vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_1_121vrgup-125Research ArticleМОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВMODELING SYSTEMS AND PROCESSESКомпьютерное моделирование возможных неисправностей в электрической части электровоза на основе технологии Цифрового двойникаComputer modeling of possible malfunctions in the electric part of an electric locomotive on the basis of digital twin technologyБудаевА. А.BudaevА. А.

Будаев Артём Анатольевич, кафедра «Подвижной состав электрических железных дорог», аспирант

Budaev Artyom Anatolyevich, Chair “Rolling Stock of Electric Railways”, Postgraduate Student

artem.bydaev2@yandex.ruТретьяковЕ. А.TretyakovE. A.

Третьяков Евгений Александрович, кафедра «Подвижной состав электрических железных дорог», доктор технических наук, доцент

Tretyakov Evgeny Aleksandrovich, Chair “Rolling Stock of Electric Railways”,  Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor

eugentr@mail.ruОмский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)Omsk State Transport University (OSTU)20253003202501121132Copyright © Будаев А.А., Третьяков Е.А., 20252025Будаев А.А., Третьяков Е.А.Budaev А.А., Tretyakov E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/125

Представлены результаты компьютерного моделирования возможных неисправностей в электрической части электровоза на основе технологии цифрового двойника с использованием программного обеспечения Matlab Simulink. Для апробации разработанного цифрового двойника электрической части электровоза 2ЭС6 выполнена валидация компьютерной модели на основе ретроспективных данных, измеренных с помощью бортового регистратора параметров движения и автоведения (РПДА). Результаты исследований могут использоваться для машинного обучения модели прогнозирования состояния электроподвижного состава, а именно с целью генерирования набора данных с различными параметрами движения электровоза ввиду малого количества записей реальных поездок с РПДА. Перспективы практического применения полученных результатов связаны с разрабатываемой системой прескриптивного мониторинга и диагностики для автоматического предотвращения неисправностей электроподвижного состава в пути следования.

The results of computer modeling of possible faults in the electrical part of an electric locomotive based on the digital twin technology using Matlab Simulink software are presented. For approbation of the developed digital twin of the electric part of the 2ES6 electric locomotive the validation of the computer model on the basis of retrospective data measured with the help of the onboard recorder of motion parameters and autotracking (RMPA) was carried out. The results of the research can be used for machine learning of the model for predicting of the state of electric rolling stock, namely for the purpose of generating a set of data with different parameters of electric locomotive motion due to the small number of records of real trips with RMPA. Prospects of practical application of the obtained results are related to the developed system of prescriptive monitoring and diagnostics for automatic prevention of electric locomotive faults on the way.

цифровой двойникэлектроподвижной составимитационная модельпрогнозированиемоделированиемашинное обучениеdigital twinelectric rolling stocksimulation modelpredictionmodelingmachine learningReferencesРаспоряжение ОАО «РЖД» от 19.08.2024 № 2009/р «Об утверждении паспорта Комплексной программы инновационного развития холдинга “РЖД” на период до 2025 года». – Текст : электронный // ОАО «РЖД» [сайт]. – URL: https://company.rzd.ru/ru/9990/pageOrder of JSC Russian Railways dated 19.08.2024 No. 2009/r “On approval of the passport of the Comprehensive program for innovative development of the Russian Railways holding company for the period up to 2025”. – Text : electronic // JSC Russian Railways [website]. – URL: https://company.rzd.ru/ru/9990/page/103290?id=19093 (date of access: 01/23/2025).Цифровая железная дорога – ERTMS, BIM, GIS, PLM и цифровые двойники / В. П. Куприяновский, В. В. Аленьков, А. А. Климов [и др.] // Современные информационные технологии и ИТ-образование. – 2017. – Т. 13, № 3. – С. 129– 166. – DOI 10.25559/SITITO.2017.3.546./103290?id=19093 (дата обращения 23.01.2025).Digital railway – ERTMS, BIM, GIS, PLM and digital twins / V. P. Kupriyanovsky, V. V. Alenkov, A. A. Klimov [et al.] // Modern Information Technologies and IT Education. – 2017. – Vol. 13, No. 3. – P. 129–166. – DOI 10.25559/SITITO.2017.3.546.Третьяков, Е. А. Обзор подходов к применению технологии «цифровой двойник» в эксплуатации и ремонте электроподвижного состава / Е. А. Третьяков, А. А. Будаев // Теория и практика современной науки : материалы III Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Южно-Сахалинск. – Новокузнецк : Знание-М, 2023. – С. 115–123. – ISBN 978- 5-00187-719-6.Tretyakov, E. A. Review of approaches to the application of "digital twin" technology in the operation and repair of electric rolling stock / E. A. Tretyakov, A. A. Budaev // Theory and practice of modern science : proceedings of the III All-Russian (national) scientific and practical conference, Yuzhno-Sakhalinsk. – Novokuznetsk : Znanie-M, 2023. – P. 115–123. – ISBN 978-5-00187-719-6.Будаев, А. А. К вопросу об автоматизации процессов диагностики технического состояния и эксплуатационных показателей электроподвижного состава на основе технологии «цифровой двойник» / А. А. Будаев // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте : материалы научной конференции, посвященной Дню Российской науки. – Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2024. – С. 94–99. – ISBN 978- 5-94941-344-9.Budaev, A. A. On the issue of automation of diagnostic processes of the technical condition and operational indicators of electric rolling stock based on the “digital twin” technology / A. A. Budaev // Innovative projects and technologies in education, industry and transport : proceedings of the scientific conference dedicated to the Day of Russian Science. – Omsk : Omsk State Transport University, 2024. – P. 94–99. – ISBN 978-5- 94941-344-9.Augmented digital twin for railway systems / E. Bernal, Q. Wu, M. Spiryagin [et al.] // Vehicle System Dynamics. – 2023. – Vol. 62 (1). – P. 67–83. – DOI 10.1080/00423114.2023.2194543.Augmented digital twin for railway systems / E. Bernal, Q. Wu, M. Spiryagin [et al.] // Vehicle System Dynamics. – 2023. – Vol. 62 (1). – P. 67– 83. – DOI 10.1080/00423114.2023.2194543.Krmac, E. Digital Twins for Railway Sector : Current State and Future Directions / E. Krmac, B. Djordjevic // IEEE Access. – 2024. – Vol. 12. – P. 108597–108615. – DOI 10.1109/ACCESS. 2024.3439471.Krmac, E. Digital Twins for Railway Sector : Current State and Future Directions / E. Krmac, B. Djordjevic // IEEE Access. – 2024. – Vol. 12. – P. 108597–108615. – DOI 10.1109/ACCESS.2024.3439471.Digitalization of railway transportation through AI-powered services : digital twin trains / S. Sarp, M. Kuzlu, V. Jovanovic [et al.] // European Transport Research Review 16 (1). – 2024. – No. 58. – DOI 10.1186/s12544-024-00679-5.Digitalization of railway transportation through AI-powered services : digital twin trains / S. Sarp, M. Kuzlu, V. Jovanovic [et al.] // European Transport Research Review 16(1). – 2024. – No. 58. – DOI 10.1186/s12544-024-00679-5.Alkharis, A. Development of Smart Factory 4.0 using cyber-physical system-based workshop in Rolling Stock Industry to Support Industry 4.0 / A. Alkharis, R. Nadlifatin // Journal Eduvest. – 2024. – Vol. 4 (7). – P. 6146–6155. – DOI 10.59188/eduvest.v4i7.1547.Alkharis, A. Development of Smart Factory 4.0 using cyber-physical system-based workshop in Rolling Stock Industry to Support Industry 4.0 / A. Alkharis, R. Nadlifatin // Journal Eduvest. – 2024. – Vol. 4 (7). – P. 6146–6155. – DOI 10.59188/eduvest.v4i7.1547.Шевченко, Д. В. Методология построения цифровых двойников на железнодорожном транспорте / Д. В. Шевченко // Вестник Научноисследовательского института железнодорожного транспорта. – 2021. – Т. 80, № 2. – С. 91–99. – DOI 10.21780/2223-9731-2021-80-2-91-99.Shevchenko, D. V. Methodology for constructing digital twins in railway transport / D. V. Shevchenko // Russian Railway Science Journal. – 2021. – Vol. 80, No. 2. – P. 91–99. – DOI 10.21780/2223-9731-2021-80-2-91-99.Обухов, А. Д. Организация предиктивного технического обслуживания локомотивов / А. Д. Обухов // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2020. – № 4 (53). – С. 86–88. – ISSN 1818-5509.Obukhov, A. D. Organization of predictive maintenance of locomotives / A. D. Obukhov // Trudy Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. – 2020. – No. 4 (53). – P. 86–88. – ISSN 1818-5509.Ларченко, Е. А. Цифровая трансформация производственной системы управления в локомотиворемонтном комплексе ОАО «РЖД» / Е. А. Ларченко, А. С. Дубинина, А. А. Еременко // Российская экономика в условиях структурной трансформации : сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции, Новокузнецк / под общей редакцией Д. Н. Ганченко, О. А. Цвиркун. – Москва : ООО «Актуальность.РФ», 2023. – С. 131–139. – ISBN 978-5-605-02404-0.Larchenko, E. A. Digital transformation of the production management system in the locomotive repair complex of JSC Russian Railways / E. A. Larchnko, A. S. Dubinina, A. A. Eremenko // Russian economy in conditions of structural transformation : collection of materials of the AllRussian scientific and practical conference, Novokuznetsk / edited by D. N. Ganchenko, O. A. Tsvirkun. – Moscow : LLC “Aktualnost.RF”, 2023. – P. 131–139. – ISBN 978-5-605- 02404-0.Никонова, Я. И. Цифровые двойники на железнодорожном транспорте : преимущества и проблемы внедрения / Я. И. Никонова // Муниципальная академия. – 2024. – № 1. – С. 124–133. – DOI 10.52176/2304831X_2024_01_124.Nikonova, Ya. I. Digital twins in railway transport : advantages and problems of implementation / Ya. I. Nikonova // Municipal Academy. – 2024. – No. 1. – P. 124–133. – DOI 10.52176/2304831X_2024_01_124.Тарута, В. Ф. Использование технологии «цифровой двойник» тепловоза при проведении автоматизированных реостатных испытаний / В. Ф. Тарута, Л. В. Милютина, М. В. Глухова // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте : материалы научной конференции, посвященной Дню Российской науки. – Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2021. – С. 148–153. – ISBN 978-5-94941-272-5.Taruta, V. F. Using the “digital twin” technology of a diesel locomotive when conducting automated rheostat tests / V. F. Taruta, L. V. Milyutina, M. V. Glukhova // Innovative projects and technologies in education, industry and transport : materials of a scientific conference dedicated to the Day of Russian Science. – Omsk : Omsk State Transport University, 2021. – P. 148– 153. – ISBN 978-5-94941-272-5.Тарута, В. Ф. Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта тепловозов с использованием цифровых двойников / В. Ф. Тарута, Л. В. Милютина, М. В. Глухова // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте : материалы XVI научной конференции, посвященной Дню Российской науки. – Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2022. – С. 462–468. – ISBN 978-5-94941-297-8.Taruta, V. F. Improving the system of maintenance and repair of diesel locomotives using digital twins / V. F. Taruta, L. V. Milyutina, M. V. Glukhova // Innovative projects and technologies in education, industry and transport : proceedings of the XVI scientific conference dedicated to the Day of Russian Science. – Omsk : Omsk State Transport University, 2022. – P. 462– 468. – ISBN 978-5-94941-297-8.Надобных, М. О. Цифровой двойник силовой цепи электровоза 2ЭС6 в режиме тяги / М. О. Надобных, Д. А. Бережнов // Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава (Ремонт и Динамика’23) : материалы VI Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. – Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2023. – С. 238–244. – ISBN 978-5-94941-334-0.Nadobnykh, M. O. Digital twin of the power circuit of the 2ES6 electric locomotive in traction mode / M. O. Nadobnykh, D. A. Berezhnov // Technological support for repair and improvement of the dynamic qualities of railway rolling stock (Repair and Dynamics'23) : proceedings of the VI All-Russian scientific and technical conference with international participation. – Omsk : Omsk State Transport University, 2023. – P. 238– 244. – ISBN 978-5-94941-334-0.Будаев, А. А. Принципы построения имитационных моделей электровозов по технологии «цифровой двойник» / А. А. Будаев, А. Н. Соловьев // Исследование и развитие рельсового и автомобильного транспорта : сборник трудов Международной научно-практической конференции. – Екатеринбург : Уральский государственный университет путей сообщения, 2024. – С. 39–43. – ISBN 978-5-94614-569-5.Budaev, A. A. Principles of constructing simulation models of electric locomotives using “digital twin” technology / A. A. Budaev, A. N. Solovyov // Research and development of rail and automobile transport : collection of materials of the International scientific and practical conference. – Ekaterinburg : Ural State University of Railway Transport, 2024. – P. 39–43. – ISBN 978-5- 94614-569-5.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.