Перспективные подходы к прогнозному моделированию деградационных процессов элементов верхнего строения пути и их применение при создании цифровых двойников

Использование объема информации, поступающей с различных систем, предназначенных для управления перевозочным процессом и планирования его работы, с учетом современных экономических требований и ресурсных ограничений невозможно без применения цифровых технологий. Цифровые двойники в настоящее время являются наиболее перспективным инструментом для решения задач управления технически насыщенными многоуровневыми активами, к которым относится железнодорожный транспорт. Путевое хозяйство — один из наиболее дорогих активов, и вопросы организации управления техническим обслуживанием железнодорожного пути стоят очень остро, поскольку напрямую связаны с безопасностью движения поездов, поэтому разработка цифрового двойника железнодорожного пути является приоритетной задачей для путейской науки. Цифровой двойник железнодорожного пути должен содержать в себе элементы технологии BigData в виде массивов диагностических данных, поступающих в режиме онлайн с мобильных и стационарных средств диагностики, массив паспортных данных об устройстве пути, а также набор моделей, способных эти данные преобразовать в матрицы «состояние — действие», пригодные для принятия организационно-технических решений по управлению путевым комплексом, начиная от уровня линейных предприятий и заканчивая сетевыми задачами. В статье представлены модели, которые могут быть приняты в качестве фундамента для построения цифровых двойников железнодорожного пути. Также приведены результаты верификации и апробации предложенных моделей в программном комплексе «Нейроэксперт-Путь».

1. Гулый И. М. Подход к экономической оценке инвестиционных проектов развития железнодорожной инфраструктуры // Транспорт Российской Федерации. 2021. № 1 – 2 (92 – 93). С. 12 – 14.

2. Розенберг И. Н., Шабельников А. Н., Оль г ейз ер И. А. Разработка платформы цифровых двойников инфраструктурных объектов // Железнодорожный транспорт. 2019. № 9. С. 26 – 29.

3. Цифровая железная дорога — ERTMS, BIM, GIS, PLM и цифровые двойники / В. П. Куприяновский [и др.] // Современные информационные технологии и ИТ-образование. 2017. Т. 13. № 3. С. 129 – 166.

4. Шевченко Д. В. Методология построения цифровых двойников на железнодорожном транспорте // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2021. Т. 80. № 2. С. 91 – 99. DOI: https://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2021-80-2-91-99.

5. Ког ан А. Я., Абдурашитов А. Ю. Прогнозирование отказов рельсов по дефектам контактно-усталостного происхождения // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2014. № 4. С. 3 – 7.

6. Карпущенко Н. И. Надежность связей рельсов с основанием. М.: Транспорт, 1986. 150 с.

7. Повышение надежности и эффективности работы железнодорожного пути в условиях роста осевых нагрузок подвижного состава: межвуз. сб. науч. тр. / Новосибирский ин-т инженеров ж.-д. транспорта; под ред. Н. И. Карпущенко. Новосибирск: НИИЖТ, 1989. 80 с.

8. Лысюк В. С., Каменский В. Б., Башка това Л. В. Надежность железнодорожного пути / под ред. В. С. Лысюка. М.: Транспорт, 2001. 286 с.

9. Методика оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения надежности [Электронный ресурс]: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 22 декабря 2017 г. № 2706/р. URL: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=EXP&n=713998#IO4D9lSTIWx6Fon4 (дата обращения: 15.08.2021 г.).

10. Вериго М. Ф., Ког ан А. Я. Взаимодействие пути и подвижного состава. М.: Транспорт, 1986. 560 с.

11. Ромен Ю. С. Динамика железнодорожного экипажа в рельсовой колее. Методы расчета и испытаний. М.: ВМГ-Принт, 2014. 210 с.

12. Ададуров А. С., Тюпин С. В., Лапин А. М. Техническая диагностика колесных пар: современные методы и средства выявления дефектов // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. 2013. № 4 (24). С. 32 – 35.

13. Сивицкий Д. А. Анализ опыта и перспектив применения искусственных нейронных сетей на железнодорожном транспорте // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения (Вестник СГУПС). 2021. № 2 (57). С. 33 – 41. DOI: 10.52170/1815-9265_2021_57_33.

14. Программный комплекс «взаимодействие экипажа и пути 2.0»: св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ 2020618358 Рос. Федерация / М. А. Хлудеев [и др.]; заявитель АО «ВНИИЖТ». № 2020617354; заявл. 15.07.2020; опубл. 24.07.2020.

15. Языков В. Н. Численное моделирование динамики поезда в режиме реального времени // Вестник Брянского государственного технического университета (Вестник БГТУ). 2015. № 2 (46). С. 123.