Transport automation research Transport automation research Автоматика на транспорте 2412-9186 109315 10.20295/2412-9186-2025-11-04-332-341 Методы мониторинга в транспортных системах MONITORING METHODS IN TRANSPORT Методы мониторинга в транспортных системах Railway Circuit Controller: Adaptive Control and Digital Processing Based on Broadband Signals АВТОМАТ ДЛЯ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ: АДАПТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ И ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА НА ОСНОВЕ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ Марюхненко Виктор Сергеевич Maryukhnenko Viktor Sergeevich viktor.maryuhnenko@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Мудрая Наталия Георгиевна Mudraya Nataliya Georgievna mydrayanatali@mail.ru Иркутский государственный университет путей сообщения ru Irkutsk State Transport University ru Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Россия Peter the Great Military Academy of Strategic Rocket Troops Russian Federation 04 12 2025 04 12 2025 11 4 332 341 04 12 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/109315/view

В статье предложена архитектура и принцип работы адаптивного управляющего автомата для контроля рельсовых цепей, использующего широкополосные сигналы с линейной частотной модуляцией и методы цифровой обработки сигналов. Для стимулирования применяются зондирующие линейно-частотно-модулированные сигналы, что позволяет совмещать функции передачи информации и диагностики. Основные научные и практические результаты включают разработку структурной схемы управляющего автомата, создание математического аппарата для точной локализации дефектов. Предложен адаптивный алгоритм динамической коррекции порога срабатывания, который снижает количество ложных тревог за счет учета изменяющихся условий эксплуатации (сопротивления балласта, влажности, температуры). Показано, что применение управляющего автомата обеспечивает высокую помехоустойчивость за счет корреляционной обработки широкополосных сигналов, автоматическую подстройку под параметры рельсовой линии и точное определение характера и местоположения повреждения. Разработанный метод позволяет сократить время диагностики неисправностей рельсовых цепей и минимизировать влияние человеческого фактора при обслуживании. Решение может быть интегрировано в современные системы железнодорожной автоматики для повышения безопасности движения.

This research presents a framework and principles of functioning of an adaptive control device designed to monitor railway circuits. This device utilizes broadband signals featuring linear frequency modulation, along with advanced digital signal processing techniques. By utilizing linearly frequency-modulated probing signals as stimuli, it facilitates the integration of information transmission and diagnostic functions. Significant scientific and practical contributions include the formulation of a structural diagram of the control device and the establishment of a mathematical framework for accurate fault localisation. Additionally, an adaptive algorithm for dynamic threshold adjustment has been proposed to minimize false alarm occurrences, taking into consideration fluctuating operating conditions such as ballast resistance, humidity and temperature.The research has demonstrated that the use of this automatic controller can ensure high interference immunity through the correlated processing of broadband signals, automatic adjustment to varying railway parameters, and precise identification of both the nature and location of damage. The developed method will enable reduced diagnostic time for railway circuit faults and minimized impact of human factors during maintenance. This solution can be integrated into contemporary railway automation systems to enhance traffic safety.

 рельсовая цепь широкополосные сигналы линейно-частотная модуляция сопротивление балласта диагностика цифровая обработка сигналов управляющий автомат Railway circuit broadband signals linear frequency modulation ballast resistance diagnostics digital processing of signals controller

Марюхненко В. С. Критические и предотказные состояния на транспорте / В. С. Марюхненко, М. Г. Комогорцев // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. — 2007. — Т. 1. — № 4. — С. 3–4. Maryuhnenko V. S. Kriticheskie i predotkaznye sostoyaniya na transporte / V. S. Maryuhnenko, M. G. Komogorcev // Sbornik nauchnyh trudov po materialam mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. — 2007. — T. 1. — № 4. — S. 3–4. Сперанский Д. В. Задачи оптимизации ресурсов в области технической эксплуатации систем автоматики и телемеханики / Д. В. Сперанский, А. В. Горелик, А. В. Орлов // Автоматика на транспорте. — 2020. — Т. 6. — № 2. — С. 184–203. — DOI: 10.20295/2412-9186- 2020-6-2-184-203. Speranskiy D. V. Zadachi optimizacii resursov v oblasti tehnicheskoy ekspluatacii sistem avtomatiki i telemehaniki / D. V. Speranskiy, A. V. Gorelik, A. V. Orlov // Avtomatika na transporte. — 2020. — T. 6. — № 2. — S. 184–203. — DOI: 10.20295/2412-9186- 2020-6-2-184-203. Радковский С. А. Корреляционный анализ влияния погодных условий на рельсовые цепи / С. А. Радковский, А. В. Сацюк, Е. Г. Воевода // Сборник научных трудов Донецкого института железнодорожного транспорта. — 2022. — № 65. — С. 4–12. Radkovskiy S. A. Korrelyacionnyy analiz vliyaniya pogodnyh usloviy na rel'sovye cepi / S. A. Radkovskiy, A. V. Sacyuk, E. G. Voevoda // Sbornik nauchnyh trudov Doneckogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. — 2022. — № 65. — S. 4–12. Марюхненко В. С. Физико-технические аспекты изменения сопротивления балласта железнодорожных путей / В. С. Марюхненко, Н. Г. Мудрая // Вопросы естествознания. — 2016. — № 1(9). — С. 25–34. Maryuhnenko V. S. Fiziko-tehnicheskie aspekty izmeneniya soprotivleniya ballasta zheleznodorozhnyh putey / V. S. Maryuhnenko, N. G. Mudraya // Voprosy estestvoznaniya. — 2016. — № 1(9). — S. 25–34. Шаманов В. И. Влияние условий эксплуатации на электрические и магнитные параметры рельсовых линий / В. И. Шаманов // Автоматика на транспорте. — 2025. — Т. 11. — № 2. — С. 109–119. — DOI: 10.20295/2412-9186- 2025-11-02-109-119. Shamanov V. I. Vliyanie usloviy ekspluatacii na elektricheskie i magnitnye parametry rel'sovyh liniy / V. I. Shamanov // Avtomatika na transporte. — 2025. — T. 11. — № 2. — S. 109–119. — DOI: 10.20295/2412-9186- 2025-11-02-109-119. Соколов М. М. Классификации состояния рельсовой цепи на основании значения ее входного сопротивления / М. М. Соколов, А. Г. Ходкевич // Известия Транссиба. — 2023. — № 1(53). — С. 45–53. Sokolov M. M. Klassifikacii sostoyaniya rel'sovoy cepi na osnovanii znacheniya ee vhodnogo soprotivleniya / M. M. Sokolov, A. G. Hodkevich // Izvestiya Transsiba. — 2023. — № 1(53). — S. 45–53. Соколов М. М. Построение условного алгоритма гностирования станционных рельсовых цепей тональной частоты / М. М. Соколов // Известия Транссиба. — 2018. — № 2(34). — С. 150–158. Sokolov M. M. Postroenie uslovnogo algoritma gnostirovaniya stancionnyh rel'sovyh cepey tonal'noy chastoty / M. M. Sokolov // Izvestiya Transsiba. — 2018. — № 2(34). — S. 150–158. Бушуев А. В. Рельсовые цепи: теоретические основы и эксплуатация: монография / А. В. Бушуев, В. И. Бушуев, С. В. Бушуев. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2014. — 311 с. Bushuev A. V. Rel'sovye cepi: teoreticheskie osnovy i ekspluataciya: monografiya / A. V. Bushuev, V. I. Bushuev, S. V. Bushuev. — Ekaterinburg: Ural'skiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya, 2014. — 311 s. Марюхненко В. С. Алгоритмизация первичной обработки радиосигналов / В. С. Марюхненко, Ю. Ф. Мухопад // Системный анализ в проектировании и управлении: труды X Международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 28 июня — 10 июля 2006 г.) / С. Е. Воронько, Л. А. Прус. — СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2006. — 218 с. — С. 98–101. Maryuhnenko V. S. Algoritmizaciya pervichnoy obrabotki radiosignalov / V. S. Maryuhnenko, Yu. F. Muhopad // Sistemnyy analiz v proektirovanii i upravlenii: trudy X Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii (Sankt-Peterburg, 28 iyunya — 10 iyulya 2006 g.) / S. E. Voron'ko, L. A. Prus. — SPb.: Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy politehnicheskiy universitet, 2006. — 218 s. — S. 98–101. Мудрая Н. Г. Применение шумоподобных сигналов для контроля сопротивления балласта железнодорожных путей / Н. Г. Мудрая, В. С. Марюхненко; науч. ред. В. Н. Бондаренко;отв.завып.А. А. Левицкий //Современные проблемы радиоэлектроники: сборник научных трудов. — Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2015. — 628 с. — С. 84–87. Mudraya N. G. Primenenie shumopodobnyh signalov dlya kontrolya soprotivleniya ballasta zheleznodorozhnyh putey / N. G. Mudraya, V. S. Maryuhnenko; nauch. red. V. N. Bondarenko;otv.zavyp.A. A. Levickiy //Sovremennye problemy radioelektroniki: sbornik nauchnyh trudov. — Krasnoyarsk: Sibirskiy federal'nyy universitet, 2015. — 628 s. — S. 84–87. Мудрая Н. Г. Алгоритм выявления неисправности рельсовой цепи в системе контроля с применением шумоподобных сигналов / Н. Г. Мудрая, В. С. Марюхненко, Ю. Ф. Мухопад // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2019. — № 2(62). — С. 141– 150. — DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).141-150. Mudraya N. G. Algoritm vyyavleniya neispravnosti rel'sovoy cepi v sisteme kontrolya s primeneniem shumopodobnyh signalov / N. G. Mudraya, V. S. Maryuhnenko, Yu. F. Muhopad // Sovremennye tehnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie. — 2019. — № 2(62). — S. 141– 150. — DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).141-150. Савушкин С. А. Методы оценки стоимости адаптации железнодорожной инфраструктуры к изменению климата / С. А. Савушкин, В. Г. Горбунов, А. В. Лемешкова // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. — 2023. — № 2(21). — С. 8–13. — DOI: 10.47501/ITNOU.2023.2.08-13. Savushkin S. A. Metody ocenki stoimosti adaptacii zheleznodorozhnoy infrastruktury k izmeneniyu klimata / S. A. Savushkin, V. G. Gorbunov, A. V. Lemeshkova // ITNOU: Informacionnye tehnologii v nauke, obrazovanii i upravlenii. — 2023. — № 2(21). — S. 8–13. — DOI: 10.47501/ITNOU.2023.2.08-13. Зачиняев Ю. В. Анализ и классификация формирователей линейно-частотно-модулированных радиосигналов с точки зрения уменьшения длительности формируемых сигналов / Ю. В. Зачиняев // Современные проблемы науки и образования. — 2012. — № 5. — С. 118. Zachinyaev Yu. V. Analiz i klassifikaciya formirovateley lineyno-chastotno-modulirovannyh radiosignalov s tochki zreniya umen'sheniya dlitel'nosti formiruemyh signalov / Yu. V. Zachinyaev // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. — 2012. — № 5. — S. 118. Oukhellou L. Fault diagnosis in railway track circuits using Dempster — Shafer classifier fusion / L. Oukhellou, A. Debi- olles, T. Denœux, P. Aknin // Engineering Applications of Artificial Intelligence. — 2010. — Vol. 23. — Pp. 117–128. — DOI: 10.1016/j.engappai.2009.06.005. Oukhellou L. Fault diagnosis in railway track circuits using Dempster — Shafer classifier fusion / L. Oukhellou, A. Debi- olles, T. Denœux, P. Aknin // Engineering Applications of Artificial Intelligence. — 2010. — Vol. 23. — Pp. 117–128. — DOI: 10.1016/j.engappai.2009.06.005. de Bruin T. Railway Track Circuit Fault Diagnosis Using Recurrent Neural Networks / T. de Bruin, K. Verbert, R. Babuska // IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems. — 2016. — Vol. 28. — Pp. 1–11. — DOI: 10.1109/TNNLS.2016.2551940. de Bruin T. Railway Track Circuit Fault Diagnosis Using Recurrent Neural Networks / T. de Bruin, K. Verbert, R. Babuska // IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems. — 2016. — Vol. 28. — Pp. 1–11. — DOI: 10.1109/TNNLS.2016.2551940.