ВЕСТНИК СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Загруженность основных железнодорожных направлений и необходимость управления поездопотоками в условиях ограниченных пропускных способностей транспортной инфраструктуры ускоряют разработку и применение новых информационных инструментов управления вагонопотоками. В результате изменяется парадигма управления перевозками, в том числе за счет делегирования интеллектуальным системам части функций, традиционно выполняемых диспетчерским аппаратом. Тем самым изменяется количество уровней управления и связи между ними. Указанные вопросы инициируют разработку новых подходов и математических методов в транспортно-логистических исследованиях, в частности в областях, относящихся к системам управления транспортными перевозками.

Методология настоящего исследования в сфере организационно-технологической устойчивости систем управления вагонопотоками на железнодорожном транспорте представлена «жесткими» и «мягкими» математическими моделями, которые описываются автономными системами обыкновенных линейных дифференциальных уравнений. При этом переход от построенных сначала «жестких» моделей к «мягким» осуществляется дезагрегированием первых, выполняемым введением дополнительных связей между субъектами рассматриваемой двухуровневой системы управления перевозочным процессом.

Математический аппарат исследования представлен фазовым пространством (точнее, фазовой плоскостью), в котором изучается поведение траектории, отвечающей (соответствующему положению равновесия) невозмущенному решению системы, и траекторий, отвечающих ее возмущенным решениям. Классическими методами теории устойчивости решений дифференциальных уравнений показано, что в данной ситуации точка равновесия системы на фазовой плоскости является фокусом. Таким образом, установлено, что для рассматриваемой «мягкой» модели положение равновесия не только устойчиво по Ляпунову, но и асимптотически устойчиво. Построен фазовый портрет системы дифференциальных уравнений, которой описывается «мягкая» модель. Выполнен сравнительный анализ геометрической картины поведения фазовых траекторий с графическими изображениями функции, которой выражается посуточное число отправляемых в адрес станции вагонов.

Указанные результаты окажутся востребованными при разработке интеллектуализированных систем управления поездо- и вагонопотоками, представляя собой математически доказанное обоснование устойчивости функционирования этих систем.

Установлено, что перевозка (транспортировка) опасных грузов железнодорожным, автомобильным, речным и морским, авиационным, трубопроводным видами транспорта представляет существенную опасность не только «сама по себе», но и при нарушении предусмотренных нормативами условий безопасности транспортного процесса. Анализ ряда событий на транспортных объектах в 2022-2023 гг. выявил возможность использования перевозок опасных грузов в качестве фактора создания техногенных чрезвычайных ситуаций для решения масштабных геополитических задач, противоречащих интересам Российской Федерации. При этом грузы, составляющие более 50 % грузопотока на всех видах транспорта, несут потенциальную опасность критической дезорганизации транспортного процесса.

Целью работы стало выявление особенностей ряда имевших место чрезвычайных ситуаций, а также недостатков и узких мест в системе безопасности для разработки превентивных мер безопасности. На всех видах транспорта устойчивую и безопасную перевозку (транспортировку) обеспечивают критически важные транспортные объекты или объекты транспортной инфраструктуры. Анализ показал необходимость поэтапной разработки и внедрения дополнительных, нестандартных мер безопасности, требующих комплексного подхода. Во внимание приняты акции 2022 и 2023 гг.: подрывы трубопровода «Северный поток» в Балтийском море, Крымского моста (Керченский пролив), аммиакопровода «Тольятти - Одесса» (на территории Харьковской области Украины) и поджог железнодорожного состава в Северомуйском тоннеле (на территории Республики Бурятия Российской Федерации). В всех случаях дополнительным фактором опасности выступали опасные грузы: метан, аммиак безводный (класс опасности 2) и дизельное топливо (класс опасности 3). Изучение фактологии дает основания сделать вывод о тенденции или явлении как объекте исследования. Типологические признаки позволяют характеризовать чрезвычайные ситуации как похожие, «аналогичные» в рамках исследования.

Предложенные к разработке программы предупреждения террористических угроз с применением опасных грузов мероприятия относятся по большей части к организационно-техническим. В связи с закрытостью релевантной информации мероприятия обсуждаются без деталей, важных для эффективности разработки.

Для экономики Российской Федерации перевозка (транспортировка) опасных грузов в международном и внутреннем сообщении играет чрезвычайно важную роль. В десятки стран мира поставляются природный газ (опасный груз класса 2), аммиачно-нитратные удобрения (опасные грузы класса 5), тепловыделяющие элементы (опасные грузы класса 7) и многие другие грузы. В этот процесс вовлечены все виды транспорта: трубопроводный, железнодорожный, автомобильный, речной и морской, авиационный. Инциденты, аварии и катастрофы с опасными грузами, имеющие тяжелые последствия, продолжают происходить на всех видах транспорта практически во всех регионах мира. Анализ ряда актуальных аварий и чрезвычайных ситуаций, в результате которых был нанесен не только критический или существенный ущерб важным объектам транспортной инфраструктуры, но и экологический ущерб населению прилегающих территорий, привел нас к выводу о недостаточности существующей системы защиты и необходимости разработки новых значимых ее элементов. Учет новых обстоятельств системы защиты при чрезвычайных ситуациях с опасными грузами заключается, по нашему мнению, прежде всего в прогнозе и управлении режимами горения и взрыва высокоопасных веществ с целью снижения экологических и иных негативных последствий. Опасные грузы классов 1, 2 и 3, как правило, обладают высокоопасными свойствами. Выявлены методологические изъяны в оценке воздействия последствий взрыва и пожаров опасных грузов, а также минимизации их последствий. На характерных примерах предпринята попытка моделирования горения и взрыва опасного груза винилхлорида, расчет количества образующихся токсичных продуктов и формируемых ими опасных концентраций в воздушной среде аварийной зоны. Рассмотрены возможные режимы (горение, взрыв) и предложен оценочный параметр - расчетный относительный индекс токсичности при различных режимах деструкции, а также условиях горения и рассеивания продуктов. Обоснована целесообразность создания «Методики прогноза экологических последствий техногенных чрезвычайных ситуаций (пожаров и взрывов) с опасными грузами», назначением которой является разработка дополнительных мер защиты при чрезвычайных ситуациях, в том числе защиты жителей селитебных территорий, на основе модели образования в химической реакции токсичных продуктов и их распространения в воздушной среде.

В работе исследуется акустическое загрязнение селитебных территорий от сортировочной горки железнодорожной станции И с целью снижения негативного воздействия шума на население. В рамках поиска приемлемых решений этой задачи рассматриваются особенности генерации звука в источнике и специфика распространения шума на территории.

Процесс роспуска подвижного состава, а особенно генерация звука в момент прохождения обода колеса через тормозную позицию, является основной причиной значительного акустического загрязнения прилегающей зоны жилой застройки. Скорость и расстояние передачи звука зависят от многих факторов: периода года, времени суток, температуры и влажности воздуха, наличия рядом водоема и отражающих акустическую волну преград, архитектурно-планировочной организации территории, рельефа местности.

Ранее мы рассматривали особенности распространения звуковой волны при различных атмосферных состояниях. Данная статья посвящена изучению влияния рельефа местности и архитектурного плана территории на интенсивность акустического загрязнения селитебной территории.

Высота расположения источника шума и объектов защиты (жилые дома) во многом определяет конфигурацию и конструкцию защитных экранов - искусственных преград на пути распространения звуковой волны. Основной задачей является построение изолиний, наглядно отображающих зоны соответствия (несоответствия) предельно допустимым уровням шума непосредственно на карте местности. Для этого использовался программный модуль «ЭРА-шум», позволяющий на основании проведенных измерений построить карты-схемы. Они являются основой для проектирования защитных экранов на местности: правильного расположения экрана; его размера, высоты и конфигурации; материалов конструкции. Дополнительное затухание звуковой волны можно обеспечить за счет повышения защищенности самого объекта - шумопоглощающей облицовки лицевой стороны зданий, шумозащитных жалюзи и др.

Результаты работы могут быть использованы при создании комплексных проектов системы защиты от шума, которые могут включать в себя защиту в источнике возникновения и на пути распространения, а также повышение защищенности объектов селитебной территории (жилых и общественных зданий). Выбор необходимой комбинации защиты напрямую может зависеть от рельефа и архитектурно-планировочной организации местности.