Вестник - usurt.ru · russian academy of sciences, institute of control sciences, moscow,...

ВестникУральскогогосударственногоуниверситетапутей сообщения

Научный журнал

3 (15) 2012

ISSN 2079–0392

Herald of the Ural State University of Railway Transport

Scientific journal

Научный журнал «Вестник Уральского государственного

университета путей сообщения» 3 (15), 2012 год

Главный редактор,научный редактор

Василий Михайлович Сай

Литературный и выпускающий редакторЛюдмила Станиславовна Барышникова

Техническое редактирование и версткаОльга Петровна Игнатьева

Дизайн обложкиОльга Петровна Игнатьева

Учредитель и издатель:Уральский государственный

университет путей сообщения(УрГУПС)

Адрес для корреспонденции:620034, Екатеринбург,

ул. Колмогорова, 66, УрГУПС, редакция журнала «Вестник УрГУПС»

Телефон редакции: (342) 221-25-60.Веб-сайт: www.vestnik.usurt.ru;

e-mail: [email protected].

Журнал издается по решению ученого совета университета

©УрГУПС

Свидетельство о регистрации средства массовой информации

Роскомнадзора ПИ ФС77–38188 от 30 ноября 2009 г.

Отпечатано в издательстве Уральского государственного

университета путей сообщения, 620034, Екатеринбург,

ул. Колмогорова, 66.

Подписано в печать 25.10.2012.

Тираж 300. 1-й з-д.: 1–100.Формат 70×100/16.

Заказ 263

Scientific journal «Herald of the Ural State University of Railway Transport» 3 (15), 2012

Editor-in-chief,Science editorVasily M. Say

Script and copy editorLyudmila S. Baryshnikova

Technical editing and make-upOlga P. Ignatjeva

Cover designOlga P. Ignatjeva

Founder and publisher:The Ural State University of Railway Transport (USURT)

Correspondence address:«Herald of USURT’ editorial office The Ural State University of Railway Transport»66 Kolmogorov Street, 620034, Ekaterinburg,

Telephone: +7 (342) 221-25-60.Web-site: www.vestnik.usurt.ru;e-mail: [email protected].

The journal is published by the decision of University Academic Board ©USURT

Certificate of registration of mass media by the Federal Service for Supervision in the sphere of communications, information technology and mass communications (Roskomnadzor) PI FS77–38188 of November 30, 2009.

Printed in the Publishing house of the Ural State University of Railway Transport 66 Kolmogorov Street, 620034, Ekaterinburg.

Passed for printing 25.10.2012.

Circulation 300. 1-й з-д: 1–100.Format 70×100/16.Order 263

2

Международный редакционный совет

Кейт Бурнхам, профессор, Университетг. Ковентри, факультет машиностроения и вычислительной техники, Великобритания

Владимир Анциферов, д-р техн. наук,профессор, академик РАН, Пермь, Россия

Петер Копачек, профессор, Венский техноло-гический университет, Венский институт транс-порта и робототехники, интеллектуальный транспорт и робототехника, Вена, Австрия

Владимир Цыганов, д-р техн. наук, профессор, Институт проблем управления Российской академии наук, Москва, Россия

Марек Ситаж, профессор, Силезскийтехнический университет, транспортный факультет, кафедра «Железнодорожный транспорт», Польша

Клаус Беккер, профессор, Университетприкладных наук г. Кельна, Институт автомо-бильной техники, лаборатория NVH, Германия

Василий Сай, д-р техн. наук, профессор,Уральский государственный университет путей сообщения, Екатеринбург, Россия

Редколлегия

Вовк Алексей Александрович,д-р экон. наук, профессор, МГУПС, Москва

Воскресенская Тамара Петровна,д-р техн. наук, профессор, СибГИУ, Новокузнецк

Воробьев Александр Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, МГУПС, Москва

Ефимов Александр Васильевич,канд. техн. наук, профессор, УрГУПС, Екатеринбург

Корнилов Сергей Николаевич,д-р техн. наук, профессор, МГТУ, Магнитогорск

Нестеров Валерий Леонидович,д-р техн. наук, профессор, УрГУПС, Екатеринбург

Сапожников Валерий Владимирович,д-р техн. наук, профессор, С.-ПГУПС, Санкт-Петербург

Черемисин Василий Титович, д-р техн. наук, профессор, ОмГУПС, Омск

Щурин Константин Владимирович,д-р техн. наук, профессор, ОГУ, Оренбург

Тимофеева Галина Адольфовна,д-р физ.-мат. наук, профессор, УрГУПС, Екатеринбург

International editorial boardKeith Burnham, professor, Coventry University,Faculty of Engineering and Computing, Great Britain

Vladimir Antsiferov, DSc, professor, academicianof Russian Academy of Sciences, Perm, Russia

Peter Kopachek, professor, Vienna Universityof Technology. Vienna institute of Transportationand Robotics, intelligent Transportationand Robotics, Vienna, Austria

Vladimir Tsyganov, DSc, professor,Russian Academy of Sciences, institute of Control Sciences, Moscow, Russia

Marek Sitarz, professor, Silesian Universityof Technology, Faculty of Transport, Railway Engineering Department, Poland

Klaus Becker, professor, Cologne Universityof Applied Science, institute of Automotive Engineering, NVH Laboratory, Germany

Vasily Say, DSc, professor, The Ural State Universityof Railway Transport, Ekaterinburg, Russia

Editorial board Vovk Alexei Aleksandrovich,DSc, professor, Moscow State University of Railway Transport, Moscow

Voskresenskaya Tamara Petrovna,DSc, professor, Siberian State industrial University, Novokuznetsk

Vorobjev Alexander Alexeevich,DSc, professor, Moscow State University of Railway Transport, Moscow

Efimov Alexander Vasilievich,DSc, professor, The Ural State University of Railway Transport, Ekaterinburg

Kornilov Sergey Nikolaevich, DSc, professor, Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk

Nesterov Valery Leonidovich,DSc, professor, The Ural State University of Railway Transport, Ekaterinburg

Sapozhnikov Valery Vladimirovich,DSc, professor, Saint-Petersburg State University of Railway Transport, Saint-Petersburg

Cheremisin Vasily Titovich, DSc, professor, Omsk State University of Railway Transport, Omsk

Shchurin Konstantin Vladimirovich,DSc, professor, Orenburg State University, Orenburg

Timofeeva Galina Adolfovna, DSc, professor, The Ural State University of Railway Transport, Ekaterinburg

3

Содержание Contents

43

54

62

70

43

76

54

62

70

83

76

83

95

103

120

129

136

95

103

120

129

136

4 4

16 16

24

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

И. А. Добычин, М. Ю. Градинаров. Динамический анализ тележки грузового вагона как изменяемо-го твердого тела с внутренними степенями свободы

И. Ю. Крутова. Трехмерный стационарный поток газа в условиях действия сил тяжести и Кориолиса в ок-рестности непроницаемой горизонтальной плоскости

УПРАВЛЕНИЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХС. Г. Герман-Галкин. Исследование электромагнитных и энергетических свойств машины двойного питания

Л. Шихта. Влияние системы управления насосной станцией на водопроводную сеть в пределах наиболь-шей эффективности

ОРГАНИЗАЦИЯ И ЛОГИСТИКА

В. М. Сай, С. В. Сизый. О моделировании взаимо-действия автомобильного, авиационного (малая ави-ация) и железнодорожного транспорта в области пас-сажирских перевозок

Д. И. Кочнева. Моделирование продолжительности нахождения контейнера в региональной контейнер-ной транспортно-логистической системе

М. А. Журавская, Р. Р. Горяев, П. А. Парсюрова. Мо-делирование логистической цепи поставок в услови-ях неопределенности

К. В. Корсаков, Е. В. Щелконогова. Виктимологичес-кая профилактика преступлений, совершаемых на транспорте, в условиях предкриминальных ситуаций

УПРАВЛЕНИЕ. ЭКОНОМИКА

А. А. Вовк, С. Н. Остапенко, Ю. А. Вовк. Экономичес-кое обоснование выбора инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте

В. М. Сай, И. Д. Громов. Об организации взаимодейс-твия хозяйствующих субъектов в сетях с разделен-ными интересами (на примере компании ОАО «РЖД»)

В. М. Воронин, З. А. Наседкина. Моделирование го-товности оператора к экстренному действию на ос-нове теории обнаружения сигналов

М. Т. Крючков, А. А. Конов, Б. И. Мацкевич. Анализ модернизации железнодорожного транспорта на Ура-ле в 1956–1991 гг.

ОРГАНИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

О. В. Куликова, Н. П. Чуев. Развитие творческих спо-собностей и культуры мышления студентов вуза при изучении математики

Б. С. Сергеев. Креативность как результат воспитания

АСПИРАНТСКАЯ ТЕТРАДЬ

И. М. Пышный. Блок управления для системы греб-несмазывания локомотивов

MATHEMATIC MODELSOF TECHNOLOGICAL PROCESSES

I. A. Dobychin, M. Yu. Gradinarov. Dynamic analysis of freight car truck as a variable solid body with internal degrees of freedom

I. Yu. Krutova. Three-dimensional stationary gas flow un-der impact of forces of gravity and Coriolis in the neigh-bourhood of impervious horizontal plane

CONTROL IN ENGINEERING SYSTEMS

S. G. German-Galkin. Studying electromagnetic and en-ergetic properties of a double-current machine

L. Szychta. influence of the range of highest efficiencies control system of pump station on water plant

ORGANIZATION AND LOGISTICS

V. M. Say, S. V. Sizy. On modelling the interaction of au-tomotive, aviation (light aircraft) and railway transport in field of passenger transportation

D. I. Kochneva. Modelling duration of container stay in the regional container transport & logistic system

M. A. Zhuravskaya, R. R. Goryaev, P. A. Parsyurova. Modelling the logistical supply chain in conditions of in-determinacy

K. V. Korsakov, E. V. Schelkonogova. Victimologic pre-vention of crimes on transport in conditions of pre-cri-minal situations

MANAGEMENT. ECONOMICS

A. A. Vovk, S. N. Ostapenko, Yu. A. Vovk. Economic justi-fication of investment project selection on railway transport

V. М. Say, I. D. Gromov. On organization of economic en-tities’ interaction in the networks with separated interests (by the example of JSC «Russian Railways»)

V. M. Voronin, Z. A. Nasedkina. Modelling operator’s readiness to immediate response based on the signal detection theory

M. T. Kryuchkov, A. A. Konov, B. I. Matskevitch. Analy-zing railway transport upgrade in the Urals in 1956–1991

STUDY PROCESS ORGANIZATION

O. V. Kulikova, N. P. Chuyev. Developing students’ creativity and culture of thought during the study of mathematics

B. S. Sergeyev. Creativity as a result of upbringing

RESEARCH OF YOUNG SCIENTISTS

I. M. Pyshnyi. Control unit for locomotive crest lubri-cation system

24

3535

4

Вестник Уральского государственного университета путей сообщения · 3 (15) · сентябрь 2012

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

УДК 639.4.015

И. А. Добычин, М. Ю. Градинаров

Динамический анализ тележки грузового вагона как изменяемого твердого тела с внутренними степенями свободы

UDC 639.4.015

i. A. Dobychin, M. Yu. Gradinarov

Dynamic analysis of freight car truck as a variable solid body with internal degrees of freedom

Иван Александрович Добычин, д-р техн. наук, профессор; научно-производственное предприятие «Тормо»; Екатеринбург, Россия. Тел.: 8 (919)-360–65–02.Михаил Юрьевич Градинаров, инженер; научно-производственное предприятие «Тормо»; Екатеринбург, Россия. Е-mail: [email protected] Alexandrovitch Dobychin, DSc in Engineering, Professor; Scientific and Production Plant «Tormo»; Ekaterinburg, Russia. Tel.: 8 (919)-360-65-02.Mikhail Yuryevitch Gradinarov, Engineer; Scientific and Production Plant «Tormo»; Ekaterinburg, Russia. Е-mail: [email protected].

АннотацияТележка грузового вагона рассматривается

как изменяемое твердое тело с дополнительны-ми степенями свободы и неголономными связя-ми колес с рельсами. Получены дифференци-альные уравнения движения свободного репера тележки, а также дифференциальные уравнения сдвига, депланации и собственных вращений ко-лесных пар. Уравнения геометрических и неголо-номных (кинематически неинтегрируемых) свя-зей используются как для определения координат точек мгновенного контакта колес с рельсами, так и для определения мгновенных контактных сил. Данная работа продолжает исследования, нача-тые в работах [1, 2].

Ключевые слова: тележка грузового вагона, механика рельсо-

вых экипажей, математическое моделирование, динамический анализ.

AbstractThe freight car truck is considered as

a variable solid body with additional de-grees of freedom and nonholonomic links of wheels with rails. The differential equations of movement of the free truck reference stake were obtained, as well as differential equa-tions of displacement, warping and self-ro-tations of wheel sets. Equations of geometric and nonholonomic (kinematically non-inte-grable) links are used to determine both the coordinates of the points of momentary con-tact of the wheels with rails and momentary contact forces. This paper continues the re-search outlined in papers [1, 2].

Key words: freight car truck, mechanics of rail car-

riages, mathematical modelling, dynamic analysis.

5

Математические модели технологических процессов

В работе [1] рассмотрена дина-мика колесной пары с позиций неголономной механики как

элемента системы «экипаж — рельсо-вый путь», а в работе [2] предложена и описана модель тележки грузово-го вагона как изменяемого твердого тела с внутренними степенями сво-боды и неголономными связями ко-лес с рельсами, для которой проведен подробный геометрический анализ.

В настоящей статье, посвящен-ной развитию указанной модели те-лежки, получены дифференциаль-ные уравнения движения собствен-ного репера тележки, а также диффе-ренциальные уравнения сдвига, де-планации и собственных вращений колесных пар. Уравнения геометри-ческих и неголономных связей колес с рельсами используется как для оп-ределения координат точек мгновен-ного контакта колес с рельсами, так и для мгновенных контактных сил.

Дифференциальные уравнения движения собственного репера тележки Oe

Воспользуемся общими теорема-ми динамики: теоремой о движении центра масс в путевой системе коор-динат Oξηζ и теоремой об изменении кинетического момента в собственной системе координат Cxyz. Получим

( )

( )

,

( ) .

eC O

C C

eC C C C C C

M a FJ

J J M

= ω +

+ + Ω ω =

(1)

Здесь Ca , Cω — абсолютное уско-

рение центра масс C и абсолютная скорость репера Oe . При этом [2]

22 ,

C O

O O O

a a u

u u

′= + +

+ Ω + Ω + Ω

(2)

где ′ ′ + + Ω + Ω ρ

2O O O OOa a — ус-

корение точки базового положения центра масс O’; Oa — ускорение на-чала O путевой системы координат;

OΩ

— тензорное представление уг-ловой скорости Oω

путевого репе-ра. Учитывая, что ( 0s = )

22

22

0

( ) cos ,

( ) sin

0

sin , 0,

cos

OOO

OO

O O O

O

R fa sR

R f sR

sRsR

− = ϕ

− ϕ

ω = ϕ Ω = ϕ

(3)

получим для ускорения Ca следую-щее подробное выражение:

22

2

2

2

( sin cos )

[ sin

( )sin cos ]

cos

( cos )

sin

[( cos )sin( )cos ]

O O

OO

O O O

OC

OO

OO

O O

O O

sx z yR

R f s xR R

z hsy xRa

R f s R yR R

R fs sz xR R R

R xz h

′

′

+ ϕ − ϕ − − − ϕ + + − ϕ ϕ + ϕ += − + ϕ − − − ϕ − × × + ϕ ϕ +

+ − ϕ

.

(4)

Угловая скорость Cω имеет вид

– ( )sincos( )( )cos sin( )

( )cos cos( )sin( )

,

O

O

C O O

O O

O

O

ϕ ψ + ψ χ χ ϕ + ϕ + ω = + ψ + ψ χ ϕ + ϕ = ψ + ψ χ ϕ + ϕ − −χ ϕ + ϕ

ϕ = χ ψ + ψ

(5)

где O

sR

ψ =

; ωA не вырождающаяся

матрица1 0 sin0 cos( ) cos sin( ) ,0 sin( ) cos cos( )

cos .

O O

O O

A

A

ω

ω

− χ = ϕ + ϕ χ ϕ + ϕ − ϕ + ϕ χ ϕ + ϕ

= χ

(6)

6


Используя представление (5), име-ем [2]

,

,C O

C O

A

A Aω

ω ω

ω = ϑ + ϑ

ω = ϑ + ϑ + ϑ

(7)

а уравнения (1) перепишем в виде, разрешенном относительно старших производных

2

( )

1

1 1 1

1 1 ( )

1 2

1 ,

[ ]

.

O O O

eO

O

C C C C C

eO C C C

u a u um

Fm

A A

A J J J J

A A J M

′

−ω ω

− − −ω

− −ω ω

= − + Ω + Ω ++ ϑ = − ϑ + ϑ −

− + Ω ×

× ϑ + ϑ +

(8)

Здесь = ( , , )Tu x y z , ( , , )Tϑ = ϕ χ ψ

— поступательное и угловое переме-щения репера Ce соответственно; m = 2 (mкп + mбр) — масса системы,

CJ

— тензор инерции тележки, оп-ределенный ранее (см. выражения (49) работы [2]); ( )eF

, ( )eCM

— глав-ный вектор и главный момент от-носительно центра С всех сил, при-ложенных к тележке (необрессорен-ной части тележки); CΩ

— тензорное представление угловой скорости Cω

.На тележку со стороны рельсовых

нитей действуют контактные силы * *

Oij ijR R= −

, * *O

ij ijM M= −

, сила тяжес-ти G mg=

и силы взаимодействия необрессоренной части тележки со шкворневыми балками, которые обозначим через jR

Б и будем считать

представленными в собственных ко-ординатах боковин и приложенны-ми в точках Бj, определяемых ради-ус-векторами ,j

jrБ

а также моменты .jM

Б

Мгновенные контактные силы * *

Oij ijR R= −

, * *O

ij ijM M= −

представля-ют собой главный вектор и главный момент сил на контактной площад-ке * *

Oij ijπ = π (рис. 1, где опущены ин-

дексы ij), действующие со стороны

рельса в точке *ijK колеса и в локаль-ных реперах * O

ije и * ije площадок контакта представимы в виде [1]

* * *

* * *

* * *

* * *

,

,

,

,

O O Oij ij ij

O O Oij ij ij

Oij ij ij

Oij ij ij

R N

M N

R N

M N

= λ = λ

= − λ

= − λ

ïîâ

ïîâ

(9)

где *OijN — проекция контактной

силы *OijR

на общую нормаль в точ-ке контакта (нормальная контак-тная сила); *

Oijλ

, *Oijλ

ïîâ , *ijλ

, *ijλ

ïîâ — направляющие векторы контактных сил и контактных (поворотных) мо-ментов на рельсе и колесе соответс-твенно, имеющие вид [1]

* *

* * *

1*

* 2*

3*

* * *

* * *

cossin ,1

,

,

,

Oij ij

O Oij ij ij

ij

ij ij

ij

T Oij ij ij

Oij ij ij

θ

θ

µ ϑ

λ = µ ϑ

λ λ = λ λ λ = Ψ λ λ = Ψ λ

ïîâ

ïîâ ïîâ

ïîâ

ïîâ ïîâ

(10)

где *ijµ — коэффициенты трения по закону Кулона;

* * *sign( ), 1,2,3,

Oij ij ij ijeν ν νλ = δ ∆ω ⋅

ν =

(11)

коэффициенты поворотного трения (при ν = 1,2 — это коэффициенты тре-ния качения, а при ν = 3 — коэффи-циенты трения верчения).

Угол * 1* *( , )O Oij ij ije vϑ =

ñê определяет

вектор скольжения колеса по рель-су (рис. 1)

* * *

* 1* * 2* *( cos sin ),

Oij ij ij

O O O Oij ij ij ij ij

v v

v e e

= τ =

= ϑ + ϑ

ñê ñê

ñê (12)

где2 2

* * 1* * 2*

* * 1* * 2*

( ) ( ) ,tg ( ) / ( ).

O O O Oij ij ij ij ij

O O O O Oij ij ij ij ij

v v e v ev e v e

= ∆ ⋅ + ∆ ⋅

ϑ = ∆ ⋅ ∆ ⋅

ñê

(13)

7


Относительные скорости *Oij∆ω

и *Oijv∆ при неподвижных рельсах будут

* *, ,O Oij i ij ijv v∆ω = ω ∆ =

(14)

где iω — угловая скорость i-й колес-

ной пары (собственного репера iCe ),

а *ijv — скорость мгновенно фикси-рованных точек контакта K*ij на ко-лесах, определяемые выражениями (82) и (84) работы [2].

Нормальные контактные силы *OijN в (9) заранее не известны и их оп-

ределение сопряжено с определением координат точек мгновенного контак-та колес с рельсами * * *

Oij ij ijK K M= =

(см. рис. 1). Для уточнения направляющих век-

торов контактных сил (10) воспользуем-ся тем, что в локальных реперах пло-щадок контакта π*ij и *

Oijπ (рис. 1) для

скоростей iω , *ijv (14) имеем

1*

* 2*

3*

* 1*

* * * 2*

* 3*

( ) ( ) ,

( )

( ) ( ) .

( )

i ij

i ij i ij

i ij

Oij ij

O Oij ij ij ij

Oij ij

eee

v ev v e

v e

ω ⋅

ω = ω ⋅ ω ⋅ ⋅

= ⋅ ⋅

(15)

С другой стороны,

( )

α β

α β ω

β

β −

ω = Φ ω =

= Φ ϑ + θ

= Φ =

= Φ Ψ

* *

* *

*

*

*

* * *

*1

,

,

ij ij

ij ij i

O iij

O iij

T Ti ij i

T Ti i

Oij ij ij O

a ijR

X

X A j

v v

v

(16)

где Φ, Χ, Ψ — матрицы элементар-ных поворотов на указанные углы;

iA Aω ω= по (6) при углах φ = φi, ψ = ψi, определяемых в виде

− ϕ ϕ + − ∆ ϑ = =

ψ ψ + γ + −

12( 1) / 2

0 0 ,( 1) /

ii

ii

i

e

a R (17)

а углы α*ij, β*ij характеризуют положе-ние репера *ije на поверхности ката-ния колеса [1];

( )

′

ω

ψ + γ ∆ϕ+ −

= + + Ω +

+Ψ Φ + ℜ ϑ + ϑ +

+Ψ Φ ℜ ϑ + ϑ + θ

2

*

*( 1)2

,i i

i

ij O O

C C O

ri ij i i

e

v v u u

X r A

j

(18)

где (см. (79), (44) и (30) работы [2]) O O OOv v′ ′= + Ω ρ

— скорость ба-

зового положения центра масс те-лежки O;

( )

11

2

2

( 1) / 2 ( 1) / 2 ;

( 1) / 2

i

i

iC

i

ri

er h e

h

e

−

δ

δ

− = − λ ∆ −λ

− ∆ ϑ = −χ γ

(19)

(можно принять e1 ≈ 2a, e2 ≈ 2b) и обоз-начено

* *

* * *

* *

00 ,

0

00 .

0

i i

i i i

i i

C C

C C C

C C

i ij i ij

i ij i ij i ij

i ij i ij

z yz xy x

z yz xy x

−

ℜ = − −

−

ℜ = − −

Рис. 1. Схема контакта колеса с рельсом

8


* *

* * *

* *

00 ,

0

00 .

0

i i

i i i

i i

C C

C C C

C C

i ij i ij

i ij i ij i ij

i ij i ij

z yz xy x

z yz xy x

−

ℜ = − −

−

ℜ = − −

(20)

Векторы скольжения колес по рельсам *ijvñê и углы *

Oijϑ с учетом (16)

определяются в виде

2* * *

* 2* *

**

* * * *

( cos,

sin )

tg .cos sin

i i

i

i

i i

Oij ij ij

ij Oij ij

ijOij O O

ij ij ij ij

v vv

v

vv v

ξ η

ζ

ξ

η ζ

+ β − = − β

ϑ =β − β

ск

(21)

Существенным моментом являет-ся зависимость динамических пере-менных модели тележки между собой.

Действительно, геометрические связи колес с рельсами в случае со-стоявшегося контакта, описываемые равенствами

* * 3* 3*, ,O Oi ij i ij ij ije eρ = ρ =

(22)

с одной стороны приводят к системе двух уравнений (см. равенства (71) работы [2])

* * *

* *

[ , , ( )] 0,[ , ( )] 0

Oi ij i ij i ij ij

O Oi ij i ij ij

y y q ty q t

=

=

N

N (23)

относительно координат *Oi ijy , yi*ij, где

( )ijq t , ( )Oijq t — совокупности динами-

ческих переменных задачи движе-ния тележки и определения углов забегания точек контакта на коле-сах α*ij, углов * 1* 2*( , )O O

ij ij ije eθ =

и углов *Oijβ

, а также остальных координат *Oi ijx

, *Oi ijz и xi*ij, zi*ij (см. формулы (62)–(63)

и (73), (74) работы [2]).С другой стороны, фиксируя най-

денные координаты точек контак-та колес с рельсами в соответствии с принципом мгновенной склероно-мизации связей и рассматривая пер-вые равенства в (22) как уравнения связи между динамическими пере-менными, найдем связь вектора пе-ремещений T ( , , )u x y z= с углами сферического поворота T ( , , )ϑ = ϕ χ ψ

и параметрами перекоса тележки γ, Δ в виде

* * *( , , , , , ; , ,..., )Oi ij i ij i iju u t x y z= ϕ χ ψ γ ∆ (24)

или (см. выражения (54) работы [2])

−′ −

ψ + γ ∆ϕ+ −

= ρ − ρ + Ψ ρ

−Ψ Φ − Ψ Φ

∑

1

2

*( 1)*

*( 1)2

1 ...4

,

ii

ii

OO O a i ij

ij R

C i ije

u

X r r (25)

где 1 2 T1 (( 1) / 2, / , )

i

iO O e a R h−

δ′ρ − ρ = − − λ ,

T* * * * ( , , ) ,O O O

i ij i ij i ij i ijρ = ξ η ζ

iCr дано

по (20).В координатной форме выраже-

ние (25) представляется в виде

δ

ψ + γ

= + −λ

ξ + η + − ζ ζ − − η

−Ψ Φ − −λ

∆ − Ψ Φ − − ∆+ −

∑

2

*

* **

* *

*

* *2

* *2

0/

1 ( 1) ...4

( 1)

00

1 ( 1)4 2

( 1)2

Oi ij

O i Oi ij i ij

ij

O i Oi ij i ij

i ij

ii ij i ij

ii ij i ij

xy a Rz h

aRaR

Xh

x

y ze

z ye

∑*

.ij

(26)

Таким образом, направляющие векторы контактных сил (10) полно-стью определены, а контактные силы (9) определены с точностью до нор-мальных контактных сил *

OijN , кото-

рые определим в дальнейшем, ис-пользуя уравнения неголономных связей колес с рельсами в точках мгновенного контакта * *

Oij ijK K=

* 3* * 3*( ) 0, ( ) 0.Oij ij ij ijv e a e⋅ = ⋅ = (27)

Отметим также, что первая груп-па уравнений (27) в соответствии с ра-венствами (16) имеет вид

9


* * * *

* *

( ) cos

sin 0.i

i

O Oij ij ij ij

Oij ij

v e v

vζ

η

⋅ = β −

− β =

(28)

Уравнения (28) могут быть эф-фективно использованы для дооп-ределения начальных условий соот-ветствующей задачи Коши для диф-ференциальных уравнений движе-ния тележки.

Контактные силы *ijR

и *ijM

(9) в путевой и собственной системах координат тележки и колесных пар представляются в виде

* * *

* * *

* * *

* * *

* * *

,

,

,

,

,

i

i

i

i

O Oij O ij ij

O Cij C ij ij

COij C ij ij

O Mij C ij ij

MOij C ij ij

R N

R N

R N

M N

M N

= Λ = Λ = Λ

= Λ

= Λ

(29)

где обозначено

( )

( )

( )

− β−

ϕ βψ + −

α β θ

θϕ βψ + −

α β

Λ = −Ψ Φ λ

Λ = −Ψ Φ λ Λ = −Χ Φ Ψ λ

Λ = −Ψ Φ Ψ λ Λ = − Φ λ

1 *

*

* * *

**

* *

* *1

T T* *-1

T* *

T T* *-1

* *

,

,

,

,

.

Oi ij

Oi ij

i

ij ij ij

Oi ijij

i

ij ij

O Oij a ij

RC Oij a ij

RC Oij ij

Mij a ij

RMij ijX

пов

пов

(30)

Главный вектор и главный мо-мент всех внешних сил в уравнени-ях (1), (2) с учетом (29) представля-ются в виде

( )

( )* *

*

* * * **

,

,

j

i i i

e O OO ij ij

ij

O Oj

e O C MC C ij ij ij ij

ij

C Cj

F N

R G

M N

R M

= Λ +

+ +

= ℜ Λ + Λ +

+ ℜ +

∑

∑

∑

∑

Б

Б Б Б

(31)

где *ijℜ

, iℜ

Б — матричные представ-

ления радиус-векторов (по аналогии с (20));

−

γ ∆−

∆ δ−

= + Ψ Φ

= + Φ

2

1

1

T* *( 1)

2

( 1)2

,

,

ii

j j jj j

ij C i ije

jC

e

r r X r

r r X rБ Б

(32)

где iCr дано по (19),

а

2

1

1 2

( 1) (1 )2 2

( 1) (1 )2(1 )

j

j

jjC

e he

er h

h

δ

−δ

δ

∆− γ − − λ

= − + δ − λ

− λ

,

j

j j

j

j

j j

j

xr y

z

=

Б

Б Б

Б

;

T( ) (0,sin ,cos )O O OG mg= ϕ ϕ

;

( ) − ∆ δ−= Φ

1

11

2

j jj jCe

R X RБ Б

,

( ) − ∆ δ−= Φ

1

11

2

j jj jCe

M X MБ Б

(далее принято δi = 0, e1 ≈ 2a, e2 ≈ 2b).Суммирование в (31) ведется

по всем точкам контакта * *O

ij ijK K= , при этом * = 1,2,.., nij; i, j = 1,2.

Силы ( )eF

, ( )eCM

носят мгновенный характер и пока определены с точно-стью до мгновенных контактных сил

*OijN и сил jR

Б, ,jM

Б которые действу-

ют со стороны обрессоренных частей вагона, в частности надрессорной бал-ки, через рессорные комплекты (бо-лее подробно эти силы в данной ста-тье не рассматриваются и считаются заданными).

Дифференциальные уравнения сдвига, депланации и собственных вращений колесных парПри составлении дифференци-

альных уравнений для величин γ, Δ и θ j (j = 1, 2) ограничимся част-ным случаем прямоугольной базо-вой площадки тележки (λ1 = λ2 = μ1 = = μ2 = 1/2, k1 = k2 = 1 в формулах (10) работы [2]) и воспользуемся уравне-

10


ниями Лагранжа, которые в данном случае имеют вид

( )

γ

γ

θ

∂ ∂− =∂γ ∂γ∂ ∂− =∂∆ ∂∆

∂ = =∂θ

,

,

1,2 .i

i

d T T Qdtd T T Qdt

d T Q idt

(33)

Кинетическая энергия тележки T имеет вид

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

кп

бр

=

=

= + ω ω +

+ + ω ω +

+ + ω ω

∑

∑

2 T

22 T

12

2 T

1

2 ( )

[ ( ) ]

[ ( ) ],

i i

j j

C C C C

r r rC i C i

i

r j r j rC C

j

T m v J

m v J

m v J

где

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( ) ( )

′

δ

δ

−

= + + Ω ρ +

− =

λ= ∆

− λ = γ − ∆ ∆− + γ χ

∆ ω = θ − χ + − γ χ

∆ γ χ + − χ

∆ω = −

T

2 22 2

2

22

1

,

,0,0 ,

( ) ,16

(1 )( ) ,4

1 sin2

1 cos ,2

cos 12

0

12

i

j

C O OO

OO

rC

rC

i

iri i

i

jj r

v v u u

R fv sR

hvb

hv ba

b

b

b

,

0a

JC = J (γ, Δ) — переменный тензор инерции тележки;

iCJ , jCJ — тензоры инерции колесных пар и боковых рам соответственно (формулы (45), (46) ра-боты [2]); ω

C дана по (5); ( )ω r

i — от-носительные угловые скорости колес-ных пар, а ( )ω

j r — относительные уг-ловые скорости боковых рам.

После вычисления левых частей уравнений (33) получаем

( ) ( )

( )

( )( )

( )

( )

( )

бр бр

бр

бр

бр

кп

бр

δ

γ

δ

δ

δ

− λ+ γ − ∆ +

∆+ θ − θ χ +

∆+ θ − θ χ − γω −

− − + ω ω =

− λ− γ +

λ+ + +

+ ∆ + − λ

+

−ω + ω +

−+ ω + ω+

2

2 1

2 22 1

2

2 2

2 2 4

2 2

4

* *2 2

2

22

12

2

cos2

cos 22

;

12

1 42 1

4

z

y

y z

z y x y

yx

z xx y

z yy

b hJ m b m

a

Jb

J m bb

J J m b Q

b hm

aJJ hm

b a bh

ma

J Jb

J Ja ( )

( )( ) ( )

бр кп

бр кп

∆

θ

− ∆ = − ω − ω − − + ω

θ − χ = =

2

2 2

2

;

1,2 ,i

z

x y

z

y i

Q

m m

m m

J Q i

(34)

где учтено, что Jx=Jz, ω = ω ω ω T ( , , ) .C x y z

Обобщенные мгновенные силы Qγ, QΔ определены в виде

cont cont, ,Q Q Q Q Q Qγ γ γ ∆ ∆ ∆= + = +Б Б (35)

где

( )

( )

( )

T **

cont*

T**

T **

cont*

T**

T

14

T

;

;

j

j j

j

ijCij

Oij r

ij M iij

ijCij

Oij r

ij M iij

a

r

Q N

r

Q N

rR

QM

γ

∆

∆−

γ

∂ Λ + ∂γ = ∂ϑ + Λ ∂γ

∂ Λ + ∂∆ = ∂ϑ + Λ ∂∆

∂ Χ + ∂γ =∂+

∑

∑

ББ

Б

Б

( )

( )

( )

T

14

T

;

,

j

j j

j

j rj

a

j rj

rR

QM

∆−

∆

ϑ ∂γ

∂ Χ + ∂∆ = ∂ϑ + ∆ ∂γ

∑

∑

ББ

Б

Б

(36)

11


а также

( )

( )

( )( )

( ) ( )

− δ

− δ

− ∂

= ∂γ

− ∆ λ − ∂ = − −∂∆

− −

∂ = ∂γ

− λ +−

+ ∂ = ∂∆

**

*

1*

*

*

1

,0

1 / 4/ 4

1 / ,/ 2

1 / 2

10 ,0

1 / 41 /

/ 2

j

j

j

i ijij

i ij

j

iij

i ij

ji ij

j

jj

yr

x

ahr

bz

x b

br

hz

r

Б

Б

Б ( )( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( )( )

− ∆

− ∆ +

∂ϑ = ∂γ −

∂ϑ = ∂∆

∂ϑ = ∂γ

∂ϑ ∆ = − ∂γ

1 / 4 ,1 / 4 / 2

00 ,1

1 / 40 ,0

00 ,0

01 / 4

0

j

j

j j

ri

jr

i

j r

j rj

a

b

b x a

b

a

Б

(36*)

и следует учесть (30).Обобщенные мгновенные силы

Qθi определены в виде

θ

ℜ Λ + = + + Λ

+ =

∑

∑

T

* **

* *

bear , const,

i

i i

Cij ijO

ij iMij ij

ijj

Q N j

M i

(37)

где bearijM — моменты сопротивле-

ния в подшипниках, ij

— орты осей колесных пар и следует учесть (30).

Таким образом, в общем виде по-лучены уравнения движения для ди-намических переменных тележки:

( )T, ,u x y z= , ( )T, ,ϑ = ϕ χ ψ

, γ, Δ, θ1 ,

θ 2.Из последних двух уравнений

в (34) видно, что

( ) 2 1

1

2

2 1

1

2

,1 / ,21 / .2

y

y

y

J Q Q

Q J

Q J

θ θ

θ

θ

θ − θ = −

θ = χ + θ = χ +

(38)

Используя первое равенство в (38), разрешим первые два уравнения в (34) относительно старших произ-водных в виде

* *

*

* **

,

,

Oij ij

ijOij ij

ij

D N D D

D N D D

γ γ

∆ ∆

γ = +

∆ = +

∑∑

(39)

где

( ) ( )( ) ( )

( ) ( )

( )

T * ** *

T*

T1* * *

T* *

,

,

1 ,2

i i

ij ijCij ij

r rM i iij

i C Mij ij ij i

Cij ij

D C Q q B Q q

D A Q q B Q q

r rD C B

C B

C jb

D A

γ γ γ ∆ ∆

∆ ∆ ∆ γ γ

γ

−

∆

= − − −

= − − −

∂ ∂ = Λ − + ∂γ ∂∆ ∂ϑ ∂ϑ + Λ − + ∂γ ∂∆ ∆+ − ℜ Λ + Λ

= Λ

Б Б

Б Б

( ) ( )

( )

* *

T*

T* * *1 ,

2i i

ij ij

r rM i iij

i C Mij ij ij i

r rB

A B

B jb

∂ ∂ − + ∂∆ ∂γ ∂ϑ ∂ϑ + Λ − + ∂∆ ∂γ ∆+ − ℜ Λ + Λ

(40)

также обозначено( )

( )

( )

( )( )

( )

( )

( )

2

* 2 2

2 2 2

2 2

2

2 22 1

2

* *2 2

2

2 22

2 2

2

2 ,

1 / 2 ,

1 4 ,2 1

4

22

z

yx

y z

z y x z

z xx y

z yy z

x y

z

A J m b

B m b h a

JJ hmb a bC

hm

a

q J m bb

J J m b

J Jb

J Ja

m m

m m

δ

δ

δ

γ

= +

= − − λ

λ+ + +

= − λ

+

∆= θ − θ − γω −

− − + ω ω

−ω + ω +

− + ω + ω −=

− ω − ω −

− + ω

бр

бр

кп

бр

бр

бр

бр кп

бр кп

.

∆

12


( )( )

( )

( )( )

( )

( )

( )

2

* 2 2

2 2 2

2 2

2

2 22 1

2

* *2 2

2

2 22

2 2

2

2 ,

1 / 2 ,

1 4 ,2 1

4

22

z

yx

y z

z y x z

z xx y

z yy z

x y

z

A J m b

B m b h a

JJ hmb a bC

hm

a

q J m bb

J J m b

J Jb

J Ja

m m

m m

δ

δ

δ

γ

= +

= − − λ

λ+ + +

= − λ

+

∆= θ − θ − γω −

− − + ω ω

−ω + ω +

− + ω + ω −=

− ω − ω −

− + ω

бр

бр

кп

бр

бр

бр

бр кп

бр кп

.

∆

(40*)

В (40) следует учесть выражения (30), (36), (36*) и также принято, что моменты сопротивления во всех под-шипниках одинаковые bear bear( ).ijM M=

Определение мгновенных контактных силДля определения нормальных

контактных сил *OijN воспользуемся

уравнениями кинематических него-лономных связей колес с рельсами (7), в форме условия продолжающе-гося контакта

( ) ( )* 3* * 3*00, 0.O O

ij ij ij ijtv e a e

=⋅ = ⋅ = (41)

В путевой системе координат те-лежки Oξηζ можем записать

( ) T* 3* 3* * 0O Oij ij ij ijO O

a e e a⋅ = = (42)

или подробнее в виде

( )

( )

*

*

* * *

sin 1

cos 1

sin cos 0,

iij

iij

O Oij ij ij

aaR

aaR

a

ξ

η

ζ

− − × − −

× β + β =

(42*)

где * = 1, 2,.., nij; i, j = 1, 2; nij — чис-ло точек контакта на i, j-м колесе.

Представим абсолютные угловые скорости колесных пар iω

(в отличие от выражений (82) работы [2]) в виде

( ) ( )

( ) ( )

,

,

i rCi C C i

ri i C

r ri C iE

ω = Π ω + ω ω = −θ ω +

− θ ω + ω

(43)

где

( ) ( ) ( )

( )

( ) ( )( )

−

− ∆

ω = ϑ + θ = θ − χ γ

− Θ = Π

−γ χ

Θ = γ − ∆ −χ − ∆

1

1 / 4,

,0

0 1 / 4 ,1 / 4 0

i

i

r ri i i

r Ci C

iri

i

bj

E

b

b

(43*)

E

— единичная матрица.Используя стандартные формулы

= + ω × = + ω × ++ω × ω ×

* *

* *

*

,i

i

ij C i i ij

ij C i i ij

i i i ij

v v r

a a rr

(44)

для ускорений *ija , в путевой систе-ме координат тележки Oξηζ полу-чим выражения, которые предста-вим в виде

( )

( )

( ) ( )

ℜ ω + = − Π + − Θ ℜ × + × ω +

Ω + Ω + +Π +ℜ Θ ω +

+ − Θ Ω

*

* *

2

*

2*

2

,

i

i i

ij C

rOij C C i i ij

ri C

C C C C

rOC i ij i C

ri i i ij

a a E

r

r r

E r

(45)

где Π = Ψ Φ;OC X

iCr даны выражени-

ями (19), при этом существенно, что

( ) 1 ,2i

iC

hr jb

δλ= − ∆

и следует учесть (43) (остальные обоз-начения известны).

Далее используем дифференци-альные уравнения движения теле-жки (1) с учетом выражений (31), уравнения (39) и последние два урав-нения в (34) из которых получим вы-ражения для Ca , ω C , ( )ω

ri и

iCr

в виде

13


( ) ( ) ( )

( ) ( )

* **

1* * *

1*

*

1 1

* **

**

*

1

1 ,

,

,

12

1 ,2

j

j j j

i

O OC ij ij

ij

OÁ O

C MC C ij ij ij

j

Oij C Á Á ÁC Cij

C C C C C C C

r r rOi ij ij

ij

i ijOC ij

ij

i

a Nm

R gm

J

N J R M

J J J J

N D D

h Dr N j

bDh D j

bD

−

−

− −

δ ∆

δ ∆

= Λ +

+ +

ω = ℜ Λ + Λ +

+ ℜ + −

− ω − Ω ω

ω = +

= − +

+ −

∑

∑

∑

∑

∑

(46)

где обозначено

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )( )

*

T

* **

*

*

bear

1 / 4

1 / ,

/

1 / 41 / ,

/

i

i

iij

Cij ijr

ij y iMij

ij

i

ry ij

j

D bD

D J j

D D

D bDD J M

D D

∆

γ γ

∆

γ

− ℜ Λ + =

+ Λ

−

=

∑

(46*)

и следует учесть обозначения (40), (40*), (36), (36*) и (30).

Подставляя теперь выражения (46) в (45), а затем в равенства (42), получим систему линейных алгебра-ических уравнений относительно нор-мальных контактных сил *

OijN в виде

( )

2

* ,* * *, 1 * 1

,

, 1,2; * 1,2,..., ,

Oij ij

ij

N

i j ij n

νµη

νµ νµν µ= νµ=

=

= =

∑ ∑ A B (47)

где

( )( ) ( ) ( )

( )

νµ νµ

−νµ

νµ

ν ν νµ νµ

ν δ ∆ νµ

−νµ

= Λ −

ℜ × ℜ Λ +− ΨΧΦ × + + Λ

+ + Θ ℜ ++ −

= + −

− ΨΧΦℜ ×

× ℜ +

* ,* * *

1*

* **

*

* *

*

T* *

T 1* *

1

,1

21

j

j j j

TO Oij ij O

T COijij O

Mij

r r

r

Oij ij OO O

Oij CO

C

em

J

e

E D

h Dj

bD

e R gm

e J

R M

A

BБ

Б Б Б ( ) ( )

µ

ν δ ∆

+

+ + Ω ω + −

∑

1 .2

C

C C C Ch DJ J j

bD

( )( ) ( ) ( )

( )

νµ νµ

−νµ

νµ

ν ν νµ νµ

ν δ ∆ νµ

−νµ

= Λ −

ℜ × ℜ Λ +− ΨΧΦ × + + Λ

+ + Θ ℜ ++ −

= + −

− ΨΧΦℜ ×

× ℜ +

* ,* * *

1*

* **

*

* *

*

T* *

T 1* *

1

,1

21

j

j j j

TO Oij ij O

T COijij O

Mij

r r

r

Oij ij OO O

Oij CO

C

em

J

e

E D

h Dj

bD

e R gm

e J

R M

A

BБ

Б Б Б ( ) ( )

µ

ν δ ∆

+

+ + Ω ω + −

∑

1 .2

C

C C C Ch DJ J j

bD

(48)

Количество уравнений (47) совпа-дает с количеством точек мгновенно-го контакта * *

Oij ijK K= всех колес те-

лежки с рельсами ( ijij

n n= ∑ ), кото-

рое в общем случае является пере-менным.

Относительно решения системы (47) справедливы все те же замеча-ния, что и для отдельной колесной пары [1]. Если в процессе решения системы (47) окажется, что какая-либо нормальная сила N*ij < 0, то эту точку контакта, то есть соответствую-щее уравнение из системы (47), следу-ет исключить, а решение повторить. Если оказывается, что точек контак-та колеса с рельсом слишком много (nij > 2), то эти точки можно сгруппи-ровать путем осреднения по зонам: на поверхности катания рельса (ко-леса) и боковой грани рельса (колеса). Таким образом, в практических рас-четах число уравнений в (47) всегда можно сделать от четырех до восьми.

Отметим, что система уравнений (47) определена на шаге интегриро-вания τ (то есть для промежутка вре-мени [t, t + τ]), при этом координаты точек контакта xi*ij, yi*ij, zi*ij, получен-ные из уравнений (23) на предыду-щем шаге интегрирования, мгновен-но фиксированы для момента вре-мени t, а найденные из (47) значе-ния контактных сил *

OijN подставля-

ются в уравнения движения (8) и (34), (39) для их интегрирования на шаге.

В уравнения (47) входят только независимые динамические пере-менные: углы T ( , , )ϑ = ϕ χ ψ

и пара-

14


метры перекоса тележки γ и Δ для момента t.

Пересчет для момента t = t + τ осу-ществляется по формулам

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

ˆ ,ˆ ,ˆ ,

ˆ .i i i i

t t tt t tt t tt t t

ϑ = ϑ + τ = ϑ + τϑγ = γ + τ = γ + τγ

∆ = ∆ + τ = ∆ + τ∆

θ = θ + τ = θ + τθ

(49)

Для новых значений динамичес-ких переменных (49) после их под-становки в уравнения (23) находят-ся новые значения координат мгно-венных точек контакта *ˆ ,i ijx *ˆ ,i ijy *ˆi ijz (подробнее см. [2]) и далее из (47) со-ответствующие им новые значения нормальных контактных сил *

ˆ .OijN

Таким образом, задача определе-ния нормальных контактных сил *

OijN

сопряжена с задачей определения мгновенных координат точек контак-та колес с рельсами и представляет собой внутришаговую процедуру при интегрировании дифференциальных уравнений движения тележки. Про-цедура определения мгновенных ко-ординат точек контакта колес с рель-сами для отдельной колесной пары подробно рассмотрена в работе [1].

Доопределение начальных условийПри доопределении начальных

условий в задаче Коши для системы дифференциальных уравнений дви-жения тележки следует воспользо-ваться первой группой условий (41) и уравнениями связи (25).

Обозначим левую часть равенс-тва (27) в виде

= =

T* 3* * 0,Oij ij ijO

e vM (50)где

( )

( )

*

T3* *

*

sin 1 sin

cos 1 sin ,

cos

i Oij

iO Oij ijO

Oij

aRaeR

− β = − β β

а T* * * *, , ,ij ij ij ijv v v vξ η ζ= даны выра-

жением (18). Тогда уравнения него-лономных связей (41) примут вид

ϑ ϑ γ ∆ γ = ∆ θ θ

* * * * * *

*

1 2

, , , , , ,

, , , , , , , , , 0,, ,

O O Oij ij ij ij ij ij

ij

x y z x y z

s s u uM (51)

где ( )T, ,ϑ = ϕ χ ψ

, а перемещение ( )T, ,u x y z= связано уравнениями связи (25), (26), при этом

* *

* * * *

, , , , , , ,,

, , ,O O O

x yu u

z x y zϕ χ ψ γ ∆

=

(52)

где «¯» означает осреднение по всем точкам контакта колес с рельсами (согласно (26)).

Принимая для начального момен-та времени, например,

( )0 0 0 0 0

0

0 0;0 /i i

ts r

= ⇒ ϕ = χ = ψ = γ = ∆ =

θ =

(53)

находим соответствующие коорди-наты точек начального контакта

* 0 * 0O

ij ijK K= и после подстановки этих координат и выражений (52) в равенс-тва (53), получаем систему алгебра-ических уравнений вида

( ) ( )

ϕ χ = ψ γ ∆

* 0 * 0 * 0 * 0 * 0

* * 0 0 0

0 0 0

, , , , ,, 0 , 0 , , , 0

, ,

O Oij ij ij ij ij

Oij ij

x y z x y

z s sM (54)

для оставшихся начальных условий 0 0,...,ϕ ∆ .

Если из равенств (54) не удается выделить достаточное количество уравнений, то можно задать допол-нительное начальное условие еще для какой-либо из скоростей, напри-мер, t = 0, 0.γ =

Минимальное число уравнений в (54) при безотрывном движении равно четырем. В (54) учтено, что время входит через дуговую коорди-нату s = s(t).

Таким образом, основная зада-ча динамики тележки как изменя-емого твердого тела с неголономны-ми связями колес с рельсами полно-стью определена.

15


Литература1. Добычин И. А., Градинаров М. Ю. Неголономная динамика колесной пары//Вестник

УрГУПС, 2012, 1 (13). С. 31–36. ISSN 2070-0392.2. Добычин И. А., Градинаров М. Ю. Кинематический анализ тележки грузового ваго-

на как изменяемого тела с внутренними степенями свободы//Вестник УрГУПС, 2012, 2 (14). С. 14–33. ISSN 2070-0392.

3. Добычин И. А., Смольянинов А. В., Павлюков А. Э. Теоретические основы нелиней-ной механики рельсовых экипажей. Екатеринбург : Издатель Г. П. Калинина, 2009, 278 с. ISBN 978-5-901487-53-2.

References1. I. A. Dobychin, M. Yu. Gradinarov. Negolonomnaya dinamika kolesnoy pary [Nonholono-

mic dynamics of wheel set]//Vestnik UrGUPS, 2012, No. 1 (13). S. 31–36. ISSN 2070-0392.2. I. A. Dobychin, M. Yu. Gradinarov. Kinematichesky analiz telezhki gruzovogo vagona

kak izmenyaemogo tela s vnutrennimim stepenyami svobody [Kinematic analysis of the freight car truck as a variable body with internal degrees of freedom]//Vestnik UrGUPS, 2012, No. 2 (14). S. 14–33. ISSN 2070-0392.

3. I. A. Dobychin, A. V. Smolyaninov, A. E. Pavlyukov. Teoreticheskiye osnovy nileneynoy me-khaniki relsovykh ekipazhey [Theoretical bases of nonlinear mechanics of rail carriages]. Ekaterinburg : Publisher G. P. Kalinina, 2009, 278 s. ISBN 978–5-901487–53–2.

Статья сдана в редакцию 9 августа 2012 года

16


Ирина Юрьевна Крутова, научный сотрудник Национального ядерного университета (МИФИ), Снежинского физико-техни-ческого института; Снежинск, Россия. E-mail: [email protected] Yuryevna Krutova, research engineer, National research Nuclear University (MEPhi), Snezhinsk institute of Physics and Technology, Snezhinsk, Russia. E-mail: [email protected].

АннотацияМатематически моделируются трехмерные

стационарные течения идеального политропно-го газа в условиях действия сил тяжести и Ко-риолиса. Для системы уравнений газовой ди-намики поставлена начально-краевая задача, решение которой описывает течение, возникаю-щее при плавном стоке газа через поверхность вертикального цилиндра заданного ненулевого радиуса в окрестности непроницаемой плоскос-ти z = 0. Доказано, что данная задача является характеристической задачей Коши стандартного вида, и поэтому при условии аналитичности вход-ных данных у нее существует единственное ана-литическое решение. Начальный отрезок ряда, задающий это аналитическое решение, исполь-зуется для моделирования трехмерного стацио-нарного придонного течения таких природных вихрей, как торнадо и тропические циклоны. Ко-эффициенты начальных отрезков рядов числен-но строятся при решении соответствующих систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Распределения газодинамических параметров ис-следуемых течений представлены в виде графи-ков. Проведено их сравнение для торнадо различ-ных классов и среднего по своим характеристикам тропического циклона. Данная работа продолжа-ет исследования, представленные в работах [1, 2].

Ключевые слова: система уравнений газовой динамики, сила

Кориолиса и сила тяжести, закрутка газа, торна-до, тропический циклон.

УДК 519.63+533.6

И. Ю. Крутова

Трехмерный стационарный поток газа в условиях действия сил тяжести и Кориолиса в окрестности непроницаемой горизонтальной плоскости

UDC 519.63+533.6

I. Yu. KrutovaThree-dimensional stationary gas flow under impact of forces of gravity and Coriolis in the neighbourhood of impervious horizontal plane

AbstractThree-dimensional stationary flows

of ideal polytropic gas under the impact of forces of gravity and Coriolis are modelled mathematically. An initial boundary value problem was set for the gas dynamics equa-tion system; its solution describes the flow occurring at smooth gas runoff through the surface of a vertical cylinder of the given non-zero radius in the neighbourhood of im-pervious plane z = 0. It is proved that this problem is a characteristic Cauchy problem of standard type, therefore, it has an only analytic solution on condition of input data analyticity. The initial row section setting this analytic solution is used to model three-dimensional stationary bottom flow of such natural whirls as tornado and tropical cyc-lones. Coefficients of initial row sections are formed numerically when solving the corres-ponding ordinary differential systems. Dis-tributions of fluid dynamics parameters of flows under study are given as graphs. They are compared for tornadoes of various clas-ses and a tropical cyclone of average charac-teristics. This paper continues the research presented [1, 2].

Key words: gas dynamics equation system, Coriolis

force and force of gravity, gas whirl, torna-do, tropical cyclone.

17


Постановка начально-краевой задачи

Система уравнений газовой ди-намики (СУГД) для изэнтро-пических нестационарных об-

щих пространственных течений по-литропного газа в условиях действия сил тяжести и Кориолиса имеет сле-дующий вид [3, 4]:

2

( 1) 02

2 cos ,( 1)

2 sin ,( 1)

2 cos( 1)

sin .

t r z

r z

t r

z r

t r z

t r z

z

c uc c wcr

uc u wr r

u uu ur r

wu cc a bw

uu wr r

c c au bwr

w uw w wwr

cc bu

b g

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

υ + + + +

υ γ −+ + + + = υ υ+ + − ++ = υ + ϕ γ −

υ υυ + υ + + υ + υ ++ = − + ϕ γ −

υ + + + ++ = ϕ − γ −

− υ ϕ −

(1)

В системе (1): t — время; x, y, z — декартовые независимые переменные и в плоскости переменных x, y введе-на полярная система координат ( , )r ϕ ; c = ρ (γ–1)/2 — скорость звука газа; γ = = const > 1 — показатель политропы газа в уравнении состояния p = ργ/γ, где p и ρ — давление и плотность газа; u, υ, w соответственно радиальная, ок-ружная и вертикальная составляю-щие вектора скорости газа; a = ΩsinΨ; b = ΩcosΨ; Ω = |Ω| — модуль угловой скорости вращения Земли; Ψ — ши-рота точки O на поверхности Земли; если точка O — начало прямоуголь-ной системы координат лежит в Север-ном полушарии, то 0 < Ψ ≤ π/2; если в Южном, то –π/2 ≤ Ψ < 0; на эквато-ре Ψ = 0; g = const > 0 — постоянное ускорение свободного падения. В дан-ной работе, как и в [3, 4], в системе (1)

не учитывается центробежное уско-рение: –Ω × (Ω (R+r)), где R — век-тор, соединяющий центр Земли и точ-ку O, r — радиус-вектор текущей точ-ки в системе координат x, y, z.

Для системы (1) на плоскости z = 0 ставятся следующие начальные дан-ные:

0 0

0 0

0 0

0

( , , , )| ( , , )( , , , )| ( , , )( , , , )| ( , , )( , , , )| 0.

z

z

z

z

c t r z c t ru t r z u t r

t r z t rw t r z

=

=

=

=

ϕ = ϕ ϕ = ϕυ ϕ = υ ϕ ϕ =

(2)

Последнее из начальных условий (2) обеспечивает условие непротека-ния газа через плоскость z = 0.

Решения рассматриваемой зада-чи (1), (2) будем строить в виде бес-конечного ряда

0

0

( , , , ) ( , , ) ;!

( , , , )( , , ) ,

k

kk

k

k kz

zU t r z U t rk

U t r zU t rz

∞

=

=

ϕ = ϕ

∂ ϕϕ =∂

∑ (3)

где вектор U имеет в качестве коор-динат искомые функции c, u, υ, w.

К задаче (1), (2) добавляются ус-ловия

00

0 0 0

0 0 00 0 0 0

00 0

2( 1)

2 ,( 1)

ot or o

r

t r

u u u ur

c c a

uur r

c c aur

ϕ

ϕ

ϕ

υ + + −− = υ γ − υ υυ + υ + + υ ++ = −

γ −

(4)

которые являются необходимыми ус-ловиями разрешимости рассматри-ваемой характеристической задачи Коши (ХЗК) (1), (2) [2, 5, 6].

Если предполагать существование решения у задачи (1), (2), то эти два выписанных соотношения (4) должны выполняться. То есть c0, u0, υ0 не мо-гут быть произвольными, а должны удовлетворять этим двум выписан-ным соотношениям (4).

18


Возникновение условий (4) свя-зано с тем, что задача (1), (2) явля-ется ХЗК и плоскость z = 0 в этой за-даче есть характеристика кратнос-ти два [5, 6].

Теорема о существовании и единс-твенности аналитического решения у ХЗК стандартного вида для сис-темы уравнений газовой динамики с начальными данными на контакт-ной поверхности (то есть поверхности, через которую газ не течет, в данном случае z = 0) приведена в [6].

Поскольку в данной работе будут рассматриваться течения с условия-ми заданного притока на цилиндре ненулевого радиуса, то переформу-лировка теоремы из [6] для данного случая следующая:

Теорема. Задача (1), (2) есть ХЗК стандартного вида с данными на ха-рактеристике кратности два, име-ющая в случае аналитичности всех входных данных единственное ана-литическое решение при выполне-нии необходимых условий разреши-мости ХЗК (4) и задании двух допол-нительных условий вида

0

0

( , , , )| ( , , ) 0,

( , , , ) ( , , );

const 0

in

in

r r

r r

in

u t r z u t z

t r z t z

r

=

=

ϕ = ϕ <υ ϕ = υ ϕ

= >

(5)

с аналитическими функциями u 0 (t, φ, z), υ 0 (t, φ, z), согласованными с ус-ловиями (2) при z = 0, r = rin:

0

0 0

00 0

( , , )| ( , , )|

( , , )| ( , , )| .in

in

r r z

r r z

u t r u t z

t r t z= =

= =

ϕ = ϕ

υ ϕ = υ ϕ (6)

Построение первых коэффициентов ряда (3)Далее строятся стационарные ре-

шения задачи (1), (2), (5), (6), то есть полагается / / 0.t∂ ∂ = ∂ ∂ϕ = В рабо-те [2] приведено описание построе-ния коэффициентов c0 = c0 (r); u0 = u0 (r); υ0 = υ0 (r)как решений соответствующей СОДУ с конкретными начальными усло-виями.

С помощью коэффициентов U0 ко-эффициенты w1, c1 определяются единственным образом [2]. В рабо-те [2] выписаны задачи Коши для СОДУ, из которых определяются u11(r), u12(r), υ11(r), υ12(r). С помощью этих функций однозначно определя-ются w2, c2 и

1 11 12

1 11 12

( )cos ( )sin ,( )cos ( )sin .

u u r u rr r

= ϕ + ϕυ = υ ϕ + υ ϕ

(7)

Коэффициенты u2(r, φ), υ2(r, φ), w3(r, φ) и c3(r, φ) ищутся в следую-щем виде:

( )

30

2 2 0 1 1 0 2

2 0 1 1 0 2

002 1 2 0

111 1 2

220 2

2 1( , )( 1) ( )

2

1 2

( 1)2

1

2( 1) ;2

t r r r

r

r

r

w rc r

c u c u c u c

v c v c v cr

vuw c c ur r

vuc u wr r

vuc ur r

ϕ ϕ ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ = − ×γ −

× + + + +

+ + + +

γ −+ + + + +

+ γ − + + + +

γ − + + +

(8)

3 20

2 0 2 0 2

1 2

( 1) 1( , ) cos2

1sin (

6 .( 1)

r

c r buc

b u w v wr

c c

ϕ

γ − ϕ = ϕ

υ ϕ − + +

+ γ −

В результате имеем СОДУ из де-сяти уравнений для десяти искомых функций u20(r), u21(r), u22(r), u23(r), u24(r), υ20(r), υ21(r), υ22(r), υ23(r), υ24(r):

[

( ) ( )

( ) ( )

( )

20 0 20 11 11 12 120

2 211 12 12 11 11 12

0 20 21 11 22 12

0 20 10 10

11 11 12 12

0 20 20 21

1

1 1 1 1

2 1 12 2

2 41 1

2 21 1

2 1 ;1 2

r r r

r r

r r

r

u u u u u u uu

v u v u v vr r r r

v v w u w ur

c c c c

c c c c

c c av bw

′ = − − − −

− + + + − +

+ − − −

− − −γ − γ −

− − −γ − γ −

− + − γ −

19


[

( ) ( )

( ) ( )

( )

20 0 20 11 11 12 120

2 211 12 12 11 11 12

0 20 21 11 22 12

0 20 10 10

11 11 12 12

0 20 20 21

1

1 1 1 1

2 1 12 2

2 41 1

2 21 1

2 1 ;1 2

r r r

r r

r r

r

u u u u u u uu

v u v u v vr r r r

v v w u w ur

c c c c

c c c c

c c av bw

′ = − − − −

− + + + − +

+ − − −

− − −γ − γ −

− − −γ − γ −

− + − γ −

( )

( ) ( )

( ) ]

21 0 21 0 220

0 21 20 11 0 21

10 11 11 10

0 21 21 20

1 1

2 21

4 41 1

2 ;1

r

r

r r

r

u u u v uu r

v v w u c cr

c c c c

c c av bw

′ = − − +

+ − − −γ −

− − −γ − γ −

− + −γ −

(9)

( ) ( )

( ) ( ) ]

22 0 22 0 21 0 220

20 12 0 22 10 12

12 10 0 22 22

1 1 2

2 41 1

4 2 ;1 1

r

r r

r r

u u u v u v vu r r

w u c c c c

c c c c av

′ = − + + −

− − − −γ − γ −

− − +γ − γ −

[

( ) ( )

( ) ( )

23 0 23 11 11 12 120

211 12 12 11 0 24 11

212 0 23 21 11 22 12

0 23 11 11

12 12 0 23

23 21

1

1 1 2 1

1 2 1 12 2

2 21 1

2 21 1

1 ;2

r r r

r r

r r

u u u u u u uu

v u v u v u vr r r r

v v v w u w ur r

c c c c

c c c c

av bw

′ = − − + −

− − − + −

− + − + −

− − +γ − γ −

+ − +γ − γ −

+ −

[

( ) ( )

( ) ( )

24 0 24 11 12 12 110

11 11 12 12 0 23 11 12

0 20 0 24 21 12 22 11

0 24 11 12

12 11 0 24

24 22

1

1 1 2 2

2 2 1 12 2

2 21 12 2

1 11 ;2

r r r

r r

r r

u u u u u u uu

v u v u v u v vr r r r

v v v v w u w ur r

c c c c

c c c c

av bw

′ = − − − +

+ − + + +

+ − − −

− −γ − γ −

− − +γ − γ −

+ −

]

20 0 20 12 12 0 200

11 11 12 12 0 20 21 11

22 12 20 22

1 1

1 1 1 1

1 1 ;2

r rv v u u v v uu r

u v u v u v w vr r r r

w v au bwr

′ = − − − −

− − − − −

− − +

( )

( ) ]

21 0 21 0 21 0 210

0 22 20 11 10 12

0 22 21

1 1 1

1 4 11

2 1 ;1

rv v u v u u vu r r

v v w v c cr r

c c avr

′ = − − − −

− − − −γ −

− −γ −

( )

( ) ]

22 0 22 0 22 0 220

0 21 20 12 10 11

0 21 22 20

1 1 1

1 4 11

2 1 ;1

rv v u v u u vu r r

v v w v c cr r

c c au bwr

′ = − − − +

+ − + +γ −

+ − +γ −

[

( ) ( )

( )

23 0 23 11 11 12 120

0 23 11 11 12 12 0 23

11 12 0 24 21 11 22 12

11 12 12 11

0 24 23 22

1

1 1 1 1

2 2 1 12 2

2 1 2 11 1

4 1 ;1 2

r r rv v u u v u vu

v u u v u v u vr r r r

v v v v w v w vr r

c c c cr r

c c au bw

′ = − − + −

− − + − −

− − − + −

− − −γ − γ −

− − − γ −

[

( ) ( )

( )

11

24 0 24 11 12 12 110

0 24 11 12 12 11 0 24

2 212 0 23 21 12

2 222 11 11 12

0 23 24 21

1

1 1 1 1

1 1 2 12

1 2 1 2 12 1 1

4 1 .1 2

r r rv v u u v u vu

v u u v u v u vr r r r

v v v v w vr r r

w v c cr r

c c au bw

′ = − − − −

− − − − +

+ − + − −

− + − +γ − γ −

+ − + γ −

Если решение этой СОДУ, полу-ченное при начальных данных (2), будет известно, то для приближен-ного описания течений газа в окрес-

20


тности плоскости z = 0 будут исполь-зоваться следующие представления:

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )

0 10 11

12 10

1 10 11

2 32

12 3

, , [ cos1 1sin ] cos

22cos ( cos

1

sin ) , ;2 6

c r z c r c r c r

c r z bu rc r

bv r c r c r

z zc r c r

ϕ ≈ + + ϕ +

γ −+ ϕ + ϕ −

− ϕ − + ϕ +γ −

+ ϕ + ϕ

( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( )

( )( ) ( ) ( )

( ) ( )( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )

0 11

12 20 21

22 232

24

0 11

12 20 21

22 232

24

2 3

2 3

, , [ cossin ] [ cossin cos2

sin2 ] ;2

, , [ cossin ] [ cossin cos2

sin2 ] ;2

, , , , .2 6

u r z u r u ru r z u u ru r u r

zu r

r z r rr z rr r

zr

z zw r z w r w r

ϕ ≈ + ϕ +

+ ϕ + + ϕ +

+ ϕ + ϕ +

+ ϕ

υ ϕ ≈ υ + υ ϕ +

+υ ϕ + υ + υ ϕ +

+υ ϕ + υ ϕ +

+υ ϕ

ϕ ≈ ϕ + ϕ

Естественно, что построение ре-шений задачи Коши для приведен-ных выше СОДУ можно осуществить численным образом.

Результаты расчетовВ работах [7–10] приведены дан-

ные статистической обработки пока-зателей интенсивности торнадо раз-личных классов, а также интенсив-ности тропических циклонов, и в пер-вую очередь по скоростям движения в них воздушных масс — по скоро-сти ветра. Также в работе [8] сдела-ны некоторые общие выводы об отде-льных особенностях функционирова-ния тропических циклонов.

1. Тропические циклоны в Атлан-тике и в северо-западной части Ти-хоокеанского региона имеют почти одинаковую интенсивность, а также совпадающие времена возрастания и убывания скорости ветра.

2. Существует примерно равная вероятность того, что любой тропи-

ческий циклон может достичь любой интенсивности (любой скорости вет-ра), но не более своей потенциаль-ной интенсивности.

Под потенциальной интенсивнос-тью подразумевается верхняя оцен-ка максимума скорости ветра. А она, в свою очередь, диктуется балансом между энергией генерации и дисси-пации поверхностных потоков, боль-шинство из которых происходят в ат-мосфере пограничного слоя.

3. Данные наблюдений свидетель-ствуют о том, что причиной большой интенсивности тропических цикло-нов в западной части Тихого океана является большая длина пути цик-лона над теплой водой.

4. По результатам исследований установлено, что средние темпы сни-жения интенсивности тропических циклонов над теплой и холодной во-дой очень похожи. Кроме того, око-ло половины снижения интенсивнос-ти тропического циклона приходит-ся на сушу.

Поскольку торнадо ежегодно при-носят многочисленные разрушения и, к сожалению, жертвы, то различ-ными исследованиями этого природ-ного явления занимаются достаточно давно, вкладывая значительные ин-теллектуальные, технические и фи-нансовые ресурсы.

Однако приходится, к сожалению, констатировать, что дальше деталь-ных измерений различных парамет-ров отдельных торнадо, сбора много-численных статистических данных и попыток надежно прогнозировать появления очередных торнадо дело не идет. А главное — осмысление при-чин возникновения торнадо и опреде-ление природных источников энергии для их устойчивого функционирова-ния практически остается на уровне гипотез, не подтвержденных ни экс-периментами, ни надежным матема-тическим моделированием.

Для того чтобы в рамках предло-женного в книге [4] подхода матема-тически смоделировать течения газа в придонной части торнадо, будет ис-

21


пользована так называемая шкала Фудзиты в виде таблицы [7, 9, 10].

Кла

сс т

орна

до

Скор

ость

вет

-ра

, м/с

Шир

ина

след

а, м

Сред

няя

длин

а пу

ти, к

м

Сред

нее

врем

я ж

изни

, мин

F0 19–32 5–15 1,9 2,4F1 33–50 16–50 4,2 5,2F2 51–70 51–160 8,7 10,8F3 71–92 161–508 16,1 20,0F4 93–116 547–1448 43,8 54,4F5 117–142 1609–4989 57,1 71,0

Анализ числовых данных ско-рости ветра свидетельствует о том, что разделение торнадо на различ-ные классы проведено по значени-ям скоростей движения воздуха в ок-рестности вертикальной части тор-надо. При этом построение таблицы при разделении на классы проведе-но почти с постоянным шагом изме-нения этого параметра.

Из таблицы видно, что ширина следа меняется непрерывно от ско-рости ветра (исключение — данные двух последних строк третьего стол-бца). Это может служить гипотезой о существовании функциональной зависимости между этими парамет-рами, причем нелинейной.

Если среднюю длину пути тор-надо поделить на среднее время его жизни и умножить на 50/3 для пере-хода к другим единицам измерения, то получится таблица скоростей (из-меряемых в м/с) движения по повер-хности Земли торнадо, принадлежа-щих разным классам:

F0 F1 F2 F3 F4 F513,19 13,46 13,42 13,42 13,42 13,40

Поскольку получились практи-чески одинаковые значения скоро-стей для торнадо, принадлежащих разным классам, можно сделать сле-дующее предположение.

Скорость движения вертикаль-ной части торнадо по поверхности

Земли и длина следа торнадо явля-ются величинами, хорошо определя-емыми по данным натурных наблю-дений. Поэтому возможно, что сред-нее время жизни торнадо определе-но не по данным натурных наблюде-ний, а вычислено с использованием скорости его движения по поверхнос-ти Земли, практически одинаковой для торнадо разных классов, и дли-ной следа, оставляемого торнадо, принадлежащего разным классам.

Из этих рассуждений, да и вооб-ще из здравого смысла следует, что последний столбец таблицы должен называться не «Время жизни» торна-до, а «Время разрушительного дейс-твия торнадо», результатом которого является в том числе и след, оставля-емый основанием вертикальной час-ти торнадо на поверхности Земли.

Достаточно очевидно, что идущая на разрушения кинетическая энер-гия движущегося в торнадо воздуха не появилась вдруг и вся сразу — нет натурных наблюдений, подтвержда-ющих это. Следовательно, данная энергия накопилась с течением вре-мени в результате каких-то объектив-но существующих процессов. Эта ста-дия существования торнадо — стадия накопления кинетической энергии движущегося в нем воздуха — оста-ется, как правило, вне исследований. Именно об этом и говорит исходное название пятого столбца таблицы.

Предложенная в [4] схема воз-никновения восходящего закручен-ного потока и их устойчивого функ-ционирования как раз и объясняет, что если восходящий над ровной по-верхностью конвективный поток воз-духа будет существовать достаточно долго, то вращение Земли через дейс-твие силы Кориолиса за это продол-жительное время закрутит воздух в придонной части до очень больших значений скоростей.

Чтобы с помощью численных рас-четов смоделировать процесс неста-ционарной закрутки газа в придон-ной части восходящего закрученно-го потока и тем самым определить

22


время выхода на стационарный ре-жим и характер нарастания скоро-сти движения газа в этих течениях, использована схема, описанная в [7, 10]. Чтобы увязать эти расчеты с дан-ными натурных наблюдений различ-ных торнадо, использованы данные из таблицы — шкалы Фудзито.

По полученным формулам были произведены расчеты газодинамичес-ких параметров и траекторий движе-ния отдельных частиц газа для всей таблицы Фудзито и тропического циклона при следующих безразмер-ных значениях входных параметров: sinΨ = 0,7071, γ = 1,4, rin = 1, c(rin) = 1, u(rin)= –0,001, υ(rin) = 0.

На рис. 1, 2 приведены отдельные траектории движения частицы газа соответственно при начальной высо-те z = 0 для торнадо класса F5 и тро-пического циклона.

Рис. 1

Проведенные расчеты показали, при высоте z > 0,01 (соответствует вы-соте в 160 м) полученные приближе-

ния хуже передают реальную карти-ну течения.

Рис. 2

ЗаключениеВ работе развит метод построе-

ния трехмерных стационарных те-чений, моделирующих течение воз-духа в придонных частях природных восходящих закрученных потоках, таких как торнадо и тропические циклоны. Проведено сравнение ос-новных газодинамических характе-ристик воздушных потоков как в тор-надо разных классов, так и в сред-нем тропическом циклоне, в том числе построены траектории движе-ния отдель ных частиц воздуха, име-ющие локальные немонотонности по высоте. Однако воздушная мас-са в придонном течении до высоты 50–100 метров движется практичес-ки горизонтально.

Выражаю благодарность свое-му научному руководителю, про-фессору С. П. Баутину за внимание и поддержку.

Литература1. Баутин С. П., Крутова И. Ю. Задача о плавном стоке в переменных r и t как характе-

ристическая задача Коши стандартного вида//Вестник УрГУПС, 2011. 1 (9). С. 4–13. ISSN 2070-0392.

2. Крутова И. Ю. Задача о движении газа в условиях действия сил тяжести и Кориоли-са в окрестности непроницаемой горизонтальной плоскости//Вестник УрГУПС, 2012. 1 (13). С. 14–21. ISSN 2070-0392.

3. Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика. Ч. 1. М. : Физмат-гиз, 1963. 403 с.

4. Баутин С. П. Торнадо и сила Кориолиса. Новосибирск : Наука, 2008. 96 с. ISBN 978-5-02-0233266-2.

5. Баутин С. П. Характеристическая задача Коши для квазилейной аналитической сис-темы//Дифференциальные уравнения, 1976. Т. 12, 11. С. 2052–2063.

23


6. Баутин С. П. Характеристическая задача Коши и ее приложения в газовой динами-ке. Новосибирск: Наука, 2009. 368 с. ISBN 978-5-02-023204-4.

7. Баутин С. П., Обухов А. Г. Моделирование спиральных течений в придонной части восходящего закрученного потока. Екатеринбург: УрГУПС, 2011. 80 с.

8. Emanuel K. A. A statistical Analysis of Tropical Cyclone Intensity//Journ. of the Atmo-spheric Sciences, 2000. V. 128. P. 1139–1152.

9. Tatom F. B., Witton S. J. The transfer of energy from tornado into the ground//Seismolog-ical Research Letter, 2001. V. 72. 1. P. 12–21.

10. Баутин С. П., Обухов А. Г. Математическое моделирование разрушительных атмос-ферных вихрей. Новосибирск : Наука, 2012.152 с. ISBN 978-5-02-019072-6.

References1. S. P. Bautin, I. Yu. Krutova. Zadacha o plavnom stoke v peremennykh r i t kak kharak-

teristicheskaya zadacha Koshi standartnogo vida [Problem of smooth runoff in variables r and t as a characteristic Cauchy problem of standard type]//Vestnik UrGUPS, 2011. 1 (9). S. 4–13. ISSN 2070-0392.

2. I. Yu. Krutova. Zadacha o dvihenii gaza v usloviyakh deystviya sil tyazhesty i Koriolisa v okrestnosti nepronitsaemoy gorizontalnoy ploskosti [Problem of gas flow under impact of forces of gravity and Coriolis in the neighbourhood of impervious horizontal plane]//Vest-nik UrGUPS, 2012. No. 1 (13). S. 14–21. ISSN 2070-0392.

3. N. E. Kochin, I. A. Kibel, N. V. Rose. Teoreticheskaya gidromekhanika [Theoretical hydro-mechanics]. Ch. 1. M. : Fizmatgiz, 1963. 403 s.

4. S. P. Bautin. Tornado i sila Koriolisa [Tornado and Coriolis force]. Novosibirsk: Nauka, 2008. 96 s. ISBN 978-5-02-0233266-2.

5. S. P. Bautin. Kharakteristicheskaya zadacha Koshi dlya kvazilineynoy analiticheskoy sistemy [Characteristic Cauchy problem for quasilinear analytical system]//Differentsi-alnye uravneniya, 1976. T. 12, 11. S. 2052–2063.

6. S. P. Bautin. Kharakteristicheskaya zadacha Koshi i ee prilozheniya v gazovoy dinamike [Characteristic Cauchy problem and its applications in gas dynamics]. Novosibirsk : Nau-ka, 2009. 368 s. ISBN 978-5-02-023204-4.

7. S. P. Bautin, A. G. Obukhov. Modelirovaniye spiralnykh techeniy v pridonnoy chasti vosk-hodyaschego zakruchennogo potoka [Modelling spiral currents in the bottom part of up-ward swirling flow]. Ekaterinburg : UrGUPS, 2011. 80 s.

8. Emanuel K. A., A statistical Analysis of Tropical Cyclone Intensity//Journ. of the Atmo-spheric Sciences, 2000. V. 128. P. 1139–1152.

9. Tatom F. B., Witton S. J. The transfer of energy from tornado into the ground//Seismolo-gical Research Letter, 2001. V. 72. 1. P. 12–21.

10. S. P. Bautin, A. G. Obukhov. Matematicheskoye modelirovaniye razrushitelnykh atmos-fernykh vikhrey [Mathematical modelling of destructive atmospheric vortexes]. Novosi-birsk: Nauka, 2012. 152 s. ISBN 978-5-02-019072-6.

Статья сдана в редакцию 20 июля 2012 года

24


АннотацияМашиной двойного питания в отечественной

и зарубежной литературе называют асинхронную машину с фазным ротором. В роторную цепь та-кой машины включен полностью управляемый ак-тивный преобразователь. Полностью управляемый активный преобразователь позволяет управлять потоками активной и реактивной мощности как в асинхронной машине, так и в питающей сети пе-ременного тока. Принципиальная целесообразность использования МДП наблюдается при построении двигательных и генераторных установок с перемен-ной скоростью вращения механического вала. К та-ким установкам относятся валогенераторы различ-ных транспортных установок, ветроэлектрические установки и малые гидростанции. Перспективным является также применение МДП в нагрузочных установках для испытания дизельных двигате-лей и двигателей внутреннего сгорания. Несмотря на значительное количество работ, свойства МДП еще до конца не изучены. Статья посвящена иссле-дованию электромагнитных и энергетических ха-рактеристик МДП в различных режимах работы.

Ключевые слова: машина двойного питания, активный полупро-

водниковый преобразователь, электромагнитные и энергетические характеристики.

УДК 62.503.51, 62.503.54, 62.503.55

С. Г. Герман-Галкин

Исследование электромагнитных и энергетических свойств машины двойного питания

UDC 62.503.51, 62.503.54, 62.503.55

S. G. German-Galkin

Studying electromagnetic and energetic properties of a double-current machine

УПРАВЛЕНИЕВ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

AbstractA double-current machine in Russian

and foreign literature means an asynchro-nous machine with a phase-wound rotor. The rotor circuit of such machines includes a fully controlled active transducer. The fully controlled active transducer allows controlling active and reactive power fl ows both in the asynchronous machine and in the AC supply mains. Conceptual practica-lity of DCM use is observed when making propulsion and generating sets with vari-able rotation speed of the mechanical shaft. Such sets include shaft generators of vari-ous transport plants, wind-electric sets and small hydraulic plants. Also promi sing is the DCM use in loading sets for diesel en-gine and internal combustion engine tes-ting. Despite the signifi cant number of pa-pers, DCM properties have not yet been studied in full. The article studies elec-tromagnetic and energetic properties of DCM in various operating modes.

Key words: double-current machine, active semi-

conductor transducer, electromagnetic and energetic properties.

Сергей Германович Герман-Галкин, д-р тех. наук, профессор; Институт инженеров по электротехнике и автоматике Мор-ского университета. Щецин, Польша. E-mail: [email protected]. Sergey German-Galkin, DSc in Engineering, Professor, institute of Electrical Engineering and Automation. Maritime University. Szczecin, Poland. E-mail: [email protected].

25

Управление в технических системах

1. Введение

Начало современным работам в области теории и принципов построения систем с машиной

двойного питания (МДП) было поло-жено исследованиями, проведенными в конце 60-х — начале 70-х годов про-шлого века лабораторией машин двой-ного питания ВНИИЭ под руководс-твом докторов техн. наук М. М. Бот-винника и Ю. Г. Шакаряна [1].

Разработка вопросов теории и ин-женерная отработка принципов пос-троения таких систем проводились во ВНИИЭМ, НИИХЭМЗ, ВНИИ-электропривод, Гипроуглеавтома-тизация, МЭИ и другими научны-ми коллективами.

В результате разработаны осно-вы теории, структурных схем, при-нципов построения, создан также ряд опытных и промышленных уста-новок, позволивших провести инже-нерную отработку и эксплуатацион-ную проверку систем с МДП.

Важнейшая часть рассматрива-емых систем — полупроводниковый преобразователь, включаемый в ро-торную цепь асинхронной машины с фазным ротором. Этот преобразова-тель служит импульсным элементом с дискретно изменяющимися пара-метрами, при исследовании которо-го используются основные положения теории вентильных систем, предло-женные А. А. Булгаковым [2, 3]. Раз-работка общей теории вентильных каскадов предполагает применение основной идеи метода А. А. Булга-кова — выделение непрерывной по-лезной составляющей тока и напря-жения и их использование для ана-лиза установившихся и переходных процессов в системе.

В машинах двойного питания энергия от питающей сети подводит-ся (или отводится) и к статорным, и к роторным обмоткам. Статорные обмотки подключаются к питающей сети непосредственно, а роторные — через регулируемый активный по-лупроводниковый преобразователь (АПП). В качестве АПП используют-

ся два транзисторных инвертора, объ-единенных звеном постоянного тока с емкостным фильтром (рис. 1). Такие структуры позволяют управлять по-током активной и реактивной мощ-ности машины двойного питания.

Принципиальная целесообраз-ность использования МДП наблю-дается при построении генератор-ных установок с переменной скоро-стью вращения механического вала [5, 6, 9–11]. К таким установкам от-носятся валогенераторы различных транспортных систем, ветроэлектри-ческие установки и малые гидростан-ции. Перспективно также примене-ние МДП в нагрузочных установках для испытания дизельных двигате-лей и двигателей внутреннего сгора-ния [9–11]. Несмотря на значитель-ное количество работ, свой ства МДП еще до конца не изучены. Изучение свойств МДП ее электромагнитных и энергетических характеристик чрез-вычайно важно для построения энер-гетически эффективных транспорт-ных систем. Особенностью этих сис-тем является длительная работа как в двигательном, так и в генератор-ном режиме с рекуперацией энергии в сеть в широком диапазоне измене-ния скорости вращения.

2. Состав машины двойного питанияМашина двойного питания состо-

ит из асинхронной машины с фаз-ным ротором (АФ, рис. 1). Статор-ные обмотки машины подключают-ся непосредственно к сети (U1 = const, f1 = const), а роторные — через два ак-тивных преобразователя, объединен-ных звеном постоянного тока с ем-костным фильтром. Активным пре-образователем является трехфаз-ная мостовая схема, выполненная на транзисторах. Основное свойство активного преобразователя — спо-собность к двусторонней передачи активной мощности. При передаче мощности со стороны переменного тока АП выполняет роль активно-го управляемого выпрямителя (АВ). При передаче мощности со стороны

26


звена постоянного тока АП выполня-ет роль автономного инвертора (АИ). Такие структуры позволяют управ-лять потоком активной и реактив-ной мощности между питающей се-тью и МДП.

Рис. 1. Функциональная схема МДП1

Управление АП осуществляется в замкнутой системе регулирования. При этом АП2 управляется так, что-бы напряжение в звене постоянного тока оставалось постоянным.

Основные преимущества МДП со-стоят в следующем:

управление производится по цепи ротора, за счет этого мощность управ-ления, равная мощности скольжения, значительно (при малых скольжени-ях) меньше мощности в сети (стато-ре машины). Этим обусловлена вы-сокая энергоэффективность системы на скоростях, близких к синхронной скорости;

МДП может работать на скоро-стях выше и ниже синхронной как в двигательном режиме, так и в ге-нераторном. Поэтому при использо-вании МДП в качестве генератора не возникает сложностей со стаби-лизацией параметров генерируемо-го напряжения при изменении ско-рости вращения вала.

3. Режимы работы, векторные и энергетические диаграммы машины двойного питанияНиже подробно рассмотрены все

режимы работы МДП:двигательный (при скорости ниже

синхронной (подсинхронной)),двигательный (при скорости выше

синхронной (надсинхронной)),

1 Здесь и далее качество иллюстраций соответствует качес-тву предоставленных оригиналов.

генераторный (при скорости ниже синхронной),

генераторный (при скорости выше синхронной).

Во всех режимах система урав-нений, описывающая электромаг-нитные процессы машины в устано-вившемся режиме с использовани-ем метода результирующего векто-ра [6], имеет вид

1 1 1 1|

| | |22 2 2

|1 2

,

,

,

s ls

rlr

m

U R I jX I EU R I jX I Es s

I I I

= + +

= + +

= +

(1)

где 1U – напряжение в сети; 1 1 1, m m mI E j jX I= ω Ψ = 1 1 1, m m mI E j jX I= ω Ψ = — ток и ЭДС в об-

мотке статора; | | |2 2 2 1, , m m mU I E j jX I= ω Ψ =

| | |2 2 2 1, , m m mU I E j jX I= ω Ψ = — приведенные напряжение,

ток и ЭДС в обмотке ротора; mI — ток намагничивания; 1,s ls lsR X L= ω — активное и индуктивное сопротивле-ние рассеяния статора Rr, Xlr = ω1Llr, — приведенные активное и индуктив-ное сопротивление рассеяния ротора;

1m mX L= ω — индуктивное сопротив-ление ветви намагничивания; s — скольжение.

Схема замещения МДП, состав-ленная по уравнению (1), приведе-на на рис. 2, а.

а)

б)

Рис. 2. Схемы замещения МДП

27


Автономный инвертор представ-ляется преобразователем, первая гармоника результирующего векто-ра напряжения на выходе которого равна [7]

|2 exp( )

2

(cos sin ),2

d

d

mU U

mU j

= δ =

= δ + δ (2)

где m — коэффициент модуляции; δ — фаза напряжения |

2U по отно-шению к напряжению 1U сети.

Для качественной оценки свойств МДП предварительно рассмотрим векторные и энергетические диа-граммы. Для этого преобразуем Т-образ ную схему замещения МДП в Г-образ ную схему замещения [4], представленную на рис. 2, б. Для Г-образ ной схемы замещения зна-чение коэффициента С определяет-

ся из уравнения 1 ls

m

XCX

= + и для

асинхронных машин мощностью 10 кW и выше С = 1 [4].

Математическое описание Г-образ-ной схемы замещения:

| | |2 1 2 2 2 2

|1 1 1 2

,, ,m m m

U U R I jX IU jX I I I I

= + +

= = + (3)

где R2 = RsC + rRs

C2 ≈ Rs + rRs

, X2 = = XlsC + XlrC2 = Xls + Xlr, X1m = Xls +Xm — активные и индуктивные сопротив-ления Г-образной схемы замещения.

При оценке энергетических свойств МДП следует учитывать, что:

а) активная мощность в источни-ке положительна, когда источник от-дает энергию, и отрицательна, когда источник потребляет энергию;

б) реактивная мощность в источ-нике положительна (индуктивная), когда напряжение опережает ток, и отрицательна (емкостная), когда напряжение отстает от тока;

в) механическая мощность на валу положительна в двигательном режи-ме работы МДП и отрицательна — в генераторном режиме работы МДП.

Активная и реактивная мощнос-ти в источниках 1U и |

2U определя-ются из выражений

1 1 1 1

| |2 2 2 2

1 1 1 1

| |2 2 2 2

3 cos ,23 cos ,23 sin ,23 sin ,2

m

P U I

P U I P

Q U I

Q U I

= ϕ

= ϕ −

= ϕ

= ϕ

(4)

где φ1 — угол между векторами Ī1 и Ū1; φ2 — угол между векторами Ī2 и Ū2; m e mP T= ω – механическая мощ-ность на валу машины.

Все режимы работы МДП разде-лим по направлению потока меха-нической энергии вала на две груп-пы: двигательные и генераторные.

К первой подгруппе отнесем дви-гательные режимы, при которых ско-рость ротора ниже синхронной (n < n0). Векторные и энергетические для это-го режима построены на рис. 3.

Рис. 3. Векторные и энергетические диаграммы МДП в двигательном режиме работы при n < n0

28


В этом режиме активная мощ-ность, потребляемая машиной из сети, за исключением потерь в ста-торе, передается ротору как меха-ническая мощность и частично воз-вращается (рекуперирует) в сеть че-рез цепь ротора и полупроводнико-вый преобразователь. В этом режиме асинхронный двигатель потребляет из сети энергии больше, чем необхо-димо для совершения полезной ра-боты, а остаток, за исключением по-терь, возвращает в сеть. Благодаря указанному свойству коэффициент полезного действия МДП сущест-венно не снижается при работе с по-ниженными скоростями вращения.

В двигательном режиме при ско-рости выше синхронной (n < n0) актив-ная мощность, потребляется машиной как по цепи статора, так и по цепи ро-тора. Сумма этих мощностей, за ис-

ключением потерь, передается ро-тору как механическая мощность. На рис. 4 представлены векторные и энергетические диаграммы МДП, работающей в двигательном режи-ме, для этого режима. В надсинхрон-ном режиме работы скольжение от-

рицательно и вектор |2U

s направлен

в противоположную сторону относи-тельно вектора 1.U

Аналогичные диаграммы для ге-нераторного режима работы машины приведены на рис. 5 и 6.

Генераторные режимы работы при скорости ниже синхронной (рис. 5), так же, как и двигательные режи-мы при скорости выше синхронной, необычны для асинхронной маши-ны режимами работы.

Механическая мощность, сооб-щаемая валу машины при (n < n0),

Рис. 4. Векторные и энергетические диаграммы МДП в двигательном режиме работы при n < n0

Рис. 5. Векторные и энергетические диаграммы МДП в генераторном режиме работы при n < n0

29


и электрическая мощность, получа-емая ротором через полупроводни-ковый преобразователь, передают-ся статору и за вычетом потерь ре-куперируются в сеть. Подвод элект-рической энергии со стороны ротора необходим для того, чтобы дополнить количество энергии, сообщаемой ро-тору механически до необходимого уровня электромагнитной мощности в зазоре, пропорциональной моменту и синхронной скорости поля статора.

Энергетические диаграммы ге-нераторного режима роботы МДП при (n < n0) представлены на рис. 6. В этом режиме механическая мощ-ность, поступающая на вал со сторо-ны ротора, преобразуется в электри-ческую. Часть этой мощности, пропор-циональная разности угловых ско-ростей ротора и электромагнитного поля статора, отдается в сеть со сто-роны ротора. Другая часть, пропор-циональная синхронной скорости поля статора, отдается в статорную цепь в виде электромагнитной мощ-ности и за вычетом потерь рекупери-руется в сеть.

Анализ векторных и энергетичес-ких диаграмм показывает, что ос-новной режим работы МДП (двига-тельный или генераторный) зависит от знака угла сдвига δ между напря-жением 1U и |

2.U При δ < 0 МДП ра-ботает в двигательном режиме, при δ > 0 — в генераторном. Баланс ак-

Рис. 6. Векторные и энергетические диаграммы МДП в генераторном режиме работы при n < n0

тивных мощностей в МДП зависит от режима работы и может быть све-ден в таблицу 1.

Таблица 1Ре-

жимДвигательный режим МДП

Генераторный режим МДП

s > 0 P1 = –P2 + Pm ++ ΔP

P2 + Pm = = –P1 + ΔP

s < 0 P1 + P2 = = Pm + ΔP

Pm = –P1 – P2 ++ ΔP

Обмотка ротора МДП запитыва-ется от инвертора, на выходе которо-го изменяется величина напряже-ния, фаза этого напряжения по от-ношению к напряжению сети и час-тота этого напряжения 2 1 .mpω = ω − ω Законы частотного регулирования по ротору аналогичны законам час-тотного регулирования асинхронной машины по цепи статора, то есть тре-буется поддержание определенного соотношения между 2ω и |

2.U В даль-нейшем рассматриваются свойства МДП для простейшего закона час-тотного регулирования, когда

| |2 1 2

22

const.mU U Us

ω= = =

ωЗнак реактивной мощности в ста-

торной цепи МДП зависит от соотно-шения напряжений 1 2, .mU U Когда величина напряжения 1U превышает значение 2 ,mU реактивная мощность, потребляемая машиной из сети, поло-жительна (индуктивная). Если 2mU

30


превышает напряжение 1 ,U то ре-активная мощность, потребляемая из сети, отрицательна (емкостная).

4. Математический анализ машины двойного питанияДля количественной оценки

свойств МДП следует решить систе-му уравнений (1), (2). Это решение осуществляется во вращающейся сис-теме координат x (вещественная ось), y (мнимая ось). При этом напряже-ние 1U совмещается с вещественной осью x, а для вторичного напряже-

ния задаются отношение |

1 22

2m

UU ω=

ω

и фаза δ. Важно подчеркнуть, что при совмещении вещественной оси с вектором напряжения веществен-ная составляющая тока является ак-тивным током статора, а мнимая со-ставляющая — реактивным током статора. Токи статора и ротора опре-делятся из решения уравнений (1):

( )

|2

1

12

;r

s m

rs s s m

R UU jX j Xs sI

RR jX jX Xs

+ − =

+ + −

(5)

( )

( )

|2

1

22

.s s m

rs s s m

U R jX jU XsI

RR jX jX Xs

+ −=

+ + −

(6)

Полный ток статора и ротора рас-считывается по выражениям:

2 2 | |2 |21 1 1 2 2 2, .x y x yI I I I I I= + = + (7)

Для оценки свойств асинхронной машины используется механическая характеристика (зависимость элек-тромагнитного момента Те от сколь-жения). Электромагнитный момент АКЗ определяется из уравнения [8]:

2 1

2 1 2 1

3 ( )2

3 ( ).2

e m

m x y y x

T pL I I

pL I I I I

= ⋅ =

= − (8)

Энергетические свойства МДП определяются после расчета токов

из уравнений (1), (2) в соответствии с нижеприведенными выражениями:

1 1 1 1 1 1

2 2 2 2 2

1

2 2 2 2 2

1,5 , 1,51,5 ( ),

(1 ) .

1.5 ( ) .

x y

y x x y

m e m e

x x y y m

P U I Q U IQ U I U I

sP T Tp

P U I U I P

⋅ ⋅ = − ⋅

⋅ −

− ω= ω =

= ⋅ + −

==

(9)

Электромагнитные потери в МДП рассчитываются по выражению:

( )22 |1 2 .s rP I R I R∆ = + (10)

Мощность в цепи ротора Р2 вы-числяется в зависимости от режима работы по выражениям таблицы 1.

Дальнейшее исследование осу-ществлено для МДП, в которой асин-хронная машина 215 HP (160 kW), 400 V, 50Hz, 1487 RPM имеет следу-ющие параметры:

3

3

3

3

3

13,79 10 ,0,152 10 ,

7,728 10 ,0,152 10 ,

7,69 10 .

s ls

r

lr m

R LH R

L H LH

−

−

−

−

−

= ⋅ Ω =

= ⋅ =

= ⋅ Ω= ⋅ =

= ⋅Все переменные МДП рассчиты-

ваются и строятся в относительных (безразмерных) величинах (pu-per units), которые определяются делени-ем рассчитанных переменных на ба-зовые значения. Для машины с пред-ставленными выше параметрами ба-зовые значения переменных рассчи-тываются по формулам и равны

2

160 , 400 ,

1,0 ,

231,2 ,3

2 314 1 / ,3 1019 .

b b

bb

b

bb

b

b n

n bb

b

P kVA U VUZ OhmP

UI AZf s

pU IT Nm

= =

= =

= =

ω = π =

= =ω

Предварительно оценим свойства рассматриваемой асинхронной ма-шины без управления, когда 2 0.U =

31


Зависимость активного и реактивно-го токов статора, а также электромаг-нитного момента от скольжения для этого случая показана на рис. 7.

Рис. 7. Естественные характеристики асинхронной машины с короткозамкнутым

ротором

Заметим, что активный ток 1xI в измененном масштабе есть актив-ная мощность в сети, а реактивный ток 1yI — реактивная мощность в сети с обратным знаком. Харак-теристики (рис. 7) соответствуют ес-тественным характеристикам асин-хронной короткозамкнутой маши-ны (АКЗ). Оценивая свойства АКЗ, можно сделать следующие выводы:

зона устойчивой работы, где

0eTs

∆>

∆, находится в диапазоне из-

менения скольжения приблизитель-но от –0,08 до +0,08;

область допустимой работы по току, моменту и мощности находится в диапазоне изменения скольжения приблизительно от –0,008 до +0,008.

Результаты исследования МДП приведены на рис. 8–12.

На рис. 8 и 9 приведены зависи-мости активных и реактивных токов в сети (статоре машины) и электро-магнитного момента от скольжения в двигательном режиме работы МДП при изменении скольжения в диа-пазоне от –1 до +1. Электромагнит-ные процессы, показанные на рис. 8, соответствуют случаю, когда имеет место соотношение 2 1.mU U≤ Элек-тромагнитные процессы, показан-

ные на рис. 9, соответствуют случаю при 2 1.mU U>

Рис. 8. Двигательный режим работы МДП;

2 1mU U≤

Рис. 9. Двигательный режим работы МДП;

2 1mU U>

Характеристики рассчитывались для двух значений / 80piδ = − и

/ 40.piδ = −Оценивая свойства МДП в двига-

тельном режиме, можно сделать сле-дующие выводы:

область неустойчивой работы (за-штрихованные области на рис. 8, 9), находятся в зоне малых скольже-ний;

область допустимой работы по току, моменту и мощности находит-ся в диапазоне изменения скольже-ния от –1 до +1;

при 2 1mU U≤ (рис. 8) в диапа-зоне изменения скольжения от 0 до +1 реактивная мощность, потребля-емая из сети по цепи статора, прак-тически равна нулю, а при 2 1mU U> (рис. 9) реактивная мощность, пот-

32


ребляемая из сети по цепи статора, отрицательна (емкостная);

при значительных скольжениях МДП представляет собой источник момента, поэтому при построении электропривода необходимо исполь-зовать внешний скоростной контур.

В генераторном режиме харак-теристики рассчитывались для двух значений: / 80piδ = и / 40.piδ =

Оценивая свойства МДП в гене-раторном режиме работы в области устойчивой работы, можно сделать следующие выводы:

при 2 1mU U≤ (рис. 10) реактив-ная мощность, потребляемая из сети по цепи статора, положительная (ин-дуктивная);

Рис. 10. Генераторный режим работы МДП; |2 1U U≤

при 2 1mU U> (рис. 11) реактив-ная мощность, потребляемая из сети

по цепи статора, отрицательная (ем-костная);

Рис. 11. Генераторный режим работы МДП при |

2 1U U>

при значительных скольжениях МДП представляет собой источник момента; это свойство чрезвычайно полезно при выполнении МДП фун-кции генератора и нагрузочного ус-тройства, когда скорость вала изме-няется в широких пределах.

Особенности свойств МДП про-являются при больших скольжени-ях. В отличие от АКЗ, в которой ус-тойчивая работа имеет место при ма-лых скольжениях, МДП при малых скольжениях работает неустойчиво. Этих режимов работы при проекти-ровании электропривода или генера-торной установки следует избегать.

При проектировании системы в каждом конкретном случае необ-

Рис. 12. Энергетические характеристики МДП

33


ходимо уточнять свойства МДП и кон-кретные условия работы.

Далее рассмотрен конкретный пример исследования энергетических свойств МДП в двигательном и гене-раторном режимах работы в диапа-зоне скольжений 0 — +1, что обеспе-чивает диапазон изменения скорости вала от нуля до синхронной.

На рис. 12 приведены результа-ты расчета активных и реактивных мощностей МДП, работающей в дви-гательном режиме при / 30piδ = − (рис. 12, а) и генераторном режи-ме при / 30piδ = (рис. 12, б) и при

2 300 .mU V=В МДП обмен активной мощнос-

тью происходит между питающей се-тью и механическим валом. При этом активный преобразователь АП2 под-держивает заданное напряжение в звене постоянного тока, автома-тически переходя из режима актив-ного выпрямителя в режим сетево-го инвертора.

Из рис. 12 следует, что во всем диапазоне изменения скольжения в двигательном режиме работы МДП «лишняя» активная мощность, пот-ребляемая из сети статорной цепью, возвращается в ту же сеть по цепи ротора (рис. 12, а). В генераторном режиме работы МДП при 0 1s< < «недостающая» активная мощность потребляется из сети по цепи рото-ра и отдается в сеть по цепи статора.

Реактивной мощностью в цепи ро-тора асинхронная машина обменива-ется с конденсатором, включенным в звене постоянного тока, посредством АП1 (см. рис. 1). При этом АП2 мо-

жет управляться так, чтобы, поддер-живая необходимый баланс актив-ных мощностей, потреблять из сети реактивную мощность любой величи-ны и любого знака. Анализ всех воз-можных вариантов управления МДП еще предстоит изучить, но предва-рительно можно утверждать, что ре-активную мощность в цепи статора можно при необходимости скомпен-сировать (или управлять) посредс-твом АП2 по цепи ротора.

При построении транспортных систем на базе МДП не возникает проблем рекуперации механической энергии в сеть переменного тока при торможении. Для перехода из двига-тельного режима в режим торможе-ния с рекуперацией энергии в сеть достаточно изменить только угол уп-равления δ с отрицательного на по-ложительный.

При этом мощность преобразова-ния значительно меньше мощнос-ти, которая преобразуется в извест-ных системах при разгоне и тормо-жении [12].

Представленный анализ энерге-тических свойств мехатронной сис-темы с МДП является основой для разработки модели системы и пос-ледующего модельного эксперимен-та. Правильность разработанной мо-дели проверяется по совпадению ре-зультатов моделирования с результа-тами теоретического анализа. Если это совпадение состоялось, то в даль-нейшем модель может быть исполь-зована для решения более широко-го круга задач, необходимых инже-неру-проектировшику.

Литература1. Ботвинник М. М., Шакарян Ю. Г. Управляемая машина переменного тока. М. : На-

ука, 1969.2. Булгаков А. А. Основы динамики управляемых вентильных систем. М. : Изд-во АН

СССР, 1963.3. Булгаков А. А. Новая теория управляемых выпрямителей. М. : Наука, 1970.4. Кулик Ю. А. Электрические машины. М. : Высшая школа, 1966.5. Онищенко Г. Б., Локтева И. Л. Асинхронные вентильные каскады и двигатели двой-

ного питания. М. : Энергия, 1979.6. Плесков В. И., Хватов С. В., Дерюжкова Н. Е., Сахаров В. Л. Исследование асинхрон-

ного реверсивного привода с частотным управлением со стороны ротора//Труды Горь-ковского политехнического института, 1969. 15. С. 18–20.

34


7. Розанов Ю. К. Силовая электроника. М. : Изд. дом МЭИ. 2007.8. Системы подчиненного регулирования электропривода переменного тока с вентиль-

ными преобразователями/О. В. Слежановский, Л. Х. Дацковский, И. С. Кузнецов, Е. Д. Лебедев, Л. М. Тарасенко/М. : Энергоатомиздат, 1983.

9. Хватов С. В., Титов В. Г., Поскобко А. А. Асинхронно-вентильные нагружающие уст-ройства. М. : Энергоиздат, 1986.

10. Хватов С. В. Электрооборудование промышленных установок//Труды Нижегородско-го государственного технического университета, 2002.

11. Хватов С. В., Титов В. Г. К вопросу о повышении коэффициента мощности асинхрон-ного вентильного каскада//Труды Горьковского политехнического института, 15, 1969, т. 25, С. 92–95.

12. German-Galkin S. Model study of the secondary electric power source of a semiconduc-tor drive with energy recovery in the network//Вестник УГУПС, 4 (8), 2010. ISSN 2079-0392.

References1. M. M. Botvinnik, Yu. G. Shakaryan. Upravlyaemaya mashina peremennogo toka [Con-

trolled AC machine]. M. : Nauka, 1969.2. A. A. Bulgakov. Osnovy dinamiki upravlyaemykh ventilnykh sistem [Basics of dynamics

of controlled gate systems]. M. : Izd-vo AN SSSR, 1963.3. A. A. Bulgakov. Novaya teoriya upravlyaemykh vypryamiteley [A new theory of controlled

rectifiers]. M. : Nauka, 1970.4. Yu. A. Kulik. Elektricheskiye mashiny [Electrical machines]. M.: Vysshaya shkola, 1996.5. G. B. Onischenko, I. L. Lokteva. Asinkhronnye ventilnye kaskady i dvigateli dvoinogo pi-

taniya [Wound-rotor slip recovery systems and double-fed motors]. M. : Energiya, 1979.6. V. I. Pleskov, S. V. Khvatov, N. E. Deryuzhkova, V. L. Sakharov. Issledovanye asinkhron-

nogo reversivnogo privoda s chastotnym upravleniyem so storony rotora [Studying asyn-chronous reverse drive with variable frequency control on the rotor side]//Trudy Gorkovsk-ogo politekhnicheskogo instituta, 1969. 15. S. 18–20.

7. Yu. K. Rozanov. Silovaya elektronika [Power electronics]. M. : Izd. dom MEI. 2007.8. Sistemy podchinennogo regulirovaniya elektroprivoda peremennogo toka s ventilnymi pre-

obrazovatelyami [Systems of subordinate control of AC drive with gate inverters]/O. V. Sle-zhanovsky, L. H. Datskovsky, I. S. Kuznetsov, E. D. Lebedev, L. M. Tarasenko/M. : Ener-goatomizdat, 1983.

9. S. V. Khvatov, V. G. Titov, A. A. Poskobko. Asinkhronno-ventilnye nagruzhayuschiye us-troistva [Asynchronous-gate loading devices]. M. : Energoizdat, 1986.

10. S. V. Khvatov. Elektrooborudovaniye promyshlennykh ustanovok [Electric equipment of industrial plants]//Trudy Nizhegorodskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo univer-siteta, 2002.

11. S. V. Khvatov, V. G. Titov. K voprosu o povyshenii koeffitsienta moschnosti asinkhronno-go ventilnogo kaskada [Concerning the increase of power coefficient of a wound-rotor slip recovery system]//Trudy Gorkovskogo politekhnicheskogo instituta, 15, 1969, t. 25, S. 92–95.

12. German-Galkin S. Model study of the secondary electric power source of a semiconduc-tor drive with energy recovery in the network//Vestnik UrGUPS, 4 (8), 2010. ISSN 2079-0392.


35


АннотацияВ статье проведен анализ воздействия сис-

темы управления в пределах наибольшей эф-фективности PNS насосной станции на из-менения давления в водопроводной сети. Исследование проводилось с помощью ими-тационной программы Applied Flow Tech-nology Impulse. В программе использованы дифференциальные уравнения движения и непрерывности течения. В исследованиях принята водопроводная сеть с мембранным баком и без него. Насосная станция состоит из одного или трех насосов. Результаты расче-тов представлены в виде изменений давлений и течений на выходе насосной станции и в вы-пускном отверстии.

Ключевые слова: система управления, насосная водопро-

водная станция, гидравлические удары.

AbstractThe effect of PNS pump station control sys-

tem on pressure variation in a water supply system is analyzed in the range of highest ef-ficiencies. Simulation software, Applied Flow Technology Impulse, is utilized. Motion and flow continuity differential equations are used in the software. A water supply system with and with-out a membrane vessel are assumed. The pump station consists of one or three pumps. Calcula-tion results are presented in the form of pressure and flow variations at the input and at the out-flow of the pump station.

Key words: control system, pump station, water hammers.

Лешек Шихта, д-р техн. наук, профессор; факультет транспорта и электротехники технологического и гуманитарного уни-верситета им. К. Пулаского; г. Радом Польша. E-mail: [email protected] Szychta, DSc in Engineering, Professor; Faculty of Transport and Electric Engineering of Technological and Humanistic University named by K. Pulaski; Radom, Poland. E-mail: [email protected].

УДК 62–531.32

Л. Шихта

Влияние системы управления насосной станцией на водопроводную сеть в пределах наибольшей эффективности

UDC 62–531.32

L. Szychta

Influence of the range of highest efficiencies control system of pump station on water plant

Введение

Непрерывный рост населения приводит к тому, что достав-ка воды к местам житель-

ства и предприятиям приобретает особое значение; необходимо эко-номное и безаварийное перекачи-вание воды.

Водопроводная система надеж-на, если она при заданных услови-ях окружающей среды, в опреде-ленном интервале времени работа-ет безупречно. Надежность системы снижает возможность возникнове-ния явлений, которые могут привес-ти к ограничению либо временной остановке ее действия. Поврежде-ния имеют стохастический харак-тер и могут быть непредсказуемы-ми [4, 9, 11]. Системы снабжения во-дой отличаются высокой степенью сложности, при этом они постоян-но совершенствуются (подвергают-ся непрерывной модернизации), что приводит к серьезным затруднени-ям при оценке степени надежности их работы [14].

36


Надежность действия водопроводных системАнализ надежного функциониро-

вания водопроводной системы явля-ется интегральной частью всех реше-ний, касающихся ее планирования и проектирования. Обычно ее без-аварийная работа улучшается бла-годаря таким действиям, как прове-дение двух параллельных веток сети между теми же узлами либо благо-даря использованию трубопроводов диаметром, большим, чем требуемый, получаемым на основе вычислений [9]. Повреждение трубопровода либо взаимодействующих с ним элемен-тов может возникнуть под влиянием динамических изменений давления в результате любого изменения ско-рости течения воды. В статье пред-ставлены результаты имитационных изменений давления и течения жид-кости в водопроводной сети, вызыва-емых системой управления в преде-лах наивысшей эффективности. Эта система является оригинальной раз-работкой автора [13].

Аварийность действия водопроводных системВозрастание и падение давления

вызываются инерционностью массы воды, протекающей в трубопроводе, в результате более или менее резких изменений скорости. Большие пере-пады давления называются гидрав-лическими ударами. Нет и не может быть однозначно определенной гра-ницы, указывающей на то, какое дав-ление следует называть гидравли-ческими ударами, а какое нет. В ли-тературе, в зависимости от величи-ны генерируемых перепадов давле-ния, говорится о малых и больших гидравлических ударах [7]. Однако эти понятия однозначно не разгра-ничиваются.

Анализ повреждений и их при-чин для магистральных и распреде-лительных чугунных трубопроводов диаметром от 100 мм до 500 мм пред-ставлен в [3]. Исследования показа-ли, что в случае генерирования сис-

темой управления внезапных изме-нений давления возникали аварии корродированных сегментов и труб-ных соединений. Исследования по-казали, что 80 % аварий возникали в результате гидравлических уда-ров в трубопроводах больших водо-проводных сетей, не снабженных глушителями, и только 20 % возни-кали по другим причинам [1]. При-рост давлений, связаннных с гидрав-лическими ударами, можно ограни-чить, если применять систему управ-ления, оборудованную современными приводными системами. Такие систе-мы содержат преобразователи часто-ты или системы мягкого пуска и тор-можения. Ограничивать амплитуду давления могут также водно-воздуш-ные емкости. Эффект гашения вол-ны давления зависит от объема этих емкостей [8]. В статье проведен ана-лиз влияния водно-воздушных (диа-фрагменных) емкостей на изменение давления и течения в водопроводной сети во время применения системы управления в пределах наибольшей эффективности PNS_N.

Описание динамических состояний в водопроводной сетиИзменение состояния работы на-

сосов связано со стремлением к со-хранению запланированного пока-зателя давления в нагнетательном трубопроводе. Существенную роль в ходе изменений давления играет также их частота, вызываемая нерав-номерностью разбора. Впоследствии могут появиться быстрые колебания (осцилляции) давления как резуль-тат накладывания последующих из-менений состояния работы насоса.

Разработки относительно разно-образных аспектов гидравлических ударов представлены в [1, 2, 10, 15]. Однако никто не занимался влияни-ем системы управления работой на-сосов на динамику изменений давле-ния в водопроводных системах. Из-менения давления в короткое время, как известно, являются причиной ус-коренного повреждения устройств во-

37


доснабжения и трубопроводов, а так-же значительного ухудшения усло-вий использования арматуры.

Для определения влияния сис-темы управления PNS на динами-ку изменений давления в водопро-водных системах были использова-ны известные зависимости, применя-емые в анализе хода гидравлических ударов. Не определенные в трубо-проводах потоки описаны при задан-ных условиях с помощью двух диф-ференциальных уравнений [7, 16]:

— уравнение движения

0;2V VH v vg v

x x t Dλ ⋅∂ ∂ ∂+ + + =

∂ ∂ ∂ (1)

— уравнение непрерывности по-тока

2

sin 0,a v H Hv vg x x t

∂ ∂ ∂+ + + ⋅ α =∂ ∂ ∂

(2)

где α — угол наклона трубопрово-да по отношению к горизонтальной плоскости, t — время; x — координа-ты пункта трубопровода; H — высота подъема насоса; v — скорость тече-ния жидкости; V — объем; a — ско-рость фронта волны гидравличес-кого удара; D — внутренний диа-метр трубопровода; λ — линейный коэффициент сопротивления тру-бопроводов.

Уравнение (1) описывает дина-мическое равновесие жидкости в по-перечном сечении провода, а (2) яв-ляется уравнением неразрывности течения потока в упругодеформиро-ванном трубопроводе. Эти уравне-ния создают систему квазилиней-ных дифференциальных уравнений с частными производными гипербо-лического типа с двумя независи-мыми переменными x и t, а также зависимыми переменными H (x, t), V (x, t). Эти уравнения должны быть проведены одновременно во всех по-переченых сечениях трубопровода. Изменение плотности и деформи-руемость провода учитывают ско-рость распространения фронта вол-ны давления, определяемую урав-нением [7]:

,1

K

aK DE e

ρ=

+ Ψ (3)

где K — модуль упругости жидкости; E — модуль линейной упругости тру-бопровода; e — толщина стенок про-вода; Ψ — поправочный коэффици-ент, принимающий различные зна-чения в зависимости от способа при-крепления трубопровода.

Пространственно-структураль-ные различия водопроводных се-тей, а также различные гидравли-ческие характеристики отдельных элементов — причина того, что нет двух идентичных сетей. Анализ из-менения давления и течения в про-извольной сети проведен на основе имитационных исследований с ис-пользованием компьютерной про-граммы AFT Impulse. Эта программа, главным образом, применяется в ис-следованиях неустановленных состо-яний в водопроводных сетях, в част-ности, при анализе гидравлических ударов. В этой программе использу-ются общеизвестные дифференци-альные уравнения (1) и (2).

Система управления работой насосной станции в пределах наивысшей эффективности PNS_NВо время управления работой на-

сосной станции в пределах наивыс-шей эффективности PNS_N применя-ется структура гидравлическо-элект-рических соединений (рис. 1).

Насосы Р1-Р4 работают от двига-телей М1-М4. Скорости вращения этих двигателей могут быть различ-ными, поскольку питаются от неза-висимых преобразователей частоты Pcz1-Pcz4. Заданием системы управ-ления является поддержание задан-ной величины давления р насосной станции в нагнетательном коллек-торе, измеряемого преобразователем давления. В результате вычислений в запрограммированном командокон-троллере PLC в соответствующем ал-

38


горитме определяется оптимальная скорость насоса, а также происходит разделение на ведущий и дополни-тельные насосы. Скорость враще-ния дополнительных насосов — пос-тоянная, оптимальная. Ведущий на-сос работает с переменной скоростью вращения n в ограниченном преде-ле: ( )min max,n n n∈ [13]. Диапазон из-менений скорости вращения зависит от принятого минимального КПД ηmin насоса, а также указывает на измене-ния производительности Qp этого на-соса: ( )min max; .pQ Q Q∈ Если Qx нахо-дится в этом пределе производитель-ности, то работа насосного комплек-та постоянна, а значит, не возникает состояние перманентного подключе-ния и выключения насосного комп-лекта. Зависимость, определяющую расход воды Qx, для непрерывной ра-боты насосной станции в общем виде:

( )1 ,x p dQ Q m Q= + − для m = 1, 2... (4)где m — количество работающих на-сосов; Qd — оптимальная производи-тельность дополнительного насоса.

Во время непрерывной работы насосной станции давление в на-гнетательном коллекторе постоян-но. Если производительность веду-щего насоса ( )1 min max; ,pQ Q Q∉ то на-сосная станция работает в прерыва-емом режиме. Это значит, что в тот момент, когда ведущий насос дости-гает минимальной производитель-ности Qmin, а давление в нагнетае-мом коллекторе большее от заданно-го pzad, то насос выключается. Давле-ние в водопроводной сети в резуль-тате расхода уменьшается. Если его величина достигнет минимально-го значения pmin, то ведущий насос подключается к работе, что приво-дит к повышению производитель-ности насосной станции и одновре-менно к увеличению давления в на-

M1 3~

M3 3~

M4 3~

PLC

P1P2

P3P4

M2 3~

Pcz1 Pcz2 Pcz3 Pcz4

K1 K2 K3 K4

Рис. 1. Структура гидравлическо-электрических соединений насосной станции с управлением PNS

Рис. 2. Диапазон работы насосов во время управления PNS_N для непрерывной работы

насосной станции

39


гнетаемом коллекторе. Диапазон из-менений давления во время преры-ваемой работы находится в пределе

( )min zad; .p p p∈ Недостаток такой сис-темы управления — частые перепа-ды входного давления насосной стан-ции, которые могут быть причиной возрастания аварийности всей во-допроводной системы. Кроме того, частые перепады давления требу-ют большей мощности и ухудшают условия пользования водой. Чтобы определить диапазон перепадов дав-ления в нагнетаемом коллекторе на-сосной станции, проведены имита-ционные исследования в програм-ме AFT Impulse.

Метод анализа изменений давления в водопроводной сетиСистема управления PNS_N —

оригинальное решение автора, поэ-тому нет готового блока, содержаще-го соответствующий вычислительный алгоритм в программе AFT Impulse. Нами использованы доступные в про-грамме управляющие элементы в форме насосов и клапанов, при этом мы создавали свою структуру соединений, позволяющую получить изменения производительности на-сосов, адекватных работе насосной станции во время использования сис-темы управления PNS_N.

Анализ влияния управления ра-ботой насосной станции на водопро-водную сеть должен проводиться для каждой сети индивидуально, в зави-симости от существующих условий. Приняты следующие условия, ко-торым отвечает анализируемая мо-дель водопроводной сети: а) сущест-вует отдельный переменный пропуск, с помощью которого осуществляет-ся разделение воды; б) поверхность выпуск ного отверстия подбирается в зависимости от эффективности ра-ботающих насосов; в) структура сети максимально проста (уравнительная емкость, набор насосов, который со-стоит из трех насосов, возвратный клапан, трубопровод, отдельное вы-

пускное отверстие); г) задана работа сети с мембранной емкостью и без нее; д) насосный комплект реализует сис-тему управления в пределе наивыс-шей эффективности PNS_N; е) насос-ная станция питается из уравнитель-ной емкости неограниченного объема.

Благодаря использованию извес-тных базовых компонентов, содержа-щихся в программе, были установ-лены структуры водопроводных се-тей, выполняющие вышеназванные концепции. В каждой конфигура-ции есть один ведущий и дополни-тельные насосы. Введены следую-щие обозначения насосных станций, работающих совместно с водопро-водной сетью: 0+1 — в сети находит-ся один ведущий насос без дополни-тельного насоса, 2+1 — в сети нахо-дится один ведущий насос и два до-полнительных насоса.

Водопроводная сеть состоит из трех секций труб, разделенных двумя конфузорами. Изменение диа-метра трубопровода необходимо для получения минимального значения частного диаметров / 0,5,D d ≥ вы-пускного отверстия D и диаметра d трубы, содержащей выпускное от-верстие. На основе [6] принято, что локальные гидравлические потери ζ1 для свободного воздействия равны: ζ1 = 5,51, для D/d = 0,5. Коэффициент течения Cd составляет: Cd = 0,39. Для анализа принята сеть общей длиной 15 000 м.

В состав насосной станции вхо-дит набор насосов с тремя насоса-ми типа CR16-40. Производитель-ность насосной станции, а значит, соответствующее количество рабо-тающих насосов m, приспособлена к разделению воды Qx. Разделение воды моделируется через выпускное отверстие. Например, для насосной станции типа 0+1 приняты площадь выпускного отверстия A = 3 cм 2 и ко-эффициент течения Cd = 0,2. В слу-чае работающих трех насосов пло-щадь выпускного отверстия равня-ется A=12 cм 2 и коэффициент тече-ния — Cd = 0,4.

40


Результаты имитации динамики изменений давления в водопроводной сетиВ имитационных исследованиях

принята система управления PNS_N, в которой предполагается, что на-сосы работают с постоянной скоро-стью вращения, составляющей 90 % от номинальной. Принято, что рабо-та насосной станции имеет преры-ваемый характер. Диапазон изме-нений входного давления составля-ет ( )0,45 0,47p ∈ − МПа [5, 12, 13].

На рис. 3–6 представлены измене-ния давления и течения при управле-нии PNS_N для сети 2+1. Давление на выходе имеет большую динамику изменений (рис. 3, a) для времени 1_11, чем для времени 10_10 (рис. 3, б).

a)

б)

Рис. 3. Давление на выходе насосной стан-ции и непосредственно перед вытеканием во время управления PNS_N для длинной

сети, насосной станции типа 2+1 без мемб-ранной емкости

а — для времени 1_1; б — для времени 10_10

Это влияет на динамику вытека-ния из водопроводной сети (рис. 4). Диапазон изменений вытекания в вы-ходном отверстии не превышает 2 м 3/ч, не приводя при этом к ухудшению ус-

1 Число 1 или 10 соответствует времени, выраженному в се-кундах, в котором совершается пуск (первое число) или тор-можение (второе число) ведущего насоса.

ловий пользования водой. Примене-ние мембранной емкости ограничи-ло собственную пульсацию давления (рис. 5), а также уменьшило динами-ку изменений течения (рис. 6).

a)

б)

Рис. 4. Эффективность ведущего, дополни-тельного насоса, насосной станции и раз-

деление на вытекании во время управления PNS_N для длинной сети, насосной станции

типа 2+1 без мембранной емкостиа — для времени 1_1; б — для времени 10_10

a)

б)

Рис. 5. Давление на выходе насосной стан-ции и непосредственно перед вытеканием во время управления PNS_N для длинной

сети, насосной станции типа 2+1 с мембран-ной емкостью

а — при времени 1_1; б — при времени 10_10

41


a

б

Рис. 6. Эффективность ведущего, дополни-тельного насоса, насосной станции и раз-

деление на вытекании во время управления PNS_N для длинной сети, насосной станции

типа 2+1 с мембранной емкостьюа — при времени 1_1; б — при времени 10_10

ВыводыВо время управления насосной

станцией в пределе наивысшей эф-фективности происходят изменения давления в заданном пределе. Управ-

ление PNS_N реализуется в допус-тимом диапазоне изменений давле-ния, что отвечает изменениям давле-ния ∆p = 0,02 МПa. Из проведенного анализа следует, что во время посто-янной работы ведущего насоса пуль-сации давления нет. Незначитель-ные изменения давления, возника-ющие во время управления PNS_N, связанные с прерываемой работой ведущего насоса, не ухудшают ус-ловия пользования водой и не вли-яют на аварийность водопроводной сети. Нет также отрицательного вли-яния системы на соединения и кор-родированные элементы старой сети. Дополнительное применение мемб-ранных емкостей значительно огра-ничивает пульсацию давления, сви-детельствуя о пригодности исследуе-мого метода управления PNS_N в ра-боте насосных станций. Проведенные имитационные исследования указы-вают на пригодность представленно-го метода анализа изменений давле-ния и течения для оценки влияния системы управления на потребитель-ские и эксплуатационные свойства водопроводной сети.

Литература1. Бонетиньски K., Вишневска-Орачевска И. Стратегия предупреждения неблагопри-

ятных последствий гидравлического удара в водопроводных сетях//Газ, вода и сани-тарная техника, 8. 2001.

2. Dongwei S., Jianbo D., Yong Z. Investigation of pressure in pipe subjected to axial-sym-metric pulse loading//International Journal of Impact Engineering, 25. 2001.

3. Хотлощ Х., Мельцажевич E. В. Интенсивность повреждений и стоимость ремонтов про-водов водопроводных сетей//GWiTS, 1.1996.

4. Kansal M. L., Kumar A., Sharma P. B. Reliability analysis of water distribution systems under uncertainty//Reliability Engineering and System Safety 50. 1995.

5. Люфт M., Шихта Э., Шихта Л. Method of designing ZVS boost converter/Proceedings of the 13th International Power Electronics and Motion Control Conference, 1–3 September 2008. Poznań — Poland. — РР. 478–482.

6. Мельцаревич E. В. Расчет систем снабжения водой/Варшава: Arkady О. О. О., 2000.7. Нелацны M. Гидравлические удары/Познань : Изд-во Познаньского политехническо-

го университета, 2002.8. Нелацны M., Вишневска-Орачевска И. Гидравлические удары в водопроводной сети.

Экспериментальные исследования//Газ, вода и санитарная техника, 12. 2003.9. Ostfeld A., Reliability analysis of regional water distribution systems//Urban Water, 3.

2001.10. Sreejith B., Jayaraj K., Ganesan N., Padmanabhan C., Chellapandi P., Selvaraj P. Finite

element analysis of fluid-structure interaction in pipe systems//Nuclear Engineering and Design, 227. 2004.

11. Шихта Э. Control characteristics of multiresonant ZVS boost converter//Przegląd Elek-trotechniczny, 2. 2007.

42


12. Шихта Э. Мультирезонансные преобразователи ZVS постоянного напряжения на пос-тоянное напряжение. Польша, Зелена Гура : Изд. Зеленогурского университета, 2006.

13. Шихта Л. Принципы выбора системы управления водонасосными станциями:, моно-графия. Польша, Радом : Радомский политехнический университет, 2006.

14. Вечисты A., Иваненко Р. Определение требуемой степени надежности объектов сис-темы снабжения водой//GwiTS, 2. 1996.

15. Wood D. J., Asce S., Jones S. E. Water-hammer charts for various types of valves//Journal of the Hydraulics Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers, Jan-uary, 1973.

16. Фокс Д. А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах. М. : Энергоиздат, 1981.

References1. K. Bonetinski, I. Visznevska-Oraczevska. Strategiya preduprezhdeniya neblagopriyatnykh

posledstviy gidravlicheskogo udara v vodoprovodnykh setyakh [Strategy for preventing adverse effects of hydraulic hammer in water mains]//Gaz, voda i sanitarnaya tekhnika, 8. 2001.

2. Dongwei S., Jianbo D., Yong Z. Investigation of pressure in pipe subjected to axial-sym-metric pulse loading//International Journal of Impact Engineering, 25. 2001.

3. Hotlosz H., Melcarzevicz E. V. Intensivnost povrezhdeniy i stoimost remontov provodov vodo-provodnykh setey [Damage rate and repair cost of wires of water mains]//GWiTS, 1. 1996.

4. Kansal M. L., Kumar A., Sharma P. B. Reliability analysis of water distribution systems under uncertainty//Reliability Engineering and System Safety 50. 1995.

5. Luft M., Szychta E., Szychta L. Method of designing ZVS boost converter/Proceedings of the 13th International Power Electronics and Motion Control Conference, 1–3 September 2008. Poznań, Poland. — PP. 478–482.

6. E. V. Melcarzevicz. Raschet sistem snabzheniya vodoi [Designing water supply sys-tems]/Warszawa : Arkady О. О. О., 2000.

7. M. Nelacny. Gidravlicheskiye udary [Hydraulic hammers]/Poznań: Izd-vo Poznanskogo politekhnicheskogo universiteta, 2002.

8. Nelacny M., Visznevska-Oraczevska I. Gidravlicheskiye udary v vodoprovodnoi seti [Hy-draulic hammers in water mains]. Eksperimentalnye issledovaniya//Gaz, voda i sanitar-naya tekhnika, 12. 2003.

9. Ostfeld A., Reliability analysis of regional water distribution systems//Urban Water, 3. 2001.

10. Sreejith B., Jayaraj K., Ganesan N., Padmanabhan C., Chellapandi P., Selvaraj P. Finite element analysis of fluid-structure interaction in pipe systems//Nuclear Engineering and Design, 227. 2004.

11. Szychta E. Control characteristics of multiresonant ZVS boost converter//Przegląd Elek-trotechniczny, 2. 2007.

12. Szychta E. Multiresonansnye preobrazovateli ZVS postoyannogo napryazhenya na pos-toyannoye napryazheniye [DC/DC voltage multiresonant ZVS converters]. Pol’sha, Zele-na Gura : Izd. Zelenogurskogo universiteta, 2006.

13. Szychta L. Printsipy vybora sistemy upravleniya vodonasosnymi stantsiyami: monogra-fiya [Principles for selecting water pump station control system: monograph]. Pol’sha, Ra-dom: Radomskiy politekhnicheskiy universitet, 2006.

14. Wieczisty A., Ivanenko R. Opredeleniye trebuemoy stepeni nadezhnosti obyektov siste-my snabzheniya vodoi [Determining the required reliability of water supply system faci-lities]//GwiTS, 2. 1996.

15. Wood D. J., Asce S., Jones S. E. Water-hammer charts for various types of valves//Jour-nal of the Hydraulics Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers, Ja nuary, 1973.

16. Fox D. A. Gidravlicheskiy analiz neustanovivshegosya techeniya v truboprovodakh [Hy-draulic analysis of unstable flow in pipelines]. M. : Energoizdat, 1981.


Редакция благодарит А. А. Косякова, канд. техн. наук за помощь в работе над статьей.

Пер. с польск. автора

43

Организация и логистика

ОРГАНИЗАЦИЯ И ЛОГИСТИКА

АннотацияВзаимодействие хозяйствующих субъектов автомобильно-

го, авиационного (малая авиация), железнодорожного транс-порта и региональных властных структур представлено как эле-менты некоторой объемной сети. Слои многослойной сетевой модели представлены в виде транспортных сетей на территории области, сети населенных пунктов, размещения производств, перспективы экономического развития и др. При этом каждая плоскость интерпретируется как самостоятельная сетевая под-модель. Графически модель взаимодействия видов транспор-та и региональных властных структур будет представлена как многослойная сетевая модель (сэндвич-модель).

Преимущества предлагаемой модели заключаются в воз-можности выполнения над моделью различных гомоморф-ных преобразований; детализации модели за счет дальнейше-го «расслоения» рассматриваемых плоскостей, разделение их на несколько уровней и др. Сетевая диаграмма модели соот-ветствует географическому расположению моделируемой сети автомобильных и железных дорог, сети воздушных сообщений, административно-территориальным образованиям.

Сетевая модель является наиболее подходящим аппаратом представления и моделирования системы организации взаимо-действия видов транспорта, правительства субъекта Российс-кой Федерации и хозяйствующими субъектами, расположенны-ми на их территории.

Ключевые слова: взаимодействие видов транспорта, объемные сетевые мо-

дели, сэндвич-модель, транспортные сети.

УДК 658.014

В. М. Сай, С. В. Сизый

О моделировании взаимодействия автомобильного, авиационного (малая авиация) и железнодорожного транспорта в области пассажирских перевозок

UDC 658.014

V. M. Say, S. V. Sizy

On modelling the interaction of automotive, aviation (light aircraft) and railway transport in field of passenger transportation

AbstractInteraction of economic entities of automotive,

aviation (light aircraft), railway transport and regio-nal authorities is represented as elements of some vo-lumetric network. The layers of a multilayer network model are represented as transport networks in the region, populated settlement network, production lo-cation, prospects of economic development etc. The-reat, each plane is interpreted as in independents net-work submodel. Graphically, the model of interaction between transport kinds and regional authorities will be represented as a multilayer network model (sand-wich model).

Advantages of the suggested model are the pos-sibility of subjecting the model to various homomor-phic transformations; model detailing due to further layering of the planes under consideration, their se-paration into several layers etc. The model network diagram corresponds to the geographic location of the modelled network of highways and railroads, airline system, and political subdivisions.

The network model is the most suitable appara-tus for representing and modelling the system of orga-nizing the interaction between transport kinds, govern-ment of a Russian Federation constituent entity and economic entities located in them.

Key words: interaction between transport kinds, volumetric

network models, sandwich model, transport networks.

Сергей Викторович Сизый, д-р техн. наук, доцент; кафедра алгебры и дискретной математики Уральского федерального университета; Екатеринбург, Россия. Е-mail: [email protected].Василий Михайлович Сай, д-р техн. наук, профессор; кафедра «Путь и железнодорожное строительство» Уральского госу-дарственного университета путей сообщения; Екатеринбург, Россия. Е-mail: [email protected] Viktorovitch Sizyi, DSc in Engineering, Assistant Professor; Algebra and Discrete Mathematics Chair of Ural Federal University; Ekaterinburg, Russia. Е-mail: [email protected] Mikhailovitch Say, DSc in Engineering, Professor; Railway Construction and Railway Track Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. Е-mail: [email protected].

44


Изменение в стране производс-твенных отношений измени-ло целеполагание деятель-

ности транспортных компаний — ос-новной их задачей стало получение прибыли. Одновременно они выпол-няют государственный социальный заказ: перевозят население. Одна-ко сама суть коммерческой органи-зации противоречит безвозмездно-му или частично финансируемому предоставлению услуг.

Сегодня важны обосновано вы-строенные взаимоотношения меж-ду компаниями и территориально-административными образования-ми области, несущими ответствен-ность за социальное положение про-живающего на данной территории населения, реализацию социальных программ, развитие производствен-ной и транспортной инфраструкту-ры и др. [1].

Главная цель Свердловской об-ласти как субъекта Российской Фе-дерации в области транспорта состо-ит не только и не столько в получе-нии сиюминутных доходов транспор-тными хозяйствующими субъектами, функционирующими на ее террито-рии, сколько в планомерном разви-тии транспортных услуг, эффектив-ном развитии транспортной инфра-структуры, создании благоприятной для компаний конъюнктуры рынка и, как следствие, в достижении бóльших бюджетных поступлений.

Для достижения этой цели необ-ходимы научное обоснование, разра-ботка и организация долгосрочного взаимодействия транспортных ком-паний с территориально-админист-ративными образованиями области в современных условиях рыночной экономики, при оптимальном соче-тании интересов транспортных ком-паний, правительства области и хо-зяйствующих субъектов на их терри-тории, с учетом социально-экономи-ческих особенностей Свердловской области [1, 2].

Система взаимоотношений транс-портных компаний с властными

структурами Свердловской области должна учитывать:

а) интересы как правительства Свердловской области, так и хозяйст-вующих субъектов, функционирую-щих на ее территории. Она долж-на быть направлена на увеличение транспортного обслуживания Сверд-ловской области и на увеличение до-ходности транспортных компаний;

б) комплексный подход, то есть рассматриваются не разрозненные проекты, а оптимизируются про-граммы (комплект проектов). Такой комплект должен быть универсаль-ным, то есть пригодным для исполь-зования всеми видами транспорта во взаимоотношениях с правитель-ством области и с муниципальными образованиями;

в) строиться на долгосрочной ос-нове, быть гибкой — адекватно реа-гировать на изменение внешних воз-действий [3, 4].

Для реализации системы взаимо-отношений предложена комплексная программа организации взаимодей-ствия, которая включает:

организационную структуру вза-имосвязей всех видов транспорта и территориально-административ-ными образованиями области;

обратные связи и учет региональ-ных интересов и особенностей [5, 6];

математическую модель взаимо-отношений транспортных компа-ний, других хозяйствующих субъ-ектов с территориально-админист-ративными образованиями области;

методики моделирования и рас-четов, методы оценки взаимодейс-твия [7, 8];

компьютерные программы, позво-ляющие формировать и анализиро-вать различные хозяйственные ситу-ации, проигрывать возможные про-изводственные ситуации и выдавать практические рекомендации по при-нятию решений.

При моделировании взаимодей-ствия между компаниями и субъек-тами Российской Федерации приме-нялись сетевые модели, аппарат дис-

45


кретного сетевого анализа, теории ве-роятностей, графов и дискретной оп-тимизации [4–6, 11].

Представим взаимодействие хо-зяйствующих субъектов автомобиль-ного, авиационного (малая авиация), железнодорожного транспорта и ре-гиональных властных структуры как элементы некоторой объемной сети [3, 9]. Тогда процессы взаимодействия между ними будут интерпретирова-ны некоторыми связями.

Такую объемную сложную систе-му (сеть) будем строить как совокуп-ность простых подсистем, размещен-ных на плоскости. Таким образом, графически модель взаимодействия всех видов транспорта и региональ-ных властных структур будет пред-ставлена как многослойная сетевая модель — сэндвич-модель [4].

Содержательная интерпретация составляющих элементов сэндвич-модели (как составляющие общей сэндвич-модели): правительство Свердловской области; инфраструк-тура автомобильного транспорта; инфраструктура железнодорожно-го транспорта; инфраструктура ма-лой авиации; пассажирские перевоз-ки; перевозки грузов и почты; ави-ационной работы в интересах МЧС России на территории Свердловс-кой области; лесоавиационной ра-боты, авиационно-химической ра-боты в сельском хозяйстве, воздуш-ные съемки, строительно-монтаж-ные и погрузо-разгрузочные работы; полеты спортивной авиации; соци-ально-территориальная (сети насе-ленных пунктов, муниципальных образований и т. п.); региональные хозяйства и промышленные пред-приятия; административно-управ-ленческая плоскость.

При этом каждая плоскость ин-терпретируется как самостоятель-ная сетевая модель (рис. 1).

На рис. 2 показано, как из этих четырех сетевых структур Свердлов-ской области образуется (путем на-ложения отдельных самостоятель-ных сетевых слоев) единая комплек-

сная сэндвич-модель транспортной структуры.

Применение таких сэндвич-моде-лей обусловлено необходимостью от-ражать в используемых моделях на-личие, наложение и взаимодействие на одной территории различных ви-дов транспорта со своими развитыми организационными сетями.

Сэндвич-модель представляет из себя раскрашенную сеть G = (N, A) с помеченными узлами и ребрами, со-стоящую из k штук слоев (или плос-костей). Здесь 1 2 ... kN N N N= ∪ ∪ ∪ — множество узлов (или вершин), раз-битое на k подмножеств (слоев, плос-костей); А — множество дуг (или ребер), соединяющих узлы из мно-жества N. Узлы сети G = (N, A) бу-дем обозначать буквами ijp , где i — номер плоскости, содержащей дан-ный узел, j — номер узла.

Таким образом, .ij ip N∈ Ребро, со-единяющее узлы ijp и ,klp договорим-ся обозначать символами ( )( )ij klr или ( ) ( )ij kl→ [4].

На рис. 3 приведена диаграмма трехслойной сэндвич-модели. Пред-ставление модели в компьютерном виде осуществляется традиционным способом — в виде матриц смежнос-ти и меток. Метками узлов и ребер служат векторы, то есть кортежи из числовых данных, характерис-тик и параметров помечаемого объ-екта. В дальнейшем будем называть такие кортежи вектор-метками, или векторами параметров. Вектор-метки узлов ijp и ребер ( )( )ij klr договоримся обозначать теми же самыми буква-ми со стрелочками: ( )ijp и ( )( )ij klr со-ответственно.

Приведем краткое описание раз-личных элементов сэндвич-моделей и смысловые интерпретации этих элементов.

Узлы сэндвич-модели ijp на диа-грамме — это населенные пунк-ты, административные единицы, транспорт ные узлы (автовокзалы, аэродромы, железнодорожные стан-ции), хозяйствующие субъекты, уп-равленческие структуры, банки, дру-

46


гие организации и т. п. Вектор-мет-ка ( ) 1 2( , ,...)ijp α α узла ijp представля-ет собой набор параметров 1 2( , ,...),α α характеризующих данный узел. Это различные числовые характеристики рассматриваемого узла (тип, геогра-фическое расположение, мощность, приоритет, финансовые активы, ус-тойчивость, коэффициенты выполне-ния обязательств и т. п.). Конкретный

выбор таких параметров обусловлен решаемыми задачами.

Ребра рассматриваемой сэндвич-модели могут быть нескольких ти-пов — автомобильная или железная дорога, воздушные коридоры меж-ду узлами, информационные свя-зи (в том числе директивное подчи-нение), контрактные (договорные) связи, иные производственные, фи-

Рис. 1. Примеры слоев многослойной сетевой моделиа — населенные пункты; б — сеть автомобильных дорог; в — сеть территориально-административных

образований; г — сеть железных дорог

а)

в)

б)

г)

47


Сеть автомобильных

дорог

Сеть железныхдорог

Населенныепункты

Сеть внутриобластныхавиалиний

Рис. 2. Фрагмент общей сэндвич-модели транспортной системы Свердловской области

Узел 13.p Вектор параметров узла

Ребро . Вектор параметров ребра

Плоскость N1

Узел 34p



13 1 2( , ,...)p α α

( )( ) .ij klr

(13)(34) 1 2( , ,...)r β β

Рис. 3. Пример диаграммы трехслойной сэндвич-модели [4]

48


нансовые и административные свя-зи между рассматриваемыми субъ-ектами.

Так, например, ребрами сэндвич-модели для малой авиации могут быть: социально значимые перевоз-ки; бизнес-перевозки; оказание по-мощи пострадавшим в ДТП, прове-дение противопаводковых работ, ту-шение природных пожаров; обеспе-чение оперативного круглосуточного использования малой авиации в ре-жиме скорой медицинской помощи; туризм; спортивное направление.

Таким образом, представленная сэндвич-модель может отражает все необходимое многообразие связей и все необходимые аспекты взаимо-действия между видами транспорта, хозяйствующими субъектами и адми-нистративными структурами.

Ребра ( )( )kj klr между узлами, лежа-щими на одной плоскости kN , — внут-рисетевые связи одной из рассматри-ваемых сетей (автомобильный, воз-душный, железнодорожный транс-порт, хозяйствующие субъекты, на-селенные пункты и т. д.; см. рис. 1). Это могут быть директивно-распоря-дительные связи, договорные отноше-ния, финансовые и ресурсные потоки, информационные связи и т. д. Век-тор-метки ( )( ) 1 2( , ,...)kj klr β β указанных ребер содержат численные характе-ристики и показатели 1 2( , ,...)β β та-кого сорта связей: их тип, стоимость перевозок, длину путей между узла-ми, величины ресурсных или финан-совых потоков, количественные по-казатели контрактов и договорных обязательств между узлами, сроки и объемы поставок и т. п.

Ребра ( )( )ij klr между узлами ijp и ,klp лежащими в разных плоскостях

iN и ,kN — связи между узлами раз-личных сетей, отражающие и форма-лизующие взаимодействие различ-ных рассматриваемых структур. Реб-ра между узлами различных плоскос-тей могут символизировать законода-тельные и нормативные отношения между рассматриваемыми субъек-тами, информационные связи меж-

ду ними, договорные отношения, фи-нансовые и ресурсные потоки и т. д., словом, все те аспекты взаимодейст-вия между различными плоскостями экономики регионов и структур же-лезнодорожного транспорта, кото-рые подлежат моделированию и изу-чению. Вектор-метки ( )( ) 1 2( , ,...)ij klr β β таких ребер содержат численные ха-рактеристики 1 2( , ,...)β β и показате-ли взаимодействия между элемен-тами различных плоскостей: вели-чины финансовых и ресурсных по-токов, суммы кредитов и задолжен-ностей, претензии сторон, параметры договорных связей, информационных связей и т. п.

На основе предлагаемой модели можно разработать интегральные ха-рактеристики взаимодействия меж-ду различными видами транспорта (плоскостями), которые складывают-ся из показателей отдельных вектор-меток связей между рассматривае-мыми плоскостями.

Преимущества предлагаемой мо-дели заключаются в возможности ее детализации за счет дальнейшего «расслоения» рассматриваемых плос-костей — разделения их на несколь-ко уровней. Такая процедура соответ-ствует формализации и выделению в отдельное рассмотрение различ-ных подструктур конкретного вида транспорта или различных функци-ональных направлений отдельного вида транспорта.

Предусмотрена возможность вне-сения в модель (в метки узлов и ре-бер) любого количества интересую-щих параметров, могущих влиять на исследуемые процессы взаимо-действия. Это обстоятельство весь-ма существенно, так как на началь-ном этапе исследований еще не ясно, какие из характеристик и парамет-ров существенны, а какие второсте-пенны.

Имеется возможность выполне-ния над моделью различных гомо-морфных преобразований (детализа-ция или укрупнение масштаба, вне-сение дополнительных узлов или их

49


удаление, объединение узлов в груп-пы и т. д.).

Модель легко может быть реали-зована на компьютере, а в силу свое-го сетевого (графического) характе-ра она очень наглядна — в ней хо-рошо просматриваются организация и хранение числовых данных.

Сетевая диаграмма модели соот-ветствует географическому распо-ложению моделируемой сети авто-мобильных и железных дорог, сети воздушных сообщений, админист-ративно-территориальным образова- ниям.

Предлагаемая сетевая модель обозрима и вполне доступна в ис-следовании (в частности, с примене-нием традиционных методов сетево-го анализа, теории графов и теории вероятностей).

Итак, в рассматриваемой транс-портной сэндвич-модели всегда при-сутствуют связи двух типов:

— горизонтальные (внутрисете-вые, между узлами, находящими-ся внутри одной функциональной плоскости (одного вида транспорта), не выходящие за ее пределы, не иду-щие к узлам других видов транспор-та (плоскостей);

— вертикальные (между элемен-тами различных функциональных плоскостей (видами транспорта, ад-министративно-территориальным образованиями и др.).

Каждый слой сэндвич-модели представляет собой сетевую модель функциональных структур со свои-ми узлами и связями между ними.

Вертикальные связи между плос-костями сэндвич-модели (узлами ви-дов транспорта и административно-управленческими узлами), а также их численные характеристики от-ражают процессы взаимодействия рассматриваемых плоскостей меж-ду собой, а в итоге формализуют раз-личные аспекты взаимоотношений транспортного комплекса с эконо-мическими и административно-уп-равленческими структурами (плос-костями) региона.

При решении прикладных задач может потребоваться более детальное рассмотрение какого-то фрагмента общей сэндвич-модели. Такие под-модели при небольшом количестве элементов и связей должны сохра-нять все моменты, необходимые для решения поставленных задач. Гра-фически это можно представить как вертикальное сечение общей сэнд-вич-модели.

Под вертикальным сечением, трубкой или вертикальным цилин-дром называют произвольную подмо-дель ( , )MV M A= сэндвич-модели

( , )G N A= , которая сама является сэндвич-моделью со всеми соответс-твующими связями как в выделен-ных фрагментах каждой из плоскос-тей, так и между фрагментами раз-личных плоскостей. Здесь M N⊆ ;

1 2 ... kM M M M= ∪ ∪ ∪ — соответс-твующее исходной модели ( , )G N A= разбиение узлов сечения по плоскос-тям, то есть i iM N⊆ для всех 1 i k≤ ≤ ;

MA означает ограничение множес-тва связей А исходной модели лишь на узлы подмножества М [5].

В зависимости от поставленной задачи исследований вполне допус-тимо рассмотрение более простых образований — частичных подмоде-лей (обедненных подмоделей), полу-чающихся из различных вертикаль-ных сечений общей сэндвич-модели.

Частичной вертикальной труб-кой, или обедненной подмоделью, будем называть произвольную под-модель ( , )V M B= сэндвич-моде-ли ( , )G N A= , также являющуюся сэнд вич-моделью; при этом M N⊆ , а MB A⊆ — некоторое подмножест-во из общего числа связей между эле-ментами соответствующей.

Пример диаграммы вертикаль-ного сечения некоторой общей сэнд-вич-модели представлен на рис. 4.

При формировании вертикального сечения общей сэндвич-модели сна-чала выбирается некоторая базовая плоскость, на которой выделяется со-ответствующая плоскостная подструк-тура (например, административное

50


образование, территория и т. д.). За-тем в данную вертикальную трубку заносятся все хозяйствующие субъек-ты, взаимодействующие с выделен-ным фрагментом базовой плоскости.

Плоскость правительства Свердловской области

Плоскость автомобиль-ного транспорта

Плоскость промышленных предприятий

Плоскость железнодорож-ного транспорта

Плоскость воздушного транспорта

Социальная плоскость

Административная плоскость

Рис. 4. Пример диаграммы вертикального сечения общей сэндвич-модели

Для обоснования транспортной системы Свердловской области рас-смотренная графоаналитическая сэнд вич-модель позволяет рассчи-тывать транспортную сеть, оценивать ее, формировать методики количес-твенных оценок взаимодействия ви-дов транспорта, сравнивать деятель-ность транспортных компаний в раз-личных районах области, проигры-вать на компьютере различные про-изводственные сценарии и оценивать их, то есть формировать транспорт-ную политику в регионе.

Предлагаемое модельное пред-ставление [10, 14] позволяет иссле-довать транспортную систему Сверд-ловской области на прочность, устой-чивость транспортных связей [12, 13], достаточность транспортных связей между территориями [11, 12], опреде-лять степень транспортной безопас-ности предприятий и регионов [15].

Еще одним важнейшим преиму-ществом предлагаемой модели явля-ется возможность вычисления и све-дения баланса потоков — грузопо-

токов, пассажиропотоков, иных воз-можных перевозок и коммуникаций [11,13]. Это крайне необходимо для определения достаточной обеспечен-ности транспортных связей транс-портными средствами и выявления узких мест в транспортной системе Свердловской области.

Для обоснования организации работы по взаимодействия всех ви-дов транспорта и оценки такого вза-имодействия необходимо разрабо-тать ряд экономико-математичес-ких моделей процессов взаимодей-ствия видов транспорта между собой и с правительством субъекта Россий-ской Федерации.

Таким образом, необходимо:выполнить анализ внутриотрас-

левого взаимодействия видов транс-порта и их взаимоотношения с пра-вительством субъекта Российской Федерации,

выявить интересы взаимодействия каждого вида транспорта с другими видами и с правительством субъек-та Российской Федерации,

исследовать на территории субъ-екта Российской Федерации вари-анты мультимодальных перевозок,

выполнить прогноз развития про-цессов взаимодействия между вида-ми транспорта,

определить роль правительст-ва субъекта Российской Федерации в развития процессов взаимодейс-твия,

обосновать несколько пионерных схем развития процессов взаимодей-ствия, организовать их внедрение,

разработать параметры оценки сотрудничества и сравнительные ха-рактеристики взаимодействия,

оценить существующие схемы вза-имодействия видов транспорта, их эффективность и качество,

выработать основные приемы и подходы организационного воз-действия правительства субъекта Российской Федерации на транс-портные хозяйствующие субъекты с целью внедрения ими схем взаи-модействия,

51


предложить механизм самона-страивания взаимодействия видов транспорта, правительства субъек-та Российской Федерации, террито-риально-административных обра-зований.

Решение поставленных задач воз-можно при разработке экономико-ма-тематических моделей и на их осно-ве формирования пакетов программ, что позволит многократное проигры-вание производственных сценари-ев развития транспортной системы субъекта РФ.

К экономико-математическим мо-делям процессов взаимодействия ви-дов транспорта, правительства субъ-екта Российской Федерации и терри-ториально-административных обра-зований предъявляются следующие требования: адекватность модели описываемому процессу, учет всех ин-тересующих факторов, наглядность модели и простота ее восприятия, возможность компьютерной реали-зации, проведения численных экс-периментов, проигрывание произ-водственных ситуаций, модель долж-на обладать возможностью расшире-ния и детализации во всех аспектах взаимодействия, комплексный под-ход, учет как внутрикорпоративных связей, так и связей с внешним ок-ружением, модель должна являть-ся основным рабочим объектом (ра-бочей средой) и одновременно базой данных по вопросам взаимодействия компании с регионами.

Итак, с точки зрения поставлен-ных исследовательских задач, сэнд-вич-модели являются наиболее под-

ходящим аппаратом представления и моделирования системы организа-ции взаимодействия видов транспор-та, правительства субъекта Россий-ской Федерации и хозяйствующими субъектами, расположенными на их территории.

В результате анализа отечествен-ного опыта установлено следующее. К настоящему моменту отсутствует комплексный подход к моделиро-ванию и анализу процессов взаимо-действия между собой видов транс-порта в области пассажирских пере-возок. Отсутствуют универсальные модели и методы, позволяющие изу-чать разнообразные производствен-ные ситуации взаимодействия с еди-ной точки зрения.

Разработки отечественных ученых дают возможность провести необхо-димые теоретические исследования и осуществить разработку комплек-сной системы взаимоотношений ви-дов транспорта.

Предварительный анализ показы-вает возможность выработки доста-точно универсальной системы крите-риев оценки эффективности взаимо-действия видов транспорта.

До настоящего времени не прово-дились исследования и не выявля-лись управляемые и независимые па-раметры, определяющие сами процес-сы взаимодействия видов транспорта. Не было проведено структурирование таковых параметров и не изучались механизмы их влияния на конечный результат. Вместе с тем актуальность и выполнимость таких исследований не вызывает сомнений.

Литература1. Сай В. М., Сизый С. В., Шутюк С. В. Анализ выразительных возможностей методики

формирования коэффициентов состоятельности регионов//Транспорт: наука, техни-ка, управление. 2006. 11. С. 7–12. ISSN 0236-1914.

2. Сай В. М., Шутюк С. В. Методика формирования коэффициентов и способ оценки апри-орной состоятельности региона//Транспорт Урала. 2008. 3. С. 2–12. ISSN 1815-9400.

3. Сай В. М., Шутюк С. В. Моделирование оценки взаимодействия компании «Россий-ские железные дороги» c субъектами Российской Федерации. Монография. M. : ВИ-НИТИ РАН, 2005. С. 140. ISBN 5-902928-06-0.

4. Сай В. М., Шутюк С. В. Моделирование комплексной системы взаимоотношений ком-пании «Российские железные дороги» с регионами//Транспорт Урала. 2004. 1. С. 11–16. ISSN 1815-9400.

52


5. Сай В. М., Шутюк С. В., Афанасьева Н. А. Методологические подходы моделирования взаимоотношений компании «Российские железные дороги» с регионами//Транспорт: наука, техника, управление. 2004. 12. С. 12–15. ISSN 0236-1914.

6. Сай В. М., Шутюк С. В. Интегрированный коэффициент эффективности серии проек-тов при одновременном взаимодействии ОАО «РЖД» с рядом региональных хозяйс-твующих субъектов//Транспорт Урала. 2005. 1. С. 11–6. ISSN 1815-9400.

7. Сай В. М., Сизый С. В., Афанасьева Н. А. Согласование программ развития ОАО «РЖД» с региональными программами развития транспортной инфраструктуры//Транспорт Урала. 2010. 1. С. 13–16. ISSN 1815-9400.

8. Шутюк С. В., Сай В. М., Афанасьева Н. А. Математическая модель согласования про-грамм развития ОАО «РЖД» в регионе и субъекта РФ//Экономика железных дорог, 2005. 12. С. 18. ISSN 1727-6500.

9. Сай В. М. Организация содержания транспортной инфраструктуры в сетях с разде-ленными интересами с применением математической теории автоматов/Сай В. М., Си-зый С. В., Вихарев С. В., Варанкина К. А.//Вестник Уральского государственного уни-верситета путей сообщения, 2011. 3. С. 42–53. ISSN 2079-0392.

10. Сай В. М., Сизый С. В. Математическая модель региональной планетарной структуры управления железнодорожным транспортом/Организационно-экономические пробле-мы транспорта в условиях реформирования: сб. тр. «Фундаментальные и прикладные исследования транспорту»; Вып. 20 (102). — Екатеринбург : УрГУПС, 2002. — С. 372–391.

11. Филлипс Д. Методы анализа сетей/Д. Филлипс, А. Гарсиа-Диас. — М. : Мир, 1984. — 496 с.

12. Сай В. М., Сизый С. В. Геометрические характеристики организационных сетей//Мир транспорта, 2010. 4 (32). — С. 10–17. ISSN 1992-3252.

13. Сизый С. В., Маевский В. В. Геометрическая прочность сетей. Признаки и показате-ли надежности сетевых структур//Транспорт, наука, техника, управление, 2010. — 11. — С. 13–20.

14. Сай В. М., Сизый С. В. Организационные структуры как мультиоператорные сети. За-дачи прочности и устойчивости//Транспорт Урала, 2009. 2 (21). С. 5–9. ISSN 1815-9400.

15. Сизый С. В. Устойчивость и стабильность предприятий в организационных сетях//Вес-тник РГУПС, 2010. 3. — С. 122–127. ISSN 0201-7272.

References1. Shutyuk S. V., Say V. M. Modelirovaniye otsenki vzaimodeystviya kompanii «Rossiyskiye

zheleznye dorogi» s subyektami Rossiyskoy Federatsii/Monograpfiya [Modelling the as-sessment of interaction between Russian Railways and Russian Federation constituent entities. Monograph]. Ekaterinburg : UrGUPS, 2005. S. 140. ISSN 0236-1914.

2. Say V. M., Shutyuk S. V. Modelirovaniye kompleksnoy sistemy vzaimootnosheniy kompa-nii «Rossiyskiye Zheleznye dorogi» s regionami [Modelling the complex system of inter-relations between Russian Railways and regions]//Transport Urala, 2004. 1. S. 11–16. ISSN 1815-9400.

3. Say V. M., Shutyuk S. V., Afanasyeva N. A. Metodologicheskiye podkhody modelirovani-ya vzaimootnoscheniy kompanii «Rossiyskiye zheleznye dorogi» s regionami [Metho-dological approaches to modelling interrelations between Russian Railways and regions]//Transport, nauka, tekhnika, upravleniye. M. : VINITI RAN, 2004. 12. S. 12–15. ISBN 5-902928-06-0.

4. Say V. M., Shutyuk S. V. Integrirovanny koeffitsient effektivnosti serii proyektov pri odnovre-mennom vzaimodeystvii OAO «RZhD» s ryadom regionalnykh khozyastvuyu schikh sub-yektov [Integrated efficiency coefficient of a series of designs in case of simultaneous in-teraction between JSC RZD and a number of regional economic entities]//Transport Ura-la, 2005. 1 (5). S. 11–6. ISSN 1815-9400.

5. Say V. M., Sizyi S. V., Shutyuk S. V. Analiz vyrazitelnykh vozmozhnostey metodiki formirovaniya koeffitsientov sostoyatelnosti regionov [Analyzing expression possibilities of the method for generating regions’ coefficients of consistence]/Transport: nauka, tekh-nika, upravleniye. 2006. 11. S. 7–12. ISSN 0236-1914.

6. Shutyuk S. V., Say V. M., Afanasyeva N. A. Matematicheskaya model soglasovaniya pro-gram razvitiya OAO «RZhD» v regione i subyektah RF [Mathematical model for coordi-nation of development programs of JSC RZD in the region and RF constituent entities] Ekonomika zheleznykh dorog. 2005. 12. S. 18.

53


7. Say V. M., Sizyi S. V., Afanasyeva N. A. Soglasovaniye programm razvitiya OAO «RZhD» s regionalnymi programmami razvitiya transportnoy infrastruktury [Coordinating develop-ment programs of JSC RZD with regional development programs of transport infrastruc-ture] Transport Urala. 2010. 1. S. 13–16.

8. Say V. M., Shutyuk S. V. Metodika formirovaniya koeffitsientov i sposob otsenki aprior-noy sostoyatelnosti regiona [Method for generating coefficients and assessing the region’s a priori consistence] Transport Urala. 2008. 3. S. 2–12.

9. Say V. M., Shutyuk S. V. Metodika formirovaniya koeffitsientov i sposob otsenki aprior-noy sostoyatelnosti regiona [Method for generating coefficients and assessing the region’s a priori consistence] Transport Urala. 2005. 3. S. 2–12.

10. Say V. M., Sizy S. V. Matematicheskaja model regionalnoj planetarnoj struktury upravleni-ja zheleznodorozhnym transportom [Mathematical model of regional planetary structure of railway transport management]/Organizatsionno-ekonomicheskie problemy transpor-ta v uslovijakh reformirovanija: sb. tr. Fundamentalnye i prikladnye issledovanija trans-portu: — Vyp. 20 (102). — Ekaterinburg : UrGUPS. — 2002. — S. 372–391.

11. Fillips D. Metody analiza setej [Methods of networks’ analysis]/D. Fillips, A. Garsia-Di-as. — M. : Mir, 1984. — 496 s.

12. Say V. M., Sizy S. V. Geometricheskie kharakteristiki organizatsionnykh setej. [Geomet-rical characteristics of organizational networks]/Mir transporta. 2010, 4 (32). — S. 10–17. ISSN 1992-3252.

13. Sizy S. V., Maevskij V. V. Geometricheskaja prochnost setej. Priznaki i pokazateli nade-zhnosti setevykh struktur. [Networks’ geometrical durability]/Transport, nauka, tekhni-ka, upravlenie. — 2010. — 11. — S.13–20.

14. Say V. M., Sizy S. V. Organizatsionnye struktury kak multioperatornye seti. Zadachi proch-nosti i ustojchivosti. [Organizational structures as multioperational network. Durability and sustainability tasks]/Transport Urala. 2009. 2 (21). S. 5–9. ISSN 1815-9400.

15. Sizy S. V. Ustojchivost i stabilnost predprijatij v organizatsionnykh setjakh [Steadiness and stability of enterprises in organizational networks]//Vestnik RGUPS, — 2010, — 3, — S.122–127. ISSN 0201-7272.


54


УДК 656.078.8

Д. И. Кочнева

Моделирование продолжительности нахождения контейнера в региональной контейнерной транспортно-логистической системе

UDC 656.078.8

D. i. Kochneva

Modelling duration of container stay in the regional container transport & logistic system

Дарья Ивановна Кочнева, аспирант; кафедра «Мировая экономика и логистика» Уральского государственного университе-та путей сообщения; Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected] Ivanovna Kochneva, Postgraduate; Logistics and World Economy Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected].

АннотацияПредставлена методика прогнозирования вре-

мени нахождения контейнера в региональной кон-тейнерной транспортно-логистической системе с учетом объемов контейнерооборота в системе про-пускной способности терминальной инфраструкту-ры, а также альтернативных способов организации движения контейнеропотока.

Представлены выражения для расчета длитель-ности отдельных операций по переработке контей-неров на терминалах системы с учетом времени ожидания грузовых операций. В качестве матема-тического аппарата для разработки методики ис-пользованы элементы теории систем массового об-служивания.

Использование данной методики позволяет выявлять зависимости времени оборота контейне-ра от различных организационных и технических параметров функционирования региональной кон-тейнерной транспортно-логистической системы, что является основой для принятия управленческих ре-шений.

Ключевые слова: транспортно-логистическая система, контейнер-

ные перевозки, оборот контейнера, прогнозирова-ние.

АннотацияA method is given for forecasting the

time of container stay in the regional con-tainer transport & logistic system with ac-count of the container turnover volumes in the system, terminal infrastructure capa-city, as well as alternative methods of con-tainer flow organization.

Formulas are given to calculate the duration of single operations in contai ner handling at the system terminals with account of time of waiting for cargo ope-rations. The mathematical apparatus for method development includes elements of the mass service system theory.

This method allows revealing depen-dencies of the time of container turnover on various organizational and technical parameters of functioning of the regio-nal container transport & logistic system, which is a basis for making management decisions.

Key words: transport & logistic system, container

shipping, container turnover, forecasting.

55


Основной тенденцией в разви-тии мирового и отечественно-го транспорта является быс-

трый рост контейнерных перевозок, которые в максимальной степени со-ответствуют требованиям рыночной экономики. Преимуществами кон-тейнеризации является снижение общих транспортных издержек, по-вышение сохранности перевозимых грузов, а также обеспечение логисти-ческого сервиса по принципу «от две-ри до двери» [1].

В ходе структурной реформы же-лезнодорожного транспорта созданы условия для развития рынка контей-нерных перевозок, вместе с тем боль-шие размеры страны, разнообразие природных, ресурсных, экономичес-ких, производственных условий обус-ловливают необходимость анали-за рынка контейнерных перевозок на уровне региона.

Множество компаний, осущест-вляющих деятельность по организа-ции контейнерных перевозок на тер-ритории региона, а также техничес-кие средства и объекты транспорт-ной инфраструктуры в совокупнос-ти образуют систему.

Опираясь на определения «систе-ма», приведенные в [2–3], исследова-ния в области транспортной логисти-ки [4–5] и сетевого организационного дизайна [6–8] введем понятие «реги-ональная контейнерная транспорт-но-логистическая система» (РКТЛС). РКТЛС — совокупность взаимодей-ствующих хозяйствующих субъектов, совместно участвующих в продвиже-нии генерируемых в регионе, посту-пающих в регион и транзитных кон-тейнеропотоков и представляющих собой интегрированную организа-ционную сеть.

Авторское графоаналитическое представление региональной кон-тейнерной транспортно-логистичес-кой системы приведено в работе [9].

В настоящей работе процесс функ-ционирования РКТЛС рассматрива-ется на примере Екатеринбургского железнодорожного узла.

Важнейшим показателем эффек-тивности функционирования реги-ональной контейнерной транспорт-но-логистической системы является время нахождения контейнера реги-оне — от момента его прибытия до мо-мента отправления. Данный проме-жуток времени составляет значитель-ную часть полного цикла оборота кон-тейнера. Поэтому ускорение контей-нерного потока в рамках отдельного региона оказывает прямое влияние на повышение эффективности кон-тейнерных перевозок страны.

Время нахождения контейнера в РКТЛС зависит от объемов кон-тейнерооборота в системе, пропуск-ной способности терминальной ин-фраструктуры, а также логистичес-кой цепи движения контейнеропото-ка в системе.

Под логистической цепью движе-ния контейнеропотока будем пони-мать множество линейно упорядо-ченных звеньев, осуществляющих пе-реработку контейнеропотока в рам-ках региональной системы (рис. 1).

Введем обозначения.Пусть u, u + 1… U — номера об-

рабатываемых системой потоков кон-тейнеров; v, v + 1… V — номера тер-миналов принимающих контейне-ры к обработке; i, i + 1… N — номера альтернативных логистических це-пей по организации движения кон-тейнера в рамках РКТЛС.

Среднее время нахождения каж-дого u-го контейнера в системе рас-считывается как средневзвешенное время нахождения контейнера в каж-дой логистической цепочке:

1

,N

i

u u ui it t

=

= ⋅ ω∑сист

где uit — время прохождения u-го

типа контейнера по i-й логистической цепи; u

iω — доля совокупного пото-ка u-го типа, проходящего по i-й ло-гистической цепи.

Время нахождения контейнера в логистической цепи складывается из составляющих:

56


. .. . ,u uu uv uit t t t t= + + +пр отпрпер кл

где .utпр — время на операции, связан-

ные с прибытием контейнера на стан-цию до момента его подачи на кон-тейнерный терминал, ч; .

uvtпер — вре-мя на операции по переработке кон-тейнера на терминалах системы, ч;

.utкл — время нахождения контей-

нера под операциями у клиентов, ч; .

utотпр — время на операции, свя-

занные с отправлением контейнера со станции, ч.

Величины .utпр , .

utотпр, .

utкл не зави-

сят от пропускной способности терми-нальной инфраструктуры; для их мо-делирования воспользуемся выраже-ниями, полученными на основе ста-тистических испытаний [9].

Время на осуществление каждой операции по переработке контейнера в логистической цепи складывается из двух составляющих: время ожида-ния контейнером операции и время осу-ществления операции с контейнером.

Время осуществления грузовой операции с контейнером .

uvtг.о для

каждого v-го терминала нормирует-ся и зависит от производительности механизмов терминала. Время ожи-дания контейнером операции uvtож

вы-числяется на основе методов теории систем массового обслуживания.

Среднее время ожидания кон-тейнера в очереди рассчитывается по формуле Литтла:

,qtq

= очож

вых

где qоч — средняя очередь контейне-

ров в ожидании обслуживания; qвых —

средняя интенсивность обслуживания.Предполагается, что объем пос-

тупления контейнеров в очередь qвх

и объем выбытия контейнеров из оче-реди qвых

в среднем равны. Очередь возникает в связи с неравномернос-тью поступления и выбытия контей-неров в течение времени.

Имитационная модель РКТЛС, представленная в работах [10, 11], позволяет анализировать накопле-ние очереди на терминалах в суточ-ном разрезе. Однако для более точно-го вычисления длины очереди требу-ется учитывать неравномерность об-служивания и режим работы терми-нала течение суток.

Введем параметры: .rpвх — вероят-ность поступления заявки в очередь в r-й час в течение суток; .rpвых — ве-роятность выбытия заявки из очере-ди в r-й час в течение суток.

Тогда в общем виде выражение для вычисления среднечасовой дли-ны очереди примет вид

Груженый поток

Порожний поток

Т1

Т2

К

Т1

Т2

К

Т1

Т2

Порожний поток

Груженый поток

Модуль распределения потока Т Терминалы К Клиенты

I. Переработка груженого потока

«на входе»

III. Переработка груженого потока

«на выходе»

III. Переработка порожнего потока Вход Выход

Рис. 1. Движение контейнеропотока в рамках РКТЛС

57


24

11( )

24r r r

rq q p q p

q−

=∆ + −∑

=вх вх вых вых

оч ,

где rq∆ — количество контейнеров в очереди в r-й час в течение суток.

Рассмотрим порядок вычисления продолжительности операций состав-ляющих время переработки контей-неров в системе:

. . . . . . . ,uv uv uv uv uv uv uvt t t t t t t= + + + + +пер выгр выв пор под гр погр

где .uvtвыгр — время нахождения контей-

нера под операциями выгрузки на тер-минал, ч; .

uvtвыв — время нахождения

контейнера на терминале от момен-та выгрузки до вывоза грузополучате-лем, ч; .

uvtпор — время выгрузки порож-него контейнера с транспорта клиен-та, ч; .

uvtпод — время подачи порожнего контейнера клиентам под погрузку, ч; .

uvtгр — время выгрузки груженого контейнера с транспорта клиента, ч;

.uvtпогр — время нахождения контейне-

ра под операциями погрузки на же-лезнодорожный транспорт, ч.

Среднее время нахождения гру-женого контейнера под операциями выгрузки:

. . .,uv uv uvt t t= +выгр о.в г.о

где .uvtо.в — время нахождения кон-

тейнера на вагоне в ожидании вы-грузки, ч;

. ,uv

uvuv

qtN

= очо.в

ч

uvNч — среднечасовой объем выгруз-ки груженых контейнеров на терми-нал; .

uvqо.в – среднечасовая длина оче-реди контейнеров к выгрузке на тер-минал.

.

1 .1 1 ( 1)

1 24

( )

v

v vH Ihv vr rv

h r I h

q

QQ p N

Í−= = + −

= ×

× ∆ + −∑ ∑

о.в

сутжд cут

,

где vrQ∆ — длина очереди груженых

контейнеров в ожидании выгрузки в r-й час в течение суток, 0

v vQ Q∆ = ∆ сут;

vQсут — среднесуточное число контей-

неров, поступающих на терминал под выгрузку; vNсут — среднесуточ-ный объем выгрузки контейнеров;

vH — число подач вагонов с контей-нерами на выгрузочные пути терми-нала; I — интервал времени между подачами контейнеров, час; .

vrpжд —

вероятность погрузки/выгрузки кон-тейнера с железнодорожного транс-порта в r-й час в течение суток.

Аналогично рассчитывается сред-нее время выгрузки порожних кон-тейнеров, прибывших железной до-рогой ( uvtвыгр.п).

Среднее время нахождения кон-тейнера на терминале от момента выгрузки до вывоза грузополучате-лем, ч:

. . .uv uv uvt t t= +выв о.выв г.о ,

где .uvtо.выв — среднее время ожидания

контейнером вывоза, ч;

.

vv

vq

Rt = о.выв

о.вывч

,

где vRч — средний объем вывоза кон-тейнеров, конт./ч; vqо.выв

— среднее число груженых контейнеров, ожи-дающих вывоза на контейнерных площадках, конт./ч.

r r r

о.выв

24

1 cут жд. cут кл.1

1

24

( )

v

v v v v v

r

q

N N p R p−=

= ×

× ∆ + −∑ ,

где vrN∆ — средняя очередь контей-

неров к вывозу в r-й час, 0 сутv vN N∆ = ∆ ;

сутvR — среднесуточный объем выво-

за контейнеров; кл.v

rp — вероятность обслуживания клиента в r-й час в те-чение суток.

Среднее время выгрузки на тер-минал освободившегося порожнего контейнера с автотранспорта:

. .uv uv uvt t t= +пор о.пор г.о ,

где .uvtо.пор — среднее время нахожде-

ния порожнего контейнера на авто-транспорте в ожидании выгрузки, ч,

58


.uv

uvuv

qt

Y= о.пор

о.порч

,

где uvYч — средний объем выгрузки порожних контейнеров с автотранс-порта, конт./ч; .

uvqо.пор — среднее число порожних контейнеров на автотранс-порте, ожидающих выгрузки, конт.-ч.

.

24

1 . .1

124

( ),

uv

uv uv v uv vr r r

r

q

G G p Y p−=

= ×

× ∆ + −∑

о.пор

сут авт сут кл

где uvrG∆ — средняя длина очереди

контейнеров на автотранспорте в r-й час, 0

uv uvG G∆ = ∆ сут ; uvGсут – среднесуточ-ный объем возврата порожних кон-тейнеров на терминал; .

vrpавт – веро-

ятность подачи автотранспорта в r-й час в течение суток.

Среднее время подачи порожних контейнеров под погрузку:

. . .uv uv uvt t t= +под о.под г.о ,

где .uvtо.под — среднее время ожидания

контейнером подачи под погрузку, ч;

.uv

uvuv uv

qt

K C=

+о.под

о.подч ч

,

где uvKч — средний объем подачи по-рожних контейнеров под погрузку клиентам, конт./ч; uvCч — средний объем выбытия порожних контей-неров из системы, конт./ч; .

uvqо.под — среднее число порожних контейне-ров на терминале, ожидающих по-дачи под погрузку, конт.-ч.

24

. 1 .1

. . .

1 (24

),

uv uv uv vr r

ruv v uv v uv v

r r r

q A Y p

H p K p C p

−=

= ∆ + +∑

+ − −

о.под сут кл

сут жд сут кл сут жд

где uvrA∆ — среднее число порожних

контейнеров на терминале в r-й час, 0uv uvA A∆ = ∆ сут ; uvHсут — среднесуточный

объем выбытия порожних контейне-ров в другие регионы.

Среднее время выгрузки гру-женых контейнеров на терминал с транспорта клиентов:

. . .uv uv uvt t t= +гр о.гр г.о ,

где .uvtо.гр — среднее время нахожде-

ния груженого контейнера на авто-транспорте, в ожидании выгрузки, ч.

.uv

uvuv

qt

M= о.гр

о.грч

,

где uvMч — средний объем выгрузки груженых контейнеров с автотранс-порта, конт./ч; .

uvqо.гр — среднее чис-ло груженых контейнеров на авто-транспорте, ожидающих выгрузки, конт.-ч.

24

. 1 .1

.

1 (24

),

uv uv uv vr r

ruv v

r

q S S p

M p

−=

= ∆ + −∑

−

о.гр сут авт

сут кл

где uvrS∆ — средняя очередь груже-

ных контейнеров, ожидающих вы-грузку с автотранспорта в r-й час,

0uv uvS S∆ = ∆ сут ; uvSсут — среднесуточный

объем возврата груженых контейне-ров на терминал.

Среднее время погрузки груже-ных контейнеров в вагоны:

. . .uv uv uvt t t= +погр о.погр г.о ,

где .uvtо.погр среднее время ожидания

контейнером погрузки на термина-ле, ч.

..

uvuv

uv

qt

L= о.погр

о.погрч

,

где uvLч — средний объем погрузки груженых контейнеров в вагоны, конт./ч, определяется на основе дан-ных имитационной модели РКТЛС;

.uvqо.погр — среднее число груженых кон-

тейнеров на терминале, ожидающих погрузки, конт.-ч;

24

. 1 .1

.

1 (24

),

uv uv uv vr r

ruv v

r

q B M p

L p

−=

= ∆ + −∑

−

о.погр сут кл

сут кл

где uvrB∆ — среднее число контей-

неров к погрузке на терминале в r-й час, 0

uv uvB B∆ = ∆ сут.Аналогично рассчитывается сред-

нее время погрузки порожних контей-неров на железнодорожный транс-порт ( uvtпог.п).

59


Время осуществления грузовой операции с контейнером .

uvtг.о норми-руется для каждого v-го терминала и зависит от производительности пог-рузочных механизмов.

Величины vQсут, vQ∆ сут, vNсут,

vN∆ сут, vRсут,

uvGсут, uvG∆ сут, uvYсут,

uvHсут,uvKсут, uvCсут,

uvA∆ сут, uvM сут, uvSсут, uvS∆ сут, uvLсут , uvB∆ сут рас-

считываются по алгоритмам имита-ционной модели РКТЛС [10, 11].

Значения вероятностей .v

rpжд , .v

rpкл , .

vrpавт определяются на основе анали-

за статистики терминалов.На рис. 2–4 представлены дан-

ные о работе терминала «ТрансКон-тейнер» на станции Екатеринбург-Товарный в течение суток.

Рис. 2. Распределение работы по выгрузке контейнеров в течение суток на терминале «ТрансКонтейнер»

Рис. 3. Распределение работы по обслуживанию клиентов в течение суток на терминале «ТрансКонтейнер»

Рис. 4. Распределение подачи автотранспорта на терминал «ТрансКонтейнер» в течение суток

60


Для других терминалов примем равномерный режим работы в тече-ние смены.

На основе приведенных данных установим следующие средние зна-чения вероятностей (таблица 1).

Таблица 1Средние значения параметров

.v

rpжд , .v

rpкл , .v

rpавт

r

Врем

я

.v

rpжд .v

rpкл .v

rpавт

терм

инал

«Тра

нс-

Кон

тейн

ер»

друг

ие т

ерми

налы

терм

инал

«Тра

нс-

Кон

тейн

ер»

друг

ие т

ерми

налы

терм

инал

«Тра

нс-

Кон

тейн

ер»

друг

ие т

ерми

налы

1 8:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,10 0,082 9:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,11 0,083 10:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,11 0,084 11:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,11 0,085 12:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,10 0,086 13:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,10 0,087 14:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,09 0,088 15:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,08 0,089 16:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,07 0,08

10 17:00 0,03 0,08 0,08 0,08 0,05 0,0811 18:00 0,03 0,08 0,07 0,08 0,03 0,0812 19:00 0,04 0,08 0,06 0,08 0,02 0,0813 20:00 0,04 0 0,04 0 0,01 014 21:00 0,05 0 0,02 0 0,00 015 22:00 0,05 0 0,00 0 0,00 016 23:00 0,05 0 0,00 0 0,00 017 0:00 0,05 0 0,00 0 0,00 0

r

Врем

я

.v

rpжд .v

rpкл .v

rpавт

терм

инал

«Тра

нс-

Кон

тейн

ер»

друг

ие т

ерми

налы

терм

инал

«Тра

нс-

Кон

тейн

ер»

друг

ие т

ерми

налы

терм

инал

«Тра

нс-

Кон

тейн

ер»

друг

ие т

ерми

налы

18 1:00 0,06 0 0,00 0 0,00 019 2:00 0,06 0 0,00 0 0,00 020 3:00 0,06 0 0,00 0 0,00 021 4:00 0,05 0 0,00 0 0,00 022 5:00 0,05 0 0,00 0 0,00 023 6:00 0,06 0 0,00 0 0,00 024 7:00 0,06 0 0,00 0 0,00 0

Таким образом, разработана мето-дика прогнозирования времени на-хождения контейнера в региональ-ной контейнерной транспортно-ло-гистической системе с учетом объ-емов контейнерооборота в системе, пропускной способности терминаль-ной инфраструктуры, а также аль-тернативных способов организации движения контейнеропотока. Исполь-зование данной методики совместно с имитационной моделью движения контейнеропотока, представленной в [11], дает возможность нахожде-ния зависимостей времени оборота контейнера от различных органи-зационных и технических парамет-ров функционирования РКТЛС, что является основой для принятия уп-равленческих решений.

Литература1. Москвичев О. В. Кластерная политика в повышении конкурентоспособности контей-

нерно-транспортной системы страны//Транспорт: наука, техника, управление, 2009. 1. С. 31–33. ISSN 0236-1914.

2. Садовский В. Н. Системный анализ в экономике и организации производства/Под ред. С. А. Валуева, В. Н. Волкова, А. П. Градова и др. — Л. : Политехника, 1991. 398 с.

3. Спицнадель В. Н. Основы системного анализа: учеб. пособие. — СПб : «Изд. дом «Биз-несс-пресса», 2000. 326 с.

4. Леонтьев Р. Г. Введение в аксиоматику транспортной логистики. — Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2007. 58 с. ISBN 978-5-7389–0544-5.

5. Николашин В. М. Логистические транспортно-грузовые системы. — М. : Изд. центр «Академия», 2003. 304 с. ISBN 5-7695-1085-4.

6. Сай В. М., Сизый С. В. Организационные структуры как мультиоператорные сети. За-дачи прочности и устойчивости//Транспорт Урала, 2009. 2. С. 5–8. ISSN 1815-9400.

7. Сай В. М. Методология построения сетевых организационных структур на железнодо-рожном транспорте//Дисс. на соиск. уч. степени д-ра техн. наук/Екатеринбург, 2003.

61


8. Сай В. М., Сизый С. В., Вихарев С. В., Варанкина К. А. Организация содержания транс-портной инфраструктуры в сетях с разделенными интересами с применением матема-тической теории автоматов//Вестник УрГУПС, 2009. 3. С. 42–53. ISSN 2079-0392.

9. Югова Д. И. Моделирование продолжительности логистических цепей при организа-ции контейнерных перевозок//Вестник УрГУПС, 2010, 4. С. 72–81.ISSN 2079-0392.

10. Югова Д. И., Сизый С. В., Сай В. М. Имитационная модель контейнерного термина-ла — элемента региональной транспортно-логистической сети//Транспорт Урала. 2011. 2 (29). С. 31–38. ISSN 1815-9400.

11. Кочнева Д. И., Сай В. М. Имитационная модель региональной контейнерной транспор-тно-логистической системы//Вестник РГУПС, 2012. 1. С. 143–152. ISSN 0201-727X.

References1. Moskvichev O. V. Klasternaya politika v povyshenii konkurentosposobnosit konteinerno-

transportnoi sistemy strany [Cluster policy in competitive recovery of country’s container transport system]//Transport: nauka, tekhnika, upravleniye, 2009. 1. S. 31–33. ISSN 0236-1914

2. Sadovsky V. N. Sistemny analiz v ekonomike i organizatsii proizvodstva [System analysis in economics and organization of production]/Pod. red. [Ed. by] S. A. Valuyeva, V. N. Volko-va, A. P. Gradova etc. — L. : Politekhnika, 1991. 398 s.

3. Spitsnadel V. N. Osnovy sistemnogo analiza [System analysis basics]: ucheb. posobiye. — SPb : Izd. dom Bizness-pressa, 2000. 326 s.

4. Leontyev R. G. Vvedeniye v aksiomatiky transportnoy logistiki [Introduction to axiomat-ics of transport logistics]. — Khabarovsk : Izd-vo Tikhookean. gos. un-ta, 2007. 58 s ISBN 978-5-7389–0544-5.

5. Nikolashin V. M. Logisticheskiye transportno-gruzoviye sistemy [Logistic transport car-go systems]. — M. : Izd. centr Akademiya, 2003. 304 s ISBN 5-7695-1085-4.

6. Say V. M., Sizyi S. V. Organizatsionnye struktury kak multioperatornye seti. Zadachi proch-nosti i ustoychivosti [Organizational structures as multioperator networks. Strength and stability problems]//Transport Urala, 2009. 2. S. 5–8 ISSN 1815-9400.

7. Say V. M. Metodologiya postroeniya setevykh organizatsionnykh struktur na zheleznodoro-zhnom transporte [Methods of making network organizational structures on railway trans-port]//Diss. … na soisk. uch. stepeni d-ra tekh. nauk/Ekaterinburg, 2003.

8. Say V. M., Sizyi S. V. S. V. Vikharev, K. A. Varankina. Organizatsiya transportnoy infra-struktury v setyakh s razdelennymi interesami s primenenium matematicheskoy teorii avtomatov [Organizing maintenance of transport infrastructure in networks with sepa-rated interests using the mathematical automata theory]//Vestnik UrGUPS, 2009. 3. S. 42–53. ISSN 2079-0392

9. Yugova D.I. Modelirovanie prodolzhitelnosti logisticheskikh tsepej pri organizatsii kon-tejnernykh perevozok [Modeling logistic chains length when organizing container trans-portation]// Vestnik UrGUPS, 2009. 3. S. 42–53. ISSN 2079-0392.

10. Yugova D.I., Sizy S.V., Say V.M. Imitatsionnaja model kontejnernogo terminala – elemen-ta regionalnoj transportno-logisticheskoj seti [Simulation model of container terminal as an element of regional transportation logistic network]// Transport Urala. 2011. 2 (29). S. 31–38. ISSN 1815-9400.

11. Kochneva D.I., Say V.M. Imitatsionnaja model regionalnoj kontejnernoj transportno-lo-gisticheskoj sistemy [Simulation model of regional container transportation and logistic system]// Vestnik RGUPS, 2012. 1. S. 143–152. ISSN 0201-727X.


62


АннотацияПредложен метод для практической логисти-

ки при моделировании логистических цепей пос-тавок в условиях, когда неизвестны точные сро-ки выполнения операций в различных звеньях этой цепи, но известен временной диапазон. Для разработки всех возможных вариантов доставки грузов рассмотрена концептуальная постановка задачи планирования и управления логистичес-кой цепью на основе теории графов, преобразо-ванных в дерево решений. Выбор оптимального маршрута доставки затруднен тем, что время вы-полнения логистических операций заранее неиз-вестно и зависит от случайных факторов, а также тем, что время доставки груза — не единствен-ный критерий для выбора оптимального вариан-та. Разработанный оригинальный метод сочетает решение многокритериальной задачи с определе-нием компромиссной точки для всего временного диапазона конкретной цепи поставок. В результа-те выполнения работы определена оптимальная логистическая цепь, учитывающая как неопреде-ленность по времени, так и стоимостные затраты в каждом звене цепи.

Ключевые слова: моделирование, оптимизация, логистическая

цепь, управление цепями поставок, многокрите-риальный подход.

УДК 656.073

М. А. Журавская, Р. Р. Горяев, П. А. Парсюрова

Моделирование логистической цепи поставок в условиях неопределенности

UDC 656.073

M. A. Zhuravskaya, R. R. Goryaev, P. A. Parsyurova

Modelling the logistical supply chain in conditions of indeterminacy

Марина Аркадьевна Журавская, канд. техн. наук, доцент; кафедра «Управление эксплуатационной работой» Уральского государственного университета путей сообщения, Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected].Руслан Рафкатович Горяев, аспирант; кафедра «Станции, узлы и грузовая работа» Уральского государственного универ-ситета путей сообщения, Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected].Полина Александровна Парсюрова, студент; кафедра «Управление эксплуатационной работой» Уральского государствен-ного университета путей сообщения, Екатеринбург, Россия. E-mail:[email protected] Arkadyevna Zhuravskaya, PhD in Engineering, Assistant Professor; Logistics and World Economy Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected] Rafkatovitch Goryaev, Postgraduate; Stations, Junctions and Freight Work Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected] Alexandrovna Parsyurova, Engineer; Logistics and World Economy Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected].

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 11–07–00245).

AbstractA method is offered for practical logistics

during modelling logistic supply chains in conditions of unknown exact operation dead-lines for various chain links but with known time range. To elaborate all possible cargo delivery options, it is considered a concep-tual setting of the problem of logistic chain planning and control based on the theory of graphs transformed into a solution tree. Se-lection of the optimal delivery route is com-plicated by the fact that the time of logistic operation fulfilment is not known in advance and depends on random factors, as well as by the fact that cargo delivery time is not the sole criterion for selecting the optimal option. The elaborated original method com-bines the solution of a multiobjective prob-lem with determination of a set-off point for the whole time range of the specific supply chain. Fulfilment of the work allowed deter-mining the optimal logistic chain accounting for both the time indeterminacy and expen-ses in each chain link.

Key words: modelling, optimization, logistic chain,

supply chain management, multiobjective approach.

63


Современное состояние развития логистических цепей (ЛЦ) пос-тавок часто требует принятия

управленческих решений в условиях неопределенности. Это задачи, в ко-торых формат оптимизационной мо-дели предполагает, что необходимые для принятия решения статистичес-кие данные отсутствуют или имеет-ся существенный разброс в данных, что вызывает недоверие к получае-мым на их основе рекомендациям [1].

В настоящей статье предложен оригинальный метод для логис-тов-практиков по выбору оптималь-ного варианта принятия решения при моделировании ЛЦ поставок в усло-виях неопределенности.

Как правило, в любой торговой сделке участвует несколько посред-ников, но особенно много участников в международной сделке, где работа-ет до двух десятков посредников: эк-спортёры, импортёры, транспортные, агентские, экспедиторские и страхо-вые компании, банки, оптовые тор-говые посредники и др. При этом ис-пользуется до 40 видов документов, создание которых связано с больши-ми трудозатратами. Большинство отечественных и зарубежных ком-паний, работающих на российском рынке, закрыты для внешней сре-ды и других членов цепей поставок. Коммерческая тайна окружает поч-ти каждую компанию. Фокусная ком-пания и остальные участники цепи поставок выступают по отношению друг к другу своеобразными чёрны-ми ящиками — известны лишь тари-фы на услуги и некоторые парамет-ры сервиса, объявляемые открыто. Для того чтобы эффективно плани-ровать и управлять цепью поставок, этого явно недостаточно. Выбор пути доставки груза представляет собой задачу со многими неизвестными [2].

Для доставки груза необходимо выполнить физико-географическое линейное перемещение груза и «то-чечное» транспортно-экспедиционное обслуживание, состоящее из слож-ных и трудоёмких операций: груз

подготавливается к отправке и гру-зится в транспортное средство, пере-валивается с одного вида транспорта на другой, если требуется — хранит-ся на складе, выгружается из транс-портного средства и, наконец, сдаёт-ся получателю. Одновременно выпол-няются требования различных госу-дарственных служб, инспекций и са-нитарно-экологического контроля [3].

Ужесточение требований клиентов к временным параметрам и надёж-ности доставки грузов потребовали от экспедиторских компаний отка-заться от традиционной схемы пере-возки грузов каждым видом транспор-та изолированно друг от друга и пе-рейти к интегрированным логисти-ческим технологиям доставки. Нами проведена работа по созданию и оп-тимизации цепи поставок на приме-ре доставки оборудования из Китая в Екатеринбург в условиях неопре-делённости по времени оказания ус-луг различными участниками про-цесса. В качестве объекта исследова-ния выбрано направление г. Чунцын (Китай) — Екатеринбург (Россия) [4].

Для разработки всех возможных вариантов доставки оборудования по маршруту Китай — Екатеринбург рассмотрена концептуальная поста-новка задачи планирования и управ-ления логистической цепью.

Пусть логистическая цепь состоит из множества Β = Βµ, µ ∈ Μ предпри-ятий, в рамках которых выполняет-ся множество операций Ε = Εj, j ∈ L. Тогда для элементов множеств B и E используем понятие «компетенция», под которой будем понимать пару (Βµ, Εj), то есть если µ-предприятие может выполнять j-операцию, то оно обладает компетенцией κµj. Каждая компетенция характеризуется таки-ми свойствами, как доступные произ-водственные мощности χµj (t) на каж-дом из интервалов времени t, стои-мость выполнения работы сµj.

Моделью логистической цепи бу-дет ориентированный граф, в кото-ром вершины являются компетенц-единицами предприятий, а рёбрами

64


обозначены технологические связи между ними [5].

Представим перечень всех аль-тернативных решений задачи разра-ботки возможных маршрутов из Ки-тая в Екатеринбург в виде ориенти-рованного графа (рис. 1).

Применение различных вычисле-ний, производимых на графе, позво-ляет найти кратчайший путь и спла-нировать оптимальный маршрут. Достоинство метода графов состоит в возможности описания в нагляд-ной графической форме сложных ал-горитмов управления, обладающих параллелизмом.

Однако в теории графов сущест-вуют ограничения и недостатки. В частности, параллельные процес-сы в большинстве случаев должны быть синхронизированы, а для мно-гих алгоритмов управления этого не требуется. Позиции графов опе-раций рекомендуется помечать толь-ко теми значениями выходных пере-менных, которые изменяются в соот-ветствующей позиции. Применение умолчаний затрудняет чтение алго-ритма и анализа всех его функцио-нальных возможностей.

Поиск пути по графу сводится к поиску кратчайшего пути; цель же данной статьи — рассмотрение всех возможных вариантов доставки. По-этому граф преобразуется в дерево решений (метод дерева возможнос-тей или метод дерева альтернатив). Идея метода — в расщеплении вер-шин; ветви дерева решений, рас-тущие из одного корня, не пересе-каются.

Тогда задача составления плана ЛЦ состоит из двух этапов. На пер-вом для каждой технологической операции каждого отдельного зака-за определяются возможные испол-нители работы (то есть формируется множество альтернативных вариан-тов логистических цепей). На втором оцениваются альтернативные вари-анты логистических цепей с учетом соответствия требованиям заказчика по срокам и стоимости работ.

Из множества оставшихся вари-антов ЛЦ выбирается единствен-ный на основе многокритериально-го подхода, при котором находится решение, наилучшим образом при-ближающееся в пространстве крите-риев к множеству несовместимых оп-

Рис. 1. Возможные варианты доставки оборудования из Китая в ЕкатеринбургМП — морской порт; АП — аэропорт; Ттр — транзитная таможенная служба; ТМП — транзитный мор-

ской порт; ВТ — вид транспорта; Там. СПб — таможня Санкт-Петербурга; Там. Екб — таможня Екатерин-бурга

Кита

й, г.

Чун

цын

Росс

ия, г

. Ека

тери

нбур

гМП1

МП2

АП1

АП2

Склад

Станция

2

3

6

5

4

7

1

ВТ3 ВТ3

Т тр1 Т тр2

Т тр3

ВТ2

ВТ1

ТМП2 Там.Екб

ВТ1

ВТ2

ТМП1 Там.СПб

15

14

13

17

16

12

11

10

98

20

19

18

2 дн.

3 дн.

1 дн.

1 дн.

0 дн.

0 дн.

37–38 дн., 2500 $

35–36 дн., 2400 $

3–4 дн., 1900 $10 дн., 1300 $

1–2 дн., 12 000 $1–2 дн., 12 000 $

1–2 дн., 10 600 $

3–10дн.,

2 700 $1–3 дн.,

100 $

3–5 дн., 1000 $

3–5 дн.,

100 $

3–5 дн.,

100 $

1 дн., 1$

15–40 дн., 500 $

3–5 дн., 2 800 $

7–10дн.,

1 600 $

1–2 дн., 3 000 $

1–2

дн., 9

000 $14

–16 д

н., 3

000

$10–15

дн., 2

650 $

21

65


тимумов частных критериев (метод идеальной точки) [6]. При этом в ка-честве компромиссной точки Aид

ком це-лесообразно принять решение, ми-нимизирующее сумму квадратов от-носительных отклонений целевых функций от своих достижимых инди-видуальных оптимальных значений

2

1

( )min ,

i

kj i j

A j j

F A FA

F=

− = ∑ид

ком (1)

где Ai — множество допустимых зна-чений оптимизируемых параметров; i = 1,..., n — количество оптимизи-руемых параметров; j = 1,..., k — ко-личество критериев оптимальнос-ти; Fj (Ai) — допустимые значения критериев оптимальности; Fj — ин-дивидуальные оптимальные значе-ния критериев.

Минимизация суммы квадратов относительных отклонений функ-ционалов позволяет эффективно ре-шать задачу в случае, когда крите-рии оптимальности имеют разную размерность.

В результате решения данной за-дачи управленческое решение об оп-тимальных технико-технологичес-ких параметрах ЛЦ принимается с учетом данных двух критериев оп-тимальности: стоимость доставки и время.

Результат планирования работ — это нахождение ЛЦ для каждого из заказов клиентов, однако труд-ность заключается в том, что вре-менной разброс оказался значите-лен, а выбор ЛЦ при разных затра-тах времени не однозначен. Задача выбора оптимальной цепи поставок в данном случае решается полным перебором и оценкой всех возмож-ных вариантов доставки и выпол-няется на ЭВМ методами математи-ческого программирования. Однако в реальных условиях лицу, прини-мающему решение, необходимо реа-гировать на ситуацию быстро, и дан-ный метод может оказаться непри-менимым, так как число возможных

вариантов по мере увеличения вре-менного диапазона, а с ним и тру-доёмкость решения растут по экспо-ненте. Гораздо менее трудоёмок суб-оптимальный (близкий к оптималь-ному) метод выбора ЛЦ. Этот метод эффективен для решения больших практических задач. Он не обеспе-чивает отыскания оптимального ре-шения, однако даёт хорошие, близ-кие к оптимальным результаты при невысокой сложности вычислений.

Для снабжения практической ло-гистики простым и при этом адекват-ным алгоритмом принятия управлен-ческого решения авторами настоя-щей статьи разработан оригиналь-ный метод, сочетающий определение компромиссной точки при решении многокритериальной задачи в трех точках: минимальной, максималь-ной и средней, по аналогии расчета площади криволинейной трапеции по формуле Симпсона.

На примере поставки оборудова-ния из Китая в Екатеринбург, где фактор времени нечётко определён и задан в виде диапазона, проведен численный эксперимент. По всем возможным вариантам доставки обо-рудования были собраны необходи-мые для исследования данные: вре-мя доставки и стоимость перевозки на каждом этапе в отдельности. Ре-шение многокритериальной задачи выполнено на основе использования формулы (1). Результаты численно-го эксперимента приведены в табли-цах 1–4, где рассчитаны временные затраты ti и стоимость доставки гру-за ci в каждом звене ЛЦ. Всего раз-работано 19 вариантов, 9 из которых проложены через таможню Санкт-Пе-тербурга — звено 16, а 10 — че-рез таможню Екатеринбурга — зве-но 17 (рис. 1). Поскольку время выполнения операций в различных звеньях логистической цепи силь-но варьирует (таможенные проце-дуры в Екатеринбурге составляют 15–40 дн.), то принятие управленчес-кого решения приравнивается к ус-ловиям неопределенности и требу-

66


ет построения имитационной моде-ли с большим объемом вычислений [7, 8], что далеко не всегда возмож-но на практике. А это негативно вли-

яет на оперативность и точность ре-шения ответственного за ЛЦ лица.

Чтобы не проводить вычисления для каждого отдельного значения

Таблица 1Результаты вычислений при минимальных значениях времени

в-та Звенья в ЛЦ ti ti — tmin A (ti) ci ci — cmin A (ci) Aком

1 1 2 11 16 18 21 0 53 40 0,57 5801 1351 0,05 0,622 1 2 11 16 19 21 0 57 44 0,60 4601 151 0,00 0,603 1 2 11 16 20 21 0 51 38 0,56 6001 1551 0,07 0,624 1 2 12 13 17 21 0 30 17 0,32 5050 600 0,01 0,345 1 2 12 14 17 21 0 34 21 0,38 5400 950 0,03 0,416 1 2 12 15 17 21 0 21 8 0,15 11410 6960 0,37 0,527 1 3 11 16 18 21 0 52 39 0,56 5701 1251 0,05 0,618 1 3 11 16 19 21 0 56 43 0,59 4501 51 0,00 0,599 1 3 11 16 20 21 0 50 37 0,55 5901 1451 0,06 0,6110 1 3 12 13 17 21 0 38 25 0,43 4450 0 0,00 0,4311 1 3 12 14 17 21 0 42 29 0,48 4800 350 0,01 0,4812 1 3 12 15 17 21 0 29 16 0,30 10810 6360 0,35 0,6513 1 4 16 18 21 0 0 15 2 0,02 15300 10850 0,50 0,5214 1 4 16 19 21 0 0 19 6 0,10 14100 9650 0,47 0,5715 1 4 16 20 21 0 0 13 0 0,00 15500 11050 0,51 0,5116 1 4 17 21 0 0 0 17 4 0,06 12500 8050 0,41 0,4717 1 5 17 21 0 0 0 17 4 0,06 11100 6650 0,36 0,4118 1 6 8 9 13 17 21 32 19 0,35 6050 1600 0,07 0,4219 1 7 10 14 17 21 0 35 22 0,40 4600 150 0,00 0,40

Таблица 2Результаты вычислений при средних значениях времени


1 1 2 11 16 18 21 0 58,5 43 0,54 5801 1351 0,05 0,592 1 2 11 16 19 21 0 62 46,5 0,56 4601 151 0,00 0,563 1 2 11 16 20 21 0 54,5 39 0,51 6001 1551 0,07 0,584 1 2 12 13 17 21 0 48 32,5 0,46 5050 600 0,01 0,475 1 2 12 14 17 21 0 48 32,5 0,46 5400 950 0,03 0,496 1 2 12 15 17 21 0 34,5 19 0,30 11410 6960 0,37 0,687 1 3 11 16 18 21 0 57,5 42 0,53 5701 1251 0,05 0,588 1 3 11 16 19 21 0 61 45,5 0,56 4501 51 0,00 0,569 1 3 11 16 20 21 0 53,5 38 0,50 5901 1451 0,06 0,56

10 1 3 12 13 17 21 0 55,5 40 0,52 4450 0 0,00 0,5211 1 3 12 14 17 21 0 55,5 40 0,52 4800 350 0,01 0,5212 1 3 12 15 17 21 0 42 26,5 0,40 10810 6360 0,35 0,7413 1 4 16 18 21 0 0 19,5 4 0,04 15300 10850 0,50 0,5414 1 4 16 19 21 0 0 23 7,5 0,11 14100 9650 0,47 0,5715 1 4 16 20 21 0 0 15,5 0 0,00 15500 11050 0,51 0,5116 1 4 17 21 0 0 0 30 14,5 0,23 12500 8050 0,41 0,6517 1 5 17 21 0 0 0 30 14,5 0,23 11100 6650 0,36 0,5918 1 6 8 9 13 17 21 55 39,5 0,52 6050 1600 0,07 0,5919 1 7 10 14 17 21 0 50,5 35 0,48 4600 150 0,00 0,48

67


времени, авторами предложено вы-полнить расчёт при трёх значени-ях времени: минимальном (табли-ца 1), среднем (таблица 2) и макси-мальном (таблица 3). Шрифтовым выделением в таблицах показаны ЛЦ с минимальной суммой квадра-тов относительных отклонений це-левых функций.

Так, при минимальных и средних значениях времени лучшим оказал-ся вариант 4.

При максимальных значениях времени лучшим оказался вари-ант 15. В итоге для выбора опти-мальной ЛЦ воспользуемся форму-лой — вариантом метода взвешен-ного скользящего среднего, позволя-ющей учитывать функцию времени в точках минимума, среднего значе-ния и максимума:

min max( ) 4 ( ) ( ) .

6A t A t A tA + +=

ср

ид (2)

Схожий поиск решений возника-ет при построении интерполяцион-ного сплайна и приближённого вы-

числения определенного интеграла (таблица 4).

Оптимальная цепь, согласно фор-муле (2), имеет минимальное значе-ние Аид. В результате вычислений та-кой ЛЦ стала цепь, состоящая из мор-ского и автомобильного плеча (вари-ант 4 — в таблице 4 выделена жир-ным). На втором месте оказалось два варианта — 5 и 19, оба из кото-рых используют железнодорожный транспорт (в таблице 4 — курсивное выделение).

Все три маршрута (рис. 2) прохо-дят через таможню Екатеринбурга, поставщики же оборудования наста-ивали на поставках через таможню Санкт-Петербурга, мотивируя это тем, что время на таможенные про-цедуры в Екатеринбурге значитель-но и занимает до 40 дн. Однако мо-дель не показывает никаких преиму-ществ Санкт-Петербурга.

В результате выполнения рабо-ты определена оптимальная логис-тическая цепь, учитывающая неоп-ределенность по времени. Стоимость

Таблица 3Результаты вычислений при максимальных значениях времени


1 1 2 11 16 18 21 0 64 46 0,52 5801 1351 0,05 0,572 1 2 11 16 19 21 0 67 49 0,53 4601 151 0,00 0,543 1 2 11 16 20 21 0 58 40 0,48 6001 1551 0,07 0,544 1 2 12 13 17 21 0 66 48 0,53 5050 600 0,01 0,545 1 2 12 14 17 21 0 62 44 0,50 5400 950 0,03 0,536 1 2 12 15 17 21 0 48 30 0,39 11410 6960 0,37 0,767 1 3 11 16 18 21 0 63 45 0,51 5701 1251 0,05 0,568 1 3 11 16 19 21 0 66 48 0,53 4501 51 0,00 0,539 1 3 11 16 20 21 0 57 39 0,47 5901 1451 0,06 0,5310 1 3 12 13 17 21 0 73 55 0,57 4450 0 0,00 0,5711 1 3 12 14 17 21 0 69 51 0,55 4800 350 0,01 0,5512 1 3 12 15 17 21 0 55 37 0,45 10810 6360 0,35 0,8013 1 4 16 18 21 0 0 24 6 0,06 15300 10850 0,50 0,5714 1 4 16 19 21 0 0 27 9 0,11 14100 9650 0,47 0,5815 1 4 16 20 21 0 0 18 0 0,00 15500 11050 0,51 0,5116 1 4 17 21 0 0 0 43 25 0,34 12500 8050 0,41 0,7517 1 5 17 21 0 0 0 43 25 0,34 11100 6650 0,36 0,7018 1 6 8 9 13 17 21 78 60 0,59 6050 1600 0,07 0,6619 1 7 10 14 17 21 0 66 48 0,53 4600 150 0,00 0,53

68


Таблица 4Результаты вычислений по формуле (2)

в-та Звенья в ЛЦ A (tmax) A (tmin) A (tср) Aид

1 1 2 11 16 18 21 0 0,62 0,57 0,59 0,602 1 2 11 16 19 21 0 0,60 0,54 0,56 0,56 3 1 2 11 16 20 21 0 0,62 0,54 0,58 0,58 4 1 2 12 13 17 21 0 0,34 0,54 0,47 0,46 15 1 2 12 14 17 21 0 0,41 0,53 0,49 0,48 26 1 2 12 15 17 21 0 0,52 0,76 0,68 0,66 7 1 3 11 16 18 21 0 0,61 0,56 0,58 0,58 8 1 3 11 16 19 21 0 0,59 0,53 0,56 0,56 9 1 3 11 16 20 21 0 0,61 0,53 0,56 0,57 10 1 3 12 13 17 21 0 0,43 0,57 0,52 0,51 11 1 3 12 14 17 21 0 0,48 0,55 0,52 0,52 12 1 3 12 15 17 21 0 0,65 0,80 0,74 0,74 13 1 4 16 18 21 0 0 0,52 0,57 0,54 0,54 14 1 4 16 19 21 0 0 0,57 0,58 0,57 0,57 15 1 4 16 20 21 0 0 0,51 0,51 0,51 0,51 16 1 4 17 21 0 0 0 0,47 0,75 0,65 0,64 17 1 5 17 21 0 0 0 0,41 0,70 0,59 0,58 18 1 6 8 9 13 17 21 0,42 0,66 0,59 0,57 19 1 7 10 14 17 21 0 0,40 0,53 0,48 0,48 2

Рис. 2. Оптимальная логистическая цепь при поставке оборудования из Китая в Екатеринбург

Кит

ай, г

. Чун

цын

Росс

ия, г

. Ека

тери

нбур

г

МП1

МП2

АП1

АП2

Склад

Станция

2

3

6

5

4

7

1

ВТ3 ВТ3

Т тр1 Т тр2

Т тр3

ВТ2

ВТ1

ТМП2 Там.Екб

ВТ1

ВТ2

ТМП1 Там.СПб

15

14

13

17

16

12

11

10

98

20

19

18

21

оптимальная ЛЦ

ЛЦ, занявшая второе место

доставки груза в этой цепи составит 5050 $, временные затраты составля-ют от 30 до 66 дн. В ходе выполнения работы сделан вывод, что подвергать таможенной очистке груз целесообраз-но в Екатеринбурге, а не в Санкт-Пе-тербурге, как настаивали поставщики.

Необходимо отметить, что метод прошёл проверку на нескольких кон-кретных задачах, положительно за-рекомендовал себя в области практи-ческой логистики и может быть ис-пользован при моделировании ЛЦП в условиях, когда не известны чёткие

69


сроки выполнения операций в отде-льных звеньях цепи.

Концепция управления цепями поставок — это резерв улучшения бизнеса российских компаний и по-вышения их конкурентоспособнос-ти. Проделанная работа направлена на формирование научно-прикладно-

го потенциала логистики и управле-ния цепями поставок — одной из пер-спективных задач развития транс-портного бизнеса. Следует отметить, что выбор схемы принятия решения носит творческий характер и должен учитывать конкретные особенности моделирования реального объекта.

Литература1. Бродецкий Г. Л. системный анализ в логистике: выбор в условиях неопределеннос-

ти: учеб. для студ. учреждений высш. проф. образования/Г. Л. Бродецкий. — М.: Из-дательский центр «Академия», 2010. — 336 с. ISBN 978-5-7695-5972-3.

2. Сергеев В. И. Управление цепями поставок в России — миф или реальность//Логис-тика и управление цепями поставок. 2004. 1 (1). С. 14–33. ISSN 1727-6349.

3. Клименко В. В. Операционная интеграция в логистических центрах//Логистика и уп-равление цепями поставок. 2011. 1 (42). С. 49–54. ISSN 1727-6349.

4. Журавская М. А., Горяев Р. Р., Парсюрова П. А. Моделирование и оптимизация ло-гистической транспортной цепи на примере поставки оборудования из Китая в Ека-теринбург//Транспорт XXI века: исследования, инновации, инфраструктура: Матер. научн.-техн. конф., посв. 55-летию УрГУПС. Екатеринбург, 2011. — Вып. 97 (180). — Т. 1. — С. 985–994.

5. Иванов Д. А. Логистика. Стратегическая кооперация. М. : Вершина, 2006. 176 с. ISBN 5-9626-0022-3.

6. Логистические транспортно-грузовые системы: учебник для студ. высш. учеб. заведений/В. И. Апатцев, С. Б. Лёвин, В. М. Николашин и др.; Под ред. В. М. Нико-лашина. М. : Издательский центр «Академия», 2003. 304 с. ISBN 5-7695-1085-4.

7. Кочнева (Югова) Д. И. Моделирование продолжительности логистических цепей при организации контейнерных перевозок//Вестник УрГУПС. 2010. 4. — С. 72–81. ISSN 2079-0392.

8. Кочнева (Югова) Д. И., Сизый С. В., Сай В. М. Имитационная модель контейнерного терминала — элемента региональной транспортно-логистической цепи//Транспорт Урала. 2011. 2 (29). С. 31–38. ISSN 1815-9400.

References1. Brodetsky G. L. Sistemny analiz v logistike: vybor v usloviyakh neopredelennosti [System

analysis in logistics: selection in conditions of indeterminacy]: ucheb. dlya stud. uchre-zhdeniy vyssh. prof. obrazovaniya/G. L. Brodetsky. — M.: Izd. centr Akademiya, 2010. — 336 s. ISBN 978-5-7695-5972-3.

2. Sergeyev V. I. Upravleniye tsepyami postavok v Rossii — mif ili realnost [Supply chain control in Russia — myth or reality]//Logistika i upravleniye tsepyami postavok, 2004. 1 (1). S. 14–33. ISSN 1727-6349.

3. Klimenko V. V. Operatsionnaya integratsiya v logisticheskikh tsentrakh [Operations in-tegration in logistic centres]//Logistika i upravleniye tsepyami postavok, 2011. 1 (42). S. 49–54. ISSN 1727-6349.

4. Zhuravskaya M. A., Goryaev R. R., Parsyurova P. A. Modelirovaniye i optimizatsiya logis-ticheskoy transportnoy tsepi na primere postavki oborudovaniya iz Kitaya v Ekaterin-burg [Modelling and optimizing the logistic transport chain by the example of equipment supply from China to Ekaterinburg]//Transport XXI veka: issledovaniya, innovatsii, in-frastruktura: Mater. nauchn.-tekh. conf., posv. 55-letiyu UrGUPS. Ekaterinburg, 2011. — Vyp. 97 (180). — T. 1. — S. 985–994.

5. Ivanov D. A. Logistika. Strategicheskaya kooperatsiya [Logistics. Strategic cooperation]. M.: Vershina, 2006. 176 s. ISBN 5-9626-0022-3.

6. Logisticheskiye transportno-gruzoviye sistemy [Logistic transport cargo systems]: ucheb-nik dlya stud. vyssh. ucheb. zavedeniy/V. I. Apatsev, S. B. Lyovin, V. M. Nikolashin etc; Pod. red. [ed. by] V. M. Nikolashina. M.: Izdatelsky centr Akademiya, 2003. 304 s. ISBN 5-7695-1085-4.

7. Kochneva D. I. Modelirovaniye prodolzhitelnosti logisticheskikh tsepey pri organizatsii konteinernykh perevozok [Modelling logistic chain duration when organizing container carriage]//Vestnik UrGUPS, 2010. 4. — S. 72–81. ISSN 2079-0392.


70


АннотацияВ статье в рамках современных виктимологи-

ческих парадигм рассматривается влияние ситуа-ционных предкриминальных факторов на совер-шение различного типа преступных посягательств на транспорте, а также анализируется виктимное поведение потерпевших от преступлений в услови-ях предкриминальной ситуации. Приводятся эф-фективные и результативные в современных обще-ственно-правовых условиях практические способы, средства и мероприятия виктимологической профи-лактики. В статье даны сведения о качественно-ко-личественных параметрах и показателях преступ-ности на транспорте в настоящее время.

Автором с опорой на уголовно-правовые статис-тические данные и полученные в ходе криминоло-гического мониторинга результаты аргументируют-ся и обосновываются предложения и рекомендации, направленные на дальнейшее совершенствование действующего российского законодательства в сфе-ре криминологической и виктимологической про-филактики преступных проявлений на транспорте.

Ключевые слова:безопасность транспортной инфраструктуры;

преступления на транспорте; предкриминальная ситуация; личность потерпевшего; виктимологичес-кая профилактика.

Константин Викторович Корсаков, канд. юрид. наук, доцент; кафедра уголовного права Уральской государственной юри-дической академии; Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected].Елена Владимировна Щелконогова, аспирант; кафедра уголовного права Уральской государственной юридической ака-демии; Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected] Viktorovitch Korsakov, PhD in Law, Assistant Professor; Criminal Law Chair of Ural State Law Academy; Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected] Vladimirovna Schelkonogova, Postgraduate; Criminal Law Chair of Ural State Law Academy; Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected].

УДК 300.399.34

К. В. Корсаков, Е. В. Щелконогова

Виктимологическая профилактика преступлений, совершаемых на транспорте, в условиях предкриминальных ситуаций

UDC 300–399–34

K. V. Korsakov, E. V. Schelkonogova

Victimologic prevention of crimes on transport in conditions of pre-criminal situations

AbstractThe article uses the framework of

modern victimologic paradigms to consi-der the impact of pre-criminal factors on perpetration of various criminal assaults on transport, as well as to analyze victim behaviour of the offence victims in condi-tions of pre-criminal situation. Practical methods, means and activities of victimo-logic prevention, efficient and successful in the contemporary social and legal condi-tions, are given. The article gives up-to-date data on qualitative and quantitative parameters and crime rates on transport.

The author draws criminal and legal statistical data and results obtained du-ring criminological monitoring to prove and justify the suggestions and recom-mendations aimed at further improving the effective Russian laws on criminolo-gical and victimologic prevention of cri-minal offences on transport.

Key words: safety of transport infrastructure;

crimes on transport; pre-criminal situa-tion; victim’s identity; victimologic pre-vention.

71


Общеизвестно, что транспорт наряду с другими инфра-структурными отраслями

обеспечивает базовые условия жиз-недеятельности любого общества, яв-ляясь важным инструментом в деле достижения социальных, экономичес-ких и политических целей. Транс-портные артерии и коммуникации представляют собой не только от-расль хозяй ства, обеспечивающую перемещение грузов и пассажиров, но и целост ную меж отраслевую сис-тему, значительно влияющую на сов-ременные условия жизнедеятельнос-ти и благосостояния.

В настоящее время явственно обоз-начилась системообразующая роль транспорта и взаимозависимость за-дач его развития с приоритетами со-циально-экономических преобразова-ний. Начиная с 2000 года в Россий-ской Федерации рост транспортных услуг в сфере пассажирских перево-зок в среднем за год составил 6,7 %; вместе с тем уровень криминальной безопасности на общественном транс-порте по данным криминологическо-го мониторинга по-прежнему оста-ется низким [1]. Об этом, в частнос-ти, свидетельствуют результаты спе-циального социологического опроса, проведенного в ноябре 2011 года Все-российским центром изучения обще-ственного мнения (ВЦИОМ).

Российским респондентам зада-вался вопрос: «Опасаетесь ли вы других пассажиров (совершения краж, насильственных посягательств и иных преступлений с их стороны), пользуясь общественным транспор-том?» Опрос выявил, что наиболее уязвимыми с точки зрения совер-шения преступлений другими пас-сажирами являются автобусы (22 %) и электропоезда (18 %).

Полученные эмпирические све-дения говорят о том, что указанные виды транспорта отличаются повы-шенной криминогенностью, и пре-жде всего потому, что в силу боль-шого скопления людей, их посто-янного транзитного перемещения

и замкнутого пространства форми-руют весьма благоприятную обста-новку для совершения преступных посягательств. Указанные факторы и детерминанты влияют на возник-новение на общественном транспор-те таких ситуаций, которые оказыва-ют прямое и непосредственное воз-действие на механизм принятия ре-шений и поведение потенциального преступника.

При уголовно-правовом анализе и криминологическом постижении лю-бого преступления нельзя рассматри-вать поведение преступника в отрыве от той конкретной жизненной ситуа-ции, в которой он находится и дейс-твует. Рассматривая и изучая любой преступный акт, мы не можем пра-вильно оценить его в юридическом отношении и социально-психологи-ческом плане до тех пор, пока не рас-смотрим самым подробным образом все внутренние взаимосвязи обстоя-тельств и предпосылок, которые в сво-ей совокупности сделали возможным совершение наказуемого деяния, так или иначе повлияли на результаты преступной деятельности, определи-ли как решимость преступника пре-ступить закон, так и мотивацию его противоправного поведения.

Следует отметить, что предкрими-нальная ситуация в рамках процесса детерминации может играть как роль причины, так и роль условия, спо-собствующего совершению преступ-ления. Ситуация, в которой соверша-ется преступление, играет централь-ную, основополагающую роль в фор-мировании предпосылок преступно-го поведения. При этом «давление» ситуации на делинквента, по наше-му мнению, корректнее понимать не как динамику, а как статику — некую характеристику ее объектив-ного содержания, выражающую сте-пень психологического воздействия на лицо, включенное в систему со-ставляющих данную ситуацию обсто-ятельств и воспринимающее и оцени-вающее их с большей или меньшей адекватностью.

72


Вопрос о значении и роли пред-криминальной ситуации в механизме совершения преступления детально разрабатывался в отечественной на-уке о преступном поведении такими учеными, как С. П. Алимов, Ю. М. Ан-тонян, В. Н. Кудрявцев, Л. В. Франк. Все они по-разному определяли си-туацию совершения преступления. Академик РАН В. Н. Кудрявцев рас-суждал о конкретной жизненной си-туации, как о «событии или состоя-нии, вызвавшем решимость совер-шить общественно опасное действие, которое приводит к преступному ре-зультату» [2]. Профессор С. Б. Али-мов определял ситуацию, как «ком-плекс объективных конкретных об-стоятельств или более общих факто-ров, являющихся единым объектом индивидуальной оценки оказыва-ющих прямое и целостное влияние на возникновение, форму и динами-ку поведения» [3].

Вопрос о влиянии криминогенной ситуации на совершение преступле-ния глубоко исследовался и одним из патриархов российской виктимо-логии профессором Л. В. Франком, который верно заметил, что «объек-тивно существующая ситуация через свои факторы — как криминогенные, так и виктимогенные — влияет на по-тенциального преступника и жерт-ву, на линии их поведения, на при-нятие решения» [4].

В отношении преступлений, со-вершаемых сегодня на транспорте, можно отметить, что жизненная ситу-ация, обладающая определенной спе-цификой в силу особенностей транс-портной инфраструктуры, оказывает решающее, наиболее сильное влия-ние на потенциальных преступников даже в тех случаях, если их антиоб-щественная установка недостаточ-но сильна для совершения преступ-ления. Предкриминальная ситуа-ция, возникающая на общественном транспорте, проявляет антиобщест-венную направленность личности, создавая благоприятные условия ре-ализации ею преступных мотивов.

В связи с этим железнодорожные и автовокзалы как места массового скопления людей привлекают к себе большое число различного рода пре-ступников, поэтому считаются зонами повышенного криминального риска, повышающими личностную виктим-ность, и требуют повышенного кон-троля со стороны правоохранитель-ных органов.

Юридическая практика показы-вает, что именно поведение жертвы нередко служит толчком к совер-шению в отношении нее какого-ли-бо корыстного или насильственно-го преступления. В частности, про-тивоправные или аморальные дей-ствия потерпевшего могут выражать-ся в нападении, грубом обращении, хамстве, обмане, оскорблении, про-вокации, подстрекательстве и дру-гих подобных действиях, направлен-ных на будущего причинителя вре-да и создавших ситуацию, реализо-вавшуюся в причинении вреда по-терпевшему. Одними из наиболее часто совершаемых сегодня на об-щественном транспорте преступле-ний являются карманные кражи, квалифицируемые по ч. 2 ст. 158 УК РФ. В таких случаях поведение по-терпевших — пассивное, неосмот-рительное, самонадеянное, халат-ное и некритичное — играет гла-венствующую виктимологическую роль и предопределяет преступные последствия.

Преступным посягательствам, со-вершающимся на железнодорожном транспорте, железнодорожных вокза-лах и автовокзалах, а равно на обще-ственном транспорте в крупных го-родах, подвергаются абсолютно все категории граждан. Пожилые люди в силу своей доверчивости к людям чаще подвергаются различного рода мошенническим действиям, а моло-дые и несовершеннолетние граж-дане — грабежам и разбойным на-падениям, причем, как правило, со стороны своих же сверстников. Лица, ведущие асоциальный образ жизни, чаще, чем другие, терпят

73


вред от насильственных преступле-ний, а добропорядочные граждане, наоборот, в основном подвергаются тайным хищениям личного имуще-ства и значительно реже — корыст-но-насильственным преступлениям, которые преимущественно соверша-ются в ночное время суток в отноше-нии людей, прибывающих с целью поездки на железнодорожные вок-залы и автовокзалы.

Из-за ежегодного увеличения пас-сажиропотока динамика преступнос-ти, образованной данными преступ-лениями, характеризуется долговре-менным движением в сторону увели-чения их числа. В последние десять лет ежегодный прирост рассматрива-емых нами преступлений составля-ет примерно 12 %. В настоящее время от преступлений, совершаемых на же-лезнодорожных вокзалах, страдают в основном мужчины (63 %); женщи-ны чаще всего становятся жертвами не краж, а мошенничества, грабежей и разбойных нападений. Такая тен-денция объясняется прежде всего тем, что при совершении мошенни-честв, грабежей и разбойных напа-дений субъекты этих преступлений, как правило, ориентируются на хи-щение ювелирных изделий и украше-ний (сережек, цепочек, колец и др.) и дамских сумочек.

Проводившиеся нами кримино-логические исследования выявили, что транспортные преступления пре-имущественно совершаются в отно-шении несовершеннолетних граж-дан или лиц зрелого возраста (от 36 до 50 лет). При этом самой виктим-ной является возрастная группа от 36 до 40 лет, представители которой претерпевают вред и ущерб от пре-ступлений почти в каждом пятом случае (около 18 % от общей суммы преступлений).

Повышенной виктимностью так-же обладают возрастные группы от 41 до 45 лет и от 46 до 50 лет, на долю ко-торых в числе всех изученных нами жертв преступлений приходится со-ответственно 16 % и 14 %. Большин-

ство таких преступлений соверша-ется в отношении приезжих граждан (в основном из стран Средней Азии), которые в силу различных причин предпочитают не обращаться за по-мощью в правоохранительные органы или обнаруживающих послед ствия совершенного в отношении них пре-ступления в то время, когда они уже находятся далеко от места соверше-ния преступного акта.

Ввиду отмеченных обстоятельств существенное значение обретает в те-кущий момент времени охрана и за-щита прав граждан, когда они на-ходятся в нестандартных условиях, в непривычной для них обстановке. В этой связи, как нам представляет-ся, в качестве самостоятельного объ-екта государственно-правового воз-действия и, соответственно, в каче-стве отдельного предмета кримино-логических исследований должны рассматриваться преступные пося-гательства на личность и имущество, совершаемые в момент перемещения человека на транспортных средствах по территории государства.

Одним из центральных направ-лений предупреждения преступнос-ти, когда предупредительные усилия направлены не на поведение пре-ступника, а на поведение потенци-альной жертвы преступления, явля-ется виктимологическая профилак-тика. Под ней в отечественной вик-тимологии понимается включенная в общую систему предупреждения преступлений подсистема общесоци-альных и специально-криминологи-ческих мер, направленных на сни-жение индивидуальной и массовой виктимности посредством устране-ния негативных характеристик по-ведения и нейтрализации предпо-сылок виктимизации в виде инди-видуально-типологических призна-ков жертвы, а также совокупность мероприятий, обеспечивающих пре-дупреждение вторичной виктимиза-ции жертвы [5].

Виктимологическая профилакти-ка может осуществляться как в отно-

74


шении общества в целом или отдель-ных социальных групп (например, с помощью средств массовой инфор-мации), так и конкретных, отдельно взятых физических лиц. Все меро-приятия, проводимые в настоящее время в рамках виктимологической профилактики, могут быть объеди-нены в две основные группы. К пер-вой группе относятся мероприятия, направленные на устранение ситуа-ций, чреватых возможностью причи-нения преступного вреда (например, распространение специальных памя-ток, извещение граждан о типичных действиях преступников, о необходи-мых мерах личной безопасности, по-мощь в защите имущества, проведе-ние разъяснительных бесед, обеспе-чение порядка в общественных мес-тах и т. д.). Вторую группу составляют меры воздействия на потенциальную жертву преступления для того, чтобы восстановить или же активизировать ее внутренние защитные возможнос-ти (ознакомительные беседы, обуче-ние приемам самообороны, оповеще-ние о предстоящих ситуациях, конт-роль за поведением потенциальной жертвы, ориентирование на поддер-жание постоянной связи с правоох-ранительными органами и другие и мн. др.).

Как показывает общемировой опыт, благодаря слаженной, непре-рывно проводящейся и полномасш-табной виктимологической профи-лактике преступлений может быть достигнуто значительное сниже-ние уровня преступности на сни-жение уровня преступности вя об-щественном транспорте. В настоя-

щее время в целях снижения уров-ня угроз, исходящих от преступных посягательств на транспорте обще-го пользования, которые направле-ны прежде всего против собствен-ности, необходимо бесплатно рас-пространять в общественных мес-тах информацию виктимологичес-кого характера в виде листовок, памяток, журналов и брошюр о ви-дах и последствиях хищений, о при-нципах, по которым преступник вы-бирает свою жертву, о способах вы-явления и предупреждения преступ-лений на транспорте и т. п., а также осуществлять быстрое прохождение оперативной информации по схеме «пассажир – полиция». Для этого прежде всего в электропоездах при-городного назначения должна бес-перебойно работать система связи внутривагонной радиотрансляции «пассажир – машинист – полиция».

По нашему мнению, в текущее время требуется безотлагательно про-вести ревизию и упорядочить россий-ское законодательство в сфере про-филактики преступных проявлений на транспорте, в особенности — в час-ти виктимологической профилакти-ки: следует четко распределить обя-занности по реализации мер викти-мологической профилактики между компетентными органами и должнос-тными лицами, а правовым нормам, прямо касающимся средств и меро-приятий виктимологической профи-лактики, следует придать строго им-перативный характер и обеспечить их соблюдение надзорными функци-ями и полномочиями судов и транс-портной прокуратуры.

Литература1. Корсаков К. В. Предупреждение преступных деяний корыстной направленности на же-

лезнодорожном транспорте в Российской Федерации//Вестник УрГУПС. 2011. 4. — С. 50. ISSN 2079-0392.

2. Кудрявцев В. Н. Причины конкретного преступления//Советская юстиция. 1970. 22. — С. 6.

3. Алимов С. П. Ситуация и преступление//Проблемы борьбы с преступностью. Матери-алы третьей научной конференции аспирантов и соискателей. М., 1968. — С. 14.

4. Франк Л. В. Потерпевшие от преступления и проблемы советской криминологии. Ду-шанбе, 1977. — С. 102.

75


5. Корсаков К. В. Криминологическое моделирование и язык криминологической на-уки//Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер.: «Право»; Вып. 7. 2006. 5. — С. 156. ISSN 1991-9778.

References1. Korsakov K. V. Preduprezhdeniye prestupnykh deyaniy korystnoy napravlennosti na zhe-

leznodorozhnom transporte v Rossiyskoy Federatsii [Preventing lucrative criminal acts on railway transport in the Russian Federation]//Vestnik UrGUPS, 2011. 4. — S. 50. ISSN 2079-0392.

2. Kudryavtsev V. N. Prichiny konkretnogo prestupleniya [Causes of a specific offence]//Sovets-kaya justitsiya, 1970. 22. — S. 6.

3. Alimov S. P. Situatsiya i prestupleniye [Situation and crime]//Problemy borby s prestupnostyu. Materialy tretyey nauchnoy konferentsii aspirantov i soiskateley. M., 1968. — S. 14.

4. Frank L. V. Poterpevshiye ot prestupleniya i problemy sovetskoy kriminologii [Crime vic-tims and problems of Soviet criminology]. Dushanbe, 1977. — S. 102.

5. Korsakov K. V. Kriminologicheskoye modelirovaniye i yazyk kriminologicheskoy nauki [Criminological modelling and language of criminology]//Vestnik Yuzhno-Uralskogo go-sudarstvennogo universiteta. Ser.: Pravo. Vyp. 7. 2006. 5. — S. 156. ISSN 1991-9778.


76


АннотацияДля экономического обоснования выбора ва-

рианта инвестиционного проекта вместо расчета показателей эффективности, которой инвестици-онный проект как явление не обладает, предла-гается на этапе формирования инвестиционной программы оценивать ожидаемое изменение се-бестоимости единицы продукции с учетом того, что реализация инвестиционного проекта оказы-вает различное влияние на динамику разных ее частей. На основе ожидаемых темпов роста себес-тоимости единицы продукции в части издержек на амортизацию (восстановление) в денежной форме средств (с учетом намеченных ко вложе-нию в орудия труда в процессе реализации ин-вестиционного проекта) и себестоимости едини-цы продукции в части издержек на наем рабочей силы предлагается рассчитывать по каждому ва-рианту проекта показатель экономической целе-сообразности его реализации.

Ключевые слова: инвестиционный проект, себестоимость про-

дукции, амортизация, экономическая целесооб-разность.

УДК 338.27

А. А. Вовк, С. Н. Остапенко, Ю. А. Вовк

Экономическое обоснование выбора инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте

UDC 338.27

A. A. Vovk, S. N. Ostapenko, Yu. A. Vovk

Economic justification of investment project selection on railway transport

AbstractFor economic justifi cation of the selec ted

option of an investment project, instead of calculating effi ciency indicators (the invest-ment project having no effi ciency as a phe-nomenon), it is suggested to assess the an-ticipated change of product unit cost at the stage of investment program generation, taking into account the fact that investment project implementation exerts different in-fl uence on dynamics of its various parts. It is suggested to calculate the indicator of imple-mentation economic feasibility for each pro-ject option based on the anticipated rates of product unit cost growth as regards depre-ciation (recovery) expenses in the monetary form (subject to those planned to be inves-ted into labour instruments during invest-ment project implementation) and product unit cost as regards expenses on hiring of la-bour.

Key words: investment project, product costs, depre-

ciation, economic feasibility.

Алексей Александрович Вовк, д-р экон. наук, профессор; кафедра «Бухгалтерский учет и статистика» Московского госу-дарственного университета путей сообщения; Москва, Россия. E-mail: [email protected].Сергей Николаевич Остапенко, инженер путей сообщения; председатель совета директоров компании «Мостгеоцентр»; Москва, Россия.Юлия Алексеевна Вовк, канд. эконом. наук; начальник отдела ОАО «РЖД»; Москва, Россия. E-mail: [email protected] Alexandrovitch Vovk, DSc in Economics, Professor; Bookkeeping and Statistics Chair of Moscow State University of Railway Transport; Moscow, Russia. E-mail: [email protected] Nikolayevitch Ostapenko, Engineer; Chairman of the Board of Directors at Mostgeocenter; Moscow, Russia.Julia Alexeyevna Vovk, PhD in Economics, Head of JSC RZD Department; Moscow, Russia. E-mail: [email protected].

УПРАВЛЕНИЕ.ЭКОНОМИКА

77

Управление. Экономика

В различной экономической ли-тературе по вопросам оценки экономической эффективности

инвестиций, осуществляемых в фор-ме капитальных вложений, отражен процесс развития научных взгля-дов на эту сложную проблему. При этом речь об эффективности инвес-тиций, которые только еще намече-но осуществить в форме капиталь-ных вложений, ведется, как правило, в прошедшем времени, то есть так, как будто уже все намеченное осу-ществлено и эффективность инвес-тиций оценивается на основе факти-ческих данных. Нигде не оговорено, что это расчеты ожидаемых резуль-татов реализации инвестиционных проектов, оценка возможной эконо-мии и т. д. и т. п.

Другое, не менее важное обсто-ятельство, а может быть и главное, свойственное многочисленным пуб-ликациям на эту актуальную тему, это то, что ставя вопросы оценки эф-фективности инвестиций, осущест-вляемых в форме капитальных вло-жений, авторы упускают из виду, что инвестиции для инвестора это не про-цесс, а явление, событие. А посколь-ку инвестиции не процесс, то и свой-ством эффективности не обладают. Поэтому разговоры об их эффектив-ности не только преждевременны, но и неправомерны вообще. Инвес-тиционные проекты, осуществляемые в форме капитальных вложений, об-ладают только свойством создавать условия для повышения эффектив-ности производственной деятель-ности. Повышение эффективности и создание условий для ее повыше-ния не одно и то же. Только поэтому, не вдаваясь в детали различных ме-тодик оценки эффективности инвес-тиций, осуществляемых в форме ка-питальных вложений, можно сделать вывод о некорректности постановки такой задачи.

Говоря об инвестиционных про-ектах, намечаемых к осуществле-нию в форме капитальных вложе-ний, необходимо акцентировать вни-

мание именно на оценке возможнос-тей, которые могут быть созданы для повышения эффективности производ-ственной деятельности организаций, в которых они реализуются или в ор-ганизациях смежных отраслей эко-номики, и оценивать их возможное влияние на динамику эффективнос-ти производства.

По нашему мнению, актуальной является задача не оценки эффек-тивности инвестиционных проектов (инвестиций), а оценки условий, ко-торые могут быть созданы ими после реализации для повышения эффек-тивности производственной деятель-ности. И вот этой проблеме в экономи-ческой литературе уделяется крайне мало внимания. Хотя выбор инвес-тиционных проектов, принимаемых к реализации, следовало бы произ-водить именно с учетом того, какие возможности они создают для повы-шения эффективности производствен-ной деятельности. Естественно, с эко-номических позиций следовало бы выбирать те инвестиционные про-екты, которые создают условия для большего повышения эффективнос-ти производственной деятельности. Однако при реализации инвестици-онных проектов могут решаться так-же и социальные задачи, и поэтому критерии выбора могут быть несколь-ко расширены. Все зависит от конк-ретной ситуации. Тем не менее пози-ция авторов заключается в том, что инвестиции, осуществляемые в фор-ме капитальных вложений, наряду с решением других задач обязатель-но должны создавать условия для по-вышения эффективности производс-твенной деятельности. Инвестиции, не решающие поставленной задачи, в условиях рыночных отношений бес-полезны.

Естественно, возникает вопрос: что же подразумевается под созда-нием условий для повышения эф-фективности производства? Нами предлагается под созданием усло-вий для повышения эффективнос-ти производства понимать положе-

78


ние, при котором выполнение опре-деленных изменений в элементах производства (орудия труда, пред-метах труда и рабочей силе) требует еще дополнительных действий (при-ведения в действие факторов), обес-печивающих реальное повышение эффективности производства. В та-кую ситуацию вписывается следую-щее: например, в результате инвес-тиций, осуществленных в форме ка-питальных вложений, произведена замена морально устаревших и фи-зически изношенных объектов основ-ных средств на новые современные объекты. Тем самым только созданы условия для повышения производи-тельности труда и снижения себесто-имости единицы продукции, посколь-ку фактического изменения назван-ных показателей еще не произошло. А вот будут ли использованы эти ус-ловия или нет, зависит от действий собственника средств производства или нанятых им менеджеров.

Так, чтобы обновление основных средств повысило производитель-ность труда, а собственник средств производства получил экономичес-кий эффект в виде прироста прибы-ли, надо, чтобы были изменены нор-мы труда и взамен действовавших ранее установлены новые, учиты-вающие факт обновления основных средств. Если собственник средств производства этого не сделает, то по-вышение производительности тру-да может произойти за счет других факторов, например, личного инте-реса работников в повышении за-работной платы, но уже без сниже-ния себестоимости единицы продук-ции и, соответственно, без прироста прибыли, поскольку рост производи-тельности труда будет сопровождать-ся пропорциональным ростом зара-ботной платы работников и весь эф-фект будет получен ими.

Из этого следует, что недостаточ-но реализовать инвестиционный про-ект, надо еще осуществить действия, направленные на использование со-зданных им условий повышения эф-

фективности производственной де-ятельности. Именно это важное об-стоятельство не учитывается, когда ставится задача оценки эффектив-ности инвестиций.

Создание условий для повышения эффективности производства в ре-зультате реализации инвестицион-ных проектов, осуществляемых в фор-ме капитальных вложений, можно оценить на основе возможных тем-пов роста одного из показателей эф-фективности производственной де-ятельности. Ранее нами было обосно-вано, что система показателей эффек-тивности производственной деятель-ности включает производительность труда, производительность коллек-тива организации, себестоимость единицы продукции, отдачу капи-тала, авансированного в производс-тво по продукции и рентабельность производства [1].

Динамика каждого показателя по-своему отражает влияние реали-зации инвестиционных проектов. Од-нако, по нашему мнению, только один из них может быть использован для оценки созданных условий повыше-ния эффективности производствен-ной деятельности. Таким показате-лем является себестоимость едини-цы продукции. Наш вывод обуслов-лен тем, что различные части этого показателя по-разному реагируют на внедрение инвестиционных проек-тов. Так, себестоимость единицы про-дукции в части издержек по аморти-зации (восстановлению) в денежной форме денежных средств, направлен-ных на обновление основных средств, в результате реализации инвестици-онного проекта увеличивается. Это происходит потому, что новые объ-екты основных средств, как прави-ло, дороже тех, которые они заменя-ют, а рост масштабов производства продукции, как правило, не пропор-ционален росту издержек по амор-тизации (восстановлению) в денеж-ной форме денежных средств, вло-женных в производство в результа-те реализации проекта.

79


Однако инвестиционный проект, который вызывает рост себестоимости единицы продукции, а следователь-но, снижение размера прибыли, пос-кольку продажа продукции произ-водится по тем же ценам, и, в конце концов, рентабельности производс-тва, экономически не выгоден соб-ственнику средств производства. Для собственника экономически целесо-образен тот проект, который обеспе-чивает снижение себестоимости еди-ницы продукции и, следовательно, рост рентабельности производства.

Для того чтобы в сложившейся си-туации снизить себестоимость едини-цы продукции, собственник средств производства должен предпринять меры для снижения себестоимости единицы продукции в части издер-жек на наем рабочей силы. Сниже-ние этой части себестоимости долж-но быть таким, чтобы оно компен-сировало увеличение себестоимости единицы продукции в части издер-жек по амортизации (восстановле-нию) в денежной форме денежных средств, вложенных в орудия труда. Таким образом, реализация инвес-тиционного проекта создает условия для снижения себестоимости едини-цы продукции тем, что позволяет соб-ственнику средств производства изме-нять нормы труда в сторону их ужес-точения, то есть повышать произво-дительную силу труда. И тем самым обеспечивать экономию труда, а сле-довательно, и экономию оплаты тру-да, что, в конце концов, выливается в экономию издержек на наем рабо-чей силы, как известно, складываю-щихся из фонда заработной платы, отчислений на социальные нужды и прочих издержек на наем рабочей силы (издержек на подготовку кад-ров, повышение квалификации ра-ботников, содержание жилого фон-да и т. п.).

Уровень производительной силы труда работников организации ха-рактеризует совокупность действую-щих норм труда. В силу того, что нор-мы труда образуют непосредственно

несопоставимую совокупность, дать обобщающую характристику размера этого показателя путем определения его среднего размера невозможно, а можно характеризовать только его динамику, рассчитывая индекс про-изводительной силы труда, порядок расчета которого обоснован в работе [2]. Таким образом, в процессе выбо-ра варианта инвестиционного проек-та должно быть определено, в какой мере должна быть повышена произ-водительная сила труда после его ре-ализации, чтобы обеспечить сниже-ние себестоимости единицы продук-ции в части издержек на наем рабо-чей силы и себестоимости единицы продукции в целом.

Критерием выбора инвестицион-ного проекта для реализации явля-ется результат сопоставления ожи-даемого темпа роста себестоимости единицы продукции организации в части издержек по амортизации (восстановлению) в денежной форме денежных средств, которые намечает-ся вложить в основные средства

a

QZI

и темпа роста (по существу — сниже-ния) себестоимости единицы продук-ции в части издержек на наем рабо-чей силы

p.c.

QZI , который может быть

назван показателем степени эконо-мической целесообразности реали-зации инвестиционного проекта kэ.ц:

pc/ .aQ QZ Zk I I=эц a

/ .Q QZ Zk I I=э.ц. р.с

Такое название показателя пол-ностью согласуется с приниципами наименования показателей, изло-женными в статье [3].

Поскольку первый показатель, в случае его выражения в процен-тах, больше ста, а второй — мень-ше ста, то реализация инвестицион-ного проекта является целесообраз-ной, если показатель экономической целесообразности больше единицы, при условии, что темп роста себес-тоимости единицы продукции орга-низации меньше ста или степень ее роста меньше единицы ( 1).Q

ZI При-чем чем показатель экономической

80


целесообразности больше единицы, тем значительнее должна быть сни-жена себестоимость единицы продук-ции в части издержек на наем рабо-чей силы за счет роста производи-тельной силы труда.

Наш вывод обусловлен тем, что динамика себестоимости единицы продукции в части издержек на наем рабочей силы, как это обосновано в работе [4], складывается под влия-нием следующих факторов: тарифная часовая ставка — в среднем Тс; раз-мер доплат, премий и компенсаций в расчете на один час труда ;eд.пр.к.

т соотношение отчислений на соци-альные нужды и фонда заработной платы kc.н; соотношение прочих изде-ржек на наем рабочей силы и фонда заработной платы; производитель-ная сила труда IHв; степень концен-трации и специализации производс-тва Q/q, взаимосвязь которых отража-ет формула

( )(1 ) / ( / ).Q QZ e k I q= + +д.пр.к пр.рсрс т НвТс

Снижение себестоимости едини-цы продукции за счет факторов, рас-положенных в числителе формулы, предполагает проведение мер, непо-пулярных среди работников органи-зации, поскольку они обусловлива-ют снижение их заработной платы и уровня их социальной защищен-ности, сокращение финансирования повышения квалификации работни-ков и других социальных программ, действующих в организации. В свя-зи с этим возможным фактором сни-жения себестоимости единицы про-дукции в части издержек на наем ра-бочей силы является производитель-ная сила труда.

Наряду с ростом производитель-ной силы труда снижение себесто-имости единицы продукции в час-ти издержек на наем рабочей силы, как следует из формулы, может быть обеспечено за счет повышения сте-пени концентрации и специализации производства. Действие этого факто-ра не связано с изменением норм тру-

да, а проявляется в том, что органи-зация после реализации инвестици-онного проекта в определенных ус-ловиях может увеличить масштабы создания продуктов труда, которые благодаря специализации, обуслов-ленной углублением разделения тру-да, становятся продукцией и тем са-мым повышают степень концентра-ции и специализации производства. Это может происходить благодаря созданию дополнительных рабочих мест и на этой основе — привлече-нию дополнительной рабочей силы.

Из этого следует, что снижение себестоимости единицы продукции в части издержек на наем рабо-чей силы реально возможно за счет двух факторов: производительной силы труда и степени специализации и концентрации производства. Одна-ко в современных условиях в России возможности повышения степени кон-центрации и специализации произ-водства ограничены.

Таким образом, выбор варианта инвестиционного проекта должен сопровождаться разработкой плана повышения производительной силы труда, реализация которого сдела-ет вариант проекта экономически целесообразным. В плане должны быть определены участки производ-ства, а может быть и конкретные ра-бочие места, на которых будут изме-нены нормы труда и указан ожидае-мый размер экономии затрат труда, оплаты за труд и издержек на наем рабочей силы. Намеченные к полу-чению результаты должны быть увя-заны с необходимым снижением се-бестоимости единицы продукции ор-ганизации.

Такой подход к экономическому обоснованию выбора инвестицион-ного проекта обусловливает необ-ходимость широкого использования финансовой отчетности организа-ции или группы тех организаций, в которых создаются условия для по-вышения эффективности производ-ственной деятельности после его ре-ализации.

81


На основе финансовой отчетнос-ти предлагается выполнять расчет показателей себестоимости единицы продукции в целом и ее слагаемых (себестоимости единицы продукции в части издержек: на амортизацию (восстановление) в денежной форме денежных средств, вложенных в ис-пользуемые орудия труда; на пред-меты труда; наем рабочей силы для года, предшествующего реализации инвеcтиционного проекта).

Затем, с учетом увеличения из-держек на амортизацию (восстанов-ление) в денежной форме денеж-ных средств, направленных на об-новление основных средств, то есть после реализации инвестиционно-го проекта, ожидаемого срока по-лезного использования этих объ-ектов и годовых норм амортизации определяется возможный размер себестоимости единицы продукции в части издержек на амортизацию (восстановление) в денежной фор-ме денежных средств, вложенных в основные средства с учетом реа-лизации инвестиционного проек-та. На основе полученных резуль-татов рассчитывается ожидаемый темп роста (индекс) этой части се-бестоимости единицы продукции, используя формулу:

a a a1( / ) 100.Q Q QI Z I= ⋅

a a.0 a.1( / ) 100.Q q q

ZI Z Z= ⋅

Себестоимость единицы продук-ции в части издержек на предметы труда для периода, в котором ожи-дается завершение реализации ин-вестиционного проекта, принимает-ся равной этому же показателю, рас-считанному для периода начала его реализации.

Необходимый для обеспечения экономической целесообразности ре-ализации инвестиционного проекта темп роста себестоимости единицы продукции в части издержек на наем рабочей силы устанавливается в та-ком размере, чтобы при этом обеспе-

чивалось снижение себестоимости единицы продукции в целом.

Обоснование темпа роста себесто-имости единицы продукции подкреп-ляется планом повышения произво-дительной силы труда.

В том случае, когда осуществляет-ся выбор варианта инвестиционного проекта из нескольких возможных, вместо расчета показателей так на-зываемой сравнительной эффектив-ности предлагается рассчитывать по-казатель экономической целесообраз-ности для каждого варианта, а затем путем сопоставления полученных ре-зультатов выбирать тот, у которого показатель экономической целесооб-разности выше, а следовательно, тот вариант, который обеспечивает боль-шее снижение себестоимости едини-цы продукции. При этом в качестве исходной базы расчетов использует-ся финансовая отчетность года, пред-шествующего голу реализации инвес-тиционного проекта. Тем самым обес-печивается сопоставимость результа-тов расчетов показателей экономи-ческой целесообразности.

Таким образом, для экономичес-кого обоснования выбора инвестици-онного проекта, вместо расчета по-казателей эффективности, которой инвестиционный проект не облада-ет, предлагается производить оцен-ку ожидаемого влияния его реали-зации на динамику себестоимости единицы продукции с учетом того, что реализация инвестиционного проекта оказывает различное вли-яние на изменение разных частей себестоимости единицы продукции. На основе ожидаемых темпов роста себестоимости единицы продукции в части издержек на амортизацию (восстановление) в денежной форме денежных средств, вложенных в ору-дия труда, и себестоимости единицы продукции в части издержек на наем рабочей силы предлагается рассчи-тывать показатель экономической це-лесообразности реализации инвести-ционных проектов.

82


Литература1. Вовк А. А. Оценка эффективности транспортного производства и резервов ее роста:

монография. М. : Крома, 2000. 295 с.2. Вовк А. А. Факторы роста производительности труда и характеристика их уровня и ди-

намики//Экономика железных дорог, 2. 2002. С. 59–68. ISSN 1727-6500.3. Вовк А. А. Проблемы развития терминологии экономики железнодорожного транс-

порта//Вестник УрГУПС, 2. 2010. С. 87–95. ISSN 2079-0392.4. Вовк А. А. Характеристика цены рабочей силы и факторов ее роста//Экономика же-

лезных дорог, 3. 2001. С 52–62. ISSN 1727-6500.

References1. Vovk A. A. Otsenka effektivnosti transportnogo proizvodstva i rezervov ee rosta: mono-

grafiya [Assessing transport production efficiency and reserves of its growth: monograph]. M. : Kroma, 2000. 295 s.

2. Vovk A. A. Faktory rosta proizvoditelnosti truda i kharakteristika ikh urovnya i dinamiki [Factors of labour productivity growth and description of their level and dynamics]//Eko-nomika zheleznykh dorog, No. 2. 2002. S. 59–68. ISSN 1727-6500.

3. Vovk A. A. Problemy razvitiya terminologii ekonomiki zheleznodorozhnogo transporta [Problems of development of railway transport terminology]//Vestnik UrGUPS, No. 2. 2010. S. 87–95. ISSN 2079-0392.

4. Vovk A. A. Kharakteristika tseny rabochey sily i faktorov ee rosta [Assessing labour price and its growth factors]//Ekonomika zheleznykh dorog, No. 3. 2001. S. 52–62. ISSN 1727-6500.


83


Василий Михайлович Сай, д-р техн. наук, профессор; кафедра «Путь и железнодорожное строительство» Уральского госу-дарственного университета путей сообщения; Екатеринбург, Россия. Е-mail: [email protected].Игорь Дмитриевич Громов, аспирант; кафедра «Путь и железнодорожное строительство» Уральского государственного уни-верситета путей сообщения; Екатеринбург, Россия. Е-mail: [email protected] M. Say — DSc in Engineering, professor; «Track and track facilities» chair; The Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. Е-mail: [email protected] D. Gromov — post-graduate student; «Track and track facilities» chair; The Ural State University of Railway Transport; Ekate-rinburg, Russia. Е-mail: [email protected].

УДК 658.014

В. М. Сай, И. Д. Громов

Об организации взаимодействия хозяйствующих субъектов в сетях с разделенными интересами (на примере компании ОАО «РЖД»)

UDC 658.014

V. М. Say, i. D. Gromov

On organization of economic entities’ interaction in the networks with separated interests (by the example of JSC «Russian Railways»)

АннотацияПроцесс организации работ при содержании

и развитии транспортной инфраструктуры пред-ставлен как некоторая сеть предприятий (хозяйс-твующих субъектов), преследующих при выпол-нения работ свои интересы. В статье поставлена задача и определены пути имитационного моде-лирования организации взаимодействия хозяйс-твующих субъектов.

Предложена обобщенная гомоморфная гра-фоаналитическая модель формализации органи-зационных процессов и обоснования взаимодейс-твия хозяйствующих субъектов в сетях с разде-ленными интересами.

Обозначены некоторые основополагающие ха-рактеристики взаимодействия и предложены ва-рианты обоснования исполнителей.

В качестве математического аппарата исполь-зован метод многокритериальной оптимизации.

Для оценки процесса взаимодействия и обос-нования управленческих решений предлагается воспользоваться интегральным показателем эф-фективности, включающим показатели эффек-тивности исполнителей и компании ОАО «РЖД», а также уровня их взаимодействия.

Ключевые слова: организационные сети, взаимодействие в се-

тях, сети с разделенными интересами, имитаци-онное моделирование.

AbstractThe process of works organization when

maintaining and developing transport infra-structure is presented as a network of enter-prises (economic entities), which study their own interests by work fulfillment. In the ar-ticle the task is set and the ways of simu-lation modeling of organizing economic enti-ties» interaction are identified.

It is offered an integrated homomor-phic graph-analytic model of organizational processes and justification of economic enti-ties interaction in the networks with separa-ted interests.

Some fundamental characteristics of in-teraction are identified and the variants of executors» justification are offered.

Method of multi-criterion optimization is used as a mathematical apparatus.

In order to estimate the interaction process and managerial decisions justifica-tion it is offered to use the integral efficien-cy index, including efficiency indexes of exe-cutors and JSC «Russian Raiways» and the level of their interaction.

Key words: organizational networks, interaction in

networks, networks with separated interests, simulation modeling.

84


Содержание и развитие транс-портной инфраструктуры — процесс кропотливый и тру-

доемкий не только в технологичес-ком плане, но и в организационном. Процесс существенно усложняется большим количеством его участни-ков и разнообразием форм взаимо-действия между ними, а также и тем обстоятельством, что каждой сторо-ной преследуются вполне конкрет-ные интересы, зачастую противоре-чащие интересам других участни-ков. К тому же, выполнение ремонт-но-строительных работ на действую-щих линиях, как правило, связано с предоставлением «окон» в графи-ке движения поездов. При этом все участники процесса обязаны соблю-дать императив отрасли — обеспече-ние безопасности движения поездов.

Перечисленные факторы, в сущ-ности, определяют организационные особенности реализации ремонтно-строительных работ при содержа-нии и развитии транспортной инф-раструктуры.

В организационном плане ремон-тно-строительные работы при содер-жании и развитии транспортной инф-раструктуры можно представить как некоторую сеть предприятий, пресле-дующих свои интересы.

В настоящей статье рассматрива-ется проблема организации взаимо-действия хозяйствующих субъектов в сетях с разделенными интересами.

Основная задача — сформировать общую схему взаимодействия в сетях с разделенными интересами и пред-ложить общую графоаналитическую модель взаимодействия в таких сетях.

Выделим в сети с разделенными интересами основных участников взаимодействия, чьи интересы за-трагиваются при содержании и раз-витии транспортной инфраструкту-ры (рис. 1).

На принятие управленческого решения влияют: компания ОАО «РЖД», хозяйствующие субъекты с ко-торыми она взаимодействует, а так-же субъект Федерации, на террито-

рии которого находится транспорт-ная инфраструктура и производят-ся ремонтно-строительные работы.

Хозяйствующие субъекты,

взаимодействующие с компанией ОАО

«РЖД»(ДО, ЗО, ОАО,

ЗАО, ООО и т.д.

Компания ОАО «РЖД» Субъект РФ

Содержание транспортной

инфраструктуры

Область интересов

Рис. 1. Основные участники взаимодействия

Взаимодействие между участни-ками процесса обусловлено множе-ством связей: информационных, фи-нансовых, технологических, социаль-ных и других.

В рамках данного исследования основное внимание уделено процес-сам, происходящим между компани-ей ОАО «РЖД» и хозяйствующими субъектами, так как вопросы о вза-имодействии компании с субъекта-ми РФ (регионами) были рассмотре-ны в работах [1–3]. Результаты этих исследований (в частности методи-ка оценки априорной состоятельнос-ти региона) использованы в настоя-щей работе.

Выстраивание в компании ОАО «РЖД» холдинговых отношений по-буждает всесторонне учитывать ин-тересы всех хозяйствующих субъек-тов. Возможность и необходимость формировать и отстаивать собствен-ные интересы появилась после того как ранее входившие в состав компа-нии ремонтно-строительные и произ-водственные структурные подразде-ления в процессе реформирования были преобразованы в хозяйствую-щие субъекты со статусом дочернего и зависимого общества.

Ранее, до реформирования, уп-равление структурными подразде-

85


лениями осуществлялось на основе организационно-распорядительного воздействия, регламентирования, об-щей корпоративной культуры и ав-таркии. Однако после преобразова-ний существование прежней системы взаимоотношений в компании ста-ло невозможным. Это связано с тем, что инфраструктура и хозяйствую-щие субъекты оказались в разных организационно-правовых полях, и отношения между ними необходи-мо выстраивать на контрактной ос-нове. Кроме этого, на рынке появи-лись новые ремонтно-строительные и производственные фирмы с широ-ким спектром организационно-пра-вовых форм и собственными инте-ресами [4].

Учитывая кардинально изменив-шуюся организационную структуру компании, для наиболее полного от-ражения всех процессов взаимодейс-твия предлагается рассматривать проблему с точки зрения сетевой ор-ганизации. Мы предлагаем восполь-зоваться термином «сети с разделен-ными интересами» [4, 5].

На сегодняшний день вопрос ор-ганизации работ в сетях с разделен-ными интересами изучен недоста-точно, хотя эта проблема присуща всем без исключения организацион-ным системам, в которых взаимодейс-твуют хозяйствующие субъекты. Это подтверждает актуальность и прак-тическую значимость подобных ис-следований.

При исследовании такой слож-ной организационно-экономичес-кой системы, как сети с разделен-ными интересами, сталкиваемся с проблемой невозможности прове-дения эксперимента непосредствен-но в процессе формирования сети, организации и производства работ, а уж тем более — неоднократного их повторения.

Исследовать сети с разделенны-ми интересами можно только с ис-пользованием имитационного моде-лирования, позволяющего проигры-вать на разработанной модели воз-

можные варианты и схемы органи-зационных сетей и внутрисистемное взаимодействие, опробовать посред-ством численных экспериментов ва-рианты управленческих решений, оценивать и выбирать среди них на-иболее приемлемые с точки зрения как отдельного хозяйствующего субъ-екта, так и системы в целом. Такие модели гомоморфные, что позволяет сформировать обозримое представле-ние необозримых на первый взгляд организационных сетей.

Следовательно, разрабатываемая имитационная модель должна носить прогнозный характер, позволять про-игрывание производственных сце-нариев, иметь возможность априо-ри оценить последствия принятых решений как для ОАО «РЖД», так и хозяйствующих субъектов.

Сформируем общие предпосыл-ки, которые составят основу имита-ционной модели.

На базе уже имеющихся разрабо-ток и собственного виденья предложе-на графическая модель взаимодей-ствия ОАО «РЖД» с хозяйствующи-ми субъектами в сетях с разделенны-ми интересами (рис. 2).

В качестве основы для графичес-кой модели использована радиаль-но-планетарная модель — математи-ческое понятие, введенное авторами работы [6]. Радиально-планетарная модель — это сетевая модель, адап-тированная для представления эко-номического взаимодействия желез-ной дороги с хозяйствующими субъ-ектами.

Основными участниками взаи-модействия в сетях с разделенными интересами выступают: ОАО «РЖД» (заказчик) в лице дирекции инфра-структуры, а также хозяйствующие субъекты, являющиеся исполните-лями работ по содержанию и разви-тию транспортной инфраструктуры.

Отметим некоторые принципиаль-ные моменты данной схемы.

Центр модели представлен ОАО «РЖД» в виде укрупненной иерархи-ческой структуры. Субъекты эконо-

86


мического окружения сгруппированы по трем орбитам следующим образом.

На текущем этапе реформирова-ния первую орбиту составляют еще не выделенные из организационной структуры ремонтно-строительные подразделения, отвечающие за со-держание инфраструктуры. Взаи-модействие с ними характеризуется наличием организационно-распоря-дительного воздействия. В перспек-тиве данные субъекты, скорее все-го, будут выполнять функции ген-подрядчиков.

На второй орбите представлены хозяйствующие субъекты, получив-шие статус дочерних и зависимых обществ. В цепочке подрядчиков они могут быть как генподрядчика-ми для субъектов более отдаленных орбит, так и субподрядчиками для первой орбиты.

Третья орбита состоит преимуще-ственно из поставщиков материалов, которые являются подрядчиками для второй орбиты и т. д.

Такое представление отображает факт разделения интересов как по иерархическим уровням ОАО «РЖД», так и по цепочке подрядчиков.

На схеме отражена возможность прямого взаимодействия между ОАО «РЖД» (в т. ч. ее иерархических уров-ней) и субъектами, расположенны-ми на отдаленных орбитах, без учас-тия предприятий, расположенных на ближних орбитах.

Для выполнения некоторых спе-цифических или непрофильных ра-бот схема предполагает взаимодейс-твие с компаниями, оказывающими услуги на свободном рынке.

Как и в любом производственном процессе, при содержании и разви-тии транспортной инфраструктуры важна стадия обоснования и заклю-чения договора-подряда, потому что, как правило, именно на этой стадии отражаются интересы сторон. Нор-мативной базой для регулирования взаимоотношений между хозяйству-ющими субъектами выступает Граж-данский кодекс РФ (гл. 37).

Общая структура имитационной модели взаимодействия хозяйствую-щих субъектов и последовательность ее реализации показана на рис. 3.

В первом блоке предлагается использовать организационно-тех-нические и экономические показа-

Рис. 2. Графическая модель взаимодействия ОАО «РЖД» с хозяйствующими субъектами в сетях с разделенными интересами

Дистанцияпути

Центральнаядирекция

инфраструк-туры

Центральныйаппарат

управления

Филиалдирекции

инфраструк-туры

Субъектыэкономического

окружения

Орбита 1

Орбита 2

Орбита 3

Связи междухозяйствующими

субъектами

Хозяйствующие субъекты,оказывающие услуги на

свободном рынке

Сектор путии сооружений

Секторэлектрификации

и электроснабжения

Сектор автоматикии телемеханики

Сектор инфраструктуры

87


1. Блок формирования исходной информации

2. Блок выбора исполнителей

3. Блок расчета интегрального показателя эффективности

4. Блок оценки влияния принятых решений на состоятельность региона

Рис. 3

тели, разделенные на три группы в зависимости от источника полу-чения:

показатели компании ОАО «РЖД» (вид и объем работ, выделенные де-нежные средства, количество и про-должительность «окон», которые мо-гут быть предоставлены и т. д.);

показатели хозяйствующих субъ-ектов (производственная мощность, целевая рентабельность, среднеспи-сочная численность персонала и т. д.);

показатели внешней среды (на-логовая нагрузка и др.).

Необходимо понимать, что оп-ределение видов и объемов работ по ремонту инфраструктуры, а так-же капитальное строительство зави-сят от потребностей региона в пере-возочной работе. Это обстоятельство должно быть учтено при сборе дан-ных. Кроме того, для полноценного и объективного расчета ряда эконо-мических показателей деятельнос-ти компании и хозяйствующих субъ-ектов необходимы сведения обо всех контрактах исполнителей, в том чис-ле и с субъектами, представленны-ми на рынке.

Значительное количество исход-ных параметров в имитационной модели открывает большие возмож-ности для дальнейшего исследова-ния их влияния на взаимодействие хозяй ствующих субъектов. Проведе-ние численных экспериментов позво-лит вырабатывать управленческие

решения, направленные на повы-шение эффективности функциони-рования как отдельных хозяйствую-щих субъектов, так и всего холдинга.

Выбор исполнителей очень важ-ный и далеко не простой этап (вто-рой блок, рис. 3) [6]. C одной сторо-ны, компания ОАО «РЖД» заинте-ресована в качественном и своевре-менном выполнении работ за прием-лемую стоимость, что, как правило, обеспечивается конкурсами, а с дру-гой, вынуждена обеспечивать заказа-ми всех участников холдинга и в пер-вую очередь дочерние и зависимые общества. Для обоснованного выбо-ра подрядчика имитационная мо-дель должна учитывать: общую си-туацию, сложившуюся в холдинге ОАО «РЖД»; возможную стоимость контракта; специфику предприятия; прогнозируемый уровень качества производства работ и историю взаи-модействия с ОАО «РЖД»; текущую организационную и экономическую ситуацию на предприятии; техни-ческую оснащенность предприятия; структуру стоимости производства работ; наличие параллельных про-ектов и т. п.

Отдельно подчеркнем важность такого фактора, как вид организа-ции работ.

При разработке модели предлага-ется рассматривать четыре наиболее распространённые на практике це-почки исполнителей (рис. 4).

88


В зависимости от количества участ ников и связей между ними может существенно изменяться и ме-ханизм формирования общего инте-реса со стороны исполнителя.

В имитационной модели необхо-димо учитывать производственные мощности хозяйствующих субъек-тов. На практике может сложиться ситуация, когда производственных мощностей предприятий, входящих в холдинг, недостаточно для выпол-нения всего объема работ, и заказчи-ку приходиться искать дополнитель-ные мощности на свободном рынке. На рис. 5 приведены два возможных варианта распределения объемов ра-бот с учетом производственных мощ-ностей хозяйствующих субъектов, входящих в холдинг, когда собствен-ных мощностей достаточно и недо-статочно.

Хозяйствующие субъекты, входя-щие в холдинг, со всеми работами при первом варианте в состоянии спра-виться собственными силами. Для выполнения некоторых специали-зированных работ возможно заклю-чение договоров со сторонними пред-приятиями. При наличии у хозяй-ствующих субъектов резервов произ-водственных мощностей их целесо-образно использовать для оказания услуг на свободном рынке.

Во втором варианте компания для выполнения всего запланированно-го объема работ напрямую заключа-ет договор с участником свободного рынка. При этом опять же могут воз-никать различные схемы организа-ции работ. Отличительная особен-ность в данном варианте — то, что, согласно внутреннему положению 2415 р от 31 мая 2004 г., испол-нителя работ выбирает конкурсная комиссия, что подразумевает совсем другой механизм взаимодействия, нежели с участниками холдинга.

Интересы хозяйствующих субъек-тов со свободного рынка учитывают-ся на стадии заключения контракта. Существенное влияние может ока-зать наличие перспективы вхожде-ния в холдинг хозяйствующего субъ-екта, а также если субъект является монополистом.

Анализируя текущую ситуацию в холдинге ОАО «РЖД», можно сде-лать вывод о преобладании пер-вого варианта. Согласно информа-ции о тендерах с сайта ОАО «РЖД», сторонние предприятия практичес-ки не выполняют работ по содержа-нию и развитию транспортной инф-раструктуры. Компания пользуется их услугами для выполнения капи-тальных ремонтов вокзалов, текущего ремонта автотранспорта и некоторой

Центральный

аппарат управления

Централь-ная дирекция инфраструк-

туры

Дирекция инфраструк-

туры

Дистанция пути

Генподрядчик

Филиал генподрядчика

`Объект

железнодорожной инфраструктуры

Внешний источник формирования

интереса

Основные виды организации работ

Поставщик

Субподрядчик

Генподрядчик

Поставщик

Субодрядчик

Подрядчик

Поставщик

Субподрядчик

Подрядчик

Поставщик

1 2 3 4

Контракт

Рис. 4. Принципиальная схема формирования интересов у заказчика и исполнителя в зависимости от вида организации работ

89


строительной техники, а также мно-жества других непрофильных работ.

В дальнейших исследованиях бу-дем полагать, что подконтрольных холдингу мощностей достаточно для выполнения работ.

Тогда при моделировании сетей с разделенными интересами орга-низационную модель взаимодейс-твия хозяйствующих субъектов бу-дем представлять так, как показа-но на рис. 6.

На рис. 6 отражены несколько характерных особенностей взаимо-действия:

— каждая связь предполагает собой заключенный договор между субъектами. Здесь заложено усло-вие, при котором участники холдин-га не должны оставаться без заказов; доли в общем объеме работ могут ва-рьироваться. Такая организация ра-бот по содержанию и развитию инф-раструктуры может снизить эффек-

Рис. 5. Варианты механизма взаимодействия выполнения объемов работ с учетом производственных мощностей исполнителей

ОАО «РЖД»

Вариант IСобственных производственных

мощностей достаточно

Вариант IIСобственных производственных

мощностей не достаточно

Использование производственных

мощностей со свободного рынка

Хозяйствующий субъект

(субподрядчик)

Оказание услуг на свободном рынке

Хозяйствующий субъект (клиент)

ОАО «РЖД»

Использование производственных

мощностей со свободного рынкаХозяйствующий

субъект (субподрядчик)

Оказание услуг на свободном рынке

Хозяйствующий субъект (клиент)


(Генподрядчик)


(субподрядчик)

Подряд-чик

Подряд-чик

Подряд-чик

Подряд-чик

Генподряд-чик




90


тивность деятельности холдинга. Поэтому имитационная модель ор-ганизации взаимодействия в сетях с разделенными интересами долж-на позволять урегулирования воз-можных трудностей при распреде-лении работы;

— для реализации заказов воз-можно, а зачастую и необходимо вы-страивать взаимосвязи между хозяйс-твующими субъектами одной орбиты. Это связано с достаточно обширным по номенклатуре и объемам комп-лексу работ, а также специализаци-ей деятельности субъектов.

Наличие множества цепочек вза-имодействия заставляет в начале исследования сконцентрировать-ся на более важных и устойчивых связях первых двух орбит. В даль-нейшем при более глубокой прора-

ботке модели планируется включе-ние интересов субъектов с последу-ющих орбит.

Существуют различные подходы к решению задачи поиска исполни-телей. Один из них описан в работе [7] и заключается в оценке экономи-ческой привлекательности предпри-ятий с использованием линейных форм. Основная идея данного мето-да состоит в ранжировании предпри-ятий по степени привлекательнос-ти и приемлемости для экономичес-кого взаимодействия. Оценочными критериями выступают фондоотда-ча предприятия, стоимость основ-ных фондов, уровень рентабельнос-ти, стоимость единицы продукции, доля заемных средств в обороте пред-приятия, степень износа основных производ ственных фондов, номенк-

Рис. 6. Организационная модель взаимодействия хозяйствующих субъектов

ОАО «РЖД»

Оказание услуг на свободном рынкеХозяйствующий

субъектХозяйствующий

субъектХозяйствующий

субъект

Использование производственных мощностей со свободного рынка




Поставщик

Поставщик

Подрядчик

Подрядчик

Подрядчик




91


латура продукции, оборачиваемость оборотных средств и т. д. Неоспори-мым плюсом данного метода явля-ется возможность оценить однопро-фильные предприятия с учетом зада-ваемых стандартов взаимодействия.

Другой подход связан с решением оптимизационной задачи. Для нача-ла выделим три основных категории, в которых заключаются главные ин-тересы сторон при выполнении стро-ительных работ: стоимость, качество и сроки производства. Что касается первых двух, то очевидно следую-щее: интерес заказчика заключает-ся в получении качественных услуг за приемлемую для себя стоимость, а вот интересы исполнителя — вы-полнить работу с максимальной для себя степенью экономической эффек-тивности.

Особого внимания заслуживает вопрос о сроках производства работ. Дело в том, что отличительной особен-ностью работ по содержанию транс-портной инфраструктуры является их выполнение в строго ограничен-ные по времени и количеству «окна».

Очевидно, что отступления от гра-фика предоставления «окон» оказы-вают серьёзное влияние на ремонт-но-строительный процесс как в ор-ганизационно-техническом плане, так и экономическом. Это приводит к сверхплановым расходам и убыт-кам, которые могут нести заказчик и подрядчик. И если при функциони-ровании МПС они списывались на за-траты производства, то сегодня одна из сторон на основании условий до-говора вправе потребовать выплаты неустойки или компенсации за срыв или непредоставление «окна».

Итак, крайне важно в процессе подготовки решения прийти к вза-имной договоренности по количест-ву и продолжительности «окон», дате и времени их проведения, определе-нию механизмов расчета неустойки в случае непредоставления, задерж-ки или срыва.

Для ответа на эти вопросы в рам-ках нашего исследования предстоит

разработка методики оценки влия-ния предоставления «окон» на вы-бор исполнителя и результатов его деятельности.

Для выбора исполнителя работ (генподрядчика, подрядчика) огра-ничимся двумя показателями — сто-имостью и качеством. В качестве ма-тематического аппарата воспользу-емся методом многокритериальной оптимизации.

Функция стоимости производства всего объема работ

1 , ,1 1

min,n m

i j i ji j

F a= =

= ⋅ →∑∑Ск (1)

где Скi, j — удельная стоимость конт-ракта по выполнению i-й работы j-м подрядчиком; ai, j — объем i-й рабо-ты, выполняемой j-м подрядчиком.

Функция качества производства всего объема работ

2 , ,1 1

maxn m

i j i ji j

F k a= =

= ⋅ →∑∑ . (2)

Под ki, j в данной формуле подразуме-ваются заданные в исходных данных комплексные показатели качества. На стадии прогнозирования в роли комплексного показателя качества предлагается использовать некото-рый априорный интегральный пока-затель, который являлся бы обобща-ющей величиной возможного уров-ня качества, зависящей от множес-тва факторов (стоимости контракта, сроков производства работ, объемов, трудоемкости и т. д.).

Систему ограничений для дан-ной оптимизационной задачи мож-но представить в виде

,1 1

, ,

1 max

2 min

,1

0,

n m

i ji j

i j i j

n

i ji

a Q

a aF FF F

a

= =

=

=

≤ ≥

≠

∑∑

∑

воз

(3)

где Q — весь запланированный объем ремонтно-строительных работ на рас-

92


четный период; ,i jaвоз — производ-ственные мощности предприятий ис-полнителей; Fmax — максимальный объем освоенных денежных средств; Fmin — минимальный объем освоен-ных денежных средств;

В качестве механизма компьютер-ной реализации может быть принят пакет «Поиск решения» в MS Excel, который осуществляет его методом обобщенного приведённого гради-ента (ОПГ).

Ясно, что представленный ме-тод многокритериальной оптими-зации не всегда позволяет решить поставленные задачи, предъявляе-мые к блоку выбора исполнителей, то есть потребуется использование других математических аппаратов.

При расчете интегрального пока-зателя эффективности (третий блок) воспользуемся исследованиями, из-ложенными в [4]. Классифицируем все показатели на три группы.

1. Показатели непосредственной эффективности исполнителей (отно-сятся только к ремонтно-строитель-ным организациям и основаны на внут-ренних показателях: объем выполнен-ных работ, производительность, рен-табельность, фондоотдача и др.), KХС.

2. Показатели уровня взаимодейс-твия. Характеризуют организацию работ и взаимодействия, то есть учи-тывают интересы железной дороги, ее структурных подразделений и хо-зяйствующих субъектов, Kвз.

3. Показатели, характеризующие последствия для ОАО «РЖД» в ре-зультате выполненных работ или оказанных услуг (отражают интере-сы ОАО «РЖД» в сохранении надле-жащего состояния транспортной ин-фраструктуры в течение всего норма-тивного срока службы), KРЖД.

Для всесторонней оценки процес-са взаимодействия и обоснования уп-равленческих решений предлагает-ся воспользоваться некоторым ин-тегральным показателем эффектив-ности Kинт.

Таким образом, принципиальную схему интеграционных преобразова-

ний показателей эффективности мож-но представить в виде уравнения:

,K a K b K c K= ⋅ + ⋅ + ⋅инт хс вз РЖД (4)где a, b, c — некоторые весовые ко-эффициенты.

В ходе дальнейших исследова-ний предстоит провести обстоятель-ный анализ каждой из составных час-тей интегрального показателя, про-верить их пригодность для оценки и принятия управленческих реше-ний, на основании численных экс-периментов сформировать атлас за-висимостей (графиков) интегрально-го показателя и промежуточных по-казателей из каждой подсистемы. В качестве основы для отбора пока-зателей в каждую из подсистем мо-гут быть использованы внутренние регламентирующие документы хол-динга. Например, для показателей первой подсистемы в компании ОАО «РЖД» данным документом являет-ся распоряжение от 30 июля 2007 г. 1444 р, утверждающее методику расчета целевых (контрольных) по-казателей эффективности деятель-ности дочерних обществ ОАО «РЖД».

Последний блок имитационной модели направлен на оценку вли-яния принятых решений на состоя-тельность региона и основан на на-учных разработках, приведенных в работах [1–3]. Учитывая специфи-ку рассматриваемого вопроса, а так-же результаты, полученные на пре-дыдущих этапах моделирования, воз-можна корректировка перечня фак-торов, из которых формируется коэф-фициент априорной состоятельности. В случае получения положительных результатов о проверке влияния при-нятых решений на состоятельность региона его можно считать полно-стью обоснованным и рекомендовать для практической реализации. При неудовлетворительных же результа-тах вносятся коррективы и согласо-вываются с компанией ОАО «РЖД» и хозяйствующими субъектами.

Реализация описанной в имита-ционной модели последовательности

93


действий должна придать рассмат-риваемой системе вектор развития, направленный на устойчивое и эф-фективное функционирование каж-дого субъекта.

Предложенная графоаналитичес-кая модель предполагает дальнейшее развитие. На ее основе предстоит по-строить методику оценки эффектив-ности полученных решений, заклю-чающуюся в сопоставление резуль-татов верификации модели.

В заключение отметим, что пред-ложенная в настоящей статье поста-новочная графоаналитическая мо-

дель организации взаимодействия в сетях с разделенными интереса-ми способствует дальнейшей стро-гой математической формализации, более детальной проработке всех аспектов взаимодействия, а также формированию конкретных мето-дик принятия управленческих ре-шений в наиболее распространен-ных ситуациях.

В завершенном виде модель пред-ставляет собой целостную систему ор-ганизации взаимодействия хозяй-ствующих субъектов в сетях с разде-ленными интересами.

Литература1. Шутюк С. В., Сай В. М., Афанасьева Н. А. Математическая модель согласования про-

грамм развития ОАО «РЖД» в регионе и субъекта РФ//Экономика железных дорог, 2005. 3. — С. 35–39. ISSN 1727-6500.

2. Сай В. М., Шутюк С. В. Методика формирования коэффициентов и способ оценки ап-риорной состоятельности региона//Транспорт Урала, 2005. 3. — С. 2–12. ISSN 1815-9400.

3. Сай В. М., Сизый С. В., Афанасьева Н. А. Согласование программ развития ОАО «РЖД» с региональными программами развития транспортной инфраструктуры//Транспорт Урала, 2010. 1. — С. 13–16. ISSN 1815-9400.

4. Сай В. М., Сизый С. В., Вихарев С. В., Варанкина К. А. Организация содержания транс-портной инфраструктуры в сетях с разделенными интересами с применением мате-матической теории автоматов//Вестник УрГУПС, 2011. 3. — С. 42–53. ISSN 2079-0392.

5. Щичко А. В., Сизый С. В., Вихарев С. В. Организационные процессы в сетях с разде-ленными интересами: актуальность, постановка задачи, план исследований//Вестник УрГУПС, 2009. 1–2. — С. 34–42. ISSN 2079-0392.

6. Сай В. М., Фомин В. К. Моделирование системы взаимоотношений железной дороги с хо-зяйствующими субъектами//Транспорт Урала, 2008. 4. — С. 15–19. ISSN 1815-9400.

7. Сизый С. В., Фомин В. К. Оценка экономической привлекательности предприятий с использованием линейных форм//Вестник УрГУПС, 2009. 3–4. — С. 33–14. ISSN 2070-0392.

References1. Shutjuk S. V., Say V. M., Afanasjeva N. A. Matematicheskaja model soglasovanija pro-

gramm razvitija JSC «RZD» v regione i subjekta RF [Mathematical model of matching development programs of JSC «Russian Railways» in the region and RF constituent ter-ritories]//Ekonomika zheleznykh dorog, 2005. 3.– S.35–39.ISSN 1727-6500.

2. Say V. M., Shutjuk S. V. Metodika formirovanija kojeffitsientov i sposob otsenki apriornoj sostojatelnosti regiona//Transport Urala, 2005. 3.– S.2–12.ISSN 1815-9400.

3. Say V. M., Sizy S. V., Afanasjeva N. A. Soglasovanie programm razvitija JSC «RZD» s re-gionalnymi programmami razvitija transportnoj infrastruktury [Coordination of JSC «Russian Railways» development programs with regional transport infrastructure deve-lopment programs]//Transport Urala, 2010. 1.– S.13–16. ISSN 1815-9400.

4. Say V. M., Sizy S. V., Vikharev S. V., Varankina K. A. Organizatsija soderzhanija transport-noj infrastruktury v setjakh s razdelennymi interesami s primeneniem matematicheskoj teorii avtomatov [Railway infrastructure maintenance in the networks of separated in-terests using mathematical theory of automata]//Vestnik UrGUPS, 2011. 3.– S. 42–53.ISSN 2079-0392.

5. Tschichko A. V., Sizy S. V., Vikharev S. V. Organizatsionnye protsessy v setjakh s razde-lennymi interesami: aktualnost, postanovka zadachi, plan issledovanij [Organizational processes in networks with shared interests: urgency, problem statement, research plan]//Vestnik UrGUPS, 2009. 1–2. — S. 34–42.ISSN 2079-0392.

94


6. Say V. M., Fomin V. K. Modelirovaniye sistemy vzaimootnoshenij zheleznoj dorogi s ho-zjajstvujutschimi subjektami [Modeling of railways interrelation system with economic entities]//Transport Urala, 2008. 4.– S.15–19. ISSN 1815-9400.

7. Sizy S. V., Fomin V. K. Otsenka ekonomicheskoj privlekatelnosti predprijatij s ispolzovaniem linejnykh form [The assessment of enterprises economic attractiveness with the use of lin-ear forms]//Vestnik UrGUPS, 2009. 3–4.– S. 33–14. ISSN 2070-0392.


95


АннотацияВ статье предлагается новый подход к опреде-

лению фундаментального понятия в операторской деятельности — «готовность к экстренным действи-ям» (ГЭД). Состояние ГЭД необходимо для операто-ров, работающих в режиме ожидания. Такой режим наиболее важен для современного автоматизиро-ванного производства. Состояние ГЭД также необ-ходимо для многих водительских профессий.

Разработанный авторами подход основывается на математической модели, исходящей из теории обнаружения сигналов. На основании моделиро-вания разработаны программно-аппаратный ком-плекс и методика определения ГЭД. Проведены эксперименты с репрезентативной выборкой сту-дентов пятого курса Уральского государственного университета путей сообщения, показавшие пол-ную пригодность данной методики для професси-онального отбора машинистов электровозов скоро-стного и высокоскоростного движения.

Ключевые слова: готовность к экстренной деятельности, теория

обнаружения сигналов, вероятности правильно-го обнаружения, пропуска цели, ложной тревоги, правильных отрицаний; программно-аппаратный комплекс.

УДК 656.212:658.382

В. М. Воронин, З. А. Наседкина

Моделирование готовности оператора к экстренному действию на основе теории обнаружения сигналов

UDC 656.212:658.382

V. M. Voronin, Z. A. Nasedkina

Modelling operator’s readiness to immediate response based on the signal detection theory

Владимир Митрофанович Воронин, д-р психолог. наук, профессор; кафедра «Управление эксплуатационной работой» Уральского государственного университета путей сообщения, профессор кафедры общей психологии и психологии личнос-ти Уральского федерального университета. Екатеринбург, Россия. Е-mail: [email protected].Зинаида Афанасьевна Наседкина, канд. техн. наук, доцент; кафедра механики Российского государственного професси-онально-педагогического университета. Екатеринбург, Россия.Vladimir Mitrofanovitch Voronin, DSc in Psychology, Professor; Management of Exploitation Work Chair of Ural State University of Railway Transport, Professor of General Psychology and Psychology of Personality Chair of Ural Federal University. Ekaterinburg, Russia. Е-mail: [email protected] Afanasyevna Nasedkina, PhD in Engineering, Assistant Professor; Mechanics Chair of Russian State Vocational Pedago-gical University; Ekaterinburg, Russia.

AbstractThe article offers a new approach to de-

termining the fundamental notion in ope-rator activity — «readiness to immediate response» (RIR). The RIR state is required for operators working in the idle mode. This mode is most important for modern com-puter-aided production. The RIR state is also required for many driver professions.

The authors’ elaborated approach is based on a mathematical model coming from the signal detection theory. Model-ling was the ground for developing a soft and hardware package and RIR determina-tion procedure. Experiments were carried out with a representative sample of fifth-year students from Ural State University of Railway Transport, who showed complete suitability of the method for occupational selection of drivers for high-speed electric locomotives.

Key words: readiness to immediate response, sig-

nal detection theory, probabilities of correct detection, missed target, false alarm, cor-rect negations; soft- and hardware package.

96


В настоящее время все большее значение придается исследо-ванию индивидуальных осо-

бенностей оператора при решении им сенсорно-моторных задач. Это связано с тем, что в условиях раз-вития автоматизации производства и транспорта деятельность человека существенно меняется: основной ак-цент переносится на его интеллекту-альные, мнестические и перцептив-ные функции. Особенную актуаль-ность эта проблема приобретает в ус-ловиях развития железнодорожного транспорта.

Ю. Н. Забродина отмечает, что в литературе (прежде всего, зару-бежной), посвященной психологии, существует множество работ, авто-ры которых пытаются найти соот-ветствие между некоторыми личност-ными свойствами индивида и харак-теристиками его восприятия [3]. Эти исследования по большей части ока-зались безуспешными, поскольку ос-новывались на попытке описать слож-ные и многоуровневые связи с линей-но-детерминистских позиций. Однако накопленный эмпирический матери-ал послужил важным фундаментом для дальнейших исследований, ве-дущихся с позиций системно-дина-мического подхода.

В практике железнодорожного транспорта большое значение имеет состояние готовности к экстренной де-ятельности (ГЭД), а при вождении ло-комотива именно этот параметр в ус-ловиях монотонной работы играет оп-ределяющую роль. Анализируя рабо-ты, в которых исследовалась ГЭД [4–6], отметим, что в качестве индикатора ГЭД использовались различные ва-риации времени реакции. Так, обще-принятый в отечественной инженер-ной психологии [6] показатель полу-чил название коэффициента рабочей установки (КРУ): τ τ/ ,K = срру инд где

срτ — среднее значение времени реак-ции; индτ — время реакции в данный момент работы (вычисляется по серии измерений). На основании использо-вания этого показателя в указанных

работах обнаружены некоторые зако-номерности динамики состояния ГЭД у машинистов.

Механизмы внимания интенсив-но исследовались в когнитивной пси-хологии. Достоверно установлено, что процессы внимания действуют на двух уровнях: на уровне, где мо-жет изменяться сенсорная чувстви-тельность, и на уровне принятия ре-шений, где могут устанавливаться различные критерии. Механизмы внимания могут изменить чувстви-тельность наблюдателя к входному сигналу с помощью внутреннего ме-ханизма «управление усилением». Посредством сдвига критерия меха-низм внимания может также изме-нить готовность наблюдателя к тому, что при оценивании будет предъяв-лен конкретный сигнал.

Теория обнаружения сигналов (ТОС) предлагает математический аппарат для описания рассмотрен-ных явлений [1, 2]. Поскольку эти явления очень важны и часто встре-чаются на практике, стоит более под-робно познакомиться с этой теорией.

Согласно ТОС, все перцептивные оценки совершаются в условиях неоп-ределенности, обусловленной нали-чием в перцептивной системе шума. Под шумом в данном случае понима-ется любое событие, не связанное при-чинно-следственными связями с тем сигналом, который пытается обнару-жить наблюдатель. В зрительных за-дачах, например, шум может быть связан с ослеплением наблюдателя, а в слуховых задачах — с влиянием гудения на частоте 60 Гц (частота переменного тока в блоке питания прибора). При вождении локомоти-ва в качестве шума выступают блики от деревьев, мелькание шпал и т. д.

Можно также предположить, что в некотором отделе нервной системе, который связан с измерением сиг-налов, поступающих от рецепторов, происходит и оценка степени прав-доподобия связи возникших ощу-щений с реальным входным сигна-лом. Даже при отсутствии реально-

97


го сигнала на входе уровень возбуж-дения меняется, что обусловлено как случайными флуктуациями во вне-шней среде, так и флуктуациями в самой нервной системе. Распреде-ление этого возбуждения представ-лено на рис 1.

Рис. 1. Распределение вероятностей собы-тий, наблюдаемых в отсутствие входного

сигнала 1

Предположим теперь, что когда поступает реальный сигнал, то вы-званное им возбуждение склады-вается с возбуждением, связанным с внутренним шумом нервной сис-темы, в результате чего показанное на рис. 1 распределение в среднем сдвигается вдоль оси величины со-бытия (рис. 2).

Рис. 2. Иллюстрация к теории обнаружения сигналов

N — распределение вероятностей без входных сиг-налов; SN — распределение при заданном реальном входе; область TP соответствует вероятности пра-вильного обнаружения; FP — вероятности ложной положительной оценки (ложная тревога); TN — ве-роятности правильной оценки отсутствия сигнала; FN — вероятности ложной отрицательной оценки (пропуск); C — граничная точка критерия наблюда-

теля; E — величина неоднозначного стимула

1 Качество рисунков в статье соответствует качеству предо-ставленных оригиналов.

Когда оператор оценивает, имеет-ся входной сигнал или нет, он изуча-ет имеющиеся данные и должен ре-шить, к какому распределению они относятся. Если уровень входного сигнала достаточно высок (S) или уровень шума достаточно низок (N), то принятие правильного решения не вызывает затруднений.

Однако в случае промежуточных уровней принимается статистическое решение (событие Е), поскольку собы-тие Е может принадлежать любому из двух распределений. В этом слу-чае оператор должен выбрать неко-торую точку на оси величины собы-тия, которая будет служить ему точ-кой отсчета и позволит принимать ре-шения. Назовем этот случай С. Если уровень активации оператора боль-ше, чем С, то он должен принять ре-шение: «Да, это был сигнал». Если же этот уровень меньше, чем С, то опера-тор должен сказать: «Нет, то, что было представлено, — это просто шум». Те-перь рассмотрим, где должна распо-лагаться точка отсчета.

Отметим, что после того, как вы-браны критерий и соответствующая граничная точка, можно выделить че-тыре зоны, помеченные на рис. 2 как ТР, FP, TN и FN. (Часто эти зоны на-зывают соответственно «правильное обнаружение», «ложная тревога», «правильный отказ» и «пропуск».) Удобно также изображать эти зоны в виде матрицы (рис. 3).

TP FP

FN TN То, что говорит наблюдатель

«Да» (сигнал предъявлен)

«Нет» (сигнал отсутствует)

Рис. 3

Более строгое изложение матема-тического аппарата ТОС приводится нами в [1], здесь же можно сделать одно интуитивно ясное дополнение, которое подчеркивает важность сфор-мулированной выше концепции обна-ружения сигнала оператором. Дело в том, что теперь он имеет возмож-ность рационально выбрать поло-жение точки С. Если оператор зна-ет, что сигналы предъявляются до-

98


вольно часто, то С следует сдвинуть влево вдоль оси величины события, и тогда в сомнительном случае он бу-дет давать ответ: «Сигнал предъяв-лен». Если последствия ошибки типа FP не очень существенны, а правиль-ный ответ ТР очень важен, то опять-таки С нужно сместить влево.

Наоборот, если сигнал появляет-ся редко, то последствия ошибок типа FN значительны, а если выполняет-ся ситуация TN, то С нужно сместить вправо. Если точно известны вероят-ности появления сигнала и «штраф», соответствующий каждой ситуации, указанной в клетках приведенной выше матрицы решений, то можно точно определить, где именно нуж-но расположить С.

Вследствие смещения С доля слу-чаев, описываемых ситуацией TF, может сдвинуться от нуля к едини-це независимо от изменения интен-сивности сигнала. Другими словами, в зависимости от ожиданий оператора и воспринимаемых значений TP, FP, TN и FN при обнаружении будут на-блюдаться ошибки с заданной веро-ятностью: с нулевой, единичной или некоторой промежуточной. Это объ-ясняется влиянием некоторых субъ-ективных факторов, связанных вли-янием верхних уровней при воспри-ятии на нижние.

Рассмотрим другую ситуацию. Предположим, что мы не меняем по-ложение С, но увеличиваем интен-сивность сигнала. Поскольку интен-сивность сигнала возрастает, то сред-нее значение SN сдвигается впра-во. Если же интенсивность сигнала уменьшится, то среднее значение распределения SN сдвинется влево. В каждом из этих случаев меняется соотношение обнаруживаемых сиг-налов (вероятность ТР). Таким об-разом, в ТОС интенсивность сигна-ла представлена расстоянием между средними значениями распределе-ний (в литературе для этого исполь-зуют обозначение d'), и этим рассто-янием определяется вклад в веро-ятность обнаружения сигналов фи-

зической стороны решаемой задачи и перцептивных процессов в направ-лении снизу вверх.

Краеугольный камень данного подхода — допущение того, что все перцептивные оценки имеют ста-тистическую неопределенность. От-сюда следует, что все перцептивные решения должны описываться с по-мощью двух параметров. Один пара-метр (интенсивность сигнала) опре-деляется физическими свойствами перерабатываемых сигналов, а дру-гой параметр (С) связан с принятым оператором критерием решения. Бо-лее подробный анализ ТОС в связи с задачами профотбора, наблюдения и контроля, а также данные, показы-вающие, что когда ТОС использует-ся в качестве нормативной модели, рабочие характеристики человека-оператора очень близки к оптималь-ным, приводятся в [1].

Здесь же достаточно сделать сле-дующее качественное замечание: если перцептивные реакции опе-ратора становятся неадекватными, то причин может быть две. Пер-вая связана со свойствами сигналов, и этим объясняется неэффективность работы оператора. В этом случае нуж-но обратить внимание на особеннос-ти рабочего места, аппаратуры, свето-вых табло и т. д. Вторая причина оп-ределяет, что замеченная неэффек-тивность вызвана субъективными факторами и наилучшим способом улучшить перцептивные оценки бу-дет тренировка оператора или изме-нение его мотивации. В этом случае следует изменить установку операто-ра в отношении вероятности предъ-явления сигналов, а также его пред-ставление о штрафной матрице, свя-занной с разными оценками.

Только после того как оптимизи-рован последний из перечисленных выше факторов, следует обращать внимание на реконструкцию само-го оборудования. Ряд допущений, приятых в ТОС, часто не выполняет-ся на практике. Однако общая кон-цепция ТОС более важна, чем вто-

99


ростепенные детали, от которых за-висит возможность или невозмож-ность количественного применения ТОС при решении конкретной зада-чи. Эта общая концепция выражается в виде следующего принципа: воспри-ятие определяется взаимодействи-ем физических параметров стимула и субъективных факторов, связан-ных с механизмами перцептивного управления у оператора.

Исследование особенностей формирования профессиональных навыков в моделирующем экспериментеВ задачу наших исследований

входит изучение психологических особенностей работы машиниста-оператора в условиях как обычных скоростей, так и высокоскоростного движения. С этой целью нами раз-работаны метод и программно-ап-паратный комплекс, которые позво-ляют оценивать параметры точности и времени перцептивно-моторной де-ятельности в условиях непрерывно-го напряженного отслеживания це-левого стимула, находящегося в ок-ружении помех.

Проведенный при создании мето-дики профессиографический анализ деятельности машиниста выявил сле-дующие специфические особенности.

1. Высокий удельный вес зритель-ной информации и в связи с этим ве-дущая роль зрительного восприятия в обнаружении и опознании значи-мых сигналов.

Это положение актуально, несмот-ря на то, что определенный объем информации машинист получает при помощи слухового и тактильно-вибрационного анализаторов. Так, с целью разгрузки зрительного ана-лизатора машиниста и повышения надежности получения им сигналь-ной информации в некоторых локо-мотивных приборах безопасности эта информация дублируется речевыми сигналами.

2. Общая монотонность работы, связанная с восприятием большо-

го количества однообразных сигна-лов и объектов по пути следования состава.

3. Объективная необходимость непрерывного и напряженного вни-мания, связанная не только с зада-чами точного восприятия путевых сигналов и знаков, но и с постоянной возможностью внезапного возникно-вения экстраординарных ситуаций, требующих максимально быстрых управляющих действий.

4. Ведущая роль информации от сигналов и событий, возникаю-щих вне самой управляемой систе-мы. Это объясняется тем, что вос-приятие приборной информации и осуществление управляющих воз-действий выполняются стандарт-ными приемами, высоко автомати-зированы, носят периодический ха-рактер и протекают как бы на фоне непрерывного и напряженного вне-шнего наблюдения. Именно резуль-таты внешнего наблюдения в пер-вую очередь диктуют частоту, кон-кретный момент, направленность и смысловое содержание действий, связанных как с получением при-борной, так и с вводом в систему ко-мандной информации.

На основе теоретических и эк-спериментальных исследований нами предлагается новый метод измерения ГЭД, который учиты-вает не только временные показа-тели, но и показатели ошибочнос-ти операторской деятельности. Од-ним из вариантов такого учета яв-ляется определение коэффициента готовности к экстренному действию (Kгэд) по формуле Kгэд = KруKбд,

где Kбд — коэффициент бдительности, отражающий способность оператора учитывать априорные вероятности появления сигнала и шума и цену, которую придется заплатить за при-нятые решения.

В развернутом виде коэффициент готовности к экстренному дей ствию выглядит следующим образом:

100


Kгэд = = Kру [P(S) P(H) C(H) –

– P(S) P(Miss) C(Miss) + + P(N) P(CR) C(CR) –

– P(N) P(FA) C(FA)],где P(S) и P(N) — априорные вероят-ности появления сигнала и шума; P(H) и P(FA) — вероятности попаданий и ложных тревог; P(Miss) и P(CR) — вероятности пропусков и правиль-ных отрицаний; C(H) и C(FA) — сто-имости попаданий и ложных тревог; C(Miss) и C(CR) — стоимости пропусков и правильных отрицаний [1].

Для вычисления количественных показателей испытуемых в условиях моделирующего эксперимента приме-нялся разработанный нами аппарат-но-программный комплекс, на кото-ром и были проведены эксперимен-ты. В них приняло участие 72 чело-века (студенты 5-го курса Уральско-го государственного университета путей сообщения, прошедшие прак-тику в роли помощников машинис-тов). Продолжительность экспери-мента для каждого испытуемого — 1,5 ч. Высокая монотонная нагрузка в эксперименте создавалась специ-фикой самого опыта (однообрази-ем и частотой повторяющихся воз-действий).

В разных типах экспериментов инструкция к задаче либо сообщала испытуемым априорные вероятнос-ти предъявления сигнала и шума, а также стоимости каждого из четы-рех исходов решения, либо вероят-ности и стоимости усваивались ими в ходе решения задачи, основыва-ясь на субъективной оценке вероят-ности предъявления сигнала и ин-формации от программы о качестве его работы. Критерий, которым ру-ководствовались испытуемые, выве-денный в рамках ТОС, — максими-зировать выигрыш. Стоимости четы-рех исходов решения могли варьиро-вать, причем для верных ответов они положительные (либо нулевые), для ошибочных — отрицательные (либо

нулевые). Испытуемые должны были учитывать их все для вынесения оп-тимального решения.

Эксперимент по исследованию бдительности и готовности к экс-тренному действию в лабораторных условиях был построен следующим образом. Вначале на основе 50 из-мерений определяется среднее зна-чение времени реакции срτ испы-туемого. Экспериментатор устанав-ливал максимальные значения це-левого стимула и времени его экс-позиции и минимальный уровень помех, то есть создавал наиболее ком-фортные условия для испытуемого, способствующие минимизации вре-мени реакции (ВР). Полученные ре-зультаты для двух испытуемых А. К. и В. П. составили 320 и 327 мс соот-ветственно при среднем по группе 336 мс.

Данная процедура занимает 5 мин 30 с. После этого можно при-ступить к основному эксперименту. Необходимые параметры стимуля-ции запоминаются программой и при запуске очередной серии их измене-ние не требуется. В ходе предвари-тельной части эксперимента, изме-няя значения параметров (размер сигнального стимула, время экспо-зиции сигнального стимула на фоне помех, яркость помех), эксперимента-тор устанавливает такой их уровень, при котором вероятность правильно-го обнаружения P(H) становится от-личной от единицы (приблизительно равной 0,85–0,9), а вероятность лож-ной тревоги P(FA) отличной от нуля. Априорная вероятность предъявле-ния сигнала P(S) при этом устанав-ливалась равной 0,5.

После этого испытуемый, полу-чив от экспериментатора информа-цию о вероятностях предъявления сигнала P(S) в сериях и информа-цию о штрафах за принятые реше-ния о пропуске цели и ложной тре-воге и поощрениях за правильное об-наружение и за правильную оценку отсутствия цели, приступает к основ-ному эксперименту.

101


Фрагменты динамики измене-ния Kру и Kгэд у двух испытуемых А. К. и В. П. в условиях монотонной рабо-ты показаны на рис. 4 и 5, на кото-рых отчетлива видна разница этих двух показателей.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие основ-ные выводы.

Во-первых, кривая коэффициен-та готовности к экстренному дейс-твию (Kгэд) располагается существен-но ниже, чем кривая коэффициен-

та рабочей установки (Kру). Из гра-фиков видно, что это в большей сте-пени проявилось у В. П., чем у А. К.

Во-вторых, кривые Kгэд и Kру испы-туемого не синхронизированы друг с другом, то есть подъемы и впади-ны на одной кривой не всегда сов-падают с подъемами и впадинами на другой. Такая картина отчетли-во наблюдается у испытуемого В. П. между 15-й и 23-й минутами и меж-ду 33-й и 38-й минутами. В большей или меньшей степени отсутствие син-

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

kгэдkру

Рис. 4. Динамика изменения коэффициентов готовности к экстренному действию и рабочей установки в ходе эксперимента (40-минутный фрагмент, исп. А. К.)

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 10 20 30 40 50 60

Кгэд Кру

Рис. 5. Динамика изменения коэффициентов готовности к экстренному действию и рабочей установки в ходе эксперимента (55-минутный фрагмент, исп. В. П.)

102


хронизации проявилось и у других испытуемых.

В-третьих, различные испытуемые в условиях монотонности характери-зуются разным уровнем своего коэф-фициента готовности к экстренному действию (Kгэд). Это отчетливо вид-но при сравнении графиков испы-туемых А. К. и В. П. Так, если у А. К.

кривая Kгэд располагается в полосе, ограниченной величинами 0,5 и 0,8, то у В. П. — в полосе, ограниченной величинами 0,2 и 0,6.

В заключение отметим, что ме-тодика и программно-аппаратный комплекс в настоящее время прохо-дят апробацию с целью практичес-кого внедрения.

Литература1. Воронин В. М. Современная инженерная психология на железнодорожном транспор-

те: монография/В. М. Воронин. — Екатеринбург : Изд-во УрГУПС, 2011. — С. 280. ISBN 978-5-94614-219-9.

2. Иган Дж. Теория обнаружения сигнала и анализ рабочих характеристик. М. : Наука, 1983. — С. 310.

3. Забродин Ю. М., Лебедев А. Н. Психофизиология и психофизика. М., 1977. — С. 178.4. Нерсесян Л. С., Конопкин О. А. Инженерная психология и проблема надежности ма-

шиниста. М., 1978. — С. 239.5. Основы инженерной психологии/Под ред. Б. Ф. Ломова. М.: Высшая школа, 1986. —

С. 445.6. Пушкин В. Н., Нерсесян Л. С. Железнодорожная психология. М., 1973. — С. 255.

References1. Voronin V. M. Sovremennaya inzhenernaya psikhologiya na zheleznodorozhnom

transporte: monografiya [Modern engineering psychology on railway transport: monograph]/V. M. Voronin. — Ekaterinburg: Izd-vo UrGUPS, 2011. — S. 280. ISBN 978-5-94614-219-9.

2. Egan J. Teoriya obnaruzheniya signala i analiz rabochikh kharakteristik [Signal detection theory and ROC analysis]. M. : Nauka, 1983. — S. 310.

3. Zabrodin Yu. M., Lebedev A. N. Psikhofiziologiya i psikhofizika [Psychophysiology and psychophysics]. M., 1977. — S. 178.

4. Nersesyan L. S., Konopkin O. A. Inzhenernaya psikhologiya i problema nadezhnosti mashinista [Engineering psychology and problem of driver reliability]. M., 1978. — S. 239.

5. Osnovy inzhenernoy psikhologii [Bases of engineering psychology]/Pod. red. [Ed. by] B. F. Lomova. M. : Vysshaya shkola, 1986. — S. 445.

6. Pushkin V. N., Nersesyan L. S. Zheleznodorozhnaya psikhologiya [Railway psychology]. M., 1973. — S. 255.

Статья сдана в редакцию 30 июня 2012 года

103


УДК 656.2 (09)

М. Т. Крючков, А. А. Конов, Б. И. Мацкевич

Анализ модернизации железнодорожного транспорта на Урале в 1956–1991 гг.

UDC 656.2 (09)

M. T. Kryuchkov, A. A. Konov, B. i. Matskevitch

Analyzing railway transport upgrade in the Urals in 1956–1991

Михаил Тимофеевич Крючков, д-р ист. наук, профессор; кафедра «Философия и история» Уральского государственного университета путей сообщения; Екатеринбург, Россия. Е-mail: [email protected].Алексей Александрович Конов, канд. ист. наук, доцент; кафедра «Философия и история» Уральского государственного университета путей сообщения; Екатеринбург, Россия. Е-mail: [email protected].Борислав Иванович Мацкевич, главный инженер Свердловской железной дороги (1986–1996 гг.); Пермь, Россия. E-mail: [email protected] Timofeyevitch Kryuchkov, DSc in History, Professor; Philosophy and History Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. Е-mail: [email protected] Alexandrovitch Konov, PhD in History, Professor; Philosophy and History Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. Е-mail: [email protected] Ivanovitch Matskevitch, Engineer; Sverdlovsk Railways — JSC RZD branch; Ekaterinburg, Russia.

АннотацияВ статье дан анализ модернизации железно-

дорожного транспорта на Урале в 1956–1991 гг. Исследованы особенности модернизационных процессов в четырех отраслях материально-тех-нической базы железных дорог на Урале: элек-трификация, введение новых видов локомотив-ной тяги, строительство новых железнодорожных линий и вторых путей, введение автоблокировки и электрической централизации стрелок.

По своим многообразным последствиям электрификация превзошла другие направле-ния развития научно-технического прогресса на транспорте. Новое транспортное строительство на Урале отличалось сложностью природно-кли-матических условий и потребовало применения новейших строительных технологий и техники. В заключение сделан вывод об успешном характе-ре модернизационных процессов на железных до-рогах Урала. Уральские железные дороги в 1956–1991 гг. обеспечили транзитные перевозки между западными и восточными районами СССР, обес-печили доступ к нефтяным и газовым месторож-дениям Западной Сибири.

Ключевые слова:электрификация, электровоз, тепловоз, вто-

рые пути, автоблокировка, Генеральный план электрификации железных дорог.

AbstractТhe article analyzes railway transport

upgrade in the Urals in 1956–1991. Peculia-rities of upgrade processes in four branches of the material technical base of railroads in the Urals were studied: electrification, in-troducing new kinds of locomotive traction, building new railway lines and side tracks, introducing automatic locking and elec-tric interlocking of points.

According to its diversified consequen-ces, electrification has surpassed the other trends of scientific and technical progress on transport. New transport construction in the Urals was noted for the complexity of natu-ral and climatic conditions and required the use of advanced construction technologies and machinery. The conclusion is drawn that up-grade processes on Ural railroads were suc-cessful. In 1956–1991, the Ural railroads en-sured transit carriage between the western and eastern regions of the USSR, provided access to oil and gas fields in Western Siberia.

Key words:electrification, electric locomotive, die-

sel-powered locomotive, side tracks, auto-matic locking, General Plan of electrifica-tion of railways.

104


Историческая наука рассмат-ривает модернизацию как все объемлющий процесс ин-

новационных мероприятий при пе-реходе от традиционного общества к современному индустриальному и постиндустриальному. Анализи-руя роль инноваций в истории чело-вечества, историки выделяют аграр-ную, индустриальную и постиндуст-риальную (инновационную) стадии модернизации. Каждой из них соот-ветствуют свои институты и культура.

1956–1991 гг. — такой историчес-кий этап развития, в котором все сто-роны модернизации совпали по вре-мени: новый этап научно-техничес-кой революции, выход человечества в космос, переход человечества в пос-тиндустриальное общество. В русле этих процессов оказалась советская Россия. Комплекс современных про-блем постсоветской России, связан-ных с модернизацией всех сторон жизни, отраслей экономики, особенно железнодорожного транспорта, поз-воляет обратиться к опыту прошлого.

В СССР железнодорожный транс-порт всегда имел исключительное значение. Он не только обеспечивал единство и целостность огромной со-циалистической державы, но и спо-собствовал освоению новых месторож-дений и перспективных производ-ственных районов, перевозил основ-ную часть потоков массовых грузов и создавал базовые условия жизне-деятельности населения. Таким об-разом, железнодорожный транспорт в СССР являлся не только объектом, но и субъектом модернизации.

В модернизации железнодорож-ного транспорта на Урале можно до-статочно четко выделить два больших этапа: первый — 1956–1970 гг. — ре-ализация на транспорте Генерально-го плана электрификации железных дорог (на электрическую тягу стали переводиться не отдельные участки, а целые направления, крупнейшие магистрали), активное транспорт-ное строительство, обновление локо-мотивного и вагонного парков; вто-

рой — 1970–1980-е гг. — увеличение пропускной и провозной способности железных дорог, улучшение техноло-гии всех производственных процес-сов, обобщение и внедрение передо-вых методов труда по совершенство-ванию технологии работы дорожных предприятий [1].

На первом этапе вступила в силу общесоюзная программа электрифи-кации железных дорог, имевшая це-лью повышение эффективности всей транспортной системы страны. Ин-тенсивное техническое перевооруже-ние железных дорог Урала позволи-ло многократно поднять их пропус-кную и провозную способность. Осу-ществлено комплексное обеспечение электроэнергией всех железнодорож-ных предприятий, а также прилега-ющих к железным дорогам районов. В результате нового транспортного строительства началось постепенное формирование новых транспортно-эко-номических связей Дальнего Востока и Сибири с районами Урала, Казах-стана и европейской частью страны.

На втором этапе модернизации железнодорожного транспорта Урала модернизационные импульсы посте-пенно затухают и теряют свою силу, что проявилось в возникновении це-лого ряда негативных тенденций: недостаточное внимание правитель-ства к ускорению технического пере-вооружения железных дорог края; ис-черпание железными дорогами уже к середине 1970-х гг. всех технологи-ческих резервов пропускной способ-ности; тенденция к значительному снижению объемов и качества рабо-ты; перенос центра внимания и ка-питальных вложений в строительс-тво новых линий на севере Тюмен-ской области в ущерб действующей части магистралей [2].

Основным направлением модер-низации железнодорожного транс-порта в 1956–1991 гг. стала электри-фикация железнодорожных линий. Можно выделить следующие пред-посылки электрификации железных дорог на Урале.

105


1. Бурное развитие электроэнер-гетики страны.

Транспортная электроэнергети-ка в послевоенные годы прошла путь от ветровых электростанций неболь-шой мощности и передвижных элект-ростанций до сооружения высоковоль-тных линий продольного электроснаб-жения, связанных с крупнейшими энергетическими системами страны.

2. Преимущества электрической и тепловозной тяги над паровозной.

Превосходство электровозов и теп-ловозов над паровозами состояло в том, что они сокращали числен-ность состава локомотивных бри-гад, уменьшали объем экипировоч-ных операций на единицу перевозок, экономили время на разгон и замед-ление поездов, увеличивали межре-монтные пробеги, улучшали усло-вия труда [3].

3. Рост интенсивности грузопе-ревозок по железнодорожным магис-тралям Урала.

Без электрификации железно-дорожного транспорта понадоби-лись бы огромные затраты на новое строительство и расширение сущес-твующего технического вооружения (на том же техническом уровне). Без электрификации транспорта потре-бовалось бы колоссальное количест-во подвижного состава, рельсов, вся-кого рода оборудования и материа-лов, чтобы обеспечить необходимый объем грузо- и пассажироперевозок.

4. Возможность подачи элект-роэнергии населению прилегающих к железной дороге районов.

Электрификация железных до-рог не ограничивалась областью тяги поездов — она была связана с про-никновением электроэнергии во все виды производственных процессов на транспорте. Это означало внедре-ние электропривода в локомотивных и вагонных депо, механизацию пог-рузочно-разгрузочных работ, механи-зацию сортировочных горок, разви-тие электросварки, электрозакалки, применение передвижных электро-станций для ремонта пути [3, с. 228].

В 1956 г. Совет Министров СССР принял Генеральный план электри-фикации железных дорог, предусмат-ривающий в период 1956–1970 гг. электрифицировать 40 тыс. км ли-ний, то есть увеличить протяженность электрифицированных железных до-рог в девять раз. Намечалось пере-вести на электрическую тягу в пер-вую очередь важнейшие грузонапря-женные линии, с большими размера-ми пассажирского движения и при-городные участки в 59 крупнейших промышленных центрах.

Электрификация железных дорог на Урале прошла два этапа.

I этап — 1951–1955 гг. — осущест-влен переход от электрификации от-дельных наиболее загруженных учас-тков к электрификации наиболее важных направлений большой про-тяженности с равнинным профилем.

II этап — 1956–1991 гг. — всту-пила в силу общесоюзная програм-ма электрификации железных дорог, имевшая целью повышение эффек-тивности всей транспортной систе-мы страны: электрическая тяга вво-дилась в действие на основных гру-зонапряженных направлениях боль-шой протяженности, связывающих европейскую часть страны с Уралом и Сибирью [4].

Процесс электрификации желез-ных дорог Урала имел ряд характер-ных особенностей. Во-первых, одно-временно с электрификацией линий осуществлялась комплексная техни-ческая реконструкция постоянных устройств железных дорог, повыша-ющая эффективность использова-ния мощных электровозов: удлиня-лись станционные пути, развивались узлы, устройства связи и СЦБ, про-водилась реконструкция локомотив-ного хозяйства. Во-вторых, ввод но-вых видов тяги на железных дорогах Урала носил некомплексный харак-тер. На прогрессивные виды тяги пе-реводилась лишь поездная работа. В вывозном, передаточном движе-нии и на маневрах в ряде случаев сохраняли паровую тягу. В-третьих,

106


необходимо указать на форсирован-ный характер строительно-монтаж-ных работ при электрификации. Тре-бовалось в предельно короткие сро-ки без ущерба для основных перево-зочных работ модернизировать обо-рудование на целых направлениях дорог, а не на отдельных участках.

Таким образом, процесс элект-рификации железных дорог Ура-ла осуществлялся самыми высоки-ми на сети железных дорог темпа-ми, что, в первую очередь, было свя-зано с их транзитным значением для восточных и европейских райо-нов СССР. Все строительные работы осуществлялись в тяжелых услови-ях непрерывного роста грузопотока.

Первой пробой сил уральских электрификаторов по реализации Ге-нерального плана электрификации железных дорог явилась электрифи-кация 85-километрового однопутно-го участка Свердловск – Дружинино по проекту Уралгипротранса. К ра-боте приступили в 1958 г.; в первых числах октября 1959 г. произвели хо-лодную обкатку линии, а еще через десять дней по ней прошел первый грузовой поезд.

В 1960 г. приступили к электрифи-кации двухпутного хода Балезино – Пермь – Шаля – Свердловск общей протяженностью 620 км. Строитель-ство и монтаж велись как никогда прежде быстро, ибо широко исполь-зовались типовые проекты, готовые крупные блоки, индустриальные ме-тоды. И уже в 1961 г. участок Пермь – Балезино сдан в эксплуатацию.

Электрификация Пермского от-деления Свердловской железной до-роги позволила не только увеличить пропускную и провозную способность, но значительно повысить производи-тельность труда и снизить себестои-мость перевозок. Были увеличены в сравнении с паровозной тягой учас-тки обращения новых локомотивов, переведены на автоматическое дейс-твие малодеятельные линейные стан-ции. Улучшение и упрощение струк-туры предприятий, кооперирование

цехов и производственных подразде-лений на Пермском отделении кос-нулось всех хозяйств [5].

Электрификация линии Балези-но – Свердловск завершена к концу 1963 г., а два года спустя паровозы полностью ушли с главного хода. Те-перь протяженность электрифициро-ванных участков Свердловской доро-ги приблизилась к 40 %, а доля гру-зооборота, приходящаяся на элект-рическую тягу, достигала почти 60 % [4, с. 225].

Переход на электрическую тягу повлек за собой перестройку систе-мы энергоснабжения уральских ма-гистралей. Многократно возросшее потребление электроэнергии желез-ные дороги уже не могли обеспечить за счет собственных — маломощных и неэкономичных — электростанций, и они ликвидировались, а тяговые подстанции подключались к объеди-ненной уральской энергосистеме. Но-вая система энергоснабжения была более надежна и экономична. Попут-но решался и целый ряд других про-блем — от энергопитания производ-ственных участков (депо, мастерских) до электрификации пристанционных поселков и замены керосиновых фо-нарей электрическими лампочками в системе сигнализации линейных станций и разъездов.

По мере расширения сети элект-рифицированных линий удлинялись тяговые плечи, устранялись лишние барьеры на пути поездов и тем са-мым готовились оптимальные усло-вия для применения на дороге более мощных и совершенных локомоти-вов. В 1950-е гг. электрифицирован-ные линии Свердловской дороги об-служивались в основном первенцами советского электровозостроения ВЛ19 мощностью 2040 л. с. В 1950 г. в депо станции Свердловск-Сортировочный поступили первые образцы электрово-за ВЛ22 (4550 л. с.), а в 1960-х гг. элек-тровозы ВЛ22 распространились уже по всей дороге. Вслед за ними появи-лись ВЛ8 (7350 л. с.), а потом и пасса-жирские электровозы ЧС2 [4, с. 226].

107


В 1978 г. в депо Свердловск-Сор-тировочный пришли новые электро-возы — многосекционные ВЛ11 Тби-лисского завода. К зиме 1980–1981 г. линию главного хода дороги Бале-зино – Пермь – Свердловск обслу-живали уже только новые локомо-тивы ВЛ11. На других участках Свердловской дороги успешно ра-ботали ВЛ22м, хорошо показавшие себя на трудных горных маршрутах. Сверд ловская дорога даже изъяви-ла желание принимать в свой парк электровозы ВЛ22м с других дорог, если там они не прижились или были повреждены — здесь их на-учились приводить в рабочее состо-яние. В частности, в 1977 г. по ука-занию МПС в локомотивное депо Пермь-Сортировочная были направ-лены на пополнение электровозно-го парка десять электровозов ВЛ22м из локомотивного депо Днепропет-ровск Юго-Западной железной до-роги. Ремонт ники депо Пермь-сор-тировочная круглосуточно труди-лись, чтобы запустить в эксплуата-цию пришедшие с Юго-Западной до-роги электровозы [5, с. 235]. Таким образом было получено и возвраще-но к жизни до сорока машин.

В 1970–1980-е гг. продолжили переводить на электрическую тягу линии, по которым двигались тран-зитные эшелоны с Урала на восток страны. Настоящим событием кон-ца 1960-х гг. явилась электрифика-ция 250-километровой линии Смыч-ка – Алапаевск – Егоршино – Богда-нович, вследствие чего значитель-но возросла пропускная способность важного грузового направления в об-ход Свердловского узла. Помимо же-лезнодорожных потребителей полу-чили надежное электроснабжение многие промышленные и сельскохо-зяйственные предприятия, находив-шиеся в регионе электрифицирован-ного участка. В частности, с тяговой подстанции Егоршино получил на-дежное электроснабжение Егоршин-ский радиозавод, с тяговой подстан-ции 228-й км – Сухоложский меха-

нический завод и деревообрабатыва-ющий комбинат [6].

Затем была протянута контакт-ная сеть над рядом крупных участков восточного и юго-восточного направ-лений, уже освоенных тепловозами: Свердловск – Каменск-Уральский (118 км) в 1972 г., Путевка – Богда-нович (91 км) в 1976 г., Богданович – Тюмень (225 км) в 1980 г. Всего за 1968–1980 гг. на Свердловской доро-ге электрифицировано более 1000 км линий. Практически все главные на-правления дороги теперь работали на электрической тяге.

В связи со строительством Рефтин-ской ГРЭС в 1986–1987 гг. и необхо-димостью подвоза для нее экибастуз-ского угля из Казахстана был постро-ен и электрифицирован второй путь Богданович – Рефт, а также построе-на отдельная электрифицированная ветка Рефт – Углеразгрузочная [6].

Достаточно быстрыми темпа-ми вводилась электрическая тяга на Южно-Уральской железной доро-ге, так как главный ход дороги являл-ся составной частью Транссибирской магистрали. Кроме того, рост добычи железной руды, производство офлю-сованного агломерата на Бакальских рудниках, а также пуск Саткинско-го и Новомагнезитового заводов тре-бовали значительного увеличения размеров движения поездов на же-лезной дороге. С этой целью в дека-бре 1954 г. Совет Министров СССР обязал руководство треста «Южурал-трансстрой» и Южно-Уральской доро-ги закончить электрификацию учас-тка Бакал – Бердяуш и тем самым значительно увеличить ее пропус-кную способность. Все работы были выполнены точно в срок.

В 1957 г. благодаря дружным уси-лиям коллективов строителей, мон-тажников и эксплуатационников всё направление Челябинск – Маку-шино (около 400 км) было электри-фицировано в невиданно короткий срок и при высоком качестве работ. В декабре 1960 г. проводились стро-ительные работы по электрифика-

108


ции на участках Челябинск – Кар-талы и Магнитогорск – Тобол. В кон-це 1965 г. электровозы и тепловозы выполняли 96,9 % перевозок против 21,4 % в 1955 г. В 1973 г. на Южно-Уральской дороге потушен послед-ний паровоз.

На первых электрифицирован-ных участках Южно-Уральской до-роги работали электровозы грузовой серии ВЛ22 м. В целом, локомотив-ный парк дороги был представлен тепловозами ТЭ3 Харьковского за-вода, 2 ТЭ10 В Ворошиловградского (Луганского) завода, ЧМЭ3 постройки завода ЧКД-Прага, ТГМ23 Людинов-ского завода. Пассажирские перевоз-ки на дороге осуществлялись тепло-возами ТЭП60. В 1980-е гг. на элек-трифицированных линиях Южно-Уральской дороги появились элект-ровозы ВЛ10, ВЛ60, ВЛ80, способные водить тяжелые грузовые поезда ве-сом в 6 тыс. т со скоростью до 100 км/ч.

Рассмотрим данные по выполне-нию Генерального плана электрифи-кации железных дорог СССР за пе-риод 1956–1990 гг. (по пятилетним планам); таблица 1.

Таблица 1Выполнение Генерального плана

электрификации железнодорожно-го транспорта СССР в 1956–1990 гг.,

км [7]

ПятилеткаГоды пя-тилетнего

планаПлан

Вы-полне-

ниеШестая 1956–1960 8100 8470Седьмая 1961–1965 15000 11070Восьмая 1966–1970 10000 9000Итого 1956–1970 33100 28540Девятая 1971–1975 6600 5000Десятая 1976–1980 4500 4600Одиннадца-тая 1981–1985 6400 4675

Двенадца-тая 1986–1990 8000 2577

Итого 1956–1990 58600 45392

Таблица 1 показывает, что Ге-неральный план электрификации железных дорог СССР даже в уре-занном виде не был выполнен. Ос-

новные причины: дефицит финан-сирования и рост сметной стоимос-ти электрификации; неспособность Минэнерго обеспечить своевремен-ный ввод в эксплуатацию генериру-ющих мощностей и высоковольтных линий 110–220 кВ для питания тя-говых подстанций; отрицательное влияние дискуссий о целесообразнос-ти электрификации однопутных ли-ний и перевода участков с тепловоз-ной тяги на электрическую.

Таблица 2 показывает, что протя-женность электрифицированных ли-ний Свердловской магистрали замет-но превышает протяженность линий Южно-Уральской магистрали. По-добную тенденцию можно объяснить двумя причинами: во-первых, сущест-венное место в модернизации Южно-Уральской дороги отводилось тепло-возной тяге в связи с форсированным освоением в 1954–1962 гг. целинных земель Северного Казахстана (ма-гистраль была главным связующим звеном с новыми целинными линия-ми); во-вторых, сложный горный ре-льеф местности Свердловской дороги больше соответствовал электрической тяге, чем тепловозной. Да и темпы электрификации Южно-Уральской дороги в 1966–1971 гг. оказались на-много интенсивнее темпов электри-фикации Свердловской дороги. Дан-ное обстоятельство связно с тем, что электрификация Южно-Уральской дороги осуществлялась по програм-ме электрификации Транссибирской магистрали, начальным звеном ко-торой она являлась.

В электрификации железных до-рог на Урале можно выделить три аспекта: технический, социальный и профессиональный.

1. Технический аспект. Среди до-стижений, напрямую связанных с ис-пользованием электрической тяги, — увеличение скоростей движения поез-дов всех категорий, повышение эконо-мичности работы железнодорожного транспорта, снижение отрицательно-го экологического воздействия на ок-ружающую среду.

109


В начале 1960-х гг. фактически достигнутый уровень технической скорости грузовых поездов составил 40 км/ч и пассажирских — 50 и более. Только за счет использования элек-тровозов и тепловозов открывалась возможность увеличить скорость поез-дов не менее чем в два раза. За семь лет (1958–1965 гг.) среднесуточный пробег электровозов возрос на 170 км, тепловозов — на 180 км [9].

Коренным образом изменились техническое оснащение локомо-тивных депо, существенно повыси-лось качество производства ремон-та. Практически во всех локомотив-ных депо в 1970-е гг. были созданы поточные линии по ремонту тяговых электродвигателей, букс, роликовых подшипников, внедрены механизиро-ванные стойла по ремонту электрово-зов и тепловозов. Во всех депо были смонтированы моечные установки для мойки деталей и узлов электро-возов, появились стенды для сборки колесно-моторных блоков локомоти-вов [5, с. 186].

2. Социальный аспект. Электри-фикация коренным образом улучши-ла работу и быт железнодорожников: к 1967 г. была завершена электри-фикация всех переездов, промежу-точных станций, разъездов, остано-вочных пунктов и линейно-путевых зданий для проживания железнодо-рожников на перегонах (таблица 3).

Данные таблицы 3 показывают, что потребление электроэнергии транспортом только за 1960–1980 гг. возросло почти в девять раз, а в 1976 г. оно превысило выработ-ку электроэнергии в стране в дово-енном 1940 г. В 1981 г. сельское хо-зяйство от распределительных се-тей железных дорог получало около 10 % потребляемой им электроэнер-гии. В 1981 г. рост электроэнергии, передаваемой районным потреби-телям, опережал рост потребления энергии на тягу поездов.

3. Профессиональный аспект. Внедрение электрической тяги при-вело к ликвидации таких профессий, связанных с тяжелыми и вредными

Таблица 2Протяженность электрифицированных линий Свердловской

и Южно-Уральской железных дорог в 1966–1987 гг. [8]

Дорога

1 января 1966 г. 1 января 1971 г. 1 января 1987 г.

км %

к эксплуа-тац. длине

км %


км %


Свердловская 2063 43,3 2359 44,1 3638 51,8Южно-Уральская 1122 22,6 2014 40,5 2845 56,5Сеть дорог СССР 24902 19 33862 25 50589 34,8

Таблица 3Потребление электроэнергии железнодорожным транспортом СССР

в 1955–1981 гг., млрд кВт/ч [8, с. 419–422]

ПоказательГоды

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1981Потребление электроэнергии ж.-д. транс-портом, в том числе на тягу поездов 6,0 13,7 26,7 38,0 51,3 58,4 59,9

Выработка электроэнергии собственными электростанциями МПС 1,53 1,39 0,97 0,54 0,42 0,32 0,27

Передано электроэнергии нетранспорт-ным потребителям через распределитель-ные сети и тяговые подстанции МПС

0,70 2,03 5,90 11,7 20,7 24 25,6

В том числе сельскому хозяйству 0,08 0,30 1,15 3,7 6,8 8,7 8,5

110


условиями труда, как кочегар, про-мывальщик, котельщик. Появились новые профессии, связанные с обслу-живанием устройств электроснабже-ния и ремонтом электроподвижно-го состава. Труд железнодорожни-ков стал более квалифицированным, повысился уровень подготовки кад-ров, резко изменились условия ра-боты в локомотивных депо, превра-тившихся в предприятия с высокой культурой производства. Резко уве-личилась потребность в квалифици-рованных специалистах: инженерах, техниках, рабочих. Происходившие в эти годы в кадровом потенциале же-лезных дорог Урала изменения на-иболее отчетливо видны на приме-ре Свердловской дороги (таблица 4).

Таблица 4 показывает постепен-ное вытеснение на Свердловской же-лезной дороге профессий машинис-та паровоза и паровозного кочегара. За 14 лет количество паровозных ма-шинистов уменьшилось на 2474 чел., паровозные кочегары практически полностью перестают использовать-ся в производственном процессе уже с 1971 года.

Электрификация потребовала со-здания серьезной научно-производ-ственной базы из восьми транспорт-ных вузов, в которых началась под-готовка инженеров по специальнос-тям «энергоснабжение» и «электри-ческий подвижной состав».

Для дорог Уральского региона квалифицированные кадры гото-вил созданный в 1956 г. Уральский электромеханический институт ин-женеров транспорта. На первом эта-пе своего развития институт имел

всего две специальности: «электри-фикация железнодорожного транс-порта» и «автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транс-порте». В 1958 г. на их базе были со-зданы электромеханический и элек-тротехнический факультеты.

В связи с электрификацией Свер-дловской железной дороги появилась острая необходимость подготовки спе-циалистов по техническому обслу-живанию, ремонту и эксплуатации электровозов в локомотивных депо и средств энергоснабжения дороги. С этой целью в 1956 г. в Пермском железнодорожном техникуме откры-ты отделения «Электроподвижной со-став» и «Энергоснабжение и энерге-тическое хозяйство железных дорог». В 1970-е гг. подготовку специалис-тов этих профилей передали Сверд-ловскому (ныне Уральскому) техни-куму железнодорожного транспор-та. Подготовка техников-паровозни-ков в Пермском железнодорожном техникуме полностью прекращена с 1959 года [11].

В 1970-е гг. руководящий состав Свердловской железной дороги на-правлялся на переподготовку в Ин-ститут повышения квалификации при Московском институте инжене-ров транспорта. Среди изучавших-ся на курсах дисциплин можно от-метить следующие: «Основы эконо-мики и управления производством», «Современные устройства и оборудо-вание локомотивных депо», «Техни-ческая электроника», «Передовые ме-тоды эксплуатации и ремонта локо-мотивов и электроподвижного соста-ва». В качестве практических заня-

Таблица 4Численный состав машинистов паровозов, электровозов, тепловозов и па-

ровозных кочегаров на Свердловской железной дороге в 1958–1972 гг., чел. [10]

ПрофессияГоды

1958 1960 1965 1969 1970 1971 1972Машинист паровоза 3138 3045 1862 1364 1109 956 664Машинист электровоза 585 689 1545 1916 1910 2057 2267Машинист тепловоза – 328 758 1307 1617 1853 2173Кочегар паровозный 2031 1907 746 318 202 – –

111


тий курсанты посещали передовые локомотивные депо Москва-Рамен-ское, Москва-Сортировочная, Люб-лино, Ленинград-Балтийский, Ле-нинград-Варшавский, Минск и Киев. Во время таких поездок уральские железнодорожники изучали спосо-бы механизации и автоматизации трудоемких процессов при ремонте локомотивов и мотор-вагонных сек-ций, эстетическое оформление цехов и территории депо, высокопроизводи-тельные приемы работы локомотив-ных бригад и ремонтников.

Нельзя не отметить значимость такого направления модернизации железнодорожного транспорта Ура-ла, как введение тепловозной тяги. В конце 1950-х–начале 1960-х гг. на Свердловской дороге паровозы были заменены тепловозами, пре-жде всего на Тюменском отделении. На этом отделении сооружение кон-тактной сети, строительство тяговых подстанций и иных объектов энер-гообеспечения потребовало бы мно-го времени и слишком больших ка-питальных затрат, которые окупи-лись бы не скоро. К тому же, здесь ощущался явный недостаток элект-роэнергии. Тепловозы были автоном-ней и практически не уступали элек-тровозам по тяговой силе и среднесу-точному пробегу.

К концу 1959 г. на Тюменское от-деление поступило 15 тепловозов ТЭ3, а в следующем году — более 30. В 1960 г. они полностью вытеснили с отделения паровозы.

Переход на тепловозную тягу при-вел к значительным и многообраз-ным последствиям. Удлинились тя-говые плечи. Паровозы могли водить составы из Тюмени на запад только до станции Поклевской (Талицы) — это 111 км, а на восток — до Вагая (144 км). Тепловозы позволили уд-линить западное плечо до самого Свердловска (325 км), восточное — до Называевской (423 км). Но перехо-ду на удлиненные тяговые плечи ме-шали границы между отделениями, поэтому к концу 1960 г. была произ-

ведена структурная реорганизация, коснувшаяся и границ между доро-гами. Сначала ликвидировали Ка-мышловское отделение, а принадле-жавший прежде ему участок от Бог-дановича до Талицы передали Тю-менскому отделению. Затем по при-казу МПС ликвидировали Ишимское отделение Омской дороги, и граница Тюменского отделения Свердловской дорогой была передвинута от Вагая на восток до Называевской. Исчезли ставшие теперь ненужными админис-тративные барьеры [4, с. 219–223].

Переход на тепловозную тягу спо-собствовал не только росту грузообо-рота — он самым благоприятным об-разом повлиял и на пассажирские пе-ревозки. В самом начале 1964 г. в ло-комотивное депо Тюмени поступили первые два локомотива ТЭП60, спе-циально предназначенные для пас-сажирских поездов. У них была бо-лее комфортабельная кабина, более удобная для обслуживания компо-новка узлов, потолок скорости был поднят до 160 км/ч.

В 1967 г. участки Серов – Ивдель и Сосьва – Серов были переведены с паровой тяги на тепловозную. Ма-невровая работа тоже осуществля-лась тепловозами, паровозы исполь-зовались только на хозяйственных работах.

В 1970-х гг. объемы перевозок с каждым годом значительно увели-чивались, менялись средства сигна-лизации и связи, строились новые пути, станции, строился железно-дорожный путь на север Тюменской области. В этих условиях тепловоз серии ТЭ3 не обеспечивал пропуск-ной способности Тюменского отделе-ния. Поэтому в марте 1973 г. на сме-ну тепловозам серии ТЭ3 в локомо-тивное депо Тюмень начали посту-пать новые, современные теплово-зы серии 2ТЭ116. Новые тепловозы были предназначены для работы с тя-желыми поездами на участке Свер-дловск – Называевская и обеспече-ния перевозок на участке Тюмень – Сургут. В 1982 г. первые тепловозы

112


2ТЭ116 начали работать на участке Серов – Ивдель, а позже и на участ-ке Серов – Карпунино [12].

Новые средства тяги намного ус-корили движение составов по ураль-ским магистралям. Чтобы направ-лять и регулировать столь интен-сивное движение, нужно было оснас-тить станции и перегоны дороги сов-ременными средствами автоматики и телемеханики, автоблокировкой, диспетчерской централизацией, ра-диосвязью. Эта работа стала еще од-ним из главных направлений, по ко-торым шла модернизация дорожно-го хозяйства в описываемые годы.

В 1950-е гг. на железных доро-гах Урала начался интенсивный перевод стрелок на электрическую централизацию: к октябрю 1957 г. электрических централизованных стрелок на Свердловской дороге на-считывалось 1254, к 1965 — 2468. В 1960–70-е гг. электрическая цент-рализация стрелок планомерно рас-пространялась на новые станции Свердловской дороги: Свердловск-Сортировочный, Серов-Сортировоч-ный, Синарская, Исеть, Шибаново, Камышлов, Войновка, Ишим, стан-ции Чусовского отделения.

Параллельно с централизацией стрелок на станциях оборудовались полуавтоматической и автоматичес-кой блокировкой перегоны. В од-ном лишь 1963 г. полуавтоматичес-кая блокировка была установлена на участках общей протяженностью 367 км, а всего к середине 1960-х гг. полуавтоматической и автоматичес-кой блокировкой было оборудовано уже более 80 % линий Свердловс-кой дороги.

К концу 1980-х гг. на Свердловс-кой дороге централизованные стрел-ки составляли уже около 90 % всех стрелочных переводов, почти 1100 км было оборудовано автоблокировкой и около 1,5 тыс. км — диспетчерс-кой централизацией [4, с. 229–230].

Наряду с электрификацией ог-ромную роль в модернизации же-лезнодорожного транспорта играет

новое железнодорожное строительс-тво — сооружение новых железнодо-рожных линий и вторых путей. Ос-новные цели строительства новых железнодорожных линий на Урале:

1) поддержание связи Центра с промышленными районами и обес-печение связи с целинными и залеж-ными землями Южного Урала и Ка-захстана, Красноярского края, Ново-сибирской и Омской областей, Орен-буржья;

2) обеспечение транспортной связи промышленных районов страны с же-лезнодорожными узлами и источни-ками нефтяного сырья, руд и других полезных ископаемых;

3) разгрузка существующих же-лезнодорожных линий края и улуч-шение пропускных способностей ряда железнодорожных узлов.

Новое железнодорожное строи-тельство на Урале имело свои осо-бенности.

1. Новые железнодорожные ли-нии Урала носили многоцелевой ха-рактер: они помогали осваивать ма-лообжитые районы Урала и Сибири, обеспечивали доступ к природным богатствам, служили заселению но-вых районов, укрепляли социально-экономические связи Урала с други-ми районами страны.

2. Зоны нового транспортного стро-ительства отличались крайне небла-гоприятными природно-климатичес-кими условиями: широким диапазо-ном изменения температур; большим количеством осадков; переувлажне-нием грунтов; отсутствием пригодных для железнодорожного строительства грунтов; чрезвычайной сложностью гидрографической сети; таежно-бо-лотистыми условиями, отдаленнос-тью от обжитых населенных мест [13].

В 1959 г. началось строительство дороги Ивдель – Обь. Трасса была проложена от Ивделя через лесные массивы на восток к верховьям реки Конда, затем следовала на северо-вос-ток на левый берег реки Обь. Пер-воначально железная дорога стро-илась как лесовозная. С помощью

113


линии намечалось вести разработ-ку огромных лесных массивов, рас-положенных в бассейнах рек Пелы-ма, Конды, Малой Сосьвы, Оби. Кро-ме того, было намечено вывозить сплавную древесину и другие гру-зы, поступающие по Оби. По мере уг-лубления трассы в нетронутые лес-ные массивы, ценное экспортное сы-рье — едва ли не главный в то вре-мя источник пополнения валютно-го фонда страны — стало поступать через северные ворота на Свердлов-скую магистраль мощным и нарас-тающим потоком [14].

Совместное наступление на тай-гу геологов и железнодорожников привело к блестящим результатам: за короткое время были открыты Бе-резовское, Игримское и ряд других крупных газовых и нефтяных мес-торождений. Дорога Ивдель – Обь врезалась в самую гущу открывае-мых в этом районе одно за другим газовых месторождений. Для про-ходки скважин, обустройства место-рождений, прокладки газопроводов понадобилось огромное количество техники и материалов. Вагоны с бу-ровым оборудованием и платформы с трубами большого диаметра про-пускались по новым участкам трас-сы подчас еще до того, как те сдава-лись в постоянную эксплуатацию.

Основная часть трассы от Перши-на до Сергинской со строительной длиной 372 км проходила по глухой тайге и пересекалась многими ре-ками и ручьями. В среднем почти на каждом километре новой линии приходилось строить одно искусст-венное сооружение. Потребовалось возвести и четыре больших моста — через реки Лозьву, Пелым, Куш-Юх-Юган и Крестьянскую.

Также была велика заболочен-ность трассы. На протяжении око-ло 65 км железную дорогу пришлось прокладывать через топкие непро-ходимые болота, промерзающие зи-мой на 2–2,5 м. В районе новострой-ки почти не было наиболее подходя-щих для земляного полотна крупно-

зернистых песков. Поэтому земляное полотно во многих случаях пришлось отсыпать из мелкозернистого песка и даже худших грунтов. Это привело к тому, что насыпь длительное вре-мя оставалась нестабилизирован-ной, за ней приходилось вниматель-но следить [15].

В 1962 г. первая часть линии — участок Ивдель – Конда — со стро-ительной длиной 218,5 км принята во временную эксплуатацию, а с 1 но-ября 1966 г. участок передан в веде-ние Министерства путей сообщения для постоянной эксплуатации. С на-чала движения по новой линии ходи-ли разносерийные тепловозы и даже не просто физически изношенные, но уже давно морально устаревшие паровозы «Ов». Отделение времен-ной эксплуатации не могло обеспе-чить ни тем, ни другим должного ухода. Локомотивное хозяйство ока-залось слабым звеном и стало тор-мозить развитие провозной способ-ности участка. Министерство транс-портного строительства выделило для линии-новостройки 40 теплово-зов ТЭМ1. Новые тепловозы стали поступать на участок Ивдель – Обь с февраля 1964 г.

На всем пути построили 24 стан-ции, при них — станционные посел-ки. Счет числу жителей в некото-рых из них уже в 1960-е гг. пошел на тысячи. Стала очевидной необхо-димость в налаживании пассажирс-кого сообщения. В конце 1967 г. про-длили маршрут поезда Серов – Ив-дель до станции Верхнекондинской (то есть примерно до середины но-вой трассы), потом до Нягани, а поз-же пустили поезд дальнего следова-ния Свердловск — Приобье, прочно связавший вновь обживаемые края с «цивилизацией» [4, с. 253].

2 апреля 1967 г. все население станции Сергино присутствовало на церемонии забивки «серебряного костыля». Принятая к эксплуатации линия была передана Серовскому от-делению, увеличив протяженность его линий сразу на 370 км.

114


Замысел протянуть железнодо-рожную линию Тавда – Сотник че-рез болота к среднему течению та-ежной реки Конды, к огромным мас-сивам нетронутых лесов ценней-ших хвойных пород, возник в нача-ле 1960-х гг. — после того как был накоплен весомый опыт прохожде-ния трасс в экстремальных условиях. 4 ноября 1967 г. трасса вышла к ус-тью очень короткой, но судоходной реки Ах, вытекающей из большого озера Леушинский Туман и всего че-рез два километра впадающей в пол-новодную Конду. 5 ноября офици-ально открыли движение по трассе.

За шесть лет в сложнейших ус-ловиях уложена рельсовая колея со всем ее обустройством, построе-ны 45 мостов (в том числе большой мост через Тавду), 29 водопропуск-ных труб, а также шесть станций, три разъезда, а при них 50 служеб-ных зданий, 100 капитальных жи-лых домов. Прокладка «трассы му-жества» Тавда – Сотник по сво-ей сложности не имела аналогов во всей предшествующей истории железнодорожного строительства на Урале [4, с. 256].

В конце 1963 г. было принято пос-тановление Совета Министров СССР «Об организации подготовительных работ по промышленному освоению открытых нефтяных и газовых мес-торождений и о дальнейшем разви-тии геологоразведочных работ в Тю-менской области».

11 декабря 1969 г. ЦК КПСС и Со-вет Министров обязали Министерс-тво путей сообщения и Министерс-тво транспортного строительства обеспечить ввод в действие желез-нодорожных линий Тюмень – Сургут и Сургут – Нижневартовск – Стре-жевое [16].

Выбор трассы Тюмень – То-больск – Сургут был продиктован сле-дующими обстоятельствами. Во-пер-вых, данный вариант трассы пред-ставлялся наиболее экономичным и рациональным, так как трасса при-мыкала к существующей сети вбли-

зи Тюмени — крупнейшего транс-портного узла, через который про-ходил основной поток грузов с Ура-ла и из центра страны. Во-вторых, не вызывала сомнений перспектива промышленного развития Тобольска, расположенного вблизи богатейших нефтяных месторождений. В-треть-их, выбранный вариант дороги имел перспективу дальнейшего развития на север: через Уренгой, Игарку в Но-рильск и на восток — в нефтегазо-носные районы Томской и восточной части Тюменской областей.

28 декабря 1977 г. министр путей сообщения подписал приказ о вклю-чении новой линии Тюмень – То-больск – Сургут в состав Свердлов-ской железной дороги.

13 февраля 1980 г. вышло поста-новление Совета Министров СССР «Об ускоренном развитии Уренгой-ского газонефтеконденсатного мес-торождения». Строительство доро-ги Сургут – Уренгой было объявле-но ударной комсомольской стройкой. 10 ноября 1984 г. во временную экс-плуатацию была принята железно-дорожная линия Коротчаево (Урен-гой) – Новый Уренгой. 27 июня 1986 г. открыто рабочее движение поездов по маршруту Новый Уренгой – Озер-ная протяженностью 214 км. Далее строители потянули линии к Пан-годам, Старому Надыму и Ямбургу, что являлось логическим продолже-нием Сургутского отделения Сверд-ловской железной дороги. Конечная цель — крупнейшее Ямбургское га-зовое месторождение.

Условия строительства в районах Крайнего Севера оказались еще бо-лее суровыми, чем на западе Сиби-ри. Проходя в зоне вечной мерзло-ты, железнодорожная линия Ягель-ная – Ямбург длиной 236 км пересе-кала пять крупных притоков реки Пур, полсотни речек и ручьев. Район строительства характеризовался су-ровым континентальным климатом с холодной продолжительной зимой, коротким прохладным летом, недол-гими весной и осенью, непродолжи-

115


тельным безморозным периодом. В этих условиях на линии Ягель-ная – Ямбург было выполнено более 13 млн м 3 земляных работ, возведе-но 329 искусственных сооружений, включая один большой мост, 35 од-нопролетных железобетонных мос-тов и 141 металлическую гофриро-ванную трубу [17].

Однако по решению правительс-тва СССР весной 1989 г. финансиро-вание сооружения всех новых учас-тков на севере Сибири прекращено. Страна, охваченная экономическим и финансовым кризисом, уже проща-лась со своим прошлым — советской системой хозяйствования.

Уральский регион и Западная Си-бирь в транспортном отношении ста-ли настоящим научным открытием для советских ученых транспорта. Здесь транспортными проектиров-щиками и строителями накоплен бо-гатейший опыт работы в экстремаль-ных природных условиях, отработа-но применение новой техники и обо-рудования, применены новые стро-ительные материалы и технологии (таблица 5).

Таким образом, железнодорож-ные новостройки Урала стали ис-пытательным полигоном, на кото-

ром прошли проверку все перспек-тивные технологии транспортного строительства. Эти технологии впос-ледствии нашли самое широкое рас-пространение в транспортном строи-тельстве СССР. При восстановлении железнодорожной станции Сверд-ловск-Сортировочный в 1988–1989 гг. был обретен богатейший опыт орга-низации работ в условиях чрезвы-чайной ситуации.

Огромное значение для модерни-зации железнодорожного транспорта на Урале имело строительство вторых путей на наиболее важных транзит-ных направлениях уральских магис-тралей. Строительство вторых путей было вызвано исчерпанием резервов пропускной и провозной способностей железных дорог на основных направ-лениях сети, в том числе и Уральского региона, и увеличением темпов роста перевозок грузов и пассажиров. Вто-рые пути позволяли увеличить пере-рабатывающую способность железно-дорожных узлов, повысить пропуск-ную способность железнодорожных перегонов, увеличить вывоз продук-ции с промышленных предприятий.

К 1954 г. для быстрого развития экономики страны требовалось резко увеличить объемы перевозок, особенно

Таблица 5Инновационные строительные технологии, впервые примененные на же-

лезнодорожном транспорте Урала в 1956–1991 гг. [13]

Строительный объект Годы строительства Инновационные технологии

Все новостройки Урала 1956–1991

Типовые свайно-эстакадные мосты и ме-таллические гофрированные трубы, ус-коряющие строительные работы

Тавда – Сотник 1960–1967Асбестовый балласт, служивший водоот-талкивающим средством, способствуя за-щите земляного полотна от переувлаж-нения и деформации

Тюмень – Тобольск – Сургут 1965–1978

Гидромеханизация земляных работ: на-мыв бунтов песка земляным снарядом со дна озер и рек при сооружении земля-ного полотна; укрепление откосов зем-ляного полотна гидропосевом

Сургут – Уренгой 1976–1980Применение геотекстиля — нетканого синтетического материала, используе-мого для предупреждения деформации земляного полотна

116


в направлении Сибирь – Урал – Центр через Свердловский узел по желез-нодорожным линиям Пермь – Свер-дловск – Тюмень – Омск и Казань – Свердловск – Курган. Эти однопут-ные линии не могли обеспечить про-пуск непрерывно возраставших гру-зо- и пассажиропотоков. Возникла необходимость их постепенного пре-вращения в двухпутные электрифи-цированные магистрали.

В 1969–1972 гг. построены вторые пути на участке Кизел – Соликамск для обеспечения вывоза калийных удобрений, производство которых в девятой пятилетке (1971–1975 гг.) с пуском второго и третьего Березни-ковских комбинатов резко увеличи-лось. В 1968–1972 гг. построены вто-рые пути Дружинино – Свердловск.

В течение 1964–1974 гг. осущест-влено строительство вторых путей на наиболее грузонапряженных учас-тках Гороблагодатская – Смычка и Сагра – Свердловск, а на участ-ке Нижний Тагил – Сагра выпол-нено удлинение путей на станциях и построены две двухпутные вставки на лимитирующих перегонах. В ре-зультате Свердловская железная до-рога получила свое второе рождение и трансформировалась в техничес-ки оснащенную электрифицирован-ную двухпутную линию, обеспечива-ющую бесперебойную перевозку на-родно-хозяйственных грузов и рас-полагающую необходимыми резер-вами провозной способности.

В 1974–1977 гг. построены вто-рые пути Решеты – Арамиль, кото-рые обеспечили возможность соеди-нения четырех широтных направле-ний с пропуском транзитного грузо-потока в обход Свердловского желез-нодорожного узла [18].

В 1986–1990 гг. проектировались и строились по проектам Уралгипро-транса вторые пути на участках Бог-данович – Рефт, Левшино – Чусовс-кая, Богданович – Каменск-Ураль-ский, Курган – Колчедан с мостом через реку Исеть, Кокчетав – Пески Целинные – Пресногорьковская –

Утяк, Кзыл-Тау – Кокчетав. Вторые пути на этих направлениях обеспе-чили дополнительные резервы про-пускной и провозной способностей уральских железных дорог и увели-чили темпы роста объема перевозок и объема переработки в крупнейших узлах и станциях с сортировочными системами.

Следует отметить, что вторые пути Кокчетав – Пески Целинные – Пре-сногорьковская – Утяк, Богданович – Рефт построены для обслуживания крупнейшей на Урале Рефтинской ГРЭС (первая очередь запущена в 1972 г.), «съедающая» десятки ва-гонов экибастузского угля в сутки. С открытием для движения указан-ных вторых путей угольные маршру-ты из Казахстана мощным потоком пошли на новую Рефтинскую ГРЭС. На участке Богданович – Рефт для организации ускоренного пропуска поездов была применена диспетчер-ская централизация.

Таблица 6Темпы строительства вторых путей на железных дорогах Урала в 1959–

1985 гг., км [18, с. 87–99]

Строитель-ство вторых

путей

1959–1965гг.

1966–1975гг.

1976–1980гг.

1981–1985гг.

Построено вторых пу-

тей, км870 620 317,4 286,15

Таблица 6 свидетельствует о пос-тепенном снижении темпов строи-тельства вторых путей на железных дорогах региона, что связано прежде всего с недостаточным финансирова-нием и недостаточным выделением материалов верхнего строения пути. Снижение темпов строительства вто-рых путей на Урале вели к дефици-ту пропускных способностей желез-ных дорог.

Модернизационные процессы на железных дорогах Урала сдержи-вались целым рядом отрицательных факторов, которые постепенно возоб-ладали в середине 1970-х–1980-е гг. и вызвали в материально-техничес-

117


кой базе железных дорог застойные явления. К таким отрицательным факторам можно отнести: низкие темпы развития основных узлов же-лезных дорог (особенно Свердлов-ского, Пермского, Тюменского, Ка-менск-Уральского); несвоевременное и неполное выделение капитальных вложений; эксплуатация в грузовом движении более 70 % маломощных и тихоходных локомотивов устарев-шей серии; недостаточная база для ремонта и подготовки грузовых ва-гонов под погрузку; ежегодное сни-жение поставок материалов верхне-го строения пути (рельсов, стрелоч-ных переводов, крестовин, шпал, пе-реводных брусьев) для оздоровления путевого хозяйства [19].

В этих сложных условиях для удовлетворения транспортных по-требностей промышленности и на-селения Урала потребовалось при-ложить большие усилия по мобили-зации внутренних резервов, повы-шению трудовой и технологической дисциплины, усилению спроса и от-ветственности, провести ряд неотлож-ных мер. В результате уже в 1983 г. Свердловская дорога обеспечила вы-полнение плановых заданий по ос-новным объемным и качественным показателям на относительно высо-ком уровне. Набранный темп сохра-нили и в 1984 г. Однако план 1985 г. был выполнен дорогой с большим на-пряжением.

В 1980–1990 гг. Свердловская же-лезная дорога достигла пика в ис-тории перевозок. Рост грузопотоков значительно сдерживался дефици-том пропускных способностей. Только за период 1981–1990 гг. в хозяйство Свердловской дороги было вложено около двух млрд рублей. Из них бо-лее 60 % — в объекты производствен-ного назначения, в основном — Се-вера, в ущерб коренному развитию, техническому переоснащению, мо-дернизации и текущему содержа-нию технической базы на действую-щей части дороги. Состояние отрас-левых хозяйств дороги находилось

в явной диспропорции с предъяв-ляемыми к ним требованиями [20].

Подведем итоги модернизации же-лезнодорожного транспорта на Ура-ле в 1956–1991 гг.

1. В 1956–1991 гг. электрифика-ция и новое транспортное строитель-ство стали основными, магистраль-ными направлениями модерниза-ции железнодорожного транспорта Урала. Оба направления модерниза-ции послужили мощным механизмом распространения на транспорте це-лого комплекса инноваций и по сво-им последствиям превзошли осталь-ные направления развития научно-технического прогресса на железных дорогах края.

2. В середине 1950-х–1991 гг. на-ибольший объем строительных ра-бот на железнодорожном транспор-те СССР так или иначе был связан с железнодорожными коммуника-циями Урала. Два основных факто-ра — Урал как опорная индустриаль-ная база СССР и Урал как транзит-ное пространство между западными и восточными районами СССР — пос-тоянно требовали укрепления же-лезнодорожных коммуникаций края за счет строительства новых линий и вторых путей.

3. Новое железнодорожное строи-тельство вызывало интенсивные мо-дернизационные процессы на дейс-твующей железнодорожной сети, к которой примыкали новые линии. Почти на всех станциях производи-лось увеличение длины станцион-ных путей, менялась шпальная ре-шетка с рельсами на многих километ-рах пути, менялись все искусствен-ные сооружения на железобетонные, станции и перегоны оборудовались автоблокировкой и связью.

4. Железные дороги Урала как транзитные пути между западными и восточными районами СССР сыг-рали роль стратегического плацдар-ма в освоении и развитии новых про-мышленных и сельскохозяйственных районов страны: целинных земель Южного Урала и Казахстана, нефтя-

118


ных месторождений Севера Тюмен-ской области.

5. В рассмотренный период модер-низация железнодорожного транс-порта на Урале носила некомплекс-ный характер и отличалась опреде-ленной неравномерностью охвата мо-дернизационными импульсами раз-

личных структур железнодорожного транспорта. Огромный рывок в раз-витии электрифицированных линий, интенсивные темпы обновления ло-комотивного и вагонного парков со-четались с определенным застоем в развитии путевого хозяйства и стро-ительстве вторых путей.

Литература1. Конов А. А. Транспортная политика императора Александра III и современность//Вес-

тник УрГУПС, 2012. — 1 (13). — С. 102–117. ISSN 2079-0392.2. Центр документации общественных организаций Свердловской области. Ф. 4. Оп. 111.

Д. 542. Л. 1.3. Напорко А. Г. Очерки развития железнодорожного транспорта СССР. М. : Трансжел-

дориздат, 1954. — С. 264–270.4. Лукьянин В. П. Больше века на службе России. Екатеринбург : СВ-96, 1998. — С. 223–

239.5. Мацкевич Б. И. Жизнь без прикрас. Воспоминания [электронный ресурс]. — Пермь,

2008. — С. 45. (CD-ROM).6. Коснырев И. В. История Егоршинской дистанции электроснабжения 1960–2000 гг.

Екатеринбург: Транспорт, 2002. — С. 12–13.7. Александр Михайлович Дядьков — жизнь, наука, труд в документах, очерках воспо-

минаний: информационно-биографическое издание. Екатеринбург : УрГУПС, 2008. — С. 39.

8. Железнодорожный транспорт СССР. 1971–1991 гг.: сб. документов/МПС РФ. М. : Транс-порт, 2003. — С. 419–422.

9. Свердловская магистраль (1878–1990 гг.)/Под ред. проф. М. Т. Крючкова. Екатерин-бург, 1994. — С. 164–165.

10. Государственный архив Свердловской области. Ф. Р-65. Оп. 13. Д. 169. Л. 81.11. Обухович Н. Е., Кочев Л. И. Пермскому техникуму железнодорожного транспорта —

125 лет. Пермь, 2006. — С. 66.12. Люди и годы: 120 лет локомотивному хозяйству Свердловской железной дороги. Ека-

теринбург: СВ-96, 2000. — С. 195–228.13. Коротчаев Д. И., Алексеев Е. П. Организация строительства железных дорог на ши-

роком фронте (Из опыта строительства железной дооги Тюмень — Сургут): Серия «Строительство и электрификация железных дорог, СЦБ, связь и энергоснабжение». Вып. 5. М. : ВПТИтрансстрой, 1981. — 27 с.

14. Дорога к лесным богатствам Северного Урала//Железнодорожный транспорт, 1967. — 6. — С. 79.

15. Миллер Е. Л., В. Ф. Мудров. Магистраль в тайге//Железнодорожный транспорт, 1968. — . 10. — С. 79–81.

16. Патранова В. В., Цареградская Л. В. Линия нашей судьбы. 25 лет Сургутскому отде-лению Свердловской железной дороги. Сургут, 2003. — С. 70–71, 77, 185.

17. Марченко А. «Тюменстройпуть» — 50 лет. История строительства линии Тюмень — Сургут//Транспортное строительство. — 1999. — 6. — С. 6–9.

18. История Уралгипротранса: 1936–2006 гг. Екатеринбург: Циркон, 2006. — С. 59–75.19. Центр документации общественных организаций Свердловской области. Ф. 4. Оп. 111.

Д. 543. Л. 27–35.20. Колесников Б. И. Развитие Свердловской железной дороги: технико-экономические ас-

пекты: к 120-летию Свердловской железной дороги. Екатеринбург : СВ-96, 1999. — 48 с.

References1. Konov A. A. Transportnaya politika imperatora Aleksandra III i sovremennost [Transport

policy of emperor Alexander III and modernity]//Vestnik UrGUPS, 2012. — 1 (13). — S. 102–117. ISSN 2079-0392.

2. Centr dokumentatsii obschestvennykh organizatsiy Sverdlovskoy oblasti [Centre of do-cumentation of public organizations of Sverdlovsk Region]. F. 4. Op. 111. D. 542. L. 1.

3. Naporko A. G. Ocherki razvitiya zheleznodorozhnogo transporta SSSR [Essays on deve-lopment of USSR railway transport]. M. : Transzheldorizdat, 1954. — S. 264–270.

119


4. Lukyanin V. P. Bolshe veka na sluzhbe Rossii [Over a century serving Russia]. Ekaterin-burg : SV-96, 1998. — S. 223–239.

5. Matskevich B. I. Zhizn bez prikras. Vospominaniya [Life without embroidery. Memoirs] (elektronny resurs). — Perm, 2008. — S. 45. (CD-ROM).

6. Kosnyrev I. V. Istoriya Egorshinskoy distantsii elektrosnabzheniya 1960–2000 gg. [History of Egorshinskaya division of electric power supply in 1960–2000]. Ekaterinburg : Trans-port, 2002. — S. 12–13.

7. Alexander Mikhailovich Dyadkov — zhizn, nauka, trud v dokumentakh, ocherkakh vo-spominaniy [life, science, labour in documents, essays memoirs]: informatsionno-biogra-ficheskoye izdaniye. Ekaterinburg : UrGUPS, 2008. — S. 39.

8. Zheleznodorozhny transport SSSR. 1971–1991 gg [USSR railway transport in 1971–1991]: sb. dokumentov/MPS RF. M.: Transport, 2003. — S. 419–422.

9. Sverdlovskaya magistral (1878–1990 gg.) [Sverdlovskaya main line (1878–1990)]/Pod red. [Ed. by] prof. M. T. Kryuchkova. Ekaterinburg, 1994. — S. 164–165.

10. Gosudarstvenny arkhiv Sverdlovskoy oblasti [State Archive of Sverdlovsk Region]. F. R-65. Op. 13. D. 169. L. 81.

11. Obukhovich N. E., Kochev L. I. Permskomu tekhnikumu zheleznodorozhnogo transporta — 125 let [Permsky technical college of railway transport turns 125]. Perm, 2006. — S. 66.

12. Lyudi i gody: 120 let lokomotivnomu khozyaistvu Sverdlovskoy zheleznoy dorogi [People and years: 120th anniversary of locomotive facilities of Sverdlovsk Railways]. Ekaterin-burg: SV-96, 2000. — S. 195–228.

13. Korotchayev D. I., Alekseyev E. P. Organizatsiya stroitelstva zheleznykh dorog na shiro-kom fronte (Iz opyta stroitelstva zheleznoy dorogi Tyumen — Surgut) [Large-scale rail-road construction organization (Experience of constructing Tyumen — Surgut railroad)]: Seriya «Stroitelstvo i elektrifikatsiya zheleznykh dorog, SCB, svyaz i energosnabzheni-ye». Vyp. 5. M.: VPTItransstroy, 1981. — 27 s.

14. Doroga k lesnym bogatstvam Severnogo Urala [Road to forest riches of Northern Urals]//Zheleznodorozhny transport, 1967. — 6. — S. 79.

15. Miller E. L., Mudrov V. F. Magistral v taige [Main line in taiga]//Zheleznodorozhny trans-port, 1968. — 10. — S. 79–81.

16. Patranova V. V., Tsaregradskaya L. V. Liniya nashey sudby. 25 let Surgutskomu otdele-niyu Sverdlovskoy zheleznoy dorogi [Line of our destiny. 25th anniversary of Surgut de-partment of Sverdlovsk Railways]. Surgut, 2003. — S.70–71, 77, 185.

17. Marchenko A. Tyumenstroyput — 50 let. Istoriya stroitelstva linii Tyumen — Surgut [Tyumenstroyput turns 50. History of constructing Tyumen — Surgut line]//Transport-noye stroitelstvo. — 1999. — 6. — S. 6–9.

18. Istoriya Uralgiprotransa: 1936–2006 gg. [History of Uralgiprotrans in 1936–2006]. Eka-terinburg: Tsirkon, 2006. — S. 59–75.

19. Tsentr dokumentatsii obschestvennykh organizatsii Sverdlovskoy oblasti [Centre of doc-umentation of public organizations of Sverdlovsk Region]. F. 4. Op. 111. D. 543. L. 27–35.

20. Kolesnikov B. I. Razvitiye Sverdlovskoy zheleznoy dorogi: tekhniko-ekonomicheskiye as-pekty. K 120-letiyu Sverdlovskoy zheleznoy dorogi [Development of Sverdlovsk railway: technical and economic indicators. To 120th anniversary of Sverdlovsk Railways]. Eka-

terinburg : SV-96, 1999. — 48 s.


120


АннотацияПредложена дидактическая модель развития

культуры мышления и творческих способностей студентов в процессе изучения вузовского курса математики, раскрывающая поэтапное продви-жение обучающихся от целесообразной к целе-полагающей деятельности. Основой ее конструи-рования выступает обобщение закономерностей мыслительных процессов и психологических осо-бенностей интеллектуальной активности.

Обосновывается необходимость при проекти-ровании методической деятельности, направлен-ной на эффективное освоение студентами вузов-ского курса математики, учитывать выделенные уровни математической подготовки. Отмечается значимость взаимосвязи сознательного и бессо-знательного в деятельности человека и ее влия-ние на продуктивность организации исследова-тельской работы.

Ключевые слова:творческие способности, культура мышления,

целеполагающая деятельность, интеллектуаль-ная активность, математическая подготовка.

Ольга Валентиновна Куликова, канд. пед. наук, доцент; кафедра «Высшая и прикладная математика» Уральского государс-твенного университета путей сообщения. Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected].Николай Павлович Чуев, канд. физ.-мат. наук, доцент; кафедра «Высшая и прикладная математика» Уральского государс-твенного университета путей сообщения. Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected]. Olga Valentinovna Kulikova, PhD in Education, Assistant Professor; Higher and Applied Mathematics Chair of Ural State University of Railway Transport. Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected] Pavlovitch Chuyev, PhD in Physics and Mathematics, Assistant Professor; Higher and Applied Mathematics Chair of Ural State University of Railway Transport. Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected].

УДК 658.3.014.1

О. В. Куликова, Н. П. Чуев

Развитие творческих способностей и культуры мышления студентов вуза при изучении математики

UDC 658.3.014.1

O. V. Kulikova, N. P. Chuyev

Developing students’ creativity and cultureof thought during the study of mathematics

AbstractA didactic model of developing students’

culture of thought and creativity during the study of mathematics at universities is pro-posed, revealing the students’ staged prog-ress from expedient activity to defi nition of goals. The basis of its construction is the ge-neralization of regularities of thought pro-cesses and psychological peculiarities of in-tellectual work.

The need to take into account the dis-tinguished levels of mathematic training du-ring planning of the methodical work aimed at university students’ effi cient mastering of mathematics is justifi ed. The signifi cance of the interrelation of the conscious and uncon-scious in human activity and its infl uence on the effi ciency of research work organiza-tion is noted.

Key words:creativity, culture of thought, defini-

tion of goals, intellectual work, mathemati-cal training.

ОРГАНИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

121

Организация образовательного процесса

Технологии современного нау-коемкого производства предъ-являют высокие требования

к уровню интеллектуальной деятель-ности специалистов с высшим тех-ническим и экономическим образо-ванием. Эффективное управление в производственной сфере и разре-шение сложных проблемных ситу-аций во многом определяются уме-нием результативно находить перс-пективные способы преодоления за-труднений.

Подготовка человека к генерации идей для решения профессиональ-ных задач в технической и эконо-мической сфере опирается на освое-ние культурно-исторических ценнос-тей фундаментальных естественно-научных дисциплин, среди которых математика занимает одно из веду-щих положений. Изучение системы математических знаний, отражаю-щей существенные взаимосвязи объ-ективной реальности в символьно-образных представлениях, предо-ставляет большие возможности для включения студентов в интеллекту-альную и творческую деятельность.

В настоящее время исследуются различные аспекты культуры мыш-ления, поэтому это понятие опреде-ляется и как мышление по формаль-ным и содержательным (методоло-гическим) правилам [8, с. 8], и как осознание структуры умозаключе-ний, обеспечивающей получение вы-водов [4, с. 107], и как рациональная организация мыслительной деятель-ности [6, с. 68]. Представленные оп-ределения хорошо дополняют друг друга, потому что построение мыс-лительной деятельности невозмож-но без осознания структуры умозак-лючений, а ее рационализация или целесообразность во многом опира-ется на применение правил, имею-щих теоретическое или эмпиричес-кое обоснование.

В психологии творческие способ-ности рассматриваются или как спе-цифические способности, имеющие различную степень взаимосвязи с ин-

теллектом [3], или как способности к развитию деятельности по инициа-тиве субъекта деятельности [2, с. 128]. Изучение математики в вузе — это сложная умственная работа, выпол-нение которой требует от студента проявления волевых усилий, поэто-му относительно процесса обучения наиболее перспективна концепция, в которой раскрываются закономер-ности инициативной деятельности обучаемого [2].

Действия личности дифференци-руются на два уровня: уровень дей-ствия социального индивида (целе-сообразная деятельность) и уровень творческого действия (целеполага-ющая деятельность) [2]. Интеллек-туальная активность (интеграль-ное свойство умственных способнос-тей) распределяется на три уровня: 1) стимульно-продуктивный, 2) эврис-тический, 3) креативный. Стимуль-но-продуктивному уровню соответс-твует целесообразная деятельность, определяемая воздействием какого-то внешнего фактора, а эвристичес-кому и креативному — целеполага-ющая деятельность или творческая деятельность, регулируемая глубин-ными потенциями личности. В пси-хологии рассматриваются два типа мышления — эмпирическое и теоре-тическое; в этом заключается прин-ципиальное различие между двумя уровня творческого действия (эврис-тическим и креативным).

Эвристический уровень интел-лектуальной активности, раскры-вающий особенности эмпирическо-го мышления, проявляется в про-цессе решения системы задач и ха-рактеризуется тем, что обучающий-ся через анализ состава и структуры своей деятельности, через сопостав-ление между собой отдельных задач приходит к открытию внешне ориги-нальных и остроумных способов ре-шения. Процесс углубленного ана-лиза, вскрывающий существенные закономерности в решении систе-мы задач через исследование еди-ничного объекта путем теоретичес-

122


кого мышления, наблюдается толь-ко на креативном уровне. Выделен-ные три уровня интеллектуальной активности отражают соответствен-но познание единичного, особенного и всеобщего [2, с. 121–127].

Переход на продуктивный уро-вень интеллектуальной активности становится возможным, если обуча-емый способен выполнять репродук-тивную деятельность [1]. Последо-вательное движение со стимульно-продуктивного уровня до креативно-го через эвристический, неизбежно должно начинаться с предшествую-щего им репродуктивного. Это озна-чает, что в развитии интеллектуаль-ной активности в процессе обучения целесообразно выделять не три, а че-тыре уровня.

Построение мыслительного про-цесса представляет собой опреде-ленную систему интеллектуальных операций [12], способную к разви-тию и саморазвитию. Качественное изменение любого открытого сис-темного объекта связано с последо-вательным переходом с одного уров-ня на другой, более высокий. В тео-рии развития сложных систем выде-ляют четыре уровня: 1) диффузная целостность, 2) системная диффе-ренциация, 3) системная интегра-ция, 4) иерархическая интеграция [11, с. 9]. Развитие культуры мыш-ления в процессе обучения опирает-ся на формирование системы поня-тий, которую как системный объект можно представить четырехуровне-вой структурой: 1) диффузно-рассе-янное представление о системе поня-тий, 2) выделение существенных вза-имосвязей в системе понятий, 3) обоб-щение существенных взаимосвязей в системе понятий, 4) моделирование существенных взаимосвязей в систе-ме понятий [6, с. 85–86]. При сопос-тавлении отмеченных выше четырех уровней развития творческих способ-ностей с соответствующими уровня-ми культуры мышления раскрыва-ются их методологические взаимо-связи, что позволяет рассматривать

вопрос об их развитии в диалекти-ческом единстве.

Диагностика развития творческих способностей основывается на пред-положении, что составление студен-тами интересных и оригинальных задач — это, прежде всего, прояв-ление их интеллектуальной актив-ности, так как критерием творчест-ва в учебной деятельности выступа-ет способность самостоятельного по-лучения субъективно нового знания [2]. Обучающиеся, проявляющие сти-мульно-продуктивный уровень ин-теллектуальной активности, не уме-ют отличать существенные признаки задачи от несущественных призна-ков, поэтому выделяют не более од-ного структурного компонента. Зада-чи, составленные ими, внешне мало отличаются от исходной задачи. На-пример, может наблюдаться только изменение числовых значений вели-чин. Они могут содержать избыточ-ные данные или, наоборот, недоста-точное количество данных. При со-ставлении задач, обратных заданной, встречаются неточности формулиро-вок. Обучающиеся, проявляющие эв-ристический уровень интеллектуаль-ной активности, стремятся проана-лизировать содержание задачи для выделения существенных признаков. Они вносят в составленные ими за-дачи новый качественный объект, их задачи отличаются оригинальностью [2, с. 155–159]. Составление матема-тических задач как прямых, так и об-ратных относительно исходных дан-ных можно рассматривать не толь-ко как метод диагностики творчес-ких способностей, но и как средство их развития.

Заслуживает особого интереса спо-соб по выявлению и развитию твор-ческих способностей студентов, кото-рый постоянно применял в своей пе-дагогической деятельности академик П. Л. Капица. Он строил свои задачи неопределенно так, чтобы, студенту необходимо было самостоятельно по-добрать некоторые подходящие вели-чины [5, с. 248].

123


Развитие культуры мышления достаточно сложно диагностиро-вать. Она непроизвольно отража-ется не только в решении задач, но и в умении осуществлять выбор наиболее рационального метода для ее решения. Она проявляется в пост-роении логической цепочки, раскры-вающей движение мысли в суждени-ях и умозаключениях. Если развитие мышления связано, прежде всего, с формированием понятий, то разви-тие культуры мышления невозмож-но представить без понимания логи-ческой структуры таких форм мыш-ления, как понятие, суждение и умо-заключение.

Основным компонентом в дидак-тической системе развития культуры мышления и творческих способностей в процессе изучения математики вы-ступает решение задач. В методике обучения математике под термином «задача» понимается требование или вопрос, на который надо найти ответ, опираясь и учитывая те условия, ко-торые в ней указаны [10, с. 6]. Ма-тематические задачи, которые вхо-дят в вузовскую программу учебного процесса, разделяются на два вида: стандартные и нестандартные. Для решения стандартных задач имеют-ся готовые правила решения, а для нестандартных общих правил нет. Правило в математике можно пред-ставить в форме словесного описания, формул, тождеств, теорем или опре-делений. Особенность этих правил заключается в том, что они зафик-сированы в свернутом виде, и чтобы их использовать, необходимо «уметь развертывать их в программы, состо-ящие из последовательности шагов» [10, с. 43].

Процесс решения стандартной за-дачи сводится к тому, что необходи-мо распознать вид задачи, опреде-лить общее правило и применить его к данным условиям. Успешность ре-шения зависит от качества запоми-нания правил и умения их развер-тывать. Процесс решения нестан-дартной задачи включает последова-

тельное применение двух основных операций: 1) сведение (путем преоб-разования или переформулирова-ния) нестандартной задачи к другой, эквивалентной ей, но уже стандарт-ной задаче, 2) разбиение нестандар-тной задачи на несколько стандар-тных задач. Понятие «план реше-ния» рекомендуется воспринимать как идею решения, а не полный пе-речень всех действий и операций [10, с. 51–52]. В этом способе поиска реше-ния нестандартной задачи раскры-вается значимая роль символьно-об-разного представления информации, выступающей ориентировочной осно-вой в рождении идеи решения. По-строение разнообразных схем и моде-лей неразрывно связано как с куль-турой мышления, так и с творчески-ми способностями человека.

Моделирование процесса обуче-ния математике в вузе, направлен-ного на развитие культуры мышле-ния и творческих способностей на ос-нове обобщения закономерностей те-ории деятельности, теории решения математических задач и теории раз-вития сложных систем, позволяет нам предложить дидактическую модель, представленную в таблице 1.

Основой развития культуры мыш-ления и творческих способностей сту-дентов вуза первого и второго курсов в рамках изучения дисциплины «Ма-тематика» выступает, прежде всего, качество их математической подго-товки, полученной в средней школе. Успешность освоения школьной про-граммы зафиксировано в аттестате и сертификате Единого государствен-ного экзамена (ЕГЭ). Качество изуче-ния абитуриентом системы математи-ческих понятий оценивается, с одной стороны, по традиционной трехуров-невой шкале (удовлетворительно, хо-рошо и отлично), а с другой, по балль-ной трехуровневой шкале. Значение границ уровней (низкого, среднего, высокого) определяются методом эк-спертной оценки по результатам ре-шения заданий ЕГЭ всеми выпуск-никами школ и меняется в зависи-

124


мости от содержания экзаменацион-ной работы и успешности ее выпол-нения. В отчетах, которые ежегодно составляются организаторами ЕГЭ, можно найти полную информацию о характеристиках этих уровней [7].

Традиционная оценка отражает эффективность многолетней учеб-ной деятельности, а балльная оцен-ка выступает показателем выполне-ния определенной совокупности за-даний за ограниченный промежу-ток времени. Вариант работы ЕГЭ

по математике включает 12 зада-ний с кратким ответом (часть В) и 6 заданий с развернутым ответом (часть С). Правильное решение за-даний из части В оценивается одним баллом. Задания из части С имеют стоимость от 0 до 2 баллов (С1 и С2), от 0 до 3 баллов (С3 и С4) и от 0 до 4 баллов (С5 и С6). Максимальная сумма, которую можно набрать, со-ставляет 30 баллов. Первично на-бранное количество баллов в даль-нейшем переводится в тестовый балл

Таблица 1Дидактическая модель развития культуры мышления и творческих спо-собностей студентов в процессе изучения вузовского курса математики

Этапучебной

деятельности Компонент Результат

I. Формирова-ние системы понятий, суж-дений и умозак-лючений

Определение математических понятий и тео-ремУточнение существенных признаков математи-ческих понятий и теоремКлассификация связей и отношений математи-ческих понятий и теорем

Подготовка к раз-витию культуры мышления и твор-ческих способнос-тей

II. Применение системы поня-тий, суждений и умозаключе-ний для реше-ния стандарт-ных задач

Определение состава интеллектуальных опе-раций в решении стандартных математичес-ких задач и доказательстве теоремКонструирование системы интеллектуальных операций в решении стандартных математи-ческих задачВыделение логической структуры математи-ческих понятийСоставление тривиальных математических за-дач по заданной теме

Выделение сущес-твенных взаимо-связей в системе математических понятий и достиже-ние стимульно-про-дуктивного уровня творческих способ-ностей

III. Освоение методов реше-ния нестандар-тных математи-ческих задач

Выдвижение гипотез о составе системы интел-лектуальных умений в решении нестандарт-ных математических задачПрименение системы интеллектуальных уме-ний в решении нестандартных математичес-ких задачДоказательство математических теоремАнализ логической структуры математических понятийСоставление оригинальных математических задач по заданной теме

Обобщение сущес-твенных взаимо-связей в системе математических понятий и достиже-ние эвристического уровня творческих способностей

IV. Овладение математичес-кими методами исследования теоретических и прикладных задач

Проектирование исследовательской деятель-ности по применению математических методов для решения прикладных задачПрименение математических методов для ис-следования процессов и явлений окружающей действительностиАнализ доказательства математических теоремИсследование логической структуры математи-ческих суждений и умозаключенийСоставление оригинальных математических задач на основе интеграции разных тем

Моделирование су-щественных взаи-мосвязей в систе-ме математических понятий и дости-жение креативного уровня творческих способностей

125


Таблица 2Классификация уровней математической подготовки

Уро-вень Группа Характеристика Показатели

Низ

кий

А

Диффузно-рассеянное представ-ление о системе математических знаний школьного курса; отсутс-твие познавательного интереса к изучению математики; большие трудности в освоении вузовского курса математики

Оценка «удовлетворительно» и по алгебре, и по геометрии; ре-зультат ЕГЭ до 40 баллов; отрица-тельное или безразличное отноше-ние к изучению математики в вузе

Сред

ний

В1

Знание основных математичес-ких понятий и умение решать простые математические зада-чи; отсутствие познавательного интереса к изучению математи-ки в вузе; стремление выполнять только строго обязательный ми-нимум заданий

Оценка «хорошо» и по алгебре, и по геометрии или хотя бы по од-ному из этих предметов; резуль-тат ЕГЭ от 40 до 60 баллов; от-рицательное или безразличное отношение к изучению математи-ки в вузе

В2

Знание основных математичес-ких понятий и умение решать простые математические зада-чи; хороший познавательный ин-тереса к изучению математики в вузе; стремление выполнять до-полнительные задания

Оценка «хорошо» и по алгебре, и по геометрии или хотя бы по од-ному из этих предметов; резуль-тат ЕГЭ от 40 до 60 баллов; посе-щение школьных факультативов, участие в математических олимпи-адах и конкурсах; положительное отношение к изучению математики в вузе; желание сохранить или по-высить уровень освоения матема-тики; проявление интереса к иссле-довательской работой

Высо

кий

С1

Знание системы математических понятий и умение решать слож-ные математические задачи; сла-бый познавательный интерес к изучению математики в вузе; стремление выполнять только строго обязательный минимум заданий

Оценка «отлично» и по алгебре, и по геометрии или хотя бы по од-ному из этих предметов; результат ЕГЭ более 60 баллов; имеются пол-ностью и частично правильно ре-шенные задания из части С вари-анта ЕГЭ; безразличное отношение к изучению математики в вузе

С2

Знание системы математичес-ких понятий и умение решать сложные математические зада-чи; опыт участия в математичес-ких олимпиадах; умение выпол-нять исследовательские проекты; высокий познавательный интерес к изучению математики в вузе; желание участвовать в олимпи-адах; стремление заниматься ис-следовательской деятельностью

Оценка «отлично» и по алгебре, и по геометрии или хотя бы по од-ному из этих предметов; результат ЕГЭ более 60 баллов; имеются пол-ностью и частично правильно ре-шенные задания из части С вари-анта ЕГЭ; посещение школьных факультативов, участие в матема-тических олимпиадах и конкурсах, выполнение исследовательских проектов; положительное отноше-ние к изучению математики в вузе; проявление интереса к исследова-тельской работой

по специально составленной шкале. Она имеет размах от 0 до 100 и явля-ется кусочно-непрерывной. Задания части В предназначены для диагнос-тики низкого и среднего уровней ма-

тематической подготовки. Успешное выполнение больше половины всех заданий части В отражают достиже-ние обучающимся среднего уровня. Задания части С служат инструмен-

126


тов для определения высокого уровня математической подготовки.

Результаты ЕГЭ и оценки по ал-гебре и геометрии не раскрывают проявление обучающимся творческой активности и познавательного инте-реса к математике. Получить допол-нительные сведения, необходимые для определения степени готовности к развитию творческих способностей, можно с помощью метода анкетирова-ния. Первокурсникам на первом за-нятии предлагается сообщить о себе следующую информацию: 1) средний балл аттестата, 2) количество пра-вильно выполненных заданий с крат-ким ответом (часть В), 3) количест-во полностью или частично решен-ных заданий с развернутым ответом (часть С), 4) название факультатив-ных курсов, по которым осуществля-лось обучение математике дополни-тельно, 5) результативность участия в математических олимпиадах и кон-курсах разного уровня (школьного, районного, городского, регионально-го и т. д.), 6) тематику выполненных исследовательских проектов, 7) сте-пень отношения (положительного, безразличного или отрицательно-го) к изучению математики в вузе, 8) желаемую оценку за освоение ву-зовского курса математики, 9) инте-рес к исследовательской работе (име-ется или отсутствует).

Многолетний педагогический опыт показывает, что комбинации ответов студентов первого курса, на-чинающих обучение на технических и экономических направлениях спе-циалитета и балавриата УрГУПС, на представленные выше вопросы анкеты распределяются, в общем, на пять групп. Определенные сово-купности ответов можно рассматри-вать как показатели математической подготовки каждой группы, которые характеризуют такие уровни освое-ния математики как низкий, сред-ний и высокий (таблица 2).

Анализ наблюдений проявлений культуры мышления и творческих способностей студентов показывает,

что их продвижение по этапам ди-дактической модели (см. таблицу 1) во многом зависит от уровня матема-тической подготовки и имеет дина-мику, представленную в таблице 3.

Таблица 3Динамика достижения этапов

учебной деятельности

ЭтапГруппа I II III IV

А – – – –В1 + – – –В2 + + + –С1 + + – –С2 + + + +

Вызывают озабоченность студен-ты из группы А. Пробелы в изучае-мом материале, слабая мотивация учебной деятельности и плохо разви-тый познавательный интерес к пред-мету или его отсутствие не позволя-ют им принимать активное участие в коллективной, групповой и само-стоятельной учебной работе. Все это делает невозможным развитие у них творческих способностей в рамках курса математики, так как необхо-димым условием творчества явля-ется хорошо сформированный поня-тийный аппарат. Педагогическая ра-бота с этим контингентом студентов должна носить, прежде всего, воспи-тательный характер. Необходимо при формировании у них системы мате-матических знаний и умений вос-питывать внимание, усидчивость, терпение, трудолюбие. Эти качест-ва личности непременно пригодят-ся им при изучении других дисцип-лин. Если у них появится интерес к изучению какой-либо другой пред-метной сферы, то тогда станет воз-можным через формирование у них предметной системы знаний и уме-ний подготовить их к развитию твор-ческих способностей в пределах дан-ной дисциплины.

Студенты из групп В1 и С1 не про-являют познавательного интере-са к математике и желают свести к минимуму количество задач, кото-

127


рые необходимо решить, чтобы полу-чить интересующую их оценку. Они не прикладывают усилий для из-менения стимульно-продуктивно-го уровня интеллектуальной актив-ности, который достигли еще в пе-риод обучения в школе. Студенты из групп В2 и С2 стремятся выпол-нять дополнительные задания по ма-тематике, увлеченно решают различ-ные математические задачи и с удо-вольствием участвуют в математи-ческих олимпиадах и студенческих научно-практических конференци-ях. Они под руководством препода-вателей выполняют научно-исследо-вательские работы и демонстрируют стремление к развитию целеполага-ющей творческой деятельности. Эти студенты обладают хорошо сформи-рованной системой математических знаний и умений, волевыми качест-вами и трудолюбием. Эффективная организация работы с каждой груп-пой студентов обеспечивается пред-варительным проектированием спе-циальной системы дидактических заданий.

Организация творческой работы студентов в процессе изучения мате-матике — это сложная педагогичес-кая задача, решение которой невоз-можно без знания закономерностей научной деятельности. Известный французский ученый А. Пуанкаре, исследуя поиск решения научных задач, писал, что «математическое творчество заключается не в созда-нии новых комбинаций с помощью уже известных математических объ-ектов. Число комбинаций, которые можно найти, было бы бесконеч-но, и даже самое большое их число не представляло бы ровно никакого интереса. Творчество состоит как раз в том, чтобы не создавать бесполез-ных комбинаций, а строить такие, которые оказываются полезными; а их ничтожное меньшинство. Тво-

рить — это отличать, выбирать» [9, c. 403]. А. Пуанкаре выделил в твор-ческом процессе чередование пери-одов сознательной и подсознатель-ной работы мышления и проиллюс-трировал это на примерах из собс-твенной жизни. Личные психологи-ческие наблюдения над процессами успешного решения математичес-ких задач убедили его в том, что бес-сознательный период работы мыш-ления, который проходит тогда, ког-да человек отвлекается от решения трудной задачи, имеет первостепен-ную важность. Именно в этот отрезок времени подсознание автоматически производит перебор различных ком-бинаций и предоставляет уму толь-ко те из них, которые в последующий сознательный период мышления мо-гут оказаться полезными и плодо-творными. Эти избранные комбина-ции представляются сознанию в мо-мент какого-то внезапного просвет-ления, наступающий после периода работы подсознания [9]. При органи-зации методической работы по реше-нию нестандартных математических задач необходимо учитывать законо-мерности взаимодействия сознания и подсознания с целью управления развитием творческих способностей студентов.

Творческие способности и культу-ра мышления студентов — это вза-имосвязанные компоненты личнос-ти. Культура мышления выступа-ет основой для проявления творчес-ких способностей в процессе решения нестандартных математических за-дач, а развитие творческих способ-ностей обогащает культуру мышле-ния. Привлечение студентов к ре-шению нестандартных математичес-ких задач и к участию в научно-ис-следовательской работе — это путь развития их творческих способностей и культуры мышления в диалекти-ческом единстве.

128


Литература1. Беспалько В. П. Слагаемые педагогической технологии. М. : Педагогика, 1989. —

192 с. ISBN 5-7155-0099-0.2. Богоявленская Д. Б. Психология творческих способностей. М. : Академия, 2002. —

320 с. ISBN 5-7695-0888-4.3. Дружинин В. Н. Психология общих способностей. СПб : Питер, 2002. — 368 с. ISBN

5-314-00121-7.4. Иванова Т. А. Гуманитаризация общего математического образования: монография.

Нижний Новгород : Изд-во НГПУ, 1998. — 206 с. ISBN 5-85219-033-0.5. Капица П. Л. Эксперимент. Теория. Практика: статьи и выступления. М. : Наука,

1987. — 496 с.6. Куликова О. В. Культура мышления и критерии развития ее компонентов в учебном

процессе вуза: монография. Екатеринбург : УрГУПС, 2010. — 114 с. ISBN 978-5-94614-182-6.

7. Отчеты Федерального института педагогических измерений (ФИПИ). URL: http://www.fipi.ru (дата обращения: 25.04.2012).

8. Петров Ю. А. Культура мышления: методологические проблемы научно-педагогичес-кой работы. М. : Изд-во МГУ, 1990. — 118 с. ISBN 5-211-01005-1.

9. Пуанкаре А. О науке: Пер. с фр./Под ред. Л. С. Понтрягина. — 2-е изд., стер. — М. : Наука, 1990. — 736 с. ISBN 5-02-014328-6.

10. Фридман Л. М., Турецкий Е. Н. Как научиться решать задачи. М. : Просвещение, 1989. — 192 с. ISBN 5-09-000596-6.

11. Холодная М. А. Психология интеллекта. Парадоксы исследования. — Изд. 2-е, пере-раб. и доп. СПб : Питер, 2002. — 272 с. ISBN 5-318-00301-Х.

12. Шадриков В. Д. Интеллектуальные операции. М. : «Университетская книга», «Логос», 2006. — 108 с. ISBN 5-98704-122-8.

References1. Bespalko V. P. Slagayemye pedagogicheskoy tekhnologii [Components of pedagogical

technology]. M. : Pedagogika, 1989. — 192 s. ISBN 5-7155-0099-0.2. Bogoyavlenskaya D. B. Psikhologiya tvorcheskikh sposobnostey [Psychology of creative

abilities]. M. : Akademiya, 2002. — 320 s. ISBN 5-7695-0888-4.3. Druzhinin V. N. Psikhologiya obschikh sposobnostey [Psychology of general abilities]. SPb :

Piter, 2002. — 368 s. ISBN 5-314-00121-7.4. Ivanova T. A. Gumanitarizatsiya obschego matematicheskogo obrazovaniya: monografiya

[Humanitarization of general mathematical education: monograph]. Nizhni Novgorod : Izd-vo NGPU, 1998. — 206 s. ISBN 5-85219-033-0.

5. Kapitsa P. L. Eksperiment. Teoriya. Praktika: statyi i vystupleniya [Experiment. Theory. Practice: articles and speeches]. M. : Nauka, 1987. — 496 s.

6. Kulikova O. V. Kultura myshleniya i kriterii razvitiya ee komponentov v uchebnom protsesse vuza: monografiya [Culture of thought and criteria of development of its components in university teaching process: monograph]. Ekaterinburg : UrGUPS, 2010. — 114 s. ISBN 978-5-94614-182-6.

7. Otchety Federalnogo instituta pedagogicheskikh izmereniy [Reports of Federal Institute of Pedagogic Measurements] (FIPI). URL: http://www.fipi.ru (date of calling: 25.04.2012).

8. Petrov Yu. A. Kultura myshleniya: metodologicheskiye problemy nauchno-pedagogicheskoy raboty [Culture of thought: methodological problems of scientific and pedagogic work]. M. : Izd-vo MGU, 1990. — 118 s. ISBN 5-211-01005-1.

9. Puankare A. O nauke [On science]: Transl. from the French./Pod red. [Ed. By] L. S. Pontryagina. — 2-e izd., ster. — M. : Nauka, 1990. — 736 s. ISBN 5-02-014328-6.

10. Fridman L. M., Turetsky E. N. Kak nauchitsya reshat zadachi [Learning to solve problems]. M. : Prosvescheniye, 1989. — 192 s. ISBN 5-09-000596-6.

11. Kholodnaya M. A. Psikhologiya intellekta. Paradoksy issledovaniya. [Psychology of intellect. Paradoxes of research] — Izd. 2-e, pererab. i dop. SPb : Piter, 2002. — 272 s. ISBN 5-318-00301-Х.

12. Shadrikov V. D. Intellektualnye operatsii [Intellectual operations]. M. : Universitetskaya kniga, Logos, 2006. — 108 s. ISBN 5-98704-122-8.

Статья сдана в редакцию 14 мая 2012 года

129


УДК 37.01:007

Б. С. Сергеев

Креативность как результат воспитания

UDC 37.01:007

B. S. Sergeyev

Creativity as a result of upbringing

АннотацияРассмотрены вопросы изменения и разви-

тия креативности личности, которые имеют большое значение для формирования совре-менного инженерно-технического работника в его практической деятельности. Показано, что введение принципиально новой дисцип-лины в процесс обучения студентов дает воз-можность создать предпосылки для массовости изобретательской деятельности на производс-тве, в частности, на сети дорог ОАО «РЖД».

Ключевые слова: креативность; изобретения; изобретатель-

ство; творчество студентов; массовость изобре-тательства.

AbstractThe paper deals with issues of personal cre-

ativity change and development which play a major role in the formation of the contempo-rary engineers and technicians in their practi-cal activity. It is shown that introduction of a fundamentally new discipline into the students’ teaching process allows creating prerequisites for mass scale of inventive activities at produc-tion, in particular in the JSC RZD network.

Key words: creativity; inventions; inventive activity;

students’ creative work; mass scale of inventive activities.

Борис Сергеевич Сергеев, д-р техн. наук, профессор; кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» Уральского государственного университета путей сообщения, Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected] Sergeyevitch Sergeyev, DSc in Engineering, Professor; Electric Machinery Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected].

О, сколько нам открытий чудныхГотовят просвещенья дух,И опыт, сын ошибок трудных,И гений, парадоксов друг,И случай, бог изобретатель.

А. С. Пушкин

Творчество — универсальное качество любой личности, ко-торое заложено в нем генети-

чески. Оно существует и развивает-ся в человеке с самого раннего де-тства; синонимом этому слову слу-жит «фантазия». Нет такого ребенка, который бы тупо смотрел на игруш-ки и ничего с ними не делал. Маль-чики играют, например, машинка-ми, воображая их движение, сбор-ку, разборку и др. Девочки, наряжая куклу, представляют ее, то есть фан-тазируют, в различных жизненных ситуациях или рассматривают с точ-ки зрения субъективной красивости. Эти примеры — простейшая, но оче-видная иллюстрация творчества лю-бого ребенка.

В настоящей работе ставится за-дача оценки креативности и ее из-менения на протяжении сознатель-ного существования личности. Рас-сматриваются вопросы управления степенью креативности и предложе-ния по ее совершенствованию на при-

130


мере изобретательской деятельности студентов и выпускников техничес-ких учебных заведений [1].

Творчество или креативность невозможно оценить количествен-но, но качественно и в сравнитель-ном отношении это сделать можно, например, путем введения и после-дующего анализа некоторой условной функции W. Ее увеличение будет со-ответствовать возрастанию творчес-кой активности личности, а умень-шение — ее снижению.

При этом практически реализуе-мо увеличение или уменьшение по-казателя этой функции, то есть воз-можно управление креативностью человека. В принципе, это програм-мирование личности, что служит ре-зультатом использования в обучении известных методик нейролингвисти-ческого программирования (НЛП) и/или бихевиоризма. Эти методики, занесенные в нашу страну из-за ру-бежа, признаны в настоящее время псевдонаукой.

Однако любая педагогика мето-дологически является рациональ-ным использованием элементов НЛП. Если учитель не применяет их, то это плохой учитель. Великий русский ученый и педагог В. А. Су-хомлинский сформулировал прин-цип НЛП в педагогике: «Школа должна быть школой радости. Толь-ко тогда ученики будут учиться так, как позволяют их способности». Если не понимать термин «программи-рование» в его негативном смысле, то все наши процессы обучения — с детских яселек и садика до вуза и далее — являются программиро-ванием личности. Результаты его могут быть как позитивными, так и негативными, что определяется ве-ликим множеством факторов: психо-логических, экономических, полити-ческих, социальных и др. Например, деятельность криминальных лич-ностей и организаций также явля-ется творчеством, но лежащим вне рамок закона. Наша задача — рас-смотреть процесс технического твор-

чества в полезном для общества на-правлении [2, 3].

Первые попытки анализа процес-сов творчества предпринимались еще в 300-х годах н. э., когда возникла эв-ристика (наука о том, как делать от-крытия и изобретения). В дальней-шем к этой теме обращались многие известные математики, например, Декарт, Лейбниц, Пуанкаре и мно-гие другие. В этом отношении име-лось и имеется два противоположных мнения. Первое определяло процес-сы творчества личности как нечто данное богом, всемирным разумом или др. По второму мнению творчес-тво является результатом развития и воспитания личности. Еще в 1910 г. русский инженер П. К. Энгельмейер сформулировал принцип: «…оказы-вается, что гениальность вовсе не та-кой божественный дар... она состав-ляет удел всякого, кто не рожден сов-сем идиотом». В последующем анало-гичную мысль повторяли и другие ученые и даже пытались нормиро-вать и формализовать процессы со-здания новых технических решений (Г. С. Альтшуллер). Известно выска-зывание Н. И. Лобачевского: «Люди делаются, а не родятся умными; рож-дающиеся, а не делающиеся умными, не суть люди». Одним из подтверж-дений этому может служить извест-ный биологический, морфологичес-кий и другие виды анализа мозга выдающихся ученых или политичес-ких деятелей по отношению к «обыч-ным» личностям.

Правда, эти положения не совсем объясняют появление на Земле та-ких гениев, как Л. да Винчи, А. Эйн-штейн, Н. Тесла и др.

Рассмотрим временные процес-сы изменения креативности челове-ка на протяжении его жизни на при-мере графика рис. 1, показывающе-го изменение введенного выше ус-ловного показателя W в зависимос-ти от этапов времени деятельности личности t.

Если не рассматривать этапа от времени рождения ребенка до на-

131


чала воспитания его в детских яслях, обозначенного как «?» (знак вопро-са), то можно принять, что началь-ный уровень креативности опреде-ляется участком 1 графика. Очевид-но, что этот этап является разгулом фантазии ребенка, его никто не обу-чает методам игры с машинками, до-миками, куклами и др. Воспитатель просто развивает его мышечные реф-лексы, зрение и другие физиологи-ческие моменты.

С пяти-шести лет, со старшей группы детского сада, начинается обучение грамоте и началам арифме-тики. На творческие возможности ре-бенка накладывается необходимость изучения этих предметов, которая не всегда совпадают с детей желания-ми пофантазировать. Конечно, здесь все зависит от воспитателя, его пе-дагогического таланта, умения при-менять необходимую методику пре-подавания. Но это почти всегда на-носит определенный психологичес-кий удар по креативности ребенка и снижает его показатель W. В соот-ветствии с этим, на показанном эта-пе времени функция W = f(t) будет соответствовать участку 2 графика.

График 3 функции W = f(t) соот-ветствует идеальному случаю при-менения методик преподавания на всех этапах жизни личности, ко-торые соответствуют приведенному выше утверждению В. А. Сухомлин-

ского. Аналитически это может быть

определено как 0.dWdt

=

После поступления в школу про-исходит объективно неизбежное уменьшение значения функции W = f(t). Это соответствует выраже-

нию 0.dWdt

< В зависимости от педа-

гогического таланта учителя ее сни-жение может происходить по различ-ным законам (участки 4, 5 или 6). Ученика заставляют разучивать «ненужную» ему таблицу умноже-ния, сложные правила русского язы-ка и математики и т. д. Это приводит к методам зубрежки, а не к исполь-зованию внутренней необходимости изучения того или иного предмета, что и определяет снижение творчес-кой активности. Создание «школы радости» по В. А. Сухомлинскому под силу крайне небольшому количест-ву педагогов, и это является объек-тивной реальностью нашего обще-ства. Отчетным показателем школы служит количество отличников, а не воспитание креативной личнос-ти — будущего гражданина России.

В старших классах школы у уче-ников может появиться заинтересо-ванность в изучении тех или иных предметов — участок 6 функции W = f(t). Это может быть обусловлено их взрослением и осознанием необ-

Детский садик

Детские ясли

?Школа Вуз, техникум или др. П

роизводство

0 t1 t2 t3 t4 t5

t

W

12

3

4

5

6

7

8

9 10

11

W3

W6

W4

W5

W7

W8

W3

W2

W3

Рис. 1

132


ходимости продолжить свое образо-вание. У относительно небольшо-го количества учеников проявляет-ся увлеченность какой-либо облас-тью знаний, например, физики, что может определять появление сре-ди них в будущем креативных спе-циалистов.

С точки зрения воспитания твор-ческих личностей, успешность фун-кционирования школы может быть оценена как (W3–Wi) → 0, где Wi соот-ветствует реально воспитанной креа-тивности выпускника школы по кон-кретным изучаемым дисциплинам, которые являются предметом его увлечения. С точки зрения выпус-ка максимального количества меда-листов, показатель Wi должен отно-ситься ко всем дисциплинам. Мож-но утверждать, что такие выпускни-ки еще не определились с выбором области своей будущей деятельнос-ти: техническая, гуманитарная, био-логическая и др.

Очевидно, что в процессе обуче-ния возможно и желательно получе-

ние результата 0,dWdt

> что соответс-

твует увеличению показателя W.Поступление человека в вуз (тех-

никум или др.) определяет буду-щую профессиональную деятель-ность личности и должно устанав-ливать направление всей его даль-нейшей жизни. Однако известно, что определенная часть студентов (до 30–40 % или более) заканчивает вуз лишь с целью получения дипло-ма. Далее подобные ситуации рас-сматривать не будем, считая это бес-полезной нагрузкой для учебных за-ведений.

К этой же ситуации относится и тот факт, что в подавляющем боль-шинстве учебных заведений зачисле-ние в ряды студентов не определя-ется отбором абитуриентов по про-фессиональным качествам получе-ния будущей специальности. В на-иболее значительной и наихудшей степени это проявилось при введе-

нии вступительного конкурса по ре-зультатам ЕГЭ.

Примем, что студент поступил в вуз с начальной степенью креатив-ности W4. Очевидно, что за время обу-чения возможны показатели как раз-вития, так и деградации креативнос-ти, что на рис. 1 показано двумя участ ками 7 и 8 графиков, соответ-ствующими положительному или от-рицательному значениям производ-

ной .dWdt

Ее знак, как и на этапе обу-

чения в школе, в наиболее значи-тельной степени зависит от препода-вателя. Однако преподаватель вуза качественно отличается от учителя в школе.

С одной стороны, это обусловле-но тем, что должность преподавате-ля вуза не носит такого массового ха-рактера подготовки, как должность учителя в школе. Происходит отбор среди лучших выпускников вуза, об-ладающих высокой профессиональ-ностью и заинтересованностью в об-ласти своего предмета обучения. По-этому можно утверждать, что препо-даватель вуза по своим педагогичес-ким способностям находится ближе к «школе радости» по В. А. Сухом-линскому. С другой стороны, сту-дент в процессе обучения напрямую осознает необходимость получения новых знаний, которые потребуют-ся ему на протяжении дальнейшей производственной или научно-тех-нической жизни.

Очевидно, что в этом случае значе-ния показателя креативности в точ-ках W7 или W8 в значительной сте-пени зависят и от студента. Совмест-ной целью преподавателя и выпуск-ника вуза является выполнение це-левой функции (W3–Wi) → 0.

После окончания вуза полученный уровень креативности, например, W7, может радикально изменяться как в большую сторону, так и в меньшую (участки 9 и 10 на рис. 1) [4].

Если инженер попадает в произ-водственный коллектив, выполняю-

133


щий рутинную работу и не занима-ющийся творческой деятельностью, то он подпадает под соответствующее воздействие коллег. Молодой специ-алист, не обученный методам крити-ческого отношения к старшим това-рищам по работе, считает, что подоб-ная деятельность коллектива являет-ся идеальной и требуется ей подчи-ниться. В этом случае его творческая активность может быть отображе-на участком 11 (рис. 1). Иногда мо-лодой специалист, испытывая твор-ческий дискомфорт, ищет себе дру-гую работу [5].

Другое дело, когда молодой специ-алист попадает в творческий коллек-тив, где существует атмосфера необ-ходимости создания новых техничес-ких (научно-технических) решений и присутствует дух благожелатель-ной соревновательности [4]. Такая ситуация отображается участками 9 и 10 графика рис. 1. В этом случае происходит соответствующее про-граммирование молодого специалис-та и поощрение развивающейся креа-тивности. Не исключаются ситуации, когда молодой специалист, имеющий по результатам выпуска из вуза ма-лый показатель креативности, в ре-зультате взаимодействия с коллега-ми по работе становится настоящим изобретателем или научным работ-ником с большим творческим потен-циалом. Подобная ситуация показа-на на графиках рис. 1 участком 10.

Имеются возможности общеобра-зовательного повышения показателя креативности студентов, не связан-ные с профессиональными дисцип-линами, изучаемыми в вузе [4–7]. Кроме того, они позволяют воспи-тать в студенте чувство соревнова-тельности в проявлении творческой активности, анализу и критическо-му отношению к существующим тех-ническим решениям и методике со-здания изобретений. Отработанный на протяжении пяти лет курс лек-ционных и практических занятий «Практические основы создания изоб-ретений» показал его результатив-

ность и заинтересованность студен-тов в проявлении собственного «Я». Кроме развития креативности, в дан-ном курсе рассматриваются вопросы рационального выполнения НИОКР и психологические аспекты взаимо-действия творческой личности с кол-лективом и руководством.

Одновременно с рассмотренными положительными моментами, вве-дение в учебный процесс новой дис-циплины создает предпосылки для дальнейшего распространения полу-ченных студентами знаний. Это по-ясняется структурной схемой рис. 2.

Л1

Л2

Л3

ЛN

Л4

Вуз.Обучение

Производство .Распространение знаний

MПр

Л1.1

Л1.2

Л2.1

Л3.1

Л3.2

Л2.2

Л3.3

ЛN.1

Рис. 2

На рис. 2 в условном виде показа-но, что преподаватель (Пр) осущест-вляет передачу данных дисциплины студентам группы, которые являют-ся личностями (Л1, Л2,.. ЛN), подле-жащими соответствующему обучению число которых равно N. В соответ-ствии с теорией бихевиоризма, препо-даватель должен создать в студентах стимулы для восприятия информа-ции, разбудить инстинкты своего эго путем внушения ему тезиса: «А я чем хуже?». Это может дать соответствую-щий результат в творческой деятель-ности [4]. Как показал опрос, поло-жительное восприятие информации по рассматриваемой дисциплине до-стигается практически почти у всех студентов обучаемых групп. Однако, по их мнению, количество по настоя-щему творческих личностей в группе составляет не более 25–35 %. Вот эти-то проценты и способны к продолже-нию научно-технической и изобрета-тельской деятельности.

134


Полученные студентами знания после окончания вуза могут распро-страняться на товарищей по работе. Это иллюстрируется схемой рис. 2. Например, выпускник Л1 может раз-вить или создать стимулы к творчес-тву у нескольких личностей: Л1 → (Л1.1 + Л1.2). Аналогично получе-ние результата и для других лич-ностей. Однако, например, личность Л4 не принимает участия в распро-странении знаний. Это неизбежные издержки и процесса.

Очевидно, что если число выпуск-ников равно N, а количество «приоб-щенных» к творческой деятельности равно M, то желательным является выполнение неравенства M > N. Это будет способствовать массовости твор-ческой деятельности за счет лавино-образного распространения знаний. Даже если это неравенство не выпол-няется, то при М > 0 эффект все рав-но будет иметь место.

Разумеется, схема на рис. 2 несколько идеализирована. Она не учитывает личностных моментов рас-пространения знаний выпускников вуза (Л1,.. ЛN) на товарищей по ра-боте (Л1.1,.. ЛNМ). Поэтому состав-ной частью изучаемой дисциплины являются психологические вопросы взаимодействия с коллегами по рабо-те и с руководством и необходимости создания комфортных условий твор-ческой соревновательности, которые рассмотрены в [4].

Выводы по структурной схеме име-ют важное практическое значение для сети дорог ОАО «РЖД». Они за-ключаются в следующем.

Сеть железных дорог России чрез-вычайно разветвлена и на всех ее участках работает большое число специалистов различных профес-сий и самого различного уровня тех-нической подготовки. Есть участки дорог, расположенные в непосредс-твенной близости от больших горо-дов и технических центров, а есть и удаленные от них на сотни кило-метров. Отличительна черта россий-

ского человека — его способность и желание к созданию чего-то ново-го или к совершенствованию имею-щегося. Примеров тому множество: это и братья Артамоновы, Черепано-вы, Левша и т. д. Подобные личнос-ти, работающие на сети дорог, нахо-дятся в неравных условиях. Работни-ки удаленных участков не могут по-лучить консультации специалистов по вопросам создания и квалифици-рованной патентно-правовой защи-ты созданных технических решений. Имеющиеся на сети дорог подразде-ления ВОИР в подавляющем боль-шинстве случаев не выполняют эти функции. Выпускники вузов име-ют практически нулевой уровень знаний в области изобретательской деятельности. Вводимые в некото-рых вузах учебные курсы включа-ют в себя лишь изучение норматив-ных патентно-правовых докумен-тов, исключающих изучение и раз-витие процессов творчества. Одна-ко результаты дорожных и сетевых выставок показывают, что некоторые из экспонатов могут быть соотнесе-ны с уровнем изобретений.

Приход на сеть дорог специалис-тов, имеющих рассмотренную выше подготовку, позволит сделать шаг к развитию массовости изобрета-тельства в ОАО «РЖД». Изложен-ное относится не только к эксплу-атационному штату железных до-рог, но и к отраслевым НИИ и про-ектным организациям, где вопросы создания конкурентоспособных тех-нических решений являются перво-очередными.

Один из вопросов, решенных в Уральском государственном уни-верситете путей сообщения совмест-но с департаментом технической по-литики ОАО «РЖД» в части распро-странения знаний в области креа-тивности и патентно-правовых доку-ментов, представлен в работах [6, 8]. В частности, создана перспективная система регулирования движением поездов [9, 10].

135


Литература1. Сергеев Б. С. Инженер: изобретатель?//Инженер, 2010. 1. — С. 4–5. ISSN 0868-443X.2. Сергеев Б. С. Проблемы активизации процессов создания интеллектуальной собствен-

ности//Современные наукоемкие технологии//2010, 12. — С. 80–81. ISSN 1812-7320.3. Сергеев Б. С. Подготовка инженеров-изобретателей//Современные проблемы науки

и образования, 2011. 1. — С. 45–48. ISSN 1817-6321.4. Сергеев Б. С. Практические основы создания изобретений; учеб. пособие. Екатерин-

бург: Изд-во УрГУПС, 2011. — 108 с. ISBN 978-5-94614-183-3.5. Малыгин Е. А., Сергеев Б. С. Интеллектуальная собственность: опыт преподавания

в вузе//Мир транспорта, 2010. 2. — С. 170–174. ISSN 1992-3252.6. Наговицын В. С., Сергеев Б. С. Интеллектуальная собственность: взгляд разработ-

чика//Интеллектуальная собственность. Промышленная собственность, 2005. 8. — С. 54–67. ISSN 0201-7067.

7. Сергеев Б. С., Наговицын В. С. Об оценке интеллектуальной собственности//Транс-порт. Наука, техника, управление/Научный информационный сборник ВИНИТИ РАН, 2004. 12. — С. 24–26. ISSN 0236-1914.

8. Сергеев Б. С., Наговицын В. С. Изобретательство и патентование результатов НИ-ОКР//Транспорт Урала, 2004. — 4. — С. 9–13. ISSN 1815-9400.

9. Тильк И. Г., Ляной В. В., Кривда М. А. Сергеев Б. С. Способ управления движением поездов и система для его осуществления//Вестник УрГУПС, 2009. 3–4. — С. 143–144. ISSN 2079-0392.

10. Сергеев Б.С. Изобретателями не рождаются — изобретателей готовят//Железнодорож-ный транспорт, 2012. 7. С. 67–68. ISSN 0044-4448.

References1. Sergeyev B. S. Inzhener: izobretatel? [Engineer: inventor?]//Inzhener, 2010. 1. — S. 4–5.

ISSN 0868-443X.2. Sergeyev B. S. Problemy aktivizatsii protsessov sozdaniya intellektualnoy sobstvennosit

[Problems of activating processes of intellectual property creation]//Sovremennye nauko-emkiye tekhnologii//2010, 12. — S. 80–81. ISSN 1812-7320.

3. Sergeyev B. S. Podgotovka inzhenerov-izobretateley [Training inventor engineers]//Sovre-mennye problemy nauki i obrazovaniya, 2011. 1. — S. 45–48. ISSN 1817-6321.

4. Sergeyev B. S. Prakticheskiye osnovy sozdaniya izobreteniy [Practical bases of inventing]; ucheb. posobiye. Ekaterinburg: Izd-vo UrGUPS, 2011. — 108 s. ISBN 978-5-94614-183-3.

5. Malygin E. A., Sergeyev B. S. Intellektualnaya sobstvennost: opyt prepodavaniya v vuze [Intellectual property: experience in university teaching]//Mir transporta, 2010. 2. — S. 170–174. ISSN 1992-3252.

6. Nagovitsyn V. S., Sergeyev B. S. Intellektualnaya sobstvennost: vzglyad razrabotchika [Intellectual property: developer’s view]//Intellektualnaya sobstvennost. Promyshlen naya sobstvennost, 2005. 8. — S. 54–67. ISSN 0201-7067.

7. Nagovitsyn V. S., Sergeyev B. S. Ob otsenke intellektualnoy sobstvennosti [On assess-ing intellectual property]//Transport. Nauka, tekhnika, upravleniye/Nauchny informa-tsionny sbornik VINITI RAN, 2004. 12. — S. 24–26. ISSN 0236-1914.

8. Sergeyev B. S., Nagovitsyn V. S. Izobretatelstvo i patentovaniye rezultatov NIOKR [Inven-ting and patenting R&D results]//Transport Urala, 2004. — 4. — S. 9–13. ISSN 1815-9400.

9. Tilk I. G., Lyanoy V. V., Krivda M. A., Sergeyev B. S. Sposob upravleniya dvizheniyem poez-dov i sistema dlya ego osuschestvleniya [System for controlling train traffic and system for its implementation]//Vestnik UrGUPS, 2009. 3–4. — S. 143–144. ISSN 2079-0392.

10. Sergeyev B. S. Izobretateljami ne rozhdajutsja – izobretatelej gotovjat [The inventors are not born, the inventors are trained] //Zheleznodorozhnyj transport, 2012. 7. S. 67–68. ISSN 0044-4448.


136


АннотацияВ статье описывается разработанный блок

автоматического управления системой греб-несмазывания бандажей колесных пар локо-мотивов, реверсирования и автоматического регулирования периодичности времени смазы-вания гребней колесных пар тепловозов серий ТЭМ2 и ТЭМ18 на железнодорожном транспорте необщего пользования. Разработанный блок поз-волил устранить недоработки НПП «Фромир», ис-ключить попадание смазки на поверхность ката-ния бандажей колесных пар и увеличить ресурс бандажей до обточки по минимальной толщине гребня в полтора-два раза.

Ключевые слова: локомотив, колесная пара, бандаж, автомати-

ческая система, гребнесмазывание, блок управле-ния, разработка.

УДК 629.4.063.8

И. М. Пышный

Блок управления для системы гребнесмазывания локомотивов

UDC 629.4.063.8

i. M. Pyshny

Control unit for locomotive crest lubrication system

Игорь Михайлович Пышный, аспирант; кафедра «Электрическая тяга» Уральского государственного университета путей сообщения, Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected] Mikhailovitch Pyshny, Postgraduate; Electric Traction Chair of Ural State University of Railway Transport; Ekaterinburg, Russia. E-mail: [email protected].

AbstractThe article describes the developed auto-

matic control unit for the system of crest lubrication of locomotive wheel set rims, reversal and automatic adjustment of the pe-riodicity of lubrication of wheel set crests on diesel-powered locomotive series TEM2 and TEM18 on railway transport of non-public use. The developed unit allowed eliminating the shortcomings of NPP Fromir, avoid lu-bricant ingress to the tread surface of wheel set rims and increase the rim service life be-fore turning according to the minimum crest thickness 1,5–2 times.

Key words: locomotive, wheel set, rim, automatic

system, crest lubrication, control unit, de-velopment.

АСПИРАНТСКАЯТЕТРАДЬ

137

Аспирантская тетрадь

Для снижения интенсивности изнашивания гребней банда-жей разработаны и внедрены

на железных дорогах общего поль-зования методы повышения ресур-са колесных пар тягового подвиж-ного состава [1]. В частности, про-ведены исследования по оценке эф-фективности лубрикации, внедре-ния гребне- и рельсосмазывания [1], влияния на величину износа соот-ношения твердости колес и рельсов [2], разности диаметров бандажей, перекоса колесных пар относитель-но рамы тележки и оси пути, состоя-ния резиновых элементов поводков буксовых узлов [3], созданы техни-ческие средства оперативного конт-роля состояния ходовых частей под-вижного состава и пути [4].

Промышленный железнодорож-ный транспорт (железнодорожный транспорт необщего пользования) — огромный организм, в настоящее вре-мя раздробленный по министерствам и ведомствам. Задача у промыш-ленных предприятий одна: макси-мум прибыли, доходов от своей де-ятельности. Однако в стороне оста-ются вопросы, связанные с работой внутризаводского железнодорожно-го транспорта, особенно вопросы под-держания в надлежащем состоянии подвижного состава и пути.

В настоящее время в сфере про-мышленного железнодорожного транспорта остро стоит вопрос о по-вышении ресурса бандажей и греб-ней колесных пар тягового подвиж-ного состава [5]. Это связано с ухуд-шением содержания, невысоким ка-чеством ремонта пути и подвижного состава, несовершенством существу-ющих нормативов, по которым оце-нивается состояние ходовых частей. Необходимо учитывать, что особен-ностью эксплуатации промышлен-ного транспорта на путях необщего пользования являются широкий диа-пазон грузонапряженности путей — от несколько тысяч до 20–25 млн т брутто в год; значительное число стре-лочных переводов (в черной метал-

лургии в среднем до 4 на 1 км); нали-чие большого числа криволинейных участков, в том числе малых радиу-сов; нагрузка от оси подвижного со-става на путь от 200 до 560 кН. Как известно из опубликованных резуль-татов исследований [6, 7], интен-сивность бокового износа рельсов и гребней бандажей колесных пар тягового подвижного состава нахо-дится в квадратичной зависимос-ти от этих нагрузок. Например, при увеличении нагрузки на ось в сред-нем со 300 до 400 кН износ возраста-ет в 2,7 раза. Характерно примене-ние специальных конструкций путей в цехах и на эстакадах, значитель-ная протяженность путей с заглуб-ленным балластным слоем.

Общая протяженность железно-дорожных путей необщего пользова-ния шириной колеи 1520 мм к началу 2012 года в России составляла свыше 120 тыс. км. Из них около 50 % рель-сы типа 1-а, Р38, Р43, другая поло-вина — рельсы Р50, Р65 и более тя-желые. Более тридцати тысяч пред-приятий имеют примыкание к же-лезнодорожному транспорту общего пользования. Свыше 15 % общей про-тяженности железнодорожных путей приходится на предприятия черной металлургии и почти 10 % — на пред-приятия угольной промышленности.

Условия эксплуатации на путях общего пользования, конечно же, отличаются от эксплуатации на же-лезнодорожном транспорте необще-го пользования из-за наличия на пос-леднем большого количества кривых малого радиуса (до 60 м) [8].

Поэтому встала задача разрабо-тать способы уменьшения интенсив-ного износа гребней бандажей колес-ных пар тепловозов на железнодо-рожном транспорте необщего поль-зования. Одним из таких способов является применение различных сис-тем гребне- и рельсосмазывания [9].

Автоматическая система греб-несмазывания предназначена для дозированного нанесения смазоч-ного материала на гребни колесных

138


пар тепловозов, тем самым уменьшая силы трения гребня бандажа о голо-вку рельса и сопротивление движе-нию, расхода топлива на тягу поездов.

В связи со значительным износом гребней колесных пар в 2008 году на семи тепловозах ТЭМ2 ( 175, 421, 530, 975, 972, 1047 и 7271) и ТЭМ18 274 собственности ООО «ЛУКойл-Транс» (г. Пермь) были установлены автоматические греб-несмазыватели АГС-8 производс-тва НПП «Фромир» (г. Ростов-на-До-ну). В качестве смазочного матери-ала в АГС-8 использовалась смазка ТП-22 (И-20).

При эксплуатации тепловозов ТЭМ2 и ТЭМ18 с системой гребнесма-зывания АГС-8 на железнодорожных путях ООО «ЛУКойл-Транс» были выявлены целый ряд недостатков:

— система гребнесмазывания во время стоянки тепловоза и на ну-левой позиции контроллера маши-ниста продолжает работать;

— в момент трогания поезда с мес-та тепловозом реализуются большие тяговые усилия и подача смазки сни-жает коэффициент сцепления коле-са с рельсом.

Предлагаемый НПП «Фромир» контроль за работой гребнесмазыва-телей в пути следования с записью на скоростемерную ленту для свое-временного выявления неисправнос-ти не устраняет их основной недоста-ток — попадание смазки на поверх-ность катания бандажей колесных пар, что ведет к боксованию. Этим вы-звана «боязнь» локомотивных бригад тепловозов ТЭМ2 и ТЭМ18 использо-вать гребнесмазыватель на желез-нодорожных путях ООО «ЛУКойл-Транс».

Для улучшения качества работы гребнесмазывателя АГС-8 на тепло-возах ТЭМ2 и ТЭМ18, в Уральском государственном университете путей сообщения разработан блок управле-ния, при помощи которого полностью автоматизируется управление систе-мой гребнесмазывания. Это сущест-венно повышает качество смазыва-

ния гребней колесных пар, исклю-чает работу системы гребнесмазы-вания во время стоянки локомотива и на нулевой позиции контроллера машиниста. Тем самым исключает-ся боксование колесных пар теплово-за как во время трогания так и при движении локомотива с поездом [10].

Блок состоит из двух реле времени ВЛ-50У3, трех промежуточных реле типа ТРПУ-УХЛ3 и тумблера ТВ-1–4. Включение блока производится авто-матически. Принцип действия блока заключается в следующем: после пос-тановки рукоятки контроллера маши-ниста на первую позицию получают питание поездные контакторы, пос-ле включения которых получает пи-тание катушка промежуточного реле ПР-1 по цепи — «плюс» аккумуля-торной батареи, замкнутый контакт контроллера машиниста, клеммная рейка К-1, от клеммы 1 К-243 через тумблер реостатных испытаний ТРИ, катушка промежуточного реле ПР-1.

Промежуточное реле ПР-1 нахо-дится в цепи питания контактора возбуждения генератора КВГ, кото-рым блок автоматического управле-ния гребнесмазыванием отключается при реостатных испытаниях тепло-воза. Получив питание, промежуточ-ное реле ПР-1 замыкает свою блоки-ровку и подает питание на катушку промежуточного реле ПР-2 по цепи — «плюсовая» клеммная рейка К-3, за-мкнутые контакты промежуточного реле ПР-1, размыкающая блокировка реле времени РВ-1 с выдержкой вре-мени на размыкание, катушка про-межуточного реле ПР-2.

Одновременно с промежуточным реле ПР-2 получает питание реле времени РВ-1 по цепи — «плюсо-вая» клеммная рейка К-3, замкну-тые контакты промежуточного реле ПР-1, размыкающая блокировка реле времени РВ-2 с выдержкой вре-мени на отключение, катушка реле времени РВ-1. Получив питание, РВ-1 начинает отсчет времени.

Получив питание, промежуточ-ное реле ПР-2 включается, своими

139


размыкающими контактами разры-вает цепь питания на катушку реле времени РВ-2 и своими замыкаю-щими контактами создает цепь пи-тания на катушку промежуточно-го реле ПР-3 по цепи — «плюсовая» клеммная рейка K3, замкнутые кон-такты промежуточного реле ПР-1, за-мкнутые контакты промежуточного реле ПР-2, катушка промежуточно-го реле ПР-3.

Получив питание, промежуточное реле ПР-3 своими замыкающими кон-тактами создает цепь питания на ка-тушки электропневматических вен-тилей ЭПВ системы гребнесмазыва-ния, которые разбиты на две группы: первая — при движении локомотива вперед; вторая — при движении ло-комотива назад. Питание ЭПВ в за-висимости от направления движения осуществляется с клемм реверсивно-го барабана контроллера машиниста А4 (при движении локомотива впе-ред) и Б4 (при движении локомотива назад) по цепи — «плюсовая» клем-мная рейка K3, замкнутый контакт реверсора при движении вперед, за-мыкающие контакты промежуточно-го реле ПР-3, катушка пневматичес-

кого вентиля при движении вперед (ВПВ), рис. 1.

Получив питание, РВ-1 начинает отсчет времени. Через 20–30 с РВ-1 своими размыкающими контакта-ми разрывает цепь питания на ка-тушку реле ПР-2. Отключившись, ПР-2 своими размыкающими кон-тактами разрывает цепь на катушку ПР-3, которое своими размыкающи-ми контактами разрывает цепь пи-тания на ЭПВ системы гребнесмазы-вания. Своими нормально замкну-тыми контактами ПР-2 создает цепь питания на катушку РВ-2. Получив питание, РВ-2 начинает отсчет вре-мени. Через 10–15 с РВ-2 своей раз-мыкающей блокировкой размыкает цепь питания катушки РВ-1. Отклю-чившись, РВ-1 своими размыкающи-ми контактами с выдержкой времени на размыкание создает цепь питания на катушку промежуточного реле ПР-2. Цикл повторяется (см. рис. 1)

Таким образом, можно регули-ровать периодичность смазывания гребней бандажей колесных пар теп-ловоза. При установке контролле-ра машиниста на нулевую позицию снимается питание с катушки ПР-1,

Рис. 1. Электрическая схема реле пуска и блока АГС-8 гребней бандажей колесных пар тепловозов

РВП

КМ

1К243

РВП

ПР-1РВ-1

ПР-1

ПР-3ПР-2РВ-2

РВ-2ПР-2РВ-1ПР-2

ВПН

КМ

ПР-3

ВПН

ПР-3

Б4

В О Н

А4

140


тем самым система гребнесмазыва-ния АГС-8 отключается.

При производстве маневровой работы машинисту тепловоза часто приходится набирать и сбрасывать позиции контроллера, что негатив-но может сказаться на работе блока автоматической системы гребнесма-зывания. В момент трогания поез-да с места локомотивом реализуют-ся большие тяговые усилия и подача смазки несколько снижает коэффи-циент сцепления колеса с рельсом.

Чтобы обеспечить более устойчи-вую работу системы гребнесмазыва-ния, специально разработано реле пуска блока автоматического уп-равления АГС-8. Реле пуска выпол-нено на основе реле времени типа ВЛ-50У3.

При постановке рукоятки контрол-лера машиниста тепловоза на первую позицию получают питание поезд-ные контакторы (см. рис. 1) и с клем-мы 1K243 получает питание катуш-ка реле времени РВП. Получив пи-тание, катушка начинает отсчет вре-мени и через 30–40 с своими замы-кающими контактами с выдержкой времени на замыкание создает цепь питания для катушки промежуточ-ного реле ПР-1. Получив питание, промежуточное реле ПР-1 включа-ется и производит включение блока АГС-8. Также своими замыкающи-ми контактами промежуточное реле ПР-1 создает цепь питания на сиг-нальную лампу «Гребнесмазыва-тель вкл.», расположенную на пульте машиниста, которая сигнализирует о включении блока автоматической системы гребнесмазывания.

При постановке рукоятки контрол-лера машиниста тепловоза на нуле-вую позицию теряет питание катуш-ка реле пуска РВП, своим контактом разрывает цепь питания на катуш-ку промежуточного реле ПР-1, кото-рое, в свою очередь, отключает блок автоматической системы гребнесма-зывания и через блокировочный кон-такт подает питание на сигнальную лампу «Гребнесмазыватель выкл.».

Разработанный и установленный на тепловозах ТЭМ2 (175, 421, 530, 975, 972, 1047 и 7271) и ТЭМ18 274 блок управления для автоматичес-кой системы гребнесмазывания бан-дажей колесных пар позволил устра-нить недоработки НПП «Фромир», исключить попадание смазки на по-верхность катания бандажей колес-ных пар. Результаты выполненных расчетов по приведенной выше мето-дике определения 95%-ного ресурса бандажей тепловозов ТЭМ2 и ТЭМ18 до обточки колесных пар в железно-дорожном цехе ООО «ЛУКойл-Транс» после внедрения блока управления АГС-8 приведен в таблице 1.

Если до установки на тепловозы ТЭМ2 и ТЭМ18 эффекта от приме-нения автоматической системы греб-несмазывания не выявлено, то после установки самого блока управления и реле пуска АГС-8 ресурс бандажей до обточки по минимальной толщине гребня увеличился от 1,5 до 2 раз.

Таблица 1Ресурс бандажей колесных пар

тепловозов ТЭМ2 и ТЭМ18 с внед-ренным блоком управления разра-

ботанного в УрГУПС, мес.

95%-ный ресурс бан-дажей до обточки ко-

лесных пар

Без блокауправ-ления АГС-8

С бло-ком

управ-ления АГС-8

По предельному зна-чению величины из-носа гребня

42,4 55,5

По предельному зна-чению величины на-растания проката

27,8 42,3

Таким образом, можно сделать вывод, что применение АГС-8 с до-полнительной установкой разрабо-танного в УрГУПС блоком управле-ния позволяет увеличить ресурс бан-дажей до обточки по предельному прокату на 52 % (с 27,8 до 42,3 мес.), а по минимальной толщине гребня — на 31 % (с 42,4 до 55,5 мес.). При этом количество обточек бандажей колес-ных пар сокращается на 25 %.

141


Литература1. Буйносов А. П. Методы повышения ресурса бандажей колесных пар тягового подвиж-

ного состава: Дисс. … на соиск. уч. ст. докт. техн. наук: 05.22.07. Защ. 09.12.2011; Утв. 05.06.2012. Екатеринбург, 2011. 455 с.

2. Буйносов А. П. Применение гребне и рельсосмазывателей для уменьшения износа колес локомотивов//Железнодорожный транспорт, 2001. 4. — С. 14–16. ISSN 0044-4448.

3. Буйносов А. П. Влияние разности диаметров бандажей на их износ колесных пар тя-гового подвижного состава//Вестник УрГУПС, 2010. 3 (7). — С. 64–73. ISSN 2079-0392.

4. Буйносов А. П. Разработка и аппаратная реализация прибора для измерения геомет-рических параметров бандажей колесных пар//Транспорт Урала, 2010. 3 (26). — С. 64–68. ISSN 1815-9400.

5. Буйносов А. П., Пышный И. М. Выбор профиля бандажей колесных пар тепловозов исходя из критерия максимального ресурса колесных пар до обточки//Тяжелое ма-шиностроение, 2011. 4. — С. 5–11. ISSN 0131-1336.

6. Буйносов А. П. Методы повышения ресурса колесных пар тягового подвижного соста-ва: монография. — М. : ГОУ «УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте, 2010. — 244 с. ISBN 978-5-9994-0038-3.

7. Буйносов А. П. Основные причины интенсивного износа бандажей колесных пар под-вижного состава и методы их устранения. — Екатеринбург : Изд-во УрГУПС, 2009. — 224 с. ISBN 978-5-94614-148-2.

8. Буйносов А. П. Худояров Д. Л., Пышный И. М. Выбор профиля поверхности катания бандажей колесных пар промышленных тепловозов//Транспорт Урала, 2011. 1 (28). — С. 64–69. ISSN 1815-9400.

9. Буйносов А. П., Пышный И. М. Увеличение срока службы бандажей колесных пар про-мышленных тепловозов//Омский научный вестник. Сер.: Приборы, машины и техно-логии, 2011. 3 (103). — С. 152–156. ISSN 1813-8225.

10. Буйносов А. П., Пышный И. М. Разработан бортовой локомотивный гребнесмазыва-тель «твердого» типа//Научно-технический вестник Поволжья, 2011. 3. — С. 92–96. ISSN 2079-5920.

References1. Buynosov A. P. Metody povysheniya resursa bandazhey kolesnykh par tyagovogo podvi-

zhnogo sostava [Methods to increase operating life of rims of wheel sets of traction equip-ment]: Diss. … na soisk. uch. st. doct. tekhn. nauk: 05.22.07. Zasch. 09.12.2011; Utv. 05.06.2012. Ekaterinburg, 2011. 455 s.

2. Buynosov A. P. Primeneniye grebne i relsosmazyvateley dlya umensheniya iznosa koles lokomotivov [Using crest and rail lubricators to reduce locomotive wheel wear]//Zhe-leznodorozhny transport, 2001. 4. — S. 14–16. ISSN 0044-4448.

3. Buynosov A. P. Vliyaniye raznosti diametrov bandazhey na ikh iznos kolesnykh par tya-govogo podvizhnogo sostava [Influence of rim diameter difference on wear of wheel sets of traction equipment]//Vestnik UrGUPS, 2010. 3 (7). — S. 64–73. ISSN 2079-0392.

4. Buynosov A. P. Razrabotka i apparatnaya realizatsiya pribora dlya izmereniye geometri-cheskikh parametrov bandazhey kolesnykh par [Development and hardware implemen-tation of a wheel set rim geometric parameter meter]//Transport Urala, 2010. 3 (26). — S. 64–68. ISSN 1815-9400.

5. Buynosov A. P., Pyshnyi I. M. Vybor profilya bandazhey kolesnykh par teplovozov is-khodya iz kriteriya maksimalnogo resursa kolesnykh par do obtochki [Selecting the pro-file of diesel-powered locomotive wheel set rims based on the criteria of maximum wheel set operating life before turning]//Tyazheloye mashinostroyeniye, 2011. 4. — S. 5–11. ISSN 0131-1336.

6. Buynosov A. P. Metody povysheniya resursa kolesnykh par tyagovogo podvizhnogo sos-tava: monografiya [Methods to increase operating life of wheel sets of traction equipment: monograph]. — M. : GOU UMC po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte, 2010. — 244 s. ISBN 978-5-9994-0038-3.

7. Buynosov A. P. Osnovnye prichiny intensivnogo iznosa bandazhey kolesnykh par podvi-zhnogo sostava i metody ikh ustraneniya [Basic causes of intensive wear of rolling stock wheel set rims and methods of their elimination]. — Ekaterinburg : Izd-vo UrGUPS, 2009. — 224 s. ISBN 978-5-94614-148-2.

8. Buynosov A. P., Khudoyarov D. L., Pyshnyi I. M. Vybor profilya poverkhnosti kataniya ban-dazhey kolesnykh par promyshlennykh teplovozov [Selecting profile of tread surface of in-

142


dustrial diesel-powered locomotive wheel set rims]//Transport Urala, 2011. 1 (28). — S. 64–69. ISSN 1815-9400.

9. Buynosov A. P., Pyshnyi I. M. Uvelicheniye sroka sluzhby bandazhey kolesnykh par pro-myshlennykh teplovozov [Increasing service life of industrial diesel-powered locomotive wheel set rims]//Omsky nauchny vestnik. Ser.: Pribory, mashiny i tekhnologii, 2011. 3 (103). — S. 152–156. ISSN 1813-8225.

10. Buynosov A. P., Pyshnyi I. M. Razrabotan bortovoy lokomotivny grebnesmazyvatel «tver-dogo» tipa [Developed on-board locomotive crest lubricator of solid type]//Nauchno-tekh-nichesky vestnik Povolzhya, 2011. 3. — S. 92–96. ISSN 2079-5920.


143

При наборе используйте Word-2003 или Word-2007; шрифт (по всему тек-сту, в том числе в рисунках и таб-лицах) — тип Times, размер шриф-та — 14, межстрочное расстояние — 1,5, абзацный отступ — 1,25 (1,27) см, поля — 2 см; расстановка переносов по всему тексту — автоматическая.

Набор формул: простые формулы и сочетания символов (x2 < y2; E = mc2; a2 + b2 = c2; Qi – 1; ψj) — только в тексто-вом режиме, сложные

(2

2 2

1 1

1 1 ;1 = =

= −∑ ∑ −

e e

j j j jj j

s x n x nn n

[ ]σ

a

n

или miS ) — только в Equation или Math-

Type.

Написание букв: русские (а, б, в, А, Б, В), греческие (Θ, Σ, Ω, Ψ, α, β, δ, ε, λ, π), а также цифры и функции (1, 2, 3; I, II, III; max, lg, sin и т. п.) пишутся только прямо; латинские (a, b, n, A, B, N и т. д.) — только курсивом. Исклю-чение — курсив во вспомогательном тексте (слова «Таблица» и «Рис.», при-мечания в рисунках и ссылки в тексте на эти примечания).

Оформление текста: левый верх-ний край — инициалы, фамилия; за-головок — все буквы ПРОПИСНЫЕ, жирные, расположение — по центру набора; таблиц и рисунков: в табли-цах размер шрифта — на полтора-два размера меньше, чем в основном тексте (11,5–12), расположение текста в «шап-ке» таблицы — по центру, в столб-цах — по ширине; межстрочное рассто-яние — 1; слово «Таблица» — курсивное начертание, в правый край таблицы; название таблицы — начертание нор-мальное (прямое), расположение — по центру таблицы. В рисунках (графи-

ках, диаграммах): размер подрисуноч-ной подписи — 14, расположение — по центру набора, слово «Рис.» — курсив, название рисунка — нормальное на-чертание, описание рисунка (эксплика-ция) — нормальное начертание, услов-ные обозначения — курсивное начер-тание, их расшифровка — нормальное. Расположение таблиц и рисунков — строго после ссылки на них.

Кроме того, рисунки обязательно прилагаются к материалу (один рису-нок — один файл; формат — *.*jpg).

Ссылки на литературу в тексте пи- шутся в квадратных скобках ([1], [1, 2] или [3–5]); нумерация сквозная. Спи-сок литературы/источников оформля-ется по ГОСТ 7.0.5–2008.

В конце статьи обязательно ставит-ся дата отсыла материала в редакцию.

Объем статьи — не более 14-ти страниц.

Название файла: Фамилия. Первое слово заголовка. Многоточие. Послед-нее слово заголовка (Сидоров. Синтез… электроприводом).

К материалу (статье) обязатель-но прилагаются (отдельным файлом): УДК, сведения об авторе, аннотация, ключевые слова (название файла: УДК 000. Сидоров. Синтез… электропри-водом).

Материалы для очередного номе-ра журнала «Вестник УрГУПС» при-нимаются до 30 числа первого месяца квартала (до 30-го января, 30-го апре-ля, до 30-го июля, до 30-го октября). Материалы, поступившие в редакцию после 30-го числа, будут опубликованы только в следующем номере.

Успешной работы!

Л. Барышникова,литературный и выпускающий

редактор журнала «Вестник УрГУПС»

Уважаемые коллеги!

Информирую вас о требованиях,предъявляемых к оформлению статей.

Предоставляет весь спектр редакционно-издательских услуг

ИЗДАТЕЛЬСТВО УрГУПС

ДОПЕчАТнАя ПОДГОТОВкА Редактирование текстов любой сложности Рецензирование

(с привлечением опытных рецензентов, имеющих научную степень в соответствующей области науки)

Корректура Дизайн и верстка Препресс

(подготовка работы для сдачи в типографию)

Сдача файлов и контроль прохождения работы в типографии

ПЕчАТныЕ, ПЕрЕПЛЕТныЕ рАбОТы Оперативная полноцветная, одноцветная

и многоцветная печать на цифровом оборудовании Широкоформатная печать на плоттере Несколько видов переплета Ламинирование

ВСЕГДА В ПрОДАжЕ Научная и учебно-методическая литература,

выпущенная в издательстве УрГУПС. Каталог литературы можно найти на сайте университета (www.usurt.ru) в разделе «Издательская деятельность»

620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, главный учебный корпус, к. Б1-15.Телефон: (343) 221-24-90

E-mail: [email protected]Сайт: www.usurt.ru

По вопросам приобретения книги возможного сотрудничества обращаться:

Вестник - usurt.ru · russian academy of sciences, institute of control sciences, moscow,...

Documents