<!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">Bulletin of scientific research results</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of scientific research results</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Бюллетень результатов научных исследований</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="online">2223-9987</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">110148</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.20295/2223-9987-2025-4-100-116</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">Development and Justification of a Mathematical Model for Tram Vibration Analysis</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Дудкин</surname>
       <given-names>Евгений Павлович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Dudkin</surname>
       <given-names>Evgeniy Pavlovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>ed@pgups-tempus.ru</email>
     <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-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Зайцев</surname>
       <given-names>Андрей Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Zaycev</surname>
       <given-names>Andrey Aleksandrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>aazaicev@gmail.com</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Хомяков</surname>
       <given-names>Ярослав Сергеевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Homyakov</surname>
       <given-names>Yaroslav Sergeevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <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 St. Petersburg State Transport University</institution>
     <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>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I Saint Petersburg State Transport University</institution>
     <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>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2025-12-15T00:00:00+03:00">
    <day>15</day>
    <month>12</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2025-12-15T00:00:00+03:00">
    <day>15</day>
    <month>12</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <volume>2025</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>100</fpage>
   <lpage>116</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2025-10-29T00:00:00+03:00">
     <day>29</day>
     <month>10</month>
     <year>2025</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2025-11-26T00:00:00+03:00">
     <day>26</day>
     <month>11</month>
     <year>2025</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://pgups.editorum.ru/en/nauka/article/110148/view">https://pgups.editorum.ru/en/nauka/article/110148/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель: Разработать и обосновать математическую (компьютерную) модель взаимодействия многосекционного трамвайного экипажа с рельсовым путем, предназначенную для анализа поперечной устойчивости (виляния), вертикальной динамики и влияния параметров пути (ширина колеи, подуклонка, неровности и волнообразный износ) на безопасность и комфорт движения. Методы: Описана методика динамического моделирования движения трамвая в программном комплексе «Универсальный механизм» в виде сложной механической системы в постановке с инерционной моделью пути, детализированной шарнирно-силовой схемой экипажа и нелинейным контактом «колесо — рельс». Результаты: Приведены верификационные тесты и адаптация модели по данным натурного эксперимента, подтвердившие сходимость на уровне от 3 до 12,5 % по величине среднеквадратичных ускорений кузова. Результаты исследования подтвердили пригодность модели для обоснования норм по устройству и содержанию трамвайных путей на прямых участках. Практическая значимость: Разработанная модель может быть пригодна для обоснования выбора ширины колеи и подуклонки, допусков отклонений рельсовой колеи в плане и профиле, параметров допускаемого волнообразного износа, а также для оценки допустимых скоростей при заданном состоянии колес и пути. Работа дополняет существующие исследования взаимодействия экипажа и пути на рельсовом транспорте, характеризуя трамвайную кинематику, и демонстрирует воспроизводимую процедуру верификации и адаптации модели на натурных данных.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Purpose: To develop and validate a mathematical model that describes the interaction between a multisection tram and the track, focusing on the analysis of lateral stability (swaying), vertical dynamics, as well as the effects of track parameters, such as gauge, cant, irregularities, and wear due corrugation, on safety and ride comfort. Methods: A dynamic simulation of tram motion was conducted using the “Universal Mechanism” software package, which is articulated as a sophisticated mechanical system. This system includes an inertial track model, a comprehensive joint–force scheme for the vehicle, and a nonlinear contact between the wheel and the rail. Results: Verification tests and the adaptation of the model based on data from full-scale field experiments, demonstrating a convergence of vehicle body root-mean-square accelerations within a range of 3% to 12.5%. The results of the study have confirmed the model’s appropriateness for establishing standards related to the design and maintenance of tram tracks along straight segments. Practical significance: The proposed model can be utilized to justify the choice of track gauge and cant, determine tolerances for deviations in both horizontal and vertical track alignment and profile, set parameters for acceptable rail corrugation, and evaluate permissible speeds given the current conditions of wheels and tracks. The study complements the existing research on vehicle–track interaction in rail transportation by characterizing tram kinematics and presenting a reliable method for the verification and adaptation of the model using empirical data.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Трамвай</kwd>
    <kwd>колесо — рельс</kwd>
    <kwd>виляние</kwd>
    <kwd>ширина колеи</kwd>
    <kwd>динамика экипажа</kwd>
    <kwd>универсальный механизм</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>Tram</kwd>
    <kwd>wheel–rail</kwd>
    <kwd>swaying</kwd>
    <kwd>track gauge</kwd>
    <kwd>vehicle dynamics</kwd>
    <kwd>Universal Mechanism</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">Правила технической эксплуатации трамвая. Распоряжение Минтранса России от 30.11.2001 №  АН-103-р.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pravila tehnicheskoy ekspluatacii tramvaya. Rasporyazhenie Mintransa Rossii ot 30.11.2001 №  AN-103-r.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">СП 98.13330.2018. Трамвайные и троллейбусные линии. СНиП 2.05.09—90 (с Изменениями №  1, 2, 3).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">SP 98.13330.2018. Tramvaynye i trolleybusnye linii. SNiP 2.05.09—90 (s Izmeneniyami №  1, 2, 3).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">СП 119.13330.2024. Железные дороги колеи 1520 мм. СНиП 32-01—95 (с Изменением №  1).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">SP 119.13330.2024. Zheleznye dorogi kolei 1520 mm. SNiP 32-01—95 (s Izmeneniem №  1).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">СП 2.5.3650—20. Санитарно-эпидемиологические требования к отдельным видам транспорта и объектам транспортной инфраструктуры.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">SP 2.5.3650—20. Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k otdel'nym vidam transporta i ob'ektam transportnoy infrastruktury.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Дудкин Е. П. Экспериментальные исследования колебаний трамвая «Витязь-М» / Е. П. Дудкин, Д. В. Козлов, Я. С. Хомяков // Известия Петербургского университета путей сообщения. — СПб.: ПГУПС, 2022. — Т. 19. — Вып. 4. — С. 775–782. — DOI: 10.20295/1815-588X2022-4-775-782.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dudkin E. P. Eksperimental'nye issledovaniya kolebaniy tramvaya «Vityaz'-M» / E. P. Dudkin, D. V. Kozlov, Ya. S. Homyakov // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. — SPb.: PGUPS, 2022. — T. 19. — Vyp. 4. — S. 775–782. — DOI: 10.20295/1815-588X2022-4-775-782.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Рябонович Е. С. Опыт эксплуатации пути с суженой колеей / Е. С. Рябонович. // Метрострой. — 1963. — Вып. 1-2.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ryabonovich E. S. Opyt ekspluatacii puti s suzhenoy koleey / E. S. Ryabonovich. // Metrostroy. — 1963. — Vyp. 1-2.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Савчук О. М. Об интенсивном вилянии тележек / О. М. Савчук, А. В. Шатунов, Н. А. Гричаный // Ж.-д. транспорт (РФ). — 2003. — №  3. — С. 44–45.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Savchuk O. M. Ob intensivnom vilyanii telezhek / O. M. Savchuk, A. V. Shatunov, N. A. Grichanyy // Zh.-d. transport (RF). — 2003. — №  3. — S. 44–45.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Певзнер В. О. Унификация ширины колеи на Российских железных дорогах: история и результаты / В. О. Певзнер, И. Б. Петропавловская // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. — 2010. — №  2. — С. 15–19.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pevzner V. O. Unifikaciya shiriny kolei na Rossiyskih zheleznyh dorogah: istoriya i rezul'taty / V. O. Pevzner, I. B. Petropavlovskaya // Vestnik Nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. — 2010. — №  2. — S. 15–19.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Садиков О. Н. Трамвайные пути: устройство, ремонт и содержание / О. Н. Садиков. — Москва: Транспорт, 1976. — 176 с. ISSN 2223-9987. Бюллетень результатов научных исследований  2025/4114 Проблематика﻿транспортных﻿систем</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sadikov O. N. Tramvaynye puti: ustroystvo, remont i soderzhanie / O. N. Sadikov. — Moskva: Transport, 1976. — 176 s. ISSN 2223-9987. Byulleten' rezul'tatov nauchnyh issledovaniy  2025/4114 Problematika﻿transportnyh﻿sistem</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Zhai W. Fundamentals of vehicle-track coupled dynamics / W. Zhai, K. Wang, C. Cai // Vehicle System Dynamics. — 2009. — Vol. 47. — Iss.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zhai W. Fundamentals of vehicle-track coupled dynamics / W. Zhai, K. Wang, C. Cai // Vehicle System Dynamics. — 2009. — Vol. 47. — Iss.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">— Pp. 1349–1376. 11. Вагон трамвайный модели 71-931М: руководство по эксплуатации / ООО «ПК Транспортные системы». — М., 2017. — 128 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">— Pp. 1349–1376. 11. Vagon tramvaynyy modeli 71-931M: rukovodstvo po ekspluatacii / OOO «PK Transportnye sistemy». — M., 2017. — 128 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Универсальный механизм 10: руководство пользователя. Моделирование динамики железнодорожных экипажей / Лаборатория вычислительной механики Брянского государственного технического университета. — 2024. — 277 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Universal'nyy mehanizm 10: rukovodstvo pol'zovatelya. Modelirovanie dinamiki zheleznodorozhnyh ekipazhey / Laboratoriya vychislitel'noy mehaniki Bryanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. — 2024. — 277 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. ПНСТ 511—2020. Вагоны грузовые. Расчетные неровности железнодорожного пути для оценки показателей динамических качеств грузовых вагонов расчетными методами.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Predvaritel'nyy nacional'nyy standart Rossiyskoy Federacii. PNST 511—2020. Vagony gruzovye. Raschetnye nerovnosti zheleznodorozhnogo puti dlya ocenki pokazateley dinamicheskih kachestv gruzovyh vagonov raschetnymi metodami.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Li J. Numerical simulations and experimental analysis of high-speed turnout rails wear models / J. Li, M. Hu, H. Wu, H. Zhong // Scientific Reports. — 2025. — Vol. 15. — Iss. 1. — Art. No. 22680. — DOI: 10.1038/s41598-025-08065-4.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Li J. Numerical simulations and experimental analysis of high-speed turnout rails wear models / J. Li, M. Hu, H. Wu, H. Zhong // Scientific Reports. — 2025. — Vol. 15. — Iss. 1. — Art. No. 22680. — DOI: 10.1038/s41598-025-08065-4.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Polach O. Wheel/rail contact geometry parameters in regard to vehicle behaviour and their alteration with wear / O. Polach, D. Nicklisch // Wear. — 2016. — Vol. 366–367. — Pp. 200–208. — DOI: 10.1016/j.wear.2016.03.029.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Polach O. Wheel/rail contact geometry parameters in regard to vehicle behaviour and their alteration with wear / O. Polach, D. Nicklisch // Wear. — 2016. — Vol. 366–367. — Pp. 200–208. — DOI: 10.1016/j.wear.2016.03.029.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
