«Строительные и дорожные машины» предназначен для публикации современных исследований, направленных на развитие, проектирование, эксплуатацию и обслуживание специальной техники, используемой в строительной и дорожной отрасли. Издание ориентировано как на научное сообщество, так и на представителей промышленности и бизнеса, заинтересованных в повышении эффективности, безопасности и долговечности строительных и дорожных машин. Журнал издается с 1956 года, включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов ВАК РФ, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук. Учредитель - ИП Подколзин М.М. Журнал выходит 12 раз в год. Издательство осуществляет рецензирование всех поступающих материалов и проверку уровня оригинальности. «Строительные и дорожные машины» предоставляет платформу для исследователей, специалистов и практиков для распространения и обмена знаниями в форме высококачественных эмпирических и теоретических научных статей, тематических исследований, статей-мнений и всех видов обзоров. Журнал публикует теоретические, аналитические и исследовательские статьи по следующим научным областям и специальностям: 1.5.15. Экология (технические науки) 2.1.1. Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки) 2.1.5. Строительные материалы и изделия (технические науки) 2.1.7. Технология и организация строительства (технические науки) 2.1.8. Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей (технические науки) 2.5.3. Трение и износ в машинах (технические науки) 2.5.4. Роботы, мехатроника и робототехнические системы (технические науки) 2.6.6. Нанотехнологии и наноматериалы (технические науки) 2.6.7. Технология неорганических веществ (технические науки) 2.6.8. Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов (технические науки) 2.6.9. Технология электрохимических процессов и защита от коррозии (технические науки) 2.6.10. Технология органических веществ (технические науки) 2.6.11. Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов (технические науки) 2.6.12. Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ (технические науки) 2.6.13. Процессы и аппараты химических технологий (технические науки) 2.6.14. Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов (технические науки) 2.6.17. Материаловедение (технические науки) 2.6.18. Охрана труда, пожарная и промышленная безопасность (технические науки) Журнал индексируется в ВАК (категория К1 по МБД), РИНЦ, ROAD, Chemical Abstracts, CrossRef, Google Scholar. Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), Реестровая запись о регистрации ПИ № ФС 77-91647 от 29.05.2026г. Журналу присвоен Международный стандартный номер сериального издания — ISSN 0039-2391.
Исследование прочности и долговечности мелкозернистого бетона с использованием вторичного минерального сырья
Замещение природного песка и части клинкерного вяжущего вторичным минеральным сырьём меняет структуру мелкозернистого бетона неодинаково по разным критериям долговечности, и это расхождение остаётся вне поля зрения при проектировании составов. Прочность и морозостойкость реагируют на введение золошлаковой смеси, отсева дробления бетонного лома и молотого кирпичного боя противоположно карбонизационной стойкости, из-за чего оценка по одному показателю завышает ресурс материала. Цель работы – количественно связать вид и долю вторичного компонента с прочностью, морозостойкостью и прогнозным сроком службы мелкозернистого бетона по критерию карбонизации. Построена авторская модель прочности с факторным разложением методом цепных подстановок, выполнен расчёт морозостойкости по ГОСТ 10060-2012 и прогноз глубины карбонизации для шести составов. Замещение 20% песка золошлаковой смесью повышает остаточную прочность после 200 циклов замораживания и оттаивания с 90,9 до 93,7%, одновременно сокращая прогнозный срок службы при защитном слое 20 мм с 85 до 59 лет. Расхождение показывает, что вторичное сырьё смещает лимитирующий механизм деградации к карбонизации, а требуемая толщина защитного слоя становится функцией доли замещения.
Исследование влияния рецептурных и технологических факторов на свойства самоуплотняющихся бетонных смесей
Переход монолитного строительства на самоуплотняющиеся смеси сдерживается узостью технологического окна: состав, показавший требуемую подвижность при лабораторном подборе, теряет её на объекте при изменении температуры смеси и сроков укладки. Национальная классификация по ГОСТ Р 59714-2021 задаёт границы классов по удобоукладываемости, вязкости, текучести и расслаиваемости, оставляя открытым вопрос о том, какой из управляющих параметров состава выводит смесь за эти границы быстрее прочих. Цель работы состояла в количественном разделении вкладов пяти факторов – водопорошкового отношения, дозировки поликарбоксилатного суперпластификатора, доли микрокремнезёма в вяжущем, объёмной доли песка в смеси заполнителей и продолжительности перемешивания – в формирование пяти нормируемых показателей смеси. Построена авторская расчётная модель на дробном факторном плане с 16 модельными замесами. Коэффициенты линейных зависимостей получены методом наименьших квадратов в кодированных переменных, вклады факторов оценены долями сумм квадратов. Водопорошковое отношение объясняет 57,4% дисперсии расплыва конуса, 56,2% дисперсии расслаиваемости и 78,2% дисперсии прочности при сжатии. Доля микрокремнезёма даёт 18,2% дисперсии расслаиваемости при 9,7% дисперсии расплыва. Проходимость в L-образном ящике оказалась единственным откликом, где вклад объёмной доли песка (22,4%) сопоставим с вкладом дозировки добавки (21,8%). Всем требованиям стандарта одновременно отвечают 9 модельных составов из 16. Разнонаправленность реологического и прочностного отклика на одно и то же изменение водопорошкового отношения означает, что область допустимых составов формируется пересечением двух встречных требований – нижнего порога проходимости и верхнего порога расслаиваемости. Ширина этого пересечения определяет устойчивость смеси к отклонениям температуры и времени доставки.
Повышение морозостойкости дорожного бетона за счет комплексного модифицирования структуры цементного камня
Разрушение цементобетона дорожных покрытий при попеременном замораживании и оттаивании в среде хлоридных противогололёдных реагентов развивается по двум частично независимым каналам. Первый связан с объёмом и связностью капиллярных пор цементного камня, второй определяется геометрией системы вовлечённого воздуха и описывается фактором расстояния. При подборе состава оба канала регулируются раздельно, из-за чего совокупный эффект комплексного модифицирования количественно не определён. Цель работы состоит в том, чтобы разделить вклад каждого канала в прирост числа циклов замораживания и оттаивания и получить расчётное соотношение, связывающее морозостойкость с двумя измеряемыми параметрами структуры. Построена авторская степенная модель числа циклов, параметры которой оценены методом наименьших квадратов по шести модельным составам с воздухововлекающей, суперпластифицирующей, пуццоланической и кремнийорганической гидрофобизирующей добавками; разложение прироста выполнено методом цепных подстановок. Эластичность числа циклов по фактору расстояния составила минус 0,68, по открытой капиллярной пористости минус 0,52. Четырёхкомпонентное модифицирование увеличивает число циклов со 118 до 412, причём 49,5% прироста даёт сокращение фактора расстояния с 0,52 до 0,16 мм, 40,5% приходится на снижение капиллярной пористости с 7,80 до 3,80%, оставшиеся 10,0% обеспечивает поверхностная гидрофобизация. Соотношение вкладов показывает, что основной резерв повышения морозостойкости дорожного бетона сосредоточен в геометрии воздушной фазы; при реально достижимой капиллярной пористости 4,30% марка F2300 обеспечивается только при факторе расстояния ниже 0,21 мм.
Разработка модифицированных цементных композитов с повышенной трещиностойкостью для изготовления сборных строительных изделий
Нормирование сборных бетонных и железобетонных изделий после введения Изменения № 1 к ГОСТ 13015-2012 сместилось от маркировочной категории трещиностойкости к расчётной проверке сечения, при этом деформационная модель СП 63.13330.2018 не содержит члена, описывающего мостиковые напряжения дисперсной арматуры в берегах нормальной трещины. Разрыв между приростом прочности матрицы и приростом сопротивления развитию трещины остаётся количественно неопределённым. Цель работы – раздельная оценка вклада модификации матрицы конденсированным микрокремнезёмом и вклада дисперсного армирования в силовые, энергетические и эксплуатационные показатели трещиностойкости. Построена авторская расчётная модель, связывающая параметры фибрового армирования с критическим коэффициентом интенсивности напряжений, удельными энергозатратами на разрушение по ГОСТ 29167-2021 и расчётной шириной раскрытия трещин в сечении модельной плиты перекрытия пролётом 7,2 м. Замещение 10% цемента микрокремнезёмом повышает прочность матрицы на 12,4%, увеличивает критический коэффициент интенсивности напряжений лишь на 3,9% и оставляет расчётную ширину раскрытия неизменной на уровне 0,305 мм, а введение 1,0% стальной фибры анкерного профиля повышает этот коэффициент в 2,45 раза и снижает раскрытие до 0,090 мм. Расхождение эластичностей двух показателей по объёмному содержанию фибры – 0,40 против минус 1,39 – указывает на управление ими разными механизмами; прочность матрицы остаётся нейтральной по отношению к обоим.
Совершенствование технологии производства многослойных строительных изделий с повышенными теплофизическими и прочностными характеристиками
Требования тепловой защиты по СП 50.13330.2024 в сочетании с климатическими рядами СП 131.13330.2025 задают для центральной части европейской территории России базовое требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены 2,93 м² °C/Вт, которого трёхслойное железобетонное изделие традиционной компоновки со стальной системой гибких связей не достигает: приведённое значение равно 2,823 м²·°C/Вт при условном 3,522. Построена авторская расчётная модель многослойного стенового изделия, связывающая параметры технологического передела и компоновку слоёв с приведённым сопротивлением теплопередаче, коэффициентом теплотехнической однородности и усилиями в гибких связях. Для пяти вариантов компоновки выполнен сопряжённый теплотехнический и прочностной расчёт по ГОСТ 31310-2015 и СП 63.13330.2018. Замена стальных связей стеклопластиковыми при неизменной геометрии поднимает приведённое сопротивление с 3,923 до 4,549 м² °C/Вт и коэффициент теплотехнической однородности с 0,724 до 0,840, снижая усилие в связи от температурного деформирования наружного слоя в 3,6 раза. Эластичность приведённого сопротивления по шагу расстановки связей падает с 0,305 при стальной системе до 0,007 при полимерной. Удаление металла из зоны теплоизоляционного слоя переводит шаг связей в число прочностных параметров, а ведущим источником остаточных потерь становится стык изделий совместно с точностью выдерживания толщины среднего слоя при формовании.
Исследование влияния режимов работы автобетоносмесителей на однородность и сохраняемость бетонных смесей
Режимы вращения барабана автобетоносмесителя задаются техническими условиями изготовителя, при этом нормативные критерии однородности сформулированы для смесительного оборудования и на транспортно-смесительный цикл прямо не перенесены. Расхождение между нормируемым результатом и ненормируемым режимом порождает вопрос о том, какое сочетание частоты транспортного вращения и числа оборотов побудительного перемешивания обеспечивает соответствие смеси критериям однородности при сохранении марки по удобоукладываемости к моменту выгрузки. На авторской расчётной модели транспортно-смесительного цикла барабана вместимостью 7 м3 сопоставлены пять режимов по разбросу подвижности, содержания заполнителя и прочности между начальной и конечной третями выгружаемого потока, по расслаиваемости и по скорости падения осадки конуса при температурах смеси от 12 до 30° С. При эффективном числе оборотов перемешивания около 20 разброс прочности достигает 8,63%, разброс содержания крупного заполнителя 5,73% при формально приемлемом разбросе подвижности 13,53%; критерий по подвижности выполняется начиная с 17 оборотов, по прочности с 25, по водоотделению лишь с 35. Показатель, по которому однородность контролируется на производстве, выходит в допуск раньше остальных и потому не фиксирует уже сформировавшуюся неоднородность.
Исследование процессов изнашивания рабочих органов дробильно-сортировочного оборудования при переработке строительных отходов
Переработка отходов строительства и сноса выводит дробильно-сортировочное оборудование в режим, для которого оно исходно не рассчитывалось: поток неоднороден по прочности, содержит металлические включения и переменную долю кирпичного боя, а абразивность его определяется кварцевым заполнителем разрушенного бетона. Расхождение между паспортным ресурсом рабочих органов и фактической наработкой до замены объясняют преимущественно абразивностью, оставляя без оценки вклад арматуры и переменного состава питания. Цель работы – количественно описать изнашивание рабочих органов двухстадийной линии переработки строительных отходов и связать выработку геометрии рабочей камеры с качеством вторичного щебня. Построена авторская расчётная модель удельного массового износа, учитывающая абразивность потока, соотношение микротвёрдости заполнителя и наклёпанной рабочей поверхности, окружную скорость бил и массовую долю арматуры; выполнено сценарное моделирование четырёх составов питания за период 2020-2026 годов Критической позицией линии оказались била роторной дробилки с ресурсом 239,7 ч против 703,0 ч у щековых плит, а рост выходного зазора на 16,1 мм за межремонтный период переводит лещадность продукта из второй группы ГОСТ 8267-93 в третью. Товарное качество щебня утрачивается раньше, чем рабочий орган достигает предельного износа по массе, и предельное состояние брони следует нормировать по геометрии камеры дробления.
Обоснование рациональных параметров машин для зимнего содержания автомобильных дорог в крупных городах
Нормативные требования к зимнему содержанию улично-дорожной сети сформулированы через конечное состояние покрытия – через сроки завершения работ и предельную толщину снежного слоя, а параметры машин в отраслевой практике подбираются по критерию максимальной технической производительности. Цель работы – обоснование рациональных значений основных параметров комбинированных дорожных машин для условий крупного города при одновременном соблюдении сроков по ГОСТ Р 50597-2017, предельной толщины рыхлого снега и нормы расхода противогололёдных материалов по ОДМ 218.6.021-2019. Построена авторская расчётная модель улично-дорожной сети площадью 5,79 млн м² из трёх групп улиц с различными нормативными сроками. Максимум результативной производительности приходится на 41,3 км/ч, однако условие полноты уборки за один проход снижает рациональную скорость до 35,7 км/ч, а совмещение плужной очистки с распределением материала – до 27,7 км/ч. Пороговое значение интенсивности снегопада 1,67 см/ч переводит требуемый парк из режима, определяемого нормативным сроком, в режим, определяемый предельной толщиной слоя: расчётная потребность возрастает с 37 до 75 машин при неизменном нормативе времени. Рациональный объём бункера сверху замкнут допустимой полной массой одиночного трёхосного шасси и равен 10 м³. Снижение расчётной нормы расхода на 8,1% высвобождает 28,7% рабочей скорости, и рациональный набор параметров определяется совместным решением.
Повышение надежности асфальтоукладчиков путем прогнозирования остаточного ресурса основных узлов и агрегатов
Ремонтные стратегии, построенные на календарной периодичности и фиксированной наработке, плохо согласуются с фактическим темпом деградации узлов асфальтоукладчика: разброс ресурса гидропривода при одинаковой наработке достигает величин, при которых плановая замена оказывается либо преждевременной, либо запоздалой. Цель работы – построение расчётной схемы прогнозирования остаточного ресурса основных узлов асфальтоукладчика по диагностическим признакам и оценка достижимого уровня готовности парка. Применены двухпараметрическое распределение Вейбулла, гамма-процесс деградации и гибридная схема, соединяющая стохастическую модель накопления повреждения с градиентным бустингом на векторе диагностических признаков; расчёт выполнен на авторской модели парка из двенадцати гусеничных укладчиков с наработкой за сезоны 2021-2026 годов. Установлено, что гидропривод даёт 34,2% отказов и 36,8% суммарного простоя при наработке на отказ 413 мото-ч, а решающий вклад в точность прогноза вносят загрязнённость рабочей жидкости и объёмный КПД насоса хода – суммарно 0,58 в шкале важности признаков. Гибридная схема снижает среднюю абсолютную ошибку прогноза остаточного ресурса с 218 до 87 мото-ч и поднимает коэффициент технической готовности парка с 0,782 до 0,871 при горизонте прогноза 150 мото-ч; расширение горизонта до 300 мото-ч результат ухудшает. Предел прогнозной стратегии задаётся скоростью накопления диагностической информации, и усложнение вычислительной схемы этот предел не смещает.
Разработка автоматизированной системы контроля устойчивости грузоподъемных машин на строительных площадках
Опрокидывание стреловых самоходных кранов сохраняет положение одного из наиболее тяжёлых по последствиям отказов на строительных площадках. Штатный ограничитель грузового момента настраивается по паспортной грузовой характеристике для горизонтальной опорной площадки и не воспринимает ни фактический угол наклона опорного контура, ни просадку выносных опор. Цель работы – построение авторской расчётной модели непрерывного контроля грузовой устойчивости, сводящей измерение реакций опор, углов наклона рамы и стрелы и скорости ветра к одному вычисляемому в реальном времени коэффициенту. Расчёт выполнен по схеме предельного равновесия относительно ребра опрокидывания для модельного крана грузоподъёмностью 25 т с базой выносных опор 5,62 на 5,84 м; ветровая нагрузка принята по ГОСТ 1451-77, нормативная рамка прослежена по редакциям 2020-2026 гг. Критический уклон, при котором паспортная грузоподъёмность ещё отвечает нормативному коэффициенту 1,15, изменяется от 1,76 градуса на вылете 6,0 м до величин свыше 6 градусов на вылете 16 м и более, а при уклоне 3 градуса коэффициент на малых вылетах опускается до 1,02. Расширенная неопределённость вычисляемого коэффициента составила 2,7% при доминирующем вкладе погрешности определения массы груза. Наименьший запас устойчивости приходится на короткие вылеты с тяжёлым грузом, и это обращает привычное представление о максимальном вылете как о самой опасной конфигурации.
Моделирование взаимодействия рабочих органов дорожных фрез с неоднородными слоями асфальтобетонного покрытия
Снятие изношенного покрытия холодным фрезерованием ведётся на толще, сложенной слоями разного состава и разной степени старения, при этом нагрузки на рабочий орган рассчитывают по осреднённому сопротивлению срезаемого материала. Расхождение между осреднённой и стратифицированной постановками задачи количественно не оценено, что оставляет открытым вопрос о допустимости осреднения при подборе режима фрезерования и при прочностном расчёте крепления инструмента. Цель работы состоит в количественной оценке влияния слоистой неоднородности покрытия и локальных зон упрочнения на силовые, энергетические и динамические показатели фрезерного барабана. Построена авторская расчётная модель, связывающая мгновенную толщину стружки, глубину залегания срезаемого материала и прочность при непрямом растяжении с тангенциальной силой на резце, крутящим моментом и удельной энергоёмкостью; стохастическая часть реализована на 20 000 реализациях. Осреднение прочности по толще занижает пиковую нагрузку на резец на 6,9-18,9% при глубинах 70-130 мм и почти не искажает энергоёмкость, расхождение по которой не выходит за 1,4%. Локальные зоны упрочнения увеличивают пиковую силу в 2,1-2,5 раза и поднимают коэффициент динамичности момента с 1,09-1,16 до 1,28-1,43 с максимумом на глубине 70 мм. Энергоёмкость фрезерования определяется температурой покрытия и площадкой износа резцов, нагруженность отдельного резца – пространственной неоднородностью материала, и объединение этих задач в одном осреднённом расчёте некорректно.
Исследование деформационных характеристик композиционных строительных материалов при длительном воздействии эксплуатационных нагрузок
Деформационные характеристики композиционных строительных материалов нормируются раздельно по признаку матрицы: цементные композиты испытываются по ГОСТ 24544-2020, полимерные – по ГОСТ Р 57714-2017 с базовым периодом наблюдения 1000 ч, древесные – по ГОСТ Р 70877-2023. Несущий элемент собирают из материалов разных групп, а прогноз его длительной податливости строят на несопоставимых испытательных базах, отчего в расчёт входит смещение, которое не компенсируется коэффициентами надёжности. Цель работы – количественно оценить, какую долю ресурса ползучести вскрывает нормированная испытательная база у материалов с различным строением матрицы. Построена авторская расчётная модель кинетики ползучести шести модельных композитов на двухпараметрической степенной аппроксимации; параметры калиброваны по 1000-часовой базе и экстраполированы на 50 лет эксплуатации. Расчётный коэффициент ползучести тяжёлого бетона класса B30 составил 2,277 при нормативном значении 2,3 по таблице 6.12 СП 63.13330.2018. Доля ползучести, накопленной к 1000 ч, изменяется от 16,4% у полимербетона до 29,8% у стеклопластика, внешне армированного углепластиком. Остаточная доля начального модуля упругости через 50 лет получена равной 0,220 для полимербетона и 0,629 для стеклопластика. Ранжирование по коэффициенту ползучести не воспроизводит ранжирование по абсолютной деформации: при наименьшем коэффициенте 0,590 стеклопластик накапливает 1116 мкм/м против 493 мкм/м у тяжёлого бетона. Показатель степени в аппроксимирующей функции управляет прогнозом сильнее уровня начального нагружения, и различие испытательных баз переносится в расчёт конструкции систематическим образом.
Повышение производительности бульдозеров за счет адаптивного управления тяговыми и рабочими режимами
Рост доли землеройно-транспортных работ на грунтах повышенной трудности разработки упирается в ограничение, которое не снимается наращиванием установленной мощности. При неизменной сцепной массе приращение тягового усилия сверх порога реализуемого сцепления переходит в буксование гусеничного движителя, и полезная составляющая мощности убывает быстрее, чем растет усилие. Разрыв между расчетной и фактической выработкой сохраняется и при исправной трансмиссии, и при опытном операторе. Цель работы состоит в количественной оценке резерва производительности, который открывает совместное регулирование тягово-скоростного режима и заглубления отвала по сигналу буксования. Построена авторская имитационная модель рабочего цикла гусеничного бульдозера эксплуатационной массой 21,4 т с гидромеханической трансмиссией; расчет ведется с шагом 0,02 с для трех стратегий управления, трех групп грунтов и дальности перемещения 20-80 м. Максимум тягового КПД достигается при коэффициенте использования сцепного веса 0,553 и буксовании 0,146. Базовая стратегия удерживает машину при среднем буксовании 0,292, то есть заведомо правее оптимума. Переход к совместному регулированию сокращает длительность цикла с 88,5 до 80,1 с и повышает техническую производительность на 12,1% при снижении удельного расхода топлива на 6,0%; на грунтах III группы прирост достигает 23,4%. Эластичность производительности по коэффициенту сцепления опускается с 0,288 до 0,089. Управляющий контур, работающий по буксованию, переводит бульдозер из режима, где выработка следует за состоянием грунта, в режим, где она удерживается почти независимо от него.
Алгоритмы и математическое обеспечение робототехнических систем
Рассматриваются методы программирования промышленных роботов: прямое обучение (с проводником и показом) и текстовое проблемно-ориентированное программирование. Анализируются преимущества и недостатки каждого подхода, особенности языков Whirl, Rapt и систем фирм ASEA, Graco. Показано, что подсистемы прямого обучения, при которых оператор сам проводит рабочий орган робота по требуемой траектории, не требуют от него специальных знаний о программировании, однако существенно затрудняют редактирование подготовленной программы. Отмечено, что современные текстовые языки ориентированы на описание требуемых положений концевого эффектора и опираются на логические операторы ветвления и подпрограммы, обеспечивающие взаимодействие с сенсорными системами робота. Приводятся уравнения динамики многозвенных манипуляторов на основе формализма Лагранжа, включая инерционные, кориолисовы, центробежные и гравитационные коэффициенты, а также выражения для символов Кристоффеля и частных производных векторов положения по обобщённым координатам. Сформулированы практические рекомендации по выбору кинематической схемы для упрощения динамической модели: использование призматических сочленений, параллельное или перпендикулярное расположение степеней подвижности, убывание масс последовательно расположенных звеньев от основания к рабочему органу. Обсуждается проблема отсутствия стандартизации языков программирования роботов и её влияние на создание интегрированных производственных систем.
Контроль достоверности многоканальной телеметрии робототехнического манипулятора на основе графа межканальной согласованности
Работа посвящена контролю качества данных в многоканальной телеметрии робототехнического манипулятора. Цель исследования – разработать и экспериментально оценить метод, который выявляет и локализует искаженный канал без обучения нейронной сети и без физического стенда. Метод объединяет показатели полноты, временной корректности и стабильности каждого потока с кинематическими и динамическими невязками между энкодерами, токами приводов, инерциальным каналом и внешней оценкой положения рабочего органа. Пороговые значения вычисляются по чистому калибровочному интервалу с использованием медианы и медианного абсолютного отклонения; локализация выполняется по графу межканальных связей. Воспроизводимый программный эксперимент включает 864 сценария, шесть видов искажений, четыре канала, три уровня интенсивности и двенадцать повторов. Предлагаемый метод достиг среднего F1 0,862 при 95-процентном бутстреп-интервале [0,845; 0,879], тогда как фиксированные правила и адаптивный одноканальный контроль дали 0,622 и 0,791 соответственно. Средняя точность локализации составила 0,843, доля ложных срабатываний – 0,0059. Наибольший выигрыш получен для постоянных смещений; для выбросов и замирания одноканальные методы оказались конкурентоспособнее. Результат представляет собой интерпретируемый модуль контроля входной телеметрии, пригодный для встраивания перед хранением и аналитической обработкой данных.
Разработка энергоэффективных стеновых изделий на основе легких бетонов с улучшенными теплоизоляционными свойствами
Поэтапное ужесточение требований к энергетической эффективности зданий сталкивает проектировщика с несовместимостью двух характеристик лёгкого бетона на пористых заполнителях: выигрыш по теплопроводности достигается снижением средней плотности, а прочность при этом убывает опережающим темпом, и однослойная стена перестаёт быть несущей раньше, чем становится достаточно тёплой. Цель работы состояла в отыскании такого сочетания плотности, прочности и теплопроводности, при котором стеновое изделие выходит на нормируемое сопротивление теплопередаче при конструктивно приемлемой толщине. Разработана серия из семи модельных составов на комбинированном пористом заполнителе с частичной заменой портландцемента золой-уносом и микрокремнезёмом и поризацией растворной матрицы воздухововлекающей добавкой. Теплопроводность определялась по ГОСТ 7076-99, теплотехническая проверка выполнена по СП 50.13330.2024 при климатических параметрах СП 131.13330.2025 и градусо-сутках отопительного периода 4383° С·сут. В диапазоне средней плотности от 612 до 842 кг/м³ теплопроводность подчиняется степенной зависимости с показателем 1,498, прочность при сжатии – с показателем 3,047. Однослойная стена из составов этого диапазона потребовала бы от 525 до 850 мм. Двухслойное изделие общей толщиной 400 мм с несущим слоем 150 мм класса B3,5 и теплоизоляционным слоем 250 мм плотностью 342 кг/м³ даёт приведённое сопротивление теплопередаче 2,99 (м²·°С)/Вт при массе 211 кг/м² и коэффициенте использования несущего слоя 0,48. Разведение прочностной и теплоизоляционной функций по слоям одного изделия снимает противоречие, которое в однослойной схеме неразрешимо, а резерв теплозащиты оказывается связан с теплотехнической однородностью кладки примерно в 1,7 раза сильнее, чем с эксплуатационной влажностью материала.
Повышение эксплуатационных характеристик железобетонных изделий путем применения дисперсного армирования и активных минеральных добавок
Эксплуатационный ресурс сборного железобетонного изделия складывается из сопротивления бетона деструктивным воздействиям и способности сечения удерживать раскрытие нормальных трещин при длительном действии нагрузки. Раздельная оценка эффекта дисперсного армирования и эффекта активной минеральной добавки оставляет открытым вопрос о том, какая из составляющих определяет приращение ресурса изделия и как эти составляющие взаимодействуют. Цель работы состоит в количественном разделении вкладов фибрового армирования и минеральной добавки в прочностные и коррозионные характеристики заводского изделия. Расчёт выполнен на авторской двухфакторной модели, откалиброванной по нормируемым характеристикам СП 63.13330.2018, СП 360.1325800.2017 и ГОСТ Р 59535-2021, с последующей проверкой модельной плиты сплошного сечения по прочности нормального сечения и по раскрытию трещин. При объёмном содержании стальной анкерной фибры 1,5% и замещении 10% вяжущего конденсированным микрокремнезёмом кубиковая прочность возрастает на 38,9%, остаточная прочность на растяжение при изгибе достигает 3,90 МПа, марка по морозостойкости повышается с F2200 до F2400, коэффициент использования сечения по продолжительному раскрытию трещин снижается с 0,921 до 0,636. Срок до депассивации арматуры при защитном слое 25 мм увеличивается с 33,0 до 63,9 года. Замещение 20% вяжущего золой-уноса при сопоставимом приросте прочности сокращает этот срок до 31,5 года: понижение диффузионной проницаемости по хлоридам сопровождается ускорением карбонизации защитного слоя. Приращение эксплуатационного ресурса изделия определяется совпадением или расхождением механизмов деструкции, на которые нацелены оба приёма, и потому не сводится к сумме их раздельно измеренных эффектов.
Применение переработанных строительных отходов при производстве бетонных изделий для объектов транспортной инфраструктуры
Годовой объём отходов строительства и сноса в России держится на уровне 78-97 млн т при доле утилизации ниже 13%, и основной барьер для вовлечения бетонного лома в изделия с нормируемыми свойствами лежит в плоскости технического регулирования: ГОСТ 32495-2013 относит щебень из дробленого бетона группы I к заполнителям бетонов класса В22,5 и ниже, ГОСТ 26633-2015 ограничивает водопоглощение крупного заполнителя для бетонов марок F200 и выше значением 1,0%, а фактическое водопоглощение вторичного щебня превышает этот предел в пять-шесть раз. Цель работы – установление предельной доли замещения природного щебня вторичным по совокупности нормируемых показателей мелкоштучных изделий транспортной инфраструктуры и оценка стоимостных последствий замещения. Авторская расчётная модель объединяет метод абсолютных объёмов, зависимость Боломея–Скрамтаева с переменным коэффициентом качества заполнителей и функции деградации водопоглощения, истираемости и морозостойкости; расчёт охватывает шесть серий и три равнопрочных компенсационных состава при ценах производителей за апрель-май 2026 года Предельная доля замещения составила 0,62 для тротуарных плит группы В при лимитирующей истираемости, 0,76 для групп А и Б при лимитирующей морозостойкости и 0,71 для бортовых камней при лимитирующей прочности на растяжение при изгибе. Восстановление исходной прочности при замещении 0,50 требует прироста расхода цемента на 11,6%. Экономический результат меняет знак с транспортным плечом: по отпускным ценам равнопрочный состав дороже базового на 2,9%, по ценам франко-объект дешевле на 3,9%. Лимитирующими выступают поверхностные и поровые характеристики бетона, из чего следует, что расширение области применения вторичного щебня достигается корректировкой нормируемых показателей износа и морозостойкости при сохранении действующих классов по прочности.
Оценка эффективности применения беспилотных дорожных машин при строительстве и ремонте транспортной инфраструктуры
Разброс траектории уплотняющей машины при ручном управлении вынуждает назначать перекрытие смежных полос уплотнения с запасом, и этот запас оплачивается снижением сменной выработки звена. Практика назначения перекрытия 0,20 м при среднеквадратическом отклонении бокового положения вальца 0,17 м оставляет без требуемого числа проходов около двенадцатой части площади покрытия. Цель работы состоит в количественной оценке перехода к беспилотному управлению асфальтоукладчиком и звеном катков по критериям сменной выработки, однородности уплотнения и удельных затрат. Расчёт выполнен на авторской модели звена, соединяющей вероятностное описание бокового отклонения, экспоненциальную зависимость остаточного содержания воздушных пустот от числа проходов катка по следу и балансовое сопоставление производительности укладчика и катков. Снижение среднеквадратического отклонения до 0,043 м увеличивает эффективную ширину полосы уплотнения на 14,0%, поднимает сменную выработку звена с 7 649 до 9 156 м² и сокращает долю площади с дефицитом проходов с 12,0 до 1,8%. Удельные затраты снижаются на 8,4% при простом сроке окупаемости бортовых систем 2,4 года. Совмещение прироста выработки с ростом однородности уплотнения показывает, что траекторная точность снимает технологический компромисс между скоростью работ и качеством слоя, неустранимый при ручном управлении выбором режима уплотнения.
Совершенствование технологии технического обслуживания строительной техники с применением методов цифровой диагностики
Регламентная система технического обслуживания землеройных машин задаёт периодичность операций через среднюю наработку узла до отказа, при рассеянии фактической наработки настолько широком, что один и тот же интервал оказывается запоздалым для части парка и преждевременным для большинства машин. Цифровые каналы контроля – виброизмерение, трибодиагностика рабочей жидкости, термография, телематическая регистрация режимов – снимают это расхождение частично, поскольку нормированные границы вибрационного состояния установлены для стационарного оборудования при постоянном режиме работы, а гидрофицированная строительная машина меняет частоту вращения и давление в контуре в пределах одного рабочего цикла длительностью 20-40 с. Цель работы состояла в количественной оценке того, каким решением достигается прирост эксплуатационной готовности парка: расширением набора измерительных каналов либо нормированием диагностического признака по режиму работы. На авторской модели парка из 42 гусеничных экскаваторов эксплуатационной массой 21-24 т выполнен расчёт наработки узлов по двухпараметрическому распределению Вейбулла с последующим имитационным моделированием методом Монте-Карло (20 000 реализаций) за 2021 год – первое полугодие 2026 года. Приведение среднеквадратичного значения виброскорости к номинальному режиму сокращает коэффициент вариации признака с 26,2 до 1,0%, а смещение порога срабатывания на границу зон B/C с подтверждением вторым физическим каналом даёт минимум удельных затрат 436 руб./мото-ч при доле выявления деградаций 86,1%. Прирост коэффициента технической готовности на 4,5 п. п. сопровождается сокращением удельных затрат лишь на 2,9%, откуда следует, что цифровая диагностика перестраивает структуру ремонтных воздействий в пользу плановых замен по состоянию, а результат складывается преимущественно на стороне доступности машины при почти неизменной себестоимости обслуживания.
Особенности реконструкции фундамента при реализации объектов редевелопмента
Приспособление производственных корпусов середины XX века под общественно-деловую функцию нагружает основание неравномерно: внутренние несущие стены получают приращение усилий почти вдвое большее, чем наружные, при сохранении прежней геометрии ленточных фундаментов. Проектная практика опирается на последовательность нормативных проверок, в которой давление под подошвой сопоставляется с расчётным сопротивлением грунта первым шагом, а совместная деформация основания и сооружения оценивается вторым; порядок проверок определяет и порядок принятия решения об усилении. Построена авторская расчётная модель четырёхэтажного производственного корпуса с бутовыми ленточными фундаментами на слоистом основании со слабым мягкопластичным суглинком в средней части сжимаемой толщи; расчёт по трём сечениям выполнен по СП 22.13330.2016 и СП 24.13330.2021. Давление под подошвой наиболее нагруженной внутренней стены превышает расчётное сопротивление на 2,9%, максимальная дополнительная осадка достигает 23,9 мм при предельной 20 мм, относительная разность осадок наружной и внутренней стен составляет 0,00223 при предельно допустимой 0,0010. Пороговый прирост нагрузки равен 53,5% по неравномерности деформаций, 61,5% по абсолютной осадке и 65,6% по расчётному сопротивлению. Разрыв в 12,1 процентного пункта показывает, что прочностная проверка подошвы при реконструкции утрачивает роль ведущего критерия и уступает её критерию неравномерности; объём усиления фундаментов объекта редевелопмента определяется распределением приращений нагрузки между сечениями.
Разработка автоматизированного комплекса диспетчеризации строительных и дорожных машин на распределенных производственных объектах
Парк строительных и дорожных машин российских организаций эксплуатируется при среднем уровне использования производственных мощностей около 56% и высокой доле техники, выработавшей амортизационный срок, что задаёт разрыв между наличным ресурсом парка и фактической выработкой. Регуляторный контур цифровизации строительства выстроен вокруг информационной модели объекта капитального строительства и не охватывает оперативные данные о работе машин; требования к бортовой навигационно-связной аппаратуре распространяются на колёсные транспортные средства и не затрагивают самоходные машины, состоящие на учёте в органах гостехнадзора. Цель работы – разработка структуры и количественное обоснование параметров автоматизированного комплекса диспетчеризации, обслуживающего парк машин на нескольких пространственно разнесённых участках. Применены дискретно-событийное имитационное моделирование годового цикла эксплуатации с 10 000 итераций по методу Монте-Карло, факторное разложение приращения наработки методом цепных подстановок и расчёт дисконтированного эффекта по трём вариантам архитектуры комплекса. На модельном парке из 37 машин, распределённых по семи участкам, средневзвешенная годовая наработка возрастает с 929,8 до 1171,6 маш.-ч, коэффициент использования парка – с 0,465 до 0,586. Факторное разложение относит 40,6% приращения к росту технической готовности и 59,4% – к внутрисменному использованию. Сокращение среднего времени согласования переброски машины ниже 26 мин приращения уже не даёт: ограничение переходит на транспортное плечо протяжённостью около 96 км. Полная архитектура с предиктивной диагностикой даёт чистый дисконтированный доход 16,85 млн руб. против 16,50 млн руб. у варианта без неё, требуя при этом на 69,5% больших капитальных вложений. Преобладание внутрисменного фактора над фактором технической готовности означает, что резерв выработки парка сосредоточен в диспетчерском контуре планирования и согласования, а диагностический контур выполняет по отношению к нему подчинённую роль и насыщается заметно быстрее.
Автоматизированное управление процессом распределения асфальтобетонной смеси с учетом параметров дорожного основания
Автоматические системы асфальтоукладчиков выдерживают заданные высотные отметки и уклон, опираясь на копирную струну, лазерный луч или следящую лыжу, и оставляют толщину укладываемого слоя величиной, производной от рельефа основания. Несущая способность готовой конструкции при этом складывается из совместной работы асфальтобетонного пакета и нижележащих слоёв, жёсткость которых по длине захватки меняется в масштабе, сопоставимом с полезным диапазоном самого управления. Цель работы – построение и расчётная проверка закона распределения асфальтобетонной смеси, в котором толщина укладываемого слоя и режим последующей укатки назначаются по измеренному модулю упругости основания. Расчёт выполнен методом эквивалентных толщин Одемарка в постановке Уллидца для двухслойного асфальтобетонного пакета на основании переменной жёсткости, дополнен авторской моделью кинетики уплотнения и оценкой температурного окна укатки; сопоставлены три режима распределения на модельном участке длиной 1000 м, разбитом на двадцать расчётных отрезков с модулем основания 82,3-172,4 МПа. При постоянной толщине 70 мм и восьми проходах катка требуемый общий модуль 200 МПа не достигается на семи отрезках из двадцати, а остаточная пустотность превышает верхнюю границу 7,0% на трёх. Адаптивное назначение толщины в диапазоне 50-90 мм и числа проходов в диапазоне 8-10 сокращает число дефицитных отрезков до двух, полностью снимает превышение пустотности и уменьшает коэффициент вариации общего модуля с 16,43 до 8,86%, причём расход смеси снижается на 7,14%. Установлен нижний порог применимости толщинной компенсации: при модуле основания ниже 86,6 МПа предельная по стандарту толщина слоя уже не выводит конструкцию на требуемый модуль. Завышение измеренного модуля основания на 15% увеличивает число дефицитных отрезков с двух до десяти, занижение на ту же величину результат не ухудшает. Толщина слоя работает как ограниченный по диапазону компенсатор неоднородности основания, и достоверность исходной оценки жёсткости входит в конечный результат несимметрично, требуя консервативного смещения этой оценки.
Применение методов машинного обучения для автоматического прогнозирования отказов строительных и дорожных машин
Растягивание фактических сроков службы парка строительных и дорожных машин смещает нагрузку с обновления техники на поддержание её работоспособности, при котором межремонтные интервалы, назначенные по наработке, перестают соответствовать состоянию агрегатов. Отраслевая нормативная база – ГОСТ 27.002-2015, ГОСТ Р 53564-2009, ГОСТ Р 27.606-2013 и ГОСТ Р ИСО 13381-1-2016 – задаёт терминологию, стадии прогноза и требования к системам мониторинга, оставляя вычислительную процедуру распознавания предотказного состояния за рамками регулирования. Цель работы – количественно сопоставить семейства алгоритмов машинного обучения на едином массиве эксплуатационных наблюдений и перевести показатели качества классификации в эксплуатационные и стоимостные величины. Построена авторская модель парка из 120 машин четырёх типов с суточной регистрацией шестнадцати параметров за период с января 2022 года по май 2026 года; массив включает 191 760 записей, 991 275 мото-часов наработки и 1389 отказов. На обучающей выборке до конца 2024 года настроены логистическая регрессия, случайный лес, градиентный бустинг и многослойный перцептрон, проверка выполнена на периоде 2025 – мая 2026 года. Площадь под ROC-кривой составила от 0,8890 до 0,9041, площадь под кривой «точность – полнота» – от 0,5202 до 0,5755 при доле положительного класса 0,1360; медианная заблаговременность предупреждения находится в диапазоне 41,8-44,2 мото-часа. Наибольший вклад в распознавание дают содержание железа в масле (47,0%) и среднее квадратическое значение виброскорости (21,9%), тогда как полная наработка с начала эксплуатации оказалась практически неинформативной. Переход к предиктивной стратегии снижает число внезапных отказов на 86,9%, поднимает коэффициент технической готовности с 0,9437 до 0,9744 и уменьшает удельные затраты с 590,4 до 273,3 тыс. руб. на 1000 мото-часов. Различие между линейной моделью и ансамблями деревьев оказалось меньше различия между вариантами признакового описания, что переносит центр тяжести задачи с выбора алгоритма на состав и качество регистрируемых диагностических параметров.
Автоматизация технического обслуживания парков строительной и дорожной техники с использованием цифровых двойников
Парк строительных и дорожных машин российских подрядных организаций сохраняет высокую долю техники с исчерпанным нормативным сроком службы, а планирование его обслуживания опирается на регламенты, привязанные к наработке. Бортовой контроль состояния и обмен данными на рабочих площадках нормированы действующими стандартами, однако процедура назначения периодичности воздействий по прогнозу остаточного ресурса не установлена, а количественного сопоставления стратегий обслуживания на уровне парка, а не отдельной машины, не выполнялось. Цель работы – измерить, что даёт переход от планово-предупредительного обслуживания к обслуживанию на цифровом двойнике парка, и разложить полученный прирост по источникам. Построена авторская имитационная модель годового цикла эксплуатации парка из 48 единиц землеройной и дорожной техники суммарной наработкой 68 270 мото-ч; потоки отказов пяти групп узлов описаны распределениями Вейбулла, годовой цикл воспроизведён методом Монте-Карло на 10 000 реализациях, вклады факторов выделены цепными подстановками. Расчёт дал прирост коэффициента технической готовности с 0,913 до 0,945 при снижении полных удельных затрат с 1 116,6 до 781,2 руб. на мото-ч. Доля внезапных отказов сократилась со 100 до 30,0%, среднегодовой простой в ремонте – со 135,3 до 82,2 ч на машину, что по парку эквивалентно высвобождению почти двух дополнительных единиц техники. Разложение прироста готовности выявило резкую асимметрию: растяжение межсервисных интервалов дало 0,0039 из 0,0322, распознавание деградаций – 0,0293. Прямые затраты на обслуживание при переходе от порогового контроля состояния к цифровому двойнику снизились лишь на 4,0%, весь остальной выигрыш сложился из сокращения потерь от простоя. Полученные соотношения означают, что ценность цифрового двойника парка создаётся перераспределением событий обслуживания во времени, а не оптимизацией самих регламентов, и определяется стоимостью часа простоя машины вместе с полнотой распознавания деградаций.
Совершенствование автоматического управления тяговыми режимами землеройно-транспортных машин при выполнении технологических операций
Тяговый режим гусеничной землеройно-транспортной машины складывается на пересечении трёх ограничений: сцепных возможностей движителя, располагаемой мощности силовой установки и переменного сопротивления рабочего органа, нарастающего по мере набора призмы волочения. Нормативная база фиксирует предельные значения буксования при тяговых испытаниях, однако эксплуатационные системы автоматического управления строятся на критериях, с этими значениями не согласованных, из-за чего расчётный оптимум рабочего цикла и нормативная граница расходятся. Цель работы – количественно оценить эффект перехода от одноконтурного регулирования заглубления отвала по буксованию к двухконтурному управлению, объединяющему регулирование заглубления с непрерывным изменением передаточного отношения гидростатической трансмиссии по загрузке двигателя. Расчёт выполнен на авторской модели гусеничного бульдозера тягового класса 15 эксплуатационной массой 27,4 т; сцепление движителя с грунтом описано экспоненциальной зависимостью коэффициента сцепления от буксования, рабочий цикл воспроизведён численным интегрированием с шагом 0,02 с для трёх грунтовых условий и трёх дальностей перемещения. Двухконтурное управление повышает техническую производительность на суглинке лёгком на 18,9%, на глине мягкопластичной на 10,0%, на суглинке тяжёлом на 6,6% при снижении удельного расхода топлива на 8,1; 3,7 и 0,3% соответственно, а коэффициент использования номинальной мощности двигателя поднимается с 0,807-0,874 до 0,954-0,956. Разложение прироста методом цепных подстановок отнесло 45,0% эффекта к сокращению времени перемещения призмы, 31,5% – к сокращению времени резания, 23,5% – к обратному ходу. Чувствительность результата к запаздыванию контура заглубления на однородном грунте в диапазоне 0,10-0,80 с не превысила 1,2 процентного пункта, однако при смене грунтовых условий внутри прохода время выхода из зоны предельного буксования различается в шесть раз. Определяющим параметром тягового режима выступает уставка буксования, а не быстродействие исполнительного механизма: расчётный оптимум цикла лежит выше нормативно допустимой границы, и достижимая производительность упирается в требования к сохранности движителя и грунтового основания.
Автоматизация позиционирования рабочего органа автогрейдера при формировании проектного профиля автомобильной дороги
Точность формирования проектного профиля земляного полотна нормирована таблицей 2 ГОСТ Р 59864.1-2022, которая после исключения приложения А из СП 78.13330.2012 Изменением № 3 осталась единственным основанием приёмки геометрии. Расхождение между паспортными характеристиками бортовых средств автоматизации автогрейдера и фактической геометрией готовой поверхности сохраняется при исправной аппаратуре, а количественное распределение суммарной погрешности между источниками остаётся неустановленным. Цель работы состоит в построении модели позиционирования режущей кромки отвала, объединяющей измерительный, исполнительный и информационный каналы, и в распределении погрешности отметки между источниками. Кинематическая схема подвески отвала линеаризована в окрестности рабочего положения; возмущение от микропрофиля задано суммой двух марковских процессов с интервалами корреляции 12,0 и 1,2 м; электрогидравлический контур описан апериодическим звеном первого порядка; выполнено имитационное моделирование методом Монте-Карло на 10 000 реализациях для пяти конфигураций контура и трёх рабочих скоростей с последующим факторным разложением дисперсии. Плоскостная опора при захватке 50 м и радиусе вертикальной кривой 10 000 м даёт систематическое отклонение 31,3 мм и не удовлетворяет допуску ±30 мм. Пространственная система, работающая по текущему рассогласованию, оставляет за допуском 24,98% контрольных точек; введение упреждающей коррекции по цифровой модели профиля снижает эту долю до 11,23%, сокращение постоянной времени привода в 2,5 раза – до 10,22%, комплексирование спутникового и инерциального каналов – до 1,03%. Доля опорного измерительного канала в суммарной дисперсии возрастает при этом с 50,8 до 93,2%. Поперечный уклон удерживается со средним квадратическим отклонением 0,66-0,93‰ при допуске ±10‰, поскольку погрешность опорного канала синфазна для точек одного поперечника и в разности отметок сокращается. Точность позиционирования рабочего органа ограничена последовательно геометрической адекватностью опорной модели и погрешностью опорного измерения, но не быстродействием привода; нижняя граница около 12 мм задаётся точностью геодезической разбивочной основы.
Разработка системы автоматизированного мониторинга эксплуатационных параметров мобильных дробильно-сортировочных комплексов
Мобильные дробильно-сортировочные комплексы эксплуатируются в условиях, для которых стационарные схемы технического диагностирования не проектировались: автономное дизель-генераторное энергоснабжение, прерывистый канал связи, перебазировка раз в несколько недель и отсутствие постоянного инженерного персонала на площадке. Регламентное обслуживание по наработке при такой эксплуатации расходится с фактической траекторией износа, причём направление расхождения заранее неизвестно. Цель работы – обоснование структуры и параметрического состава системы автоматизированного мониторинга, пригодной для самоходного комплекса с прерывающейся историей измерений. Применены расчётное моделирование информационной нагрузки измерительного контура, статистическое моделирование методом Монте-Карло (10 000 итераций) для оценки числа ложных срабатываний и времени упреждения отказа, факторное разложение годового выпуска методом цепных подстановок и дисконтирование денежных потоков кумулятивным методом. Обоснован состав из 34 измерительных каналов с распределением вычислений между бортовым и удалённым контурами: передача агрегированных признаков вместо оцифрованных реализаций сокращает суточный объём трафика с 221,2 МБ до 92,2 кБ. Адаптивная граница 3,91 мм/с, восстановленная по границам естественной изменчивости виброскорости, увеличивает среднее время упреждения отказа с 406 до 478 ч, но при срабатывании по одиночному измерению повышает частоту ложных тревог с 2,6 до 27,5 в год; правило подтверждения «2 из 3» снижает её до 0,11 в год. Коэффициент технического использования модельного комплекса растёт с 0,940 до 0,968, годовой выпуск – на 32,58 тыс. т, чистый дисконтированный доход за пятилетний цикл составляет 1,63 млн руб. при ставке дисконтирования 18,5%. Соотношение прироста упреждения и роста числа ложных тревог показывает, что определяющим элементом системы мониторинга самоходного комплекса выступает не выбор уровня порога, а правило подтверждения превышения; экономический результат при этом удерживается положительным лишь при сокращении аварийных простоев более чем на 62,4 ч в год.
Интеллектуальная система автоматического выбора режимов работы фронтального погрузчика в зависимости от характеристик материала
Настройка силового контура фронтального погрузчика на площадке с несколькими штабелями остаётся ручной, из-за чего одна и та же машина работает на песке и на разборно-скальном грунте с одинаковыми уставками подачи и тяги. Действующие стандарты описывают результат черпания геометрически: вместимость ковша рассчитывается по ГОСТ 29290-92 через плотную часть и материал над кромками при откосе 2:1, номинальная грузоподъёмность определяется по ГОСТ ISO 14397-1-2015, а коэффициент наполнения ковша не нормирован ни одним из них. Цель работы состояла в построении и расчёте модели системы, опознающей класс материала по силовым и кинематическим сигналам начальной фазы внедрения и назначающей режим работы силового контура без участия оператора. Расчёт выполнен на авторской модели процесса черпания для модельного погрузчика класса 5 т с ковшом вместимостью 3,0 м³; численный эксперимент охватил серию из 1 240 циклов. Материалы сведены в пять классов по значению авторского индекса трудности черпания от 1,00 до 2,35. Предельная глубина внедрения по условию сцепления снижается с 1,35 до 0,88 м, коэффициент наполнения – с 1,06 до 0,76, а масса материала в ковше при этом изменяется всего на 8,7% между сухим песком и щебнем крупной фракции. Класс материала опознаётся по четырём признакам окна 0,4 с с долей верных отнесений 0,914; наибольшая путаница приходится на пару смежных гранулометрических классов. Переход к адаптивному назначению режима увеличивает эксплуатационную производительность на 1,4-10,7% и снижает удельный расход топлива на 12,9-17,4% в зависимости от класса. Выигрыш растёт с трудностью черпания и распределяется между производительностью и топливной экономичностью неодинаково: на связном грунте прирост выработки максимален при наименьшем снижении удельного расхода. Соотношение показывает, что коэффициент наполнения ковша ведёт себя как управляемая переменная, а не как справочная константа машины, и подлежит включению в контур управления наравне с давлением и частотой вращения.
Разработка цифровой системы автоматического контроля производительности и энергоэффективности дорожно-строительной техники
Контроль эксплуатационных показателей дорожно-строительных машин в отечественной практике опирается на часовые нормы расхода топлива, установленные для укрупнённых групп машин с постоянными коэффициентами использования двигателя по времени и по мощности. Конструкция сложилась до появления бортовых сетей передачи данных и не различает смены, отработанные с разной структурой режимов. Серия стандартов обмена данными с рабочей площадки принята в Российской Федерации только в частях, задающих архитектуру системы и словарь данных, а часть, регламентирующая состав телематических данных, национального статуса не имеет, из-за чего выгрузка показателей с машины остаётся во власти закрытых форматов поставщиков бортового оборудования. Цель работы – построение цифровой системы автоматического контроля производительности и энергоэффективности дорожно-строительной техники, замкнутой на удельный расход топлива на единицу выработки как на измеряемую величину. Применены авторское расчётное моделирование, факторное разложение методом цепных подстановок, сценарный расчёт и сопоставление с нормативными часовыми нормами; состояние машины распознаётся по совпадению не менее двух признаков из трёх, снимаемых с бортовой сети, гидравлического контура и спутникового приёмника. Расчёт на модельном парке из пяти машин показал, что отклонение фактического часового расхода от нормативного меняется от -12,23% у автогрейдера до +18,38% у асфальтоукладчика, а по парку за сезон составляет всего -0,43%. Факторное разложение изменения удельного расхода топлива экскаватора дало вклад коэффициента полезного времени -0,03421 кг/м³ при вкладе часового расхода +0,02349 кг/м³ и вкладе технической производительности -0,00425 кг/м³. Сценарный расчёт по землеройному комплексу дал снижение удельной энергоёмкости выработки с 12,613 до 11,126 МДж/м³. Взаимное погашение разнонаправленных отклонений внутри парка означает, что нормативная часовая норма сохраняет пригодность для сводного планирования топливных затрат и утрачивает управляющую силу на уровне отдельной машины, а измеряемой величиной управления становится топливо на единицу продукции.
Повышение безопасности строительных машин на основе автоматизированного распознавания препятствий и опасных зон
Показатели производственного травматизма в 2024 году вернулись к росту: число зарегистрированных несчастных случаев достигло 33 774 при коэффициенте частоты 0,69, а воздействие движущихся предметов и деталей вместе с транспортными происшествиями заняло свыше трети происшествий с тяжёлыми последствиями. Действующие требования к обзорности землеройных машин нормируют локальные размеры затенений и оставляют ненормированной суммарную долю пространства, не контролируемого оператором, из-за чего формально соответствующие стандарту машины различаются по фактическому охвату почти на треть. Цель работы – установить количественную связь между параметрами системы автоматизированного распознавания препятствий и остаточной вероятностью контакта работника с движущейся машиной. Выполнено геометрическое моделирование секторов затенения по схеме контрольного круга видимости радиусом 12 м, аддитивное разложение дистанции гарантированного срабатывания и имитационное моделирование на 20 000 реализаций для гусеничного экскаватора, фронтального погрузчика и автогрейдера при четырёх вариантах оснащения. Базовые конфигурации оставляют вне контроля от 23,17 до 30,07% площади контрольного круга; система кругового обзора сокращает показатель до 4,28-4,83%, комбинированная система с радиолокационным каналом – до 1,60-1,88%. Остаточная доля контактов снижается с 0,1840 до 0,0871 и 0,0820 соответственно, что отвечает сокращению риска на 52,7 и 55,4%. В структуре требуемой дистанции срабатывания при 9 км/ч на реакцию оператора приходится 51,6%, на латентность вычислительного тракта – 7,2%. Полученное распределение показывает, что предел эффективности системы задаётся геометрией покрытия и временем реакции решающего звена, тогда как быстродействие детектора влияет на результат примерно втрое слабее. После сокращения неконтролируемой доли приблизительно до 5% дальнейшее расширение сенсорного оснащения даёт убывающую отдачу, и остаточный риск концентрируется на классе работников в согнутой позе и на верхнем диапазоне рабочих скоростей.
Учитель отрасли строительного и дорожного машиностроения