Том 3, № 3 (2017)

Цель. Реализация левитационной сил (ЛС) магнитолевитирующего поезда (МЛП) происходит в процессе взаимодействия магнитных полей токов сверхпроводящих поездных (СПК) и короткозамкнутых путевых контуров (КПК), являющихся элементами левитационного узла (ЛУ). Исходя из этого, целью настоящего исследования является получение корректного описания такого взаимодействия. На современном этапе, основным и наиболее универсальным инструментом анализа и синтеза процессов и систем является их математическое и, в частности, компьютерное моделирование.

Методика. В то же время, радикальные преимущества этого инструмента делают ещё более важной прецизионность выбора конкретной методики проведения исследования. Особую актуальность это имеет по отношению к столь большим и сложным системам, какими являются МЛП. По этой причине, в работе особое внимание уделено аргументированному обоснованию выбора селективных особенностей исследовательской парадигмы.

Результаты. Результаты анализа существующих версий модели процесса реализации ЛС свидетельствуют о том, что каждая из них, наряду с преимуществами, обладает и существенными недостатками. В связи с этим, одним из основных результатов исследования должно явиться построение математической модели указанного процесса, сохраняющей преимущества упомянутых версий, но свободной от их недостатков. В работе аргументировано обоснована рациональность применения, для целей исследования ЛС поезда, интегративной холистической парадигмы, ассимилирующей преимущества теорий электрических цепей и магнитного поля.

Научная новизна. Приоритетность создания такой парадигмы, а также соответствующей версии модели реализации ЛС составляют научную новизну исследования.

Практическая значимость. Основным проявлением практической значимости работы является возможность, в случае использования её результатов, существенного повышения эффективности динамических исследований МЛП при одновременном снижении их ресурсоёмкости.

На основании схем грузовых магнитолевитационных станций, разработанных специалистами кафедры «Железнодорожные станции и узлы» ПГУПС, и технологии транспортировки грузов на дискретно-непрерывных принципах создана модель, позволяющая производить динамические эксперименты для определения существенных параметров проектирования и показателей работы магнитолевитационных терминалов.

Цель: Определение зависимостей основных эксплуатационных параметров грузовых терминалов, необходимых для их проектирования и выбор рациональной производительности основных элементов и устройств.

Метод: Для решения этой задачи предлагается использовать метод имитационного моделирования, по средствам программного комплекса AnyLogic.

Результаты: Разработан технологический алгоритм грузовой станции, на основании которого в программной среде AnyLogic российской компании The AnyLogic Company, построена имитационная модель и получены необходимые отчётные данные – потребное количество и производительность погрузочно-выгрузочного оборудования, годовой грузооборот терминала, среднее время нахождения платформ на станции и непроизводительные простои магнитолевитационных платформ.

Практическая значимость: Верификация модели показала, что предложенный метод имитационного моделирования позволяет определить и обосновать искомые параметры грузовых терминалов магнитолевитационных линий, что обеспечит рациональное расходование средств на их строительство и требуемую перерабатывающую способность.

Введение. С развитием численных методов и вычислительных комплексов произвести оценку напряженного состояния тонкостенных конструкций, в виде тел вращения достаточно просто. Однако при решении таких задач методом конечных элементов необходимо выбрать такую сетку конечных элементов, чтобы «схватить» все возможные сингулярности напряженного состояния. Чтобы корректно их учитывать, необходимо уменьшать размер конечных элементов. Уменьшение размеров элементов приводит к увеличению требуемых вычислительных мощностей.

Постановка проблемы. При решении прикладных задач даже при достаточно грубой сетке количество элементов может превышать сотни тысяч. При решении задач для реальных конструкций в трехмерной постановке, объем вычислений может быть достаточно велик и далеко не всякий даже суперкомпьютер сможет обработать такое решение.

Цель работы. Цель данной работы использовать известный подход, применяемый в теории оболочек, который позволяет свести трехмерную задачу к решению одномерной задачи, что существенно снижает требования к вычислительным мощностям.

Метод (методология). Рассматривается задача об определении напряженного состояния оболочечных конструкций в виде тел вращения. Подход основан на интегрировании уравнений теории оболочек и разложении функций в ряды Фурье для разделения переменных. В работе использовано разложение в дискретный ряд Фурье по косинусам и синусам, которое описывает произвольные несимметричные механические нагрузки.

Результаты. Рассмотрена тонкостенная цилиндрическая конструкция, шарнирно закрепленная по торцам. Конструкция нагружена в трех местах распределенной силой, действующей по нормали к поверхности оболочки. После интегрирования системы уравнений для оболочки найденное напряженно-деформированное состояние оболочки определяется компонентами напряжений на внешней и внутренней поверхностях оболочки и компонентами перемещений. В работе приводится сравнение результатов расчета с помощью предлагаемой методики и метода конечных элементов.

Заключение. Показано, что использование методов теории оболочек, и предложенное разложение разрешающих функций и нагрузки в ряд Фурье, позволяет решать задачи с использованием небольших вычислительных ресурсов. При этом обеспечивается необходимая точность вычисления по всем компонентам напряженно-деформированного состояния конструкции.

Введение. Высокоскоростной наземный транспорт МАГЛЕВ создаёт при движении электромагнитные помехи широкого частотного спектра. Они распространяясь как в окружающей внешней среде, так и внутри самого транспорта, могут превышать по уровню величины, установленные «Техническим регламентом о безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта».

Цели и задачи. Цель исследования – снижение электромагнитных помех при помощи соответствующего синтезирования электроэнергетической установки.

Кроме того, в процессе синтеза элементов электроэнергетической установки возникают задачи оптимизации размещения источников полей в областях с изменяемыми геометрическими характеристиками.

Методология.  Для решения задачи необходимо иметь, с одной стороны, метод расчета электромагнитных помех от источников электроэнергетической установки, а с другой - методы формализации и алгоритмы решения оптимизационных задач размещения.

Отметим, что математическая постановка большинства задач оптимального размещения источников приводит к нелинейным задачам математического программирования специального вида. Особенности такого класса задач не позволяют воспользоваться известными методами математического программирования. Рассматриваемый класс задач относится к задачам оптимизации систем многосвязного управления.

Ниже рассмотрен алгоритм оптимизационной задачи размещения элементов электроэнергетической установки, с целью минимизации суммарных помех, излучаемых в окружающее пространство. Поиск решения оптимизационной задачи стал возможным благодаря: введению скалярных потенциалов для описания электромагнитных помех элементов установки; введению функций взаимовлияния, учитывающих влияние соседних источников; разработке экранирующих функций в виде разложений по гармоникам; использованию теорем сложения, позволяющих решения уравнений представлять в разных системах координат.

Заметим, что корректная постановка и решение обратной задачи возможна только при условии, если разработаны достаточно хорошие методы решения соответствующих прямых краевых задач.

В статье представлены сейсмические методы обследования и результаты мониторинга состояния железнодорожной насыпи с использованием сейсмических методов в районе Крайнего Севера.

Цель: Проработать технологию выявления наличия причин просадки железнодорожной насыпи на участке Северной железной дороги.

Методы: Обследования грунтов оснований железнодорожной насыпи путем применения комплекса активных и пассивных сейсмических методов, включающий: сейсморазведочный метод преломленных волн, метод многоканального анализа поверхностных волн и инженерно-сейсмический метод, основанный на спектральном анализе сейсмического шума.

Результаты: Комплекс методов позволил оценить состояние системы «насыпь-грунты оснований». Была выявлена относительно большая мощность ослабленных грунтов до 9 м, возможно с включениями торфа, залегающих под железнодорожной насыпью. Появлению просадок способствуют динамическая нагрузка от поездов и резонансный эффект в ослабленном грунте, приводящие к его сжатию.

Практическая значимость: Разработка технологии экспресс-оценки состояния железнодорожной насыпи для оперативного обнаружения опасного явления на ранней стадии его развития является актуальной и востребованной задачей.