Статья: СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЛГОРИТМА РАБОТЫ СОРТИРОВОЧНОЙ СТАНЦИИ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ (2024)

Пролетные строения мостов являются важнейшими дорогостоящими элементами транспортной системы, от состояния которых в значительной степени зависит безопасность и бесперебойность работы транспорта. В связи с этим по требованиям современных нормативных документов для больших и внеклассных мостов обязательным мероприятием является мониторинг. Системы мониторинга только начинают активно внедряться, а существующий метод оценки технического состояния по результатам мониторинга требует доработки. В статье исследуются контролируемые параметры систем мониторинга железнодорожных пролетных строений со сквозными фермами на основании расчетного и экспериментального анализа напряженно-деформированного состояния пролетного строения моста через р. Обь в г. Новосибирске. Целью настоящего исследования являлось совершенствование метода оценки технического состояния решетчатых пролетных строений по результатам автоматизированного мониторинга. Для этого были предложены новые контролируемые параметры, способствующие более точному отслеживанию возникновения и развития повреждений в пролетном строении. По результатам проведенного анализа данных, полученных с датчиков напряжений, установленных на Комсомольском мосту через р. Обь в Новосибирске, продемонстрированы преимущества использования инвариантных параметров и напряжений в элементах при пропуске одинаковой нагрузки для оценки состояния мостовых конструкций в рамках систем мониторинга. Результаты исследования подтверждают возможность использования предложенных параметров для повышения точности обнаружения повреждений системой мониторинга, что позволит увеличить безопасность на сети железных дорог. Работа вносит вклад в совершенствование метода оценки состояния железнодорожных пролетных строений по результатам мониторинга. Результаты исследования подтверждаются статистическими данными и могут служить основой для совершенствования систем мониторинга, повышения их точности и надежности в прогнозировании технического состояния металлических пролетных строений.

Использование вероятностного метода расчета строительных конструкций невозможно, если отсутствует информация о предельных значениях вероятности безотказной работы. Данные значения задаются или определяются дифференцировано, в зависимости от вида расчета - по прочности, по деформациям и т. д. Целью настоящей статьи является установление обоснованного предельного значения вероятности безотказной работы по ширине раскрытия трещин изгибаемых железобетонных конструкций из условия ограничения проницаемости. Рассматривалась только ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента. Установление предельного значения вероятности безотказной работы выполнено с применением вероятностно-оптимизационного метода, с некоторыми изменениями: вместо начальной стоимости использовалась условная начальная стоимость. Величина экономических последствий была принята как доля от условной начальной стоимости в пределах от 0,1 до 2,0. Вероятность безотказной работы вычислялась в предположении, что все исходные параметры конструкции и внешних воздействий распределены по нормальному закону. Все необходимые исходные данные для расчетов были приняты на основании нормативных документов и научной литературы, посвященной проблеме надежности строительных конструкций. В результате расчетов были получены предельные значения вероятности безотказной работы в зависимости от продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин. Вычисленные значения находятся примерно в пределах от 0,93 до 0,999 в зависимости от величины экономических потерь. От продолжительности ширины раскрытия трещин они не зависят. Полученные значения являются рекомендательными и могут быть использованы при вероятностном методе расчета железобетонных конструкций.

В практике строительства часто встречаются неоднородные основания. Один из вариантов такого основания - со слабым подстилающим слоем - представляет особый интерес, ему посвящено немало теоретических и экспериментальных работ. Однако до сих пор в проектировании нашла применение только методика определения расчетного сопротивления основания со слабым подстилающим слоем, тогда как нормативная методика оценки его несущей способности отсутствует. В определенной степени это обусловлено отсутствием строгого статического решения теории предельного равновесия грунтов для этого случая. Применение же приближенных расчетных схем требует экспериментального обоснования процесса формирования области выпора в двухслойном основании при его разрушении.

В данной статье приводятся результаты опытов по исследованию очертания и размеров области выпора грунта в основании со слабым подстилающим слоем при различной глубине его расположения. Опыты проводились в малом грунтовом лотке для условий плоской деформации.

Результаты испытаний показывают, что, во-первых, при определенной глубине заложения слабого подстилающего слоя несущая способность такого основания равна несущей способности однородного основания песка. Во-вторых, при дальнейшем уменьшении глубины заложения подстилающего слоя несущая способность начинает уменьшаться, а линия разрушения основания - заходить в подстилающий слой.

В статье также приведены результаты полевых испытаний других ученых, изучавших двухслойное основание со слабым подстилающим слоем. В этих испытаниях подготовленный стенд подвергался монотонному нагружению жесткой круглой опоры (штампа), измерялись нагрузка на штамп и деформации основания. Результаты данных полевых исследований подтверждают результаты наших лабораторных испытаний.

В качестве способа минимизации морозного пучения земляного полотна в неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях и при глубоком сезонном промерзании возможно применение силикатизации. При этом остается открытым ряд вопросов, связанных со свойствами силикатизированного грунта, характеризующими его водонепроницаемость в процессе эксплуатации сооружения и возможность создания закрытой схемы промерзания. В связи с этим целью исследования является определение зависимостей коэффициентов влагопроводности силикатизированного грунта от плотности вяжущего и числа пластичности исходного грунта с оценкой влияния на данный параметр процесса промерзания.

Методологическую основу работы составляют постановка и проведение лабораторного эксперимента с применением элементов математического анализа для обработки полученных данных. В рамках исследования проведен лабораторный эксперимент по определению коэффициентов влагопроводности силикатизированных глинистых грунтов. Также разработан и проведен эксперимент по оценке влияния процесса промерзания на коэффициенты влагопроводности силикатизированного грунта. В качестве основных лабораторных установок при реализации экспериментов использовались прибор для определения коэффициента влагопроводности грунтов ПКВГ-Ф и автоматизированный прибор ГТ 1.1.12.

По результатам проведенного исследования установлена зависимость коэффициента влагопроводности силикатизированного глинистого грунта от плотности водного раствора силиката натрия. При плотности водного раствора (концентрации) силиката натрия более 1,15 г/см3 получаемый в результате силикатизации материал и капиллярный барьер из него можно считать водонепроницаемым. Проведенные дополнительные лабораторные исследования показали, что процесс промерзания оказывает на силикатный грунт минимальное воздействие, не вызывающее кардинальных изменений влагопроводных свойств.

Основные задачи, поставленные Правительством РФ в области устойчивого развития России до 2030 года, требуют амбициозных и согласованных действий на национальном, региональном и глобальном уровнях. Например, можно отметить стратегию холдинга ОАО «РЖД» в рамках цифровой трансформации, разработанную на основе национальной программы «Цифровая экономика». Сегодня компания представляет несколько инициативных платформ, которые должны перевести весь холдинг на новый цифровой уровень. Одной из главных составляющих цифровизации железнодорожного транспорта является цифровая модель железной дороги. В данной работе рассмотрен один из вариантов создания цифровой модели железнодорожного пути с применением беспилотного летательного аппарата, который был использован при выполнении дипломного проекта по заказу Новосибирского центра диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры. В статье обоснована актуальность использования беспилотных летательных аппаратов и описаны основные способы построения цифровой модели с точки зрения геодезического обеспечения. Также рассмотрены основные программные продукты для обработки результатов съемки. Для систематизации процесса создания цифровой модели железнодорожного пути разработан алгоритм, который определяет порядок действий работников на этапах съемки местности, обработки полученных материалов, а также наполнения базы данных цифровой модели. В заключение указаны дальнейшие перспективы работы с цифровой моделью в части ее наполнения данными из информационных систем, которые используются в структурных подразделениях дирекции инфраструктуры, а также при решении задач по техническому обслуживанию железнодорожного пути.

Одной из важных эксплуатационных особенностей бесстыкового пути является необходимость в большом объеме работ по переводу промежуточных рельсовых скреплений из рабочего положения в монтажное и наоборот. На данный момент перевод скреплений осуществляется преимущественно вручную или с использованием средств малой механизации, что требует больших трудозатрат монтеров пути и может негативно сказаться на производительности работ в технологическое «окно». Большие объемы работ по укладке, ремонту и содержанию бесстыкового пути и разнообразие применяемых промежуточных скреплений требуют создания и внедрения высокотехнологичных машин, способных работать с различными типами скреплений. Целью данного исследования является оценка возможности применения универсальных механизмов для перевода скреплений различных типов в монтажное положение.

Проанализированы существующие устройства и машины для обслуживания промежуточных рельсовых скреплений, выявлены их преимущества и недостатки. Проведен анализ действующей нормативно-технической документации на сборку, укладку и эксплуатацию пути с различными типами скреплений, на базе которой разработаны схемы переводов по типам скреплений. На основании схожей кинематики перемещений элементов скреплений при их переводе предложен вариант реализации универсального рабочего оборудования для работы со скреплениями различного типа, установленными на едином модуле монтажа/демонтажа скреплений.

Произведена оценка экономической эффективности перевода скреплений полностью ручным способом, при частичной автоматизации процесса с помощью путевого моторного гайковерта и при автоматизации процесса с применением предложенного универсального модуля монтажа/демонтажа скреплений по критерию себестоимости единицы работ.

Установлено, что экономически целесообразная производительность универсальной машины должна превышать 1,2 км/ч. Путевой моторный гайковерт целесообразно использовать при фронте работ свыше 3,2 км. При объемах работ ниже 3,2 км на скреплениях типа ЖБР-65 и КБ-65 эффективнее осуществлять перевод с применением механизированного инструмента.

В статье выполнен анализ загрязненности (частицами менее 25 и 0,1 мм) щебеночного балласта железнодорожного пути в зависимости от удаленности от Кузбасса по Транссибирской и Среднесибирской магистралям на 141 опытном участке. Также приводятся усредненные результаты влияния срока службы (пропущенного тоннажа) на уровень загрязненности балласта на участках с одинаковой удаленностью от Кузбасса.

Загрязненность балласта по Транссибирской магистрали с ростом удаленности (от 300 до 1 100 км) от мест массовой погрузки угля (Кузбасс) по I пути: для фракции менее 25 мм при 700-900 млн т в среднем снижается с 37 до 30 %, при 900-1 100 млн т - с 41 до 38 %; для фракции менее 0,1 мм при 700-1 500 млн т -с 5,5 до 3,5 %; по II пути: для фракции менее 25 мм при 900-1 100 млн т - снижается с 36 до 33 %, при 1 1001 300 млн т - с 36 до 34 %; для фракции менее 0,1 мм при 700-1 300 млн т - находится на уровне 3-5 %.

Уменьшение загрязненности балласта по Среднесибирской магистрали по I пути с ростом удаленности от Кузбасса (от 300 до 900 км): для фракции менее 25 мм при 900-1 100 млн т - с 35 до 32 %; для фракции менее 0,1 мм - с 9 до 6 %.

Грузовые перевозки по магистральным железным дорогам служат важной составляющей экономики России. В условиях роста масштаба и интенсивности перевозок усиливается внимание к обеспечению их эффективности. В 2023 г. технические преобразования, оказывающие непосредственное влияние на работу Дальневосточной железной дороги и Восточного полигона ОАО «РЖД», претерпели существенные изменения. Закончены работы по реконструкции ключевых станций, на постоянной основе ведется работа по сокращению межпоездных интервалов посредством виртуального сцепления грузовых поездов, модернизируются локомотивный и вагонный парки.

Вместе с тем стабильность перевозочного процесса и повышение качества операционной деятельности железных дорог России в значительной степени обеспечивается посредством развития цифровых технологий, в частности внедрения динамической модели загрузки инфраструктуры. Цифровая трансформация эксплуатационной деятельности дороги вместе с централизованным управлением погрузкой посредством использования данной модели послужили основой для качественного изменения работы сети дорог ОАО «РЖД».

Несмотря на существенные преобразования работы Дальневосточной магистрали и сети дорог в целом, решение стратегических задач требует изыскания технологических резервов, а также совершенствования моделирования ключевых транспортных процессов.

В статье предложен способ увеличения объема стабильных перевозок на сети дорог посредством согласования маршрутов перевозок на железнодорожных станциях зарождения и погашения потока. Решается оптимизационная задача распределения грузопотоков на основе моделирования маршрутов грузовых поездов, использования алгоритма целочисленного линейного программирования. Предложенный способ позволяет удовлетворить возрастающий спрос на транспортные услуги, повысить доходность от перевозок массовых грузов.

В статье проведен обзор отечественных методов цифровизации и интеллектуализации транспортно-технологических процессов. Введено авторское определение терминов «аксиомата» и «акси-оматная модель», формализованы понятия базовой и модернизированной аксиоматной модели транспортного процесса и объекта. Исследованы аспекты развития метода аксиоматного моделирования в части цифрового анализа и повышения эффективности работы железнодорожных инфраструктурных объектов, а также последующей оптимизации их работы на принципах теории нечетких множеств, рекуррентных нейронных сетей, теории активных систем, используемых для расширения математического аппарата аксиоматного моделирования. Построена аксиоматная модель действующего транспортного объекта, исследованы схемы взаимодействия массивов данных объектов транспортной инфраструктуры, приведены логические группы транспортных процессов базовой модели и рекуррентных нейронных сетей графологического формирования вариантов аксиомат транспортно-технологических процессов для условий управления, представлен алгоритм развертки рекуррентных нейронных сетей при формировании вариантов аксиомат транспортно-технологических процессов в виде последовательностей шагов перевода модели из базовой в модернизированную. Выделены уровни сложности модернизированной аксиоматной модели транспортного объекта. Определен подход к выбору вариантов цифровых управленческих решений в транспортном производстве на основе учета транспортных конфликтов. Представлена классификация транспортных конфликтов по вариантам пересечения транспортных потоков в системе. Рассмотрено влияние разнородных транспортных конфликтов на работу аксиоматной модели объекта, и смоделированы транспортные конфликты взаимодействия аксиомат транспортно-технологических процессов. Представлена программная реализация авторского проекта на языке программирования Python в аспектах взаимодействия железнодорожного и водного транспорта, предназначенная для расчета параметров транспортных процессов. Выделены модули модельной схемы инфраструктурных объектов, сформирована базовая модель транспортно -технологических процессов железнодорожной станции. На основе итераций работы программного комплекса сделаны выводы о путях сокращения простоя местного вагона.

В современном мире важную социальную и экономическую роль в крупных городах играет общественный транспорт. Качественное предоставление услуги и эффективная работа маршрутной сети способствуют повышению транспортной мобильности горожан, снижению загрязнения окружающей среды, повышению безопасности дорожного движения и улучшению пространственной организации города, что позитивно отражается на качестве жизни населения в крупных городах.

Улично-дорожная сеть в городах России при проектировании и застройке не была адаптирована под массовую автомобилизацию. В результате чего расширение дорожных полос и увеличение количества парковочных мест имеют ограниченные возможности и не позволяют в полной мере устранить негативные последствия, возникающие в ходе роста числа автомобилей. Оптимизация транспортной инфраструктуры в условиях массовой автомобилизации не может устранить возникшую проблему ввиду ограниченности возможности реконструирования улично-дорожной сети. Вследствие чего ключевым решением развития транспортной системы страны является адаптация общественного транспорта к потребностям современного общества.

В статье рассматривается зависимость класса и количества общественного транспорта, работающего на маршрутах, от корреспонденций пассажиров в одном и в другом направлении по маршруту регулярных перевозок. Целью настоящего исследования являлось повышение эффективности работы пассажирского автотранспорта крупных городов путем разработки инструментария для корректировки количества и класса транспортных средств на основании анализа пассажиропотока, фиксируемого на маршруте.

Разработан алгоритм корректировки количества и класса транспортных средств на основе данных о пассажиропотоке. Алгоритм позволяет выявлять неэффективную работу действующих расписаний по маршрутам, неактуальные рейсы для пассажиров, определять требуемый класс и количество транспортных средств для предоставления транспортных услуг, что, в свою очередь, способствует эффективному функционированию маршрутной сети.

В статье рассмотрена значимость железнодорожного транспорта в организации доставки грузов. В настоящее время участники внешнеэкономической деятельности: экспортеры, импортеры, логисты и экспедиторы - все чаще предпочитают использовать в качестве основного вида транспорта железную дорогу. Она предоставляет достаточно быстрый, предсказуемый и гораздо более дешевый сервис по сравнению с авиа и автотранспортом. Установлено, что средняя скорость движения контейнерных поездов по российским железным дорогам составляет свыше 1 000 км/сут. Время следования груза на направлении запад - восток в среднем составляет 7,6 сут, что на 0,4 сут опережает показатель, установленный Комплексным планом модернизации и расширения магистральной инфраструктуры. На сегодняшний момент чистое время в пути при доставке грузов авиационным транспортом в разы меньше, чем при доставке железнодорожным. Тем не менее масса времени уходит на наземные операции, в том числе на ожидание борта. Вместимость поезда позволяет одним рейсом доставить количество груза, для перевозки которого необходимо совершить до шести рейсов на самолете, что в итоге увеличивает разницу в стоимости перевозок до 30 раз и неизбежно отражается на конечной стоимости товара. Этим и объясняется высочайший спрос на железнодорожные перевозки с большим плечом доставки, особенно в сообщении со странами Азиатско-Тихоокеанского региона. При организации железнодорожных перевозок в срок доставки грузов входят также операции, выполняемые на железнодорожной станции. В целях сокращения времени нахождения вагонов на железнодорожной станции и, следовательно, улучшения сервиса для клиентов в работе рассмотрены операции, выполняемые на железнодорожной станции К. Детально изучена технология работы при минимальных, максимальных и перспективных объемах переработки местных вагонов. Выявлены непроизводительные простои вагонов в ожидании необходимых операций путем построения суточных планов-графиков. При помощи диаграммы Исикавы определены основные направления улучшения деятельности железнодорожной станции в области сокращения непроизводительных простоев. Предложено мероприятие для сокращения времени нахождения местного вагона на станции, определенное посредством инструмента бережливого производства - воронки оптимизации. Составлен суточный план-график с учетом предлагаемого мероприятия. Определены показатели простоя местного вагона. Выполнены экономические расчеты по существующей технологии организации операционной деятельности и по предлагаемой.