<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Proceedings of Petersburg Transport University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Proceedings of Petersburg Transport University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Известия Петербургского университета путей сообщения</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1815-588X</issn>
   <issn publication-format="online">2658-6851</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">109368</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.20295/1815-588X-2025-4-856-868</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Проблематика транспортных систем</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Проблематика транспортных систем</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Wheel-Generated Impact Forces from Railway Rolling Stock with Isolated Irregularities</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Ударное воздействие от колес подвижного состава, имеющих изолированные неровности</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Романов</surname>
       <given-names>Андрей Валерьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Romanov</surname>
       <given-names>Andrey Valer'evich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>andrey.romanov@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Бороненко</surname>
       <given-names>Юрий Павлович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Boronenko</surname>
       <given-names>Yuriy Pavlovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Киселев</surname>
       <given-names>Артем Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kiselev</surname>
       <given-names>Artem Aleksandrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>zhdp10@gmail.com</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Зимакова</surname>
       <given-names>Мария Викторовна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Zimakova</surname>
       <given-names>Mariya Viktorovna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>mazimm1987@hotmail.com</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I Petersburg State Transport University</institution>
     <city>Saint-Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <city>Saint-Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I Petersburg State Transport University</institution>
     <city>Saint-Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I Petersburg State Transport University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2025-12-05T19:42:14+03:00">
    <day>05</day>
    <month>12</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2025-12-05T19:42:14+03:00">
    <day>05</day>
    <month>12</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <volume>22</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>856</fpage>
   <lpage>868</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2025-09-20T00:00:00+03:00">
     <day>20</day>
     <month>09</month>
     <year>2025</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2025-11-29T00:00:00+03:00">
     <day>29</day>
     <month>11</month>
     <year>2025</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://atjournal.ru/en/nauka/article/109368/view">https://atjournal.ru/en/nauka/article/109368/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Разработка и верификация математической модели для расчета дополнительной динамической силы ударного воздействия от колес подвижного состава с изолированными неровностями (ползунами) на железнодорожный путь, а также создание упрощенной инженерной методики для практического применения. Методы: В основе исследования лежит аналитическое решение А.Я. Когана, описывающее динамику взаимодействия дефектного колеса с рельсом. Для численного моделирования использована среда Wolfram Mathematica. Модель верифицирована путем сопоставления с экспериментальными данными, полученными в результате измерения по тензометрическим схемам, собранным на шейке рельса. Для создания инженерной методики применен трехпараметрический регрессионный анализ. Результаты: Разработана и верифицирована математическая модель, адекватно отражающая физическую сущность процесса (расхождение с экспериментом в большинстве случаев не превышает 10 %). Установлено, что сила существенно возрастает (в 2–5 раз) с увеличением глубины неровности. Зависимость от скорости носит немонотонный характер с максимумом при 40–50 км/ч. Рост модуля упругости пути приводит к увеличению амплитуды силы и ускорению ее затухания. Предложена упрощенная регрессионная зависимость для инженерного расчета, обеспечивающая высокую точность (R2 = 0,995) при глубинах неровности свыше 0,6 мм. Практическая значимость: Результаты работы создают научно-методическую основу для оценки ударных нагрузок от подвижного состава с дефектами колес. Разработанная модель и инженерная методика применимы для диагностики состояния пути, прогнозирования вибрационного воздействия, а также для целей проектирования и обеспечения долговечности железнодорожной инфраструктуры и безопасности движения.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Development and verification of a mathematical model for calculating the additional dynamic impact force exerted by railway vehicle wheels with isolated irregularities, such as wheel flats or sliders, on the railway track, is presented. Additionally, a simplified engineering method for practical application has been created. Methods: The research utilizes the analytical solution by A. Ya. Kogan, which describes the dynamics of the defective wheel – rail interaction. Numerical modelling was conducted using the Wolfram Mathematica environment. The model underwent verification through a comparison with the experimental data gathered from strain gauge circuits positioned on the rail web. A three-parameter regression analysis was employed to establish the engineering methodology. Results: A mathematical model has been developed and verified, accurately capturing the physical essence of the process, with discrepancies from experimental data typically not exceeding 10%. The analysis has revealed the nature of the influence of key parameters, namely the force significantly increases (by a factor of 2–5) with deeper irregularities; the relationship with speed is non-monotonic peaking at 40–50 km/h; and an increase in the track elastic modulus enhances the force amplitude while accelerating its decay. A simplified regression dependence for engineering calculations has been proposed, demonstrating a high accuracy (R² = 0.995) for irregularity depths exceeding 0.6 mm. Practical significance: The practical implications of this research establish a scientific and methodological framework for evaluating impact forces resulting from rolling stock wheel defects. The proposed model and engineering methodology can be employed for diagnosing track conditions, predicting vibration impacts, and designing to ensure the durability of railway infrastructure and the safety of operations.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Железнодорожный путь</kwd>
    <kwd>подвижной состав</kwd>
    <kwd>изолированная неровность</kwd>
    <kwd>ударное воздействие</kwd>
    <kwd>динамическая сила</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>Railway track</kwd>
    <kwd>rolling stock</kwd>
    <kwd>isolated irregularity</kwd>
    <kwd>impact load</kwd>
    <kwd>dynamic force</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Романов А. В. Об интенсивности накопления остаточных деформаций пути на особогрузонапряженных участках / А. В. Романов, А. А. Киселев // Путь и путевое хозяйство. — 2024. — № 11. — С. 18–22.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Romanov A. V. Ob intensivnosti nakopleniya ostatochnyh deformaciy puti na osobogruzonapryazhennyh uchastkah / A. V. Romanov, A. A. Kiselev // Put' i putevoe hozyaystvo. — 2024. — № 11. — S. 18–22.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Коган А. Я. Динамика пути и его взаимодействие с подвижным составом / А. Я. Коган. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ООО «ИПП “КУНА”», 2023. — 280 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kogan A. Ya. Dinamika puti i ego vzaimodeystvie s podvizhnym sostavom / A. Ya. Kogan. — 2-e izd., pererab. i dop. — M.: OOO «IPP “KUNA”», 2023. — 280 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Коган А. Я. Воздействие на путь поездов, имеющих в своем составе вагоны с ползунами на колесных парах / А. Я. Коган // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. — 2014. — № 3. — С. 3–8.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kogan A. Ya. Vozdeystvie na put' poezdov, imeyuschih v svoem sostave vagony s polzunami na kolesnyh parah / A. Ya. Kogan // Vestnik Nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. — 2014. — № 3. — S. 3–8.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Коган А. Я. Динамика пути и его взаимодействие с подвижным составом / А. Я. Коган. — М.: Транспорт, 1997. — 326 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kogan A. Ya. Dinamika puti i ego vzaimodeystvie s podvizhnym sostavom / A. Ya. Kogan. — M.: Transport, 1997. — 326 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Рахимов Р. В. Нагруженность ходовых частей вагонов и пути и обоснование возможности увеличения осевых нагрузок на железных дорогах Республики Узбекистан: дис. … д-ра техн. наук / Р. В. Рахимов. — СПб., 2020. — 366 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rahimov R. V. Nagruzhennost' hodovyh chastey vagonov i puti i obosnovanie vozmozhnosti uvelicheniya osevyh nagruzok na zheleznyh dorogah Respubliki Uzbekistan: dis. … d-ra tehn. nauk / R. V. Rahimov. — SPb., 2020. — 366 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бороненко Ю. П. Кусочно-непрерывное измерение сил между колесом и рельсом по касательным напряжениям в двух сечениях рельса / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов, А. А. Петров // Транспорт Российской Федерации. — 2018. — № 3(76). — С. 58–64.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Boronenko Yu. P. Kusochno-nepreryvnoe izmerenie sil mezhdu kolesom i rel'som po kasatel'nym napryazheniyam v dvuh secheniyah rel'sa / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov, A. A. Petrov // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2018. — № 3(76). — S. 58–64.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бороненко Ю. П. Непрерывное измерение вертикальных нагрузок в контакте между колесом и рельсом по напряжениям в двух сечениях рельса / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов // Профессиональное образование, наука и инновации в XXI веке: сб. тр. XII Санкт-Петербургского конгресса (Санкт-Петербург, 12–30 ноября 2018 г.). — СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2018. — С. 37–38.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Boronenko Yu. P. Nepreryvnoe izmerenie vertikal'nyh nagruzok v kontakte mezhdu kolesom i rel'som po napryazheniyam v dvuh secheniyah rel'sa / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov // Professional'noe obrazovanie, nauka i innovacii v XXI veke: sb. tr. XII Sankt-Peterburgskogo kongressa (Sankt-Peterburg, 12–30 noyabrya 2018 g.). — SPb.: Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya Imperatora Aleksandra I, 2018. — S. 37–38.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бороненко Ю. П. Апробация нового метода измерения вертикальной нагрузки от колеса на рельс / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов, Д. А. Сергеев и др. // Транспорт Российской Федерации. — 2019. — № 1(80). — С. 56–59.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Boronenko Yu. P. Aprobaciya novogo metoda izmereniya vertikal'noy nagruzki ot kolesa na rel's / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov, D. A. Sergeev i dr. // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2019. — № 1(80). — S. 56–59.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бороненко Ю. П. Измерение боковых нагрузок от колес на рельсы / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов // Транспорт Российской Федерации. — 2019. — № 4(83). — С. 45–50.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Boronenko Yu. P. Izmerenie bokovyh nagruzok ot koles na rel'sy / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2019. — № 4(83). — S. 45–50.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бороненко Ю. П. Экспериментальное определение боковых нагрузок от взаимодействия колеса с рельсом / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов // Транспорт Российской Федерации. — 2019. — № 6(85). — С. 50–53.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Boronenko Yu. P. Eksperimental'noe opredelenie bokovyh nagruzok ot vzaimodeystviya kolesa s rel'som / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2019. — № 6(85). — S. 50–53.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Оценка качества в задачах классификации и регрессии / Вики-портал ALGOWIKI ИТМО. — URL: https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=Оценка_ качества_в_задачах_классификации_и_регрессии&amp; mobileaction=toggle_view_desktop (дата обращения: 16.09.2025).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ocenka kachestva v zadachah klassifikacii i regressii / Viki-portal ALGOWIKI ITMO. — URL: https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=Ocenka_ kachestva_v_zadachah_klassifikacii_i_regressii&amp; mobileaction=toggle_view_desktop (data obrascheniya: 16.09.2025).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
