У железнодорожных мостов могут появиться цифровые двойники

Источник:
«Известия Петербургского университета путей сообщения», 2025, т. 22, вып. 3

И.В. Чаплин, А.В. Патроняк, С.В. Ефимов

«Совершенствование системы эксплуатации искусственных сооружений за счет применения цифровых двойников на примере железнодорожного моста»

Группа ученых из Сибирского государственного университета путей сообщения создала цифрового двойника для железнодорожного моста, построенного в 2020 году. Сам мост в публикации не называется, но известно, что он возведен на месте объекта 1930 года постройки. Новый мост оснащен системой мониторинга, которая измеряет частоту колебаний опор, их крен, деформацию элементов, температуру, нагрузку на ось подвижного состава. Однако эти данные разрозненные. 

Разработчики учли особенности конструкции моста. Для мониторинга ее состояния не требуется объемная модель, а необходима адаптация детализации и наполненность анализируемых параметров нужными данными. Учитывая, что цифровая модель создавалась не для всего сооружения в целом, а для конкретных параметров, это снизило вычислительную нагрузку и время на подготовку. 

Также в распоряжении разработчиков был перечень параметров, значения которых должны находиться в заранее обозначенных границах, они свидетельствуют о том, что мост можно эксплуатировать. 

Разработчики предложили алгоритм автоматизированного анализа для этих параметров и допустимые диапазоны изменения данных. С учетом всех этих вводных была создана цифровая модель, она легла в основу цифрового двойника. Авторы исследования считают, что такой же подход может быть внедрен при создании цифровых моделей других железнодорожных объектов.

Создание цифровых моделей искусственных сооружений — еще один шаг в цифровизации всей железнодорожной инфраструктуры. Исследование показало, что появление виртуальных двойников создает цифровой каркас для систем мониторинга, которыми искусственные сооружения оснащаются уже сейчас.

«Для полной реализации потенциала цифрового двойника любого мостового сооружения требуется тесная кооперация системы мониторинга с цифровой моделью, внедрение алгоритмов машинного обучения и нейросетей для анализа долгосрочных тенденций и прогнозирования оценки технического состояния. Также необходимо расширение нормативной базы, регулирующей использование цифровых двойников в транспортной отрасли», — уверены авторы исследования.

Цифровые двойники могут стать агрегаторами данных о состоянии конструкций объекта: фиксировать изменения параметров, получаемых, как от датчиков, так и в ходе обследований. Имея на руках весь этот массив информации можно не только предотвратить выход объектов из строя, но и формировать на основе полученных данных график ремонта, включая в перечень работы именно над теми системами и механизмами, которые находятся в зоне риска.