<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of scientific research results</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of scientific research results</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Бюллетень результатов научных исследований</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="online">2223-9987</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">84695</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.20295/2223-9987-2024-02-86-99</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Проблематика транспортных систем</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Проблематика транспортных систем</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Intelligent system for monitoring locomotive driver alertness and actions</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Интеллектуальная система контроля бдительности и действий машиниста</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Володин</surname>
       <given-names>Анатолий Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Volodin</surname>
       <given-names>Anatoliy Aleksandrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Сычугов</surname>
       <given-names>Антон Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Sychugov</surname>
       <given-names>Anton Nikolaevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Урасинов</surname>
       <given-names>Даниил Игоревич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Urasinov</surname>
       <given-names>Daniil Igorevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Денисенко</surname>
       <given-names>Павел Андреевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Denisenko</surname>
       <given-names>Pavel Andreevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Андреев</surname>
       <given-names>Кирилл Денисович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Andreev</surname>
       <given-names>Kirill Denisovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-5"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Волощук</surname>
       <given-names>Вадим Игоревич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Voloschuk</surname>
       <given-names>Vadim Igorevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-6"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <city>Saint-Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <city>Saint-Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <city>Saint-Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <city>Saint-Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-5">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <city>Saint-Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-6">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Южный федеральный университет</institution>
     <city>Ростов-на-Дону</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Southern Federal University, 105, st. Bolshaya Sadovaya</institution>
     <city>Rostov-on-Don</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2024-06-28T12:59:40+03:00">
    <day>28</day>
    <month>06</month>
    <year>2024</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2024-06-28T12:59:40+03:00">
    <day>28</day>
    <month>06</month>
    <year>2024</year>
   </pub-date>
   <volume>2024</volume>
   <issue>2</issue>
   <fpage>86</fpage>
   <lpage>99</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2024-06-28T00:00:00+03:00">
     <day>28</day>
     <month>06</month>
     <year>2024</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://atjournal.ru/en/nauka/article/84695/view">https://atjournal.ru/en/nauka/article/84695/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель: в статье рассматривается подход к разработке системы контроля бдительности и действий машиниста с помощью технического зрения и нейросетевых моделей. Основной целью проводимых исследований является повышение безопасности железнодорожного транспорта. Методы: сбор данных из различных источников, аннотация, очистка и нормализация данных, обучение нейросети на основе видеозаписей лиц машинистов в различных состояниях и данных об их поведении. Алгоритмы обучения нейросетей на архитектуре сверточных нейронных сетей, методы обучения с учителем, методы сегментации масок и пропорциональное изменение размера области интереса, методы сегментации масок для определения контура объекта на изображении, алгоритмы глубокого обучения, такие как стохастический градиентный спуск и обратное распространение ошибки. Результаты: разработана система, которая определяет эмоциональное состояние машиниста на основе видеопотока в реальном времени, обнаруживая признаки усталости или отвлечения, предупреждая о возможных опасных ситуациях. Такой подход позволит оперативно реагировать на риски, которые возникают в процессе управления поездом, что позволяет повысить уровень безопасность движения поездов. Практическая значимость: разработанная система контроля бдительности и действий машиниста может быть внедрена на локомотивах или моторвагонном подвижном составе для реального мониторинга и предотвращения аварийных ситуаций.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Objective: the article considers an approach to the development of a system for monitoring the vigilance and actions of the driver using technical vision and neural network models. The main purpose of the research is to improve the safety of railway transport. Methods: data collection from various sources, annotation, data purification and normalization, neural network training based on video recordings of drivers’ faces in various states and data on their behavior. Neural network learning algorithms based on the architecture of convolutional neural networks, teaching methods with a teacher, mask segmentation methods and proportional resizing of the area of interest, mask segmentation methods for determining the contour of an object in an image, deep learning algorithms such as stochastic gradient descent and error back propagation. Results: a system has been developed that determines the emotional state of the driver based on a real-time video stream, detecting signs of fatigue or distraction, warning of possible dangerous situations. This approach will allow you to quickly respond to the risks that arise in the process of train control, which allows you to increase the level of train safety. Practical significance: a system for monitoring the vigilance and actions of the driver has been developed and can be implemented on locomotives or motor-car rolling stock for real monitoring and prevention of emergency situations.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>система</kwd>
    <kwd>машинист</kwd>
    <kwd>машинное обучение</kwd>
    <kwd>безопасность</kwd>
    <kwd>железнодорожный транспорт</kwd>
    <kwd>анализ данных</kwd>
    <kwd>нейросеть</kwd>
    <kwd>аварии</kwd>
    <kwd>предупреждение</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>system</kwd>
    <kwd>driver</kwd>
    <kwd>machine learning</kwd>
    <kwd>safety</kwd>
    <kwd>railway transportation</kwd>
    <kwd>data analysis</kwd>
    <kwd>neural network</kwd>
    <kwd>accidents</kwd>
    <kwd>warnings</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Щербина Н. В. Регуляция функционального состояния машинистов локомотивных бригад с применением БОС-тренинга: факторный анализ экспериментальных данных // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2021. Т. 19, № 4. С. 28–36.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Scherbina N. V. Regulyaciya funkcional'nogo sostoyaniya mashinistov lokomotivnyh brigad s primeneniem BOS-treninga: faktornyy analiz eksperimental'nyh dannyh // Doklady Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta informatiki i radioelektroniki. 2021. T. 19, № 4. S. 28–36.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Орлова Н. В. Анализ факторов риска и профилактика нарушений ритма сердца у машинистов локомотивов железнодорожного транспорта // Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Анализ риска здоровью — 2021. Внешнесредовые, социальные, медицинские и поведенческие аспекты. 2021. С. 132.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Orlova N. V. Analiz faktorov riska i profilaktika narusheniy ritma serdca u mashinistov lokomotivov zheleznodorozhnogo transporta // Materialy XI Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. Analiz riska zdorov'yu — 2021. Vneshnesredovye, social'nye, medicinskie i povedencheskie aspekty. 2021. S. 132.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Руководство по управлению безопасностью полетов DOC 9859, изд. 4 // ICAO, Канада, 2018. 218 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rukovodstvo po upravleniyu bezopasnost'yu poletov DOC 9859, izd. 4 // ICAO, Kanada, 2018. 218 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Комплект оборудования системы контроля дееспособности вахтенного помощника капитана СКДВП: руководство по эксплуатации ННПМ.468214.001РЭ // МРС Электроникс, Нижний Новгород, 2017. 36 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Komplekt oborudovaniya sistemy kontrolya deesposobnosti vahtennogo pomoschnika kapitana SKDVP: rukovodstvo po ekspluatacii NNPM.468214.001RE // MRS Elektroniks, Nizhniy Novgorod, 2017. 36 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бонч-Бруевич В. В., Дементиенко В. В., Кремез А. С. и др. Дистанционный контроль бодрствования водителя в рейсе // Автоматизация в промышленности. 2015. № 2.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bonch-Bruevich V. V., Dementienko V. V., Kremez A. S. i dr. Distancionnyy kontrol' bodrstvovaniya voditelya v reyse // Avtomatizaciya v promyshlennosti. 2015. № 2.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Самофалов И. В., Нефедьев А. И. Интеллектуальная система контроля психоэмоционального состояния водителя автотранспортного средства // Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт. 2020. № 2.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Samofalov I. V., Nefed'ev A. I. Intellektual'naya sistema kontrolya psihoemocional'nogo sostoyaniya voditelya avtotransportnogo sredstva // Energo- i resursosberezhenie: promyshlennost' i transport. 2020. № 2.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Поспелов П. И., Таташев А. Г., Трофименко Ю. В. и др. Подход к исследованию факторов риска совершения нарушений, связанных с использованием смартфонов во время вождения // T-Comm. 2021. № 12 [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ podhod-k-issledovaniyu-faktorov- riska-soversheniya- narusheniy-svyazannyh- s-ispolzovaniem-smartfonov-vo-vremya-vozhdeniya</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pospelov P. I., Tatashev A. G., Trofimenko Yu. V. i dr. Podhod k issledovaniyu faktorov riska soversheniya narusheniy, svyazannyh s ispol'zovaniem smartfonov vo vremya vozhdeniya // T-Comm. 2021. № 12 [Elektronnyy resurs]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ podhod-k-issledovaniyu-faktorov- riska-soversheniya- narusheniy-svyazannyh- s-ispolzovaniem-smartfonov-vo-vremya-vozhdeniya</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Мяктов И. В., Шалев В. С. Усовершенствованная система проверки бодрствования машиниста // Молодежная наука. 2022. С. 241–244.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Myaktov I. V., Shalev V. S. Usovershenstvovannaya sistema proverki bodrstvovaniya mashinista // Molodezhnaya nauka. 2022. S. 241–244.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Нероденко А. А. Безопасности движения поездов, оснащенных приборами КЛУБ-У // Проблемы и основные направления развития высшего технического образования. 2022. С. 43–47.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Nerodenko A. A. Bezopasnosti dvizheniya poezdov, osnaschennyh priborami KLUB-U // Problemy i osnovnye napravleniya razvitiya vysshego tehnicheskogo obrazovaniya. 2022. S. 43–47.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кравчук Д. А. Ультразвуковая система контроля психофизиологического состояния машиниста поезда // Известия Юго-Западного государственного университета. Медицинское приборостроение. 2020. Т. 10. № 1. С. 134–142.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kravchuk D. A. Ul'trazvukovaya sistema kontrolya psihofiziologicheskogo sostoyaniya mashinista poezda // Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Medicinskoe priborostroenie. 2020. T. 10. № 1. S. 134–142.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Хромов С. К., Кулагин М. А., Сидоренко В. Г. Автоматизация сопровождения пользователей автоматизированных систем управления на базе машинного обучения // Новые информационные технологии в исследовании сложных структур. 2020. С. 74–75.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Hromov S. K., Kulagin M. A., Sidorenko V. G. Avtomatizaciya soprovozhdeniya pol'zovateley avtomatizirovannyh sistem upravleniya na baze mashinnogo obucheniya // Novye informacionnye tehnologii v issledovanii slozhnyh struktur. 2020. S. 74–75.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Dai J. Real-time and accurate object detection on edge device with TensorFlow Lite // Journal of physics: conference series. IOP Publishing, 2020. Т. 1651, no. 1. P. 012114.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dai J. Real-time and accurate object detection on edge device with TensorFlow Lite // Journal of physics: conference series. IOP Publishing, 2020. T. 1651, no. 1. P. 012114.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Cui Y. Multi-EmoNet: a novel multi-task neural network for driver emotion recognition // IFAC-PapersOnLine. 2020. Т. 53, no. 5. P. 650–655.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Cui Y. Multi-EmoNet: a novel multi-task neural network for driver emotion recognition // IFAC-PapersOnLine. 2020. T. 53, no. 5. P. 650–655.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Duth P. S., Poojashree B. S. Human Activity Detection Using Pose Net // International Conference on Futuristic Technologies (INCOFT). IEEE, 2022. P. 1–5.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Duth P. S., Poojashree B. S. Human Activity Detection Using Pose Net // International Conference on Futuristic Technologies (INCOFT). IEEE, 2022. P. 1–5.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
