2020

Permanent URI for this communityhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/11893

Browse

Now showing 1 - 40 of 50

1 (85) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, Дніпро, 2020)
UK: У статтях наведені наукові дослідження, виконані авторами в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна та інших організаціях. Статті присвячені вирішенню актуальних питань залізничного транспорту по наступних напрямках: автоматизовані системи управління на транспорті, екологія на транспорті, експлуатація та ремонт засобів транспорту, матеріалознавство, залізнична колія, інформаційно-комунікаційні технології та математичне моделювання, нетрадиційні види транспорту, машини та механізми, транспортне будівництво, рухомий склад і тяга поїздів. Вісник становить інтерес для працівників науково-дослідних організацій, викладачів вищих навчальних закладів, докторантів, аспірантів, магістрантів та інженерно-технічних працівників.
2 (86) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, Дніпро, 2020)
UK: У статтях наведені наукові дослідження, виконані авторами в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна та інших організаціях. Статті присвячені вирішенню актуальних питань залізничного транспорту по наступних напрямках: автоматизовані системи управління на транспорті, екологія на транспорті, експлуатація та ремонт засобів транспорту, матеріалознавство, залізнична колія, інформаційно-комунікаційні технології та математичне моделювання, нетрадиційні види транспорту, машини та механізми, транспортне будівництво, рухомий склад і тяга поїздів. Вісник становить інтерес для працівників науково-дослідних організацій, викладачів вищих навчальних закладів, докторантів, аспірантів, магістрантів та інженерно-технічних працівників.
3 (87) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020)
UK: У статтях наведені наукові дослідження, виконані авторами в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна та інших організаціях. Статті присвячені вирішенню актуальних питань залізничного транспорту по наступних напрямках: автоматизовані системи управління на транспорті, екологія на транспорті, експлуатація та ремонт засобів транспорту, матеріалознавство, залізнична колія, інформаційно-комунікаційні технології та математичне моделювання, нетрадиційні види транспорту, машини та механізми, транспортне будівництво, рухомий склад і тяга поїздів. Вісник становить інтерес для працівників науково-дослідних організацій, викладачів вищих навчальних закладів, докторантів, аспірантів, магістрантів та інженерно-технічних працівників.
3D Modeling of Biological Wastewater Treatment in Aeration Tank
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Biliaiev, Mykola M.; Lemesh, Maksym V.; Gunko, Olena Y.; Zadoia, Viacheslav O.; Mashykhina, Polina B.; Yakubovska, Zinaida M.
ENG: Purpose. The main purpose of the article is to develop a 3D CFD model for modeling the process of biological wastewater treatment in an aeration tank. Methodology. For mathematical modeling of the process of biological wastewater treatment in the reactor, taking into account the flow hydrodynamics, geometric shape of the aeration tank, convective-diffusion transfer of the substrate and activated sludge, a 3D CFD model was built. The model is based on the three-dimensional equation of motion of an ideal liquid and the equation of mass conservation for the substrate, activated sludge. The field of sewage flow rate in the aeration tank is calculated based on the velocity potential equation. The process of biological transformation of the substrate is calculated on the basis of the Monod model. The splitting scheme was used for numerical integration of the equations of convective-diffusion transfer of activated sludge and substrate. The splitting is carried out in such a way to take into account the transfer of substrate (activated sludge) in only one direction at each step of splitting. The calculation of the unknown value of the substrate (activated sludge) concentration is carried out according to an explicit scheme. The Richardson method is used to numerically integrate the three-dimensional equation for the velocity potential, and the unknown value of the velocity potential is calculated by an explicit formula. Euler's method is used for numerical integration of equations describing the process of substrate transformation and change in activated sludge concentration (Monod model). Findings. The software implementation of the constructed 3D CFD model is carried out. A description of the structure of the developed software package is provided. The results of a computer experiment to study the process of wastewater treatment in an aeration tank with additional elements are presented. Originality. A new multifactor 3D CFD model has been developed, which allows quick assessing the efficiency of biological treatment in an aeration tank. Practical value. The constructed 3D CFD model can be used to analyze the efficiency of the aeration tank under different operating conditions at the stage of sketch design of wastewater treatment systems.
4 (88) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020)
UK: У статтях наведені наукові дослідження, виконані авторами в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна та інших організаціях. Статті присвячені вирішенню актуальних питань залізничного транспорту по наступних напрямках: автоматизовані системи управління на транспорті, екологія на транспорті, експлуатація та ремонт засобів транспорту, матеріалознавство, залізнична колія, інформаційно-комунікаційні технології та математичне моделювання, нетрадиційні види транспорту, машини та механізми, транспортне будівництво, рухомий склад і тяга поїздів. Вісник становить інтерес для працівників науково-дослідних організацій, викладачів вищих навчальних закладів, докторантів, аспірантів, магістрантів та інженерно-технічних працівників.
5 (89) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020)
UK: У статтях наведені наукові дослідження, виконані авторами в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна та інших організаціях. Статті присвячені вирішенню актуальних питань залізничного транспорту по наступних напрямках: автоматизовані системи управління на транспорті, екологія на транспорті, експлуатація та ремонт засобів транспорту, матеріалознавство, залізнична колія, інформаційно-комунікаційні технології та математичне моделювання, нетрадиційні види транспорту, машини та механізми, транспортне будівництво, рухомий склад і тяга поїздів. Вісник становить інтерес для працівників науково-дослідних організацій, викладачів вищих навчальних закладів, докторантів, аспірантів, магістрантів та інженерно-технічних працівників.
6 (90) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020)
UK: У статтях наведені наукові дослідження, виконані авторами в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна та інших організаціях. Статті присвячені вирішенню актуальних питань залізничного транспорту по наступних напрямках: автоматизовані системи управління на транспорті, екологія на транспорті, експлуатація та ремонт засобів транспорту, матеріалознавство, залізнична колія, інформаційно-комунікаційні технології та математичне моделювання, нетрадиційні види транспорту, машини та механізми, транспортне будівництво, рухомий склад і тяга поїздів. Вісник становить інтерес для працівників науково-дослідних організацій, викладачів вищих навчальних закладів, докторантів, аспірантів, магістрантів та інженерно-технічних працівників.
Computer Simulation of Biological Wastewater Treatment Processes in Aerotanks With Plates
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Biliaiev, Mykola M.; Lemesh, Maksym V.; Biliaieva, Viktoriia V.; Mashykhina, Polina B.; Yakubovska, Zinaida M.
EN: Purpose. Efficiency determination of the aeration tank at the stage of design or reconstruction of bioreactors in which biological wastewater treatment is carried out requires the use of special mathematical models and calculation methods. The main purpose of the article is to develop CFD models for evaluating the operation efficiency of aeration tanks. Methodology. A numerical model has been developed for the computer calculation of the biological wastewater treatment process in aerotanks, taking into account hydrodynamics. The model is based on two-level mass conservation equations for the substrate and activated sludge and the velocity potential equation. The process of biological transformation of the substrate is calculated based on the Monod model. For the numerical integration of the mass transfer equations of activated sludge and substrate, the alternating-triangular difference splitting scheme is used. In this case, the basic equations are divided into two equations of a more simplified form. For the numerical integration of the equations for the velocity potential, it is split into two one-dimensional equations. Further, each equation is solved according to explicit scheme. For the numerical integration of equations that describe the process of substrate transformation based on the Monod model, the Euler method is used. Findings. The software implementation of the constructed numerical model has been carried out. The results of a computational experiment on the study of the wastewater treatment process in an aeration tank with plates are presented. This leads to the conclusion that the quality control of wastewater treatment in aeration tanks is possible with the help of plates. Originality. A multivariate CFD model has been developed, which makes it possible to quickly assess the efficiency of the aeration tank. A feature of the model is the ability to evaluate the operation of the aeration tank, taking into account its geometric shape and location of additional plates in the construction. Practical value. The constructed numerical model can be used during calculations in the case of designing aeration tanks, or in determining the efficiency of wastewater treatment under new operating conditions.
Detection of Attacks on a Computer Network Based on the Use of Neural Networks Complex
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Zhukovyts’kyy, Igor V.; Pakhomova, Victoria M.; Ostapets, Denis O.; Tsyhanok, O. I.
ENG: Purpose. The article is aimed at the development of a methodology for detecting attacks on a computer network. To achieve this goal the following tasks were solved: to develop a methodology for detecting attacks on a computer network based on an ensemble of neural networks using normalized data from the open KDD Cup 99 database; when performing machine training to identify the optimal parameters of the neural network which will provide a sufficiently high level of reliability of detection of intrusions into the computer network. Methodology. As an architectural solution of the attack detection module, a two-level network system is proposed, based on an ensemble of five neural networks of the multilayer perceptron type. The first neural network to determine the category of attack class (DoS, R2L, U2R, Probe) or the fact that there was no attack; other neural networks – to detect the type of attack, if any (each of these four neural networks corresponds to one class of attack and is able to identify types that belong only to this class). Findings. The created software model was used to study the parameters of the neural network configuration 41–1–132–5, which determines the category of the attack class on the computer network. It is determined that the optimal training speed is 0.001. The ADAM algorithm proved to be the best for optimization. The ReLU function is the most suitable activation function for the hidden layer, and the hyperbolic tangent function – for the output layer activation function. Accuracy in test and validation samples was 92.86 % and 91.03 %, respectively. Originality. The developed software model, which uses the Python 3.5 programming lan-guage, the integrated development environment PyCharm 2016.3 and the Tensorflow 1.2 framework, makes it pos-sible to detect all types of attacks of DoS, U2R, R2L, Probe classes. Practical value. Graphical dependencies of accuracy of neural networks at various parameters are received: speed of training; activation function; optimization algorithm. The optimal parameters of neural networks have been determined, which will ensure a sufficiently high level of reliability of intrusion detection into a computer network.
Dynamic Properties of One-Storey Industrial Building
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Rozumenko, D. V.; Bannikov, Dmytro O.
EN: Purpose. Recently, there has been a growing demand in Ukraine for the reuse of industrial buildings that have not been in exploitation for a certain period of time. At the same time, there are frequent cases when new technological equipment transfers significant dynamic loads to existing structures over a long period of time. Since the available data regarding the dynamic properties of industrial buildings are now practically absent, the main goal of the studies made by the authors is to evaluate and analyze own dynamic characteristics of a one-storey industrial building. Methodology. To achieve this goal, it was necessary first to choose the type of industrial building, which is common enough for the formulated conditions of the reuse possibility. A one-storey unheated industrial building with three purlins (purlins 15 + 15 + 6 m) with a steel supporting frame was taken as such a building. In the course of research, the cross sections of the main load-bearing elements were varied, as well as the schemes of their connection with each other. The calculations were carried out by the finite element method based on the Lira for Windows project complex. Findings. The obtained frequency spectra of the own dynamic characteristics for the main bearing structural elements of an industrial building of the type in question are in the range up to 30 Hz. Also, during the research, dependencies were obtained for changing this range for various cases of design decisions of the building. Originality. The research results presented in the publication make it possible to evaluate the range of the own dynamic characteristics of single-storey multipurlined unheated industrial buildings with the traditional structural solution of the steel frame. Practical value. The resulting range of the own dynamic characteristics of the industrial building of the type in question is quite dangerous for human health. The most unfavorable is the oscillation form of the columns, which actually involves the entire structural frame. Therefore, in the course of research, a special method was developed and tested to stabilize such vibrations «on the base» using flexible ropes.
Emergency Burning of Solid Rocket Propellant: Damage Risk Assessment to People in the Workplace
(Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Dnipro, 2020) Biliaiev, Mykola M.; Berlov, Oleksandr V.; Biliaieva, Viktoriia V.; Kozachyna, Vitalii A.; Kalashnikov, Ivan V.
EN: Purpose. This work includes the development of a computer model to calculate the risk of thermal damage to people in the shop in case of emergency burning of solid rocket propellant. Methodology. To calculate the temperature field in the shop in order to determine the zones of thermal damage to workers in the building, the equation expressing the law of energy conservation was used. Based on this modeling equation, the temperature field in the shop is calculated in the presence of a source of heat emission – burning solid rocket propellant. To calculate the velocity field of air flow in the shop, taking into account the location of obstacles in the path of heat wave propagation, we used the model of vortex-free air motion – the equation of the velocity potential. A two-step finite difference scheme of conditional approximation is used to numerically solve the equation for the velocity potential. A difference splitting scheme was used to numerically solve the energy equation. At the first stage of construction of the difference splitting scheme of the two-dimensional energy equation into the system of one-dimensional equations is performed. Each one-dimensional equation allows you to calculate the temperature change in one coordinate direction. The point-to-point computation scheme is used to determine the temperature. When conducting a computational experiment, the air exchange in the building is taken into account. The risk assessment of thermal damage to personnel in the building is performed for different probabilities of the place of emergency combustion of solid rocket propellant. Findings. Using numerical model prediction of the potential risk areas of thermal damage to staff in the shop for a variety of emergency situations was performed. Originality. A computer model for rapid assessment of the potential risk of damage to people in the shop in case of emergency burning of solid rocket propellant was constructed. Practical value. The authors developed a code that allows you to quickly simulate the temperature fields formation in the shop in case of emergency burning of solid rocket propellant and to identify potential areas of thermal damages to workers based on this information. The developed computer program can be used to assess the risk of thermal damage in the chemical industry in case of emergency.
Formation of Carbon Steel Structure During Hot Plastic Deformation
(Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Dnipro, 2020) Vakulenko, Ihor O.; Bolotova, Daria M.; Proidak, Svitlana V.; Askerov, Hangardas; Cug, H.; Tchaikovska, H. O.
EN: Purpose. The main purpose of the work is to determine the peculiarities of the development of recrystallization processes of carbon steel austenite depending on the degree of hot plastic deformation and to develop proposals for improving the structural state of the metal of the railway solid-rolled wheel. Methodology. Two carbon steels of a railway wheel with a minimum and maximum carbon content of 0.55 and 0.65 % and other chemical elements within the grade composition of the steel 60 were used as research material. Samples in the form of cylinders with a diameter of 20 mm and a height of 40 mm were heated in a muffle furnace, exposed for a certain time to equalize the temperature across the cross section of the sample. After that, the samples were subjected to hot compression on Instron type test machine. The temperature interval of hot compression of the samples was 950–1100 ºС, with deformation degrees in height in the range of 10–40%. The strain rate was 10-3–10-2 sec-1 . A standard etching was used to detect the boundaries of the austenite grains. Structural studies were performed using Epikvant type light microscope at magnifications sufficient to determine the structure of austenite grains. The grain size of austenite was determined by the methods of quantitative metallography. Findings. In the case of hot compression of the railway wheel blank, increasing the concentration of carbon atoms only within the grade composition of the steel is sufficient to increase the average austenite grain size, which confirms the proposals to limit the carbon content in the metal of railway wheels. The formation of a certain degree of austenite structural heterogeneity at the cross section of the rim or hub of the railway wheel is due to a change in the development mechanism of recrystallization processes depending on the deformation value. Under conditions of the same degree of hot plastic deformation, the replacement of one-time compression by fractional one is accompanied by a violation of the conditions of formation of the recrystallization nucleus. As a result of the specified replacement of the scheme of hot plastic deformation we obtain reduction in the austenite grain size. Originality. Based on a study of the development of collective recrystallization processes during the hot compression of carbon steel of the railway wheel, it was determined that the increase in carbon content contributes to the austenite grain increase. After hot compression of the wheel blank, the structural inhomogeneity of austenite that occurs is determined by a change in the mechanism of recrystallization processes development. During deformations above the critical degree, the recrystallization nuclei are formed and successively grow, which leads to the structure refinement. In the case of deformations below the critical value, the growth of austenite grains occurs according to the coalescence mechanism, according to which fragments of boundaries with large disorientation angles consistently disappear. Practical value. For austenite grain refining in massive elements of solid-rolled railway wheel we offer to replace one-time hot compression by fractional one.
Organizing Wireless Network at Marshalling Yards Using the Bee Method
(Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Dnipro, 2020) Pakhomova, Victoria M.; Nazarova, Diana I.
ENG: Purpose. In general, today wireless networks are widely used as an alternative to wired, allowing you to connect multiple devices, both among themselves in the local and global Internet. However, at the present stage in Ukraine there is no widespread use of a wireless network at rail transport, therefore it is advisable to conduct research on the deployment of such a network, in particular, at a marshalling yard. Methodology. Using LocBS-BeeCol program model written in Python according to the bee colony algorithm the optimal number of base stations (BS) of the wireless network and their location at the marshalling yards was determined, as well as research on the bee algorithm parameters was conducted. Input data of the LocBS-BeeCol model are as follows: marshalling yard parameters (area, number of clients that need to be connected to base stations); wireless network parameters (base station coverage radius, maximum number of clients for one base station); parameters of the bee colony algorithm (number of scout bees, number of attempts to find the optimal solution using one bee). Findings. For marshalling yards of various capacities (small, medium and high), the optimal number of base stations of the wireless network was obtained with restrictions on the coverage radius of the base station and the number of clients connected to it. Thus, for example, to connect 300 clients at medium-sized marshalling yards with an area of 2500x500 m2, 93 base stations with a coverage radius of 50 m are needed. Originality. The quality of the obtained solutions significantly depends on the choice of the bee colony algorithm parameters. A study of the base stations number of the wireless network and search time for finding the optimal solution for different number of bees and the number of attempts to find the op-timal solution using the bee for marshalling yards of various capacities was carried out. It was determined that an increase in the number of bees (from 10 to 50) and the number of attempts to find the optimal solution by a bee (from 10 to 50) improves the quality of the optimal solution (decrease in the number of base stations by an average of 6.5% and 9.3%), respectively. In addition, increase in the bee number (from 10 to 50) reduces the search time for the optimal solution by bees by an average of 1.8 times, while increase in the number of attempts to find the optimal solution by a bee (from 10 to 50) will increase search time for the optimal solution on average 2.14 times. Practical value. An algorithm and its software implementation have been developed, which make it possible to determine the required number of base stations and their location when deploying a wireless network at a marshalling yards. For marshalling yards with high capacity, when the coverage radius of the base station is doubled (from 50 to 100 m), their number decreases by about half (from 136 to 64), while the time for finding the optimal solution by bees increases by 2.5 times (from 8.4 to 20.6 s).
The Problem of a Lack of Material Behaviour Data For Risk Assessment
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Bondarenko, Iryna O.; Nеduzha, Larysa O.
ENG: Purpose. The main purpose of this work is to provide theoretical support for the need to expand data on changes in the material behaviour under dynamic loads when railway track risk assessment over time due to railway track elements deformability. Methodology. For the research, an original model of railway track design described using the original method based on the ability of elastic waves to propagate energy of power pulses in space and time, as well as a model describing materials as discrete substances were used. Findings. It has been established that the properties of the material affect the deformability of the elements and the design of the railway track; the main parameter in the study of deformability processes is time; material, as a substance, consists of atoms and molecules, and therefore is not continuous; internal physical processes determine changes in the behaviour of the material of an element. Originality. It has been proposed to develop classifications of changes in the physical properties of materi-als according to the probability of irreversible deformations and the impossibility of deformations, as well as classi-fications of changes in the mechanical properties of materials according to the probability of the defect appearance and changing the material structure. Practical value. The ability to simulate analytically any physical processes occurring inside elements due to the proposed method allows combining the influence of mechanical and physical effects into a single calculation. This enables to assess the probability of appearing defects in elements under certain dynamic loads when assessing the railway track risk over time due to railway track elements deformability.
Risk Assessment of Thermal Damage to People at Industrial Sites in Case of Emergency Burning Solid Propellant
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Biliaiev, Mykola M.; Berlov, Oleksandr V.; Kozachyna, Vitalii A.; Kalashnikov, Ivan V.; Shevchenko, O. V.
EN: Purpose. This work involves the development of a numerical model for the calculation of areas of thermal damage to people in the event of solid propellant burning at the industrial site. Methodology. An equation expressing the law of energy conservation was used to solve the problem of determining the areas of thermal shock of people at the industrial site. A potential flow model was used to calculate the airflow velocity field in the presence of buildings at the industrial site where an emergency occurs. The numerical solution of the two-dimensional equation for the velocity potential is derived using the Liebmann method. This numerical model takes into account the uneven velocity field of the wind flow that is formed near industrial buildings. An implicit difference splitting scheme was used to numerically solve the energy equation. The physical splitting of a two-dimensional energy equation into a system of one-dimensional equations describing the temperature transfer in one coordinate direction has been carried out previously. At each splitting step, the unknown temperature value is determined by an explicit point-to-point computation scheme. Based on the numerical model built, the code using the FORTRAN algorithm language is created. Findings. Based on the developed numerical model, a computational experiment was conducted to evaluate the risk of thermal damage to people at the industrial site where solid propellants are produced. The dangerous areas for personnel are identified. Originality. An efficient numerical model has been developed to calculate the zones of thermal pollution in case of solid propellant burning. Practical value. Based on the developed mathematical model, a computer program was created, which allows performing serial calculations for determining the zones of thermal damage during emergencies at the chemically hazardous objects. The mathematical model developed can be used to design an emergency response plan for chemically hazardous objects.
Аварійне горіння твердого ракетного палива: оцінка ризику ураження людей в робочому приміщенні
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Козачина, Виталий Анатольевич; Калашников, Іван Володимирович
UK: Мета. Ця робота передбачає розробку комп’ютерної моделі для розрахунку ризику термічного ураження людей у цеху в разі аварійного горіння твердого ракетного палива. Методика. Для розрахунку поля температури в цеху, з метою визначення зон термічного ураження працівників у приміщенні, використано рівняння, що виражає закон збереження енергії. На базі цього моделювального рівняння розраховано поле температур у цеху за наявності джерела емісії тепла – твердого ракетного палива, що горить. Розрахунок поля швидкості повітряного потоку в цеху, з урахуванням розташування перешкод на шляху розповсюдження теплової хвилі, проведено на базі моделі безвихрового руху повітря – рівняння потенціалу швидкості. Чисельне розв’язання рівняння для потенціалу швидкості виконано за допомогою двокрокової скінченнорізницевої схеми умовно апроксимації. Для чисельного розв’язання рівняння енергії використано різницеву схему розщеплення. На першому етапі побудови різницевої схеми виконано розщеплення двовимірного рівняння енергії на систему одновимірних рівнянь. Кожне одновимірне рівняння дозволяє розрахувати зміну температури в одному координатному напрямку. Для визначення температури використано схему біжучого рахунку. Під час проведення обчислювального експерименту враховано повітрообмін у приміщенні. Оцінку ризику термічного ураження персоналу в приміщенні виконано для різних вірогідностей місця аварійного горіння твердого ракетного палива. Результати. За допомогою розробленої чисельної моделі виконано прогнозування зон потенціального ризику термічного ураження персоналу в цеху для різних аварійний ситуацій. Наукова новизна. Побудовано комп’ютерну модель для експрес-оцінки потенціального ризику термічного ураження людей в цеху в разі аварійного горіння твердого ракетного палива. Практична значимість. Розроблено код, що дозволяє швидко моделювати формування температурних полів у цеху у випадку аварійного горіння твердого ракетного палива, та на базі цієї інформації визначати зони потенціального термічного ураження працівників. Розроблена комп’ютерна програма може бути використана для оцінки ризику термічного ураження на підприємствах хімічної промисловості в разі виникнення аварійних ситуацій.
Аналіз безпеки бездротових мереж Wi–Fi в автоматизованих системах залізничного транспорту
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Жуковицький, Ігор Володимирович; Педенко, І. О.
UK: Мета. У роботі передбачено: проаналізувати основні механізми захисту, які наявні в бездротових мережах Wi–Fi; показати механізми атак на ці засоби захисту; виконати порівняльний аналіз ефективності механізмів захисту, надати рекомендації для використання цих механізмів в автоматизованих системах залізничного транспорту; побудувати демонстраційну модель атак на засоби захисту бездротової мережі Wi–Fi. Методика. На підставі огляду значної кількості вітчизняних та закордонних джерел проведено порівняльний аналіз механізмів захисту бездротової мережі Wi–Fi, у яких проаналізовано окремі стандарти захисту, виявлено їх сильні та слабкі сторони. Показано різноманітні атаки на засоби автентифікації та механізми гарантування безпеки інформаційного обміну. Для демонстрації атаки на ці засоби захисту розроблено алгоритм демонстраційної імітаційної моделі роботи протоколу захисту WPA2 з можливістю проведення атак на цей протокол. Результати. Виконано порівняльний аналіз основних стандартів механізмів захисту бездротової мережі Wi–Fi, зокрема WEP, WPA, WPA2, WPA3. Продемонстровано різноманітні атаки та ці засоби. Показано перевагу та слабкість окремих механізмів засобів захисту, надано рекомендації для їх використання. Побудовано демонстраційну модель атак на механізми захисту бездротової мережі, яка показує такі атаки, як атака на парольну фразу та атака KRACK. Для демонстрації в програмі обрано стандарт WPA2 з механізмом автентифікації PSK та механізмом криптографічного захисту CCMP–128. Наукова новизна. Наведено широкий спектр механізмів захисту бездротової мережі Wi–Fi, показано можливості окремих механізмів захисту, проведено порівняння стандартів захисту мережі Wi–Fi. В оригінальній програмній моделі показано, як помилкові дії користувача допомагають зловмиснику подолати сучасні механізми захисту. Практична значимість. Рекомендації щодо використання окремих засобів захисту бездротових мереж Wi–Fi можуть бути використані під час побудови системи захисту окремих елементів автоматизованих систем залізничного транспорту. Демонстраційна модель атаки на мережу Wi–Fi може бути використана в навчальному процесі для підготовки фахівців у галузі кібербезпеки.
Вивчення негативного впливу нафтопродуктів на металеві елементи залізничної інфраструктури
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Зеленько, Юлія Володимирівна; Зеленько, Дарія Миколаївна; Недужа, Лариса Олександрівна
UK: Мета. Основною метою роботи є підвищення безпеки експлуатації залізничного транспорту. Реалізація поставленої мети передбачена шляхом оцінки та попередження негативного впливу нафтопродуктів на конструкційні елементи залізничної інфраструктури. Методика. Основним критерієм оцінки залишкового ресурсу технічних елементів пристроїв є їх міцнісні характеристики. Одним із ключових чинників, що впливають на придатність технічних пристроїв у процесі експлуатації, є корозійне пошкодження металу. Тому було вивчено вплив різних співвідношень ступеня мінералізації та концентрації нафтопродуктів на швидкість корозії металів, які найбільш часто використовуються у конструкціях систем охолодження дизелів та інших об’єктів транспорту. Таким чином, для проведення статичних і динамічних лабораторних випробувань було вибрано модельні робочі розчини з різним солевмістом (модель де мінералізації) та різними концентраціями розчинених нафтопродуктів (модель стандартних розчинів з органічними домішками). Динамічні та статичні дослідження корозійних руйнувань проведено гравіметричним методом та методом поляризаційного опору з використанням стандартних зразків та розчинів. Результати. На підставі результатів експериментальних досліджень авторів та аналітичної обробки даних отримано узагальнювальні модельні залежності швидкості корозії від ступеня мінералізації робочого розчину фракційного складу нафтопродуктів. Проведено дослідження та встановлено вплив ступеня демінералізації води на швидкість корозії матеріалів систем охолодження дизелів. Наукова новизна. На базі широкого спектра авторських експериментальних даних показано та доведено наявність узагальнювальних залежностей швидкості корозії від температури, ступеня мінералізації робочого розчину та фракційного складу нафтопродуктів. Отримані залежності покладено в основу розробленої математичної моделі корозії, яка являє собою сукупність співвідношень, що зв’язують характеристики корозійного процесу з різними факторами, які впливають на його розвиток. Практична значимість. Отримані експериментальні та аналітичні дані можуть бути широко використані для процедур неруйнівного контролю, детального прогнозування стану конструкційних елементів і вибору ефективних інгібіторів для зниження корозійної агресивності середовища й захисту конструкцій.
Визначення періодів відновлення корпусної ізоляції тягового електродвигуна ЕД-118А за спостереженнями зворотної напруги
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Лагута, Василь Васильович; Козік, Юрій Григорович
UK: Мета. За основу мети дослідження ми ставимо поліпшення системи утримування тягового електродвигуна (ТЕД) ЕД-118А за рахунок прогнозування ресурсу корпусної ізоляції та визначення моментів її відновлення, із забезпеченням найменших питомих витрат на ПР–3 та КР–1, з врахуванням ступеня відновлення, використанням даних про стан ізоляції за методом зворотної напруги в процесі експлуатації. Методика. Задачу, щодо визначення ресурсу корпусної ізоляції та відповідних моментів її відновлення для тягового електродвигуна сформульовано як задачу оптимізації. Критерієм у задачі служить мінімум питомих витрат на виконання ПР–3 та КР–1 протягом періоду від останнього проведення КР–2 до наступного КР–2. Результати. Максимальне значення зворотної напруги та значення введеної інтегральної оцінки кривої зворотної напруги є показниками, що можуть характеризувати стан корпусної ізоляції ТЕД. За показник стану ізоляції взято інтегральну оцінку, яка будується за вимірами зворотної напруги. Заводи, що здійснюють ремонт корпусної ізоляції, мають різну якість відновлення, що впливає на питомі витрати відновлення та ресурс ізоляції. Наукова новизна. Процедура оптимізації враховує ступінь відновлення ізоляції під час виконання ПР–3 та КР–1. Моделювання ресурсу ізоляції й періоду відновлення ПР–3 засновано на даних вимірів зворотної напруги корпусної ізоляції залежно від пробігу. Практична значимість. Величини інтегрального показника зміни зворотної напруги корпусної ізоляції в поточній процедурі вимірювання, за якого виконують діагностування ТЕД, можуть бути використані для прогнозування ресурсу та моделювання моментів відновлення ізоляції, як і максимальні значення зворотної напруги в поточній процедурі вимірювання відповідно до пробігу локомотива.
Визначення раціональних параметрів підпірних конструкцій із ґрунтоцементних паль на зсувонебезпечних схилах
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Тютькін, Олексій Леонідович; Ігнатенко, Дмитро Юрійович
UKR: Мета. У статті передбачено розробити метод визначення раціональних параметрів підпірних конструкцій з ґрунтоцементних паль на зсувонебезпечних схилах. Методика. Для досягнення поставленої мети автори виконали порівняльні розрахунки скінченно-елементних моделей зсувонебезпечного шаруватого схилу з влаштуванням підпірних конструкцій із ґрунтоцементних паль: вертикальних, розташованих під кутом до вертикальної осі, об’єднаних бетонним ростверком, без ростверку, різного діаметру, із різною відстанню між палями, але однакової довжини, що обумовлена розташуванням визначеної за попередніми розрахунками поверхні ковзання. Результати. За результатами розрахунків контактної задачі взаємодії ґрунтового масиву та підпірної конструкції було отримано закономірності формування міцності та стійкості зсувонебезпечного укріпленого схилу, що дає можливість прогнозування його геомеханічної стійкості залежно від можливого розташування кривої поверхні ковзання. Обґрунтовано спосіб підвищення коефіцієнта стійкості ґрунтового схилу залежно від варіації параметрів ґрунтоцементної підпірної пальової конструкції. Чисельними розрахунками обґрунтовано параметри ґрунтоцементних пальових підпірних конструкцій – довжину паль, діаметр паль, відстань між палями, кут їх нахилу та доцільність об’єднання паль бетонним ростверком. Наукова новизна. Уперше отримано закономірності формування міцності та стійкості ґрунтоцементної підпірної конструкції для укріплення зсувонебезпечних схилів, що дає можливість прогнозування їх геомеханічної стійкості залежно від можливого розташування кривої поверхні ковзання. Також уперше встановлено залежності зміни абсолютних зміщень, відносних деформацій, коефіцієнтів запасу міцності, стійкості та напружень за Мізесом в елементах підпірних конструкцій із ґрунтоцементних паль від кута їх нахилу, відстані між палями та наявності бетонного ростверку, що їх об’єднує. Набули подальшого розвитку методи оцінки та прогнозування зсувонебезпечності ґрунтових схилів, що дозволило обґрунтувати спосіб підвищення коефіцієнта запасу стійкості залежно від варіації параметрів ґрунтоцементної підпірної конструкції. Уперше обґрунтовано параметри способу підвищення стійкості зсувонебезпечного схилу з пальовими підпірними конструкціями на основі комплексного математичного та відцентрового моделювання з використанням реальних ґрунтів зсувонебезпечного схилу та критеріїв подібності. Практична значимість. Автори розробили та запатентували метод укріплення зсувонебезпечних схилів за допомогою ґрунтоцементних паль, об’єднаних бетонним ростверком та розташованих перпендикулярно до вектора руху тіла зсуву.
Визначення стійкості вантажних вагонів з урахуванням параметрів залізничної колії
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Швець, Анжела Олександрівна
UK: Мета. Для перспективного підвищення швидкостей у роботі передбачено розглянути складні умови динамічної взаємодії залізничної колії з рухомим складом. Характер і рівень цієї взаємодії залежать як від конструкції одиниці рухомого складу, її стану та швидкості руху, так і від конструкції та стану самої колії. Методика. Оцінку можливого впливу на колію рухомого складу досліджено аналітичним методом. Напружений стан колії визначено розрахунковим способом із застосуванням залежностей між силовими факторами та характеристиками напружено-деформованого стану колії. Під час визначення статичного тиску колеса на рейку розглянуто вплив перекосів рухомого складу в рейковій колії за схемою «ялинка», за якої додатковий боковий вплив колісних пар візків на колійну структуру є максимальним. Результати. У ході проведення теоретичних досліджень отримано залежності коефіцієнта запасу стійкості від витискання поздовжніми силами з урахуванням різних видів сил інерції від нерівностей як на колесі, так і на рейковій нитці. Також отримано величини коефіцієнта тертя в контакті колеса та рейки від швидкості руху. Наукова новизна. Уперше поєднано правила розрахунку залізничної колії на міцність і визначення динамічної навантаженості рейкового екіпажу. Наведене вдосконалення дає можливість розраховувати величину конструкційної швидкості вагона на основі осьових навантажень, сил інерції від нерівностей на колесі та рейках, а також ураховувати повздовжні квазістатичні сили, які виникають в поїзді за режимів гальмування. Практична значимість. Визначення коефіцієнта запасу стійкості від витискання з використанням наведеної методики дозволить більш ретельно розглянути та обґрунтовувати причину сходження колісних пар із рейок. Застосування означеної методики розрахунку сприятиме визначенню міцності залізничної колії та баластного шару з урахуванням нерівномірності навантаження рейкових ниток у разі перекосів вантажного рухомого складу під дією стискних квазістатичних поздовжніх сил.
Визначення та аналіз технічних параметрів стенда для комплексних випробувань залізничних коліс
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Ракша, Сергій Васильович; Анофрієв, Павло Григорович; Куроп’ятник, Олексій Сергійович
UKR: Мета. Основною метою роботи є визначення та аналіз технічних параметрів стенда для комплексних випробувань залізничних коліс, у якому передбачено сумістити випробування на втомну та контактну міцність, їх одночасне виконання на одному стенді. Методика. Визначення технічних параметрів стенда для проведення комплексних випробувань виконано на основі зіставлення характеристик випробувань на втомну та контактну міцність залізничних коліс. Вимоги до випробувань на втомну міцність та до відповідного обладнання встановлено на основі аналізу чинної нормативної бази та огляду патентів. За базову модель для розробки стенда для комплексних випробувань було взято модель стенда для випробувань на контактну міцність із внесенням необхідних змін з метою забезпечення циклічності прикладання робочого навантаження. Як критерій можливості комплексних випробувань, які передбачають одночасне проведення випробувань залізничних коліс на втомну та контактну міцність, було взято залежність діаметра ролика стенда від параметрів випробовуваного колеса, осьового навантаження колісної пари, до складу якої входить випробовуване колесо, та межі витривалості матеріалу колеса. Результати. Аналіз отриманої залежності показав, що діаметр ролика як функція навантаження в зоні контакту пари «колесо – ролик» має розрив другого роду на ділянці зміни цього навантаження від мінімального до максимального значення. Аналітичну залежність було представлено та проаналізовано також у графічному вигляді. Узагальнення отриманих результатів дозволило зробити висновок про те, що проведення комплексних випробувань залізничних коліс, які передбачають суміщення випробувань на втомну міцність із випробуваннями на контактну міцність за умови їх одночасності на одному стенді, є неможливим. Наукова новизна. У запропонованій схемі стенда для комплексних випробувань залізничних коліс уперше отримано залежність, яка пов’язує параметри випробовуваного колеса, параметри стенда, осьове навантаження колісної пари та межу витривалості матеріалу колеса. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані як підґрунтя для розробки нових схем стендів для випробувань залізничних коліс.
Виявлення атак на комп’ютерну мережу на основі використання комплексу нейронних мереж
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Жуковицький, Ігор Володимирович; Пахомова, Вікторія Миколаївна; Остапець, Денис Олександрович; Циганок, О. І.
UK: Мета. За основну мету дослідження ми ставимо розвиток методики визначення атак на комп’ютерну мережу. Досягнення поставленої мети передбачає вирішення таких завдань: розробити методику виявлення атак на комп’ютерну мережу на основі ансамблю нейронних мереж із використанням нормалізованих даних відкритої бази KDDCup99; під час виконання машинного навчання виявити оптимальні параметри нейронної мережі, що забезпечить достатньо високий рівень достовірності виявлення вторгнень у комп’ютерну мережу. Методика. Як архітектурне рішення модуля виявлення атак запропоновано дворівневу мережну систему, основу якої складає ансамбль із п’яти нейронних мереж типу багатошарового персептрона: перша нейронна мережа – для визначення категорії класу атаки (DoS, R2L, U2R, Probe) або факту того, що атаки не було; інші нейронні мережі – для виявлення типу атаки, якщо така мала місце (кожна з цих чотирьох нейронних мереж відповідає одному класу атаки і вміє визначати типи, що належать тільки цьому класу). Результати. На створеній програмній моделі проведено дослідження параметрів нейронної мережі конфігу-рації 41–1–132–5, яка визначає категорію класу атаки на комп’ютерну мережу. Встановлено, що оптимальна швидкість навчання дорівнює 0,001. Для оптимізації найкраще себе показав алгоритм ADAM. Як функція активації для прихованого шару найбільше підходить функція ReLU, для функції активації вихідного шару – функція гіперболічного тангенса. Точність на тестовій та валідаційній вибірках склала 92,86 та 91,03 % відповідно. Наукова новизна. Розроблена програмна модель, для якої використана мова програмування Python 3.5, інтегроване середовище розробки PyCharm 2016.3 та фреймворк Tensorflow 1.2, дає можливість виявляти всі типи атак класів DoS,U2R, R2L, Probe. Практична значимість. Отримано графічні залежності точності нейронних мереж за різних параметрів: швидкості навчання; активаційної функції; алгоритму оптимізації. Визначено оптимальні параметри нейронних мереж, що забезпечать достатньо високий рівень достовірності виявлення вторгнень у комп’ютерну мережу.
Вплив на динаміку вантажних вагонів поперечного зміщення візків
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Швець, Анжела Олександрівна
UK: Мета. Робота спрямована на визначення впливу поперечного зміщення візка вантажного вагона з урахуванням величини швидкості руху на його основні динамічні показники та показники взаємодії рухомого складу з колією. Методика. Кількісну оцінку динамічних показників отримано методом математичного та комп’ютерного моделювання. Розрахункова схема враховує особливості взаємодії вагонів у складі поїзда: можливість прояву всіх форм коливань кузова в просторі, передачу поздовжньої сили у вертикальному та горизонтальному напрямках від сусідніх вагонів, облік технічного стану окремих частин вагона та їх конструктивних особливостей, а також різноманітні умови експлуатації. Результати. У процесі дослідження застосовано математичну модель зчепу з п’яти вантажних вагонів для вивчення динамічної навантаженості піввагона та колії. Проведено оцінку основних динамічних показників та показників взаємодії рухомого складу з колією у випадку поперечного зміщення візка під час руху по криволінійних ділянках залізничної колії. Обґрунтовано максимально можливі величини поперечного зміщення візка вантажного вагона. Наукова новизна. Доопрацьовано математичну модель зчепу вантажних вагонів у складі поїзда. У розрахункових схемах, що описують коливання, враховано особливості візків вантажних вагонів – забігання бокових рам. Модель дозволяє дослідити вплив зміни кута повороту центральної осі кузова вагона, що у свою чергу призводить до поперечного зміщення візків відносно один одного, на основні динамічні показники та показники взаємодії рухомого складу з колією. Уперше досліджено вплив поперечного зміщення візка з урахуванням зносів його деталей та вузлів під час руху на ділянках колії з нерівностями. Практична значимість. Результати розрахунків можна застосовувати під час оцінювання впливу поперечного зміщення візка на динамічні якості рухомого складу та показники взаємодії рухомого складу з колією з урахуванням зносів деталей та вузлів візка в разі руху в прямих і криволінійних ділянках колії з нерівностями. Застосування отриманих результатів сприятиме підвищенню стійкості вантажного рухомого складу в умовах підвищення швидкостей руху, що у свою чергу дозволить розробити технічні умови для реалізації ресурсозбережних технологій транспортування вантажів, які відповідають вимогам безпеки руху поїздів.
Динамика взаимодействия некоторых типов грузовых вагонов с железнодорожной колеей
(Днипровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днипро, 2020) Швец, Анжела Александровна
RU: Цель. Неотъемлемой и существенной особенностью современного вагонного парка является его массовость. Для всего парка подвижного состава даже самые незначительные конструкционные изменения при-обретают огромные масштабы. Основной целью работы является теоретическое исследование влияния инерционных характеристик кузовов различных типов грузового подвижного состава, с учетом режима загрузки и скорости движения, на их основные динамические показатели и показатели взаимодействия с путевой структурой. Методика. Теоретические исследования проведены методом математического и компьютерного моделирования динамической нагруженности при движении некоторых типов грузовых вагонов: полувагонов модели 12–532, вагонов-хопперов для перевозки угля модели 12–4034 и платформ модели 13–401 на типовых тележках 18–100 со скоростями в диапазоне от 50 до 90 км/ч по кривым малого и средне-го радиуса. Результаты. Представлен анализ теоретических исследований динамических качеств и показателей взаимодействия с железнодорожным путем грузового подвижного состава. В ходе выполнения теоретических исследований и после моделирования с учетом процессов колебания грузовых вагонов при различных режимах загрузки получены зависимости основных динамических показателей от скорости движения. Научная новизна. Впервые исследовано влияние инерционных характеристик кузовов различных типов грузового подвижного состава и режимов загрузки на динамическую нагруженность вагона с целью решения задачи прогнозирования динамики подвижного состава и показателей его взаимодействия с колеей. Получены результаты теоретических исследований с учетом скорости движения по кривым участкам пути малого и среднего радиуса. Практическая значимость. Представленные результаты расчетов: позволяют определить оптимальные значения таких параметров, как тара, высота центра масс и длина базы вагона, при решении вопросов модернизации эксплуатируемого парка вагонов и определении резервов повышения их грузоподъемности; дают возможность решать задачи поиска оптимальных направлений модернизации рельсового экипажа; способствуют созданию технических условий на изготовление новых и модернизацию эксплуатируемых грузовых вагонов; направлены на повышение уровня надежности и безопасности процесса перевозок в современных условиях на железнодорожном транспорте.
Динаміка зчепу вагонів-платформ під час перевезення довгомірного вантажу
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Шатунов, Олександр Васильович; Швець, Анжела Олександрівна
UK: Мета. У зв’язку з тенденцією до інтенсифікації перевізного процесу в умовах підвищених осьових навантажень та швидкостей руху поїздів у статті передбачено дослідити динамічну навантаженість зчепу двох вагонів-платформ з довгомірним вантажем, а також визначити динамічні сили взаємодії під впливом квазістатичних поздовжніх сил. Методика. Основою дослідження є метод математичного та комп’ютерного моделювання динамічної навантаженості поздовжньо-згинальних коливань штабеля вантажу довжиною 22 м, розташованого на зчепі з двох вагонів-платформ моделі 13–4012. Кінетична й потенціальна енергії системи складені з урахуванням кінетичної й потенціальної енергії вантажу, які обчислюють за відомими фундаментальними функціями. Для визначення фундаментальних функцій розв’язано задачі про згинальні коливання вантажу як балки на двох пружних опорах. Для визначення фундаментальних функцій за поздовжніх переміщень використано диференціальне рівняння вільних поздовжніх коливань стрижня постійного перетину. Теоретичні дослідження проведені за умови руху зчепу платформ із типовими візками 18–100 зі швидкостями в інтервалі від 60 до 100 км/год по прямій ділянці залізничної колії. Результати. У дослідженні взято до уваги рух зчепу вагонів-платформ по синусоїдальній нерівності довжиною 25 м і різною глибиною у випадку дії поздовжніх стискних або розтягальних сил, а також на вибігу. У ході виконання теоретичних досліджень і після проведення моделювання з урахуванням процесів коливання вагона-платформи й довгомірного вантажу, за наявності квазістатичних поздовжніх сил, отримано залежності основних динамічних показників від величини швидкості руху. Наукова новизна. Для визначення динамічної навантаженості зчепу вагонів-платформ розроблено математичну модель поздовжньо-згинальних коливань у вертикальній площині системи штабель вантажу – зчеп вагонів-платформ. Запропонована математична модель дає можливість теоретично визначити динамічні показники системи та забезпечити розроблення способів транспортування довгомірних вантажів відповідно вимог безпеки руху поїздів. Практична значимість. У результаті проведених теоретичних досліджень вирішено актуальне та практично важливе завдання визначення навантаженості платформ зчепу під час транспортування довгомірного вантажу, що дозволить розробити технічні умови для реалізації ресурсозбережних технологій.
Динамічні властивості одноповерхової виробничої будівлі
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Розуменко, Д.В.; Банніков, Дмитро Олегович
UK: Мета. Зараз в Україні зростає попит на повторне використання промислових будівель, які протягом певного часу не були в експлуатації. При цьому частими є випадки, коли нове технологічне обладнання передає на наявні конструкції значні динамічні навантаження протягом тривалого часу. Оскільки дані щодо динамічних властивостей виробничих будівель на сьогодні практично відсутні, основною метою нашого дослідження є оцінка власних динамічних характеристик одноповерхової виробничої будівлі. Методика. Для досягнення поставленої мети необхідно було спочатку обрати тип виробничої будівлі, який є доволі розповсюдженим для сформульованих умов можливості повторного використання. За таку будівлю було взято одноповерхову трипрогонову неопалювану виробничу будівлю (прогони 15 + 15 + 6 м) зі сталевим несучим каркасом. У ході досліджень варіювались перерізи основних несучих елементів, а також схеми їх з’єднання між собою. Розрахунки виконано методом скінченних елементів на базі проєктного комплексу Lira for Windows. Результати. Отримані частотні спектри власних динамічних характеристик основних несучих конструктивних елементів для виробничої будівлі розглядуваного типу перебувають у діапазоні до 30 Гц. Також у ході досліджень отримані залежності для зміни цього діапазону для різних випадків проєктно-конструкторських рішень будівлі. Наукова новизна. Представлені в публікації результати досліджень дозволяють оцінити спектр власних динамічних характеристик одноповерхових багатопрогонових неопалюваних виробничих будівель із традиційним конструктивним рішенням сталевого каркасу. Практична значимість. Отриманий діапазон власних динамічних характеристик виробничої будівлі розглядуваного типу виявляється доволі небезпечним для здоров’я людини. Найбільш несприятливою є форма коливань колон, яка фактично залучає до роботи весь конструктивний каркас. Тому в ході досліджень було розроблено та перевірено спеціальний спосіб стабілізації таких коливань «на основу» за допомогою гнучких канатів.
Дослідження впливу системи обслуговування тепловозів на організацію роботи локомотивного депо
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Боднар, Борис Євгенович; Очкасов, Олександр Борисович; Боднар, Євген Борисович; Бобир, Дмитро Валерійович; Очеретнюк, Максим Вікторович
UKR: Мета. У роботі передбачено оцінити вплив систем обслуговування тепловозів на показники їх використання та організацію роботи локомотивного депо. Методика. Для досягнення мети виконано розрахунок експлуатаційних показників тепловозів серій 2ТЕ116 та ТЕ33АС в умовах локомотивного депо. Удосконалено імітаційну модель роботи цеху з ремонту локомотивів. Із використанням методів теорії систем масового обслуговування виконано імітаційне моделювання роботи цеху з ремонту тепловозів за сервісної та планово-попереджувальної систем обслуговування локомотивів. Результати. Розраховано програму ремонту тепловозів за планово-попереджувальної та сервісної систем обслуговування. На основі результатів моделювання роботи ремонтного цеху проведено порівняння впливу показників експлуатації та ремонту на роботу локомотивного депо для двох різних підходів щодо організації технічного обслуговування локомотивів. Імітаційна модель роботи цеху з ремонту локомотивів дозволяє в подальшому проводити порівняльний аналіз використання різних серій локомотивів у депо. Аналіз отриманих результатів демонструє, що запропонований підхід до моделювання технічного обслуговування та ремонту парку тепловозів може бути вдосконалений за рахунок визначення показників надійності під час надходження локомотивів на планові та позапланові види ремонту. Наукова новизна. Полягає в удосконаленні імітаційної моделі цеху з ремонту локомотивів, яка дозволяє проводити аналіз впливу експлуатаційних факторів на систему організації ремонту локомотивів, із метою вибору раціональної системи технічного обслуговування локомотивного парку. Практична значимість. Отримані результати дозволяють проводити аналіз впливу показників експлуатації й ремонту локомотивів на роботу локомотивного депо та визначити доцільність використання обраного тягового рухомого складу на заданій ділянці обслуговування. Отримані результати свідчать, що використання тепловозів ТЕ33АС із системою сервісного обслуговування має скоротити час перебування на всіх видах технічного обслуговування та поточних ремонтів.
Дослідження двох підходів до виявлення мережних атак із використанням нейромережної технології
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Пахомова, Вікторія Миколаївна; Коннов, Михайло Сергійович
UK: Мета. На сучасному етапі найчастіше пропонують системи виявлення мережних атак, що побудовані на основі таких нейронних мереж: багатошарового персептрона, мережі Кохонена або самоорганізованої карти та їх комбінацій. У статті передбачено дослідити ефективність двох підходів до виявлення атак на комп’ютерну мережу з використанням нейромережної технології на основі нормалізованих даних відкритої бази NSL–KDD. Методика. Як архітектурні рішення системи виявлення мережних атак запропоновано розглянути такі підходи: на основі однієї нейронної мережі, що визначає клас атаки (перший підхід), та ансамблю із п’яти нейронних мереж (другий підхід), який на першому етапі визначає категорію атаки (DoS, Probe, U2R, R2L), а на другому етапі – клас атаки, що належить до певної категорії. Результати. На створених у програмі MatLAB нейронних мережах проведено дослідження їх похибки від довжини навчальної вибірки за різними алгоритмами навчання: Levenberg–Marquardt; Bayesian Regularization; Scaled Conjugate Gradient – за різної кількості прихованих нейронів (мінімальної, середньої та максимальної). Визначено оптимальні параметри нейронних мереж за двома підходами. Наукова новизна. У ході проведення експериментів за різними підходами отримано результати: TP (True Positive); FP (False Positive); FN (False Negative); TN (True Negative). На їх основі розраховано такі показники оцінки якості рішень: коректність визначення мережних атак; помилкові спрацьовування; достовірність; точність та повнота, що доказують доцільність використання ансамблю нейронних мереж (другого підходу). Практична значимість. На створених нейронних мережах за двома підходами проведено дослідження: часу роботи нейронних мереж; помилки першого роду; помилки другого роду. За результатами першого дослідження в середньому час роботи ансамблю нейронних мереж складає 0,92 с, а час роботи нейронної мережі (за першим підходом) дорівнює 2,21 с. За результатами другого дослідження помилка першого роду з використанням ансамблю нейронних мереж складає 2,17 %, а за першим підходом – 7,39 %. За результатами третього дослідження помилка другого роду з використанням ансамблю нейронних мереж складає 3,91 %, а за першим підходом – 6,96 %, що підтверджує ефективність використання ансамблю нейронних мереж (другого підходу).
Дослідження параметрів залізничних станцій з використанням мереж Петрі
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Демченко, Євген Борисович; Малашкін, Вячеслав Віталійович; Сковрон, Ігор Ярославович
UKR: Мета. Ця робота полягає у визначенні раціональних параметрів залізничної станції на основі імітаційного моделювання процесу її функціонування, що представлений мережею Петрі в середовищі QPNet на основі запропонованої методики техніко-економічного порівняння варіантів. Методика. Автори представили методику формалізації процесу функціонування сортувального комплексу за допомогою мережі Петрі в середовищі QPNet. Особливу увагу приділено формалізації роботи гіркового локомотива. Розроблено методику техніко-економічного порівняння варіантів оснащення сортувального комплексу, в основі якої лежить використання модифікованих зведених витрат. Результати. Автори виконали огляд наявних систем імітаційного моделювання, які бувають спеціалізованими та універсальними. Спеціалізовані мають більші можливості для відображення, дозволяють швидше й точніше створювати моделі для конкретних об’єктів, а також отримувати за їх допомогою кращий набір результатів. Разом із тим більше визнання отримали саме універсальні системи попри вимогу певного їх доопрацювання й адаптації під конкретний процес, оскільки спеціалізовані імітаційні системи є платними або не досить відомими, що не дозволяє широкому колу дослідників використовувати їх для вирішення поставлених завдань. У статті наведено результати роботи сортувального комплексу за різного оснащення, які встановлені під час моделювання його роботи в середовищі QPNet. Отримані значення техніко-технологічних параметрів сортувального комплексу стали основою для визначення раціональних заходів, спрямованих на підвищення ефективності функціонування сортувальної станції в різних експлуатаційних умовах її роботи. Наукова новизна. Удосконалено імітаційну модель сортувального комплексу, процес функціонування якого представлений часовою мережею Петрі, що, на відміну від інших моделей, дозволяє враховувати додатковий час зайнятості гіркового локомотива іншими операціями, не пов’язаними з розформуванням составів на сортувальній гірці безпосередньо. Практична значимість. Представлена в роботі вдосконалена імітаційна модель сортувального комплексу дає можливість більш точно враховувати вплив технічного оснащення залізничної станції на показники її функціонування.
Дослідження умов розвитку структурних перетворень під час зварювання тертям із перемішуванням багатофазового алюмінієвого сплаву
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Плітченко, Сергій Олександрович; Грищенко, Микола Миколайович
UK: Мета. За основну мету роботи ми ставимо: дослідження умов розвитку структурних перетворень під час зварювання тертям із перемішуванням (ЗТП); встановлення характеру окремого внеску структурних складових у досягнення умов надпластичної течії; визначення характеру впливу розміру зерна на мікротвердість матриці сплаву під час ЗТП. Методика. Зварювання тертям із перемішуванням виконано на спеціально розробленому обладнанні. Матеріалом були пластини товщиною 2,9 мм зі сплаву алюмінію АМг6 із хімічним вмістом легувальних елементів у межах марочного складу. Температуру та тиск від інструмента на кромки під час зварювання визначено на спеціально розробленому стенді. Силу притискання інструмента до металу виміряно динамометром типу ДС–0,1. За характеристику міцності мікрооб’ємів сплаву було взято мікротвердість, яку виміряно на приладі ПМТ–3, за навантаження на індентор 0,05 Н. Результати. За різних співвідношень частоти обертання робочого інструмента та нормального притискання до кромок визначено ступінь нагрівання металу та якість формування шва. Оцінено ступінь впливу технологічних параметрів ЗТП на температуру розігріву металу в зоні дії заплечиків робочого інструмента. Розглянуто розвиток рекристалізаційних процесів в умовах двофазних сплавів. Показано, що збиральна рекристалізація меншою мірою визначається об’ємною часткою другої фази, її дисперсністю та спроможністю взаємодіяти з металевою матрицею. Оцінено вплив градієнта температур на величину мікротвердості для структур зони термічного впливу, за умов практично незмінної морфології зерен. Наукова новизна. Визначено умови розвитку структурних перетворень під час зварювання тертям із перемішуванням та механізм впливу розміру зерна на мікротвердість матриці. Перевищення оптимальної температури в зоні з’єднання під час зварювання сприяє прискоренню дифузії по межах між фазами та зерен, що призводить до формування градієнта концентрацій легувальних елементів, і в першу чергу Mg, збільшуючи ефект зміцнення від стану твердого розчину. Практична значимість. У результаті дослідження визначено адитивний характер зміцнення від впливу твердого розчину та меж зерен за умов надпластичої течії. Стан, наближений до надпластичнного, досягається за рахунок зменшення ефекту зміцнення твердого розчину та збільшення внеску від меж дрібних зерен. Досягнення стану надпластичної деформації стає можливим завдяки максимальному зменшенню ефекту деформаційного зміцнення.
Дослідження інтенсивності руху спеціалізованих поїздопотоків в умовах ризиків
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Музикін, Михайло Ігорович
UKR: Мета. Дослідження спрямовано на встановлення раціонального варіанта прямування спеціалізованих поїздопотоків на залізничних напрямках шляхом управління ризиками та визначення залежності інтервалу руху поїздів від парку локомотивів і локомотивних бригад. Досягнути поставленої мети можна шляхом установлення послідовності стадій генетичного алгоритму для реалізації математичної моделі визначення інтенсивності руху спеціалізованих поїздопотоків на залізничних напрямках. Методика. У дослідженні розглянуто процес пропуску спеціалізованих поїздопотоків по залізничних коридорах як складову єдиного ло-гістичного ланцюга. До цього процесу ми підійшли з позиції управління ризиками, коли потрібно визначити час прибуття поїздів із різних напрямків за наявних технологічних обмежень. Вибір раціонального інтервалу прямування між поїздами на залізничних коридорах є вкрай важливим, тому що дозволяє здійснювати пропуск спеціалізованих вантажопотоків більш ефективно з позиції витрат на виконання доставки в кінцевий (опорний) пункт та швидкості цієї доставки. Із метою реалізації оптимізаційної математичної моделі визначення інтенсивності руху спеціалізованих поїздопотоків на залізничних напрямках використано генетичний алгоритм із дійсним кодуванням (RGA). Результати. Проведений аналіз довів ефективність пошуку раціонального варіанта встановлення інтенсивності руху спеціалізованих поїздопотоків на залізничних напрямках з урахуванням витрат залізниці на тягу та витрат вантажоотримувачів. Представлено графік залежності кращих і середніх значень фітнес-функції від кількості ітерацій RGA у процесі знаходження рішення. Наукова новизна. У результаті дослідження розроблено програмну реалізацію математичної моделі визначення інтенсивності руху спеціалізованих поїздопотоків на залізничних напрямках з урахуванням балансу витрат залізниці на тягові ресурси та витрат одержувача вантажу. Ця програма дозволяє моделювати вибір часу прибуття поїздів на кінцеву станцію маршрутів із різних напрямків в умовах невизначеності. Експертний аналіз отриманих результатів моделювання довів адекватність рішення. Практична значимість. Виконане дослідження дозволяє встановити залежність інтервалу руху поїздів від парку локомотивів та локомотивних бригад. Пошук оптимального інтервалу прямування поїздопотоків за допомогою розробленої математичної моделі дозволяє управляти супутніми ризиками та мінімізувати експлуатаційні витрати на просування спеціалізованого поїздопотоку.
Експрес модель для розрахунку процесу очищення води
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Петренко, Володимир Дмитрович; Нетеса, Микола Іванович; Тютькін, Олексій Леонідович; Громова, Олена Вячеславівна; Шинкаренко, Віктор Іванович; Козачина, Віталій Анатолійович
UKR: Мета. Використання фізичного експерименту для дослідження процесів масопереносу в спорудах систем водопостачання та каналізації потребує значного часу та є досить вартісним. Тому метою роботи є розробка чисельних моделей для проведення обчислювального експерименту з дослідження процесу масопереносу в піскоуловлювачах. Методика. Для математичного моделювання процесу масопереносу в піскоуловлювачах використано двовимірні рівняння Нав’є–Стокса та двовимірне рівняння масопереносу домішки. Для чисельного інтегрування рівнянь, що описують рух в’язкої нестисливої рідини, використано неявні різницеві схеми розщеплення. Невідомі параметри на кожному кроці розщеплення знайдено за явною залежністю. Для чисельного інтегрування двовимірного рівняння масопереносу використано поперемінно–трикутну різницеву схему розщеплення. Результати. Для проведення обчислювального експерименту на базі побудованої чисельної моделі створено спеціалізований код. Наведено результати обчислювальних експериментів із дослідження процесу масопереносу в піскоуловлювачах з додатковими елементами. З’ясовано, що ефективність очищення води змінюється у випадку використання додаткового елемента на дні піскоуло-влювача. Наукова новизна. Побудовано чисельні моделі, що дають можливість оперативно аналізувати та прогнозувати ефективність роботи піскоуловлювачів, які мають складну геометричну форму. Ці моделі дозволяють урахувати також гідродинаміку течії в очисній споруді. Практична значимість. Запропоновані чисельні моделі можна використовувати на етапі проектування очисних споруд систем каналізації.
Компьютерное моделирование процессов биологической очистки сточных вод в аэротенках с пластинами
(Днипровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днипро, 2020) Беляев, Николай Николаевич; Лемеш, Максим Вікторович; Беляева, Виктория Витальевна; Машихина, Полина Борисовна; Якубовская, Зинаида Николаевна
RU: Цель. Определение эффективности работы аэротенка на этапе проектирования или реконструкции биореакторов, в которых осуществляется биологическая очистка сточных вод, требует использования специальных математических моделей и методов расчета. Основной целью статьи является разработка CFD-модели для оценки эффективности работы аэротенков. Методика. Для компьютерного расчета процесса биологической очистки сточных вод в аэротенках, с учётом гидродинамики, разработана численная модель. В основу модели заложены двухуровневые уравнения сохранения массы для субстрата и активного ила и уравнение для потенциала скорости. Процесс биологического преобразования субстрата рассчитан на базе модели Monod. Для численного интегрирования уравнений массопереноса активного ила и субстрата использована попеременно–треугольная разностная схема расщепления. При этом базовые уравнения разделены на два уравнения более упрощенного вида. Для численного интегрирования уравнения для потенциала скорости осуществлено его расщепление на два одномерных уравнения. Далее каждое уравнение решено по явной схеме. Для численного интегрирования уравнений, описывающих процесс трансформации субстрата на базе модели Monod, использован метод Эйлера. Результаты. Осуществлена программная реализация построенной численной модели. Приведены результаты вычислительного эксперимента по исследованию процесса очистки сточных вод в аэротенке за счет использования дополнительных элементов в сооружении – пластин. Это проводит к выводу, что управление качеством очистки сточных вод в аэротенках возможно с помощью применения пластин. Научная новизна. Разработана многофакторная CFD-модель, позволяющая быстро оценить эффективность работы аэротенка. Особенностью модели является возможность оценки работы аэротенка с учетом его геометрической формы и расположения в сооружении дополнительных пластин. Практическая значимость. Построенная численная модель может быть использована при проведении расчетов в случае проектирования сооружений аэротенков или при определении эффективности очистки сточных вод в новых условиях эксплуатации.
Конструктивні багатошарові моделі для впорядкування послідовностей з урахуванням складності операцій формування
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Скалозуб, Владислав Васильович; Ільман, Валерій Михайлович; Білий, Б. Б.
UKR: Мета. Основною метою статті є постановка нової задачі планування процесів функціонування сервісних систем, а також розвиток конструктивних методів моделювання складних процесів та систем шляхом розробки багатошарової конструктивної моделі з упорядкування наборів неоднорідних послідовностей замовлень (MLCРМ), яка враховує складність операцій формування. Методика. У роботі запропоновано постановку нової задачі моделювання, що призначена для впорядкування неоднорідних послідовностей елементів (замовлень). Досліджувані задачі поширені в логістичних, технологічних, інформаційних, залізничних та інших процесах. Головною та суттєвою відмінністю запропонованих конструктивних багатошарових моделей є введення до їх складу додаткових структур конструювання, що забезпечують можливості задавання складності операцій формування, а також додаткового аналізу властивостей об’єктів, які формуються під час реалізації розв’язків. Засобами MLCРМ також реалізують процедури оптимального керування процесами пошуку розв’язків. Результати. У статті на прикладі задачі з оптимального формування-розформування багатогрупових залізничних составів розроблено нову багатошарову конструктивну модель процесів оптимального планування задач із упорядкування наборів неоднорідних послідовностей замовлень. Також запропоновано класифікацію ознак, які визначають типи математичних моделей процесів упорядкування. Наукова новизна. Виконано постановку нової науково-прикладної задачі щодо планування сервісних систем, уперше здійснено класифікацію ознак класів математичних моделей процесів упорядкування послідовностей замовлень з вагою операцій. Отримали розвиток контруктивно-продукційні моделі шляхом створення багатошарових та паралельних конструктивних структур моделювання розформування-формування составів. Практична значимість. Цінність отриманих результатів визначається широким спектром можливих застосувань задачі з планування сервісних систем. Запропоновані багатошарові конструктивні структури моделювання дозволяють удосконалити інструментарій конструктивного моделювання. Побудована модель процесів оптимального розформування-формування составів дозволяє отримати нову форму реалізації зазначених технологічних процесів залізничного транспорту.
Математичне моделювання очищення води у фільтрі
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Петренко, Володимир Дмитрович; Нетеса, Микола Іванович; Тютькін, Олексій Леонідович; Громова, Олена Вячеславівна; Козачина, Віталій Анатолійович
UKR: Мета. Для аналізу ефективності очищення води в системах водопідготовки важливим завданням є розробка математичних моделей, що дозволяють визначати ступінь очищення води на етапі проведення проєктних робіт. Основною метою роботи є побудова чисельних моделей для розрахунку процесу фільтрації та масопереносу у фільтрі. Методика. Розрахунок процесу фільтрації забрудненої води у фільтрі проведено у два етапи. На першому етапі розраховано поле швидкості потоку у фільтрі. Для розв’язання цієї задачі використано класичне рівняння фільтрації. На другому етапі розрахунку змодельовано течію забрудненої води у фільтрі. Для розв’язання цієї задачі використано рівняння масопереносу, що виражає закон збереження маси. Це рівняння враховує перенос домішки фільтраційним потоком, перенос домішки за рахунок дисперсії та сорбцію домішки в завантаженні фільтра. Розв’язання рівняння фільтрації проведено за допомогою поперемінно-трикутного методу О. А. Самарского. Визначення невідомого значення напору на базі цього методу проведено за явною формулою біжучого розрахунку. Для чисельного інтегрування моделювального рівняння масопереносу у фільтрі використано різницеву схему розщеплення. Результати. Сучасною тенденцію в галузі водопостачання та водовідведення є створення багатовимірних та багатофакторних математичних моделей. Таки моделі дозволяють замінити фізичний експеримент на обчислювальний. До комплексу споруд водопідготовки обов’язково належать фільтри очищення води. Ефективність роботи фільтрів впливає на ефективність роботи інших очисних споруд технологічної схеми очищення. Розроблено математичниу модель, що дозволяє аналізувати процес очищення води у фільтрі. На базі цієї чисельної моделі розроблено пакет прикладних програм для проведення комп’ютерного експерименту з моделювання процесу очищення води у фільтрі. Наведено результати обчислювального експерименту з моделювання процесу фільтрації забрудненої води у фільтрі. Наукова новизна. У роботі запропоновано чисельну двовимірну модель фільтра, що базується на рівнянні фільтрації та рівнянні масопереносу. Особливістю цієї моделі є можливість моделювання поля швидкості та процесу переносу домішки з урахуванням геометричної форми фільтрів. Практична значимість. Час розрахунку одного варіанта завдання на базі побудованої чисельної моделі складає декілька секунд, що є важливим для проведення серійних розрахунків на практиці. Моделі можна використовувати як альтернативу проведення лабораторних експериментів.
Методика оцінки нагрівання місця контакту контактного проводу із вставкою струмоприймача
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Муха, Андрій Миколайович; Устименко, Дмитро Володимирович
UKR: Мета. Основною метою нашої роботи є розробка методики оцінки температури нагрівання зони контактування контактного проводу з контактною вставкою струмоприймача (елемент контактного проводу – елемент контактної вставки струмоприймача, скорочено ЕКП – ЕКВС) для умов стоянки під час підготовки поїзда до рейсу з визначенням граничного струмового навантаження на цей вузол. Методика. Запропоновано розглядати контакт ЕКП – ЕКВС з точки зору класичної теорії електричного контакту й нагрівання однорідного тіла. Результати. Розглянуто особливості теплового стану вузла струмознімання ЕКП – ЕКВС в умовах підготовки електрорухомого складу до рейсу. У рамках дослідження розроблено методику оцінки температури нагрівання зони силового ковзного контакту в умовах підготовки поїзда до рейсу. Застосування методики сприятиме зменшенню кількості перепалювань контактного проводу завдяки точному вибору часу прогрівання/охолодження поїзда для визначеного струму обігріву/кондиціонування в разі підготовки електрорухомого складу до рейсу. Наукова новизна. Установлено, що причиною перепалювань контактного проводу на стоянках під час підготовки поїзда до рейсу є перевищення допустимої температури силового ковзного контакту внаслідок тривалої дії струму обігріву/кондиціонування. На відміну від стандартного підходу до встановлення тривалості обігріву поїзда, запропонована методика враховує додаткові фактори, а саме зношеність та стан контактного проводу, стан контактної вставки струмоприймача. Ця методика базується на класичній теорії електричного контакту та теорії нагрівання однорідного тіла, що дозволяє досить точно оцінити тепловий стан силового ковзного контакту і є досить зручною для використання в умовах експлуатації. Практична значимість. Результати роботи мають практичну цінність, оскільки технологія підготовки поїзда до рейсу може бути доповнена розрахунком температури контакту ЕКП – ЕКВС відповідно до запропонованої методики. Це дозволить для конкретного поїзда в конкретних умовах застосовувати комплекс заходів із недопущення «перепалювань» контактного проводу у випадку вірогідного перевищення температурою допустимого значення.
Методика інженерного розрахунку коефіцієнта стійкості проти вкочування колеса на рейку
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Курган, Дмитро Миколайович; Губар, Олексій Васильович; Гаврилов, Максим Олексійович
UKR: Мета. Одним із показників взаємодії колії й рухомого складу, недотримання якого може призвести до порушення безпеки руху, а саме до сходження, є умова забезпечення стійкості проти вкочування гребеня колеса на головку рейки. Метою цієї роботи є створення методики практичного інженерного розрахунку коефіцієнта стійкості проти вкочування гребеня колеса на головку рейки. Викладена методика буде мати вичерпну інформацію як із розрахункових формул, так і з довідкових матеріалів, для виключення необхідності залучення додаткових джерел та спеціального програмного забезпечення. Методика. Основною задачею реалізації поставленої мети є винесення на інженерний рівень розрахунку горизонтальних сил. Унаслідок складності процесу взаємодії колії та рухомого складу й необхідності врахування великої кількості факторів, що мають вплив на результат, як правило, для визначення горизонтальних сил застосовують складні динамічні моделі. Можливий розв’язок полягає в припущенні, що для конкретного типу рухомого складу горизонтальна сила може бути розрахована за лінійною залежністю від значення непогашеного прискорення. Для цього була використана аналітична методика розрахунку горизонтальних сил. Результати. Автори визначили відсутні коефіцієнти розрахунку горизонтальної сили залежно від непогашеного прискорення для деяких типів маневрових локомотивів та для вантажного вагона з урахуванням рівня його завантаження. Наукова новизна. У роботі набули подальшого розвитку науково-практичні підходи щодо аналізу взаємодії колії й рухомого складу в горизонтальній площині. Практична значимість. Запропонована покрокова методика розрахунку коефіцієнта стійкості дає можливість на інженерному рівні проводити практичний аналіз забезпечення запасу стійкості проти вкочування гребеня колеса на головку рейки, що необхідно під час розслідування причин сходження рухомого складу з рейок та для низки інших задач, пов’язаних із рухом у кривих ділянках колії.
Моделирование очистки сточных вод на базе CFD-модели: экспресс-расчет
(Днипровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, 2020) Козачина, Виталий Анатольевич; Громова, Елена Вячеславовна; Гунько, Елена Юрьевна; Татарко, Л. Г.
RU: Цель. В работе предусмотрена разработка CFD-модели для оценки эффективности очистки сточных вод в горизонтальном отстойнике. CFD-модель может быть применена для расчета гидродинамики течения и массопереноса в сооружениях, имеющих сложную геометрическую форму в области движения потока сточных вод. Методика. Для численного моделирования процесса движения сточных вод в горизонтальном отстойнике использованы две математические модели. Первая модель основана на уравнениях движения вязкой несжимаемой жидкости – уравнениях Навье–Стокса. Эти уравнения записаны в переменных «завихренность – функция тока». Для расчета концентрации загрязнителя в горизонтальном отстойнике использовано двухмерное уравнение массопереноса. Для численного интегрирования этого уравнения применена конечно-разностная схема расщепления. Расщепление моделирующего уравнения массопереноса проведено таким образом, чтобы на каждом дробном шаге неизвестное значение концентрации загрязнителя определять по явной формуле. Для численного интегрирования уравнения переноса вихря и уравнения для функции тока (система уравнений Навье–Стокса) использованы конечно-разностные схемы расщепления. Результаты. На базе разработанной CFD-модели создан комплекс компьютерных программ, позволяющий определять эффективность очистки воды в горизонтальном отстойнике. Представлены результаты проведенного вычислительного эксперимента по оценке эффективности очистки воды в отстойнике с дополнительными элементами в виде пластин. Научная новизна. Создана эффективная CFD-модель, позволяющая оперативно оценивать эффективность очистки сточных вод в горизонтальном отстойнике с дополнительными элементами. Эта модель учитывает геометрическую форму очистного сооружения и наиболее существенные физические факторы, влияющие на эффективность очистки воды в горизонтальных отстойниках: неравномерное поле скорости потока сточных вод, процессы диффузии, различное положение входных и выходных отверстий очистного сооружения. Практическая значимость. Построенная CFD-модель относится к классу «диагностических моделей» и может быть использована для оценки эффективности очистных сооружений на этапе их эскизного проектирования.
Моделювання процесу біологічного очищення стічних вод на базі камерних моделей
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Лемеш, Максим Вікторович; Біляєв, Микола Миколайович; Татарко, Л. Г.; Якубовська, Зінаїда Миколаївна
UK: Мета. Основною метою статті є розробка багатофакторних камерних моделей для експрес-оцінки ефективності роботи реакторів біологічного очищення стічних вод. Методика. Для комп’ютерного моделювання процесу біологічного очищення стічних вод розроблено дві чисельні камерні моделі. В основу моделей покладено закон збереження маси для субстрату та активного мулу. Моделі є нуль-вимірними. У першій камерній моделі процес окислення забруднювача розраховують на базі реакції першого порядку. У другій камерній моделі для розрахунку окислення забруднювача використано модель Monod. Для чисельного інтегрування моделювальних рівнянь використано метод Ейлера. Моделі дозволяють під час розрахунку біореактора, враховувати зміну з часом концентрації активного мулу, субстрату, що потрапляють до реактора для біологічного очищення стічних вод. Результати. Здійснено програмну реалізацію розроблених чисельних моделей. Наведено результати комп’ютерних експериментів із дослідження ефективності очищення стічних вод у реакторах біологічного очищення для різних умов експлуатації споруд. Наукова новизна. Розроблено дві комп’ютерні камерні моделі, що дозволяють швидко оцінити ефективність роботи біореактора для очищення стічних вод. Практична значимість. Моделі можуть бути корисні під час проведення розрахунків у випадку проєктування споруд біологічного очищення або під час реконструкції наявних біореакторів для їх перспективної роботи в нових умовах.