vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putej soobŝeniâ0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2026_2_61vrgup-330Research ArticleЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ И ТРАНСПОРТНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВОRAIL TRACK AND TRANSPORT CONSTRUCTIONСистемный анализ подсистемы железнодорожной инфраструктуры как шаг к цифровому двойнику (стационарной системе) железнодорожного путиSystem analysis of the railway infrastructure subsystem as a step towards a digital twin (stationary system) of a railway trackПятковД. А.PyatkovD. A.

Пятков Дмитрий Александрович, аспирант

Pyatkov Dmitry Alexandrovich, Postgraduate Student

d.pyatkov@list.ruФедеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияFederal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences”Russian Federation202629072026026172Copyright © Пятков Д.А., 20262026Пятков Д.А.Pyatkov D.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/330

Проанализирован железнодорожный путь как сложная техническая система, управление которой базируется на регламентных подходах, ограничивающих предиктивный контроль критических участков. Применен комплекс методов системного анализа: структурная декомпозиция, функционально-структурный анализ, классификация и многокритериальный анализ. Выявлены иерархические взаимосвязи элементов верхнего и нижнего строения, установлен каскадный характер деградации, где неисправность нижележащего элемента выступает первичным фактором разрушения вышележащих. Обосновано разделение компонентов на критические (обеспечивающие мгновенную безопасность) и фундаментальные (определяющие долгосрочную устойчивость). Предложена многоуровневая модель жизненного цикла, устанавливающая дискретную шкалу состояний, коррелирующую с вероятностью отказа. Разработана концепция гибридного цифрового двойника, интегрирующего стационарные сенсорные сети и данные подвижных диагностических комплексов.

The railway track is analyzed as a complex technical system, the management of which is based on regulatory approaches that limit the predictive control of critical sections. A set of system analysis methods has been applied: structural decomposition, functional and structural analysis, classification and multi-criteria analysis. The hierarchical interrelation-ships of the elements of the upper and lower structures have been revealed, and the cascading nature of degradation has been established, where the malfunction of the underlying element acts as the primary factor in the destruction of the overlying ones. The division of components into critical (providing instant safety) and fundamental (determining long-term stability) is justified. A multilevel life cycle model is proposed, which establishes a discrete scale of states correlating with the probability of failure. The concept of a hybrid digital twin integrating stationary sensor networks and data from mobile diagnostic complexes has been developed.

цифровой двойникжелезнодорожный путьсистемный анализоптимизация процессов диагностикижелезнодорожный транспортметоды системного анализаdigital twinrailway tracksystem analysisoptimization of diagnostic processesrailway transportmethods of system analysisReferencesТранспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года [утверждена распоряжением Правительства РФ от 27 ноября 2021 г. № 3363-р (в ред. от 6 ноября 2024 г.)] // КонсультантПлюс : [справочно-правовая система]. – Москва, 2024. – URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_402052/?ysclid=mr1rq5hy4248587079 (дата обращения: 24.02.2026).Transport Strategy of the Russian Federation until 2030 with a forecast for the period up to 2035 [approved by Decree of the Government of the Russian Federation dated November 27, 2021 No. 3363-r (as amended dated November 6, 2024)] // ConsultantPlus : [legal reference system]. – Moscow, 2024. – URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_402052/?ysclid=mr1rq5hy4248587079 (date of access: 02/24/2026).Ковенькин, Д. А. Применение программного комплекса Frost 3D Universal для проведения прогнозных теплотехнических расчетов земляного полотна / Д. А. Ковенькин, Д. Н. Насников, И. С. Чернецкая // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2022. – № 3 (75). – С. 80–90. – DOI 10.26731/1813-9108.2022.3(75).80-90.Kovenkin, D. A. Application of the Frost 3D Universal software package for predictive thermal engineering calculations of the roadbed / D. A. Kovenkin, D. N. Nasnikov, I. S. Chernetskaya // Modern Technologies. System Analysis. Modeling. – 2022. – No. 3 (75). – P. 80–90. – DOI 10.26731/1813-9108.2022.3(75).80-90.Sresakoolchai, J. Track Geometry Prediction Using Three-Dimensional Recurrent Neural Network-Based Models Cross-Functionally Co-Simulated with BIM / J. Sresakoolchai, S. Kaewunruen // Sensors. – 2023. – Vol. 23, No. 1. – P. 391. – DOI 10.3390/s23010391.Sresakoolchai, J. Track Geometry Prediction Using Three-Dimensional Recurrent Neural Network-Based Models Cross-Functionally Co-Simulated with BIM / J. Sresakoolchai, S. Kaewunruen // Sensors. – 2023. – Vol. 23, No. 1. – P. 391. – DOI 10.3390/s23010391.Seeking a Definition of Digital Twins for Construction and Infrastructure Management / A. Aragón, M. Arquier, O. B. Tokdemir [et al.] // Applied Sciences (Switzerland). – 2025. – Vol. 15, No. 3. – P. 1557. – DOI 10.3390/app15031557.Seeking a Definition of Digital Twins for Construction and Infrastructure Management / A. Aragón, M. Arquier, O. B. Tokdemir [et al.] // Applied Sciences (Switzerland). – 2025. – Vol. 15, No. 3. – P. 1557. – DOI 10.3390/app15031557.Пятков, Д. А. Цифровой двойник железнодорожного пути: актуальность, проблемы внедрения и перспективы развития / Д. А. Пятков // Наука, технологии, общество: экологический инжиниринг в интересах устойчивого развития территорий (НТО-VI-2025) : сборник научных статей по материалам VI Всероссийской (национальной) научной конференции, Красноярск, 06–07 ноября 2025 года. – Красноярск : Общественное учреждение «Красноярский краевой Дом науки и техники Российского союза научных и инженерных общественных объединений», 2025. – С. 118–127. – EDN EUJUXC.Pyatkov, D. A. The digital twin of the railway track: relevance, problems of implementation and development prospects / D. A. Pyatkov // Science, technology, society: environmental engineering in the interests of sustainable development of territories (NTO-VI-2025) : collection of scientific articles based on the materials of the VI All-Russian (national) scientific conference, Krasnoyarsk, November 06–07, 2025. – Krasnoyarsk : Public Institution «Krasnoyarsk Regional House of Science and Technology of the Russian Union of Scientific and Engineering Public Associations», 2025. – P. 118–127. – EDN EUJUXC.Суслов, О. А. Перспективные подходы к прогнозному моделированию деградационных процессов элементов верхнего строения пути и их применение при создании цифровых двойников / О. А. Суслов, В. И. Федорова // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. – 2021. – Т. 80, № 5. – С. 251–259. – DOI 10.21780/2223-9731-2021-80-5-251-259.Suslov, O. A. Promising approaches to predictive modeling of degradation processes of elements of track superstructure elements and their application in the creation of digital twins / O. A. Suslov, V. I. Fedorova // Russian Railway Science Journal. – 2021. – Vol. 80, No. 5. – P. 251–259. – DOI 10.21780/2223-9731-2021-80-5-251-259.Чаплин, И. В. Совершенствование системы эксплуатации искусственных сооружений за счет применения цифровых двойников на примере железнодорожного моста / И. В. Чаплин, А. В. Паторняк, С. В. Ефимов // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2025. – Т. 22, № 3. – С. 831–838. – DOI 10.20295/1815-588X-2025-3-831-838.Chaplin, I. V. Improvement of the system of operation of artificial structures through the use of digital twins on the example of a railway bridge / I. V. Chaplin, A. V. Patornyak, S. V. Efimov // Proceedings of Petersburg Transport University. – 2025. – Vol. 22, No. 3. – P. 831–838. – DOI 10.20295/1815-588X-2025-3-831-838.Шевченко, Д. В. Методология построения цифровых двойников на железнодорожном транспорте / Д. В. Шевченко // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. – 2021. – Т. 80, № 2. – С. 91–99. – DOI 10.21780/2223-9731-2021-80-2-91-99.Shevchenko, D. V. Methodology of building digital doubles 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.Пятков, Д. А. Шпалы с увеличенной площадью опирания: особенности конструкции, преимущества и перспективы применения / Д. А. Пятков, В. В. Спирюхов // Молодежная наука : Труды XXVIII Всероссийской студенческой научно-практической конференции, Красноярск, 25 апреля 2024 года. – Красноярск : Иркутский государственный университет путей сообщения, 2024. – С. 235–238. – EDN QJVEZF.Pyatkov, D. A. Sleepers with an increased support area: design features, advantages and application prospects / D. A. Pyatkov, V. V. Spiryukhov // Youth science : proceedings of the XXVIII All-Russian student scientific and practical conference, Krasnoyarsk, April 25, 2024. – Krasnoyarsk : Irkutsk State Transport University, 2024. – P. 235–238. – EDN QJVEZF.Пюкке, Г. А. К вопросу об использовании марковской модели деградации при диагностировании технических систем / Г. А. Пюкке // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. – 2017. – № 3 (19). – DOI 10.18454/2079-6641-2017-19-3-50-61. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/k-voprosu-ob-ispolzovanii-markovskoy-modeli-degradatsii-pri-diagnostirovanii-tehnicheskih-sistem (дата обращения: 15.02.2026).Pyukke, G. A. On the use of the Markov degradation model in the diagnosis of technical systems / G. A. Pyukke // Bulletin of the Kamchatka Regional Association Educational and Scientific Center (KRASEC). Physical and Mathematical Sciences. – 2017. – No. 3 (19). – DOI 10.18454/2079-6641-2017-19-3-50-61. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/k-voprosu-ob-ispolzovanii-markovskoy-modeli-degradatsii-pri-diagnostirovanii-tehnicheskih-sistem (date of access: 02/15/2026).

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