Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту

THERMODYNAMIC ANALYSIS OF ENERGY-EFFICIENT SOLUTIONS IN BOILER PLANTS AND HEAT PUMPS CONSIDERING QUALITY CONTROL AND ENERGY CERTIFICATION IN CONSTRUCTION

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

This study investigates practical approaches to improving energy efficiency in boiler plants and heat pumps through thermodynamic analysis, with additional consideration of quality control and energy certification in construction. The research examines real operating conditions of heating systems and evaluates how thermodynamic optimization can increase performance, reduce fuel consumption, and lower operational costs. The analysis demonstrates that the integration of advanced heat pump technologies with modern boiler units provides significant potential for decarbonization in both residential and industrial applications. At the construction level, rigorous quality control is identified as a critical factor in ensuring the effectiveness of installed systems and minimizing thermal losses in building envelopes. Energy certification is emphasized as a practical instrument for verifying compliance with efficiency standards and guiding modernization strategies.
The results show that combining thermodynamic improvements with strict construction quality measures and certification procedures leads to measurable benefits in sustainability, reliability, and long-term energy savings.

ОПТИМІЗАЦІЯ КОНТРОЛЬОВАНОГО ПУСКУ ТУРБОМАШИНИ З УРАХУВАННЯМ ТЕПЛОВИХ І ВІБРАЦІЙНИХ ОБМЕЖЕНЬ

Олександр Олександрович Сторчак, Олексій Миколайович Мельник — пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті запропоновано математичну модель оптимізації контрольованого запуску турбомашини, що враховує комплекс обмежень, пов’язаних із фізико-механічними характеристиками системи – тепловими деформаціями, вібраційною нестабільністю і резонансними явищами. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю забезпечення швидкого та надійного пуску турбін в умовах обмеженого ресурсу, підвищених вимог до безпеки та енергетичної ефективності, особливо в морському і стаціонарному промисловому середовищі. Основна мета полягає в мінімізації тривалості пуску без перевищення критичних температурних і вібраційних меж, що впливають на залишковий ресурс роторної системи. Модель базована на побудові функціонала ризику, який агрегує три основні показники: амплітуду вібрацій, тепловий прогин ротора і тривалість перебування в зоні резонансу. Для гарантії дотримання граничних технічних умов у функціонал впроваджено систему штрафних коефіцієнтів. Як керовану змінну використовують профіль кутової швидкості обертання ротора, поданий у вигляді частинної кусочно-лінійної або квадратичної функції, що моделює фази прогріву, обходу резонансних частот і стабілізації на номінальному режимі. Для розв’язання задачі оптимізації застосовано гібридний алгоритм, що поєднує еволюційний пошук із градієнтною локалізацією в околі знайдених екстремумів. Проведено чисельне моделювання для типових параметрів турбомашин, що демонструє ефективність запропонованого підходу: час запуску зменшено з одночасним дотриманням обмежень за температурним градієнтом і вібраційним навантаженням. Отримані результати можуть бути інтегровані в системи керування запуском турбін (PLC/SCADA) і бути використаними як основа для створення адаптивного пускового модуля з автоматичним корегуванням параметрів залежно від технічного стану агрегату.

СУЧАСНІ ТЕНДЕНЦІЇ АВТОМОБІЛІЗАЦІЇ ТА ЇХНІЙ ВПЛИВ НА РОЗВИТОК ТРАНСПОРТНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ

Ігор Олександрович Хітров — пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У XXI столітті глобальні транспортні системи вступили у фазу глибокої трансформації, спричиненої як екологічними викликами, так і технологічним прогресом. Основним вектором розвитку стає сталий транспорт. У статті проаналізовано головні тенденції, актуальні проблеми і перспективи розвитку транспортної інфраструктури в контексті інтенсивного зростання рівня автомобілізації. Особливу увагу приділено визначенню стратегічних напрямів переходу до сталої та інноваційної мобільності. Водночас наголошено, що ухвалені сьогодні рішення безпосередньо впливатимуть на рівень комфорту і безпечного середовища в найближчій перспективі.

ОПТИМІЗАЦІЯ СКЛАДСЬКИХ ПРОЦЕСІВ У МІЖНАРОДНИХ ЛОГІСТИЧНИХ ХАБАХ ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ БАГАТОВІСНИХ НАВАНТАЖУВАЧІВ

Михайло Абович Пοдригалο, Дмитрій Володимирович Абрамов, Андрій Іванович Коробко — пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті досліджено питання підвищення ефективності виконання операцій з обробки вантажів у міжнародних логістичних хабах, які можуть ставати «вузькими місцями» у ланцюгах постачань через використання застарілих технологій в умовах обмеженого простору. У результаті проведення експериментальних досліджень отримано дані, на основі яких проведено порівняльний аналіз двох сценаріїв: базового, із використанням стандартного електричного навантажувача, і запропонованого, що передбачає експлуатацію інноваційного високоманеврового багатовісного навантажувача.

ОСОБЛИВОСТІ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ ІЗ СИЛОВИМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

Метою статті є дослідження електромагнітних процесів в електротехнічній системі з силовим трансформатором на основі моделі трансформатора, складеної за оригінальним алгоритмом формування її топології і визначення її параметрів із метою покращення показників електропостачання від мережі і умов роботи самого силового трансформатора завдяки симетруванню режиму. Методологія статті базована на розгляді математичних залежностей між струмами, напругами та потужностями трансформаторів у типових режимах випробувань, для яких визначено паспортні дані. На основі аналізу цих залежностей обґрунтована та математично доведена проста формула, яка визначає коефіцієнт зв’язку первинної та вторинної обмоток трансформатора через відносні значення струму холостого ходу і напруги короткого замикання. У результаті застосування запропонованої формули для визначення коефіцієнта зв’язку котушок трансформатора розроблено алгоритм розрахунку параметрів моделі трансформатора. Ці розрахунки дають змогу звести визначення параметрів будь-яких моделей трансформаторів до комп’ютерних програм для моделювання електротехнічної системи з силовим трансформатором. Запропонована методика визначення параметрів моделей трансформаторів відрізняється від відомих методик, поданих у технічній літературі. Огляд статей і монографій із зазначеної проблеми показав відсутність подібних досліджень, які б призвели до отримання зазначеної формули. Це надає оригінальності запропонованому алгоритму визначення параметрів моделей трансформаторів. Запропоновані теоретичні положення дослідження перевірені на візуальних моделях у системі MATLAB. Проаналізовані електромагнітні процеси в системі з реальним потужним трансформатором для електропостачання залізниці змінного струму. Результати моделювання та порівняння запропонованого методу з класичним показали високу адекватність і точність моделей із параметрами, визначеними за новим методом. Це дає змогу застосувати запропоновану методику для практичних розрахунків зі складанням моделей електричних систем, які містять потужні трансформатори.

РОЗРОБЛЕННЯ СКЛАДНОЇ СИСТЕМИ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ ДЛЯ ЕЛЕКТРОДЕПО МЕТРОПОЛІТЕНУ З ВИКОРИСТАННЯМ ОБ’ЄКТНООРІЄНТОВАНОГО АНАЛІЗУ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті розглянуто проблему розроблення складних систем обробки інформації для електродепо метрополітену з використанням сучасних методів залізничної автоматики та телемеханіки. Запропоновано підхід для створення системи обробки інформації на основі об’єктно-орієнтованого аналізу, який дає змогу структурувати інформаційні потоки, оптимізувати взаємодію між апаратними і програмними компонентами, а також підвищити надійність системи. Розроблена структурна схема системи забезпечує автоматизацію управління рухом електропоїздів, ідентифікацію вагонів і діагностику обладнання.

ФОРМУВАННЯ СТРАТЕГІЇ ЗАМІНИ РЕМОНТНОГО ОБЛАДНАННЯ ЛОКОМОТИВНОГО ДЕПО В РАЗІ ЙОГО ЗНОСУ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

Через високі вимоги щодо забезпечення ефективного функціонування ремонтного обладнання локомотивного депо потрібно уважно реагувати на своєчасні заміни зношеного і морально застарілого обладнання. Разом із тим вартість цього унікального обладнання потребує ретельного і всебічного дослідження цих проблем. У статті на підставі первинної інформації про вартість ремонтного обладнання і моніторинг процесів його зносу розглянуто методику формування стратегії оптимальних термінів їх заміни. Розглянуто завдання визначення терміну заміни обладнання в разі невипадкового (контрольованого) зносу і випадкового (аварійного) зносу ремонтного обладнання локомотивного депо.

СПІКАННЯ ПОРОШКІВ ІЗ БОРУВАННЯМ І СИЛІЦІЮВАННЯМ НА КОНСТРУКЦІЙНІЙ ВУГЛЕЦЕВІЙ СТАЛІ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті розглянуто аспекти підвищення ефективності борування та силіціювання в контексті скорочення тривалості процесу, зменшення пористості. Показано перспективні склади паст для насичення бором і кремнієм. Продемонстровано мікроструктури однофазного борованого шару та силіцидного шару на низьколегованій сталі. Шляхом інструментального індентування встановлено твердість HI = 14,57 ГПа, модуль Юнга Е = 293 ГПа і показники тріщиностійкості К1c = 10,75 МПа*м1/2 однофазного борованого шару. Реалізоване силіціювання, отримане з насиченням технічним кремнієм із додаванням 5 % (ваг.) хлористого амонію і 20 % інертного наповнювача (мертелі), дає змогу отримати товстий (200 мкм) низькопористий шар протягом п’яти годин обробки з мікротвердістю силіциду на поверхні Н100 25185 МПа.

ОПТИМІЗАЦІЯ ПІДБОРУ МОТОРНИХ ОЛИВ ДО ДВЗ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ КРИТЕРІЙНОГО АНАЛІЗУ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті розглянуто актуальну науково-практичну проблему – підбір моторних олив для двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) в умовах насиченого та неоднорідного споживчого ринку України. Показано, що традиційні підходи щодо підбору моторної оливи, базовані виключно на класифікаціях і рекламних характеристиках, не дають змогу забезпечити оптимальні умови роботи ДВЗ відносно зносу та надійності. Зазначено, що навіть оливи, які формально належать до однієї експлуатаційної групи, можуть демонструвати кардинально різні результати залежно від конструктивних особливостей і ступеня форсування конкретного двигуна.
Запропоновано використовувати критеріальний підхід для підбору моторної оливи, що враховує фізичні параметри трибосистеми ДВЗ і складність умов експлуатації моторної оливи. Методологічною основою дослідження є π-теорема теорії подібності та моделювання, що дає змогу сформувати безрозмірний критерій подібності, який адекватно відображує взаємозв’язки між основними впливаючими параметрами. Запропонований критерій формують на таких величинах, як літрова потужність двигуна (Nл), питомі витрати палива (ge), сумарна площа циліндрів (Fц) і параметр «жорсткості» режиму експлуатації моторної оливи (n/Gм), який характеризує інтенсивність забруднення моторної оливи та її деградацію в процесі роботи.
У результаті аналізу розмірностей із застосуванням базисних змінних системи СІ (метр, кілограм, секунда) було теоретично обґрунтовано безрозмірність критерію подібності π-ДВЗ, що підтверджено відповідними математичними розрахунками. Проведено експертне опитування фахівців у галузі двигунобудування, хімотології та експлуатації машин, на основі якого верифіковано вибрані параметри. На основі аналізу понад 180 моделей двигунів внутрішнього згоряння вітчизняного та зарубіжного виробництва здійснено практичну апробацію критерію π-ДВЗ, що дало змогу побудувати графічні залежності між значенням критерію подібності та групою експлуатації моторної оливи.
Запропонований критерій подібності має високу кореляцію з групою експлуатації моторної оливи, що дає змогу використовувати його як ефективний інструмент для обґрунтованого підбору моторних олив для будь-якого типу ДВЗ на етапах конструювання, технічного обслуговування та експлуатації техніки.

ОРГАНІЗАЦІЯ ТА ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ОРГАНІЧНОГО ВУГЛЕЦЕВОГО ЗЕМЛЕРОБСТВА НА ЗЕМЛЯХ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Григорій Іванович Шарий, Віра Василівна Щепак, Тетяна Семенівна Одарюк — пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті досліджено особливості органічного вуглецевого землеробства, визначено основні фактори зовнішнього впливу на функціонування органічного вуглецевого землеробства в Україні (природно-кліматичні, інституційно-землевпорядні, фінансовоекономічні та соціальні).
Розглянуто світові тенденції розвитку органічного землеробства в країнах Європейського Союзу. Цінним є досвід біологічної (екологічної) системи землеробства Франції, за якої різко скорочують застосування мінеральних добрив, особливо легкорозчинних, а основне джерело живлення рослин становлять органічні добрива.
Аналіз органічного вуглецевого землеробства, яке впроваджене на ПП «Агроекологія» (Полтавська область), показав, що органічне вуглецеве землеробство більш ефективне. Економія витрат на сільськогосподарське виробництво спонукає до зниження енергозатрат на обробіток полів. При цьому урожайність сільськогосподарських культур знижується, але за органічного землеробства – на 20 %, а традиційного – 40-50 %.
Виокремлено основні принципи організації органічного вуглецевого землеробства: застосування ґрунтозахисних технологій (обробіток на глибину до 15 см); використання сидератів і поживних решток; внесення органічних добрив; вологоакумуляція (насичення родючого шару ґрунту органічними речовинами); застосування біологічних методів для захисту посівів від хвороби та шкідників; контроль структури землекористування.
Основною особливістю органічного виробництва є тривалий перехідний період (три роки) для надання сільськогосподарським угіддям органічного статусу. Запропоновано чотири етапи переходу від традиційного до органічного вуглецевого землеробства: маркетинг, формування земельного банку для органічного землеробства; впровадження заходів із меліорації; маркування та сертифікація полів і продукції.
В умовах погіршення стану ґрунтів і зниження природної родючості запропоновано три напрями розвитку органічного вуглецевого землеробства: екологічний (підвищення родючості ґрунтів, вологоакумуляційні поліпшення); інституціональний (впровадження державних стимулів і санкцій); економічний (зниження виробничих витрат, підвищення конкурентоспроможності сільськогосподарської продукції); соціальний (розвиток малих і середніх агроформувань, які використовують органічне вуглецеве землеробство, забезпечення населення органічною сільськогосподарською продукцією).
Розвиток органічного вуглецевого землеробства дасть змогу вітчизняним сільськогосподарським товаровиробникам вести ефективне виробництво за максимального збереження природної родючості ґрунтів.

ГІС У СИСТЕМІ ГЕОПРОСТОРОВОГО МОНІТОРИНГУ ВИКОРИСТАННЯ ЗЕМЕЛЬ ЖИТЛОВОЇ ТА ГРОМАДСЬКОЇ ЗАБУДОВИ РЕГІОНІВ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

Доведено, що зараз особливе і важливе значення має застосування геоінформаційних систем для забезпечення геопросторового моніторингу використання земель житлової та громадської забудови регіонів. Встановлено тенденції та виокремлено трансформації, що відбуваються у сфері землекористування, забудови територій. У результаті систематизації сучасних наукових досліджень визначено напрями та охарактеризовано ГІС інструментарій для здійснення моніторингових процедур у сфері використання земель. Виявлено невирішені питання розроблення і реалізації геопросторового моніторингу використання земель житлової та громадської забудови на регіональному рівні, ураховуючи можливості, методи і моделі ГІС.

СУЧАСНІ МЕТОДИ ВИЩОЇ ГЕОДЕЗІЇ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ В МОНІТОРИНГУ ДЕФОРМАЦІЙ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

Метою дослідження є систематизація сучасних методів вищої геодезії та оцінювання їхньої ефективності для моніторингу деформацій земної поверхні. Розглянуто принципи роботи і технічні особливості GNSS, мереж CORS, інтерферометрії синтетичної апертури (InSAR) і гібридних підходів, що поєднують супутникові та наземні вимірювання. Наведено приклади застосування для контролю інженерних споруд, природних ландшафтів та інфраструктури, включно з використанням безпілотних літальних апаратів у фотограмметричних зйомках. Оцінено точність, вартість і часову ефективність різних технологій. Запропоновано рекомендації щодо вибору оптимальних методів залежно від умов об’єкта, а також перспективи розвитку, включно з впровадженням GNSS PPP-RTK, штучного інтелекту та інтеграції з ГІС.

СУЧАСНІ ВОДЯНІ СИСТЕМИ ОПАЛЕННЯ З ДВОМА ДЖЕРЕЛАМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

Олександр Михайлович Тарадай, Сергій Володимирович Дяченко — пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті розглянуто основні аспекти роботи залежних і незалежних поквартирних систем опалення, серед яких найбільш надійною та придатною в експлуатації є незалежна поквартирна система з двома джерелами теплопостачання. Впровадження таких систем забезпечує високу надійність теплопостачання, сприяє зниженню експлуатаційних витрат і забезпечує можливість проведення ремонтних або відновлювальних робіт без припинення подавання теплової енергії в інші частини будівлі.
Зроблено висновки про перспективність впровадження незалежних поквартирних систем опалення як із будівництвом нових житлових комплексів, так і реконструкцією наявного житлового фонду.

РЕГУЛЮВАННЯ ПРОСТОРОВОГО РОЗВИТКУ ТЕРИТОРІЙ У РАМКАХ ЗОНИ ВПЛИВУ АГЛОМЕРАЦІЇ

Анна Миколаївна Панкеєва, Олександр Вячеславович Завальний — пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті розглянуто питання, що стосуються нормативного регулювання урбанізаційних процесів навколо крупних і найкрупніших міст. Міста під впливом різних факторів починають «виходити» за свої межі, що супроводжується формуванням навколо них агломерацій. Акцентовано на відображенні агломерацій у вітчизняних законодавчих і нормативних документах. Визначено потребу вивчення їхніх особливостей і вироблення містобудівних і правових умов їхнього розвитку.

ВИКОРИСТАННЯ ТРУБОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ У РЕКОНСТРУКЦІЇ ЗРУЙНОВАНИХ ПЕРЕКРИТТІВ ВЕЛИКОПАНЕЛЬНИХ БУДИНКІВ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

У статті проаналізовано основні пошкодження перекриттів великопанельних будівель унаслідок артилерійських обстрілів. Запропоновано метод реконструкції пошкоджених перекриттів великопанельних залізобетонних житлових будинків на прикладі зруйнованих споруд у місті Харкові. Метод полягає у створенні субкаркаса з трубобетонних конструкцій, заповнених спеціально підібраним складом (фібробетон і модифікатор бетону), на який заливають основне перекриття. Використання класичного залізобетонного перекриття або металевого субкаркаса призводить до суттєвого збільшення товщини перекриття порівняно з тими, що застосовують у великопанельному будівництві. Це зумовлено особливостями монтажу безпосередньо на будівельному майданчику, які відрізняються від заводських умов. Запропонований у статті субкаркас демонструє, що застосування таких конструкцій дає змогу значно зменшити перерізи несучих елементів.

ПОРІВНЯЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПОТЕНЦІАЛІВ НА КОРОЗІЙНІ ПРОЦЕСИ В ЗАЛІЗНИЧНИХ ШПАЛАХ ІЗ БЕТОНУ ЗІ СТАЛЕВОЮ ТА КОМПОЗИТНОЮ АРМАТУРОЮ

пн, 22 вер 2025 00:00:00 +0300

Для зниження електропровідності залізничних шпал із бетону, запобігання стіканню з рейок тягових струмів і їхнього електрокорозійного впливу на конструкції запропоновано замінити в шпалах сталеву арматуру композитною. Проаналізовано шляхи протікання електричних струмів через шпали, а також традиційні методи досліджень корозії під впливом струмів витоку. За результатами цього аналізу для порівняльних досліджень електрокорозійної поведінки шпал зі сталевою та композитною арматурою розроблено комплексну методику досліджень процесів, які протікають у бетоні та арматурі в разі впливу електричних потенціалів. Методика полягає в накладанні електричних потенціалів – постійного або пульсуючого однонаправленого – на зразки-моделі шпал і дослідженні вилучених із моделей зразків комплексом методів включно з наноіндентуванням та електронною мікроскопією з елементним мікроаналізом. Наноіндентування дає змогу отримувати величини мікромеханічних властивостей цементного каменю – модуль пружності М і мікротвердість Н, які залежать від ступеня її електроміграційного вилуговування. Експериментально встановлено, що внаслідок електроміграціного вилуговування М і H знижуються, починаючи з грані зразка, на яку під час експозиції накладали негативний потенціал. Усередині моделі зберігаються максимальні величини M і Н, а їхні залежності від відстані від зазначеної грані добре апроксимовані ступеневими рівняннями та поліномами. Встановлено величини невилуженого і максимально вилуженого цементного каменю з характерним для бетону шпал В/Ц, а також залежність характеру цих залежностей та інтенсивності електрокорозійних процесів у бетоні від характеру накладеного електричного потенціалу (постійного або пульсуючого однонаправленого) і виду арматури (сталевої чи композитної).