Рельсовые дороги. Трамвай. Железнодорожное строительство. Канатные дороги. Метрополитен

Научно-технический журнал выпускается с 2010 г. и содержит научные статьи, посвященные проблемам и перспективам развития технических средств и технологий на железнодорожном транспорте и в промышленности. Тематические разделы журнала: подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация; управление процессами перевозок; железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог; транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте; теоретическая и прикладная теплотехника; энергетические системы и комплексы; электроэнергетика; электротехнические комплексы и системы; автоматизация и управление технологическими процессами и производствами.

Методические указания содержат материал, позволяющий значительно облегчить выполнение индивидуального задания и проведение практических занятий по дисциплине «Специальные виды промышленного транспорта». Приводятся краткие теоретические сведения, а также методы и последовательность практического расчета грузовой подвесной канатной дороги (ГПКД). Описаны не только теоретические основы дисциплины, но и приведены практические задачи, повышающие уровень усвоения материала.

В статье рассмотрен концептуальный подход и практические аспекты создания цифровых двойников мобильных канатных дорог, формируемых двумя концевыми мобильными транспортно-перегрузочными канатными комплексами на базе самоходных многоосных колесных шасси высокой грузоподъемности и проходимости. Подход основан на системном представлении и анализе конструктивного исполнения и режимов эксплуатации мобильной канатной дороги. Как следствие, цифровой двойник формируется как многоуровневая иерархическая структура. Она объединяет информационные математические модели различного функционального назначения и различной степени взаимной связности, которые распределены по уровням в зависимости от степени сложности и возможности их дальнейшего агрегирования в информационные математические модели более высокого уровня. Применительно к типичной мобильной канатной дороге проведен структурно-функциональный анализ, на основе которого установлены ее базовые компоненты, а также определены расчетные структурные элементы (технические устройства и системы), требующие разработки необходимых индивидуальных информационных математических моделей. Рассмотрены подходы к агрегированию нескольких индивидуальных моделей расчетных элементов, связанных общими характерными количественными параметрами моделирования, в групповые информационные математические модели, а затем – в режимные и полные информационные математические модели структурно-функциональных компонентов мобильной канатной дороги. Рассмотренный в статье системный подход и разработанная на его основе многоуровневая иерархическая структура цифрового двойника полезны и эффективны с точки зрения обеспечения модульности создания цифрового двойника, его модификации для мобильных канатных дорог иного конструктивного исполнения, возможности использования ранее разработанных информационных математических моделей для аналогичных расчетных структурных элементов.

«Путь и путевое хозяйство» — ежемесячный научно-популярный, производственно-технический журнал. Он более 60 лет освещает деятельность предприятий путевого хозяйства отечественных железных дорог и опыт зарубежных стран. Журнал является единственным на территории России и стран СНГ изданием, которое предоставляет актуальную информацию о ремонтах и содержании железнодорожного пути, инженерных сооружений, разработке и внедрении новых конструкций пути, мостов, тоннелей и труб, современных путевых машин и механизмов, совершенствовании системы управления инфраструктурой.

В настоящее время на железных дорогах России наибольшее распространение получили щебнеочистительные машины с баровым рабочим органом для вырезания балласта из-под рельсо-шпальной решетки. Такое положение дел обусловлено тем, что только машины такого типа имеют возможность осуществлять глубокую вырезку балласта (до 1 м глубины и более) в отличие от ранее применявшихся машин. Баровый рабочий орган является основным потребителем мощности при работе машины на перегоне. Основная мощность привода баровой цепи расходуется на вырезание балласта и, в свою очередь, определяется преимущественно расходом мощности на преодоление сил, возникающих в процессе взаимодействия рабочего органа с щебеночным балластом (силы резания). При определении силы резания обычно пользуются формулой Н.Г. Домбровского, что, однако, дает не полностью корректный результат (как показали исследования, проводившиеся в Российском университете транспорта). Из теории резания грунтов известно также, что для режущих периметров с зубьями более корректный результат дает формула А.Н. Зеленина при определении сил резания. Это можно объясняется тем, что формула А.Н. Зеленина учитывает конструктивные особенности режущего органа, в частности, влияние зубьев. Выполненные расчеты показали, что использование формул А.Н. Зеленина взамен формулы Н.Г. Домбровского при оценке силы резания щебеночного балласта является более приемлемым при выполнении проектных расчетов мощности вырезающего устройства.

Основным направлением совершенствования процессов ремонта и текущего содержания пути, снижения затрат времени и труда является максимальная механизация всех путевых работ. На отечественных магистралях используется большой парк путевых машин и механизмов. Однако существующие машины еще не обеспечивают полной механизации всех путевых работ. Значительное место среди таких работ занимают очистка железнодорожных путей от засорителей (уровень механизации составляет 60...65%) и уборка излишков балласта из середины пути. Рабочим органом машин для выполнения этих работ является щеточный подборщик с гибкими лопастями, обеспечивающий уборку засорителей и балласта ниже уровня головки рельса, не повреждая элементов конструкции железнодорожного пути и стрелочных переводов. Благодаря достаточной эластичности лопастей щеточные подборщики не захватывают посторонние предметы оказавшиеся в зоне работы, чем предохраняют от разрушения транспортирующие элементы машин. Как правило, на отечественных машинах гибкие лопасти представляют собой отрезки стального каната диаметром 16...21 мм. Основным недостатком щеточных подборщиков является низкая эффективность из-за усталостного выламывания гибких лопастей в месте выхода из заделки. Известные зарубежные фирмы для изготовления гибких лопастей используют синтетические материалы с внутренним или наружным армированием. Отечественной промышленностью выпускается значительный ассортимент синтетических материалов и изделий на их основе, что делает перспективным направление повышения эффективности щеточных рабочих органов путем изготовления гибких элементов из синтетических материалов и оптимизации параметров подборщика. В настоящей статье рассматриваются результаты натурных испытаний щеточного подборщика машины КПУ-1.

На научной основе (математической обработке) обобщены результаты длительных экспериментальных исследований влияния колесной нагрузки на долговечность рельсов трех металлургических комбинатов в прямых и кривых. Установлена закономерная связь ресурса рельсов с их контактно-усталостной выносливостью, износостойкостью, безотказностью и деформациями головки в процессе эксплуатации. Достоверность оценки надежности рельсов Р65 по ресурсу подтверждается эксплуатационными и полигонными испытаниями на кольце ВНИИЖТа.

Учебное пособие написано в соответствии с образовательным стандартом высшего образования Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Российский университет транспорта» (самостоятельно утверждаемый образовательный стандарт – СУОС ВО РУТ (МИИТ)) по направлению подготовки магистров 23.04.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы» и должно применяться при освоении курса по дисциплине «Железнодорожный путь и искусственные сооружения ВСМ». Настоящее пособие также предназначено для студентов, обучающихся по специальности 23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей». Работа с данным пособием подразумевает, что пользователь знаком с основами устройства и работы железнодорожного пути для скоростей движения до 200 км/ч включительно.

Учебное пособие написано в соответствии с образовательным стандартом высшего образования Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Российский университет транспорта» (самостоятельно утверждаемый образовательный стандарт – СУОС ВО РУТ (МИИТ)) по направлению подготовки магистров 23.04.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы» и должно применяться при освоении курса по дисциплине «Железнодорожный путь и искусственные сооружения ВСМ». Настоящее пособие также предназначено для студентов, обучающихся по специальности 23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей». Работа с данным пособием подразумевает, что пользователь знаком с основами устройства и работы железнодорожного пути для скоростей движения до 200 км/ч включительно.

В статье разработана математическая модель и методика ускоренной оптимизационной оценки основных технических характеристик пассажирской подвесной канатной дороги (шага и высоты промежуточных опор, усилия натяжения несущих канатов). Для вычисления оптимальных значений этих технических характеристик ранее была разработана задача технико-экономической оптимизации. В основу задачи оптимизации была положена минимизация целевой функции – стоимости затрат на строительство канатной дороги при учете ряда конструкционных ограничений. Ускоренная оптимизационная оценка основана на том, что положение точки минимума целевой функции следует искать вдоль линии одного из упомянутых ограничений – ограничения на минимальное усилие натяжения несущих канатов. Это позволило предложить два пути ускоренной оптимизационной оценки: 1) снижение размерности задачи оптимизации; 2) замена поиска минимума целевой функции на решение нелинейного алгебраического уравнения. Предложенный алгоритм ускоренной оптимизационной оценки основных технических характеристик подвесной канатной дороги позволяет получить в точности те же их значения, что и в результате решения разработанной ранее задачи технико-экономической оптимизации, но с применением более простых математических методов

Сформулирована и решена задача условной нелинейной технико-экономической оптимизации шага установки промежуточных опорных конструкций при проектировании линий канатного метро в условиях сильно урбанизированной городской среды с учетом не горизонтальности поверхности рельефа. Задача оптимизации включает однокритериальную целевую функцию, выражающую стоимость строительства линии канатного метро (суммарную стоимость промежуточных опор, их фундамента, тягового и несущих стальных канатов и технологического оборудования). Указанная целевая функция подлежала минимизации путем нахождения оптимального сочетания шага установки промежуточных опор и усилия натяжения несущих канатов с учетом системы конструктивных, режимных, прочностных и градостроительных ограничений в виде нелинейных неравенств. При построении целевой функции были учтены 3 возможные формы провисания несущих канатов, которые могут быть реализованы для различных значений усилия их натяжения. Выполнен анализ влияния угла продольного уклона поверхности рельефа вдоль линии канатного метро на величину оптимального шагапромежуточных опор в зависимости от конструктивных и стоимостных показателей промежуточных опор, а также на стоимость 1 км линии канатного метро. Количественные расчеты показали, что с увеличением продольного уклона поверхности стоимость строительства также увеличивается с нелинейно возрастающей скоростью.

Применительно к современной ситуации в сфере общественного транспорта в городе Брянске рассмотрены основные задачи по внедрению инновационной технологии надземных пассажирских перевозок на основе подвесных пассажирских канатных дорог («Канатного метро»). Показаны преимущества канатного метро на основе мехатронной технологии транспортирования по сравнению с традиционными подвесными канатными дорогами. Выполнен технико-экономический анализ целесообразности строительства канатного метро в условиях высоко урбанизированной городской среды крупных городов, мегаполисов и городских агломераций. Приведены статистические данные о развитии парка автотранспортных средств в г. Брянске в период 2004-2016 годов и на основе анализа этих данных показана целесообразность развития надземного пассажирского транспорта как наиболее скоростного и экологически безопасного вида транспорта по сравнению с автомобильным и электрическим транспортом. Рассмотрены возможные источники финансирования проектных и строительно-монтажных работ и показана коммерческая привлекательность проекта для потенциальных инвесторов в рамках частно-государственного партнерства. Применительно к сложившейся городской застройке и основным транспортным потокам города Брянска сформулированы предложения по расположению перспективных транспортных линий канатного метро, очередности их прокладки, формированию маршрутов движения подвижного состава. Выполнена оценка трудовых и финансовых затрат на реализацию предлагаемого проекта модернизации системы общественного транспорта города Брянска на основе подвесных пассажирских канатных дорог. Предложенный вариант имеет следующие характеристики: число транспортных линий - 6, суммарная протяженность -54,8 км, общее число посадочных пассажирских станций - 26, узловых пассажирских станций – 6, общее число промежуточных опор – 100…110 штук с пролетом между опорами – 400…600 м. Стоимость строительства транспортных линий и приобретение необходимого пассажирского и технологического оборудования составит по приближенным оценкам 10,6 млрд. руб., стоимость зданий пассажирских станций – 1,9 млрд. руб.

В статье выполнен динамический анализ одной из конструкций мехатронного привода гибкого тягового органа инновационной транспортной системы «Канатное метро». Динамическая модель состоит из распределенных упругих элементов, Соединенных упруго-диссипативными связями.