Transport automation research Transport automation research Автоматика на транспорте 2412-9186 96116 10.20295/2412-9186-2025-11-01-16-29 Электронное моделирование Electronic simulation Электронное моделирование Simulation Modeling of the Robotic System Operations Designed for Parallel Train Break-Up on Automated Humps ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ РАСФОРМИРОВАНИЯ СОСТАВОВ НА СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРКАХ Кудюкин Владимир Валерьевич Kudyukin Vladimir Valer'evich v.kudukin@vniias.ru Вуколов Александр Владимирович Vukolov Aleksandr Vladimirovich a.vukolov@vniias.ru Кузьмин Владислав Сергеевич Kuz'min Vladislav Sergeevich vs.kuzmin@bk.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (АО «НИИАС») Москва Россия JSC Research and Design Institute of Informatization, Automation and Communication in Railway Transport (JSC NIIAS) Moscow Russian Federation Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (АО «НИИАС») Москва Россия JSC Research and Design Institute of Informatization, Automation and Communication in Railway Transport (JSC NIIAS) Moscow Russian Federation Российский университет транспорта (МИИТ) Россия Russian University of Transport (MIIT) Russian Federation Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (АО «НИИАС») Москва Россия JSC Research and Design Institute of Informatization, Automation and Communication in Railway Transport (JSC NIIAS) Moscow Russian Federation 13 03 2025 13 03 2025 11 1 16 29 13 03 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/96116/view

В рамках реализации Концепции «Цифровая железнодорожная станция» предполагается создание робототехнических комплексов, обеспечивающих автоматическую расцепку вагонов при роспуске железнодорожного подвижного состава на сортировочной горке. Настоящая статья посвящена вопросу выбора технико-эксплуатационных характеристик и алгоритма перемещения каретки мобильной платформы такого робототехнического комплекса. В статье приводится описание разработанной математической модели, учитывающей различные варианты перемещения каретки. С использованием разработанной модели было осуществлено сравнение различных вариантов выполнения мобильной платформы робототехнического комплекса, в том числе по количеству подряд сформированных отцепов. Моделирование показало, что увеличения числа подряд сформированных отцепов возможно достичь за счет повышения скорости и ускорения каретки мобильной платформы, а также за счет применения более сложного алгоритма перемещения каретки, требующего для своей реализации применения дополнительного путевого стационарного датчика, предназначенного для определения расстояния между текущими ординатами каретки и автосцепки, подлежащей расцепке.

Within the framework of the Digital Railway Terminal Concept, it is expected to create robotic complexes that provide automatic train break-up and wagon uncoupling at a sorting hump. This article deals with the issue of selecting technical and operational characteristics and algorithm for a mobile platform moving part of such a robotic complex. The article describes the developed mathematical model that takes into account various options of the mobile platform movements. Using the developed model, various designs of the robotic complex mobile platform have been compared including those by a number of consecutively formed wagon cuts. The simulation has shown that a greater number of consecutively formed wagon cuts can be achieved by increasing the speed and acceleration of the mobile platform carriage, as well as by using a more complex algorithm for the mobile platform carriage. This requires the use of an additional fixed track sensor designed for measuring the distance between the current carriage ordinates and automated couplers to be uncoupled.

 сортировочная станция; сортировочная горка; робототехнический комплекс; роспуск железнодорожных составов; технико-эксплуатационные характеристики marshaling yard; hump; robotic complex; train break-up from hump; technical and operational characteristics

Дудоров Е. А. Робототехнические комплексы для обслуживания подвижного состава / Е. А. Дудоров, К. А. Котова, В. В. Кудюкин, И. Г. Жиденко // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. — 2022. — № 1(57). — С. 50–55. Dudorov E. A. Robototehnicheskie kompleksy dlya obsluzhivaniya podvizhnogo sostava / E. A. Dudorov, K. A. Kotova, V. V. Kudyukin, I. G. Zhidenko // Vestnik Instituta problem estestvennyh monopoliy: Tehnika zheleznyh dorog. — 2022. — № 1(57). — S. 50–55. Кудюкин В. В. Роботизация как элемент цифровой трансформации / В. В. Кудюкин, Е. А. Дудоров, А. В. Вуколов, К. А. Котова // Железнодорожный транспорт. — 2022. — № 5. — С. 19–23. Kudyukin V. V. Robotizaciya kak element cifrovoy transformacii / V. V. Kudyukin, E. A. Dudorov, A. V. Vukolov, K. A. Kotova // Zheleznodorozhnyy transport. — 2022. — № 5. — S. 19–23. Дудоров Е. А. Система управления манипулятором робототехнического комплекса для обслуживания механизмов сцепки и тормозной системы железнодорожных вагонов / Е. А. Дудоров, К. А. Котова // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. — 2021. — Т. 12, № 1. — С. 58–64. Dudorov E. A. Sistema upravleniya manipulyatorom robototehnicheskogo kompleksa dlya obsluzhivaniya mehanizmov scepki i tormoznoy sistemy zheleznodorozhnyh vagonov / E. A. Dudorov, K. A. Kotova // Aktual'nye problemy sovremennoy nauki, tehniki i obrazovaniya. — 2021. — T. 12, № 1. — S. 58–64. Суюнбаев Ш. М. Устройство по автоматической расцепке вагонов при расформировании составов насортировочной горке / Ш. М. Суюнбаев // Материалы первой международной Научно-технической конференции «железнодорожный подвижной состав: проблемы, решения, перспективы» : материалы Первой Международной научно-технической конференции (Ташкент, 20–23 апреля 2022 г.). Ташкент, 20–23 апреля 2022 года. — Ташкент: Ташкентский государственный транспортный университет (ТГТрУ), 2022. — С. 161–165. Suyunbaev Sh. M. Ustroystvo po avtomaticheskoy rascepke vagonov pri rasformirovanii sostavov nasortirovochnoy gorke / Sh. M. Suyunbaev // Materialy pervoy mezhdunarodnoy Nauchno-tehnicheskoy konferencii «zheleznodorozhnyy podvizhnoy sostav: problemy, resheniya, perspektivy» : materialy Pervoy Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii (Tashkent, 20–23 aprelya 2022 g.). Tashkent, 20–23 aprelya 2022 goda. — Tashkent: Tashkentskiy gosudarstvennyy transportnyy universitet (TGTrU), 2022. — S. 161–165. Патент № 2410262 C1 Российская Федерация, МПК B61G 7/04. Устройство для автоматического расцепления автосцепок движущихся вагонов: № 2009143451/11: заявл. 24.11.2009: опубл. 27.01.2011 / О. В. Москвичев, В. В. Суетин, А. Г. Кузнецов [и др.]; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения» (СамГУПС). — 6 с. Patent № 2410262 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61G 7/04. Ustroystvo dlya avtomaticheskogo rascepleniya avtoscepok dvizhuschihsya vagonov: № 2009143451/11: zayavl. 24.11.2009: opubl. 27.01.2011 / O. V. Moskvichev, V. V. Suetin, A. G. Kuznecov [i dr.]; zayavitel' Gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego professional'nogo obrazovaniya «Samarskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya» (SamGUPS). — 6 s. Патент на полезную модель № 208417 U1 Российская Федерация, МПК B61G 7/04. Промышленный робот для автоматического расцепления движущихся грузовых вагонов: № 2021121688: заявл. 21.07.2021: опубл. 17.12.2021 / Р. Р. Садуев. — 8 с. Patent na poleznuyu model' № 208417 U1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61G 7/04. Promyshlennyy robot dlya avtomaticheskogo rascepleniya dvizhuschihsya gruzovyh vagonov: № 2021121688: zayavl. 21.07.2021: opubl. 17.12.2021 / R. R. Saduev. — 8 s. Патент № 2700208 C1 Российская Федерация, МПК B61G 7/04. Устройство для автоматического расцепления вагонов движущихся поездов: № 2018140628: заявл. 19.11.2018: опубл. 13.09.2019 / Ю. А. Панин, Д. И. Матях; заявитель Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО «ВНИКТИ»). — 11 с. Patent № 2700208 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61G 7/04. Ustroystvo dlya avtomaticheskogo rascepleniya vagonov dvizhuschihsya poezdov: № 2018140628: zayavl. 19.11.2018: opubl. 13.09.2019 / Yu. A. Panin, D. I. Matyah; zayavitel' Akcionernoe obschestvo Nauchno-issledovatel'skiy i konstruktorsko-tehnologicheskiy institut podvizhnogo sostava (AO «VNIKTI»). — 11 s. Патент № 2728968 C1 Российская Федерация, МПК B61G 7/04. Способ автоматического расцепления автосцепок движущихся вагонов и устройство его осуществления: № 2019132718: заявл. 16.10.2019: опубл. 03.08.2020 / В. Н. Зайков; заявитель Открытое акционерное общество «Российские железные дороги». — 12 с. Patent № 2728968 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61G 7/04. Sposob avtomaticheskogo rascepleniya avtoscepok dvizhuschihsya vagonov i ustroystvo ego osuschestvleniya: № 2019132718: zayavl. 16.10.2019: opubl. 03.08.2020 / V. N. Zaykov; zayavitel' Otkrytoe akcionernoe obschestvo «Rossiyskie zheleznye dorogi». — 12 s. Патент на полезную модель № 216043 U1 Российская Федерация, МПК B61G 7/04. Устройство автоматического расцепления вагонов: № 2022128548: заявл. 02.11.2022: опубл. 16.01.2023 / А. А. Сергеев, А. А. Заец, А. В. Дубовицкий [и др.]; заявитель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А. В. Хрулева» Министерства обороны Российской Федерации. — 9 с. Patent na poleznuyu model' № 216043 U1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61G 7/04. Ustroystvo avtomaticheskogo rascepleniya vagonov: № 2022128548: zayavl. 02.11.2022: opubl. 16.01.2023 / A. A. Sergeev, A. A. Zaec, A. V. Dubovickiy [i dr.]; zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe kazennoe voennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Voennaya akademiya material'no-tehnicheskogo obespecheniya imeni generala armii A. V. Hruleva» Ministerstva oborony Rossiyskoy Federacii. — 9 s. Патент 3095666 B1 Европейское патентное ведомство, МПК B61G1/24. Vorrichtung zum entkuppeln einer langgemachten schraubenkupplung [Устройство для расцепления длинной винтовой сцепки]; № 16166741.5: заявл. 22.04.2016; опубл. 23.11.2016 / Patrick Harrer, Mathias Hattinger, Martin Pachler, Christoph Zellner; заявитель: FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH. — 12 с. Patent 3095666 B1 Evropeyskoe patentnoe vedomstvo, MPK B61G1/24. Vorrichtung zum entkuppeln einer langgemachten schraubenkupplung [Ustroystvo dlya rascepleniya dlinnoy vintovoy scepki]; № 16166741.5: zayavl. 22.04.2016; opubl. 23.11.2016 / Patrick Harrer, Mathias Hattinger, Martin Pachler, Christoph Zellner; zayavitel': FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH. — 12 s. Патент 212861458 U Китайская Народная Республика, МПК B61G 7/04, B25J 11/00. Train unhooking robot system [Роботизированная система расцепки состава]; № 202021983274 .4: заявл. 11.09.2020; опубл. 02.04.2021 / YAO XIN, XIANG JIANG, LI YAN, ZHANG YANZHAO, LI CHAO, WANG RUGUI, YANG TAO, HUANG SHUGUANG, YANG XINHANG, CUI YUHUA, FANG HAITAO, WANG WEIYAO, SHAN NI; заявитель Shanghai Cool Robot Co ltd. — 8 с. Patent 212861458 U Kitayskaya Narodnaya Respublika, MPK B61G 7/04, B25J 11/00. Train unhooking robot system [Robotizirovannaya sistema rascepki sostava]; № 202021983274 .4: zayavl. 11.09.2020; opubl. 02.04.2021 / YAO XIN, XIANG JIANG, LI YAN, ZHANG YANZHAO, LI CHAO, WANG RUGUI, YANG TAO, HUANG SHUGUANG, YANG XINHANG, CUI YUHUA, FANG HAITAO, WANG WEIYAO, SHAN NI; zayavitel' Shanghai Cool Robot Co ltd. — 8 s. Патент 211617712 U Китайская Народная Республика, МПК B61G 7/04. Unhooking robot system for railway hump operation [Роботизированная система отцепления для эксплуатации железнодорожной горки]; № 201922371071.3: заявл. 26.12.2019; Transport automation research. No 1, Vol. 11, Marсh 2 025 29 ЭЛЕКТРОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ опубл. 02.10.2020 / ZHANG XIAOQIANG, MA YUKUN, AN DI, HU GAN, LI KEJIA, BAO LUKUN, CHE DEHUI, ZHANG LIANG, ZHANG DEFU, REN JIANZHONG, LI YANG, MA BIN, YU WANG, YANG LIN, ZHAO QINGYU, YANG GUANGWEI; заявитель Shenyang Qihui Robot Application Technology Co ltd China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS China Railway Shenyang Group Co Ltd Transportation and Economics Research Institute of CARS. — 16 с. Patent 211617712 U Kitayskaya Narodnaya Respublika, MPK B61G 7/04. Unhooking robot system for railway hump operation [Robotizirovannaya sistema otcepleniya dlya ekspluatacii zheleznodorozhnoy gorki]; № 201922371071.3: zayavl. 26.12.2019; Transport automation research. No 1, Vol. 11, Marsh 2 025 29 ELEKTRONNOE MODELIROVANIE opubl. 02.10.2020 / ZHANG XIAOQIANG, MA YUKUN, AN DI, HU GAN, LI KEJIA, BAO LUKUN, CHE DEHUI, ZHANG LIANG, ZHANG DEFU, REN JIANZHONG, LI YANG, MA BIN, YU WANG, YANG LIN, ZHAO QINGYU, YANG GUANGWEI; zayavitel' Shenyang Qihui Robot Application Technology Co ltd China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS China Railway Shenyang Group Co Ltd Transportation and Economics Research Institute of CARS. — 16 s. Патент 114802335 A Китайская Народная Республика, МПК B61G 7/04, B61H 13/00, B61D 15/00. Pin pulling and air pipe picking robot for train couplers [Робот для вытягивания штифтов и подбора воздушных труб для сцепок поездов]; № 202210300236 .1: заявл. 25.03.2022; опубл. 29.07.2022 / HUANG SHUGUANG, YANG TAO, WANG RUGUI, YANG XINHANG; заявитель Beijing Huili Intelligent Technology Co ltd. — 10 с. Patent 114802335 A Kitayskaya Narodnaya Respublika, MPK B61G 7/04, B61H 13/00, B61D 15/00. Pin pulling and air pipe picking robot for train couplers [Robot dlya vytyagivaniya shtiftov i podbora vozdushnyh trub dlya scepok poezdov]; № 202210300236 .1: zayavl. 25.03.2022; opubl. 29.07.2022 / HUANG SHUGUANG, YANG TAO, WANG RUGUI, YANG XINHANG; zayavitel' Beijing Huili Intelligent Technology Co ltd. — 10 s. Патент 10471976 B2 Соединенные Штаты Америки, МПК B61G 7/04, B25J 5/00, G05D 1/02. Railway maintenance device [Устройство для обслуживания железных дорог]; № 15 / 201,336: заявл. 01.07.2016; опубл. 12.11.2019 / Zahid F. Mian; заявитель International Electronic Machines Corp. — 27 с. Patent 10471976 B2 Soedinennye Shtaty Ameriki, MPK B61G 7/04, B25J 5/00, G05D 1/02. Railway maintenance device [Ustroystvo dlya obsluzhivaniya zheleznyh dorog]; № 15 / 201,336: zayavl. 01.07.2016; opubl. 12.11.2019 / Zahid F. Mian; zayavitel' International Electronic Machines Corp. — 27 s. Патент № 2450946 C1 Российская Федерация, МПК B61G 7/04. Система авторасцепки вагонов на сортировочной горке: № 2010151130/11: заявл. 14.12.2010: опубл. 20.05.2012 / В. Б. Свердлов, С. Г. Акмалов, Г. Ю. Иргер; заявитель Открытое акционерное общество «Российские железные дороги». — 12 с. Patent № 2450946 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61G 7/04. Sistema avtorascepki vagonov na sortirovochnoy gorke: № 2010151130/11: zayavl. 14.12.2010: opubl. 20.05.2012 / V. B. Sverdlov, S. G. Akmalov, G. Yu. Irger; zayavitel' Otkrytoe akcionernoe obschestvo «Rossiyskie zheleznye dorogi». — 12 s.