Методика создания и применения цифрового двойника мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса

Введение. Работа посвящена созданию и применению цифровых двойников на различных этапах жизненного цикла мобильных транспортно-перегрузочных канатных комплексов (мобильных канатных дорог), оборудование которых смонтировано на базе колесных или гусеничных шасси большой грузоподъемности. Целью работы является повышение безопасности использования подобных транспортных систем на основе прогнозирования в режиме реального времени потенциальных отказов. Это позволяет своевременно предотвратить наступление аварийных ситуаций.

Материалы и методы. Предложена структура цифрового двойника мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса. Разработаны подходы к анализу рабочих процессов с целью предотвращения аварийных ситуаций. В их основе лежит имитационное моделирование динамики системы с использованием новых комплексных математических моделей, построенных с использованием системного подхода.

Результаты исследования. Разработанная методика протестирована на базе масштабного макета мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса, созданного методами 3D-печати. Разработана математическая модель данной системы, с помощью которой построен цифровой двойник экспериментального макета. На примере случая буксования каната экспериментально показана возможность прогнозирования отказов в работе макета. Для этого сравнивалось реальное значение координаты точки подвеса груза, полученное с помощью метода обработки видеопотока, с прогнозируемым значением, вычисленным с помощью цифрового двойника.

Обсуждение и заключения. Результаты исследования позволяют создать промышленный цифровой двойник мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса, смонтированного на колесных шасси высокой проходимости.

1. Концепция инновационной системы городского транспорта «Канатное метро города Брянска» / А. В. Лагерев, И. А. Лагерев, А. А. Короткий, А. В. Панфилов // Вестник Брянского государственного технического университета. — 2012. — № 3. — С. 12–15.

2. Транспортно-логистические технологии и машины для цифровой урбанизированной среды / А. А. Короткий, А. В. Лагерев, Б. Ч. Месхи [и др.]; под общ. ред. А. В. Лагерева. — Ростов-на-Дону : Издательский центр ДГТУ, 2019. ― 268 с.

3. Развитие транспортной инфраструктуры крупных городов и территорий на основе технологии канатного метро / А. А. Короткий, А. В. Лагерев, Б. Ч. Месхи [и др.]. — Ростов-на-Дону : Издательский центр ДГТУ, 2017. — 344 с.

4. Кудакаев, Т. З. Использование грузовых кабель-кранов для работы в сложных условиях. Опыт применения в России / Т. З. Кудакаев // Инженерная защита. — 2014. — № 5. — С. 62–67.

5. Дьячкова, О. М. Сферы применения городского пассажирского транспорта / О. М. Дьячкова, П. П. Володькин // Ученые заметки ТОГУ. — 2013. — Т. 4. — № 4. — С. 1492–1501. ― URL: http://pnu.edu.ru/ejournal/pub/issues/14/ (дата обращения: 29.08.2020).

6. Лагерев, А. В. Обеспечение общей устойчивости базовых колесных станций мобильных канатных дорог / А. В. Лагерев, В. И. Таричко, С. П. Солдатченков // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. — 2019. — № 2. — С. 210–220.

7. Норенков, И. П. Автоматизированные информационные системы : учебник для вузов / И. П. Норенков. — Москва : Изд-во Мос. гос. тех ун-та им. Н. Э. Баумана. — 2011. — 344 с.

8. Кокорев, Д. С. Цифровые двойники: Понятие, типы и преимущества для бизнеса / Д. С. Кокорев, А. А. Юрин // Colloquium-journal. — 2019. — № 10−2. — С. 101–104.

9. Васильев, А. Н. Методы создания цифровых двойников на основе нейросетевого моделирования / А. Н. Васильев, Д. А. Тархов, Г. Ф. Малыхина // Современные информационные технологии и ИТ-образование. — 2018. — Т. 14. — № 3. — С. 521–532.

10. Таричко, В. И. Комплексная математическая модель мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса / В. И. Таричко, А. В. Химич // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. ― 2019. — № 4. — С. 523–532.