Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 96649 10.20295/2223-9987-2025-1-119-130 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем On the Issue of Hydrodynamic Forces Acting on Coastal Railway Structures К вопросу о воздействии гидродинамических факторов на береговые железнодорожные сооружения Воробьев Александр Алфеевич Vorob'ev Aleksandr Alfeevich nttk@pgups.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Ватаев Андрей Сергеевич Vataev Andrey Sergeevich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Ватулин Ян Семенович Vatulin Yan Semenovich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Майоров Владимир Сергеевич Mayorov Vladimir Sergeevich mayorov.pgups@gmail.com

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Краснобрыжий Станислав Андреевич Krasnobryzhiy Stanislav Andreevich nttk@pgups.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation 25 03 2025 25 03 2025 2025 1 119 130 24 03 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/96649/view

Цель: Произвести анализ окружающего прибрежного рельефа перспективного с точки зрения развития высокоскоростного движения участка Северо-Кавказской железной дороги и традиционно применяемых на данном участке берегозащитных сооружений, построена трехмерная карта лоции вблизи исследуемого участка. Выполнен компьютерный эксперимент с помощью средств численного моделирования воздействия штормовых волн на берегозащитные сооружения и конструкции железнодорожного пути в районах интенсивного воздействия прибрежных штормовых приливов. Оценены интенсивность воздействия гидродинамических факторов на элементы конструкций и косвенное влияние традиционных берегозащитных сооружений на эрозию берега. Методы: Компьютерное моделирование методом гидродинамики сглаженных частиц. Результаты: Построена карта распределения скоростей потока и избыточного давления для набегающей и отраженной волны на примере участка берега, получены численные показатели воздействия гидродинамических факторов на береговые сооружения железнодорожного пути. Исследование показало преимущества интеграции указанных сооружений в естественный ландшафт благодаря значительному снижению воздействия отраженных волн на эрозию берега. Практическая значимость: Произведен сравнительный анализ воздействия указанных гидродинамических факторов на классическую и альтернативную конструкции нижнего строения пути в прибрежной зоне, обеспечивающую максимальное использование естественной защиты береговой линии.

Purpose: Numerical modelling of the storm wave impact on the coastal protection structures and railway tracks in the areas of intensive coastal storm tides has been performed. The intensity of the hydrodynamic impact on structural elements and the indirect effect of man-made structures on coastal erosion have been evaluated. Methods: Computer simulation by SPH method. Results: A map of the sea-wave velocity and overpressure distribution for incoming and reflected waves for a coastline zone has been built. The study has shown the benefits of inserting coastal rail facilities in the natural landscape. Practical significance: A comparative analysis of the stated-above hydrodynamic impact on the standard and alternative railtrack substructure in the coastal area has been conducted.

 Гидродинамика сглаженных частиц подпорно-волноотбойные стены железнодорожные сооружения нижнее строение пути эстакада Hydrodynamics of smoothed particles retaining walls railway structures track substructure trestle

Серебряков Г. Б. Обзор методов берегозащиты на Черноморском побережье России / Г. Б. Серебряков, Н. А. Гришин // Архитектура Сочи. — URL: https://arch-sochi.ru/2012/10/ obzor-metodov-beregozashhityi-na-chernomorskom-poberezhe-rossi. Serebryakov G. B. Obzor metodov beregozaschity na Chernomorskom poberezh'e Rossii / G. B. Serebryakov, N. A. Grishin // Arhitektura Sochi. — URL: https://arch-sochi.ru/2012/10/ obzor-metodov-beregozashhityi-na-chernomorskom-poberezhe-rossi. Ашпиз Е. С. Защита железнодорожного пути линии Туапсе - Адлер от опасных склоновых процессов / Е. С. Ашпиз, А. Н. Савин, В. А. Явна // Железнодорожный транспорт: научно-теоретический технико-экономический журнал. — 2017. — № 7. — С. 52–57. Ashpiz E. S. Zaschita zheleznodorozhnogo puti linii Tuapse - Adler ot opasnyh sklonovyh processov / E. S. Ashpiz, A. N. Savin, V. A. Yavna // Zheleznodorozhnyy transport: nauchno-teoreticheskiy tehniko-ekonomicheskiy zhurnal. — 2017. — № 7. — S. 52–57. Ouyang Z. Two-Phase Smoothed Particle Hydrodynamics Modelling of Hydrodynamic- Aerodynamic and Wave-Structure Interaction / Z. Ouyang, B. C. Khoo // Energies 2022. — Apr 28. — Vol. 15(9). — P. 3251. — DOI:10.3390/en15093251. Ouyang Z. Two-Phase Smoothed Particle Hydrodynamics Modelling of Hydrodynamic- Aerodynamic and Wave-Structure Interaction / Z. Ouyang, B. C. Khoo // Energies 2022. — Apr 28. — Vol. 15(9). — P. 3251. — DOI:10.3390/en15093251. Trimulyono A. Numerical simulation of water wave propagation using DualSPHysics / A. Trimulyono, B. R. Dhanureski, S. Samuel et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2024. — Vol. 1298. — Iss. 1. — Pp 1–9. — DOI: 10.1088/1755-1315/1298/1/012002. Trimulyono A. Numerical simulation of water wave propagation using DualSPHysics / A. Trimulyono, B. R. Dhanureski, S. Samuel et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2024. — Vol. 1298. — Iss. 1. — Pp 1–9. — DOI: 10.1088/1755-1315/1298/1/012002. Meringolo D. SPH numerical modeling of wave-perforated breakwater interaction / D. Meringolo, F. Aristodemo, P. Veltri // Coastal Engineering. — 2015. — Vol. 101. — Pp 48–68. — DOI: 10.1016/j.coastaleng.2015.04.004. Meringolo D. SPH numerical modeling of wave-perforated breakwater interaction / D. Meringolo, F. Aristodemo, P. Veltri // Coastal Engineering. — 2015. — Vol. 101. — Pp 48–68. — DOI: 10.1016/j.coastaleng.2015.04.004. Wendland H. Piecewise polynomial, positive definite and compactly supported radial functions of minimal degree / H. Wendland // Advances in Computational Mathematics. — 1995. — Vol. 4(1). — Iss. 1. — Pp. 389–96. — DOI: 10.1007/BF02123482. Wendland H. Piecewise polynomial, positive definite and compactly supported radial functions of minimal degree / H. Wendland // Advances in Computational Mathematics. — 1995. — Vol. 4(1). — Iss. 1. — Pp. 389–96. — DOI: 10.1007/BF02123482. Macià F. Benefits of using a Wendland Kernel for free-surface flows / F. Macià, A. Colagrossi, M. Antuono et al. // 6th ERCOFTAC SPHERIC workshop on SPH applications, Hamburg, Germany, June, 08–10 2011. — URL: https://www.researchgate.net/publication/303637287_Benefits_of_ using_a_Wendland_kernel_for_free-surface_flows. Macià F. Benefits of using a Wendland Kernel for free-surface flows / F. Macià, A. Colagrossi, M. Antuono et al. // 6th ERCOFTAC SPHERIC workshop on SPH applications, Hamburg, Germany, June, 08–10 2011. — URL: https://www.researchgate.net/publication/303637287_Benefits_of_ using_a_Wendland_kernel_for_free-surface_flows. Madsen O. S. On the generation of long waves / Madsen O. S. // Journal of Geophysical Research. — 1971. — Vol. 76(36). — Pp. 8672–8683. — DOI: 10.1029/JC076i036p08672. Madsen O. S. On the generation of long waves / Madsen O. S. // Journal of Geophysical Research. — 1971. — Vol. 76(36). — Pp. 8672–8683. — DOI: 10.1029/JC076i036p08672. Trimulyono A. et al. Sensitivity analysis of SPH parameters for long-distance water wave propagation / A. Trimulyono et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 1198. — 2023. — DOI: 10.1088/1755-1315/1198/1/012001. Trimulyono A. et al. Sensitivity analysis of SPH parameters for long-distance water wave propagation / A. Trimulyono et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 1198. — 2023. — DOI: 10.1088/1755-1315/1198/1/012001.