припортовым станциям, способствует рационализации вагонопотоков, снижению переработки составов в припортовых узлах и повышению эффективности эксплуатационной работы в условиях ограниченной инфраструктурной мощности.

 В статье рассматривается автоматизированная система измерения геометрических параметров пружин рессорного подвешивания. Рессорное подвешивание является важным элементом ходовой части вагона, оно обеспечивает уменьшение динамических нагрузок на элементы вагона, плавность хода, в том числе на кривых участках пути, и уменьшает интенсивность нарастания износов во всех узлах и деталях вагонов. В нормативной документации установлены требования к высотам пружин, находящимся в одном комплекте, так как правильно сформированный комплект обеспечивает безопасную эксплуатацию подвижного состава. В настоящее время контроль геометрических параметров пружин рессорного подвешивания проводится с использованием ручных штатных средств, что требует значительных временных затрат. Для сокращения времени измерения и влияния человеческого фактора на результаты измерения и, следовательно, уменьшения погрешности необходима разработка специализированных систем, которые позволят в автоматическом режиме определять геометрические размеры и формировать комплекты для установки на вагон.

Цель исследования заключалась в анализе работы автоматизированной системы измерения геометрических параметров пружин рессорного подвешивания и подбора комплектов в соответствии с требованиями нормативной документации. Принцип действия установки основан на автоматической фотосъемке пружины на контрастном светящемся фоне с разных ракурсов и анализе получившихся изображений специализированными алгоритмами. С использованием технологии технического зрения определяются геометрические параметры объекта в двух режимах работы: сплошной контроль пружин и формирование комплектов. Проанализированы результаты функционирования системы в вагонных ремонтных депо за один календарный год. Установлено, что время контроля одной пружины не превышает 5 с, а формирование комплекта занимает не более 3 мин без необходимости замены пружин.

В современной практике управления ресурсом верхнего строения железнодорожного пути используются два принципиально различных подхода к прогнозированию: физическое моделирование с учетом проходов подвижного состава с дефектными колесными парами и статистическое моделирование деградации пути с горизонтом до 15 лет. Указанные подходы развивались независимо и не имели методической связи, что ограничивало возможности прогнозирования для новых условий эксплуатации, не имеющих накопленного массива данных о деградации.

В статье предложена методика двусторонней интеграции физической нагрузочной модели (микроуровень) и статистической деградационной модели Единой корпоративной автоматизированной системы мониторинга деградации инфраструктуры ОАО «РЖД» (макроуровень). Интеграция осуществляется в двух направлениях: снизу вверх – вычисление коэффициентов деградации из физических параметров коэффициента эквивалентности (повреждаемости ε-го элемента верхнего строения пути от прохода колесной пары с дефектом поверхности катания, который определяет аналогичное число проходов бездефектной колесной пары, создающее ту же повреждаемость данного элемента, и наблюдаемой доли дефектованных колесных пар); сверху вниз – уточнение физических параметров по накопленным данным диагностики эталонных участков.

Показано, что характеристическая длительность накопленных данных, при которой вклады физической и статистической моделей равноценны, составляет (3,5 ± 0,8) года: при меньших сроках накопления прогноз преимущественно физический, при больших – статистический. Апробация методики выполнена для четырех участков Восточного полигона ОАО «РЖД» с обращением грузовых поездов массой 14 200 т. Среднее расхождение гибридного прогноза с фактическими данными составило 8–12 %, что превосходит точность отдельных моделей (15–25 % у статистической, 12–18 % у физической без калибровки). Предложенный подход существенно расширяет применимость прогнозирования ресурса верхнего строения пути для условий, в которых накопленный массив данных диагностики ограничен или отсутствует.

В статье представлена оценка динамики роста отказов изолирующих металлокомпозитных стыков (МКС) в эксплуатационных условиях Транссибирской и Среднесибирской магистралей в пределах Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры. Проведен анализ динамики роста отказов изолирующих стыков на примере дистанций З, К и Кар Среднесибирской магистрали и дистанций Т, Б, Ч и Ка Транссибирской магистрали по I и II путям. В анализе участвовало 24 опытных участка по I пути, 9 опытных участков по II пути на Среднесибирской магистрали и 26 опытных участков по I пути, 19 опытных участков по II пути на Транссибирской магистрали. Данные, необходимые для проведения анализа, взяты из годовых отчетов по бесстыковому пути (за период 2020…2024 гг.).

Получены зависимости изменения доли отказов изолирующих стыков МКС от пропущенного тоннажа (0…1 200 млн т) в особо грузонапряженных условиях железных дорог Сибири, в пределах Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры.

Определены средние значения доли отказов изолирующих стыков МКС нарастающим итогом по Среднесибирской и Транссибирской магистралям. Рассчитана интенсивность изменения доли отказов изолирующих стыков МКС от интервала пропущенного тоннажа, которая составила по Транссибирской магистрали: для I пути – 6,7 % на 100 млн т и для II пути – 5,9 % на 100 млн т; по Среднесибирской магистрали: для I пути – 5 % на 100 млн т и для II пути – 1,5 % на 100 млн т.

Проведена сравнительная оценка уровней и интенсивностей отказов металлокомпозитных стыков по I и II путям Среднесибирской и Транссибирской магистралей.

Надежность промежуточных рельсовых скреплений приобретает особое значение в условиях роста грузонапряженности и осевых нагрузок подвижного состава. Работоспособность узла скрепления во многом определяется усилием прижатия рельса упругой клеммой, которое в эксплуатационной практике не измеряется напрямую, а контролируется косвенно – по моменту затяжки прикрепителя. Вследствие значительного расхода приложенного момента на преодоление сил трения фактическое осевое усилие в прикрепителе характеризуется существенным статистическим разбросом, что приводит как к недостаточному, так и к чрезмерному нагружению клеммы. Анализ эксплуатационных отказов показывает: около 99 % случаев выхода клемм ЖБР из строя связаны с трещинообразованием и изломами, что обуславливает необходимость количественной оценки напряженного состояния клеммы во всем диапазоне реализуемых усилий затяжки.

В работе методом конечных элементов в среде APM FEM выполнено моделирование напряженно-деформированного состояния пружинной клеммы ЦП369.102 скрепления ЖБР в составе узла «клемма – рельс – упорная скоба». Установлено расположение наиболее нагруженных зон, получены аналитические зависимости напряжений в контрольных точках от осевого усилия затяжки и определены критические значения усилия, при которых напряжения в опасном сечении достигают предела текучести (около 35,4 кН) и предела прочности (около 39,5 кН) стали 60С2А. На основе статистических данных о разбросе усилия затяжки выполнена вероятностная оценка риска достижения предельных напряжений для различных состояний резьбовых поверхностей. Показано, что для новых и смазанных шурупов вероятность превышения предела текучести достигает значительных величин.

Бесстыковой путь является основной и наиболее прогрессивной конструкцией верхнего строения пути, ежегодно полигон укладки бесстыкового пути увеличивается в связи с его преимуществами перед звеньевым путем: отсутствием ударного воздействия и расстройств пути в стыках, повышением сроков службы элементов верхнего строения пути и подвижного состава, уменьшением шума, снижением сопротивления движению поездов и др. При строгом соблюдении температурного режима работы бесстыковой путь эффективнее, проще в эксплуатации и безопаснее звеньевого. В настоящее время повсеместно применяется температурно-напряженная конструкция бесстыкового пути с закреплением плетей на постоянный режим эксплуатации (без сезонных перезакреплений). В связи с этим всегда был и остается актуальным вопрос: как правильно определить необходимую температуру для закрепления рельсовых плетей? Ведь продольные силы и напряжения, возникающие при изменении температуры рельсов относительно температуры их закрепления, в летнее и зимнее время достигают высоких значений, создающих угрозу потери устойчивости рельсовых плетей или их излома.

Цель работы – анализ существующих на железных дорогах России, а также на железных дорогах мира способов определения оптимального температурного интервала закрепления рельсовых плетей, при котором риски, связанные с воздействиями высоких значений продольных температурных сил, будут минимальными.

Из теории устойчивости и многолетней практики устройства и содержания бесстыкового пути известно, что чем выше температура закрепления рельсовой плети, тем более низкой будет вероятность потери ее устойчивости, и наоборот: более высокой станет вероятность излома плети в зимний период. Ввиду того что потеря устойчивости рельсовой плети является более опасным происшествием, чем ее излом, на железных дорогах России и многих других стран принято закреплять плети при более высоких температурах. Ежегодно проводится работа по повышению качества рельсовой стали, предел прочности которой в настоящее время превысил 800 МПа. Однако, помимо прочности самой плети, необходимо также учитывать прочность болтовых стыковых соединений на примыканиях к стрелочным переводам. Для предотвращения среза стыковых болтов в период воздействия низких температур предлагается сезонное перезакрепление 200-метровых концов длинных и сверхдлинных рельсовых плетей (длиной до блок-участка или до перегона). Более радикальным способом решения вопроса прочности стыковых болтов в зимний период является сварка рельсовых плетей со стрелочными переводами. 

В дистанциях пути, механизированных дистанциях пути и путевых машинизированных станциях ОАО «РЖД» практически нет разработок по системе управления качеством выполняемых работ, а ведь именно это является одной из важнейших проблем в бесперебойном и безаварийном функционировании железных дорог. Предлагается сформулировать термин «качество» применительно к работе путевых и снегоуборочных машин, тем более что с 2022 г. изменились формулировки в Инструкции по снегоборьбе. Оценка качества работ путевых машин осуществляется на основании Инструкции по оценке состояния рельсовой колеи путеизмерительными средствами и мерам по обеспечению безопасности движения поездов после выполнения всех работ, что приводит к увеличению сроков работ при неудовлетворительной оценке. Отрицательных аспектов можно избежать, если определить понятие «качество» в целом для всех технологических процессов, выполняемых дистанцией пути, механизированными дистанциями пути и путевыми машинизированными станциями.

Процесс обслуживания и ремонта путей является непрерывным, и по мере мониторинга информации, получаемой в результате осуществления контроля, в ходе решения задач обеспечения качества работ может потребоваться внесение корректировок, что составляет суть оперативного управления качеством.

СГУПС предлагает методики и инструментарий для промежуточного мониторинга и регистрации результатов работ по автоматическому контролю качества уплотнения балластного слоя рельсового пути и устройство для его осуществления, прибор и программное обеспечение для измерения несущей способности, а также алгоритм для контроля эффективности работы снегоуборочных машин.

Специфика работы ОАО «РЖД» подразумевает постоянное обеспечение качества выполняемых работ, иначе это может привести к значительным материальным затратам и человеческим жертвам, поэтому улучшение качества в холдинге предполагает сохранность рабочего состояния техники, экономию топлива, соответствие технологии, сокращение времени занятия путей.

При проектировании и эксплуатации опор воздушных линий электропередачи в сложных геологических условиях, таких как вечномерзлые (многолетне-мерзлые) грунты, необходимо уделять особое внимание конструкции фундамента. Большинство фундаментов, устроенных в зонах распространения многолетне-мерзлых грунтов, выполнены на основе забивных типовых железобетонных свай. Данная конструкция характеризуется минимальными затратами на материалы, большой несущей способностью на горизонтальные нагрузки и на выдергивающую нагрузку, однако она наиболее подвержена действию сил морозного пучения. Для противодействия пучению разработано множество конструктивных и технологических мероприятий. Выполненный авторами анализ предложенных решений показал, что большинство мероприятий, реализованных в отечественной практике, требует проведения научно-исследовательских работ.

Целью настоящего исследования являлось обоснование применения поверхностных раздельных фундаментов, подтверждение эффективности, а также поиск наиболее рациональных конструктивных решений (конфигураций элементных фундаментов). Для анализа величин вертикальных деформаций и поведения элементных фундаментов различной конфигурации в целом были выбраны аналитические методы расчета, такие как метод послойного суммирования и метод линейно деформируемого слоя, а также численные методы, с применением специализированного геотехнического программного комплекса, реализующего метод конечных элементов.

Получены количественные данные по осадкам сплошного плитного и элементных фундаментов мелкого заложения, а также их влияния на массив грунта. Установлена эффективность применения элементных фундаментов в виде снижения вертикальных деформаций до 30–40 % по сравнению с типовым плитным вариантом сплошного сечения. Для каждой конфигурации фундамента представлены графические материалы включаемого в работу массива грунта.

В работе исследовано взаимодействие рельса со шпалами при неравномерной осадке железнодорожного пути. Наличие зазоров между элементами верхнего строения пути, различие их механических характеристик, а также изменение жесткости грунтового основания приводит к осадкам, неравномерно распределенным вдоль направления рельсовой колеи. В процессе эксплуатации при повышении осевых нагрузок и грузонапряженности влияние этих факторов увеличивается. В конечном итоге на шпалы приходится большая нагрузка по сравнению с расчетным состоянием пути.

Аналитическое решение задачи об определении усилий взаимодействия рельсов со шпалами при неравномерной осадке представляется затруднительным и громоздким. В данной работе был использован метод численного моделирования – метод конечных элементов. Деформирование рельса было описано решением для балки, опирающейся на упругое основание, давление на которое пропорционально прогибам рельса. На основании такого представления в программном комплексе COSMOS была построена конечноэлементная схема рельса под воздействием динамической нагрузки. Осадка пути моделировалась с помощью специальных контактных конечных элементов. Для решения поставленной задачи были использованы четыре различные схемы осадки пути и проведен конечно-элементный расчет по определению давления рельса на шпалы. Анализ результатов позволил определить наиболее неблагоприятные условия осадки подрельсового основания. Было получено, что осадка пути, при которой одна шпала выключается из работы его верхнего строения, приводит к увеличению давления на 25 %. При осадке четырех соседних шпал максимальное давление со стороны рельса увеличивается в 2,16 раза по сравнению с расчетным состоянием пути. Данное обстоятельство необходимо учитывать при оценке прочности железнодорожных шпал.

В статье предложена методика предиктивного прогнозирования технического состояния искусственных сооружений на основе интеграции данных автоматизированных систем мониторинга, эталонной расчетной модели и библиотеки дефектных сценариев. Методика направлена на повышение достоверности определения фактического технического состояния конструкции и точности прогноза его изменения во времени, включая оценку остаточного ресурса. Подход основан на представлении состояния конструкции в виде многомерного вектора признаков напряженно-деформированного состояния с последующим применением методов таксономического анализа для оценки близости к эталонному и дефектным состояниям.

Введен интегральный показатель – таксономический индекс технического состояния, позволяющий количественно оценивать степень деградации конструкции и выделять переходные состояния на ранних стадиях развития дефектов. Разработан алгоритм классификации, обеспечивающий оценку наиболее вероятного типа дефекта (коррозия, усталостная трещина, заклинивание опорных частей) и ориентировочную локализацию по библиотеке сценариев.

Реализован предиктивный контур, основанный на анализе временных рядов диагностических признаков, позволяющий прогнозировать развитие деградационных процессов и оценивать остаточный ресурс конструкции. Показано, что предложенная методика обеспечивает переход от порогового контроля к многомерному анализу состояния, повышает информативность данных мониторинга и обоснованность решений по управлению эксплуатационными рисками.

Практическая значимость работы заключается в возможности применения разработанной методики для повышения надежности и безопасности эксплуатации мостовых сооружений за счет раннего выявления дефектов и планирования ремонтных мероприятий на упреждающей основе.