НАУКА И ТЕХНИКА
Проектирование высокоскоростных железнодорожных магистралей (ВСМ) требует обязательного учёта нагрузок от аэродинамического взаимодействия движущегося поезда, воздушной среды и объектов инфраструктуры, действующих как на конструкции и сооружения, так и на сам поезд.
Определение характера и интенсивности нагрузки наиболее целесообразно осуществлять в программных комплексах вычислительной гидрогазодинамики.
В целях определения оптимального подхода кмоделированию процессов аэродинамического взаимодействия движущегося высокоскоростного поезда и воздушной среды, а также оценки степени его достоверности, в программном комплексе ANSYS CFX была выполнена серия расчётов с применением различных подходов к построению расчётных моделей (метод скользящих сеток и метод погруженного тела). Анализ их результатов позволяет определить область рационального применения рассмотренных подходов при разработке расчётных моделей аэродинамического взаимодействия.
Для верификации разработанных расчётных моделей были выполнены экспериментальные измерения аэродинамического воздействия высокоскоростного электропоезда «Сапсан» на воздушную среду. Также разработанные модели были верифицированы по результатам аналогичных зарубежных экспериментальных исследований. Сопоставление результатов численного моделирования и экспериментальных измерений позволяет сделать вывод о достаточной степени достоверности разработанных расчётных моделей и возможности их дальнейшего использования.
В статье описана аэродинамическая оптимизация формы монорельсового подвесного юнибуса струнного транспорта. Изучалось влияние геометрических и конструктивных элементов на аэродинамические характеристики. Оценка выполнялась в сравнительном анализе показателей двух форм с дальнейшим изменением и перерасчётом дорабатываемой модели, сравнивались в первую очередь сила лобового сопротивления и коэффициент сопротивления формы. В расчётах применялась модель газовой динамики на основе уравнений Рейнольдса с использованием SST-k-ωмодели переноса сдвиговых напряжений Ментера. Для решения уравнений с целью нахождения искомых функций использовалась противопоточная схема дискретизации второго порядка с применением процедуры уточнения «давление–скорость» в рамках алгоритма SIMPLE Патанкара–Сполдинга; использовался программно-вычислительный комплекс ANSYS Fluid Dynamics. Размеры расчётной области были выбраны с учётом геометрических размеров 3D-модели формы. Идентификация граничных условий производилась в решателе. Моделирование выполнялось для случая движения транспорта с постоянной скоростью.
Расчёты показали важность и влияние геометрии переходных участков корпуса транспортного средства, обязательность применения колёсных обтекателей и преимущества S-образного хвостовика. Предложенная оптимизация конструкции позволила на 16,9 % снизить силу и коэффициент аэродинамического сопротивления. По результатам проведённых исследований была выбрана оптимальная модель транспортного средства, обладающая наименьшим коэффициентом аэродинамического сопротивления, что позволило улучшить энергетическую экономичность системы и повысить её экологичность, как следствие – увеличить потенциальную рентабельность перевозочного процесса.
УПРАВЛЕНИЕ И ЭКОНОМИКА
Эффективность транспортных систем на современном этапе как на национальном уровне, так и в масштабе выстраивания региональных и межрегиональных торговых и кооперационных связей рассматривается в качестве одного из важнейших факторов успешного и устойчивого экономического развития.
Совершенствование транспортных систем во многих случаях требует реализации крупных инфраструктурных проектов, предполагающих масштабные инвестиции и генерирующих целый ряд экономических и социальных эффектов. И если первым уже посвящён ряд исследований, то социальная сфера пока не получила должного внимания.
В данной работе предпринята попытка устранить этот пробел, а в качестве предмета исследования выбран пассажирский железнодорожный транспорт, динамично развивающийся в целом ряде государств, и которому уделяется большое внимание в стратегических документах, касающихся развития транспортной отрасли в Российской Федерации.
Цель исследования – выявить позитивные и негативные эффекты, формируемые проектами по развитию железнодорожного транспорта, и предложить подходы к их количественному измерению.
В качестве методов автором применён анализ академической литературы и методических материалов, уже разработанных за рубежом и в России, а также соответствующих нормативных документов, включая методику оценки социально-экономических эффектов от проектов строительства транспортной инфраструктуры. Всё это позволило систематизировать все существующие социальные эффекты железнодорожного транспорта по группам.
Также автором продемонстрированы примеры монетарной оценки данных эффектов, базирующиеся на передовой зарубежной практике. Данные результаты могут быть полезны инвесторам и государству в рамках принятия решений о финансировании, а также в оценке эффективности транспортных проектов, что в итоге позволит сэкономить бюджетные средства, увеличить отдачу вложений и решить целый ряд социальных задач.
В современных, быстро развивающихся городах мира для построения транспортной модели городов требуются данные о пассажиропотоках. Отсутствие таких данных не позволяет своевременно принимать управленческие решения на уровне их распределения, в том числе в рамках общих транспортных потоков.
На данный момент существуют различные методы и системы для подсчёта пассажиропотоков, такие как глазомерный, анкетный и талонный методы и различные автоматизированные системы. Однако известные методы имеют свои недостатки.
По этой причине актуальной является задача поиска альтернативных методов и источников данных для исследования пассажиропотоков.
Данная статья опирается на актуализированные результаты исследования, проведённого в рамках подготовки автором магистерской диссертации. В его процессе и в развитие более ранних работ автора, в качестве источника данных были выбраны данные о подключении пассажиров к Wi-Fi роутерам. Так как на данном этапе исследование проводилось на территории Московского транспортного узла, в метрополитене и на Московском центральном диаметре, в вагонах которых установлено огромное количество Wi-Fi роутеров, при подключении к которым можно бесплатно получить доступ в Интернет, это значительно расширяет выборку Wi-Fi данных.
Целью данного исследования является изучение возможностей обработки Wi-Fi данных, полученных от Wi-Fi сканеров, в качестве инструмента анализа пассажиропотоков.
По результатам проведённого исследования было определено, что в среднем до 40 % пассажиров, находящихся в вагонах метрополитена и МЦД на обследованных линиях поездок, используют включённый Wi-Fi модуль в своём мобильном устройстве.
Результаты исследования подтвердили, что Wi-Fi данные могут быть использованы в качестве инструмента для анализа пассажиропотоков, но в то же время выявили необходимость сочетать их с другими источниками данных, также показали сильную зависимость результатов обработки Wi-Fi от технических характеристик Wi-Fi сканера и его расположения в транспортном средстве при проведении замеров.
В данном номере публикуется вторая часть статьи.
В связи с прогнозируемым в долгосрочной перспективе увеличением объёмов перевозимых грузов, ростом влияния экономических и территориальных факторов на транспортные процессы, усложнением логистических услуг и повышением требований к их качеству, распространением информационных технологий и совершенствованием инструментов искусственного интеллекта предложен перспективный способ распознавания повреждённых грузов по внешнему виду упаковки с помощью обучающейся нейронной сети.
Целью работы является описание принципов использования искусственной нейронной сети для выявления повреждённых грузов по их внешнему виду. Актуальность проблемы подтверждена данными о повреждениях грузов во время транспортировки. В работе применены методы сбора и анализа данных, описания и сравнения существующих и перспективных технологий, наблюдения за процессом грузопереработки и их моделирования, обобщения результатов. Проанализированы распространённые и перспективные методы предупреждения и выявления повреждений грузов. Использованы результаты исследований в области обнаружения дефектов на различных поверхностях и распознавания знаков и цветов в движении с применением интеллектуальных технологий.
С помощью свёрточной нейронной сети решены проблемы распознавания повреждений на упаковке в сложных и неблагоприятных для машинного зрения условиях. В соответствии с предложенным алгоритмом захват изображения осуществляется со стандартных камер видеонаблюдения. Из введённого в нейронную сеть изображения по характерным признакам выделяются фрагменты, которые проверяются на соответствие паттернам повреждений. В результате анализа контуров повреждений нейросеть признаёт груз повреждённым. В процессе обучения нейросети и интеграции предложенного инструмента по всей цепи поставок обеспечивается распознавание реально повреждённых грузов и исключаются ошибки, связанные с незначительными допустимыми повреждениями и особенностями упаковки. Предложенная концепция не требует установки дополнительного оборудования и не предполагает существенной стоимости услуг распознавания повреждённых грузов. Представлены и описаны процессы видеофиксации грузопотока, загрузки изображения в нейронную сеть и модель распознавания повреждённого груза по внешнему виду упаковки.
Эффективные грузовые перевозки в крупных транспортных узлах и управление ими имеют решающее значение для мировой торговли. Существующие системы организации грузовых перевозок не обеспечивают прослеживаемость, прозрачность, информационную безопасность и неизменность данных, хранящихся и обменивающихся в ходе различных операционных процессов. В результате это негативно сказывается на производительности транспортных узлов.
Использование цифровых приложений информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в транспортной отрасли может привести к высокой автоматизации процессов и более экономичным решениям. Грузовые перевозки требуют использования обмена данными в режиме реального времени между различными участвующими в процессе заинтересованными сторонами. Традиционные логистические системы на базе ИКТ используют централизованную архитектуру для размещения и обработки данных и услуг. Однако централизованные логистические системы не могут обеспечить безопасный доступ к данным в режиме реального времени, оперативную видимость и доверие между участвующими организациями.
Автоматизация различных функций транспортных узлов с помощью Интернета вещей (IoT) и облачных вычислений может адекватно повысить производительность операций транспортного узла. Эти операции включают автоматизацию интерфейса транспортных средств, контейнерных площадок, внутрипортовой логистики и пункта приёма терминала.
Целью исследования является повышение эффективности организационно-функциональной деятельности транспортных узлов посредством цифровизации. Значимыми являются методы применения комплексного подхода, сочетающего определение целесообразности участия портового объекта в обслуживании грузопотока с точки зрения доставки «точно в срок» и экономической целесообразности участия объекта в канале грузопотоков в целях экономии эксплуатационных расходов. Рассмотрены возможности для улучшения процесса путём интеграции информационного обмена между различными участниками с использованием сквозных технологий в транспортных узлах, в частности, концепции блокчейн, для оптимизации операций путём интеграции и обмена информацией между участниками процесса перевозки.
Создание и развитие экосистем на транспорте и в логистике неразрывно связано с формированием цифровых платформ, интегрирующих процессы информационного обмена и обеспечивающих взаимодействие участников данных бизнес-экосистем. В этом контексте современные бизнес-экосистемы в сфере транспорта и логистики становятся новой формой организации участников перевозочного процесса (участников цепей поставок), а лежащие в их основе цифровые платформы – цифровым инструментом обеспечения их координации и эффективного управления.
В настоящее время формирование цифровых платформ в рамках построения бизнес-экосистем на транспорте и в логистике, в том числе международных транспортных коридоров, происходит в государствах Евросоюза, ряде государств Азии, а также в Евразийском экономическом союзе (ЕАЭС). Реализация данных проектов требует выработки научно обоснованных подходов в части определения принципов построения данных цифровых платформ, а также разработки организационных и технологических решений для обеспечения их создания и функционирования.
Целью проведения представленного в рамках настоящей статьи исследования было изучение организационных, технологических и правовых вопросов мультимодальных перевозок по международным транспортным коридорам (МТК), направленное на выработку концептуальных и организационно-технологических решений, обеспечивающих построение, функционирование и развитие цифровых платформ управления перевозками по МТК, соответствующих реальным потребностям транспортно-логистического комплекса, действующим нормам права, современному и перспективному уровню развития цифровых технологий на транспорте.
Авторами статьи предложен состав уточнённых принципов формирования цифровых платформ для обеспечения развития международных транспортных коридоров, в том числе в рамках экосистемы цифровых транспортных коридоров ЕАЭС. По результатам исследования разработаны верхнеуровневые архитектурные решения, ключевые параметры информационного обмена между цифровыми платформами экосистемы цифровых транспортных коридоров ЕАЭС в рамках реализуемого в настоящее время проекта формирования цифровой платформы международных транспортных коридоров.
Транспортное планирование представляет собой насущную для большинства стран задачу, включающую её реализацию на региональном и локальном уровне. Разработка документов транспортного планирования в субъектах Российской Федерации актуальна и предполагает под собой достижение таких целей, как повышение качества перевозок пассажиров и снижение расходов на перевозки. Каждый из документов транспортного планирования включает перечень мероприятий, при исполнении которых повышается качество обслуживания пассажиров и эффективность использования подвижного состава.
Целью статьи является определение существенности влияния технико-эксплуатационных факторов на результирующие показатели качества обслуживания пассажиров и эффективность использования подвижного состава. В качестве метода определения использован метод планирования эксперимента, описанный в работе Ю. П. Адлера.
Используемый метод планирования эксперимента даёт возможность получить количественные оценки влияния факторов с такой же достоверностью, как и при других методах. Оценка проведена для независимых или условно независимых между собой факторов. В данном случае такими факторами являются: число автобусов на маршруте, длина маршрута, время оборота, время простоя на конечных пунктах, допустимое отклонение от расписания, время работы водителей, нулевой пробег всех автобусов.
Постоянными в расчётах принимаются независимые факторы, относящиеся к характеристикам спроса на перевозки, так как при проведении мероприятий по совершенствованию организации работы автобусов на маршрутах на них не может быть оказано влияние. Это такие факторы, как расстояние пешего хождения на маршруте, средняя дальность поездки пассажира на маршруте и пассажиропоток на максимально загруженном перегоне.
Методика определения реализована в статье на примере действующего автобуса на маршруте. Для всех базовых факторов устанавливаются верхний, нижний и основной уровни. На основе анализа фактических значений технико-эксплуатационных показателей на действующих маршрутах Московской области определялись численные значения вышесказанных уровней. Далее выбирались интервалы варьирования для каждого фактора. Эксперимент, в котором реализуются все возможные сочетания уровней факторов, известен как полный факторный эксперимент. Коэффициенты, вычисленные по результатам эксперимента, указывают на силу влияния фактора. Величина коэффициента соответствует вкладу данного фактора в величину параметра оптимизации при переходе фактора с нулевого уровня на верхний или нижний.
В результате исследований было установлено, что на затраты времени пассажира, комфортность поездки, полноту сбора выручки влияют пять базовых факторов, а на затраты перевозчика на маршруте в сутки влияют десять факторов. Специфика задачи состоит в том, что для всех четырёх параметров оптимизации можно построить одну и ту же матрицу. Для проведения полного факторного эксперимента при варьировании десяти факторов на двух уровнях необходимо провести более тысячи вариантов расчётов. Однако в соответствии с методикой можно ограничиться в данном случае минимальным количеством расчётов. На этом основании была построена матрица планирования эксперимента, по результатам расчётов которой могут быть определены коэффициенты в уравнениях регрессии для каждого из параметров оптимизации. Коэффициенты регрессии, получаемые при расчётах по матрице планирования эксперимента, схожи с теми, какие можно было бы получить в результате расчётов по методу наименьших квадратов. Исходя из этого можно рассчитывать все статистические характеристики базовых факторов, необходимые для определения тесноты связи между факторами и параметрами оптимизации и факторами между собой.
Метод планирования эксперимента, применённый в исследовании, позволил выявить факторы, оказывающие влияние на каждый из четырёх параметров оптимизации. В результате была подтверждена явная зависимость параметров оптимизации от такого фактора, как число автобусов на маршруте, но вместе с тем были проранжированы факторы по степени их влияния на конечный результат. В то же время соответствие полученных результатов реальным и очевидным зависимостям позволяет сделать вывод о правильности выбранного метода и верной его реализации.
Объектом исследования статьи является пассажирская транспортная сеть города Брянска. Совершенствование транспортного обслуживания населения решается в разрезе модернизации средств транспорта, транспортной инфраструктуры и углубленного внедрения цифровых технологий. На основе аналитического метода проведена оценка состояния транспортного комплекса города Брянска, включающая в себя несколько взаимосвязанных направлений, обеспечивающих высокое качество транспортного обслуживания. Данные получены путём исследования открытых интернет-ресурсов, в том числе интернет-сайта администрации г. Брянска, натурных наблюдений.
Работы по обновлению парка маршрутных транспортных средств производятся в рамках «Концепции развития транспорта общего пользования города Брянска на период 2015–2025 годы», что привело за последние четыре года к существенному обновлению автобусного парка средней и большой вместимости и снижению доли автобусов малой вместимости. Также существенно модернизирована дорожная сеть.
Проанализированы с точки зрения степени дублирования маршруты городского пассажирского транспорта. Предложены направления совершенствования маршрутов транспортной сети.
БЕЗОПАСНОСТЬ, УСТОЙЧИВОСТЬ, ЭКОЛОГИЯ
Цель этого исследования – энергетически оценить влияние степени гидратации и типа смеси (богатой смеси α = 0,85 и бедной смеси α = 0,15) на использование смесей этанола и бензина в двигателях с искровым зажиганием. Эксперименты проводились в Лаборатории двигателей Факультета технических наук Гаванского аграрного университета (УНАХ). Используемый двигатель модели JACTO имеет эффективную мощность 1,2 кВт. Частота вращения – 580 об./мин, объём камеры сгорания – 34 см3. Перед сжиганием определяли степень гидратации этанола (80 %; 85 %; 90 %; 95 %). С учётом влияния процента чистоты этанола и коэффициента избыточного воздуха (α) при использовании горючих смесей были проведены анализы следующих параметров: соотношение воздух-топливо (св/т) и соотношение топливо-воздух (ст/в); внутренняя энергия продуктов сгорания (Uz); количество молей исходных веществ в смеси для бензиновых двигателей (M1) и количество молей продуктов при сгорании (M2).
На основе выполненных экспериментальных работ и энергетического анализа процесса сгорания показано, что в смеси бензина E‑10-EH‑80 % содержалось большее соотношение воздуха и топлива, чем необходимо для достижения сгорания. Это соотношение достигает 11,781 кг (воздуха)/кг (топлива) для α = 0,85 и 15,309 кг (воздуха)/кг (топлива) для α = 1,15. Это связано с тем, что компоненты с повышенным содержанием влаги обедняют смесь и гарантируют лучшее сгорание. При этом богатые смеси (α = 0,85) оказались наиболее энергоэффективны по причине увеличения октанового числа и соответственно улучшения антидетонационных способностей используемой топливной смеси. Однако, с другой стороны, возможно снижение энергетической эффективности при появлении детонационных процессов.
В условиях коренного изменения принципиальных подходов к построению системы организации дорожного движения, традиционно основанной на установлении обязанности водителя обеспечивать постоянный контроль за дорожной обстановкой и, соответственно, презюмировании его ответственности за вред, причинённый источником повышенной опасности, проблема правового регулирования применения высокоавтоматизированных транспортных средств, оснащённых автоматизированной системой вождения, не предусматривающей участия водителя в динамическом управлении автомобилем, становится не только актуальной в теоретическом, но и особо значимой в практическом аспектах.
Целями ведущегося авторами комплексного исследования стали выявление и визуализация ключевых групп проблем правового обеспечения использования автомобилей с автоматизированной системой вождения, формулирование предложений по их решению в рамках последующего системно-правового исследования. В данной публикации приведены результаты рассмотрения первого блока обозначенных вопросов.
С использованием методик системно-правового подхода, формальнологического и формально-догматического анализа авторами определены наиболее проблемные вопросы легализации терминологии, используемой в позитивном праве и научных источниках. В частности, предложены варианты выявления сущностных признаков высокоавтоматизированных автомобилей в интересах последующего законодательного определения того, какие автомобили должны быть отнесены к высокоавтоматизированным, какой программно-аппаратный комплекс может считаться автоматизированной системой вождения и т.п.
По результатам решения научной задачи, состоящей в определении направлений адаптации законодательства, регулирующего требования к безопасности транспортных средств и процедуру их допуска к эксплуатации к потребностям широкого внедрения высокоавтоматизированных автомобилей, авторами сделан вывод, что данная работа может вестись в двух направлениях одновременно: по разработке верхнеуровневых, сущностных требований к безопасности и по выработке точечных, сугубо технических требований к автоматизированным системам вождения, а также по разработке методологии их испытаний.
В рамках осуществления таксономического анализа, осуществлённого авторами в целях определения круга прав и обязанностей участников исследуемых отношений предлагается особо выделить проблему разграничения ситуаций, в которых водителю необходимо принимать активное участие в управлении автомобилем, от ситуаций, в которых от него не требуется активного вовлечения в этот процесс.
При рассмотрении вопросов ответственности за вред, причинённый автомобилем с автоматизированной системой вождения, делается акцент на необходимость решения проблемы баланса ответственности владельца автомобиля и изготовителя, чему может способствовать применение методов компаративно-правового анализа.
КОЛЕСО ИСТОРИИ
Пресс-архив
Данный материал кратко воспроизводит основное содержание статьи А. М. Крицкого в журнале «Железнодорожное дело» в 1891 и 1892 годах. Сам факт растянувшейся на несколько номеров и весьма объёмной публикации показывает, какое внимание было уделено в своё время вопросу чистоты воздуха в железнодорожных пассажирских вагонах. В тексте максимально сохранены оригинальная пунктуация, лексика и сокращения, принятые в то время.
КНИЖНАЯ ЛОЦИЯ
Статья представляет собой рецензию на учебник «Правовое регулирование рыночной экономики (на примере транспортной отрасли)» для студентов транспортных вузов, обучающихся по программам магистратуры, подготовленный коллективом кафедры «Транспортное право» Юридического института Российского университета транспорта под общей редакцией Заслуженного деятеля науки Российской Федерации, доктора юридических наук, профессора А. И. Землина. Автор отмечает не только актуальность тем в содержании учебника, но и многоаспектность их освещения: от теоретических аспектов до практики их реализации. Глубина научного подхода, продемонстрированная авторами, обеспечивает полное и всестороннее усвоение материала, обеспечивая практическую значимость и потенциальную востребованность учебника. Авторам удалось определить оптимальный объём достаточности материала в учебнике для формирования компетенций правовой направленности у специалистов высшей квалификации в области транспорта, а также сотрудников органов государственного и корпоративного управления, необходимых для успешного выполнения ими должностных обязанностей в условиях рыночной экономики.
Несмотря на то, что главным событием первого полугодия 2022 года для Бюллетеня Организации сотрудничества железных дорог – оставался его 65-летний юбилей, Бюллетень ОСЖД продолжал публиковать материалы о наиболее значимых событиях в жизни организации, которые несомненно будут представлять интерес и для читателей «Мира транспорта».
С согласия редакции Бюллетеня ОСЖД воспроизводим содержание ряда материалов его номера 1–2 за 2022 год.