vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2023_3_92vrgup-68Research ArticleТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERING ON TRANSPORTПодход к построению моделей цифровых двойников бизнес-процессов энергообеспечения тяги поездовApproach to building digital twin models of business processes of energy supply for train tractionМитрофановА. Н.MitrofanovA. N.

Митрофанов Александр Николаевич - кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта», доктор технических наук, профессор.

Alexander N. Mitrofanov - Chair «Power Supply of Railway Transport», Doctor of Engineering Sciences, Professor.

almit77@mail.ruЖарковЮ. И.ZharkovYu. I.

Жарков Юрий Иванович - кафедра «Автоматизированные системы электроснабжения», доктор технических наук, профессор.

Yury I. Zharkov - Chair «Automated Power Supply Systems», Doctor of Engineering Sciences, Professor.

zharkov43@gmail.comОкладовС. А.OkladovS. A.

Окладов Сергей Анатольевич - кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта», старший преподаватель.

Sergey A. Okladov - Chair «Power Supply of Railway Transport», Senior Lecturer.

okladov@samgups.ruСамарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС)Samara State Transport University (SSTU)Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)Rostov State Transport University (RSTU)Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС)Samara state transport university (SSTU)2023300920230392102Copyright © Митрофанов А.Н., Жарков Ю.И., Окладов С.А., 20232023Митрофанов А.Н., Жарков Ю.И., Окладов С.А.Mitrofanov A.N., Zharkov Y.I., Okladov S.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/68

Представлен подход к построению цифровых двойников бизнес-процессов энергообеспечения тяги поездов на полигонах железных дорог. Подход основан на матричной структуре представления бизнес-процессов грузовых перевозок и их обеспечения со стороны центральных дирекций ОАО «РЖД». В качестве формы построения цифровых двойников (моделей) предложено использовать функционалы, а в качестве параметров цифровой модели - показатели, имеющие наибольший уровень корреляционной взаимосвязи с фактическим показателем энергообеспечения тяги поездов. В качестве показателей бизнес-процессов рассматривались: расход электроэнергии на тягу поездов; удельный расход электроэнергии на тягу поездов; небаланс электроэнергии; работа в электротяге; участковая скорость; средний вес грузового поезда и другие.

The paper presents an approach to building digital twins of business processes for energy supply of train traction at railway ranges. The approach is based on a matrix structure for representing the business processes of freight transportation and their provision by the central directorates of Russian Railways. It is proposed to use functionals as a form of constructing digital twins (models), and as parameters of the digital model are indicators that have the highest level of correlation with the actual indicator of energy supply for train traction. The following indicators of business processes were considered as electricity consumption for traction of trains; specific energy consumption for traction of trains; power imbalance; work in electric traction; local speed; average weight of a freight train and others.

бизнес-процессыэнергообеспечение тяги поездоврасход элек-троэнергиицифровые двойникикорреляционный анализметоды идентификацииbusiness-processesenergy supply for train tractionelectricity consumptiondigital twinscorrelation analysisidentification methodsReferencesРаспоряжение правительства от 19 марта 2019 года №466-р «Об утверждении долгосрочной Программы развития ОАО «Российские железные дороги» до 2025 года». - URL: http://d-russia.ru/utverzhdyon-plan-perehoda-rzhd-na-tsifrovuyu-zheleznuyu-dorogu.html (дата обращения: 20.05.2023).Government Decree dated March 19, 2019 No. 466-r “On Approval of the Long-Term Development Program of JSC Russian Railways until 2025”. - URL: http://d-russia.ru/utverzhdyon-plan-perehoda-rzhd-na-tsifrovuyu-zheleznuyu-dorogu.html (date of access: 05/20/2023).Якунин, В. Новая матрица управления холдингом / В. Якунин // РЖД-Партнер. - 2013. - № 3. - С. 12-15. - URL: http://www.rzd-partner.ru/publications/rzd-partner/247/novaia-matritsa-upravleniia-kholdingom/ (дата обращения: 01.09.2023).Yakunin, V. New holding management matrix / V. Yakunin // RZD-Partner. - 2013. - No. 3. - P. 12-15. - URL: http://www.rzd-partner.ru/publications/rzd-partner/247/novaia-matritsa-upravleniia-kholdingom/ (date of access: 09/01/2023).Митрофанов, А. Н. Моделирование процессов прогнозирования и управления электропотреблением тяги поездов: монография / А. Н. Митрофанов; М-во трансп. Российской Федерации, Федеральное агентство ж.-д. трансп., ГОУ ВПО СамГАПС. - Самара : СамГАПС, 2005. - 174 с. - ISBN 5-98941-020-4.Mitrofanov, A. N. Modeling of processes of forecasting and control of electric power consumption of train traction: monograph / A. N. Mitrofanov; M-in transp. Russian Federation, Federal Agency for railway transp., GOU VPO SamGAPS. - Samara : SamGAPS, 2005. - 174 p. - ISBN 5-98941-020-4.Усиление системы тягового электроснабжения при проведении поездов повышенной массы и длины : монография / А. Н. Митрофанов, М. А. Гаранин, Е. В. Добрынин [и др.]; М-во трансп. Российской Федерации, Федеральное агентство ж.-д. трансп., ГОУ ВПО СамГАПС. - Самара : СамГАПС, 2006. - 156 с. - ISBN 5-98941-040-9.Strengthening the system of traction power supply when carrying trains of increased mass and length : monograph / A. N. Mitrofanov, M. A. Garanin, E. V. Dobrynin [et al.]; M-in transp. Russian Federation, Federal Agency for railway transp., GOU VPO SamGAPS. - Samara : SamGAPS, 2006. - 156 p. - ISBN 5-98941-040-9.Моделирование процессов электропотребления тяги поездов по участкам смежных железных дорог : монография / Е. В Добрынин, А. Н. Митрофанов, О. В. Табаков; ФГБОУ ВО СамГУПС. - Самара : СамГУПС, 2011. - 88 с. - ISBN 978-5-98941-150-4.Modeling of train traction power consumption processes for sections of adjacent railways: monograph / E. V. Dobrynin, A. N. Mitrofanov, O. V. Tabakov; FGBOU VO SamGUPS. - Samara : SamGUPS, 2011. - 88 p. - ISBN 978-5-98941-150-4.Методика идентификации граничных эксплуатационных показателей пропуска тяжеловесных поездов по условиям электроснабжения / А. Н. Митрофанов, К. К. Утарбаев, С. А. Митрофанов, Н. С. Козлова // Вестник транспорта Поволжья. - № 2(80). Самара, 2020. - С. 27-35. - EDN WDYDUR.The methodology for identifying the boundary operational indicators of the passage of heavy trains according to the conditions of power supply / A. N. Mitrofanov, K. K. Utarbaev, S. A. Mitrofanov / Bulletin of Transport of the Volga Region. - No. 2(80). - Samara, 2020. - P. 27-35. - EDN WDYDUR.Прогнозирование показателей энергообеспеченности перевозочного процесса на базе многофакторных моделей / A. Н. Митрофанов, Г. М. Третьяков, С. В. Копейкин // Электротехника. - № 3. - Москва : СамГУПС, 2017.- С. 12-17. - EDN XWVTVN.Forecasting indicators of the energy supply of the transportation process on the basis of multifactorial models / A. N. Mitrofanov, G. M. Tretyakov, S. V. Kopeykin // Electrical engineering. - No. 3. - Moscow : SamGUPS, 2017. - P. 12-17. - EDN XWVTVN.Автоматизация диагностирования систем релейной защиты и автоматики электроустановок: монография / Ю. И. Жарков, B. Г. Лысенко, Е. А. Стороженко. - Москва : Маршрут, 2005. - 175 с. - ISBN 5-89035-253-9.Automation of diagnosing systems of relay protection and automation of electrical installations : monograph / Yu. I. Zharkov, V. G. Lysenko, E. A. Storozhenko. - Moscow : Route, 2005. - 175 p. - ISBN 5-89035-253-9.Цифровые технологии в автоматизированных системах электроснабжения железных дорог / Н. A. Попова, Ю. И. Жарков, О. В. Кубкина [и др.] // Транспорт : наука, образование, производство (Транспорт - 2019) : сборник научных трудов, Ростов-на-Дону, 23-26 апреля 2019 года. Том 4. - Ростов-на-Дону : РГУПС, 2019. - С. 110-114. - EDN TOAIAL.Digital technologies in automated railway power supply systems / N. A. Popova, Yu. I. Zharkov, O. V. Kubkina [et al.] // Transport : science, education, production (Transport - 2019) : collection of scientific papers, Rostov-on-Don, April 23-26, 2019. V. 4. - Rostov-on-Don : RSTU, 2019. - P. 110-114. - EDN TOAIAL.Жарков, Ю. И. Система мониторинга, прогнозирования, раннего обнаружения и профилактики опасных внешних воздействий и дефектов в системах электроснабжения (проблемы и концепция) / Ю. И. Жарков, Е. П. Фигурнов // Электрификация и развитие энергосберегающей инфраструктуры и электроподвижного состава на железнодорожном транспорте : Тезисы докладов Третьего Международного симпозиума Eltrans'2005, Санкт-Петербург, 15-17 ноября 2005 года / Редакционная коллегия : д.т.н. B. В. Сапожников, д.т.н. А. Т. Бурков, д.т.н. А. В. Плакс, начальник службы технической политики Октябрьской ж.д. В. H. Егоров. - Санкт-Петербург : Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2005. - С. 75. - EDN WKBKIN.Zharkov, Yu. I. System of monitoring, fore-casting, early detection and prevention of dangerous external influences and defects in power supply systems (problems and concept) / Yu. I. Zharkov, E. P. Figurnov // Electrification and development of energy-saving infrastructure and electric rolling stock on railway transport: Abstracts of the Third International Symposium Eltrans'2005, St. Petersburg, November 15-17, 2005 / Editorial Board : Dr.Sc. V. V. Sapozhnikov, Doctor of Technical Sciences A. T. Burkov, Doctor of Technical Sciences A. V. Plaks, Head of the Technical Policy Service of the Oktyabrskaya Railway V. H. Egorov. - Saint Petersburg : Emperor Alexander I Petersburg State University of Communications, 2005. - P. 75. - EDN WKBKIN.Комплексное решение прикладных технологических задач автоматизации тягового электроснабжения / Ю. И. Жарков, О. В. Кубкина, В. Г. Лысенко, Н. А. Попова // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2021. - № 1(81). - С. 130-139. - DOI 10.46973/0201-727X_2021_1_130.Complex solution of applied technological problems of automation of traction power supply / Yu. I. Zharkov, O. V. Kubkina, V. G. Lysenko, N. A. Popova // Vestnik Rostovskogo Gosudar- stvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. - 2021. - No. 1(81). - P. 130-139. - DOI 10.46973/0201-727X_2021_1_130.Предиктивный анализ работы технических средств электрифицированных железных дорог в целях повышения их надежности / П. А. Бодров, Ю. И. Жарков, А. Л. Ганашек // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2021. - № 3(56). - С. 4-6. - EDN PEXXUJ.Predictive analysis of the work of technical means of electrified railways in order to improve their reliability / P. A. Bodrov, P. A. Bodrov, Yu. I. Zharkov, A. L. Ganashek // Trudy Ros- tovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. - 2021. - No. 3(56). - P. 4-6. - EDN PEXXUJ.Дисперсионная идентификация / Н. С. Райбман, В. В. Капитоненко, Ф. А. Овсепян, П. М. Варлаки; под редакцией Н. С. Райбмана. - Москва : Наука. Гл. ред. физико-математической литературы, 1981. - 336 с.Dispersion identification / N. S. Raibman, V. V. Kapitonenko, F. A. Ovsepyan, P. M. Varlaki; edited by N. S. Raibman. - Moscow : Science. Ch. ed. Physics and Mathematics Literature, 1981. - 336 p.Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния / П. Эйкхофф, В. А. Лотоцкий, А. С. Мандель; под редакцией Н. С. Райбмана. - Москва : Мир, 1975. - 686 с.Fundamentals of Identification of Control Systems. Estimation of parameters and state / P. Eickhoff, V. A. Lototsky, A. S. Mandel; edited by N. S. Raibman. - Moscow : Mir, 1975. - 686 p.

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