Обучающимся

ФГБОУ ВО
Уральский государственный университет путей сообщения
(УрГУПС)

Ural State University of Railway Transport
USURT

Личный кабинет

УрГУПС

WorldSkills

Телефон приемной комиссии: (343) 221-25-25

Бесплатная горячая линия
приемной комиссии: 8-800-250-42-00

Анкета для абитуриентов Екатеринбург EXPO 2025

Общая информация

Заведующая кафедрой:

Тимофеева Галина Адольфовна
доктор физико-математических наук, профессор

Тел: (343) 221-24-04, 52-24 (внутр.)
E-Mail: GTimofeeva@math.usurt.ru
Общая информация

Кафедра "Естественнонаучные дисциплины" ведет преподавание по направлениям математика, прикладная математика, физика и химия. Кафедра "Естественнонаучные дисциплины" обучает студентов дневной и заочной форм обучения на факультетах управления процессами перевозок, экономики и управления, электромеханическом, электротехническом, строительном, механическом и заочном, преподаватели кафедры читают лекции для студентов всех специальностей, а также для магистрантов и аспирантов, ведет подготовку абитуриентов на подготовительных курсах, в том числе для иностранных студентов.

Кафедра «Естественнонаучные дисциплины» сложилась как структурное подразделение университетского типа, ее интеллектуальный потенциал, материально-технические и информационные возможности позволяют решать практически любые учебные, воспитательные и научно-исследовательские задачи. Образовательный процесс осуществляется высококвалифицированными и опытными преподавателями на основе сочетания традиционного подхода и современных технологий обучения. Кафедра располагает современными компьютерными классами и  лабораторным комплексом, являющимся одним из лучших среди физических лабораторных практикумов высших учебных заведений региона. Этот комплекс полностью обеспечен учебно-методическими разработками, адаптированными для подготовки инженеров - железнодорожников.

В настоящее время на кафедре "Естественнонаучные дисциплины" работает 50 преподавателей, проходит обучение 11 аспирантов по 3-м направлениям подготовки. Среди преподавателей 9 докторов наук и 28 кандидатов.  Заведует кафедрой профессор Г.А. Тимофеева, заместители заведующей: по научной работе – доцент А.В. Мартыненко; по учебной работе по направлению «Математика»  – доцент И.Н. Пирогова; по направлению «Физика и химия» – профессор Л.А. Фишбейн. Методическую работу кафедры организует доцент А.П. Садов, работу со студентами по целевому направлению ‑ доцент П.И. Гниломедов, организацией работы преподавателей в системе электронного обучения занимается доцент А.В. Мезенцев, организацией научной работы студентов ‑ доцент О.В. Куликова.

Ежегодно более 30 лет преподаватели кафедры проводит внутривузовские олимпиады по математике и физике среди студентов начальных курсов, а с 2013 г. ежегодно проводится внутривузовская студенческая олимпиада по химии.
Студенты 1-2 курсов участвуют в ежегодной Открытой международной студенческой Интернет-Олимпиаде по математике, физике, химии, наиболее подготовленные из них  проходят во второй тур, а по математике и в 3-й тур. Организацией студенческих олимпиад по математике занимаются ст. преп. Н.О. Борисова и доцент Т.В. Завьялова, по физике  - ассистент Е.И. Авксеньтьева, по химии – доцент  Е.П. Артемьева.

Ежегодно преподавателями кафедры разрабатывается более 20 учебно-методических пособий,  ведется активная работа по подготовке и обновлению учебно-методических комплексов дисциплин, в том числе и для аспирантов.  Преподавателями кафедры создано 15 программных средств различного уровня для работы на ПК, а также 6 программно-методических комплексов, содержащих обучающие и расчетные программы для ПК. Большой вклад в эту работу внес опытнейший преподаватель кафедры, специалист по системам массового обслуживания доцент П.П. Скачков.

Ученые кафедры проводят исследования по 5-м госбюджетным темам:

  1. НИР № ЕНД-151 Математическое моделирование течений сплошной среды и исследование задач криптологии, научный руководитель проф., д.ф.-м.н. С.П. Баутин
  2. НИР  № ЕНД–152 Математическое моделирование экономических, технических и транспортных систем, 2017-2021гг. научный руководитель проф., д.ф.-м.н. Г.А. Тимофеева
  3. № ФЗ‑128 Компьютерное моделирование магнитных полей научный руководитель проф., к.ф.-м.н. Л.А. Фишбейн
  4. КМХ – 105  Исследование процессов при электрохимическом получении хромовых соединений, 2015-2019 гг. научный руководитель доцент, к.х.н. В.Н. Соколов
  5. НИР № ЕНД–150 (ВШ)Технология применения информационной образовательной среды в преподавании дисциплин математического и естественнонаучного цикла в транспортном вузе, научный руководитель доцент, к.п.н. О.В. Куликова

Кафедра публикует в год более 70 статей, а ее сотрудники регулярно принимают участие в различных международных, всероссийских и региональных научных съездах и конференциях.

Кафедра ЕНД ежегодно проводит региональную научную конференцию обучающихся (студентов, магистрантов и аспирантов) по математическому моделированию систем, регулярно организует значимые общероссийские конференции по математическому моделированию и информационным технологиям.

В 2016 г в УрГУПС была проведена 3-я Всероссийская научная конференция «Математическое моделирование и информационные технологии» посвященной 85-летию со дня рождения профессора И.Я. Каца. Основная часть докладов на конференции была посвящена использованию математических методов и информационных технологий для моделирования систем и процессов. Были представлены доклады по научным направлениям: теория оптимального управления, финансовая математика, механика сплошных сред, теория дифференциальных уравнений в частных производных, робототехника, криптология и компьютерная математика, организован круглый стол по проблемам преподавания естественнонаучных дисциплин. Всего на конференции было представлено 80 докладов, из которых более 30 было опубликовано в Международном издании CEUR-WS. ORG (http://ceur-ws.org/Vol-1825).

Научные направления по прикладной математике:

Направление: Задачи оптимального управления и оценивания для систем с неполной информацией о распределении случайных параметров.

Руководитель: Тимофеева Галина Адольфовна, доктор физ.-мат. наук, зав. кафедрой

Истоки: Научная школа создана в 70-х годах 20-ого века д.ф.-м.н., профессором Исааком Яковлевичем Кацем под научным влиянием и в тесном сотрудничестве с академиками РАН Н.Н. Красовским и А.Б. Куржанским.

Потенциал научной школы:

  • Защищено 2 докторских диссертации.
  • Защищено 5 кандидатских диссертаций, в том числе в 2017г. выпускник аспирантуры кафедры, ассистент Д.В. Бондарчук защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук  по теме «Алгоритмы интеллектуального поиска на основе метода категориальных векторов» (научный руководитель проф. Г.А. Тимофеева)

На 01.01.2017 г.:

  • Соискателей докторской степени - 1.
  • Ведется подготовка аспирантов по направлению подготовки 09.06.01  - Информатика и вычислительная техника, направленность - Системный анализ, управление и обработка информации, аспирантов - 2.

Признание научных разработок (внедрение):

  • Опубликовано более 200 научных статей, результаты исследований ежегодно докладываются на всероссийских, международных конференциях.
  • Опубликовано 5 монографий, в том числе одна на английском языке.
  • Начиная с 2009г. ведутся научные исследования математических моделей транспортных потоков и транспортных сетей. Опубликована монография Ахмадинуров М.М., Тимофеева Г.А., Завалищин Д.С. "Математические модели управления транспортными потоками". Изд-во УрГУПС, 2011.
  • Начиная с 2011г. ведутся исследования по применению теории марковских процессов в оценке финансовых рисков, опубликована монография:
  • Тимофеев Н.А., Тимофеева Г.А., Завалищин Д.С. «Математическое моделирование динамики кредитного портфеля», Изд-во УрГУПС, 2016.
  • Научные исследования неоднократно поддерживались грантами Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), в 2017 г.  – грантом РФФИ № 17-08-01123 «Математическое моделирование транспортных сетей в условиях развития высокоскоростного наземного транспорта», руководитель: проф. Тимофеева Г.А., исполнители: доцент Мартыненко А.В., доцент Завалищин Д.С., ассистент Бондарчук Д.В., аспирантка Божалкина Я.А.

Направление: Математическое моделирование с помощью нелинейных уравнений: газовых течений, синхронизации и разрушения, процессов криптографии.

Руководитель: Баутин Сергей Петрович, доктор физико-математических наук, профессор, член Российского национального комитета по теоретической и прикладной механике, действительный член Нью-йоркской Академии наук. Область научных интересов: нелинейные уравнения с частными производными и их приложения к решению задач газовой динамики. В ходе научных исследований сформировал свою научную школу, под его руководством защитились 3 доктора и 10 кандидатов наук.

Научные исследования, проводимые под руководством проф. С.П. Баутина, поддерживались грантами Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ), в том числе:

  • 2008-2010 гг., проект РФФИ 08-01-00052а "Математическое моделирование  сильного сжатия газа";
  • 2011-2013 гг., проект РФФИ 11-01-00198 "Математическое моделирование сложных течений жидкости и газа".

По результатам  исследований опубликовано 12 монографий, 5 препринтов, 5 ежегодных научных сборников под редакцией проф., д.ф.-м.н. Дерябина С.Л., более 350 научных статей, в том числе в ведущих российских журналах: «Доклады Академии наук», «Успехи механики», «Прикладная математика и механика», «Дифференциальные уравнения», «Прикладная механика и техническая физика» и др.

Монографии, опубликованные в 2008-2017гг:

  1. Баутин С.П. Торнадо и сила Кориолиса. Новосибирск: Наука, 2008. 96 с.
  2. Баутин С.П. Характеристическая задача Коши и ее приложения в газовой динамике. Новосибирск: Наука, 2009. 368 с.
  3. Баутин С.П., Обухов А.Г. Математическое моделирование разрушительных атмосферных вихрей. Новосибирск: Наука, 2012. 152 с.
  4. Баутин С.П., Крутова И.Ю., Обухов А.Г. Баутин К.В. Разрушительные атмосферные вихри: теоремы, расчеты, эксперименты. Новосибирск: Наука, 2013. 216 с.
  5.  Баутин С.П., Замыслов В.Е., Скачков П.П. Математическое моделирование тригонометрическими рядами одномерных течений вязкого теплопроводного газа. Новосибирск: Наука, Екатеринбург: УрГУПС, 2014. 91 с.
  6.  Баутин С.П., Дерябин С.Л., Мезенцев А.В., Чуев Н.П. Начально-краевые задачи для моделирования движения сплошной среды с особенностями на свободной границе. Новосибирск: Наука, Екатеринбург: УрГУПС, 2015. 191 с.
  7.  Баутин С.П., Дерябин С.Л., Крутова И.Ю., Обухов А.Г. Разрушительные атмосферные вихри и вращение Земли вокруг своей оси. Новосибирск: Наука, 2017. 336 с.

В 1997 г. был организован и по настоящее время продолжает регулярно работать научный семинар "Нелинейные дифференциальные уравнения и их приложения" с участием преподавателей и аспирантов УрГУПС, а также ученых из других академических и учебных институтов. На 01.05.2017 года состоялось уже 327 заседаний.

В настоящее время  по данному направлению исследования ведут 6 аспирантов очной формы обучения.

Защищены три докторские диссертации: С.А. Румянцев, С.Л. Дерябин, А.Л. Казаков – научный консультант С.П. Баутин. И одиннадцать кандидатских диссертаций: С.А. Ягупов, А.В. Рощупкин, Ю.Ю. Чернышов, Ю.В. Николаев, Крутова И.Ю. – научный руководитель С.П. Баутин; Н.П. Чуев, А.П. Садов, А.М. Мезенцев – научный руководитель С.Л. Дерябин; К.В. Курмаева – научный руководитель С.С. Титов.

С  2012 года проводятся эксперименты по созданию восходящих закрученных потоков с помощью продува воздуха снизу вверх по вертикально расположенным трубам диаметрами в 5 см, 20 см, 2 м.

Благодаря уникальному и неординарному подходу профессора С.С. Титова к научно-исследовательской работе по направлению защита информации с каждым годом привлекается все большее число студентов УрГУПС , которые публикуют  исследовательские статьи, выступают на научных конференциях, в том числе международных, участвуют в профессиональных конкурсах в области информационных технологий и математических методов защиты информации. С 2008 года и по настоящее время студенты и аспиранты работают в этом направлении в рамках учебно-научного подразделения "Безопасность информационных технологий"(БИТ), научным руководителем которого является профессор С.С. Титов.

За в 2015-2017гг 4 студента – ученика С.С. Титова получили звание «студент года по информационной безопасности» Российской Федерации, в 2015 г. студенты Р. Таскин и П. Садков получили почётный диплом на международной олимпиаде по криптографии NSUCRYPTO, в 2016 году команда студентов  Р. Таскин, П. Садков, К Кириеенко заняла 3-е место на международной олимпиаде криптографии в категории  «студенты», а проф. С.С. Титов  занял третье место в категории  «профессионалы».

Выпускниками аспирантуры УрГУПС под руководством Титова С.С. защищены 2 кандидатские диссертации по информационной безопасности: С.С. Коновалова «Конечные геометрии и их связь с совершенными шифрами», Н.В. Медведев «Метод разграничения коллективного доступа к информационным ресурсам на основе почти пороговых схем разделения секрета».

Научные направления по физике и химии:

Компьютерное моделирование тепловых процессов трения
Профессор, д.ф.-м.н. В.К. Першин, доцент

На основании нестационарной теплопроводности в движущейся среде для краевой задачи с граничными условиями сопряжения в рамках аналитических и численных методов конечных элементов моделируются пространственные и временные распределения температурных полей и полей тепловых потоков в тяжелонагруженных узлах трения (колесо-тормоз-рельс). Полученные результаты компьютерного моделирования позволяют определить распределение температур в процессе торможения по узлу трения в зависимости от физико-технических характеристик колеса и рельса, а также создать на их основе инженерные методы расчета теплообмена при трении.

Моделирование магнитных полей
Доцент, к.ф.-м.н. Л.А. Фишбейн

Объектом исследования с целью получения высокооднородного магнитного поля в заданном рабочем объеме являются конструкционные характеристики (форма) постоянных и электро-магнитов. Основной применяемый метод -  параметрический синтез системы магнитов, предназначенных, в частности, для работы в переносных ЯМР томографах. Увеличение степени однородности магнитного поля приводит к увеличению разрешения ЯМР систем всех типов, что дает возможность приведения более качественной диагностики дефектов.

Интенсификация процессов охлаждения оборудования
Профессор, д.ф.-м.н. Буланов Н.В.

Предложен способ организации режима пузырькового кипения, который обладает значительно большей устойчивостью к своему самосохранению, т.к. температурный интервал устойчивого пузырькового кипения увеличивается в несколько раз и обратный переход от пленочного кипения к пузырьковому не сопровождается гистерезисом. Основным достоинством предлагаемого способа (кроме увеличения интенсивности теплообмена) является невмешательство в охлаждаемый объект, применение предлагаемого способа не требует какой-либо модернизации объекта. Для осуществления предлагаемого способа достаточно в используемый теплоноситель (например, в воду) ввести примерно 1%-2% другой, второй, жидкости, нерастворимой в теплоносителе и имеющей температуру кипения ниже температуры кипения охлаждаемой поверхности (для воды это может быть, например, фреон-12).

Исследование процессов при электрохимическом получении хромовых соединений
Доцент, к.х.н. Соколов В.Н.

Исследования направлены на  разработку нового электрохимического способа получения чистых бихроматов ряда металлов и передача опытных образцов хромовых соединений в специализированные химические лаборатории для испытания в качестве новых материалов для получения катализаторов и использования в иных областях. К исследованиям привлекаются студенты старших курсов.

Последние годы на кафедре параллельно с научными разработками по проблемам прикладной математики, физики и химии активно развивается исследование методики преподавания естественнонаучных дисциплин, вводятся и анализируются новые педагогические технологии, эту работу возглавляет доцент, кандидат педагогических наук  О.В. Куликова.