Статья: Особенности построения математической модели транспортного средства на основе методов структурной теории виброзащитных систем (2025)

Введение. В условиях Сибирского и Уральского федеральных округов эксплуатация нефтегазовых месторождений требует круглогодичного транспортного сообщения. Особое значение имеют автозимники и ледовые переправы, являющиеся ключевыми элементами логистики. Их надежность напрямую зависит от несущей способности льда, что делает актуальным поиск способов её повышения. Цель исследования – экспериментальное определение эффективности применения модифицирующих материалов и добавок для увеличения прочности ледовых переправ.

Методы и материалы. Для анализа использовались образцы льда, изготовленные из дистиллированной и речной воды (р. Иртыш, р. Омь), армированные древесной стружкой (пайкеритом), геосинтетическим материалом Армдор К100, а также с добавлением раствора поливинилового спирта (PVA 1788), и их комбинаций. Испытания проводились при температуре образцов –15 °C с использованием лабораторного комплекса Gotech AI-7000 LA 10. Определялась деформативность льда при имитации нагрузки от проезда тяжелой колёсной техники.

Результаты. Результаты экспериментов показали, что прочность льда зависит от состава воды – наибольшие показатели были у образцов из дистиллированной воды. Армирование геосинтетическими материалами и использование древесной стружки повышали несущую способность и деформативность льда. При этом применение поливинилового спирта оказалось наиболее эффективным.

Заключение. Полученные результаты подтверждают целесообразность использования комбинированных технологий усиления льда, особенно в случае сочетания геосеток и модификаторов. Это обеспечивает повышение несущей способности ледовых переправ и возможность их эксплуатации при более высоких нагрузках. Рекомендовано проведение опытно-конструкторских испытаний в реальных условиях для дальнейшей проверки и внедрения предложенных конструкций.

Введение. Показано, что воздушные пустоты по своей сути являются дефектами структуры асфальтобетона. Приведены сведения о математических моделях, учитывающих влияние содержания воздушных пустот как на модуль упругости асфальтобетона, так и на срок службы дорожной одежды, выраженный в суммарном числе расчетных нагрузок, которые могут быть реализованы до разрушения дорожной одежды. Поэтому учет содержания воздушных пустот при определении модуля упругости асфальтобетона, применяемого в расчете дорожной одежды, является актуальной задачей, имеющей практическую значимость.

Методы и материалы. Выполнен анализ методов учета эффекта накопления повреждений, применяемых к расчету асфальтобетонов и других материалов по сопротивлению усталостному разрушению. На основании этого анализа сделан вывод о возможности применения к определению модуля упругости асфальтобетона теории повреждаемости. Подчеркнута аналогия между повреждаемостью Ю. Н. Работного и содержанием воздушных пустот. При этом обоснована возможность применения к расчету модуля упругости асфальтобетона принципа деформационной эквивалентности поврежденной и сплошной среды. К расчету напряжения от растяжения при изгибе применена концепция Л. М. Качанова, состоящая в увеличении величины напряжения при возрастании количества повреждений.

Результаты. Приведены результаты расчета модулей упругости асфальтобетона на битуме марок БНД при различном содержании воздушных пустот, но в пределах, допускаемых ГОСТ Р 58406.2–2020. За счет этого дополнены данные ГОСТ Р 71404–2024 о значениях модулей упругости асфальтобетонов. Целесообразность дополнения авторами данных ГОСТ Р 71404–2024 объясняется тем, что температура асфальтобетонной смеси в различных частях кузова самосвала различна, что обуславливает неодинаковые условия уплотнения смеси по ее температуре. В этом случае испытания кернов, взятых из точек отбора, расположенных друг от друга на близком расстоянии, показывают практически одинаковое содержание битума, но разное содержание воздушных пустот. Поэтому при проектировании нежестких дорожных одежд нужно ориентироваться на модули упругости асфальтобетона, соответствующие максимальному допуску по содержанию воздушных пустот.

Заключение. Полученные результаты позволяют более детально производить расчет дорожной одежды.

Введение. В данной публикации проводится сравнительный анализ двухфазной и трехфазной теорий транспортных потоков. Рассматриваются ключевые отличия между этими теориями, их применимость к реальным транспортным системам, а также фазовые переходы, учитываемые моделями теорий. Основное внимание уделяется эмпирическим данным и моделированию сложных динамических явлений на дорогах. В статье подчеркивается научная новизна трехфазной теории Б. Кернера, ее преимущества в прогнозировании заторов и управлении транспортными потоками.

Материалы и методы. В исследовании рассмотрены и проанализированы классические теории транспортного потока, включая двухфазные модели, основанные на фундаментальной диаграмме, и трехфазная теория транспортного потока, разработанная Б. Кернером. Основное внимание уделялось теоретическим аспектам, сравнительному анализу и интерпретации ключевых положений этих теорий. Исследование базировалось на анализе научной литературы. Основными источниками информации служили рецензируемые статьи, опубликованные в ведущих научных журналах по транспортной тематике, монографии, посвященные теории транспортных потоков и их применению в управлении движением, доклады и материалы международных конференций, а также иные источники, охватывающие как классические подходы, так и современные тенденции в моделировании транспортных потоков.

Результаты. Сделан сравнительный анализ общей двухфазной теории транспортного потока и трехфазной теории транспортного потока Б. Кернера. В двухфазной теории, базирующейся на фундаментальной диаграмме трафика, основными фазами являются свободный и плотный потоки. Эти фазы описываются через взаимосвязь между плотностью, потоком и скоростью движения автомобилей. Фазовый переход в двухфазной теории возникает из-за превышения критической плотности транспортных средств. Трехфазная теория описывает несколько фундаментальных свойств фазовых переходов: от свободного к синхронизированному, от синхронизированного к широким кластерам, а также обратные переходы и их различные варианты.

Обсуждение и заключение. Основные результаты исследования заключаются в детализированном сравнении двух теорий, что позволяет выявить критические аспекты и потенциальные направления их дальнейшего развития. В частности, было показано, что трехфазная теория Кернера обладает более широкими возможностями для описания метастабильных состояний и сложных переходов между фазами, что делает ее предпочтительной для анализа транспортных потоков в условиях современных мегаполисов.

Введение. Обоснована актуальность прогнозирования пассажиропотока автобусного транспорта общего пользования в условиях устойчивого сокращения объёмов перевозок, старения подвижного состава и трансформации транспортного поведения населения. Показана необходимость разработки прозрачной, интерпретируемой и статистически обоснованной модели, учитывающей как демографические, так и инфраструктурные факторы.

Цель исследования – разработать интерпретируемую и статистически обоснованную регрессионную модель среднесрочного прогнозирования пассажиропотока автобусного транспорта общего пользования, учитывающую демографические и инфраструктурные детерминанты, с возможностью адаптации к условиям различных регионов.

Методы и материалы. В исследовании использованы официальные статистические данные по Воронежской области за 2010–2024 гг., включая число перевезённых пассажиров, численность населения и наличие эксплуатационных автобусов. В качестве метода прогнозирования применена множественная линейная регрессия с учётом временного тренда.

Методология. Построена регрессионная модель зависимости пассажиропотока от демографических и инфраструктурных факторов; оценка параметров выполнена методом наименьших квадратов, качество модели проверено по коэффициенту детерминации, статистической значимости коэффициентов и анализу остатков. Результаты. Модель показала высокую объясняющую способность (R² = 0,94); прогноз на 2025–2031 гг. указывает на устойчивое снижение пассажиропотока – с 254,7 тыс. до 177,5 тыс. чел., что связано в первую очередь с демографическим спадом. Обсуждение. Отрицательный коэффициент при числе автобусов отражает не причинно-следственную связь, а реакцию системы на падение спроса; положительный тренд компенсирует нелинейные эффекты последних лет. Результаты согласуются с общероссийскими тенденциями и подчёркивают необходимость перехода от количественного к качественному управлению перевозками.

Заключение. Разработанная модель является интерпретируемой, практически применимой и пригодной для стратегического планирования. В перспективе планируется расширение набора переменных, переход к маршрутно-ориентированному прогнозированию и интеграция модели в систему сценарного планирования.

Введение. В условиях трансформации транспортно-логистической системы России и усиления роли региональных грузопотоков актуальной задачей становится разработка надёжных инструментов долгосрочного прогнозирования объёма грузовых перевозок. В статье представлена эконометрическая модель прогнозирования объёма перевезённых грузов автомобильным транспортом в Белгородской области на период до 2040 г.

Методы и материалы. В качестве материалов использованы официальные статистические данные за 2010–2023 гг., включая объём перевозок, валовой региональный продукт, протяжённость автомобильных дорог и количество грузовых автомобилей. Методологическую основу исследования составляет множественная линейная регрессия с последующей диагностической проверкой на мультиколлинеарность, гетероскедастичность и автокорреляцию остатков.

Результаты. Построенная модель объясняет 87% дисперсии объёма перевозок (R² = 0,87), средняя абсолютная процентная ошибка (MAPE) составляет 4,2%. Все коэффициенты статистически значимы (p < 0,05), что подтверждает её надёжность для сценарного прогнозирования в условиях геополитической и экономической неопределённости.

Заключение. Результаты работы могут быть использованы органами исполнительной власти субъектов РФ при разработке транспортных стратегий, инвестиционных программ и логистических кластеров, а также интегрированы в цифровую экосистему Национальной цифровой транспортно-логистической платформы (НЦТЛП) и Транспортно-экономического баланса (ТЭБ).

Введение. Аварийность в Российской Федерации, не смотря на общее снижение данного показателя за последние годы, все еще находится на достаточно высоком уровне. Смертность в результате дорожно-транспортных происшествий в нашей стране находится также на достаточно высоком уровне. Между тем возникновение дорожно-транспортного происшествия (ДТП) как явления зависит от наличия фактора или совокупности факторов, которые в своем состоянии выходят за пределы нормы, инициируя тем самым опасную совокупность событий, приводящих к ДТП. В связи с этим оценка влияния различных факторов на аварийность, их выявление и профилактика является актуальной научной задачей.

Материалы и методы. В данной статье сформулированы основные положения по формированию интеллектуальной информационной системы, основанной на интегральном учете весов взаимосвязанного массива критериев и подкритериев, получаемого путем нормализованной экспертно-экспериментальной оценки основных конечных весовых элементов подсистем, образующих общую систему, на различных уровнях формирования общей оценки безопасности дорожного движения на отдельном участке улично-дорожной сети. В качестве объекта оценки выступает дорожно-транспортное происшествие как явление на участке улично-дорожной сети, сформированное из совокупности предикторов (конечных элементов) оценки, составляющих на разных уровнях оценки подкритерии, критерии и подсистемы общей системы оценки, один или несколько из которых имеет отклонение от нормального состояния, что приводит к аварийной ситуации и возникновению дорожно-транспортного происшествия как явления.

Выводы. В результате исследования сформирован многокритериальный метод оценки уровня безопасности дорожного движения на участке улично-дорожной сети с использованием конечных предикторов оценки отдельных подсистем в рамках системы «Водитель – Транспортное средство – Дорога – Окружающая среда (ВАДС)», ранжирование и взаимовлияние которых реализовано в виде программного продукта, включающего в себя расчетные методы на основе правил нечеткого вывода. Оценка предикторов состояния системы оценивается исключительно экспертно-экспериментальными методами мест концентрации дорожно-транспортных происшествий на участках улично-дорожной сети. Указанный метод универсален, имеет несколько уровней оценки различных факторов влияния, а также может быть дополнен при необходимости дополнительными предикторами оценки.

Рамки исследования/возможность последующего использования результатов научной работы. Предложенный метод может служить основой к формированию аналитической базы состояния транспортной среды в нашей стране на предмет ее безопасности, а также выступать в качестве основы для дальнейшего трансформирования системы ВАДС в более продвинутые системные формы.

Практическое значение. Результаты исследования могут использоваться при комплексной оценке безопасности дорожного движения с целью выявления факторов, влияющих на возникновение аварийной ситуации для проведения профилактических мероприятий по устранению данных факторов, как причины происшествий.

Оригинальность. Впервые к оценке безопасности дорожного движения на участке улично-дорожной сети применяется комплексный подход с использованием декомпозиции взаимодействующих подсистем системы ВАДС на предикторы оценки, состояние которых определяется не прогнозными или статистическими методами, а путем экспертно-экспериментального исследования с установлением критериев, выходящих за пределы нормы.

Введение. В статье рассматривается проблема повышения эффективности и безопасности городских транспортных систем за счет внедрения динамического управления скоростью движения. Актуальность исследования обусловлена необходимостью адаптации параметров движения к изменяющимся дорожным и погодным условиям в реальном времени. Работа анализирует эволюцию от классических систем управления дорожным движением к усовершенствованным системам (УСУДД), интегрированным в интеллектуальные транспортные системы (ИТС). Особое внимание уделяется методам динамического управления скоростью с использованием табло переменной информации (ТПИ) и перспективам внедрения коммуникационных технологий «инфраструктура – транспортное средство» (V2I).

Материалы и методы. Основным методом исследования является имитационное моделирование в Aimsun на примере улично-дорожной сети г. Казани. Было разработано 12 стратегий зонального регулирования скорости (от 20 до 80 км/ч) и проведен их сравнительный анализ методами мезо- и микромоделирования для утреннего пикового периода.

Результаты. Результаты показали, что дифференцированное управление эффективно влияет на параметры потока. Наилучшие результаты продемонстрировала Стратегия С3 (ограничения 80, 60, 60 км/ч по зонам), обеспечив минимальные общие затраты времени (769 253 сек), максимальную среднюю скорость (35,33 км/ч) и пропускную способность (35 566,5 ТС/ч). Стратегии с равномерно низкими ограничениями ухудшили все показатели.

Обсуждение и заключение. Проведенное исследование подтверждает высокую эффективность динамического зонального управления скоростью для оптимизации транспортных потоков в городских условиях. Установлено, что дифференцированное регулирование (а не единое жесткое ограничение) позволяет находить баланс между пропускной способностью, скоростью движения и уровнем загрузки сети. Наилучшие результаты показала Стратегия С3, предполагающая относительно высокие допустимые скорости на магистральных направлениях. В перспективе повышения эффективности управления связано с интеграцией технологий V2I, позволяющих реализовать индивидуальное и непрерывное регулирование скорости для каждого транспортного средства, что приведет к дальнейшей гармонизации транспортного потока и повышению безопасности.

Введение. Выполнен обзор подходов повышения безопасности дорожного движения и применяемых для этого методов и моделей. Выявлено, что детская безопасность на дорогах остается насущной проблемой всего мирового сообщества. Отмечено, что, несмотря на значительное сокращение числа дорожно-транспортных происшествий на иркутских автомобильных дорогах, их величина по-прежнему высока, поэтому исследование динамики всех показателей и влияющих факторов следует продолжить для выяснения тенденций их изменения.

Цель проведения исследования. Моделирование тенденций изменений количества ДТП и травмируемых в ДТП участников с использованием регрессионного анализа, исследования изменений показателей ДТП и влияющих факторов на автомобильных дорогах Иркутской области за период 2019–2024 гг.

Материалы и методы. Для прогнозирования численностей ДТП и травмируемых (сумма погибших и раненых) на иркутских дорогах за 2019–2024 гг. данные статистики ГИБДД обрабатывались в пакете Statgraphics. По наибольшей величине коэффициента детерминации выбирался вид регрессионной модели. Динамика аварийности показателей дорожного травматизма иллюстрирована в MS Excel. Применялись методы: системного анализа, компьютерного моделирования на основе регрессионного анализа, статистического анализа связей факторов, провоцирующих реализацию ДТП.

Результаты. Выполнен анализ дорожной аварийности в Иркутской области за 2019–2024 гг. Получены регрессионные модели численностей ДТП и травмируемых с высокими коэффициентами детерминации 99,4–99,6%, что позволяет их использовать для прогноза.

Заключение. Исследование продемонстрировало устойчивое уменьшение числа ДТП и травмируемых в нем людей, получены статистически значимые модели регрессий их динамики. Показано, что в 2024 г. произошло 88,7% ДТП вследствие нарушения ПДД водителями. В 70,32% случаев нарушали правила водители легковых автомашин (из них в 14,5% водителей были пьяны), 41% водителей- нарушителей правил были возрастом от 30 до 50 лет. В 14,5% случаев нарушали ПДД водители со стажем управления, превышающим 30 лет.

Введение. Дорожно-транспортные происшествия (ДТП) – одна из главных причин смертности. В 2024 г. в ЕС погибло 19 940 чел., в РФ – 14 400 чел. Значительная доля аварий связана с опасными маневрами: резкими перестроениями, обгонами, экстренным торможением и проездом на красный сигнал светофора. Традиционные методы контроля ограничены стоимостью и масштабируемостью.

Цель – разработка системы автоматической детекции и классификации опасных маневров на основе видеоданных с использованием YOLOv8 и Deep SORT.

Материалы и методы. Предложена система из четырёх модулей: модифицированный YOLOv8n (с P2-слоем, LW_C2f, Wise-IoU) для детекции ТС; оптимизированный Deep SORT для трекинга; анализ траекторий с калибровкой камеры; классификация маневров по порогам ускорения (0,35g – смена полосы, 0,30g – торможение), пересечению разметки и состоянию светофора (YOLOv8). Обучено на 45 000 изображений ТС и 20 000 для re-ID.

Результаты. Тестирование на 150 ч видео (разные условия) показало: mAP детекции ТС – 92,7%, MOTA трекинга – 86,3%, точность классификации маневров – 89,3% (F1: смена полосы – 89,4%, торможение – 89,7%, красный свет – 85,2%) при 28 FPS на RTX 3070. Задержка – 0,12 с.

Обсуждение и заключение. Система превосходит аналоги по скорости и охвату маневров, применима для ИТС. Ограничения – снижение точности в тумане/дожде. Перспективы: расширение классов, edge-вычисления, предсказание рисков. Внедрение снизит аварийность и автоматизирует контроль ПДД.

Введение. В условиях стремительной урбанизации и повышения экологических требований к городскому транспорту вопрос перехода на экологически чистые виды подвижного состава становится особенно актуальным. Москва, как мегаполис с высокой плотностью населения и интенсивным транспортным потоком, сталкивается с необходимостью сокращения выбросов загрязняющих веществ и улучшения качества городской среды. Целью данного исследования является всесторонняя оценка целесообразности замены автобусов с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) на электробусы в качестве основного вида наземного городского пассажирского транспорта (НГПТ).

Материалы и методы. Исследование базируется на многокомпонентной методологии, объединяющей качественные и количественные подходы. Информационную основу составили официальные данные ГУП «Мосгортранс», включающие статистику эксплуатации и сведения о техническом обслуживании подвижного состава. Для сбора данных проведено анкетирование двух целевых групп (пассажиров НГПТ и водителей). Проведен сравнительный технико-эксплуатационный анализ ключевых параметров работы автобусов с ДВС и электробусов (энергопотребление\расход топлива, затраты на техобслуживание, выбросы СО2).

Результаты. В результате исследования получены доказательства экономической и экологической целесообразности использования электробусов в московской агломерации. Установлено наличие положительного социального эффекта, выражающегося в повышении комфорта пассажиров. Отмечены существенные инвестиции, требуемые для построения современной зарядной инфраструктуры и поддержание необходимого парка техники.

Обсуждение. Несмотря на имеющиеся ограничения, проведённый анализ подтвердил перспективность электробусов как основного элемента НГПТ Москвы. Основные рекомендации касаются постепенного внедрения электробусов, акцентируя внимание на развитии сетей зарядных станций и разработке механизмов стимулирования производителей и операторов транспортных услуг.

Заключение. Полученные результаты представляют интерес для администрации Москвы, транспортных компаний и общественных организаций, заинтересованных в обеспечении комфортной и безопасной городской среды. Новизна работы заключается в глубоком изучении влияния технологий на жизнь большого числа людей и взаимодействии инженерно-технических решений с социальным восприятием.

Введение. Двигатель внутреннего сгорания является сложным агрегатом, работоспособность которого тесно связана с исправностью различных систем управления, в частности электронных. Отказы в электронных системах управления вызывают нарушение нормального режима работы двигателя, переводя его в режим ограниченной функциональности. Акустические шумы, издаваемые двигателем при различных режимах работы, могут быть параметром, с помощью которого возможно произвести диагностику двигателя и идентифицировать неисправность. В статье приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по сравнительному анализу методов акустического диагностирования электронных систем управления бензиновым и дизельным двигателем внутреннего сгорания.

Материалы и методы. Совершенствование силовых установок современных транспортно-технологических машин (НТТМ) было и остается актуальной задачей. Одним из векторов реализации этой задачи является использование автоматизированных систем управления и контроля работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), основанных на применении электронных и микропроцессорных технологий. Благодаря использованию таких систем значительно повышается эффективность работы ДВС. Однако сложность устройства и конструктивные особенности этих систем увеличивают возможность возникновения потенциальных неисправностей двигателя, связанных с их отказами. Вследствие этого существует необходимость разработки и реализации различных методов их диагностирования. Предлагаемая оценка функциональности таких электронных систем по издаваемым двигателем акустическим сигналам является одним из способов оперативного технического контроля. Регистрация шумовых характеристик осуществляется портативным звукозаписывающим устройством, в дальнейшем обрабатывается и анализируется с использованием специализированного программного обеспечения. Простота и оперативность применения метода являются преимуществом в сравнении с другими традиционными методами диагностирования, в особенности при работе в полевых условиях, непосредственно в местах применения машин. Авторами статьи ранее производилась экспериментальная оценка возможности применения метода акустического диагностирования функциональности электронных систем бензинового двигателя. В данной статье представлены результаты исследования по применению подобного метода на дизельном двигателе, и произведена сравнительная оценка полученных результатов. Объектом исследования является дизельный двигатель, входящий в состав обучающего стенда фирмы GNFA. Стенд предназначен для изучения электронных систем управления работой дизеля. Возможности стенда позволяют задавать различные неисправности электронных систем путем размыкания электрической цепи в блоке предохранителей, вызывая тем самым полный отказ двигателя или переход его работы в режим ограниченного функционирования. Авторами статьи замерялись и анализировались акустические параметры двигателя при различных режимах ограниченного функционирования и сравнивались с шумовыми параметрами ДВС в нормальном режиме работы.

Результаты. В работе произведен анализ различного рода неисправностей электронных систем управления дизельного ДВС. Выделены три состояния работы двигателя: двигатель работает в нормальном режиме функционирования; двигатель не работоспособен (не запускается); двигатель работает в режиме ограниченной функциональности. Представлен анализ и сравнение акустических параметров работы дизельного двигателя в условиях этих состояний, с последующим обоснованием правил идентификации неисправностей электронных систем путем спектрального разложения шумового фона. Произведена сравнительная оценка по результатам исследований на бензиновом и дизельном двигателях.

Обсуждение и заключение. Результаты исследования могут стать научной основой метода оперативного технического контроля состояния ДВС НТТМ путем акустической оценки качества работы электронных систем управления.