Methods of creating and using a digital twin of a mobile transport and transshipment rope complex

Introduction. The paper considers the creation and application of digital twins at various stages of the life cycle of mobile transport and transshipment rope complexes (mobile ropeways), the equipment of which is mounted on the basis of wheeled or tracked chassis of high load capacity. The work objective is to improve safety in using such transport systems based on real-time forecasting of potential failures. This will prevent the occurrence of emergencies in a timely manner.

Materials and Methods. The structure of the digital twin of the mobile transport and transshipment rope complex is proposed. Approaches to the analysis of ongoing work processes in order to prevent accidents have been developed. They are based on simulation modeling of the system dynamics using new complex mathematical models built through the system approach.

Results. The developed method was tested on a large-scale layout of a mobile transport and transshipment rope complex created by 3D printing methods. A mathematical model of this system was developed; it was used to construct a digital double of the experimental model. The possibility of predicting failures in the layout is shown experimentally through the example of a rope slipping case. To do this, the actual value of the load suspension point coordinate obtained through the video stream processing method was compared to the predicted value calculated using a digital twin.

Discussion and Conclusions. The research results provide the creation of an industrial digital twin of a mobile transport and transshipment rope complex mounted on cross-country wheeled chassis.

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.