vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putej soobŝeniâ0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2026_2_81vrgup-332Research ArticleПОДВИЖНОЙ СОСТАВ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯROLLING STOCK, TRAFFIC SAFETYПараметрическая цифровая модель полувагона с произвольным положением центра тяжестиРarametric digital model of a gondola car with an arbitrary position of the center of gravityБалалаевА. Н.BalalaevA. N.

Балалаев Анатолий Николаевич, кафедра «Вагонное хозяйство и наземные транспортные комплексы», доктор технических наук, доцент

Balalaev Anatoly Nikolaevich, Chair “Car Facilities and Land Transport Complexes”, Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor

wagon.samgaps@mail.ruЖебановА. В.ZhebanovA. V.

Жебанов Александр Владимирович, кафедра «Вагонное хозяйство и наземные транспортные комплексы», кандидат технических наук, доцент

Zhebanov Alexander Vladimirovich, Chair “Car Facilities and Land Transport Complexes”, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

zhebanov@inbox.ruПриволжский государственный университет путей сообщения (ПривГУПС)РоссияVolga State Transport University (VSTU)Russian Federation202629072026028195Copyright © Балалаев А.Н., Жебанов А.В., 20262026Балалаев А.Н., Жебанов А.В.Balalaev A.N., Zhebanov A.V.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/332

Одной из целей цифровизации железнодорожного транспорта является создание цифровых двойников вагонов, позволяющих управлять их жизненным циклом. Начальными этапами создания цифрового двойника вагона являются, во-первых, разработка цифровых моделей всех модификаций основных узлов вагона конкретной модели и, во-вторых, расширение функций этих моделей для обеспечения возможности прогнозирования работоспособности узлов вагона в конкретных условиях эксплуатации с заданными параметрами и возможными дефектами, что делает эти модели цифровыми тенями конкретных узлов конкретного вагона. Кроме прогнозирования работоспособности узлов и, следовательно, всего вагона, их цифровая тень позволяет обоснованно устанавливать причины неисправностей, препятствующих эксплуатации, сходов подвижного состава, аварий и крушений, то есть использоваться в судебной экспертизе при спорах хозяйствующих субъектов об ответственности за возникновение неисправностей или расследовании происшествий. Начальным этапом разработки цифровой тени полувагона является создание параметрической цифровой модели кузова полувагона с грузом. Рассматривается вопрос об использовании результатов коммерческого осмотра полувагона с сыпучим грузом для моделирования положения суммарного центра масс кузова и груза. Предложен алгоритм определения максимальной нагрузки на пружину рессорного комплекта тележки полувагона. Найденное значение максимальной нагрузки на пружину используется для расчета напряженно-деформированного состояния пружины и определения коэффициента запаса по различным критериям.

One of the goals of railway transport digitalization is to create digital twins of wagons, which allow for the management of their life cycle. The initial stages of creating a digital twin of a wagon include, firstly, the development of digital models of all modifications of the main components of a specific model of wagon and, secondly, the expansion of the functions of these models to ensure the ability to predict the performance of wagon components under specific operating conditions with specified parameters and possible defects, which makes these models digital shadows of specific components of a specific wagon. In addition to predicting the performance of the units and, consequently, the entire car, their digital shadow allows for the reasonable identification of the causes of malfunctions that prevent the operation, derailments, accidents, and crashes, which can be used in forensic examinations in disputes between business entities regarding liability for the occurrence of malfunctions or the investigation of incidents. The initial stage of developing a digital shadow of a gondola is the creation of a parametric digital model of the body of a gondola with cargo. The issue of using the results of a commercial inspection of a gondola with loose cargo to model the position of the total center of mass of the body and cargo is being considered. An algorithm for determining the maximum load on the spring set coils of a gondola bogie has been proposed. The found value of the maximum load on the spring is used to calculate the stress-strain state of the spring and determine the safety factor according to various criteria.

цифровая модель полувагонасуммарный центр масспружинный комплектмодель сыпучего грузамодель пружинызапас прочностиdigital gondola car modeltotal center of massspring setbulk cargo modelspring modelsafety marginReferencesАгафонов, М. С. Отцепки грузовых вагонов в неплановый ремонт за 9 месяцев 2024 г. / М. С. Агафонов // Вагоны и вагонное хозяйство. – 2024. – № 4 (80). – С. 8–9. – ISSN 1817-6089.Agafonov, M. Uncoupling of freight cars for unscheduled repairs over 9 months of 2024 / M. S. Agafonov // Vagony i vagonnoe hozyajstvo. – 2024. – No. 4 (80). – P. 8–9. – ISSN 1817-6089.Бороненко, Ю. П. Причины излома пружин тележек типа 18-100 в эксплуатации / Ю. П. Бороненко, С. В. Меркушев // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. – 2021. – № 4 (95). – С. 41–43. – ISSN 1994-831X.Boronenko, Yu. P. Causes of fracture of springs of type 18-100 bogies in operation / Yu. P. Boronenko, S. V. Merkushev // Transport of the Russian Federation. Journal of science, practice, economics. – 2021. – No. 4 (95). – P. 41–43. – ISSN 1994-831X.РД 32 ЦВ 052-2009. Общее руководство по ремонту. Ремонт тележек грузовых вагонов тип 2 по ГОСТ 9246 с боковыми скользунами зазорного типа : утвержден Советом по железнодорожному транспорту государств – участников Содружества 13–14 мая 2010 г. № 52 (ред. от 11.06.2025). – Москва, 2010. – 80 с.RD 32 CV 052-2009. General repair guide. Repair of freight car bogies type 2 according to GOST 9246 with clearance type side slides: approved by the Council for Railway Transport of the Commonwealth Member States on May 13–14, 2010 No. 52 (amended on 11.06.2025). – Moscow, 2010. – 80 p.РД 32 ЦВ-056-97. Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм. Руководство по текущему отцепочному ремонту : утвержден МПС РФ 2 сентября 1997 г. (ред. от 19.10.2018). – Москва : МПС РФ, 1997. – 32 с.RD 32 CV-056-97. Freight cars of 1520 mm gauge railways. Guidelines for routine uncoupling repairs: approved by the Ministry of Railways of the Russian Federation on September 2, 1997 (amended on 19.10.2018). – Moscow : Ministry of Railways of the Russian Federation, 1997. – 32 p.Прогрессивные системы взвешивания вагонов // Железные дороги мира. – 2015. – № 5. – С. 55–59. – ISSN 0321-1495.Progressive Carriage Weighing Systems // Rail international. – 2015. – No. 5. – P. 55–59. – ISSN 0321-1495.Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах : утверждены МПС России 27 мая 2003 г. № ЦМ-943. – Москва : Юртранс, 2003. – 544 с.Technical conditions for the placement and fastening of goods in wagons and containers: approved by the Ministry of Railways of the Russian Federation on May 27, 2003 No. CM-943. – Moscow : Yurtrans, 2003. – 544 p.Винокурова, Т. А. Алгоритм автоматизированного контроля смещения общего центра тяжести груза в вагоне при перевозке железнодорожным транспортом / Т. А. Винокурова, А. Б. Галушкин, А. А. Рахмилевич // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. – 2019. – Т. 78, № 5. – С. 266–273. – DOI 10.21780/2223-9731-2019-78-5-273.Vinokurova, T. A. Algorithm for automated control of the displacement of the general center of gravity of cargo in a carriage during railway transportation / T. A. Vinokurova, A. B. Galushkin, A. A. Rakhmilevich // Russian Railway Science Journal. – 2019. – Vol. 78, No. 5. – P. 266–273. – DOI 10.21780/2223-9731-2019-78-5-273.Попович, С. И. Определение горизонтальной жесткости и оценка напряженного состояния при проектировании пружин тележек грузовых вагонов / С. И. Попович, Д. В. Шевченко, А. М. Орлова // Проблемы и перспективы развития вагоностроения : сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-технической конференции, Брянск, 18–19 апреля 2019 года. – Брянск : Брянский государственный технический университет, 2019. – С. 135–138. – ISBN 978-5-907270-40-4.Popovich, S. I. Determination of horizontal rigidity and stress state assessment in the design of freight car bogie springs / S. I. Popovich, D. V. Shevchenko, A. M. Orlova // Problems and prospects of car building development : collection of scientific papers of the VIII All-Russian scientific and technical conference, Bryansk, April 18–19, 2019. – Bryansk : Bryansk State Technical University, 2019. – P. 135–138. – ISBN 978-5-907270-40-4.Попова, Т. А. Многокритериальный подход к определению устойчивости подвижного состава / Т. А. Попова, Г. И. Петров // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2025. – № 1 (70). – С. 117–125. – ISSN 1818-5509.Popova, T. A. A multi-criteria approach to determining the stability of rolling stock / T. A. Popova, G. I. Petrov // Trudy Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2025. – No. 1 (70). – P. 117–125. – ISSN 1818-5509.Хатламаджиян, А. Е. Применение современных цифровых технологий и технических средств для повышения безопасности и эффективности перевозочного процесса подвижного состава / А. Е. Хатламаджиян, И. А. Яицков, И. А. Степин // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2020. – № 1 (50). – С. 107–110. – ISSN 1818-5509.Khatlamadzhiyan, A. E. Application of modern digital technologies and technical means to improve the safety and efficiency of the rolling stock transportation process / A. E. Khatlamadzhiyan, I. A. Yaitskov, I. A. Stepin // Trudy Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2020. – No. 1 (50). – P. 107–110. – ISSN 1818-5509.Осипова, Т. П. Модель технического обслуживания грузовых вагонов с сокращением влияния человеческого фактора / Т. П. Осипова, А. В. Жебанов // Наука и образование транспорту. – 2025. – № 1. – С. 62–64. – EDN FGAJKO.Osipova, T. P. Model of technical maintenance of freight cars with reducing the influence of the human factor / T. P. Osipova, A. V. Zhebanov // Science and Education for Transport. – 2025. – No. 1. – P. 62–64. – EDN FGAJKO.Жебанов, А. В. Оптимизация осмотра грузовых вагонов на пунктах технического обслуживания при использовании возможностей искусственного интеллекта / А. В. Жебанов, Ю. А. Печенкина // Актуальные проблемы современного транспорта. – 2024. – № 4 (18). – С. 27–36. – eISSN 2949-091X.Zhebanov, A. V. Optimization of freight car inspection at maintenance facilities using artificial intelligence / A. V. Zhebanov, Yu. A. Pechenkina // Actual Problems of Modern Transport. – 2024. – No. 4 (18). – P. 27–36. – eISSN 2949-091X.Хатламаджиян, А. Е. Интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях / А. Е. Хатламаджиян, А. И. Лебедев // Вагоны и вагонное хозяйство. – 2019. – № 2 (58). – С. 9–13. – ISSN 1817-6089.Khatlamadzhiyan, A. E. Integrated post of automated reception and diagnostics of rolling stock at sorting stations / A. E. Khatlamadzhiyan, A. I. Lebedev // Wagons and Carriage Industry. – 2019. – No. 2 (58). – P. 9–13. – ISSN 1817-6089.Жебанов, А. В. Передовая технология технического обслуживания подвижного состава в различных условиях / А. В. Жебанов, А. Р. Вильданов // Передовые технологии и инновации в образовании и науке для улучшения качества жизни и стимулирования устойчивого экономического роста : сборник статей VIII Международной научно-технической конференции 03–05 декабря 2025 года ; Белорусский государственный технологический университет. В 3 т. Т. 2. – Минск : Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет, 2025. – С. 212–216. – ISBN 978-985-897-319-3.Zhebanov, A. V. Advanced technology for technical maintenance of rolling stock in various conditions / A. V. Zhebanov, A. R. Vildanov // Advanced technologies and innovations in education and science to improve the quality of life and stimulate sustainable economic growth : collection of articles from the VIII International scientific and technical conference, December 3–5, 2025 ; Belarusian State Technological University. In 3 vols. Vol. 2. – Minsk : Educational Institution Belarusian State Technological University, 2025. – P. 212–216. – ISBN 978-985-897-319-3.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 for building 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.Печенкина, Ю. А. Формирование базы данных с целью создания цифрового двойника грузового вагона при его эксплуатации / Ю. А. Печенкина, А. В. Жебанов // Цифровые системы и модели: теория и практика проектирования, разработки и использования : материалы Международной научно-практической конференции, Казань, 10–11 апреля 2025 года. – Казань : Казанский государственный энергетический университет, 2025. – С. 519–521. – ISBN 978-5-89873-689-7.Pechenkina, Yu. A. Formation of a database for the purpose of creating a digital twin of a freight car during its operation / Yu. A. Pechenkina, A. V. Zhebanov // Digital Systems and Models: theory and practice of design, development, and use : proceedings of the International scientific and practical conference, Kazan, April 10–11, 2025. – Kazan : Kazan State Power Engineering University, 2025. – P. 519–521. – ISBN 978-5-89873-689-7.Петрова, А. В. Цифровые двойники и цифровые тени в транспортно-логистической сфере / А. В. Петрова // Железнодорожный транспорт и технологии : сборник трудов международной научно-практической конференции, Екатеринбург, 29–30 ноября 2022 года / Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС). Вып. 1 (249). – Екатеринбург : УрГУПС, 2023. – С. 206–208. – ISBN 978-5-94614-528-2.Petrova, A. V. Digital twins and digital shadows in the transport and logistics sphere / A. V. Petrova // Railway transport and technologies : collection of papers of the International scientific and practical conference, Yekaterinburg, November 29–30, 2022 / Ural State Transport University (USTU). Iss. 1 (249). – Yekaterinburg : USTU, 2023. – P. 206–208. – ISBN 978-5-94614-528-2.ГОСТ 33211–2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам. – Москва : Стандартинформ, 2016. – 54 с.GOST 33211–2014. Freight cars. Requirements for strength and dynamic qualities. – Moscow : Standartinform, 2016. – 54 p.ГОСТ 13765-86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Обозначение параметров, методика определения размеров. – Москва : ИПК «Издательство стандартов», 1999. – 13 с.GOST 13765-86. Cylindrical compression and extension screw springs made of round-section steel. Designation of parameters, method of determining dimensions. – Moscow : IPK Publishing House of Standards, 1999. – 13 p.Балалаев, А. Н. Цифровой стенд для виртуальных испытаний двухрядных пружин различной высоты с имитацией отрицательных температур окружающей среды / А. Н. Балалаев // Наука и образование транспорту. – 2025. – № 1. – С. 10–14. – EDN BHYVXZ.Balalaev, A. N. Digital stand for virtual testing of double-row springs of various heights with simulation of negative ambient temperatures / A. N. Balalaev // Science and Education for Transport. – 2025. – No. 1. – P. 10–14. – EDN BHYVXZ.ГОСТ 13764-86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация. – Москва : Стандартинформ, 2007. – 6 с.GOST 13764-86. Cylindrical compression and extension screw springs made of round-section steel. Classification. – Moscow : Standartinform, 2007. – 6 p.Балалаев, А. Н. Выявление на виртуальном испытательном стенде пружин рессорного подвешивания с недопустимыми в эксплуатации параметрами / А. Н. Балалаев, А. В. Жебанов // Транспорт Урала. – 2025. – № 2 (85). – С. 29–36. – DOI 10.20291/1815-9400-2025-2-29-36.Balalaev, A. N. Identification of spring suspension elements with unacceptable operating parameters on a virtual test stand / A. N. Balalaev, A. V. Zhebanov // Transport of the Urals. – 2025. – No. 2 (85). – P. 29–36. – DOI 10.20291/1815-9400-2025-2-29-36.

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