ТРАНСПОРТ. ТРАНСПОРТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ. ЭКОЛОГИЯ

Авторами путем анализа значительного объема данных, полученных с использованием комплексов измерительных программно-технических, установленных стационарно на основных городских транспортных магистралях (на примере г. Перми), на основе нормативного определения понятия транспортного затора сформулированы и научно обоснованы количественный показатель состояния и индикатор формирования заторовой ситуации. Предложенные показатель и критерий базируется на процедуре «скользящего окна» при статистическом осреднении времени движения автомобилей в случайном потоке транспортных средств между измерительными комплексами (рубежами контроля). Для изучения закономерностей предложенного авторами количественного показателя и критерия заторовой ситуации выполнено длительное наблюдение за потоком автомобильного транспорта на нерегулируемом кольцевом пересечении, которое осуществлялось в течение января и февраля 2023 г. В результате статистической обработки полученного массива информации изучены закономерности предложенного показателя состояния транспортного потока, определены параметры «скользящего окна» (ширина и сдвиг по времени), обеспечивающие приемлемое структурирование этого показателя. Выполнена проверка предложенного авторами количественного критерия образования заторов автомобильного транспорта. В результате натурного наблюдения установлено, что на выбранном кольцевом пересечении отсутствуют направления движения, на которых могут генерироваться заторовые ситуации, движение по кольцевому пересечению организовано рационально. Настоящее исследование (вместе с ранее представленными публикациями об изучении движения на Х- и Т-образных пересечениях) свидетельствует, что целесообразно использовать разработанные авторами количественный показатель состояния и индикатор формирования транспортного затора как для оперативного определения угрозы возникновения заторовых ситуаций, так и для оценки качества организации движения транспорта на городских регулируемых и нерегулируемых пересечениях.

Рассматриваются вопросы применения материалов, которые будут выполнять функцию антикоррозионной защиты элементов пролётного строения, а также будут предотвращать получение травм на надземных пешеходных переходах из-за обледенения (гололёда) пешеходных зон. Также приводятся результаты анализа необходимости применения некоторых конструктивных улучшений надземных пешеходных переходов, которые будут предотвращать дальнейшее перемещение влаги на металлические части пролета надземных пешеходных переходов. Описаны основные проблемы повреждения антикоррозионной защиты металлических надземных пешеходных переходов с анализом воздействия на них агрессивных сред. Представлено описание международного опыта борьбы с гололёдом на объектах транспортной инфраструктуры. Приведены пути решения вопросов предотвращения повреждения гидроизоляции и способы недопущения или быстрого устранения гололёда, такие как: - создание системы мониторинга с помощью искусственного интеллекта для привлечения дополнительного персонала для очистки пешеходных переходов на основе аналитических данных; - создание диспетчерской службы с использованием машинного зрения для распознания изображений, что позволяет в режиме реального времени передавать сигнал в диспетчерскую службу о необходимости произвести уборку снега и гололеда на надземном пешеходном переходе, тем самым позволив перераспределить и использовать рабочий персонал и технику более эффективно; - использование гофрированной решетки из оцинкованной стали; - использование двуслойных покрытий из резиновой крошки; - использование модульных резиновых плиток, защищающих основные конструкции от повреждения и обеспечивающих хорошее сцепление с поверхностью; - использование в зимний период времени резиновых рулонных материалов; - строительство тёплых металлических надземных переходов с отопительной системой.

Текстура макрошероховатости переходных зон деформационных швов автодорожных мостовых сооружений при эксплуатации влияет на их способность к истиранию; возникновению полос наката; увеличение шума при проезде транспортных средств; на изменение коэффициента сцепления; однородность распределения активных выступов, взаимодействующих с шинами колес транспортных средств; вероятность колееобразования; неоднородность распределения противогололедных материалов и вероятность возникновения гололеда. Еще одной особенностью являются накопленные продольные и поперечные погрешности колееобразования, требующие предобработки числового ряда результатов измерения макрошероховатости. Имеется повышенный износ, а также вырывание зерен щебня из вяжущего. Поэтому в статистическом плане текстура макрошероховатости переходных зон ездового полотна не является стационарной. Применение морфологического подхода на этапе изучения научно-технического уровня технического нормирования макрошероховатости переходных зон деформационных швов мостовых сооружений позволило выявить основные показатели комплексной оценки их текстуры макрошероховатости: разновысотность, разноглубинность, расстояние между средними линиями разновысотности и разноглубинности, разнодлинность. Результаты аналитического обзора позволили обосновать перспективность дальнейшего исследования макрошероховатых дорожных покрытий, которые отличаются повышенной разновысотностью выступов и разноглубинностью впадин, а также разнодлинностью между выступами. При проведении строительного контроля было установлено, что значительная часть переходных зон деформационных швов мостовых сооружений не имеет текстуры макрошероховатости. Отсутствие текстуры макрошероховатости на данных переходных зонах является нарушением требований безопасности дорожного движения по показателю коэффициента сцепления. Впервые определены статистические показатели разнодлинности для участка макрошероховатого покрытия. К практическому применению предлагаются новые принципы технического нормирования и регулирования макрошероховатых переходных зон деформационных швов мостовых сооружений.

Приведен обзор исследований о возможности и перспективе применения переработанного бетона в качестве заполнителя для асфальтобетонной смеси. Рассматривается вопрос эффективности и экологической целесообразности включения переработанного бетона в технологию производства асфальтобетонных смесей. Обсуждается необходимость поиска устойчивых и экономически выгодных решений в дорожном строительстве и текущем содержании автомобильных дорог с использованием переработанного бетона. В качестве методов исследования используются: патентный поиск, систематизация, описание и анализ. Аналитический обзор информации выполняется по результатам отечественных и зарубежных статей, связанных с темой вторичных заполнителей и практического опыта их использования. Подробно описываются различные методы получения бетонного лома и представлены результаты испытаний образов асфальтобетонной смеси с добавлением заполнителей, содержащих вторичный заполнитель. Полученные результаты демонстрируют, что использование переработанного бетонного лома в качестве заполнителя горячей асфальтобетонной смеси является целесообразной и эффективной технологической операцией. Свойства полученного материала соответствуют действующим нормативным документам стран, проводящих исследование. В процессе выполнения исследования, а также анализа полученных результатов были рассмотрены различные иностранные работы по приготовлению горячего асфальтобетона. Установлено, что асфальтобетон, приготовленный на основе вторичного заполнителя, соответствуют предъявляемым стандартам качества. Подчеркивается потенциал переработанного бетона в качестве экологически чистого и экономически выгодного компонента для производства асфальтобетонных смесей. Таким образом, используя полученные знания, можно заключить, что исследование применения переработанного бетонного лома в качестве заполнителя для горячей асфальтобетонной смеси с точки зрения геоники является актуальным на сегодняшний день.

В последнее время в Российской Федерации растет потребность в импортонезависимости в различных сферах деятельности. Особо остро ощущается необходимость создания собственных конкурентоспособных инфокоммуникационных технологий, в том числе на транспорте. Это позволит решить проблему обеспечения безопасного обмена данными между потребителями, в том числе на транспорте, включая взаимодействие между различными видами транспорта. Инфокоммуникационные системы играют важную роль как в совершенствовании функционирования предприятий транспортной отрасли в частности, так и народного хозяйства страны в целом. Не менее важную роль играет оптимально организованная работа по перевозке грузов и пассажиров на территории страны, а также контроль данной работы. Единые информационные системы по магистральным видам транспорта в будущем должны интегрировать потоки данных между субъектами взаимодействия, а также адаптировать под них процессы, отслеживая информацию с целью повышения эффективности их деятельности. В связи с этим разработан способ повышения эффективности транспортного комплекса Российской Федерации через применение инфокоммуникационных систем, в частности создания единых информационных систем магистральных видов транспорта. В процессе исследований, результаты которых представлены в данной статье, были использованы различные методы сбора и обработки графической, текстовой и числовой информации, а также применялся статистический анализ полученных данных с использованием теории математической статистики. В рамках исследования изучено состояние и проведен анализ инфокоммуникационного развития Российской Федерации в части состояния сферы (по показателям). Описаны основные информационные системы, используемые в регулировании транспортных процессов Российской Федерации в настоящее время. Определены возможности применения инфокоммуникационных технологий на транспорте в рамках разработки единых информационных систем. Оригинальность полученных результатов заключается в обосновании необходимости создания единых информационных систем по магистральным видам транспорта с целью удовлетворения потребности профессионального сообщества в эффективном управлении транспортными процессами за счет повышения контроля и снижения затрат на перевозки в рамках единой консолидированной информационной системы управления. Научно обоснованные теоретические выводы и положения по решаемой проблеме могут быть использованы при определении возможностей и создании единых информационных систем и далее применяться при решении задач модернизации существующих систем управления транспортным комплексом Российской Федерации в соответствии с целями Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 г.

Представлены результаты исследования введенного авторами количественного показателя транспортного затора и критерия формирования заторной ситуации на примере Т-образного пересечения, характерного для улично-дорожной сети г. Перми. Для построения показателя используется операция осреднения с использованием «скользящего окна» продолжительности движения отдельных автомобилей в случайном потоке транспорта, детерминированные характеристики случайной величины - продолжительности движения отдельных автомобилей транспортного потока между рубежами контроля. Исходные данные для статистической обработки получены с помощью аппаратно-программных комплексов фиксации нарушений правил дорожного движения, установленных на рассматриваемом участке городской улично-дорожной сети. Установлены рациональные параметры «скользящего окна» (ширина и сдвиг), обеспечивающие приемлемое структурирование изучаемой функции - показателя транспортного затора. Наблюдение за транспортным потоком, рассматриваемом на Т-образном перекрестке, выполнялось в течение января-февраля 2023 г. Это позволило с использованием предложенного авторами критерия образования транспортных заторов выявить проблемные направления с точки зрения опасности образования заторных ситуаций в период наблюдения. Определены особенности эволюции предзаторных ситуаций. Предложенный количественный показатель транспортного затора целесообразно использовать для оценки эффективности светофорного регулирования на улично-дорожной сети г. Перми.

Зона устройства деформационного шва на мостовых сооружениях является одним из самых проблемных элементов мостовых сооружений на автомобильных дорогах Республики Беларусь. При обследовании мостовых сооружений состояние деформационных швов, как правило, оценивается визуально. Такой метод оценки легко реализуем и не требует больших затрат времени, однако по сути является экспертным и требует определенного опыта и высокой квалификации специалистов. Предлагается три новых метода инструментальной диагностики деформационных швов: термографический, виброаналитический и по адаптированному показателю IRI. Предлагаемые методы позволяют выполнять более объективную инструментальную оценку состояния деформационных швов с точки зрения влияния на условия движения автомобилей по мостовому сооружению. Вопрос нарушения герметичности деформационных швов в данных исследованиях не рассматривался. Для двух методов предложены критические значения измеряемых параметров, при достижении которых необходимо выполнение ремонта зоны устройства деформационных швов. Все методы опробованы в полевых условиях. Представлены результаты измерений на нескольких мостовых сооружениях, характерных для Республики Беларусь, с железобетонными рёбристыми пролётными строениями. Предлагаемые методы могут найти применение при проведении регулярных обследований мостовых сооружений, а также мониторинге. Позволяют оценить состояние шва и прилегающих участков дорожного покрытия без ограничения движения по сооружению. Предложенные критические значения измеряемых параметров развивают теорию долговечности деформационных швов. Развитие методов оценки состояния деформационных швов позволяет более точно отслеживать момент наступления их критического состояния, требующего вмешательства ремонтных служб, и, как следствие, ведет к повышению надежности и долговечности всего мостового сооружения.

Рассматриваются вопросы, связанные с определением давления грунта на конструкцию водопропускных труб в насыпи. Отмечается, что определение давления на водопропускные трубы связано с некоторыми трудностями, вызванными характером взаимодействия сооружений и окружающего грунтового массива, а также многообразием и сложностью однозначного учета грунтовых условий. Давление грунта определяется целым рядом факторов, таких как жесткость трубы, условия укладки, принятое основание, и другими. Рассматриваются основные моменты становления наиболее известных и до сих пор актуальных отечественных и зарубежных теорий расчета давления грунта, модели распределения давления, принятые допущения, ограничения и то, как учитываются упомянутые факторы, а также принципы зарубежной практики прямого и непрямого проектирования жестких бетонных водопропускных труб. Приводится анализ стандартов определения давления грунта на водопропускные трубы: СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы» (Россия), AASHTO LRFD Bridge Design Specifications (США), Standard AS/NZS 3725 (Новая Зеландия и Австралия). Для каждого стандарта рассматривается несколько загружений с учетом их специфики. При этом в качестве переменных принимаются характеристики водопропускной трубы, основания и окружающего грунта. В результате расчета анализируются значения вертикального и бокового давления грунта для жестких и гибких труб, учитываемые факторы и допущения, на основании чего делается вывод о преимуществах, недостатках и ограничениях каждого из упомянутых подходов, а также высказываются соображения о возможных направлениях перспективного развития и совершенствования норм.

В процессе эксплуатации транспортно-технологических машин происходит ухудшение их технического состояния и потеря работоспособности, в том числе из-за внезапных отказов. Поддержанием и восстановлением работоспособного состояния машин занимаются службы технической эксплуатации предприятий путем применения различных стратегий технических воздействий в рамках системы технических обслуживаний и ремонтов. Оценку эффективности эксплуатации машин принято производить на основе фактических показателей надежности, основными из которых являются коэффициент готовности и средняя наработка между отказами, которые не в полной мере позволяют оценить уровень организации эксплуатации машин на предприятии. В данном исследовании для транспортно-технологических машин установлены варианты определения средней наработки между отказами и среднего времени восстановления работоспособного состояния в зависимости от технической или эксплуатационной производительности машины. На этой основе установлены четыре варианта определения коэффициента готовности транспортно-технологических машин, несущих различный технический смысл и характеризующих надежность машин в интенсивных условиях эксплуатации, при определенной стратегии технических воздействий и фактическом уровне организации технической эксплуатации на предприятии. В результате анализа показателей надежности транспортно-технологических машин разработано предложение о проведении оценки эффективности эксплуатации машин на предприятии по критерию надежности с учетом финансовых затрат на восстановление работоспособности машин после внезапных отказов на основании дополнительного критерия - «показателя весомости внезапного отказа» транспортно-технологических машин. Предлагаемый показатель учитывает коэффициент готовности, определенный на основании наработки между отказами по эксплуатационной производительности машины и общего времени восстановления ее работоспособного состояния, а также коэффициент, учитывающий размер затрат на восстановление работоспособности относительно балансовой стоимости машины. Показатель весомости внезапного отказа не противоречит общепризнанным теориям, в том числе теории риска, и может быть использован для оценки уровня надежности машин, обеспечиваемого принятой на предприятии стратегией технических воздействий в рамках системы технических обслуживаний и ремонтов.

Предложена математическая модель износа двигателей карьерных самосвалов при модифицировании моторного масла. При этом работоспособность каждого элемента пары трения при модифицировании моторного масла увеличивается, а интенсивность работы отдельных элементов двигателя в процессе работы находится во временном интервале. Полученные выражения позволяют описать работоспособность пар трения двигателей карьерных самосвалов и дают полезную информацию о структурной перестройке в поверхностных слоях пар трения при модифицировании моторного масла двигателей карьерных самосвалов. Для оценки точности остаточного ресурса двигателей карьерных самосвалов было предложено определить среднее квадратическое отклонение диагностического параметра и, в зависимости от принятой доверительной вероятности, определить отклонения диагностического параметра от его первоначального теоретического значения. По значению остаточного ресурса двигателей путем сравнения его с сезонной наработкой необходимо принимать решение о своевременном проведении технического обслуживания или ремонта двигателей карьерных самосвалов. Также при рассмотрении поверхностного слоя в неоднородном физическом поле была получена математическая модель износа пар трения двигателей карьерных самосвалов. Эффективность разработок триботехнических материалов прежде всего определяется их свойствами и промышленным применением. Важная роль при этом принадлежит триботехническим характеристикам присадок в моторное масло, которые выполняют функции параметра оптимизации при разработке технологий и основного критерия в процессе выбора материалов для пар трения двигателей карьерных самосвалов. Они отражают состояние пар трения двигателей карьерных самосвалов, элементами которых являются контактирующие и смазочные материалы.

Представлены проблемы термомеханических повреждений колес грузовых вагонов при их роспуске на немеханизированных горках. Колесо, которое в процессе башмачного торможения находится не на башмаке, осуществляет торможение скольжением по рельсу, что и является причиной образования на его поверхности термомеханических повреждений в виде односторонних ползунов. Предложена конструкция противоползунной системы, обеспечивающая возможность проворота колеса вокруг своей оси на некоторый угол, чтобы изменить поверхность торможения. Установка на тормозной позиции немеханизированной горки систем противоползунной системы не вносит изменений в практику технологии башмачного торможения. На основе математического моделирования проведен тепловой расчет для определения минимально допустимой длины торможения колеса в режиме юза для немеханизированной горки. В качестве граничного критерия оценки допустимой продолжительности юза принята температура на поверхности контакта неподбашмаченного колеса и рельса. На основе результатов проведенных исследований сделаны выводы о динамике формирования неравномерного изнашивания кругов катания колесных пар и решены вопросы оптимизации физико-механических характеристик разгружающего модуля противоползунной системы работающей в динамически нагруженных условиях эксплуатации. Режим юза как процесс при торможении отцепов на немеханизированных горках является частью технологического процесса, поэтому в работе была поставлена задача определить рациональную его длину, при которой сформированная при торможении поверхность контакта не будет переходить в стадию интенсивного изнашивания. Решен вопрос определения оптимальной твердости разгружающей балки и минимизации угла поворота колеса относительно рельса.

Представлены результаты исследования биопозитивных подходов к проектированию систем водоотведения для автомобильных дорог в условиях изменяющегося климата. Анализ проблемы показывает, что увеличение частоты и интенсивности экстремальных осадков, связанное с глобальными климатическими изменениями, создает дополнительные гидрологические нагрузки на дорожную инфраструктуру, что приводит к повышению риска размывов, подтоплений и разрушений земляного полотна. Для оценки гидрологических параметров использована статистическая модель Гумбеля, позволяющая прогнозировать интенсивность осадков с учетом их вероятностного характера. Проведены расчеты интенсивности осадков и пропускной способности водоотводных систем для различных периодов повторяемости (10, 100 и 1000 лет). Результаты анализа подтвердили необходимость уточнения расчетных методов и увеличения размеров водоотводных устройств для адаптации дорожной инфраструктуры к изменяющимся климатическим условиям. Особое внимание уделено интеграции биопозитивных подходов, направленных на снижение техногенных нагрузок и минимизацию негативного воздействия на природные экосистемы. Предложены рекомендации по использованию экологически устойчивых материалов, улучшению конструктивных решений и разработке комплексных моделей оценки биопозитивности объектов дорожно-строительного комплекса. Полученные результаты способствуют формированию научно обоснованных подходов к проектированию дорожной инфраструктуры, устойчивой к климатическим изменениям, и могут быть применены при разработке нормативных документов, а также в практической инженерной деятельности.