ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
Введение. Снижение вибрационных воздействий на операторов машин является актуальной задачей, позволяет минимизировать влияние вибраций на здоровье, повысить работоспособность и внимание. Могут быть повышены точность и производительность работ. Проблема защиты от вибраций актуальна для всех видов машин, рабочие органы которых взаимодействуют с грунтом и дорожным покрытием. Одним из направлений снижения воздействий, наряду с виброзащитой кабин, является разработка систем виброзащиты сидений операторов. Перспективным является применение эффекта квазинулевой жесткости, что позволяет эффективно подавлять низкочастотные колебания. Для предложенной конструкции на основе параллелограммного механизма необходимо определить условие горизонтальности среднего участка статической силовой характеристики.
Материалы и методы. Для разработанной расчетной схемы с использованием известных силовых статических и геометрических соотношений выведены обладающие новизной аналитические зависимости между параметрами исходных данных и вертикальной подъемной силой механизма. К исходным параметрам относятся линейные размеры механизма, размер зоны квазинулевой жесткости, масса кресла с оператором и жесткость пружины. При выводе аналитических зависимостей использовались координаты подвижных и неподвижных относительно собственного основания точек механизма.
Результаты. Применение разработанных аналитических зависимостей позволяет для заданных параметров исходных данных построить статическую силовую характеристику механизма. Средний участок характеристики близок к горизонтальному, но в общем случае не является горизонтальным. В качестве примера для набора значений исходных данных приведена статическая характеристика, средняя часть которой не горизонтальна. Приравнивание значений вертикальной силы механизма в левой и правой граничной точках средней части характеристики позволило вывести аналитические зависимости обеспечения квазинулевой жесткости.
Обсуждение и заключение. Полученные аналитические выражения обеспечения горизонтальности среднего участка статической силовой характеристики были верифицированы. Применение выведенных условий уменьшает на единицу число параметров исходных данных. Увеличение двух размерных параметров механизма существенно уменьшает требуемую жесткость пружины механизма, что снижает металлоемкость.
Введение. Актуальная задача создания перспективных систем беспилотного управления дорожно-строительных машин может быть решена путем проведения теоретических исследований на математических моделях.
Материалы и методы. Одна из важных проблем при создании системы управления движением беспилотной машины – это составление алгоритма следования заданной траектории. Наиболее известным методом следования траектории является метод «чистое преследование», успешно применяемый для управления движением мобильных роботов.
В связи с этим была сформулирована цель исследования – адаптировать метод «чистое преследование» для управления беспилотным автогрейдером. Для достижения поставленной в работе цели были решены следующие задачи: разработана математическая модель движения автогрейдера с передними управляемыми колесами, разработана математическая модель системы управления движением автогрейдера, предложен интегральный критерий для оценки эффективности работы системы управления движением беспилотного автогрейдера, проведены теоретические исследования математической модели и получены зависимости интегрального критерия от конструктивных и эксплуатационных параметров автогрейдера и от параметра метода управления (дальность видимости), найдены оптимальные значения дальности видимости при различных значениях длины базы, коэффициента базы и скорости машины по предложенному критерию эффективности.
Результаты. В результате аппроксимации полученных оптимальных значений метод «чистое преследование» был модифицирован для управления беспилотным автогрейдером с учетом его конструктивных особенностей и скорости передвижения.
Полученные результаты могут быть использованы при создании опытных образцов систем беспилотного управления дорожно-строительных машин.
Введение. Статья посвящена результатам исследования сопротивления резанию дорожных асфальтобетонов в процессе удаления изношенных покрытий рабочими органами фрезерных машин. Актуальность работы обусловлена появлением новых марок асфальтобетонов и новых типов режущих элементов, для которых затруднительно прогнозировать нагрузки на рабочем органе при решении задач проектирования новых и обосновании режимов работы существующих машин.
Цель. Расчет параметров рабочего органа дорожной фрезы.
Материалы и методы. Экспериментальные работы проводились путем определения горизонтальной и вертикальной составляющих силы сопротивления резания асфальтобетонов. Исследования проводились на механическом стенде с подвижной плитой, с применением регистрирующей аппаратуры. Производилось разрушение четырех различных марок асфальтобетона. Для каждой марки материала проведен двухфакторный эксперимент. Производилось определение горизонтальной и вертикальной составляющих сил сопротивления резанию в зависимости от площади сечения стружки, марки асфальтобетона и типа режущего элемента.
Результаты. В результате проведения эксперимента получены данные, позволяющие обоснованно определять нагрузки на рабочем органе дорожной фрезы. Доказано, что зависимость сил сопротивления резания от площади сечения стружки режущего элемента имеет нелинейный характер. Полученные данные позволяют исчерпывающе ответить на вопросы, касающиеся обоснования параметров дорожных фрез.
Обсуждение и заключение. Полученные данные позволяют разработать математическую модель процесса фрезерования асфальтобетонов, которая даст возможность определять не только нагрузки на рабочий орган и энергоемкость процесса, но и обоснованно подходить к вопросам размещения режущих элементов на барабане, определять рациональную область режимов работы оборудования и решать задачи выбора режимов работы в зависимости от типа асфальтобетона.
ТРАНСПОРТ
Введение. Для исследования урбанизированной территории как системы использован подход, позволяющий оценивать газообразное и дисперсное загрязнения атмосферы с использованием единой шкалы экологической опасности. Рассматривались особенности загрязнения воздуха урбанизированных территорий, где на ограниченных перенаселённых площадях сосредоточено значительное количество стационарных и передвижных источников негативного воздействия на окружающую среду.
Цель исследования. использование теоретических основ для системной оценки уровня экологической опасности участка урбанизированной территории при воздействии улично-дорожной сети за счёт совокупности газообразного и дисперсного загрязнений атмосферы.
Методы и материалы. На основе усовершенствованной модели системы «Урбанизированная территория» предложена следующая гипотеза: 1) автотранспортные потоки являются одновременно и самостоятельными источниками образования дисперсных частиц, и источниками взмётывания и распространения частиц, что в присутствии газообразных загрязняющих веществ повышает уровень экологической опасности загрязнения атмосферы урбанизированной территории; 2) загрязнение атмосферы урбанизированной территории формируется при наложении газообразных загрязняющих веществ и дисперсных частиц от улично-дорожной сети на загрязняющий фон других элементов системы «Урбанизированная территория».
Результаты. Получены карты распределения расчётного комплексного индекса загрязнения атмосферы на наиболее проблемных участках урбанизированной территории г. Набережные Челны – проспекта Мира и Казанского проспекта. Полученные результаты характеризуют изменение уровня экологической опасности участков урбанизированной территории при наложении газообразных загрязняющих веществ и дисперсных частиц от улично-дорожной сети на загрязняющий фон других элементов системы «Урбанизированная территория».
Обсуждение и заключение. На основе обобщения и сравнения результатов предыдущих и настоящих исследований авторов, сопоставления их с результатами других исследователей полностью подтверждена гипотеза.
Заключение. С подтверждением гипотезы достигнута цель исследования, которое имеет научную новизну и практическую значимость для обустройства благоприятной и комфортной городской среды.
Введение. Настоящая статья посвящена проблеме определения территориальной (пешеходной) доступности остановочных пунктов в крупных городах, которая является одним из показателей качества транспортного обслуживания населения.
Целью исследования является разработка методики определения территориальной (пешеходной) доступности остановочных пунктов крупного города, насчитывающего тысячу и более остановочных пунктов, на основе общедоступных данных. Причиной исследования послужила сложность решения данной задачи, обусловленная большим количеством как самих остановочных пунктов, так и жилых объектов, непрямолинейностью кратчайшего пешеходного подхода, отсутствием подробных инструкций по выполнению расчетов и т. д. На основе обзора российских и иностранных научных источников рассмотрены подходы к определению территориальной доступности остановочных пунктов с учетом различных дополнительных параметров, таких как количество маршрутов, проходящих через остановочный пункт, интенсивность пассажирообмена, доступность социально значимых объектов и др. Приведены существующие сложности и особенности в определении доступности остановочных пунктов для индивидуальных и многоквартирных жилых домов. В рамках федерального проекта «Общесистемные меры развития дорожного хозяйства» национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги» при подготовке заявки на приобретение подвижного состава пассажирского транспорта для г. Омска авторами была проведена научно-практическая работа, в результате которой разработана методика, позволяющая преодолеть некоторые сложности в определении транспортной доступности остановочных пунктов в условиях крупного города путем использования частично автоматизированного подхода на отдельных ее этапах.
Материалы и методы. В частности, были применены такие инструменты, как конструктор карт Яндекс, табличный редактор excel, надстройка xtools для excel, программа QGIS, макрос в excel, использующий JavaScript API и HTTP геокодер.
Результаты. Расчет территориальной доступности остановочных пунктов с помощью разработанной методики проведен для г. Омска. Применение данной методики позволяет сократить трудоемкость расчетов до 10 раз.
Обсуждение. В обсуждении полученных результатов представлены указания по дальнейшему совершенствованию разработанной методики.
Введение. В условиях цифровизации экономики практическое значение имеет использование в транспортной деятельности электронного документооборота. Нормативными актами установлено, что в пакет сопроводительных товарно-транспортных документов при автомобильных перевозках входит путевой лист автомобиля. В связи с этим актуально исследование возможностей электронного путевого листа в цифровой системе управления автотранспортным предприятием для повышения эффективности его деятельности.
Материалы и методы. В исследованиях использованы методы анализа и синтеза цифрового моделирования, методы сравнения и анализа статистических данных.
Результаты. На основе системного анализа нормативных актов дана характеристика правового статуса путевого листа. Впервые сформирована обобщённая схема информационных потоков в цифровой модели автотранспортного предприятия, в которой центральное место занимает путевой лист. Реализация процедуры Process Mining в информационной системе управления автотранспортным предприятием, созданной с применением концепции «цифровых двойников», позволила получить количественные характеристики операций с путевыми листами, выполняемым персоналом.
Обсуждение и заключение. Полученные результаты обладают научной новизной и представляют практический интерес для предприятий, имеющих в собственности автотранспортные средства и осуществляющих перевозки грузов как для собственных нужд, так и по заказам.
Введение. Основной государственной целью в области обеспечения безопасности дорожного движения является сокращение числа погибших в ДТП и стремление к нулевой смертности к 2030 г. Одним из вариантов ее достижения является предупреждение ДТП с особо тяжкими последствиями. Основой эффективной системы их предупреждения является анализ основных факторов возникновения таких ДТП. Обзор научной литературы показывает недостаток знаний в этой области.
Материалы и методы. Исследование выполнено на основе выборки ДТП с особо тяжкими последствиями, которые были зафиксированы на территории Сибирского федерального округа в период с 2017 по 2020 г. Анализировались следующие параметры: количество погибших и пострадавших, вид ДТП, период суток, день недели, месяц года, состояние погоды и проезжей части. Исследование основано на многомерном частотном распределении. Расчеты и графики выполнены с помощью MS Excel и Statistica.
Выводы. Результаты представлены графически, в виде двух- и трехмерных гистограмм, а также с помощью таблиц сопряженности. Анализ структуры аварийности с особо тяжкими последствиями позволил выделить две группы ДТП, различающихся между собой по количеству раненых и погибших. Определена роль анализируемых факторов в рамках аварий с особо тяжкими последствиями.
Практическое значение. Новые знания о влиянии выделенных факторов на частоту возникновения ДТП с особо тяжкими последствиями позволят ответственным службам более эффективно планировать мероприятия по предупреждению таких аварий, а также реагировать на них, предупреждая тем самым увеличение числа летальных исходов.
Оригинальность. В исследовании впервые определены и обоснованы две группы ДТП с особо тяжкими последствиями, выявлено, что ряд факторов оказывает различное влияние на распределение аварий этих групп. Также получены новые знания относительно факторов возникновения ДТП с особо тяжкими последствиями.
Введение. Планирование маршрута перевозки крупногабаритного и тяжеловесного груза на автомобильном транспорте необходимо выполнять с учетом обеспечения безопасности дорожного движения и сохранности искусственных инженерных сооружений (мостовые сооружения, железнодорожные переезды, путепроводы и др.), контроль этих процедур осуществляется в России посредством действия разрешительной системы. В ходе перевозки водитель должен выполнять перевозку такого груза по согласованному маршруту, указанному в специальном документе (разрешение), котoрый должен находиться на борту транспортного средства. Затруднения чаще всего возникают при организации первой перевозки, в тех случаях, когда маршрут проходит вне постоянного места дислокации автотранспортных средств, когда улично-дорожная сеть и схемы движения по объездным дорогам мало знакомы водителю, а существующие навигационные системы не имеют в своей базе официальных названий автомобильных дорог согласно государственному реестру. Авторы считают, что применение цифровых технологий должно существенно облегчить выполнение перевозки сверхнормативных грузов без нарушений.
Материалы и методы. В ходе исследования построена модель организации перевозочного процесса сверхнормативного груза с использованием нотации BPMN. На основании собственного опыта авторами были определены ключевые точки контроля и построена карта рисков.
Результаты. Разработана информационная модель формирования и передачи перевозчику разрешения на перевозку сверхнормативного груза по согласованному маршруту. В разрешении в одно из полей QR Code вставляется ссылка на картографический ресурс. Такой подход дает возможность наглядно и однозначно идентифицировать согласованный маршрут.
Оригинальность и практическое значение. Оригинальность информационной модели заключается в использовании QR Code для передачи согласованного маршрута движения не в виде перечисления транзитных населенных пунктов, а в виде картографического ресурса. Практическая реализация такого решения направлена на помощь перевозчику (водителю) в неукоснительном соблюдении требований к перевозке сверхнормативного груза по согласованному маршруту.
Введение. В статье рассматривается возможность формирования стратегии оптимизации дорожного движения на основе макроскопической фундаментальной диаграммы между городскими районами. Построены зоны притяжения при максимальном и минимальном значении пограничного контроля по категории разных типов зоны притяжения. Сформированы стабильные зоны посредством соединения зон притяжения и проанализированы изменения их формы с разными значениями экзогенного потока и эндогенного потока.
Материалы и методы. Приведены данные транспортного потока центральной части улично-дорожной сети г. Цзинань (КНР), и построена городская двухзональная система полученными макроскопическими фундаментальными диаграммами. Осуществлено моделирование состояния транспортных потоков, получена закономерность их изменения при разных параметрах пограничного контроля с использованием математически-моделирующего комплекса MATLAB.
Результаты. В результате исследования получены решения для управления дорожным движением для относительного параметра завершенных и незавершенных поездок. Предложены обобщенные варианты для оптимизации дорожного движения в рассматриваемых городских зонах – выполняется 4 сочетания стратегии для управления дорожным движением, обслуживающего проектный вариант оптимизации с различными состояниями транспортного потока.
Обсуждение и заключение. Для каждой многозональной системы дорожной сети необходимо сформировать собственный характеристический вариант оптимизации транспортного потока.
Введение. Целью статьи является рассмотрение влияния демпфирования в амортизаторе на сохранность груза, безотрывное качение колеса и потери энергии в подвеске автомобиля.
Материалы и методы. Рассмотрение основано на анализе амплитудно-частотных характеристик двухмассовой модели автомобиля и зависимости работы амортизатора за цикл колебаний от частоты кинематического воздействия.
Результаты. В статье приведена расчетная схема и уравнения динамики двухмассовой колебательной системы, эквивалентной автомобильной подвеске. Рассчитаны частоты, при которых пересекаются амплитудно-частотные характеристики для различных уровней демпфирования (инвариантные точки) в двухмассовой колебательной системе. Предложено понятие «относительная работа амортизатора за цикл колебаний» и приведена формула для расчета относительной работы амортизатора в двухмассовой колебательной системе. Проведён сравнительный анализ графиков, характеризующих плавность хода, безотрывное качение колеса и потери энергии в подвеске.
Обсуждение и заключение. Выявлено, что существенные противоречия между этими требованиями возникают только вблизи второго резонанса подрессоренной массы, при увеличении частоты колебаний в зарезонансной зоне эти противоречия сглаживаются.
Актуальность. Аварийность на автомобильном транспорте в летний период года в условиях высоких температур окружающей среды имеет устойчивую тенденцию к увеличению. Основными причинами такого положения являются изменения в состоянии водителей и низкая эффективность климатических установок части автотранспортных средств. Автотранспортные предприятия учитывают в своей деятельности условия внешней среды и корректируют технологию транспортного процесса. Такими условиями внешней среды являются гололед, туман, осадки, низкая температура воздуха и другие. Однако высокая температура окружающей среды в состав такого списка не введена. В этой связи изучение особенностей функционирования автотранспортных предприятий в условиях высоких температур окружающей среды и разработка на этой основе функциональной модели обеспечения безопасности дорожного движения является актуальной задачей.
Целью настоящей работы является повышение безопасности перевозок автомобильным транспортом на основе разработанной функциональной структуры службы безопасности дорожного движения автотранспортного предприятия, учитывающей высокую температуру окружающей среды.
Методы. Работа основана на синтезе общенаучных методов исследования, в состав которых вошли положения системного анализа, а также положения теории транспортных процессов, технической эксплуатации автомобилей.
Результаты. Результатом работы стала разработанная функциональная модель службы безопасности дорожного движения автотранспортного предприятия, согласно которой она наделена контрольными и распорядительными функциями в отношении деятельности службы кадрового обеспечения, технической службы и службы эксплуатации по вопросам, связанным с безопасностью дорожного движения. Эта модель отличается от известных тем, что содержит функции реагирования на высокую температуру внешней среды. Разработан алгоритм функционирования службы безопасности дорожного движения в условиях высокой температуры внешней среды, предотвращающий её влияние на повышение агрессивности вождения и низкую эффективность климатических установок части автотранспортных средств. Эти положения составляют научную новизну работы.
Практическая ценность работы состоит в совершенствовании инструментария автотранспортного предприятия, направленного на предотвращение увеличения аварийности в условиях высоких температур окружающего воздуха.
СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
Введение. Приведены результаты анализа исследований защиты многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения, которые свидетельствует о недостаточном внимании к конструктивным системам из сборного железобетона, вследствие чего нормы проектирования ориентируют проектировщика на применение не всегда эффективных монолитных конструкций. В частности, практически не изучена проблема защиты от прогрессирующего обрушения при исключении сборных ригелей перекрытий и покрытий. Цель исследования - разработка метода расчета неразрезной системы многопустотных плит, изготовленных методом безопалубочного формования.
Материалы и методы. При проектировании защиты многоэтажных зданий из сборных элементов обычно выполняется статический расчёт с исключением вертикальных конструкций (стен, колонн) и усилением ригелей перекрытий и покрытий путем обеспечения их неразрезности. Существуют конструктивные методы усиления сборных перекрытий созданием неразрезности плит смежных пролетов с помощью соединительных элементов из пластичной арматурной стали, однако расчет таких систем не разработан. Предлагается метод расчета системы двух плит по схеме жесткой нити.
Выводы. В настоящее время разработаны теоретические методы, позволяющие решать различные задачи защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Однако существует множество конструктивных требований по защите многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения, пока не получивших экспериментально-теоретического подтверждения для эффективного решения практических задач. Представляется, что в данной статье одна из таких задач частично решена.
Введение. В данной статье представлены результаты натурной оценки участия бетона в обрушении железобетонных зданий в Бурунди.
Материалы и методы. Исследование проводилось определением прочности на сжатие бетонных конструктивных элементов исследуемых железобетонных зданий. Прочность на сжатие определялась на колоннах, балках и перекрытиях с помощью промышленного склерометра «SCHMIDT 2000» в соответствии с протоколом, описанным в «NFEN12504-2(2003)». Было изучено 17 (семнадцать) строящихся трехэтажных зданий. Для каждого здания, участвующего в исследовании, были исследованы железобетонные несущие элементы первого этажа. Полученные результаты были классифицированы в соответствии с марками цемента (32,5) и (42,5), которые использовались в бетонах исследованных зданий. Было проведено сравнение прочностей на сжатие, полученных в натурных условиях, с нормативными значениями. Достоверность полученных результатов была подтверждена корреляцией между результатами, полученными в натурных и лабораторных условиях.
Результаты. Данное исследование показало, что в Бурунди до 100% обрушений приходится на сооружения, построенные частными лицами. Было выявлено, что 100% колонн, 82% балок и 82% плит из бетона, изготовленного с использованием цемента марки (32,5), имели прочность на сжатие ниже нормативного значения (25 МПа). Также 50% колонн, 50% балок и 84% плит из бетона на основе цемента высокой марки (42,5) была ниже нормативного значения (35МПа).
Обсуждение и заключение. В данном исследовании была доказана достоверность результатов, полученных методом склерометрического испытания на железобетонных зданиях. Показано, что бетон является одним из факторов обрушения железобетонных зданий, построенных частными лицами в Бурунди. Отмечено, что низкосортный цемент оказывает большее влияние на разрушение железобетонных конструкций, чем высокосортный. В качестве рекомендации: процесс строительства железобетонных зданий в Бурунди необходимо регулировать и контролировать.
ISSN 2658-5626 (Online)