Известия Транссиба №4(64), 2025

В работе рассмотрены конструкция и принцип действия упруго-фрикционного поглощающего аппарата автосцепки. Представлены результаты исследования силовой характеристики упруго-фрикционного поглощающего аппарата автосцепки, учитывающего режимы работы аппарата и деформацию конструктивных элементов, участвующих в передаче продольной силы от корпуса автосцепки к поглощающему аппарату. Предложено рассматривать силовую характеристику поглощающего аппарата в виде кусочно-линейной петлевой характеристики, состоящей из девяти участков. Получены уравнения для определения силовой статической характеристики для каждого участка деформации соответствующего конструктивного элемента поглощающего аппарата автосцепки. Выполнено описание силовой характеристики единой системой уравнений. Уточнены и определены основные числовые параметры, характеризующие работу поглощающего аппарата, такие как жесткость и деформация конструктивных элементов аппарата, корпуса автосцепки, пружины. Разработанная математическая модель пружинно-фрикционного поглощающего аппарата автосцепки учитывает все режимы его работы и деформацию элементов конструкции, передающих продольную силу от корпуса автосцепки на поглощающий аппарат. Полученные в работе результаты уточняют вид силовой характеристики поглощающего аппарата, приближая его к экспериментально полученным графикам. Представленное математическое описание силовой характеристики может использоваться при разработке многомассовой модели поезда, представляющей систему твердых тел, соединенных между собой нелинейными упруго-фрикционными связями. Приведенные результаты исследования могут быть использованы для определения предельных усилий в поглощающих аппаратах автосцепок при моделировании продольных колебаний в грузовых поездах, которые возникают при изменении режимов работы локомотива, режимов движения поезда при проходах переломов продольного профиля пути.

В статье приводятся результаты исследования, проводимого в рамках работ по созданию системы раннего обнаружения гололеда на контактной сети. В данной работе приводится анализ механического отклика блочных компенсаторных систем контактной сети на приращения массы контактного провода и несущего троса, возникающие при гололедообразовании, в составе автоматизированной системы контроля веса проводов (АСКВП). Задача данной статьи заключается в математическом обосновании минимально необходимого количества тензометрических датчиков, обеспечивающих корректное определение изменения веса компенсированной контактной подвески при использовании двухблочных и трехблочных компенсирующих устройств. Для исследования использованы уравнения статики и геометрические соотношения, описывающие силовое равновесие ветвей канатов в компенсаторе с учетом переменных углов отклонения. Получены аналитические выражения, связывающие параметры конструкции компенсирующих устройств с силой реакции в точке крепления компенсатора к анкерной опоре и с усилиями в отдельных ветвях системы. На основе анализа приведенных уравнений показано, что корректное определение факта наличия гололедной нагрузки предлагаемым способом требует установки расчетного числа тензометрических датчиков. Установлено, что для двухблочной схемы компенсации минимально необходимое количество тензодатчиков равно двум, а для трехблочной схемы - трем. Показано, что приращение гололедной нагрузки может быть интерпретировано как малое приращение веса контактного провода, вызывающее соответствующие изменения измеряемых усилий.

Надежная работа дизельного двигателя локомотива зависит от эффективности и качества работы системы охлаждения, следовательно, важно сохранять оптимальные характеристики ее работы на всем периоде эксплуатации. Система охлаждения разрабатывается индивидуально к каждому типу дизеля, поэтому при проектировании новых дизель-генераторных установок локомотивов необходимо совершенствование систем охлаждения, что является одной из самых главных задач обеспечения надежной и эффективной эксплуатации, при этом важно применение испытательных комплексов для моделирования реальных рабочих процессов, оценки возможностей и оптимизации тепловых режимов. В данной научной работе представлены результаты разработки и эксплуатации стенда имитации работы системы охлаждения с возможностью моделирования различных режимов работы. В основу исследования положен метод физического моделирования тепловых процессов с использованием регулируемых источников тепловой нагрузки и системы контрольно-измерительных приборов. Экспериментальная установка оснащена системой контуров охлаждения с регулируемыми параметрами работы. Разработанный стенд позволяет проводить ресурсные испытания элементов систем охлаждения, оптимизировать алгоритмы управления тепловыми режимами и определения количества генерируемого и отведенного тепла из системы, а также с возможностью отрабатывать методы диагностики неисправностей без использования штатного дизельного оборудования. Практической значимостью стенда является возможность создания методик комплексной оценки динамических характеристик системы охлаждения с возможностью моделирования аварийных ситуаций и исследования переходных процессов перераспределения тепловых потоков, имитирующих реальные процессы. В процессе эксплуатации стенда возможна установка комплексной оценки показателей работы системы охлаждения с учетом показателей теплорассеивания, количества отведенного тепла, показателей интенсивности нагрева-охлаждения при моделировании работы с различным количеством водяных контуров. Применение результатов исследования может быть полезным при разработке новых и модернизации существующих систем охлаждения дизеля, а также при исследовании показателей теплорассеивания при эксплуатации локомотивов в зимний период времени, когда важно сохранения тепла в системе.

В статье рассматривается проблема искажения питающего напряжения 0,4 кВ на постах электрической централизации (ЭЦ). Существенное искажение питающего напряжения способно вызвать аварийный переход питания на резервный фидер, что может повлечь за собой сбой в работе устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Для анализа рассматриваемой проблемы был проведен ряд экспериментальных замеров качества и состава питающего напряжения поста ЭЦ. По результатам экспериментов выявлена зависимость степени искажения питающего напряжения 0,4 кВ от тока нагрузки на тяговой подстанции. С помощью средств компьютерного моделирования осуществлен синтез модели тяговой подстанции с линиями электроснабжения поста электрической централизации. На основе предложенной модели были рассчитаны оптимальные параметры пассивного LC-фильтра, настроенного на подавление 11-й и 13-й гармоник, превалирующих при рассматриваемой 12-пульсовой схеме выпрямления. С учетом полученных данных произведены сборка опытного образца фильтра гармоник и его внедрение в линию электроснабжения поста электрической централизации с проведением экспериментальных замеров качества напряжения после внедрения фильтра. По результатам проведенных исследований подтверждена эффективность выбранного типа фильтра гармоник по снижению как суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения, так и отдельных коэффициентов гармонических составляющих 11-го и 13-го порядков. За все время опытной эксплуатации (четыре месяца) случаев аварийных переходов питания на постах ЭЦ выявлено не было. Полученные в ходе исследования результаты можно применять для решения аналогичных проблем в границах электрифицированных железных дорог постоянного тока с учетом разницы в применяемых схемах выпрямления и схем электроснабжения нетяговых потребителей.

В современных условиях эксплуатации железнодорожного рефрижераторного транспорта, основными задачами стали повышение энергоэффективности подвижного состава и снижение эксплуатационных расходов. В данной статье приведен анализ энергетической и экономической эффективности замены энергетического оборудования автономного рефрижераторного вагона для перевода с дизельного топлива на сжиженный природный газ. С целью выполнения анализа авторами разработана инженерная модель энергетического баланса оборудования автономного рефрижераторного вагона, дополненная контуром рекуперации холода от регазификации сжиженного природного газа. Методология исследования основана на системном подходе, учитывающем термодинамические свойства предлагаемого на замену топлива и специфику теплообменных процессов в грузовом отделении. На основе полученной модели произведен сравнительный анализ расчетных показателей рассмотренного энергетического оборудования, предназначенного для использования сжиженного природного газа, с эксплуатационными данными существующих дизельных аналогов. В ходе оценки эффекта от замены топлива подтверждена техническая возможность обеспечения нормативных показателей автономности вагона при переходе на сжиженный природный газ без ухудшения эксплуатационных характеристик подвижного состава. Установлено, что рекуперация холода от регазификации сжиженного природного газа существенно повышает энергетические показатели оборудования, обеспечивая достаточный уровень энергонезависимости и снижение расхода топлива за счет полезного использования физической эксергии газа. Разработанная модель позволяет всесторонне оценить системный эффект от замены дизельного топлива на сжиженный природный газ с учетом различных температурных режимов кузова вагона. Выводы демонстрируют, что перевод рефрижераторного подвижного состава с дизельного топлива на сжиженный природный газ для использования в качестве энергетического топлива и хладагента (когенерация) целесообразен.

В статье рассмотрены современные подходы к совершенствованию систем диспетчерской централизации (ДЦ) с использованием программируемых логических контроллеров (ПЛК). Приведен анализ структуры и функционирования линейного пункта (ЛП), в составе которого реализуются каналы телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС) и синхронизации (ЦС). Особое внимание уделено вопросам повышения достоверности передаваемых данных за счет применения циклических избыточных кодов (CRC). В работе показаны возможности моделирования состояний контролируемых объектов с применением теории автоматов, в частности, автомата Мура, что позволяет повысить предсказуемость выходных характеристик системы и надежность управления. На примере ПЛК Siemens SIMATIC S7-1200 в среде TIA Portal приведена программная реализация фрагментов логики ДЦ на языке LD (Ladder Diagram). Полученные результаты демонстрируют эффективность применения ПЛК в железнодорожной автоматике и подтверждают перспективность дальнейшего внедрения интеллектуальных алгоритмов диагностики для повышения безопасности движения поездов. В данной статье описано проведенное комплексное исследование системы диспетчерской централизации, являющейся ключевым элементом для обеспечения безопасности и эффективности управления движением поездов на современной железной дороге. Основное внимание уделяется процессам формирования и анализа дискретных сигналов на линейных пунктах, которые поступают от объектов электрической централизации (ЭЦ), таких как стрелки и светофоры. В работе подробно рассматриваются алгоритмы обработки этих сигналов, методы выявления и диагностики потенциальных неисправностей, таких как ложная занятость путевых участков или потеря контроля над объектами, которые могут привести к сбоям в движении. Для повышения надежности и достоверности контроля состояния объектов предложена модель на основе теории автоматов, а именно автомата Мура. Данная модель позволяет формализовать и предсказать поведение системы в различных состояниях, учитывая временные последовательности изменения сигналов. С целью обеспечения целостности и достоверности передаваемых данных между центральным и линейными пунктами в работе предлагается использование помехоустойчивого циклического избыточного кода (CRC-8). Практическая часть исследования включает в себя разработку и моделирование программной логики на языке релейно-контактных схем (Ladder Diagram) в среде TIA Portal для программируемого логического контроллера Siemens SIMATIC S7-1200, сертифицированного для применения на железнодорожном транспорте. Приведены структурные и функциональные схемы системы, таблицы переходов состояний автомата и временные диаграммы сигналов. Результаты работы направлены на повышение отказоустойчивости и бесперебойности функционирования систем диспетчерской централизации, что является ключевым фактором для развития интеллектуальных транспортных систем будущего.

В данной статье представлена комплексная методологическая основа определения оптимальных параметров железнодорожных терминалов, предназначенных для контрейлерных перевозок в Республике Узбекистан. Основное внимание уделено созданию научно обоснованного подхода, который сочетает аналитическое моделирование, статистическую оценку и пространственный анализ. Применение такого интегрированного метода позволяет реализовать системный, последовательный и основанный на эмпирических данных процесс выбора мест размещения терминалов, определения их технических, эксплуатационных и пропускных характеристик, а также учета экономических, инфраструктурных и логистических особенностей регионов. В ходе исследования была разработана детализированная рейтинговая система, направленная на комплексную оценку эффективности функционирования 18 логистических центров, действующих на территории страны. При проведении анализа учитывались показатели пропускной способности, техническое состояние инфраструктуры, уровень мультимодальной связанности, транспортная доступность, географическое положение, потенциал дальнейшего развития и устойчивость к изменениям рыночной конъюнктуры. Полученные результаты показали, что, несмотря на высокие эксплуатационные показатели центров, расположенных в Бухарской и Самаркандской областях, наиболее перспективным регионом для строительства нового контрейлерного терминала является Навоийская область. Выбор данного региона объясняется сбалансированным развитием транспортной сети, наличием свободных земельных участков, благоприятными природно-географическими условиями и стратегически выгодным центральным положением, обеспечивающим эффективное соединение внутренних и международных грузовых коридоров. Результаты проведенного исследования имеют высокую научную и практическую значимость для специалистов в области транспортного планирования, логистики и государственной политики, так как разработанная методика способствует устойчивому развитию интермодальной инфраструктуры Узбекистана и всего Центрально-Азиатского региона.

Предмет исследования: Промышленная транспортная система металлургического предприятия, Процессы управления железнодорожным транспортом и перспективы внедрения микропроцессорной централизации (МПЦ) как элемента модернизации устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Цель: Исследование целесообразности применения микропроцессорной централизации на промышленных станциях металлургического комбината. Изучение необходимости в замене системы блочной маршрутно-релейной централизации управления движением поездов на станции на современные системы контроля устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, поиск и определение внетранспортного эффекта от проведения данных мероприятий. Методы: Натурные наблюдения и обследование фактического состояния систем железнодорожной автоматики и телемеханики на 19 железнодорожных станциях комбината. Статистические наблюдения, объективные наблюдения, аналитический метод, дедуктивный метод, сравнительный анализ статистических данных (объемы перевозок, интенсивность маневровой работы, количество отказов). Сопоставление технических характеристик. Результаты: Оценка экономической эффективности замены традиционных схем железнодорожной автоматики на инновационные компьютерные системы, получение побочных положительных результатов в организации работы промышленного транспорта. Выявлено существенное снижение эксплуатационных расходов, подтверждено снижение отказов на станциях с МПЦ (особенно по рельсовым цепям) и повышение надежности за счет встроенной диагностики. Область применения результатов: Результаты применимы при планировании модернизации железнодорожной автоматики на промышленных железнодорожных станциях, в процессах оптимизации эксплуатационных затрат и повышения безопасности перевозок, при разработке методик оценки экономической эффективности внедрения МПЦ на предприятиях с интенсивным железнодорожным движением. Выводы: Повышение надежности и устойчивости работы промышленных транспортных систем в условиях роста турбулентности транспортных потоков и экономических отношений в системе «производство - транспорт - потребление».

Надежность и долговечность электрических машин, таких как двигатели и генераторы, в решающей степени определяются состоянием их изоляционной системы [1, 2]. В данной статье представлен комплексный анализ многофакторных процессов, приводящих к деградации изоляционных материалов обмоток [3]. Исследование раскрывает сложные и зачастую нелинейные взаимосвязи между ключевыми факторами старения: термическими перегрузками, электрическими перенапряжениями, механическими вибрациями и разрушительным воздействием окружающей среды (влажность, загрязнения) [4]. Совокупное влияние этих факторов приводит к прогрессирующему ухудшению диэлектрической прочности и, как следствие, к сокращению срока службы оборудования. В качестве методологической основы предлагается инновационный подход к диагностике состояния изоляции, основанный на теории графов [5]. Разработанная граф-модель служит формализованным инструментом для описания причинно-следственных связей между входными параметрами (ток якоря, напряжение, режимы пуска и торможения), внешними условиями эксплуатации и внутренними диагностическими параметрами, такими как сопротивление изоляции, тангенс дельта и параметры частичных разрядов [6]. Особое внимание в модели уделено анализу петель положительной обратной связи, которые объясняют нелинейный, лавинообразный характер развития повреждений, когда один вид дефекта ускоряет развитие других. Практическая значимость исследования заключается в переходе от традиционного планово-предупредительного обслуживания к предиктивной модели. Предложенная базовая граф-модель позволяет осуществлять раннюю диагностику признаков деградации и строить точные прогнозы остаточного ресурса изоляции. Результаты работы открывают перспективы для создания интеллектуальных систем мониторинга и диагностики, а также для оптимизации стратегий технического обслуживания силового электрооборудования, что в конечном итоге повышает его эксплуатационную надежность и экономическую эффективность. Разработанная базовая граф-модель послужит теоретической основой для создания эффективных систем диагностики и прогнозирования остаточного ресурса изоляции. Выявление петель положительной обратной связи в процессах деградации позволяет определять критические точки контроля и разрабатывать превентивные меры для предотвращения внезапных отказов. Результаты работы открывают перспективы для создания интеллектуальных систем мониторинга и диагностики, а также для оптимизации стратегий технического обслуживания силового электрооборудования, что в конечном итоге повышает его эксплуатационную надежность и экономическую эффективность.

В данном исследовании разработана формальная стратегия повышения эффективности электронного распределения и обращения технических документов в системах железнодорожной автоматики и телемеханики. Учет и контроль документации, связанной с устройствами, формализуются на основе графовой модели. На примере алгоритмической логической схемы (ЛСА) A71 показано, что формирование максимально совместимых (непротиворечивых) групп элементов ЛСА позволяет синтезировать систему микрокоманд и тем самым упростить логическую схему (ЛС). Для описания методов формирования кода последующей микроинструкции, а также для представления параллельного выполнения внутренних и внешних микроопераций вводятся матричные представления. Тем самым предлагаются практико-ориентированная формальная модель и графические подходы для анализа, синтеза и оценки рабочих процессов электронного обращения электронных технических документов. Предложенные методы направлены на минимизацию числа внутренних состояний в логических структурах за счет построения совместимых групп элементов ЛСА. Сформированные микрокоманды обеспечивают одновременное выполнение нескольких микроопераций в рамках одного микроцикла, что повышает эффективность обработки. Для более точной оценки сложности автоматов, применяемых при управлении электронными техническими документами, введены расширенные логические схемы. Разработана графическая модель логических схем, предоставляющая практические средства для проектирования и оптимизации процессов автоматизации. Предложенный подход упрощает структуру управления при сохранении функциональности системы, обеспечивая более эффективный мониторинг и управление в реальном времени в железнодорожных процессах. Данная методология особенно актуальна для модернизации систем технической документации в транспортной отрасли и их интеграции с механизмами автоматизации и управления.

Предметом статьи является система технического обслуживания и ремонта (ТОиР) отечественных локомотивов в сравнении с требованиями европейских стандартов с целью гармонизации отечественного ТОиР с международными требованиями. В ОАО «РЖД» (РЖД) создана комплексная автоматизированная система управления (АСУ), включая системы мониторинга и управления надежностью локомотивов. АСУ технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава создаются на стороне сервисных компаний. В ТМХ разработана АСУ сервисным ТОиР тягового подвижного состава, которая обеспечивает учет выполненных цикловых и сверхцикловых работ, израсходованные материалы, выполненный монтаж и демонтаж оборудования. Создан электронный паспорт локомотива. Дополнительно создана АСУ управления надежностью локомотивов, в которой базовыми являются процессы управления инцидентами и отказами, а также управления проблемами. АСУ ТОиР ТМХ можно считать уникальной разработкой по своей функциональности и охвату. Ведется работа по интеграции АСУ РЖД и АСУ сервисных компаний. Одновременно в Европейском союзе (ЕС) последние десятилетия активно ведется работа по гармонизации национальных стандартов с межгосударственными. Поэтапно создается единое техническое, экономическое и юридическое пространство. Разработана серия стандартов для управления железнодорожным транспортом, подвижным составом и его обслуживанием. Стандарты обобщают накопленный опыт и содержат ряд положений, которые полезны и для российских железных дорог, их тягового подвижного состава и организации ТОиР. Выполнен анализ стандартов ЕС с позиций повышения качества обслуживания отечественных локомотивов, который показал, что в целом технологические подходы на отечественном транспорте соответствуют требованиям европейских стандартов. Но есть принципиальные отличия - отсутствие конкурентной среды и прозрачности информации. Необходимо исправить эти недостатки, что позволит существенно увеличить интеллектуальный потенциал отечественного инжиниринга. Полученные результаты целесообразно учесть при организации отечественного ТОиР.

Статья посвящена разработке и обоснованию эффективности системы контроля и учета аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики с применением технологии NFC. Основная цель работы - развитие технических систем обслуживания, ремонта и хранения значительного количества аппаратуры в ремонтно-технологических участках. Для выбора оптимального технического решения был проведен анализ существующих технологий, включая штрихкод, QR-код, RFID и NFC. Выбор сделан в пользу последней, поскольку она обеспечивает высокую безопасность и скорость обмена данными, низкое энергопотребление и устойчивость к внешним воздействиям, что критически важно для целостности и достоверности учетной информации. Методология исследования включала в себя создание концептуальной модели склада и использование фотографии рабочего времени процесса ТОиР приборов для формализации временных затрат. Анализ позволил выявить наиболее неэффективные элементы - процессы приемки (Оч2) и отгрузки (Оч4), где ручное оформление документации занимает до 20 минут на прибор. Предлагаемая система представляет собой комплексное решение, включающее в себя центральный узел (сервер базы данных phpMyAdmin), специализированное информационное и алгоритмическое обеспечение для системы управления складом и NFC-метки, являющиеся источником основной и справочной информации о приборах. Внедрение системы включает в себя интеграцию считывающих устройств и плановое нанесение меток непосредственно на приборы ЖАТ. Оценка эффективности проводилась путем имитационного моделирования системы управления складом с использованием агентно-дискретного подхода в платформе Anylogic. Моделирование показало, что внедрение системы в рамках одного РТУ, обрабатывающего 3020 приборов в месяц, позволит сократить общие годовые трудозатраты на этапах «Оч2» и «Оч4» с 416 до 52 человеко-часов. Высвобожденные 364 человеко-часа способствуют перераспределению нагрузки электромехаников, росту общей производительности труда и увеличению перерабатывающей способности РТУ.

От надежной работы локомотивов во многом зависит качество перевозочного процесса. Поэтому в современных автоматизированных системах управления (АСУ) железнодорожным транспортом необходимо закладывать подсистемы управления надежностью тягового подвижного состава. Информация для управления надежностью появляется и используется различными АСУ, взаимодействие между которыми обеспечивается интероперабельной связью. В результате создается киберфизическая производственная система по принципам четвертой промышленной революции «Индустрия 4.0». Влияние технического состояния локомотивов на качество перевозочного процесса определяется в АСУ «График исполненного движения» (ГИД). Отказы, зафиксированные на нитке графика, поступают в систему управления надежностью технических средств РЖД КАСАНТ, откуда передаются в систему управления инцидентами и отказами сервисной компании. Аналогично в сервисную компанию поступают информация о работе локомотивов (прежде всего - пробег) и диагностические данные бортовых микропроцессорных систем локомотивов. На основании этих данных, а также данных деповских автоматизированных систем технической диагностики определяется объем и проводятся техническое обслуживание и ремонт (ТОиР) - планово-предупредительный и неплановый восстановительный. В АСУ назначаются работы, выписываются материалы со склада, планируются ресурсы на последующие ТОиР. Данные о ТОиР используются при проведении первичного расследования причин отказов, определяется ответственная за отказ сторона, данные передаются в КАСАНТ в виде электронного протокола разбора отказов. Информация о потоке отказов является исходной для устранения первопричин системных отказов после вторичного расследования и определения коренной причины. Модель реализует принцип постоянного улучшения (цикл PDCA). Дополнительно в системе управления необходима инкапсуляция математических методов управления.