СЦБИСТ - сайт железнодорожников №1 - Цифровые двойники железнодорожной инфраструктуры и ТИМ-решения: обзор платформ и проектов

Цифровые двойники железнодорожной инфраструктуры и ТИМ-решения: обзор платформ и проектов

Зуев Денис Владимирович — канд. техн. наук, генеральный директор. Научные интересы: нейронные сети, цифровые двойники. E-mail: zuevdv@gmail.com
Бочкарев Сергей Владимирович— канд. техн. наук, технический директор. Научные интересы: нейронные сети, цифровые двойники. E-mal: bochkareffsv@yandex.ru
ООО «Синтез АТ», Россия, 199004, Санкт-Петербург, Средний пр. Васильевского острова, д. 28/2

Для цитирования: Зуев Д. В., Бочкарев С. В. Цифровые двойники железнодорожной инфраструктуры и ТИМ-решения: обзор платформ и проектов // Интеллектуальные технологии на транспорте. 2026. № 1 (45). С. 5-15. DOI: 10.20295/2413-2527-2026-145-5-15

Аннотация. Цифровые двойники железнодорожной инфраструктуры и подвижного состава становятся базовой технологией повышения надежности, энергоэффективности и управляемости перевозочного процесса за счет сквозной интеграции данных жизненного цикла (изыскания — проектирование — строительство — эксплуатация — ТОиР). Цель: структурировать современные решения класса «цифровой двойник» в железнодорожной отрасли. Результаты: выполнен обзор корпоративных платформ и отраслевых экосистем (эксплуатационные платформы мониторинга состояния, ТИМ-решения для инфраструктуры, технология управления жизненным циклом продукта уровня сети), а также прикладных проектов у операторов и производителей. Предложена классификация по типам решений и этапам жизненного цикла, приведена сравнительная матрица ведущих платформ и кейсов, рассмотрены вопросы стандартизации (форматы OpenBIM/IFC), требований информационной безопасности и эксплуатационных параметров. Практическая значимость: результаты обзора могут быть использованы при выборе технологического стека и разработке дорожной карты внедрения цифровых двойников на железнодорожном транспорте.
Ключевые слова: цифровой двойник, железнодорожная инфраструктура, технологии информационного моделирования, ТИМ-решения, технология управления жизненным циклом продукта, среда общих данных, мониторинг состояния, предиктивное обслуживание, OpenBIM, информационная безопасность
2.3.6 — методы и системы защиты информации, информационная безопасность (технические науки); 2.9.8 — интеллектуальные транспортные системы (технические науки)

Содержание

Введение

Цифровые двойники (ЦД) в железнодорожной отрасли развиваются как ответ на рост сложности инфраструктуры и подвижного состава, ужесточение требований к безопасности и пунктуальности, а также необходимость снижения стоимости жизненного цикла активов [1]. Практика внедрений охватывает как эксплуатационные контуры (предиктивное обслуживание, мониторинг состояния), так и инвестиционные контуры (ТИМ-проектирование, управление строительством, управление активами). В обзоре зафиксированы решения и кейсы, реализуемые в России, Германии, Франции, Нидерландах, Китае, Великобритании и США, что позволяет сопоставить подходы операторов и вендоров в разных регуляторных и технологических средах [2, 3].

Концепция цифрового двойника и место ТИМ в железнодорожной отрасли

Представление каждого физического объекта контроля в формате цифровой информационной модели и обеспечение взаимодействия и информационной связи между ними, включая цифровое и физическое пространство, позволяет отобразить концепцию технологии цифрового двойника.

https://scbist.com/scb/uploaded/184244_1779804800.jpg

Для обеспечения информационной связи между физическим объектом контроля и его цифровой модели требуется устанавливать контроллеры, которые будут измерять диагностические параметры объекта контроля (рис. 1). Значения параметров, измеряемые контроллерами, должны аккумулироваться в цифровой информационной модели (ЦИМ) объекта контроля. По мере наполнения данных ЦИМ объекта контроля преобразуется в цифровой двойник, что позволит решать задачи диагностирования и предиктивной аналитики в процессе эксплуатации. Цифровой двойник будет учитывать все изменения, происходящие с объектом контроля, накапливать диагностическую информацию о его поведении, что позволит адекватно описывать и прогнозировать поведение физического объекта. На основе данных цифрового двойника объекта контроля может быть реализована поддержка принятия решений по содержанию и техническому обслуживанию объекта контроля [4].
Цифровой двойник железнодорожной системы опирается на два класса данных:
1. Проектно-изыскательские данные (технологии информационного моделирования (ТИМ), технологии управления жизненным циклом объекта) — это комплекс научно обоснованных сведений о природных, геологических, экологических и климатических условиях участка, необходимых для проектирования, строительства и реконструкции («как спроектировано / как построено»).

2. Эксплуатационные данные (системы технической диагностики и мониторинга и IoT, планы техобслуживания и ремонта (ТОиР), диагностика, события, осмотры) — это совокупность технических параметров, определяющих надежность, работоспособность и эффективность использования объекта (машины, материала, здания) в реальных условиях («как работает сейчас»).

Поток диагностических данных от множества датчиков на подвижном составе и в инфраструктуре синхронизирует виртуальную модель с реальным объектом вблизи реального времени, обеспечивая прозрачность состояния и основу для предиктивной аналитики и оптимизационных сценариев [1, 4].
На протяжении жизненного цикла (особенно этапа эксплуатации) ЦИМ объекта контроля претерпевает постепенное преобразование сначала в части уточнения геометрических и атрибутивных параметров, а затем трансформации в соответствии с эксплуатационными событиями, выражающимися в основном в изменениях, вносимых при техническом обслуживании, реконструкциях и капитальных ремонтах.

Таким образом, для каждого этапа жизненного цикла ЦИМ объекта должна содержать отдельную структуру данных, полностью характеризующую ее геометрическую и атрибутивную составляющие, а также дополнительные сведения и документы, необходимые на данном этапе. По мере завершения формирования модели и перехода на следующий этап жизненного цикла структура этапа должна закрываться и исключать несанкционированное внесение изменений [5-7].
Постепенное накопление данных в ЦИМ от информационных систем на этапе эксплуатации и ввод их из уже имеющихся в эксплуатации справочников делает целесообразным их использование в качестве единого источника достоверных данных для передачи непосредственно в системы управления жизненным циклом.
Разработанная и постоянно развиваемая единая корпоративная платформа проектирования и ведения технической документации (ЕКП ТД) для использования в ОАО «РЖД» служит базой для разработки цифрового двойника инфраструктурного комплекса ОАО «РЖД». Первоисточником информации для создания цифрового двойника является рабочая и конструкторская документация, ведение которой заложено в ЕКП ТД.

https://scbist.com/scb/uploaded/184244_1779804970.jpg

Получение географических координат с картографических веб-сервисов и от систем пространственного сканирования и использование их в технической документации позволяет строить масштабные планы инфраструктуры и учитывать данные о высотном расположении объектов.
Получение от заводов-изготовителей и проектных институтов конструкторской и рабочей документации на устройства и их 3Р-моделей в АСУ BIM (Building Information Modeling) позволит формировать объем геометрических, количественных, а также любых атрибутивных данных в привязке к конкретным объектам строительства и их конструкциям, необходимых для задач управления и информационного моделирования.

Пример схемы взаимодействия информационного моделирования АСУ BIM и цифрового двойника хозяйства автоматики и телемеханики выглядит следующим образом:
• заводы-изготовители передают в автоматизированную обучающую систему (АОС-ШЧ) заводской паспорт и 3Р-модели устройств, затем данные передаются в информационно-аналитическую систему обеспечения процессов в хозяйстве автоматики и телемеханики (ИАС-Ш);
• проектные институты передают проект в формате ОФ-ТД (отраслевой формат технической документации) в ЕКП ТД;
• ИАС-Ш выступает интеграционной точкой для получения данных от информационных систем хозяйства автоматики и телемеханики и аккумулирует в себе данные с последующей передачей информации в ЕКП ТД;
• в ЕКП ТД формируются цифровые двойники объектов железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) и наполняются атрибутивными значениями;
• из ЕКП ТД в АСУ BIM передаются цифровые двойники объектов ЖАТ и двухниточные планы станции. B АСУ BIM осуществляется:

- проверка на ошибки в проектах от проектных институтов и отправка обратно на доработку в случае необходимости;
- наполнение моделей объектов ОАО «РЖД» атрибутивными значениями;
- формирование масштабных планов;
- геопозиционирование конструкций объектов ОАО «РЖД»;
- формирование цифрового двойника инфраструктурного комплекса ОАО «РЖД»;
- передача после реализации строительства и формирования цифрового двойника инфраструктурного комплекса ОАО «РЖД» выверенной документации в ЕКП ТД для последующей эксплуатации.

Классификация решений и охват жизненного цикла

По типам решения сгруппированы следующим образом (табл. 1):
• корпоративная платформа — решения общекомпанейского уровня (инфраструктура, единые стандарты безопасности и авторизации);
• платформа — специализированные технологические фундаменты (например, платформа данных, low-code-конструкторы), на которых строятся конкретные продукты;
• проект — точечные решения, направленные на конкретную бизнес-задачу, имеющие четкие временные рамки и уникальный функционал.

https://scbist.com/scb/uploaded/184244_1779805119.jpg

По охвату стадий жизненного цикла (табл. 2) доминируют эксплуатационные внедрения (мо-ниторинг/ТО/оптимизация), что логично: именно там достигается быстрый эффект за счет снижения внеплановых отказов и простоев [2].

Сравнительный обзор ключевых платформ и экосистем

В табл. 3 приведена матрица, позволяющая сопоставить решения по типу, объекту охвата, ключевой функции и зрелости (промышленная эксплуа-тация/пилот/развертывание).
Эксплуатационные платформы мониторинга состояния и предиктивной аналитики
Подход эксплуатационного цифрового двойника реализуется как объединение телеметрии, данных ТОиР и аналитики с выдачей рекомендаций/ предупреждений [1]. Отдельно стоит отметить следующие проекты:
• Railigent X — ориентация на предиктивное обслуживание, интеграция большого числа источников данных, расширение на инфраструктурные подсистемы.
• HealthHub Platform — заявлено объединение более 20 источников данных (включая эксплуатационные и внешние), обработка в реальном времени и рекомендации по обслуживанию и режимам эксплуатации. Приведены эффекты пилотов SNCF (французская железнодорожная компания) на участке Париж — Лион, а также кейс снижения неожиданных неисправностей в Нидерландах.
• «Доверенная среда локомотивного комплекса» и «Умный локомотив» — консолидация данных по тяговому парку и предиктивная аналитика на основе сенсоров и облачной обработки (пилоты и предотвращение отказов за счет раннего выявления проблемных узлов).

РГМ-/В1М-платформы уровня сети и жизненного цикла

Следует выделить такие проекты, как:

1. 3DEXPERIENCE (Virtual Twin) — бизнес-платформа и инновационная платформа, которая предоставляет организациям целостное видение их деловой активности и экосистемы в режиме реального времени.
2. OpenRail + iTwin — платформа полного жизненного цикла инфраструктуры, где ТИМ-контур интегрируется с эксплуатацией (изыскания 一 проект 一 стройка 一 эксплуатация).

Проекты цифровых двойников: кейсы по странам и операторам
Для прикладных проектов полезно сравнивать объект охвата, функцию (оптимизация ремонтов, энергопотребления, расписаний), зрелость (табл. 4).

Стандартизация и совместимость (OpenBIM/IFC)

Практика внедрения ЦД для инфраструктуры прямо зависит от зрелости стандартов дан
ных и возможностей обмена между вендорами. В [7, 12] подчеркивается значимость адаптации IFC для инфраструктурных объектов и развитие OpenBIM-подходов как основы межплатформенной совместимости. В табл. 5 представлен свод по поддержке стандартов IFC/OpenBIM.
Отдельно следует отметить buildingSMART как ключевую международную организацию, развивающую OpenBIM-подходы и IFC-эко систему: в [7, 12] это рассматривается как критически важный слой совместимости.

Требования информационной безопасности и доверенная эксплуатация

Для цифровых двойников, особенно на критической инфраструктуре, типовой набор требований включает разграничение доступа (Role-Based Access Control — RBAC), защищенный канал, шифрование данных на хранении и аудит действий [13]. Для платформенного класса решений такие требования фиксируются как базовые, тогда как для отдельных проектов детали зависят от оператора и архитектуры развертывания. Свод по требованиям информационной безопасности представлен в табл. 6.

Эксплуатационные характеристики: развертывание, поток данных, задержки, SLA, KPI
Для практического внедрения ЦД-платформы важны не только функции, но и операционная физика системы: где развернуто (локально/облако/ги-брид), какой профиль данных (пакетный/потоковый), ожидаемая задержка передачи данных и измеримые KPI (например, снижение аномалий, ускорение обследований, предотвращение отказов, оптимизация энергопотребления) [8]. Свод представлен в табл. 7.
Практические выводы и рекомендации по выбору стека
Создание единого информационного пространства в системе диагностирования и мониторинга физических активов является одним из ключевых направлений стратегии цифровой трансформации и инициатив ОАО «РЖД».

https://scbist.com/scb/uploaded/184244_1779805255.jpg

Объединение диагностических баз данных в единое информационное пространство позволит:

• улучшить межуровневое взаимодействие;
• синхронизировать работу производственных подразделений, осуществляющих диагностирование и мониторинг физических активов;
• обеспечить достоверный учет фактического наличия и состояния диагностических комплексов и инструментов (технических и программных средств);
• повысить уровень предиктивной аналитики.

На основе рассмотренных решений можно выделить устойчивые паттерны внедрения:
1. Начинать с эксплуатационных кейсов (предиктивное ТО, мониторинг состояния), где проще доказать экономический эффект и обкатать данные/ИБ

2. Параллельно строить слой данных и интеграций: системы технической диагностики и мониторинга / интернет вещей + осмотры + ТОиР + BIM/GIS, с единым реестром активов и контролем качества данных [5].
3. Закладывать совместимость (OpenBIM/IFC там, где есть инфраструктурный BIM-контур) и избегать закрытых моделей данных без экспортного контура [7].
4. Заранее фиксировать эксплуатационные параметры и KPI, чтобы ЦД не оставался витриной визуализации, а работал как контур управления и принятия решений [8].

Заключение

Проведенный обзор показывает, что цифровые двойники на железнодорожном транспорте
развиваются по двум взаимодополняющим траекториям:

• эксплуатационные платформы мониторинга состояния и предиктивной аналитики;
• сквозные ТИМ и экосистемы управления жизненного цикла инфраструктуры, включая сценарное моделирование на уровне сети.

На стороне внедрения ключевыми факторами успеха являются качество и полнота данных, стандартизация (особенно для инфраструктурного ТИМ), выполнение требований информационной безопасности и измеримость эффекта через KPI [13]. Представленные классификация и сравнительные таблицы могут служить основой для выбора платформы, проектирования архитектуры интеграций и формирования дорожной карты внедрения цифровых двойников в железнодорожных организациях.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Грузд Д. Е. Цифровые двойники на железнодорожном транспорте // Вопросы права. 2024. № 2. С. 143-144.
2. Цифровые двойники // РЖД Цифровой. 2022. 3 декабря. URL: http://rzddigital.ru/technology/tsifrovye-dvoyniki/ (дата обращения: 12.02.2026).
3. Озеров А. В., Бочков А. В. Текущее состояние и перспективы мировых исследований в области интеллектуального железнодорожного транспорта // Интеллектуальный транспорт. 2025. № 2 (34). С. 43-66.
4. Прохоров А. Н., Лысачев М. Н. Цифровой двойник: анализ, тренды, мировой опыт: корпоративное издание / науч. ред. А. И. Боровков. 1-е изд., испр. и доп. М.: АльянсПринт, 2020. 400 с.
5. Цифровая железная дорога — ERTMS, BIM, GIS, PLM и цифровые двойники / В. П. Куприянов-ский [и др.] // Современные информационные технологии и ИТ-образов ание. 2017. Т. 13, № 3. С. 129-166. DOI: 10.25559/SITITO.2017.3.546.
6. ISO 19650-1:2018. Organization and digitization of information about buildings and civil engineering works, including building information modelling (BIM) — Information management using building information modelling. Part 1: Concepts and principles. Geneva: International Organization for Standardization, 2018. 44 p.
7. IFC 4.3.2 Documentation. URL: http://ifc43-docs.standards.buildingsmart.org (дата обращения: 12.02.2026).
8. Railigent X — Rail Asset Management // Siemens Mobility Global. URL: []http://www.mobility.siemens.com/global/ en/portfolio/digital-solutions-software/digital-services/railigent-x.html (дата обращения: 12.02.2026).
9. Chen M. Unleashing the Benefits of Virtual Twins in Rail // Dassault Systemes Blog. 2023. 3 July. URL: []http://blog.3ds.com/industries/business-services/unleashing-the-benefits-of-virtual-twins-in-rail (дата обращения: 12.02.2026).
10. Bentley Systems. Digital Twins Drive Better Outcomes across Rail Lifecycle: e-book. 2022. URL: http://www.bentley.com/wp-content/uploads/ebook-digital-twins-rail-asset-lifecycle-en.pdf[] (дата обращения: 12.02.2026).
11. Alstom Launches HealthHub, an Innovative Tool for Predictive Maintenance // Alstom Company Official Website. 2014. 23 September .URL: http://www.alstom.com/press-releases-news/2014/9/innotrans2014-alstom-launches-healthhub-an-innovative-tool-for-predictive-maintenance- (дата обращения: 12.02.2026).
12. ISO/IEC 27001:2022. Information security, cybersecurity and privacy protection — Information security management systems — Requirements. Geneva: International Organization for Standardization, 2022. 26 p.
13. The Solution for the Digital Rail Network. URL: []http://www.bahnbaugruppe.de/bahnbaugruppe-en/Sustainable-Innovative/Multisensor-Platform-12836384 (дата обращения: 12.02.2026).
14. East Coast Digital Programme // Network Rail. URL: http://www.networkrail.co.uk/our-work/our-routes/east-coast/east-coast-digital-programme (дата обращения: 12.02.2026).
15. Union Pacific Signs Largest Locomotive Modernization Deal in Rail Industry History with Wabtec // Union Pacific. 2022. 27 July. URL: http://www.up.com/press-releases/service/wabtec-locomotive-modernization-nr-220727[/] (дата обращения: 12.02.2026).
16. Jihan G. Virtual Railroads, Real Impact: How Digital Twins Drive Efficiency // Norfolk Southern Company Official Website. 2026. 14 January. URL: http://www.norfolksouthern.com/en/newsroom/story-yard/virtual-railroads--real-impact--how-digital-twins-drive-efficiency[/] (дата обращения: 12.02.2026).
17. Поезд «Фусин» прибыл в Яньань: протяженность высокоскоростных железных дорог Китая превысила 50 000 км // CRRC Group Official Website. 2026. 4 January. URL: http://www.crrcgc.cc/ru/2026-01/20/ article_2026012013483345175.html (дата обращения: 12.02.2026).
18. Liu Z., Lin S. Digital Twin Model and Its Establishment Method for Steel Structure Construction Processes // Buildings. 2024. Vol. 14, iss. 4. Art. No. 1043. 17 p. DOI: 10.3390/buildings14041043.
19. China Mobile, ZTE Revolutionize High-Speed Railway with 5G-A Digital Twin // ZTE Corporation Official Website. 2024. 25 March. URL: http://www.zte.com.cn/global/about/news/china-mobile-zte-revolutionize-high-speed-railway-with-5g-a-digital-twin.html (дата обращения: 12.02.2026).