Technological Foundations for Developing Intelligent Train Control Systems Integrated with Infrastructure Monitoring Complexes
Abstract
A macro-architecture of an intelligent train control system integrated with automated monitoring of railway infrastructure is proposed. A reliability model has been developed, and methods for information interfacing between monitoring and control systems are suggested. The described solutions are relevant for designing advanced train control systems capable of analyzing and counteracting destabilizing external factors.
About the Authors
D. V. Efanov
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU); Russian University of Transport (MIIT)
Russian Federation
Russian Federation
Dmitry V. Efanov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Higher School of Transport, Institute of Mechanical Engineering, Materials and Transport; Professor.
E. M. Mikhailyuta
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU)
Russian Federation
Russian Federation
Evgeny M. Mikhailyuta, Postgraduate Student, Engineer, Higher School of Transport.
References
1. Anghel S. R., Panoiu M., Abrudean C. Intelligent Application for Monitoring the Pantograph-Catenary Contact in Electric Railway Transportation // 3rd International Conference on Smart and Sustainable Technologies (SpliTech), 26–29 June 2018, Split, Croatia.
2. Li S.,Xu C.,Chen L.,Liu Z. Speed Regulation of Overhead Catenary System Inspection Robot for High-Speed Railway through Reinforcement Learning // IEEE SmartWorld, Ubiquitous Intelligence & Computing, Advanced & Trusted Computing, Scalable Computing & Communications, Cloud & Big Data Computing,Internet of People and Smart City Innovation (SmartWorld/SCALCOM/UIC/ATC/CBDCom/IOP/SCI), 8–12 October 2018, Guangzhou, China. 2018. DOI: 10.1109/SmartWorld.2018.00239.
3. Juan Moreno J., Jarillo J. M., GarcíaAlbertos S. Sensing the Health of the Catenary-Pantograph Contact on Railway Vehicles with Radio Receivers: Early Results // Communication Technologies for Vehicles. Springer, Cham, 2020. Vol. 12574. Pp. 148–156. DOI: 10.1007/978-3-030-66030-7_13.
4. Romadoni Achmad R., Wicaksono S., Ferryanto F. A Review on Automatic Visual Inspection for Railway Overhead Contact Line Systems // Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal). 2024. Vol. 8. № 2. Pp. 50–61. DOI: 10.37367/jpi.v8i2.346.
5. Dhage M. R.,Vemuru S. Structural Health Monitoring of Railway Tracks Using WSN // 2017 International Conference on Computing, Communication, Control and Automation (ICCUBEA), 17–18 August 2017, Pune, India. 2017. Pp. 1–5. DOI: 10.1109/ICCUBEA.2017.8463976.
6. Sun D. L., Shang Z., Xia Y. et al. Review of Bridge Structural Health Monitoring Aided by Big Data and Artificial Intelligence: From Condition Assessment to Damage Detection // Journal of Structural Engineering. 2020. № 146 (5). № 04020073. DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002535.
7. Ефанов Д. В., Осадчий Г. В. Микропроцессорная система диспетчерского контроля устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: изд. 3‑е., стер. СПб.: Изд-во «Лань», 2023. 180 с.
8. Кокурин И. М. Теоретические и технологические основы построения адаптивной системы диспетчерской централизации // Автоматика на транспорте. 2017. Т. 3. № 3. С. 345–354.
9. Кокурин И. М. Интеллектуальная система управления движением поездов на основе автоматизации диспетчерского регулирования и центрального автоведения // Автоматика на транспорте. 2018. Т. 4. № 3. С. 305–314.
10. Efanov D. V., Khóroshev V. V., Osadchy G. V. Principles of Safety Signalling and Traffic Control Systems Synthesis on Railways // Proceedings of 9th International Conference on Industrial Engineering,Applications and Manufacturing (ICIE), May 15–19, 2023, Sochi, Russia. 2023. Pp. 634–638. DOI: 10.1109/ICIEAM57311.2023.10139292.
11. Ефанов Д. В., Хорошев В. В., Осадчий Г. В. Концептуальные основы синтеза безопасных систем управления движением поездов // Мир транспорта. 2022. Т. 20. № 3 (100). С. 50–57. DOI: 10.30932/1992-3252-2022-20-3-6.
12. Smith D. J., Simpson K. G. L. Functional safety: A Straightforward Guide to IEC 61508 and Related Standards: 2nd edition. Butterworth-Heinemann, 2004. 263 p.
13. Шубинский И. Б., Розенберг Е. Н. Функциональная безопасность систем управления на железнодорожном транспорте. М.: Инфра-Инженерия, 2023. 360 с.
14. Ефанов Д. В. Функциональный контроль и мониторинг устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2016. 171 с.
15. Yan Y., Li T., Liu J. et al. Monitoring and Early Warning Method for a Rockfall Along Railways Based on Vibration Signal Characteristics // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. № 6606. DOI: 10.1038/s41598-019-43146-1.
16. Theeg G., Vlasenko S. Railway Signalling & Interlocking: 3ed Edition. Germany, Leverkusen PMC Media House GmbH, 2020. 552 p.
17. Huang L. The Past, Present and Future of Railway Interlocking System // IEEE 5th International Conference on Intelligent Transportation Engineering (ICITE), 11–13 September 2020. DOI: 10.1109/ICITE50838.2020.9231438.
18. Bădău F. Railway Interlockings A Review of the Current State of Railway Safety Technology in Europe // Promet-Traffic & Transportation. 2022. Vol. 34. Iss. 3. Pp. 443–454. DOI: 10.7307/ptt.v34i3.3992.
19. Arend L., Pott L.,Hoffmann N., Schanck R. ETCS Level 2 without GSM-R // Signal+Draht. 2018.№ 110. Pp. 18–28.
20. Ефанов Д. В., Осадчий Г. В. Радиоцентрализация с распределенными вычислительными ресурсами и развитыми функциями самодиагностирования // Транспорт Российской Федерации. 2021. № 1–2. С. 40–45.
21. Krmac E., Djordjevic B. Digital Twins for Railway Sector: Current State and Future Directions // IEEE Access. 2024. Vol. 12. Pp. 108597–108615. DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3439471.
22. Плеханов П. А., Роенков Д. Н. БПЛА на службе железнодорожного транспорта // Автоматика, связь, информатика. 2023. № 9. С. 13–16. DOI: 10.34649/AT.2023.9.9.003.
23. Башаркин М. В., Исайчева А. Г., Исайчева Н. А. Тепловизионный контроль рельсовой линии с помощью БПЛА // Автоматика, связь, информатика. 2024. № 9. С. 14–16. DOI: 10.62994/AT.2024.9.9.004.
24. Ефанов Д. В., Погодина Т. С. Применение беспилотных летательных аппаратов для сбора диагностических данных о напольных устройствах СЦБ // Транспорт Российской Федерации. 2024. № 5. С. 16–24.
25. Khang A., Efanov D. V., Mammadov G. et al. Technological Features of a Safe Monitoring System Based on the Use of Unmanned Aerial Vehicles // Driving Green Transportation System Through Artificial Intelligence and Automation. Lecture Notes in Intelligent Transportation and Infrastructure. Springer, Cham, 2025. Pp. 443–462. DOI: 10.1007/978-3-031-72617-0_24.
26. Efanov D. V.,Mikhailiuta E. M.,Khóroshev V. V. Reliability Models for a Safe Train Traffic Control Systems Accounting the Railway Infrastructure States // Proceedings of 6th International Russian Automation Conference (RusAutoCon), September 10–16, 2023, Sochi, Russia. 2023. Pp. 266–270. DOI: 10.1109/RusAutoCon58002.2023.10272854.
27. Ефанов Д. В., Михайлюта Е. М. Управление надежностью и безопасностью перевозочного процесса с применением систем непрерывного мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры // Мир транспорта. 2023. Т. 21. № 2 (105). С. 84–94. DOI: 10.30932/1992-3252-2023-21-2-10.
28. Кокурин И. М., Пушкин И. А. Тяговые расчеты с учетом дополнительных данных // Автоматика на транспорте. 2024. Т. 10.№ 1.С. 52–63. DOI: 10.20295/2412-9186-2024-10-01-52-63.
Review
For citations:
Efanov D.V., Mikhailyuta E.M. Technological Foundations for Developing Intelligent Train Control Systems Integrated with Infrastructure Monitoring Complexes. Transport of the Russian Federation. 2025;(3):18-25. (In Russ.)
Views:
125
JATS XML
Email this article 