Анализ деформаций железнодорожного пути на участках подходов к металлическим мостам с безбалластным мостовым полотном на Восточно-Сибирской железной дороге

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (56) 2017

УДК 624.21 + 625.032.6+ 625.171

Д. С. Алтынников, Д. А. Ковенькин

DOI: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).176-183

Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация Дата поступления: 2 ноября 2017 г.

АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ НА УЧАСТКАХ ПОДХОДОВ К МЕТАЛЛИЧЕСКИМ МОСТАМ С БЕЗБАЛЛАСТНЫМ МОСТОВЫМ ПОЛОТНОМ НА ВОСТОЧНО-СИБИРСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ

Аннотация. Согласно Стратегии развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 года все большую актуальность набирает тема внедрения участков переменной жесткости на подходах к мостам с безбалластным мостовым полотном. Характеризуется это тем, что стратегия выдвинула два основных направления развития по повышению скоростного и тяжеловесного движения. В связи с этим каждый год увеличивается динамическое воздействие на железнодорожный путь. Данные динамические воздействия приводят к различным видам дефектов и деформаций. Одним из наиболее уязвимых мест являются подходы к мостам, которые характеризуются резким изменением жесткости пути. Ввиду этого был произведен анализ деформаций, возникающих на больших металлических мостах с безбалластным мостовым полотном на Восточно-Сибирской железной дороге. В статье описана обработка лент путеизмерительного вагона, которая показывает глубину просадки на пути и ее месторасположение. Рассмотрено определение такой деформации, как «просадка рельсовых нитей», а также приведены их характеристики и нормированные значения. Для визуализации представлен фрагмент ленты с высокими значениями по величине просадок рельсовых нитей. В ходе анализа выявлены механизмы и закономерности в сезонности возникновения и развития такого рода деформаций. Произведено соотнесение деформаций по степеням согласно нормативному документу «Инструкция по оценке состояния рельсовой колеи путеизмерительными средствами и мерам по обеспечению безопасности движения». В ходе исследования статистических данных установлено количество и характерные места расположения просадок рельсовых нитей. В качестве примера в статье был выбран мост через реку Китой.

Ключевые слова: деформация, просадка рельсовых нитей, ленты путеизмерительного вагона, мосты с безбалластным мостовым полотном, участки переменной жесткости, подходы к мостам.

D. S. Altynnikov, D. A. Koven 'kin

Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation Received: November 2, 2017

THE ANALYSIS OF THE RAILWAY TRACK DEFORMATIONS IN THE AREAS OF APPROACHES TO METAL BALLASTLESS BRIDGES ON THE EAST-SIBERIAN RAILWAY

Abstract. According to the Strategy of development of the railway transport of the Russian Federation up to year 2030, a subject of introduction of sites of variable rigidity at the approaches to bridges with the ballastless bridge deck gains the increasing relevance. It is characterized by the fact that the strategy has put forward two main directions of development on the increase of the high-speed and heavy train traffic. Thus, the dynamic impact on the railway track increases year by year. These dynamic influences lead to different types of defects and deformations. One of the weakest points is approaches to bridges which are characterized by a sharp change of the track rigidity. Due to this, the analysis of the deformations arising on big metal bridges with ballastless bridge deck on East Siberian Railway has been made. This paper examines tape data processing of the track-measuring car, which shows the depth of the track sagging and its location. The considered definition of such deformation as the "sagging of rails", and also their specifications and normalized values are provided. For the descriptive -visualization, a tape fragment with high values on a size of the sagging of rails is presented. During the analysis, mechanisms and regularities in seasonality of emergence and development of such deformations are revealed. The correlation of the deformations on degrees according to the regulatory document "Instruction on the assessment of the condition of the rail track by track-measuring cars and measures for the movement safety" is made. During the research of statistical data, the quantity and the characteristic locations of the rails sagging is established. A bridge through the Kitoy River has been chosen as an example in the article.

Keywords: a deformation, the sagging of rails, a track-measuring car, bridges with the ballastless bridge deck, sites of a variable rigidity, approaches to bridges.

Введение

В соответствии со Стратегией развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 года [1] в рамках модернизации и расширения железнодорожной сети, планируется повышение маршрутных скоростей для пассажир-

ских линий и повышения весовых норм для грузовых участков дорог до 25-30 тонн на ось.

Данные нововведения требуют более детального подхода и проработки задач, направленных на динамические воздействия поездами на мосты, тоннели, трубы и земляное полотно.

©Д. С. Алтынников, Д. А. Ковенькин, 2017

Транспорт

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 56, no.4

Также одной из основных задач является снижение вибродинамического влияния на участки сопряжения земляного полотна и искусственных сооружений. Как известно, в местах сопряжения железнодорожных металлических мостов с насыпями подходов резко меняется жесткость пути. Это обусловлено тем, что на мостах уложено безбалластное мостовое полотно, а на подходах, обычная конструкция пути. Такой резкий переход отрицательно воздействует на верхнее строение пути и приводит к значительным расстройствам, таким как просадки и перекосы. Решения поставленной задачи можно достигнуть с помощью плавного изменения модуля упругости подрельсового основания. Это достигается устройством конструкций переменной жесткости на подходах к искусственным сооружениям. Строительство таких конструкций осложняется тем, что капитальный ремонт или реконструктивные работы необходимо проводить в короткие сроки и в стеснённых условиях, при этом сохраняя пропускную способность сети. Актуальность этой проблемы была рассмотрена в работах [2-4].

В ходе проектной работы над реализуемыми параметрами в рамках Стратегии возникает необходимость в разработке и внедрении конструкций переменной жесткости, которые позволят пропускать поезда с заявленными скоростями и установленными весовыми нормами и при этом снизить количество дефектов и повысить безопасность на искусственных сооружениях.

На сегодняшний день для того, чтобы оценивать, насколько безопасно движение, необходимо непрерывно контролировать множество характеристик пути (ширина колей, отступления по уровню, просадки и перекосы пути).

Для осуществления контроля над элементами железнодорожного пути используют так называемые вагоны-путеизмерители. На базе такого вагона установлено специальное оборудование, позволяющее во время движения оценивать множество параметров рельсовой колеи с высокой точностью.

Существует множество различных модификаций вагонов, например: с ручной обработкой и компьютеризированной, самоходные и прицепные вагоны и т. д.

На Восточно-Сибирской железной дороге используется компьютеризированный вагон-лаборатория КВЛ-П2.1 (рис. 1).

КВЛ-П2.1 предназначен для автоматизированного контроля и оценки состояния рельсовой колеи в реальном масштабе времени на скоростях до 120 км/час при обеспечении высокой точности

Рис. 1. Автоматизированный диагностический комплекс вагона КВЛ-П2.1

На ВСЖД для осуществления контроля такой вагон выполняет проезд (рабочий и контрольный) 2 раза в месяц по всем дистанциям. Результаты каждой проверки путеизмерительным вагоном фиксируются на специальных лентах и борах. Полученные данные передаются в дирекцию пути для расшифровки и оценки состояния железнодорожных линий. По результатам расшифровки в дирекции разрабатывают мероприятия, направленные на предупреждение возникновения дефектов и ликвидацию расстройств пути.

Расшифровка лент путеизмерительного

вагона

К просадкам рельсовых нитей относятся короткие просадки рельсовых нитей в продольном направлении пути, измеряемые на базе тележки относительно кузова вагона-путеизмерителя и изображаемые на ленте в виде смежных разносторонних отклонений линии записи от нулевой линии. Величина просадки определяется суммой амплитуд ее записи на ленте. Расшифровке и оценке подлежат просадки с расстоянием между вершинами амплитуд (по нулевой линии на прямой) до 3 мм включительно (рис. 2) [6].

—>

—-ft-я-Г

wW'^Vw- ч>

Рис. 2. Запись просадок рельсовой нити

по протяжению пути на ленте: к - величина просадки

Оценка просадок рельсовых нитей производится в зависимости от характеристик неровностей.

до миллиметров. Такой вагон в составе диагностического комплекса «Эра» реализует около 140 параметров автоматической оценки результатов и функций аналитической обработки. Подробная информация по путеизмерительным вагонам представлена в [5]. ___

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (56) 2017

Просадки рельсовых иитей, характеризующиеся неровностями в продольном направлении длиной до 10 м, определяются по каждой рельсовой нити по разности вертикальных перемещений ходовых колес тележки относительно кузова путе-измерителя:

_ величина просадки длиной до 6 м включительно определяется суммой амплитуд двух полуволн, оценка производится по нормативам, представленным в табл. 1;

_ просадки длиной более 6 м оцениваются по максимальной величине, на расстоянии 6 м от той из вершин, где величина просадки наибольшая [7].

Таблица 1

Степени отступлений по просадкам на участках

Диапазон скоростей, км/час Степень Величина просадки, мм

I от 9 до 11

121-140 II до 15

III до 18

IV более 18

I от 10 до 14

61-120 II до 20

III до 25

IV более 25

Для анализа деформаций были выбраны крупные металлические мосты с безбалластным мостовым полотном на ВСЖД, на которых отсутствуют конструкции переменной жесткости к их подходам. Просадки были взяты за период 2014-2017 гг. по данным путеизмерительных вагонов КВЛ-П2.1 [8].

Перечень мостов, взятый для анализа, приведен в табл. 2.

Таблица 2 Перечень мостовых переходов,

№ п/п км, Пк, м Путь Водоток

1 124, ПК2, 88 1 р Чуна

2 124, ПК2, 88 2 р Чуна

3 4937, ПК9, 84 2 р Ока

4 4937, ПК9, 84 1 р Ока

5 5138, ПК3, 80 1 р Китой

6 5138, ПК3, 80 2 р Китой

7 5138, ПК3, 80 3 р Китой

8 5183, ПК3, 82 1 р Иркут

9 5183, ПК3, 82 2 р Иркут

10 5192, ПК3, 37 3 р Иркут

11 5192, ПК3, 37 4 р Иркут

Рис. 3. Мост через р. Китой 5138 км ПКЗ путь 2

Приведем краткуюя характеристику моста.

Расчетная схема моста представлена в виде 39,72+87,52+39,72 м. Полная длина моста составляет 176,67 м. Год постройки опор 1911. Путь на мосту звеньевой.

ПС-1, 3 сталежелезобетонные, изготовлены в 1999 г. под расчётную нагрузку С14.

ПС-2 - металлическая ферма, изготовлена в 2000 г. по типовому проекту № 1293/К под расчётную нагрузку С14.

На подходах к мосту уложены деревянные шпалы на щебёночном основании.

На пролётных строениях № 1 и 3 также уложены деревянные шпалы на щебёночном основании. Толщина балластного слоя 20 сантиметров.

На пролётном строении № 2 с 2000 г. уложены железобетонные плиты БМП 48 шт.

Направление движения поездов с запада на восток.

Обработка данных лент путеизмерительного вагона

На рис. 4 показан фрагмент ленты путеизмерительного вагона КВЛ-П2.1 по мосту через р. Китой.

При детальном рассмотрении ленты видно, что на левом рельсе пути с восточной стороны в месте сопряжения моста с насыпью подхода образовалась просадка, значение которой достигает 14 мм, а на правом рельсе - 12 мм. С западной стороны моста также имеется просадка величиной 11 мм.

Для примера в статье выбран мостовой переход через реку Китой на 5138 км, ПК3 по второму главному пути (рис. 3).

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 56, no.4

Транспорт

Рис. 4. Фрагмент ленты путеизмерительного вагона моста через р. Китой 5138 км ПКЗ путь 2

В ходе анализа 11 железнодорожных мостов ВСЖД были выявлены просадки величиной до 20 мм, что соответствует 4-й степени отступления по просадкам (табл. 1). Данная степень просадки является критичной и в ряде случаев может привести к сходу подвижного состава и большим материальным и людским потерям. В табл. 3 приведены данные по просадкам левой и правой рельсовых нитей на металлическом мосту через р. Китой по второму главному пути. Данные значения указывают на необходимость разработки мер по прогнозированию и выявлению на ранних стадиях развития таких деформаций.

Согласно нормативному документу [7], при третьей и четвертой степенях отступления должны быть приняты меры по снижению скорости или полному прекращению движения поездов до устранения данных просадок.

В процессе работы с полученными путеизмерительными лентами было выявлено, что в местах сопряжения насыпей подходов с мостом просадки могут быть как отрицательными, так и положительными. Также обнаружено, что в пределах устоя моста пики просадок преимущественно положительные, а на подходах, в большей степени отрицательные.

При построении графиков просадок за 2014-2017 гг., которые отражают сезонные изменения просадок, были выявлены общие закономерности. Максимум просадок приходится на летние периоды с апреля по октябрь. Стоит отметить, что в большинстве случаев правый и левый рельс ведут себя одинаково, но иногда проявляются перекосы пути. На рис. 5 представлен график восточного подхода к мосту за 2016 г. через р. Китой. На графике две линии правого и левого рельса. На данном мосту было выявлено три пика: в апреле -19 мм, в мае -15 мм и в октябре -14,5 мм.

Таблица 3 Данные по просадкам левой и правой рельсовых нитей по мосту на 5138 км ПКЗ

№ п/п Вост. стор. Моста Зап. стор . Моста

Дата Пр. пр, Пр. л, Пр. пр, Пр. л,

мм мм мм мм

2016 „ „ „ „

1 13.01 10 11,5 10 11

2 27.01 4.5 5,5 4 2,5

3 07.02 10,5 10,5 9,5 10,5

4 27.02 10.5 10,5 8,5 9,5

5 06.03 9 9 7 10,5

6 12.03 9 9,5 7 10,5

7 07.04 19 15 5,5 6

8 21.04 11 12 7 10

9 03.05 14 15 6,5 12

10 18.05 10,5 10,5 7 8,5

11 05.06 10,5 10,5 7 8,5

12 27.06 9 10 6 6

13 05.07 7,5 11,5 7 8

14 31.07 8 12,5 6 8,5

15 07.08 9,5 11,5 8 9

16 23.08 9,5 10,5 6 9,5

17 02.09 8 11 6 9

18 18.09 8 9,5 6 7,5

19 06.10 14 14,5 8,5 10,5

20 31.10 10,5 13 10 10,5

21 06.11 9 11 9 10

22 20.11 8 11,5 8,5 10,5

23 12.12 7 9 9 11

24 26.12 9 9 8,5 9,5

N ni m î

Ifl U1 ф N N И

НИН О сг. о" о" H H ri <N

оооооооооооооооооонн

fs. Г^ КС

О H О (N О

со и! [-- m

n m rj

о M о m о m о

4D H ID О N \0 о m о <ч h «

- линия просадки правого рельса

- линия просадки левого рельса

Рис. 5. График изменения просадок по месяцам

Общие данные по ВСЖД

По данным службы путевого центра диагностики на ВСЖД введены новые ограничения скоростей при проходе больших и средних мостов, а также тоннелей в количестве, указанном в табл. 4.

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (56) 2017

Таблица 4

Количество ограничений скорости, введённых

2015 2016 2017

Январь 3 13 5

Февраль 4 3 5

Март 2 2 11

Апрель 8 11 14

Май 8 7 11

Июнь 11 4 7

Июль 7 10 8

Август 6 6 8

Сентябрь 12 4 7

Октябрь 3 2 -

Ноябрь 6 7 -

Декабрь 1 6 -

вновь введённых ограничений на

12015 32016 12017

Итого ВСЖД:

2015 г.-71;

2016 г.-75;

2017 г. - 76 (на 3й квартал).

На рис. 6 приведена диаграмма, на которой отражено количество вновь введённых ограничений скоростей на ИССО на каждый квартал за три

года._

80 70 60 50 40 30 20 10 о

1 кв. 2 кв. 3 кв. 4 кв. За год Рис. 6. Количество введённых ограничений на искусственных сооружениях поквартально

Проанализировав данные путевого центра диагностики, можно сделать ряд выводов. При рассмотрении количества ограничений поквартально видно, что на первый и четвёртый квартал приходится рост ограничений. А в летний период 2016 г. было незначительное снижение по ограничениям, однако в 2017 г. вновь наблюдается увеличение ограничений.

В целом наблюдается тенденция к росту количества ограничений. В 2016 г., по сравнению с 2015 г., было всего лишь на 4 ограничения боль-

ше. А в 2017 году уже на третий квартал - на 1 ограничение больше, чем в 2016 г.

Всего по состоянию на 2016 г. по ВСЖД стоят ограничения скоростей на подходах к искусственным сооружениям в количестве 349, из них половина - по причине просадок пути.

Анализ точного расположения просадок в пределах подходов к мостам и на самом мосту

Для точного анализа местоположения просадок вдоль пути в службе путевого центра диагностики были взяты «БОРы» за 2014-2017 гг.. Для детального изучения были выбраны 3 металлических моста. В данной работе приведён анализ моста через р. Китой по второму главному пути. На рис. 7 представлен фрагмент ленты «БОРа». С помощью таких лент возможно оценить положение просадок вдоль пути с точностью до метра. Две линии графика отображают просадки левого и правого рельса.

_ 1Ш1__?

Рис. 7. Фрагмент ленты «БОРа» через реку Китой

При подробном анализе было установлено, что большинство просадок с периодичностью появляются в одних и тех же местах. Периодичность повторения просадок в характерных местах занимает от одного до пяти месяцев. Это говорит о том, что имеются характерные места, на которых повышено динамическое воздействие от подвижного состава. Путем анализа данных было установлено, что чаще всего просадки возникают в месте сопряжения моста с насыпью подхода в пределах шести метров от шкафной стенки устоя. Стоит отметить, что большее количество просадок возникает при съезде подвижного состава с мо-

Транспорт

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 56, no.4

стов, нежели со стороны въезда на мост. Это можно увидеть по данным анализа, приведённым в табл. 3.

Такое поведение объясняется тем, что при съезде подвижного состава с мостового перехода возникают более высокие уровни вибродинамического воздействия по сравнению с въездом на мост. Обуславливается это тем, что при съезде подвижного состава с мостового перехода возникает явление динамического удара, который вызывает вибрации, приводящие к расстройству пути. Данные колебания можно замерить сейсмоприёмни-ками в различных местах и определить их воздействие на путь.

Определение амплитуды колебаний в зависимости от глубины Ас можно рассчитать по формуле:

А:=А0-

где Л и - результирующая амплитуда колебаний на глубине от подошвы шпалы, мкм;

- коэффициент затухания колебаний по глубине, 1/м.

Определение амплитуды колебаний в поперечном направлений оси пути Ау рассчитывается по формуле:

Ру = Р • е

1п(812)-ф( j)+s5 •y

где с2 - коэффициент затухания колебаний в первой зоне, 1/м;

- коэффициент затухания колебаний во второй зоне, 1/м;

[у при у < 8м, 18 при у > 8м.

В итоге можем получить и просчитать результирующую амплитуду колебаний Агу в любой точке земляного полотна по формуле:

Ф = -

Л = Л • (1 -8j • z).

1п(82>ф( у )+8i • Y

Данные таких расчётов приведены в [9]. По результатам расчетов были выявлены величины результирующих колебаний по длине переходного участка. Пример расчёта приведён в табл. 5.

Таблица 5 Амплитуда результирующих колебаний А2у

Расстояние от устоя

5 377 407

10 316 340

15 275 282

30 259 265

Из табл. 5 видно, что значения колебаний со стороны съезда выше, чем со стороны въезда на мост; также мы видим, что при отдалении от моста колебания постепенно затухают. Эти данные подтверждают, что в местах сопряжения, а именно возле устоев, возникают постоянные просадки пути. Для визуализации данных построен график, представленный на рис. 8. По графику можно оценить, как уменьшается сила колебаний при отдалении от моста.

п-1-1-1

| 5 10 15 30

Л Растояние от устоя в метрах

Со стороны въезда на мост Со стороны съезда с моста

Рис. 8. Амплитуда результирующих колебаний Агу при проходе подвижного состава

В диссертации [9] приведены расчёты амплитуд в зависимости от увеличения скорости движения. Согласно данным этих исследований, при увеличении скорости на 10 км/ч амплитуда возрастает до 40 мкм.

Такое увеличение амплитуды колебаний приводит к более быстрому расстройству пути. Увеличивается интенсивность появления просадок, происходит удорожание содержания искусственных сооружений, в полной мере не обеспечивается безопасность пути.

Вывод по анализу участков переменной жесткости на ВСЖД

В ходе статистического анализа данных было установлено, что максимальная динамика образования просадок на ВСЖД приходится на апрель и май: это обусловлено оттаиванием и обводнением грунта. В эти месяцы были обнаружены максимальные просадки 4-й степени отступления. В теплый период с апреля по ноябрь происходят периодически повторяющиеся просадки пути, в зимние периоды образование просадок снижается. Средние значения просадок по всем рассматриваемым мостам равняются 12-15 мм. Были установлены характерные сечения, в которых динамика образования просадок максимальна. Такие места находятся в пределах 10 м при въезде и съезде с моста.

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (56) 2017

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

Транспортная стратегия РФ на период до 2030 года : утв. распоряжением Правительства РФ от 22 нояб. 2008 № 1734-р : ред. от 11 июн. 2014 № 1032-р. URL: http://rosavtodor.ru/storage/b/2014/03/23/strategia.pdf. (Дата обращения: 15.10.2015). Шварцфельд B.C., Соколов A.B. Основы методологий перспективного развития региональной сети железных дорог // Современные технологий. Системный анализ. Моделирование. 2012. № 1 (33). С. 131-134.

Стоянович Г.М. Пупатенко B.B., Змеев K.B. Эффективность внедрения конструкции пути переменной жесткости // Перспективы развития транспортной инфраструктуры Дальнего Bостока : сб. тр. Хабаровск, 2016.

Кондратов E.B., Бугаев М.А., Стоянович Г.М. Технико-экономическая эффективность конструкции пути переменной жесткости // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. 2016. № 1. С. 404-408. Непомнящих E.B., Кирпичников К.А. Диагностика состояния железнодорожного пути и его элементов. Чита : ЗабИЖТ, 2012. 109 с.

Инструкция по расшифровке лент и оценке состояния рельсовой колеи по показаниям путеизмерительного вагона ЦНИИ-2 и мерам по обеспечению безопасности движения поездов ЦП-515 : утв. МПС России 14 окт. 1997. : с изм. и доп. утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 21 янв. 2008 № 69р.

Инструкция по оценке состояния рельсовой колеи путеизмерительными средствами и мерам по обеспечению безопасности движения : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 2013.

Инструкция о порядке комплексного контроля путеизмерительными средствами железнодорожного пути для информационного обеспечения решения задач путевого хозяйства ОАО «РЖД» : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 16 июл. 2013. № 1566р.

Серебряков. ДВ. Прочность насыпей при вибродинамическом воздействии поездов в зоне сопряжения земляного полотна с мостами : дис. ... канд. тех. наук. СПб., 2005. 158 с.

REFERENCES

1. Transportnaya strategiya RF na period do 2030 goda : utv. rasporyazheniem Pravitel'stva RF ot 22 noyab. 2008 No. 1734-r : red. ot 11 iyun. 2014 No. 1032-r [Transport strategy of the Russian Federation for the period up to 2030: by the Order of the Government of the Russian Federation dated November 22. 2008 No. 1734-r: Ed. dated June 11. 2014 No. 1032-r]. URL: http://rosavtodor.rU/storage/b/2014/03/23/strategia.pdf. (Access date: 15.10.2015).

2. Shvartsfel'd V.S., Sokolov A.V. Osnovy metodologii perspektivnogo razvitiya regional'noi seti zheleznykh dorog [Fundamentals of methodologies for the long-term development of the regional rail network]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modeliro-vanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2012. No. 1 (33). pp. 131-134.

3. Stoyanovich G.M. Pupatenko V.V., Zmeev K.V. Effektivnost' vnedreniya konstruktsii puti peremennoi zhestkosti [Efficiency introduction of the design of the variable stiffness track]. Perspektivy razvitiya transportnoi infrastruktury Dal'nego Vostoka : sb. tr. []. Khabarovsk, 2016.

4. Kondrashov E.V., Bugaev M.A., Stoyanovich G.M. Tekhniko-ekonomicheskaya effektivnost' konstruktsii puti peremennoi zhestkosti [Technical and economic efficiency of the construction of the variable rigidity track]. Nauchno-tekhnicheskoe i ekonomicheskoe sotrudnichestvo stran ATR v XXI veke [Scientific, technical and economic cooperation of the APR countries in the 21st century], 2016. No. 1, pp. 404-408.

5. Nepomnyashchikh E.V., Kirpichnikov K.A. Diagnostika sostoyaniya zheleznodorozhnogo puti i ego elementov [Diagnostics of the state of the railway track and its elements]. Chita: Trans-Baikal Railway Transport Institute Publ., 2012, 109 p.

6. Instruktsiya po rasshifrovke lent i otsenke sostoyaniya rel'sovoi kolei po pokazaniyam puteizmeritel'nogo vagona TsNII-2 i meram po obespecheniyu bezopasnosti dvizheniya poezdov TsP-515 : utv. MPS Rossii 14 okt. 1997. : s izm. i dop. utv. rasporyazheniem OAO «RZhD» ot 21 yanv. 2008 No. 69r. [Instructions for decoding the tapes and assessing the condition of the track gauge according to the indications of the CNII-2 track-measuring car and the measures to ensure the safety of the train traffic. CP-515: appr. by the Ministry of Railways of Russia on October 14, 1997.: with amend. and additional. appr. by the Order of JSC «Russian Railways» from January 21, 2008 No. 69r].

7. Instruktsiya po otsenke sostoyaniya rel'sovoi kolei puteizmeritel'nymi sredstvami i meram po obespecheniyu bezopasnosti dvizheniya : utv. rasporyazheniem OAO «RZhD» ot 2013 [Instructions for assessing the condition of the track gauge by means of travel and measures to ensure traffic safety: appr. by the order of Russian Railways, 2013].

8. Instruktsiya o poryadke kompleksnogo kontrolya puteizmeritel'nymi sredstvami zheleznodorozhnogo puti dlya informatsionnogo obespecheniya resheniya zadach putevogo khozyaistva OAO «RZhD» : utv. rasporyazheniem OAO «RZhD» ot 16 iyul. 2013. No. 1566r [Instruction on the procedure for integrated control of the railway track by the track measuring means for information support of solving the tasks of the track facilities of JSC Russian Railways: by the order of Russian Railways of July 16, 2013. No. 1566r].

9. Serebryakov D.V. Prochnost' nasypei pri vibrodinamicheskom vozdeistvii poezdov v zone sopryazheniya zemlyanogo polotna s mostami : dis. ... kand. tekh. Nauk [Durability of embankments with vibrodynamic influence of trains in the zone of interface of the roadbed with bridges. Ph.D.(Engineering) thesis]. St.Petersburg, 2005, 158 p.

Информация об авторах

Алтынникое Денис Сергеевич - аспирант кафедры «Путь и путевое хозяйство», Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Россия, e-mail: denis.altinnikov@yandex.ru

Коеенькин Дмитрий Александрович - заведующий кафедрой «Путь и путевое хозяйство», Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Россия, e-mail: kovenkin pph@irgups.ru

Authors

Denis Sergeevich Altynnikov - Ph.D. student, the Subdepartment of Railway Track and Facilities, Irkutsk State Transport University, Irkutsk, Russia, e-mail: denis.altinnikov@yandex.ru

Dmitry Alexandrovich Koven'kin - Head of the Subdepartment of the Railway Track and Facilities, Irkutsk State Transport University, Irkutsk, Russia, e-mail: kovenkin pph@irgups.ru

[Щ] Транспорт (S L

ее «в Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 56, no.4 r

Для цитирования For citation

Алтынников Д. С. Анализ деформаций железнодорожного пути на участках подходов к металлическим мостам с безбалластным мостовым полотном на Восточно-Сибирской железной дороге / Д. С. Алтынников, Д. А. Ковенькин // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2017. — Т. 56, N 4. — С. 176-183. — Б01: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).176-183.

Altynnikov D. S., Koven'kin D. A. Analiz deformatsii zheleznodorozhnogo puti na uchastkakh podkhodov k metalliches-kim mostam s bezballastnym mostovym polotnom na vostochno-Sibirskoi zheleznoi doroge [The analysis of the railway track deformations in the areas of approaches to metal ballastless bridges on the East-Siberian railway]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2017. Vol. 56, No. 4, pp. 176-183. DOI: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).176-183.

УДКб21.39б.9б DOI: 10.2б731/1813-9108.2017.4(5б). 183-188

П. Ю. Пушкин 1, В. В. Ерохин 2

1Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация

2 Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации, г. Иркутск, Российская Федерация

Дата поступления: 16 ноября 2017 г.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАЕКТОРИИ ДИНАМИЧЕСКОГО УПРАВЛЯЕМОГО ОБЪЕКТА НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ НАВИГАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Аннотация. Стратегия развития организации управления движения предъявляет высокие требования к качеству навигационных определений динамических управляемых объектов. В реальных условиях на точность определения параметров тра-екторного движения влияют боковой ветер, различного рода возмущения и помехи. В статье предложена модель траектор-ного движения динамического управляемого объекта на основе комплексной обработки информации в триадной интегрированной системе навигации. Разработанная модель может быть использована для стандартных навигационных расчетов при описании движения подвижных объектов в горизонтальной плоскости на прямолинейных участках, а также процесса разворота. Показано, что погрешности навигационных определений приводят к отклонению оценочных значений параметров тра-екторного движения от истинных. Поэтому, при формировании траектории облета необходимо учитывать погрешности оценки параметров траекторного движения при воздействии дестабилизирующих факторов. Синтезирован алгоритм оптимизации траектории в пространстве состояний на основе методов теорий оптимального управления и оптимальной фильтрации. Моделировалась ситуация формирования траектории управляемого движения на основе решения задачи навигацион-но-временных определений в триадной интегрированной системе навигации на основе инерциальных и спутниковых технологий. Методами имитационного статистического моделирования исследованы характеристики предложенной модели траекторного движения и алгоритма комплексной обработки навигационной информации. Приведены результаты расчета оценок навигационных параметров на основе алгоритма фильтрации в бортовой вычислительной системе.

Ключевые слова: динамический управляемый объект, оптимизация, математическая модель, управление траекторией, фильтр Калмана, интегрированная система навигации, погрешности навигационных определений.

P. Yu. Pushkin 1,V.V. Erokhin 2

1 Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation

2 Irkutsk Branch of Moscow State Technical University of Civil Aviation, Irkutsk, the Russian Federation Received: November 16, 2017

MODELING OF THE TRAJECTORY OF A DYNAMIC CONTROLLED OBJECT BASED ON INTEGRATED PROCESSING OF NAVIGATIONAL INFORMATION

Abstract. The development strategy of the traffic management organization sets high standards on the quality of navigation definitions of dynamic controlled objects. In real conditions, the accuracy of determining the parameters of the trajectory motion is affected by the lateral wind, various kinds of perturbations and disturbances. The article proposes a model of trajectory motion of a dynamic controlled object based on complex information processing in a triad integrated navigation system. The developed model can be usedfor standard navigation calculations in describing the movement of mobile objects in the horizontal plane on straight sections, as well as the turnaround process. It is shown that the errors in navigational definitions lead to a deviation of the estimated values of the parameters of the trajectory motion from the true ones. Therefore, when forming the flight path, it is necessary to take into account the errors in estimating the parameters of the trajectory motion under the influence of destabilizing factors. The algorithm for optimizing the trajectory in the state space is synthesized based on the methods of optimal control theories and optimal filtering. The situation was simulated for the formation of a controlled motion trajectory based on the solution of the problem of navigational and temporal determinations in a triad integrated navigation system based on inertial and satellite technologies. Using the methods of simulation statistical modeling, the characteristics of the proposed model of the trajectory motion and the algorithm for complex processing of navigation information are inves-

©П. Ю. Пушкин, В. В. Ерохин, 2017

1S3