Digital Twin Concept of the ETCS application

• Autorzy: Kochan Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.8199

Warianty tytułu

PL

Koncepcja cyfrowego bliźniaka aplikacji ETCS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the concept of a digital twin for the ETCS application. The ERTMS system is a technical solution aimed at ensuring interoperability of the railway system in the field of signalling within the European Union. It is also an important factor in the digitisation and automation of railways. Due to its complexity, it needs solutions to support its activities in all phases of the life cycle, in particular design, implementation, maintenance and operation. A digital twin is a virtual representation of a real system. According to many definitions, this mapping should be as close to identical as possible. Such a mapping should, by definition, accompany the real system throughout its lifetime, providing a consistent description of the current state and history of its operation. This mapping should be the primary source of information about the real system for all stakeholders interested in its operation. This paper presents the basic assumptions of the Digital Twin of the ETCS application in terms of its structure and its application to the verification of its correctness.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję cyfrowego bliźniaka aplikacji ETCS. System ERTMS/ETCS jest rozwiązaniem technicznym mającym na celu zapewnienie interoperacyjności systemu kolei w zakresie sterowania ruchem kolejowym na obszarze Unii Europejskiej. Jest również istotnym czynnikiem w procesie cyfryzacji i automatyzacji kolei. Ze względu na swoją złożoność potrzebuje rozwiązań, które będą wspomagać działania z nim związane na wszystkich etapach cyklu życia, a szczególności projektowaniu, wdrażaniu, utrzymaniu i eksploatacji. Cyfrowy bliźniak jest wirtualnym odwzorowaniem rzeczywistego systemu. Zgodnie z wieloma definicjami to odwzorowanie powinno być jak najbardziej zbliżone do identyczności. Takie odwzorowanie z założenia powinno towarzyszyć rzeczywistemu systemowi przez cały okres istnienia zapewniając spójny opis aktualnego stanu i historii jego działania. To odwzorowanie powinien stanowić podstawowe źródło informacji o rzeczywistym systemie dla wszystkich interesariuszy zainteresowanych jego działaniem. Artykuł przedstawia podstawowe założenia Cyfrowego Bliźniaka aplikacji ETCS w zakresie jego struktury i zastosowania do weryfikacji jego poprawności.

Słowa kluczowe

EN

ETCS application; digital twin; digital railway; modeling; simulation

PL

aplikacja ETCS; cyfrowy bliźniak; cyfrowa kolej; modelowanie; symulacja

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport
• Rocznik: 2020
• Tom: z. 131
• Strony: 87--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Kochan Andrzej

• Warsaw University of Technology, Faculty of Transport

• https://orcid.org/0000-0002-8183-8926

Bibliografia

• 1. Gartner, Top 10 Strategic Technology Trends for 2019.
• 2. Grieves M., Digital Twin: Manufacturing Excellence Through Virtual Factory Replication, 2014.
• 3. Grieves M., Vickers J., Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems [w:] Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems: New Findings and Approaches, Cham, Switzerland: Springer International Publishing, 2017, pp. 85-113.
• 4. Guo J. N., Sun L., Zhang, S. Zhao, Modular based flexible digital twin for factory design. [w:] Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, s. 1189–1200, 2018.
• 5. Haße Hendrik, van der Valk Hendrik, Weissenberg Norbert, Otto Boris, Shared Digital Twins: Data Sovereignty in Logistics Networks w New Ways of Creating Value in Supply Chains and Logistics - Hamburg International Conference of Logistics (HICL) , Hamburg, 2020.
• 6. IEEE , IEEE Std 1474.1-2004 - IEEE Standard for Communication Based Train Control Performance Requirements and Functional Requirements 2004.
• 7. I-Scoop. Digital twin technology and simulation : benefits, usage and 2018.
• 8. Karolak, J., Kochan, A. (2019). Zastosowanie protokołów TCP i UDP w powiązaniu systemów sterowania ruchem kolejowym [w:] Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport.
• 9. Kochan, A., Konopiński, L., Ilczuk, P., Karolak, J., (2015). Wymagania formalno-prawne dotyczące badania interfejsów w systemach sterowania ruchem kolejowym [w:] Problemy Kolejnictwa, I, nr 168, s. 21–26.
• 10. Koper, E., Kochan, A. (2019). Symulacje procesów ruchowych na linii wyposażonej w system ERTMS/ETCS w środowisku ERSA w Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie, Zakopane, pp. 121-132.
• 11. Lim Yan Hong Kendrik Zheng, and Chun-Hsien Chen Pai, State-of-the-Art Survey of Digital Twin: Techniques, Engineering Product Lifecycle Management and Business Innovation Perspectives [w:] Journal of Intelligent Manufacturing, nr DOI: 10.1007/s10845-019-01512-w, Sierpień.2020.
• 12. OMG, dostęp na: https://www.omg.org/, data dostępu: 2021.styczeń
• 13. PKN, PN-EN 50128:2011 - Zastosowania kolejowe - Systemy łączności, przetwarzania danych i sterowania ruchem - Oprogramowanie kolejowych systemów sterowania i zabezpieczenia 2011.
• 14. railml.org., dostęp na: https://www.railml.org/en/, data dostępu: 2021.01
• 15. Research V. G., Digital Twin Market Size. Share & Trends Analysis Report By End Use. Market Research Report. 2018.
• 16. Schluse Priggemeyer, M., Atorf, L., & Rossmann, J. M. Experimentable Digital Twins Streamlining Simulation-Based Systems Engineering for Industry 4.0 [w:] IEEE Transactions on Industrial Informatics, s. 1722–1731.
• 17. SysML.org, SysML Specifications [w:] https://sysml.org/sysml-specs/, dostęp 17.07.2020.
• 18. Tao F. J., Qi Q., Zhang M., Zhang H., Sui, F. Cheng. Digital twin-driven product design, manufacturing and service with big data [w:] International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2018.
• 19. Zongyan, W. (2020). Digital Twin Technology [w:] Industry 4.0 - Impact on Intelligent Logistics and Manufacturing, pp. 95–114.
• 20. Wikipedia, dostęp na: https://en.wikipedia.org/wiki/Object-oriented_analysis_and_design.
• 21. Wikipedia., dostęp na: https://en.wikipedia.org/wiki/Object-oriented_modeling, data dostępu: 2021.styczeń.
• 22. Findeisen, W. (1997). Struktury sterowania dla złożonych systemów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).