ТРАНСПОРТ
Повысить скорости движения поездов на существующих железнодорожных линиях возможно за счет проведения реконструктивных мероприятий. К таким мероприятиям относятся: электрификация, строительство дополнительного пути, модернизация средств связи, удлинение приемо-отправочных путей, использование двухпутных вставок на перегоне, ввод нового подвижного состава.
Реконструктивные мероприятия для повышения скоростей движения на железной дороге проектируются так, чтобы были обеспечены безопасность и бесперебойность движения поездов, сократилось время нахождения пассажиров в пути при обеспечении потребных размеров перевозок и наименьших строительно-эксплуатационных затратах. Выбрать оптимальный способ решения задачи проектирования реконструкции железной дороги можно с использованием программ математического моделирования.
Необходимость принятия решений, для которых не полностью учтены предопределяющие их условия, а также последующее их влияние, встречается во всех областях техники и, в частности, на железных дорогах.
В статье предложен метод выбора реконструктивных мероприятий с помощью системы поддержки принятия решений. Это компьютерная система, предназначенная для анализа и выбора решений на основе объективных данных и субъективных суждений лица, принимающего решения. Суть программы заключается в вводе списка возможных вариантов решения и указании критериев для сравнения альтернатив. Далее для каждого критерия указывается его тип и вес (оценка важности критерия). Вводятся требования ко всем предложенным вариантам и производится расчет обобщенной оценки каждой альтернативы с учетом всех критериев и правил. Последним этапом будет выбор оптимального варианта для проведения реконструкции на данном участке.
В связи с тенденцией концентрации населения в городских агломерациях наблюдается рост востребованности автотранспортных услуг. Увеличивается количество единиц автомобильного транспорта в городах по всему миру. В результате выявляется ухудшение экологической обстановки ввиду устаревания парка, низкого качества топлива и горюче-смазочных материалов, особенностей режимов работы двигателей в городском цикле. Экологическую ситуацию в городах осложняет факт высокого среднего возраста автотранспортных средств. Вместе с тем опыт европейских стран показывает перспективу прироста численности подвижного состава автотранспорта, что влечет за собой увеличение экологической нагрузки. На ухудшение экологической обстановки влияет не только токсичность выбросов двигателей автомобильного транспорта, но и загрязнение среды шумом, вибрацией и теплом.
Астрахань по классификации гидрометеорологии отнесена к числу загрязненных промышленных городов. Весомый вклад в общий объем загрязнений вносят выбросы автотранспорта. Близкое расположение магистралей к жилым застройкам, сосредоточение на них городского движения, регулярные заторовые ситуации ведут к ухудшению экологической обстановки в регионе.
Учитывая ежегодный прирост подвижного состава в областном центре, становится очевидной необходимость принятия мер по снижению экологической нагрузки на экосистему региона. Так, из всего спектра возможных мероприятий наиболее целесообразным считаем внедрение следующих направлений: оптимизация маршрутов движения городского общественного транспорта; повсеместное использование технологий по дожиганию топлива; применение водородного топлива для общественного транспорта; обеспечение возможностей для эксплуатации гибридного транспорта и электромобилей на территории Астрахани; расширение спектра мероприятий по защите от шума и вибрации; обновление автомобильного парка; ужесточение контроля качества топлива, горюче-смазочных материалов, технического состояния транспортных средств. Это обеспечит снижение негативной экологической нагрузки на экосистему Астрахани, увеличив эффективность перемещения пассажиро- и грузопотоков.
Повышение несущей способности подшпального основания пути в сложных инженерногеологических условиях Сибири является одной из основных задач при модернизации восточного полигона. Вопрос о допустимом морозном пучении актуален для проектирования противопучинных конструкций при строительстве новых железных дорог, а также для устранения их на эксплуатируемых линиях. Существующую градацию допустимого морозного пучения необходимо дополнительно детализировать с учетом многообразия инженерно-геологических особенностей восточного региона.
Весеннее оттаивание пути – наиболее опасный период года. По мере оттаивания пути снижается морозное пучение. Оттаивание мерзлых грунтов сопровождается снижением их несущей способности и образованием просадок основания. В результате сезонные деформации наносят немалый ущерб путевому хозяйству дорог в условиях Сибири и препятствуют бесперебойному и безопасному движению поездов с установленными скоростями. Поэтому при определении допустимого морозного пучения необходимо учитывать весеннее оттаивание подшпального основания.
Целью данной работы является нахождение методов повышения качества жизни жителей и гостей городов за счет улучшения условий мобильности. По экспертным оценкам, суммарный ущерб изза проблем городских транспортных систем составляет 6–8 % ВВП России. Показатели смертности по причине дорожно-транспортных происшествий в российских городах в сравнении со многими городами развитых стран еще крайне высокие.
Методами проведенной работы являются: анализ существующих дорожно-транспортных проблем г. Волгограда, поиск методов решения этих проблем, практическая реализация и оценка качества проведенных мероприятий за счет моделирования и оценки показателей качества и безопасности дорожного движения. В Волгограде за последние пять лет удалось добиться только снижения числа погибших (от 90 до 58 чел. в год) в результате дорожно-транспортных происшествий, количество раненых остается относительно стабильным (от 1 200 до 1 600 чел. в год). В вопросах безопасности дорожного движения, учитывая статистику, нужно перенимать больше европейский опыт, чем опыт США. Стратегия Vision Zero является ориентиром во многих странах мира для повышения безопасности дорожного движения. Значительную роль в крупном городе как для безопасности дорожного движения, так и для пропускной способности выполняют светофорные объекты.
Предложена методология повышения качества жизни жителей и гостей городов с целью улучшения условий мобильности за счет создания и развития мест притяжения жителей, снижения доминирования индивидуального легкового транспорта, обеспечения приоритета общественному транспорту, развития сети дорог, управления светофорами и дорожными знаками в реальном времени.
Организация работы железнодорожного транспорта неотъемлемо связана с обеспечением безопасности движения. В настоящее время важное значение приобретает расчет закрепления разнородного по длине перспективного грузового подвижного состава на приемо-отправочных путях с переменным профилем. Существующие методологические решения по расчету норм закрепления необходимо совершенствовать в части расчета количества тормозных башмаков. В работе представлено развитие методики моделирования и расчета норм закрепления разнородного по длине и инновационного сочлененного подвижного состава на железнодорожных путях. Разработаны схемы приложения сил, действующих на закрепленный разнородный подвижной состав на железнодорожных путях с профилем «гора». Предложено развитие метода определения сочетания сил за счет более точного итерационного расчета результирующей силы, действующей на каждую ось закрепляемого состава, и ее суммирование с учетом ветровой нагрузки. Предлагается единый методологический подход с вариантами расчета в зависимости от типа подвижного состава: первый вариант на основе использования известных формул с учетом итерационного повагонного расчета средств закрепления и значений средних уклонов пути; второй вариант основан на использовании уточненных формул определения сил и итерационного поосного расчета средств закрепления в зависимости от уклонов под каждой осью вагона. В качестве расчетной единицы используется вагон, в случае занятия вагоном смежных участков продольного профиля пути за единицу принимается каждая ось вагона в отдельности. Представлен интерфейс авторской программы расчета норм закрепления подвижного состава. Разработанная методика и полученные значения норм закрепления позволят исключить ошибки, связанные с человеческим и технологическим факторами, а также обеспечить точный расчет количества тормозных башмаков при учете физических данных закрепляемого подвижного состава и характеристик продольных профилей путей.
В настоящее время наблюдается ряд проблем с логистикой. Разрыв цепочек поставок при высоком уровне инфляции в мире неизбежен. Рост напряженности требует рассматривать сразу несколько вариантов перевозки грузов и оценивать не только финансовые показатели, которые влияют на конечную стоимость продукта, а следовательно, и на его привлекательность для потребителя, но и риски перекрытия торговых путей. Поэтому задачи по разработке маршрутов перевозки грузов из Китая в Российскую Федерацию являются актуальными на сегодняшний день.
В статье рассмотрены проблемы перевозки сборных партий грузов из Китая в Западную Сибирь. Проведен анализ существующих маршрутов доставки продукции с целью выявления закономерностей при выборе вида транспорта на каждом технологическом этапе. Рассмотрены мультимодальные способы организации перевозок, включающие в себя взаимодействие трех видов транспорта: автомобильного, морского и железнодорожного. Основными опорными точками исследуемых маршрутов являются крупные города Китая и Российской Федерации (Шанхай, Владивосток, Новороссийск, Санкт-Петербург, Москва, Новосибирск), морские порты (Шанхай, Владивосток, Санкт-Петербург, Новороссийск) и железнодорожные станции (Владивосток-Перевалка, Клещиха, Москва-Товарная).
Проанализированы технологические операции, выполняемые при осуществлении цепей поставки продукции по различным вариантам доставки. Выявлены как общие принципы организации таких перевозок, так и их отличительные черты.
Предложены мероприятия по повышению конкурентоспособности и уровня доходности компании ОАО «РЖД» в сегменте перевозок сборных грузов из Китая в Западную Сибирь.
На железнодорожных путях промышленного транспорта, особенно на технологических путях металлургических заводов, где все чаще применяется специализированный подвижной состав (например, чугуновозы, шлаковозы и др.), в 2–2,5 раза увеличивается нагрузка на ось по сравнению с нормативными нагрузками на магистральном железнодорожном транспорте. Повышенная осевая нагрузка увеличивает интенсивность образования углублений на верхнем пласте деревянной шпалы под подкладкой и приводит к развитию трещин от воздействия прикрепителей и рельсовых подкладок на деревянных шпалах и, как следствие, к изгибу рельсовых подкладок и преждевременному выходу из эксплуатации как рельсовых подкладок, так и деревянных шпал по причине механического износа.
Опыт эксплуатации железнодорожных путей и стрелочных переводов на промышленных железнодорожных путях, по которым обращается подвижной состав с осевыми нагрузками 30–50 тс/ось, показал, что часть рельсовых подкладок выходит из строя задолго до истечения нормативного срока их эксплуатации, а деревянные шпалы и брусья имеют чрезвычайно малые сроки службы и изымаются, как правило, не из-за гниения, а из-за механического износа под подкладками.
Таким образом, острой проблемой в области текущего содержания верхнего строения железнодорожного пути на путях как промышленного, так и магистрального транспорта является увеличение срока службы рельсовых подкладок, а также деревянных шпал и брусьев в различных условиях эксплуатации.
В данной статье произведен расчет прогибов рельсовой подкладки на деревянной шпале с учетом износа древесины и переменного сечения рельсовой подкладки. Получены значения прогибов рельсовой подкладки на деревянной шпале с учетом износа древесины в зависимости от применяемой нагрузки. Применение данной методики позволяет более точно определить запас прочности рельсовой подкладки с различными размерами на проектной стадии.
Статья посвящена оценке влияния городского распределительного центра на суммарное количество доставок и скопление грузового автотранспорта при разных вариантах организации ввода-вывода внешнего грузопотока.
Подход, рассмотренный в статье, основывается на том, что каждый клиент (получатель, отправитель) выступает в роли генератора, который вносит определенный вклад в общее количество грузового трафика. В работе произведена оценка изменения удельного вклада каждого клиента и суммарного количества доставок при расположении центра в рассматриваемом районе, когда внешний грузопоток обслуживается автомобильным или железнодорожным транспортом. Расчеты показали, что в первом случае технология не будет способствовать улучшению работы из-за концентрации логистической деятельности, а во втором – центр распределения может оказать положительное воздействие.
В работе сформулировано ключевое правило: если эффект от консолидации грузов при доставке клиентам превышает эффект от концентрации грузовых транспортных средств в окрестности городского распределительного центра, тогда проект уместен в таком районе, в котором получатели и отправители не координируют доставки иным путем.
Термитный способ сварки рельсов в настоящее время применяется для соединения железнодорожных рельсов, элементов стрелочных переводов и ремонта бесстыкового пути. Широкое распространение такого метода сварки связано с относительно невысокой стоимостью рельсовых соединений. Недостатком термитной сварки рельсов является значительная продолжительность технологического процесса получения рельсовых соединений, которая составляет порядка 159…189 мин.
В данной статье предложена технология шлифования термитных сварных швов в горячем состоянии, позволяющая сократить продолжительность процесса получения сварных соединений рельсов до 74…76 мин. Рекомендуется вместо двух операций шлифования, предварительного и окончательного, выполнять одну в температурном интервале 600…560 °С. Выбор температурного интервала 600…560 °С базируется на результатах экспериментальных исследований, изложенных в данной статье. Шлифование сварных швов производили при разных температурах в диапазоне 850…560 °С. Затем оценивали твердость поверхности головки рельса, микротвердость в поперечном сечении, износостойкость и шероховатость поверхности катания в зоне сварного шва. Также были проведены микроструктурные исследования поверхностного слоя сварных швов. Согласно полученным результатам шлифование в интервале 600…560 °С приводит к повышению твердости поверхности катания в зоне сварного шва на 2…4 HRC. Измерения микротвердости в поперечном сечении показали, что толщина слоя с повышенной твердостью достигает 1…1,5 мм. Износостойкость образцов, шлифованных в температурном интервале 600…560 °С, была выше, чем других.
Апробация предлагаемой технологии подтвердила, что термитные сварные швы, шлифование которых выполняли в температурном интервале 600…560 °С, соответствуют требованиям технических условий на сварку рельсов термитным способом.
СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
Разработка котлованов, траншей под фундаменты гражданских зданий и промышленных сооружений в сложных водонасыщенных глинистых грунтах зачастую приводит к расструктуриванию грунта и значительному снижению его прочностных и деформационных характеристик. В качестве способа строительства на таких грунтах в некоторых случаях прибегают к устройству искусственных песчаных оснований. Однако нарушение технологии производства работ и использование непригодного для этой цели материала может являться причиной сверхнормативных осадок возводимых сооружений. Выполненный авторами анализ отечественной нормативной литературы показал, что строительные нормы допускают устройство искусственных насыпей из материалов различной фракции – от глинистой до щебеночной.
В статье рассматривается реальный пример аварийной ситуации на объекте промышленного строительства в городе Тобольске, а именно на подкрановых путях козловых кранов длиной более 300 м. Зафиксированные сверхнормативные неравномерные деформации основания достигали 240 мм. Для создания искусственного основания был выбран местный пылеватый песок, специфические свойства которого не были учтены в процессе проектирования. В рамках комплексного анализа данной ситуации выполнено лабораторное моделирование поведения пылеватого песка.
Целью настоящего исследования являлось определение зависимости коэффициента уплотнения пылеватого песка от траектории нагружения и процесса водонасыщения, а также выявление доли деформации просадочности от конечной деформации.
Установлено, что просадка искусственного основания, выполненного из пылеватого песка, составляет около 12 % от фактической деформации основания. При этом деформация искусственного основания от полной эксплуатационной нагрузки с учетом процесса водонасыщения составляет приблизительно 30 %. Получена зависимость конечного коэффициента уплотнения от начального, которая может быть применена для определения требуемого коэффициента уплотнения пылеватых песков при их использовании на объектах строительства. Приведена альтернативная методика устройства искусственных песчаных оснований для получения максимального коэффициента уплотнения грунта, широко используемого в пределах региона.
От качества выполнения операции уплотнения асфальтобетонного покрытия, выполняемой в процессе строительства автомобильной дороги дорожным катком, зависит долговечность сооружения в целом. В ходе уплотнения сопротивление асфальтобетонного слоя деформированию возрастает, что обусловлено непрерывным охлаждением материала, а также увеличением его плотности с каждым проходом катка. В то же время максимальное удельное давление под вальцом дорожного катка ограничено его конструктивными параметрами. Поэтому каждый каток может эффективно выполнять операцию уплотнения в определенном диапазоне физико-механических характеристик слоя.
Задачей исследования является повышение эффективности уплотнения асфальтобетонной смеси гладковальцовым дорожным катком за счет расширения технологических границ применения машины. Для решения указанной задачи рассмотрен процесс взаимодействия гладкого вальца с асфальтобетонным слоем. Для описания поведения асфальтобетонного слоя в процессе нагружения принята модель Кельвина. При рассмотрении равновесия сил, действующих по площади контакта вальца с уплотняемым материалом, с учетом начальных условий получена система нелинейных алгебраических уравнений, позволяющая определить длину дуги контакта вальца с материалом. В результате исследования функции удельного давления под вальцом катка получено уравнение для определения значения максимального удельного давления под вальцом катка. На основе полученных теоретических результатов было проведено динамическое моделирование уплотнения асфальтобетонной смеси вальцом катка.
Анализ результатов моделирования позволил сделать вывод о возможности значительного изменения максимального удельного давления под вальцом за счет регулирования скорости движения катка. С учетом разработанной методики предложена система автоматического управления для осуществления непрерывного контроля эффективности уплотнения. Предлагаемая система позволяет повысить эффективность операции уплотнения асфальтобетонной смеси дорожным катком путем поддержания максимального удельного давления под вальцом катка на уровне предела прочности уплотняемого слоя. Варьирование значения максимального удельного давления под вальцом катка осуществляется в зависимости от физико-механических характеристик уплотняемого слоя асфальтобетонной смеси и обеспечивается за счет оперативного изменения скорости движения машины.
Образование колей на покрытиях дорожных одежд нежесткого типа, в том числе на усовершенствованных асфальтобетонных покрытиях, является проблемой, которую пытаются решить во всем мире. Для этого выполняют исследования по разработке материалов и технологий, позволяющих строить слои дорожной одежды, устойчивые к сдвигу и пластическому деформированию; создают расчетные методики, позволяющие прогнозировать увеличение глубины колеи в процессе эксплуатации дороги; проводят экспериментальные и теоретические исследования, позволяющие определить максимальную глубину колеи при условии сохранения транспортно-эксплуатационных показателей дороги на приемлемом уровне. Совокупность таких исследований позволяет рассчитывать необходимую толщину дорожной одежды при ограничении глубины колеи предельным значением. В таких расчетах глубина колеи, возникающей в результате износа покрытия и остаточных деформаций слоев конструкции, сравнивается с предельным значением. Предельные значения назначаются согласно требованиям норм и стандартов. Анализ предельных значений глубины колеи, рекомендованных разными авторами и применяемых на практике в различных дорожных агентствах, показал, что эти значения отличаются в 1,5–2,5 раза.
В статье представлен метод расчета предельной глубины колеи, позволяющий ограничивать ее значения в зависимости от требуемых значений коэффициента сцепления шины с покрытием, скорости движения по участку дороги, глубины слоя воды в колее и параметров шероховатости покрытия. В основу расчета предельной глубины колеи положен критерий, согласно которому фактическое значение коэффициента сцепления шины с покрытием не может превышать предельного значения.
Армированный бетон является основным конструкционным материалом в современном строительстве. Он отличается рядом свойств и особенностей, которые необходимо учитывать для надежного и качественного проектирования разнообразных конструкций и сооружений. В настоящее время на строительном рынке, помимо традиционной стальной арматуры, распространение получила неметаллическая (композитная) арматура. Низкий модуль упругости, высокая разрывная прочность, отсутствие коррозии (в отличие от стальной арматуры), низкая теплопроводность, исключающая мостики холода в каменных конструкциях, определяют эффективность применения неметаллической арматуры в каменных и бетонных конструкциях. Следует отметить, что неметаллическая арматура становится альтернативой стальной из-за значительного роста цен на металл. Поэтому проектирование стеклопластиковой арматуры в виде коротких стержней с усилением на торцах в качестве гибких связей, установленных между слоями сборных стеновых панелей, является актуальным.
В статье представлены данные экспериментальных исследований податливости сосредоточенного анкера, выполненного из стеклопластиковой арматуры, при его выдергивании из образцов малого размера, изготовленных из тяжелого и легкого бетона. На основе опытных данных приведен численный расчет трещиностойкости стеклопластикового анкера, работающего на выдергивание. Для этого из бетонной среды у контакта сосредоточенного анкера выделена расчетная область в виде цилиндра. На внутренней поверхности, копирующей профиль сосредоточенного стеклопластикового анкера, заданы условия, необходимые для учета совместной работы анкера и бетонной плитки. Расчет, выполненный методом конечных элементов, позволяет моделировать развитие трещин, начинающихся у выступов анкера, и определить напряженно-деформированное состояние бетона плитки в условиях трещинообразования.
Результаты исследования предполагается использовать при проектировании трехслойных стеновых панелей с гибкими стеклопластиковыми связями.
Разгерметизация подземных трубопроводов, транспортирующих воду, стоки, нефтепродукты, газ, угольную пульпу и другие вещества, чревата потерями продукта, подтоплением территорий, экологическим ущербом, ухудшением санитарно-эпидемиологической обстановки, формированием взрывои пожароопасных ситуаций. Быстрое обнаружение, оценка размеров и устранение утечек продукта является актуальной задачей. В статье эта задача рассматривается применимо к водонесущим коммуникациям.
На основе предложенной физической картины истечения воды из поврежденной стенки трубопровода и последующего ее движения в толще окружающего грунта получена математическая модель процесса. В зависимости от давления воды в поврежденном трубопроводе, размера аварийного отверстия в стенке трубопровода, глубины его заложения и водопроницаемости грунта установлены четыре варианта возможного характера проявления утечки из подземного трубопровода: со сосредоточенным и рассредоточенным выходом на поверхность земли, с распределением воды в толще грунта, с дренированием соседними подземными коммуникациями.
В статье рассматриваются особенности, технологии и методы крупнопанельного домостроения. Особое внимание уделено истории и причинам появления данного вида строительства. На примере таких стран, как Польша, Корея, Германия, анализируются динамика и результаты развития крупнопанельного домостроения. Полученные результаты исследования свидетельствуют о том, что технология крупнопанельного домостроения имеет все перспективы дальнейшего развития и широкого распространения при условии внедрения энергоэффективных и экологически чистых технологий. Развитие сборного строительства в сфере многоквартирного жилья должно быть связано с еще более совершенной координацией всех процессов на основе BIM-технологий, улучшением имеющихся строительных систем в сочетании с устранением существующих недостатков в технологических процессах и сборке блоков.
В статье рассмотрены крупноблочная технология с разделением на фасадные и потолочные панели среднего размера; крупнопанельная технология с разделением на крупные фасадные и потолочные панели; проект многоквартирного жилого дома, возведенного компанией BBGK Architekci по технологии сборных крупнопанельных конструкций; соединительная система UNICON фирмы Munitec GmbH; проект большого многоквартирного дома в Корее, который возведен с использованием системы Koncz для высотных крупнопанельных зданий; несущая система поперечных стен с односторонними перекрытиями, несущая система продольной стены с предварительно напряженными односторонними плитами; конструкция жилого блока на основе системных модулей и др. Сделан вывод о важном преимуществе крупнопанельного строительства, заключающийся в возможности достижения стабильно высокого качества конечной продукции.