Статья: Концепция повышения пропускной способности путём регулирования транспортных потоков на основе машинного зрения (2026)

Введение. Параметры прочности и деформативности асфальтобетона существенно зависят от его температуры. В широком диапазоне варьирования температуры асфальтобетон проявляет упруго-вязко-пластические свойства. Это приводит к тому, что на макроуровне при увеличении температуры прочность асфальтобетона и его сопротивляемость деформации уменьшается. В условиях отрицательных температур асфальтобетон проявляет свойства хрупкого тела, а при положительных температурах асфальтобетон нужно рассматривать как квазихрупкий материал. Следовательно, в практику расчета нежестких дорожных одежд и проектирование состава асфальтобетонов необходимо внедрять материальные константы микроуровня (поверхностную энергию, энергию разрушения, предельные значения коэффициентов интенсивности напряжений или трещиностойкость, вязкость разрушения). Выполнен анализ методов расчета дорожных одежд, применяемых в практике дорожного строительства. Сформулирована цель работы.

Методы и материалы. Приведены сведения о концепциях хрупкого и квазихрупкого разрушения А. Гриффится и Дж. Ирвина, описан критерий роста трещины в виде J-интеграла Черепанова – Райса. Сделан вывод, что одним из вариантов расчета асфальтобетонных слоев дорожной одежды при нулевой и отрицательной температуре является применение теории хрупкого разрушения А. Гриффитса. Применение механики хрупкого разрушения позволяет определить критическое напряжение при заданном размере дефектов в структуре асфальтобетона и, наоборот, критическую длину трещины при заданном напряжении. Следующим этапом должен стать расчет по коэффициентам интенсивности напряжений или энергии разрушения, применяемые в рамках линейно-упругой механики разрушения, но учитывающей образование в вершине трещины пластической зоны с малыми необратимыми деформациями. Классические формулы А. Гриффитса содержат материальные константы, в том числе модуль упругости, величина которого зависит от содержания воздушных пустот. На микроуровне воздушные пустоты представляют собой концентраторы напряжений. Поэтому учет содержания воздушных пустот при определении модуля упругости асфальтобетона, применяемого в расчете дорожной одежды, является актуальной задачей, имеющей практическую значимость. Выполнен обзор научных работ по определению энергетических констант горячих асфальтобетонов в зависимости от вариации различных факторов.

Результаты. Приведены результаты расчета критической длины трещины для горячих асфальтобетонов на битумах марок БНД, соответствующие допуску по содержанию воздушных пустот. Из анализа результатов расчета следует, что увеличение содержания воздушных пустот приводит к снижению модуля упругости асфальтобетона и уменьшению критической длины трещины. Расчеты выполнены для трех величин удельной поверхностной энергии.

Заключение. Полученные результаты позволяют более детально производить расчет дорожной одежды

Введение. Современное строительство сталкивается с необходимостью экономии природных ресурсов и сокращения объемов строительных отходов, ежегодно образующихся в количестве десятков миллионов тонн в России и странах СНГ. Особенно актуальной проблема утилизации становится в условиях восстановления территорий, пострадавших от военных действий, таких как ЛНР и ДНР и новые регионы Российской Федерации, где разрушенные здания представляют собой как экологическую угрозу, так и потенциальный источник вторичного сырья. Разработка технологий для производства композиционных вяжущих на основе продуктов рециклинга, таких как бой керамзитобетона, является стратегически важной задачей, позволяющей решать экологические проблемы, снижать затраты на восстановление и ускорять темпы строительства. Цель написания статьи. Целью исследования является разработка и обоснование применения композиционных вяжущих на основе портландцемента с использованием тонкоизмельченного боя керамзитобетона (КБ) в качестве минеральной добавки. Задачи включают изучение влияния удельной поверхности (400 и 1000 м²/кг) и массовой доли добавки (5, 15, 25%) на физико-механические свойства вяжущих, такие как нормальная густота, плотность и прочность цементного камня, для определения оптимального состава.

Материалы и методы. В качестве исходных материалов использовались: портландцемент ЦЕМ I 42,5 (Новоросцемент), кварцевый песок и бой керамзитобетона (КБ). Получение композиционных вяжущих осуществлялось путем совместного помола цемента с предварительно дробленным (фракция 0,14–1,25 мм) КБ до удельной поверхности 400 и 1000 м²/кг. Исследования проводились в соответствии со стандартными методами испытаний в лабораториях Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. Определялись нормальная густота, плотность и прочность на сжатие (в возрасте 7, 14 и 28 сут) образцов-кубов размером 3×3×3 см. При подборе составов руководствовались «законом структурного сродства», предполагающим, что совместимость компонентов по составу и структуре обеспечивает лучшие эксплуатационные свойства.

Обсуждение и заключение. Экспериментальные исследования подтвердили, что введение боя керамзитобетона в состав вяжущего позволяет снизить нормальную густоту (водопотребность) и повысить прочность цементного камня при оптимальных параметрах. Наилучшие результаты показал состав с 15% добавки КБ, измельченного до удельной поверхности 1000 м²/кг (состав 5), который достиг максимальной прочности на сжатие – 76,34 МПа на 28 сут, что превышает прочность контрольного образца (70,94 МПа). Это связано с высокой реакционной способностью тонкоизмельченных частиц, способствующих формированию более плотной и однородной структуры. Использование грубодисперсной фракции (400 м²/кг) или превышение дозировки до 25% приводит к снижению прочностных характеристик. Таким образом, оптимальным является введение 15% тонкоизмельченного (Sуд=1000 м²/кг) боя керамзитобетона, что позволяет эффективно замещать цемент без потери качества и улучшать эксплуатационные свойства вяжущего.

Введение. Главная идея экономики замкнутого цикла заключается в максимальном вовлечении отходов промышленности в производство материалов и снижении доли вовлечения природных ресурсов. Золошлаковые отходы (ЗШО), образующиеся при сгорании угля на теплоэнергетических станциях и складируемые в золоотвалах, представляют собой перспективное вторичное сырье для получения искусственных керамических заполнителей.

Материалы и методы. В данной работе исследованы физико-химические свойства ЗШО и подобран оптимальный состав на их основе с применением водного раствора силиката натрия в качестве связующего. Методом пластического формования получены цилиндрические образцы, которые были обожжены при температуре 900–1000.

Результаты. Установлено, что с применением в качестве связующего водного раствора силиката натрия с массовой долей 25% можно получить методом пластического формования образцы с прочностью на сжатие 7–9 МПа и средней плотностью 1200–1250 кг/м3, при температуре обжига 950–1000°C. Полученные характеристики указывают на потенциальную пригодность материала в качестве искусственного керамического заполнителя для бетона.

Обсуждение и заключение. Данный состав впоследствии планируется опробовать в качестве легкого заполнителя в составе бетона.

Введение. Развитие автомобилизации в Российской Федерации требует оптимальной организации безаварийного дорожного движения, что особенно актуально для городов и городских агломераций с миллионным населением. Решение проблем с возникновением заторов и пробок в крупных населенных пунктах, являющееся характерным и для г. Новосибирска, невозможно без своевременного развития дорожной инфраструктуры и оптимизации управления дорожным движением. Наиболее перспективными методами оптимизации управления транспортными потоками на городских магистралях и перекрестках являются различные методы моделирования, способствующие установлению причин формирования заторов на проезжей части и разработке мероприятий по их устранению.

Материалы и методы. Одним из перспективных методов анализа и моделирования транспортных потоков может служить имитационное моделирование в среде AnyLogic. В качестве объекта анализа условий и оптимизации организации движения выбрано пересечение улиц Георгия Колонды – Окружная в г. Новосибирске. Натурным способом на основе видеофиксации произведен сбор объективной информации о количестве транспортных средств, проезжающих через исследуемый перекресток, в утренние и вечерние часы пик.

Результаты. На первом этапе исследований для выбранного перекрестка в среде AnyLogic разработаны исходная и оптимизированная имитационные модели для утреннего и вечернего транспортных трафиков. В результате оптимизационного эксперимента на основе изменения фаз светофорного регулирования предоставляется возможность увеличения пропускной способности перекрестка на 6,6%. Организация реверсивного движения на одной из улиц перекрестка и оптимизация параметров работы светофоров позволит дополнительно увеличить пропускную способность еще на 7,7%.

Обсуждение и заключение. Результаты исследований подтверждают перспективность применения имитационного моделирования в среде AnyLogic для оптимизации параметров светофорного регулирования и целесообразность организации реверсивного движения на высоконагруженных городских магистралях.

Введение. Развитие пассажирских автотранспортных систем в городах выдвигает в разряд необходимых решение задачи оценки уровня их организации. Существует проблема избыточного многообразия показателей, используемых для такой оценки. В результате затруднены не только сопоставительный анализ рассматриваемых систем в различных городах, но и выработка направлений развития в отдельно взятом городе. В этой связи разработка методики оценки уровня организации городских регулярных пассажирских перевозок автомобильным транспортом, направленная на решение обозначенной проблемы, является актуальной. Цель исследования состоит в разработке теоретического и методического инструментария оценки уровня организации городских пассажирских автомобильных перевозок.

Материалы и методы. В работе использованы положения общенаучных методов исследования – анализа и синтеза, математической статистики, в части анализа коллинеарности, мультиколлинеарности и ортогональности показателей, теории транспортных процессов и систем, теории управления, методы экспертных оценок. Использованы результаты натурных обследований и сплошного наблюдения, данные открытых информационных систем: официального сайта администрации г. Оренбурга и Росстата, программные StatSoft Статистика и MS Excel.

Результаты. Из существующего многообразия обосновано применение семи показателей и установлено их влияние на оценку уровня организации пассажирских автотранспортных систем. Разработанная для этого математическая модель дополнена показателем устойчивости рассматриваемой системы в условиях наступления возмущающих воздействий не форсмажорного характера. Наибольшая весомость в оценке уровня организации принадлежит показателям «Среднее значение отклонения интервалов движения автобусов от расчётных интервалов в течение суток» и «Доля территории, охваченной маршрутной сетью города».

Заключение. Разработан теоретический и методический инструментарий оценки уровня организации деятельности городских пассажирских автотранспортных систем, работоспособность которого подтверждена на примере г. Оренбурга. Уровень организации составил 0,41 с уровнем устойчивости 0,302 при допустимом значении 0,876. Направления дальнейших исследований состоят в разработке комплекса методик развития пассажирских автотранспортных систем городов.

Введение. Для механизации уплотнения грунтов в дорожном строительстве широкое применение получили вибрационные катки. В связи с высокими значениями вынуждающей силы, генерируемой вибровозбудителем, вибрационный валец катка совершает колебания с периодическим отрывом от грунта. Исследование особенностей данных режимов колебаний имеет большое значение при обосновании технических характеристик вибрационных грунтовых катков при проектировании.

Материалы и методы. В работе представлена трёхмассная реологическая модель системы «рама-валец-грунт» с деформируемым вальцом. Масса грунта равнялась 20% массы вальца. Свойства грунта моделировалась схемой Фойгта. Реологическая модель позволяет воспроизводить различные режимы взаимодействия вальца с грунтом: без отрыва и с различными видами отрыва от грунта.

Результаты. На основании результатов вычислительного эксперимента с тестовыми вибрационными катками установлены характерные особенности колебаний вальца и рамы катка, а также изменения контактной силы и продолжительности нагружения и разгрузки грунта при реализации режимов колебаний «постоянный контакт», «частичный отрыв», «двойной прыжок» и колебаний кратности 2. Обоснована целесообразность разработки перспективных грунтоуплотняющих машин, функционирующих в режиме колебаний кратности 2 и обладающих увеличенной уплотняющей способностью за счет реализации контактной силы существенно большей, чем вынуждающая сила установленного вибровозбудителя колебаний при сравнительной высокой продолжительности действия контактной силы, что обеспечивает повышение глубины распространения напряжений и, соответственно, толщины уплотняемого слоя грунта.

Обсуждение и заключение. В работе уточнены критерии отнесения реализуемых режимов колебаний к режимам «постоянный контакт», «частичный отрыв», «двойной прыжок» и колебаний кратности 2. Также представлены новые данные по значениям продолжительности нагружения и разгрузки грунта при реализации различных режимов колебаний вальца вибрационного катка, что имеет большое значение при определении глубины распространения напряжений и уплотнения грунта на глубине.

Введение. В статье отмечается, что при проведении прочностных расчетов сборочных единиц и деталей бульдозеров, в том числе ведущих колес, используются коэффициенты динамичности. Анализ результатов исследований других авторов показывает, что изучение динамических процессов, проходящих во время движения гусеничных машин разного назначения, вызывает большой интерес.

Материалы и методы. Для анализа динамических нагрузок на ведущие колеса во время копания грунта авторами предлагается использовать динамическую, математическую и имитационную модели бульдозера, разработанные на основе системного подхода, включающие двигатель трансмиссию, движитель рабочего оборудования, внешнюю среду. С использованием программного обеспечения, разработанного на основе математических моделей и позволяющего имитировать движение бульдозера, заглубление отвала, увеличение толщины стружки, рост призмы волочения, транспортировку грунта, проведен ряд численных экспериментов, имитирующих движение машины в режиме копания грунта с разными толщинами стружки.

Результаты. Результаты имитационных экспериментов, моделирующих процесс копания с разными толщинами стружки, показывают, что значения коэффициентов динамичности достигают 20% при меньших толщинах стружки и, соответственно, более низком уровне нагружения по сравнению с более высокими толщинами стружки, когда значения коэффициентов динамичности не превышают трех процентов при более высоком уровне нагружения.

Обсуждение и заключение. Таким образом, при прочностных расчетах ведущих колес гусеничного движителя бульдозера и максимальных нагрузках на рабочем оборудовании использование коэффициентов динамичности не требуется в связи с тем, что расчеты на прочность предполагают использование коэффициентов запаса, которые составляют около 20% от статических нагрузок. Необоснованное использование высоких значений коэффициентов динамичности приводит к увеличению металлоемкости конструкций, и, соответственно, увеличиваются стоимость проектируемой техники.

Введение. В данной статье представлены методика проведения экспериментов и их результаты, показывающие взаимосвязь между величиной размаха сигнала потребляемого тока и скоростью приращения давления моторного масла, температурой охлаждающей жидкости дизельного двигателя силовой установки в условиях низких температур. Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью снижения трудоемкости, продолжительности проведения технического диагностирования строительной техники, в частности бульдозера, особенно это актуально в полевых условиях Крайнего Севера. В настоящее время исследования величины потребляемого тока проведены только для положительных температур (от 40 до 90 градусов Цельсия). При изменении температуры окружающего воздуха авторами было замечено, что исследуемый диагностический параметр (величина потребляемого тока) обладает нестабильностью, неоднозначностью показаний и требует корректировки. Требования прогревания дизельного двигателя силовой установки повышают простои в ожидании проведения диагностики. Пусковые отказы двигателя силовой установки приводят к нарушению условий для диагностики герметичности надпоршневого пространства путём измерения величины потребляемого тока. Поэтому целью исследования является получение зависимостей между величиной потребляемого тока стартером и скоростью приращения давления моторного масла, температурой охлаждающей жидкости двигателя силовой установки в условиях низких температур.

Материалы и методы. В данном разделе представлены методика и результаты проведенных экспериментов. Эксперименты проводились на дизельном, 6-цилиндровом, рядном двигателе силовой установки бульдозера Shantui SD 22 в полевых условиях при отрицательных температурах.

Результаты. На основании анализа экспериментальных данных были построены математические зависимости между величиной размаха сигнала потребляемого тока двигателем силовой установки и скоростью приращения давления моторного масла, температурой охлаждающей жидкости.

Обсуждение и заключение. Расширение функциональных возможностей применения метода относительной компрессии позволяет сократить трудоемкость диагностических операций, входящих в состав технического обслуживания №3 (которое проводится через каждую тысячу моточасов) у бульдозера марки Коматцу Д-355А на 8%, а трудоемкость диагностики самого дизельного двигателя силовой установки сокращается на 24%. Проведенные исследования позволяют ввести корректирующие коэффициенты и тем самым обеспечить заданную точность измерений и сократить трудоемкость, продолжительность, повысить контролепригодность технического диагностирования дизельного двигателя силовой установки строительных машин.