Система умной инфраструктуры РЖД и нанотехногии

4. Якимов, А.Н. Дискретное представление - основа моделирования антенн сложной конфигурации/ А.Н. Якимов, Э.В. Лапшин, Н.К. Юрков // Известия Самарского научного центра РАН. - 2014. - Т. 16. -№ 4(2).- С. 454-458.

5. Якимов, А.Н. Проблемы моделирования излучения антенн с учетом влияния возмущающих воздействий/ А.Н. Якимов// Труды Международного симпозиума Надежность и качество.- 2013. - Т 1 - С. 8689.

6. Якимов, А.Н. Технология определения пространственной ориентации локальных участков деформированных поверхностей / А.Н. Якимов// Труды Международного симпозиума Надежность и качество.- 2016. - Т 1 - С. 49-52.

7. Якимов, А.Н. Анализ трёхмерной излучающей структуры методом физической оптики/ А.Н. Якимов, А.В. Неробеев// Оптический журнал.- 2017. - В 2 (84). -С. 3-9.

8. Лыков, А.В. Теория теплопроводности/ А.В. Лыков. - М.: Высш. шк., 1967. - 600 с.

9. Якимов, А.Н. Оценка температурного поля криволинейного отражателя антенны в нестационарном режиме/ А.Н. Якимов // Измерительная техника. - 2004. - №3. - С. 38-41.

10. Шишулин, Д.Н. Моделирование излучения зеркальной антенны с учетом вибрационных деформаций/ Д.Н. Шишулин, Н.К. Юрков, А.Н. Якимов // Измерительная техника. - 2013. - №11. - С. 54-56.

УДК

Перевертов В.П., Юрков Н.К.

Самара Пенза

СИСТЕМА УМНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ РЖД И НАНОТЕХНОГИИ

Система умного развития ОАО «РЖД» в сочетании с нанотехнологиями осуществляется в соответствии с задачами, которые определены Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года.

Цель инновационного развития компании - достижение эффективности результатов при постоянном росте качества предоставляемых услуг, высоком уровне инноваций и безопасности перевозок.

Рисунок 1 Основные элементы инфраструктуры РЖД

На рисунке 1 основные элементы инфраструктуры РЖД включает три уровня:

1.Обьекты управления; 2.Задачи управле-ния;3.Средства управления

Нанотехнологии - высокотехнологичная отрасль, работающая с отдельными атомами и молекулами. Такая сверхточность позволяет на качественно новом уровне использовать законы природы на благо человека. Разработки в области нанотехнологий находят применение практически в любой отрасли: в медицине, машиностроении, геронтологии, промышленности, сельском хозяйстве, биологии, кибернетике, электронике, экологии.

С помощью нанотехнологии возможно осваивать космос, очищать нефть, победить многие вирусы, создавать роботов, защищать природу, построить сверхбыстрые компьютеры и высоскоростные поезда. Развитие нанотехнологий в XXI веке изменит жизнь человечества больше, чем освоение письменности, паровой машины или электричества. Наномир сложен

и пока еще сравнительно мало изучен, и все же не столь далек от нас, как это казалось несколько лет назад.

Инновационная деятельность ОАО «РЖД» и производителей железнодорожной техники, безусловно, является актуальной темой для обсуждения. Достаточно упомянуть о том, что в 2011 году технологическая платформа «Высокоскоростной интеллектуальный железнодорожный транспорт», инициатором которой выступило ОАО «РЖД», была внесена в перечень утвержденных Правительственной комиссией по высоким технологиям и инновациям, а также, к примеру, о системе инновационного менеджмента, внедряемой в ОАО «РЖД» в рамках реализуемой Стратегии развития холдинга «Российские железные дороги» на период до 2030 года.

Таким образом, в данной работе речь пойдет о достижениях нанотехнологий и умном производстве на ОАО «РЖД» за последние 7 лет. Рассмотрим некоторые из них.

1. Пассажирские электропоезда и электровозы.

Скоростной электропоезд Pendolino SM6 (Аллегро) для линии Санкт-Петербург - Хельсинки. Уникальность этих поездов состоит в том, что они могут использоваться на линиях и с постоянным, и с переменным током. В них одновременно реализована как финская, так и российская технология коммуникаций и установлены две системы управления движением, составными частями которой являются системы контроля и диагностики. Также в конструкции поезда использована технология наклона кузова до 8 градусов, с использованием композитных материалов, что позволяет проходить повороты с более высокой скоростью и сократить время в пути (415 км) с 5 часов 30 минут до 3 часов 36 минут. Таможенный и паспортный контроль проводится в процессе движения поезда. Конструкционная скорость поездов 220 км/ч, вместимость 342 посадочных места.

1.1Двухсистемный пассажирский электровоз ЭП20 предназначен для вождения пассажирских и скорых поездов, электрифицированных на постоянном токе напряжением 3 кВ и на переменном токе напряжением 25 кВ промышленной частоты 50 Гц с максимальной разрешенной скоростью движения 160 (вплоть до 200) км/ч. Электровоз ЭП20 обеспечивает ведение поезда из 24 вагонов со скоростью 160 км/ч и поезда из 17 вагонов со скоростью 200 км/ч на прямых участках пути. Модульная кабина электровоза ЭП20 отвечает современным требованиям контроля и диагностики, безопасности, эргономики, комфорта и эстетики. Тщательная проработка эргономической схемы позволила создать современную форму кабины машиниста и конструкцию рабочего места локомотивной бригады, соответствующих мировым тенденциям.

2. Грузовые электровозы постоянного тока 2ЭС10 «Гранит» с асинхронными тяговыми двигателями, созданный ООО «Уральские Локомотивы» совместно с концерном Siemens AG успешно прошел испытания.

Порядка 60 % инженерных решений, используемых в его конструкции, впервые применяются в российском машиностроении: композиционные и наномате-риалы; бесконтактные, быстродействующие воло-коннооптические , лазерные , ультразвуковые, инфракрасные датчики и др. для систем контроля и диагностики . Производительность 2ЭС10 более чем в 3 раза превышает показатель используемых сегодня локомотивов 15ВЛ11, значительно лучше показатели энергоэффективности: удельный расход электроэнергии ниже до 30%, а удельная рекуперация выше в 2,2 раза.

Новое поколение грузовых электровозов станет одним из основных факторов повышения эффективности перевозочного процесса: появляется возможность организовать сквозное движение тяжеловесных составов по участкам со сложным профилем без переформирования поездов или применения локомотивов-толкачей. В 2012 году с использованием «Гранита» был проведен поезд весом 9 000 т с Западно-Сибирской дороги до порта Усть-Луга через Уральский хребет на расстояние 4 000 км. В 2012 году поставлено 30 локомотивов.

3. Грузовой магистральный двухсекционный тепловоз 2ТЭ25А «Витязь- изготовлены и сертифицированы ЗАО «Трансмашхолдинг» опытные образы с дизельным двигателем и адаптивной системой управления с системами контроля и диагностики производства германской компании Tognum (торговая марка MTU) серии 4 000 мощностью 2 7 00 кВт (в секции). Тепловозы проходят эксплуатационные испытания в локомотивном депо Брянск-Льговский.

4. Маневровый гибридный тепловоз ТЭМ9Н. Инновационный проект по разработке первого отечественного маневрового локомотива с гибридным приводом реализован инжиниринговой компанией ООО «Центр инновационного развития СТМ» машиностроительного холдинга ОАО «Синара - Транспортные машины». Грант на его разработку был предоставлен НКО «Фонд развития центра разработки и коммерциализации новых технологий» (Фонд «Скол-ково»). ОАО «РЖД» - главный научно-технический

партнер и заказчик нового локомотива. Опытный образец маневрово-вывозного тепловоза ТЭМ9Н, выпущенный Людиновским заводом, оснащен интеллектуальной гибридной силовой установкой эквивалентной мощностью 882 кВт, которая сочетает экологичный дизельный двигатель внутреннего сгорания (630 кВт) и накопитель энергии из литий -ионных аккумуляторов и суперконденсаторов (252 кВт). Тепловоз может использоваться для маневровой работы, в том числе и в закрытых помещениях, с заглушенным дизелем. Новый тепловоз соответствует современным мировым стандартам экологии и энергоэффективности.

5. Вагоны, оснащенные тележкой с изменяемой шириной колеи для пассажирских вагонов. ОАО «ВНИИЖТ» провело комплекс испытаний поезда Talgo, оснащенного системой автоматического перехода с одной колеи на другую, включающих в себя: 1- стационарные и ходовые тормозные испытания; 2- ходовые динамические и ходовые прочностные испытания; 3- испытания по воздействию на путь и стрелочные переводы;4- испытания на переводном устройстве с колеи 1435 мм на колею 1520 мм и обратно. Была проведена опытная поездка на участке Москва - Брест, в результате которой удалось сократить время хода на 2,5 часа по сравнению со скорым поездом.

6. Тележки грузовых вагонов нового поколения. ОАО «РЖД» в рамках реализации проекта ТВСЗ освоена технология производства тележек Barber S-2-R с нагрузкой от оси колесной пары на рельсы 23,5 тонны, модель 18-9810. Компании ОАО «РЖД» и «Ам-стед Рейл» адаптировали для условий эксплуатации на российских железных дорогах с колеей 1520 мм грузовую тележку модели 18-9836 Motion Control с нагрузкой на ось 25 тонн.

7. Строение пути- безбалластный пути. В конструкциях безбалластного пути элемент верхнего строения пути - балласт - заменен несущей плитой из бетона, равномерно распределяющей нагрузку. На плиту укладываются рельсы с применением упругих элементов. Основным преимуществом безбалластного пути является значительное сокращение объема работ по текущему содержанию и организация высокоскоростного движения.

8. Контактная сеть проекта КС-160. По проектам КС-160 проводится модернизация контактной сети (увеличение скорости движения подвижного состава до 180 км/ч) и линий автоблокировки, проведена реконструкция оборудования на 23 тяговых подстанциях.

9. Средства контроля и диагностики за состоянием нагрева буксового узла в пути. Все железные дороги ОАО «РЖД» оснащены аппаратурой теплового контроля буксовых узлов подвижного состава (КТСМ). Автоматизированы функции контроля за динамикой нагрева букс на всем маршруте следования вагона, что особенно важно в условиях увеличения гарантийных участков (АСК ПС). Значительное повышение эффективности системы КТСМ получено в результате перехода на метод абсолютного измерения температуры буксового узла в комплексе технических средств КТСМ-02. Переход на метод абсолютного измерения температуры буксового узла в градусах Цельсия стал возможен за счет применения уникальных разработок. Реализация данного метода обеспечила снижение на 4 8% количества остановок поездов по показаниям модернизированных устройств КТСМ-01, КТСМ-01Д с переходом на КТСМ-02, а в целом по сети для всех типов КТСМ на 23%. Достоверность - 96%.

10. «Умный вокзал». Проект «Умный вокзал» -это вокзальный комплекс станции Самара, эффективность функционирования которого обеспечивается за счет максимального использования интеллектуальных технологий во всех элементах его технологического процесса. Объектом внедрения технологий «умного вокзала» является весь вокзальный комплекс, включающий в себя здание вокзала и примыкающую к нему инфраструктуру. «Умный вокзал» объединяет различные инновационные системы, технические средства и технологии:

-автоматизированные системы управления процессами жизнедеятельности вокзального комплекса, направленные на снижение энергозатрат, использование альтернативных источников энергии, внедрение устройств для создания благоприятного климата внутри здания вокзала, внедрение новейших информационно-справочных устройств и

др.;

- автоматизированные системы обеспечения транспортной безопасности и снижения рисков чрезвычайных ситуаций (новейшие системы контроля технической безопасности и системы пожаротушения, автоматическая система мониторинга и технического состояния здания и др.),

- технологии «зеленого здания» (системы обеззараживания воздуха внутри вокзала, системы экологического мониторинга, устройства для сбора дождевой воды, озеленение привокзальной территории и отдельных залов вокзала).

Данные системы должны быть адаптированы к местным условиям, прежде всего, к географическому положению вокзала, климатическим особенностям района, возможности использования различных видов альтернативных возобновляемых источников энергии.

Заключение. Бурное развитие рынка железнодорожных перевозок ведет к развитию рынка всего спектра подвижного состава и путевых машин. За последние 25 лет железнодорожный парк России и наших партнеров по Таможенному союзу и СНГ существенно износился, назрела объективная необходимость в его обновлении. И с середины «нулевых» из года в год растет объем заказов на продукцию нового поколения железнодорожного

машиностроения. На первый план выходит экономическая эффективность поступающей в эксплуатацию техники и технологий. Эта проблематика многогранна, она включает в себя стоимость разработки продукта и его производство, а также стоимость содержания на протяжении всего жизнен-

ного цикла, производительность и привлекательность для конечных потребителей - пассажиров и в несколько меньшей степени - грузоотправителей.

Надежность и долговечность, ремонтопригодность и энергоэффективность, экологичность - вот какие требования предъявляет сегодняшний и уж тем более завтрашний, потребитель к подвижному составу и железнодорожной технике в целом.

При этом важен комплексный подход - кроме самой техники с улучшенными эксплуатационными характеристиками потребуются оборудование и кадры для ее обслуживания.

Технику и технологии, которые будут востребованы через 10 лет, нужно проектировать уже сейчас, чтобы ее образцы были своевременно подготовлены.

В заключение можно выделить стратегические направления инновационного развития ОАО «РЖД», в которых участвует Самарский Государственный Университет Путей Сообщения (СамГУПС) и Пензенский Государственный университет (ПГУ):

1- Совершенствование системы управления перевозочным процессом и транспортной логистики; 2- Обновление инфраструктуры; 3- Обновление подвижного состава; 4- Совершенствование системы управления и обеспечения безопасности движения поездов, снижение рисков чрезвычайных ситуаций; 5- Повышение надежности работы и увеличение эксплуатационного ресурса технических средств; 6-Корпоративной системы управления качеством, охраны окружающей среды, системы технического регулирования; 7- Развитие высокоскоростного движения; 8- Повышение экономической эффективности деятельности компании; 9- Повышение энергетической эффективности деятельности компании; 10- Разработка и внедрение новых технологий по охране окружающей среды; 11- Совершенствование системы технической диагностики; 12- Внедрение инновационных спутниковых и геоинформационных технологий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мальцева П. П. Нанотехнологии. Наноматериалы. Наносистемная техника. Мировые достижения -2008 год : сборник / под ред. П. П. Мальцева. - М. : Техносфера, 2008. - 432 с. : цв.ил. - (Мир материалов и технологий).

2. Мамонтов Д. Наука. Десять в минус девятой/ Мамонтов Д.// Популярная механика. - 2011. - № 4.

3. Старостин, В. В. Материалы и методы нанотехнологии: учебное пособие / В. В. Старостин ; под общ. ред. Л. Н. Петрикеева. - М. : Бином. Лабораторий знаний, 2011. - 431 с.

4. http://www.rzd.ru - официальный сайт ОАО «РЖД»

5.Перевертов В.П. Материаловедение: конспект лекций/ В.П.Перевертов.-Самара: СамГУПС, 2016.-136с.

6.Перевертов В.П., Андрончев И.К., Абулкасимов М.М. Качество продукции и услуг в сочетании с качеством управления. «Надежность и качество 2 017» Труды Международ.симпозиума.Т.1. - Пенза: изд-во ПГУ,2017.-С.116-120

7.Андрончев И.К., Перевертов В.П. Стратегия интерсубьектной надежности сложных технических систем железнодорожного транспорта. «Надежность и качество2 017»Труды Междунар.симпозиума.Т.1.-Пенза: ПГУ,2017.-С.7 0-7 3

УДК

Юрков1 Н.К., Горячев1 Н.В., Кузина2 Е.А.

гФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия 2ФГАОУ ВО «Московский технологический университет» МИРЭА, Москва, Россия

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАСТРОФИЧЕСКОГО ОТКАЗА В ЭЛЕКТРОРАДИОКОМПОНЕНТАХ И СИСТЕМАХ

Проводится анализ существующих методов подавления функционирования радиоэлектронных средств посредством принудительного внешнего воздействия. Показано, что вероятность функционального подавления электро-радиокомпонентов во многом зависит от внешних воздействий, среди которых выделяются сверхширокополосные сигналы. Предлагается способ двухфакторного функционального подавления беспилотного летательного аппарата.

Обеспечение высокой эксплуатационной надежности сложных технических систем (СТС), к которым относятся современные радиоэлектронные средства (РЭС) двойного назначения, является актуальной проблемой. Следует отметить, что радиоэлектронные средства напрямую связаны с жизнеобеспечением человека и поэтому достижению их высочайшей надежности посвящено множество научно-практических исследований.

Снижение надежности РЭС связано с дальнейшей микроминиатюризацией электро- радио- изделий (ЭРИ) и прежде всего с увеличением степени интеграции микросхем, уменьшением геометрических размеров элементов, снижением толщин диэлектри-

ков и глубин залегания р—п переходов, увеличением сложности и энерго- насыщенности современных РЭС, усложнением электромагнитной обстановки, наличием разнообразных электромагнитных полей при производстве, транспортировке и эксплуатации РЭС и комплектующих ее элементов. Это привело к тому, что отказы ЭРИ из-за пробоев достигают до 40-50% всех отказов на начальных этапах жизненного цикла и 20-25%- на последующих.

Современные РЭС созданы на основе сверхплотного монтажа, субмиллиметровой техники и работают с тактовыми частотами сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. Это значительно затрудняет проблему обеспечения заданного уровня надежности