<!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">110147</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.20295/2223-9987-2025-4-87-99</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">Controlling the Locomotive Traction Effort Using Fuzzy Logic Algorithm</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Регулятор тягового усилия локомотива на основе алгоритма с нечеткой логикой</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Бабков</surname>
       <given-names>Юрий Валерьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Babkov</surname>
       <given-names>Yuriy Valer'evich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>babkov@bk.ru</email>
     <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-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Перфильев</surname>
       <given-names>Константин Степанович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Perfil'ev</surname>
       <given-names>Konstantin Stepanovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>perfiliev@vnikti.com</email>
     <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>Журавлев</surname>
       <given-names>Сергей Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Zhuravlev</surname>
       <given-names>Sergey Nikolaevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>info@vnikti.com</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Уколов</surname>
       <given-names>Иван Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Ukolov</surname>
       <given-names>Ivan Aleksandrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>ukolov-ia@vnikti.com</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-5"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО «ВНИКТИ»)</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Research and Design and Technological Institute of Rolling Stock (JSC “VNIKTI”)</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО «ВНИКТИ»)</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">1Research and Design and Technological Institute of Rolling Stock (JSC “VNIKTI”)</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО «ВНИКТИ»)</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Scientific-Research and Constructive-Technology Institute of Rolling Stock (JSC “VNIKTI”)</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО «ВНИКТИ»)</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Research and Design and Technological Institute of Rolling Stock (JSC “VNIKTI”)</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-5">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Коломенский институт (филиал) Московского политехнического университета</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Kolomna Institute (branch) of the Moscow Polytechnic University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2025-12-15T14:51:17+03:00">
    <day>15</day>
    <month>12</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2025-12-15T14:51:17+03:00">
    <day>15</day>
    <month>12</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <volume>2025</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>87</fpage>
   <lpage>99</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2025-06-04T00:00:00+03:00">
     <day>04</day>
     <month>06</month>
     <year>2025</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2025-07-11T00:00:00+03:00">
     <day>11</day>
     <month>07</month>
     <year>2025</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/110147/view">https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/110147/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель: Разработать алгоритм управления тяговым усилием локомотива для максимизации тяговых свойств при переменном сцеплении и минимизации проскальзывания в системе «колесо — рельс». Методы: Использование аппарата нечеткой логики, теории нечетких множеств и нечетких логических функций, элементов искусственного интеллекта, теории автоматического управления, методов математического моделирования. Результаты: Представлена структурная схема системы регулирования тягового усилия локомотива, реализованная на базе регулятора с нечеткой логикой. Регулятор оптимизирует параметры скольжения колесных пар для обеспечения максимальной силы тяги локомотива в условиях изменяющегося сцепления. Правила нечеткого управления сформированы на основе экспертных лингвистических оценок положения рабочей точки на кривой зависимости коэффициента сцепления. При этом отсутствует необходимость в точной математической модели, описывающей процессы в системе «колесо —  рельс». Алгоритм нечеткого управления разработан в среде MATLAB с применением инструментария Fuzzy Logic Toolbox. Проведено математическое моделирование функционирования нечеткого регулятора с использованием ранее разработанной полномасштабной продольно-вертикальной динамической модели тепловоза 2ТЭ25А. Практическая значимость: Результаты моделирования доказывают эффективность предложенной системы управления на основе нечеткой логики, показывают высокие тяговые свойства тепловоза при изменении состояния рельсов во всем скоростном диапазоне. Разработанный алгоритм управления тягой локомотива может быть использован при проектировании и внедрении в эксплуатацию перспективных высокоэффективных систем защиты от боксования и юза, позволяющих существенно повысить тяговые свойства локомотивов при оптимальном износе в системе «колесо — рельс».</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Purpose: To create an algorithm for controlling locomotive traction effort that maximizes locomotive traction performance under varying adhesion conditions while minimizing wheel-rail slip forces. Methods: Fuzzy logic systems, fuzzy set and fuzzy logic theory, elements of artificial intelligence, automatic control theory, and numerical modelling techniques. Results: The presented flowchart for controlling locomotive traction effort with a fuzzy logic controller enables effectively to maximize locomotive traction effort through optimizing wheel slip control in response to changing adhesion conditions. Fuzzy control rules have been developed based on a linguistic evaluation of setpoint behaviour along the adhesion coefficient curve, eliminating the need for precise numerical modelling of wheel-rail contact. A fuzzy logic-based algorithm has been developed using a specialized MATLAB extension from the Fuzzy Logic Toolbox. Numerical simulations of the fuzzy controller’s performance have been conducted using the established full-scale longitudinal/vertical dynamic model of the 2TE25A diesel locomotive. Practical significance: The simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed fuzzy logic-based controller, highlighting enhanced traction performance of the diesel locomotive across the entire range of speeds and various railway track conditions. The traction control algorithm can be used to design and implement advanced, high-efficiency wheel slip/slide protection systems, thereby significantly enhancing locomotive traction and optimizing wheel-rail wear.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Тепловоз</kwd>
    <kwd>колесная пара</kwd>
    <kwd>боксование</kwd>
    <kwd>сцепление</kwd>
    <kwd>тяговое усилие</kwd>
    <kwd>коэффициент сцепления</kwd>
    <kwd>модель Полаха</kwd>
    <kwd>условия контакта</kwd>
    <kwd>нечеткое управление</kwd>
    <kwd>управление скольжением локомотива</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>Diesel locomotive</kwd>
    <kwd>wheelset</kwd>
    <kwd>slippage</kwd>
    <kwd>adhesion</kwd>
    <kwd>traction effort</kwd>
    <kwd>adhesion coefficient</kwd>
    <kwd>Polach model</kwd>
    <kwd>contact conditions</kwd>
    <kwd>fuzzy control</kwd>
    <kwd>locomotive slide control</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">Космодамианский А. С. Новые методы предотвращения боксования локомотивов и возможность их реализации / А. С. Космодамианский, О. В. Измеров, С. О. Копылов, В. О. Корчагин // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов: материалы третьей всероссийской научно-технической конференции с международным участием. — Омск, 2016. — С. 182–189.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kosmodamianskiy A. S. Novye metody predotvrascheniya boksovaniya lokomotivov i vozmozhnost' ih realizacii / A. S. Kosmodamianskiy, O. V. Izmerov, S. O. Kopylov, V. O. Korchagin // Ekspluatacionnaya nadezhnost' lokomotivnogo parka i povyshenie effektivnosti tyagi poezdov: materialy tret'ey vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. — Omsk, 2016. — S. 182–189.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Патент RU  2845291 Российская Федерация. Способ обнаружения боксования и юза колес транспортного средства с электрической передачей: заявл. 03.02.2025: опубл. 15.08.2025 / К. С. Перфильев, В. В. Грачев, А. В. Грищенко, Ф. Ю. Базилевский и др. — 17 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Patent RU  2845291 Rossiyskaya Federaciya. Sposob obnaruzheniya boksovaniya i yuza koles transportnogo sredstva s elektricheskoy peredachey: zayavl. 03.02.2025: opubl. 15.08.2025 / K. S. Perfil'ev, V. V. Grachev, A. V. Grischenko, F. Yu. Bazilevskiy i dr. — 17 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Волохов Г. М. Разработка двухмерной динамической модели шестиосного тепловоза с учетом условий сцепления в контакте «колесо — рельс» / Г. М. Волохов, К. С. Перфильев // Вестник ВНИКТИ. — 2025. — Вып. 108. — С. 110–128.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Volohov G. M. Razrabotka dvuhmernoy dinamicheskoy modeli shestiosnogo teplovoza s uchetom usloviy scepleniya v kontakte «koleso — rel's» / G. M. Volohov, K. S. Perfil'ev // Vestnik VNIKTI. — 2025. — Vyp. 108. — S. 110–128.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Polach O. A Fast Wheel — Rail Forces Calculation Computer Code / O. Polach // Vehicle System Dynamics. — 1999. — Vol. 33. — Pp. 728–739.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Polach O. A Fast Wheel — Rail Forces Calculation Computer Code / O. Polach // Vehicle System Dynamics. — 1999. — Vol. 33. — Pp. 728–739.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Polach O. Creep forces in simulations of traction vehicles running on adhesion limit /  O. Polach // Wear. — 2005. — Vol. 258. — Pp. 992–1000.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Polach O. Creep forces in simulations of traction vehicles running on adhesion limit /  O. Polach // Wear. — 2005. — Vol. 258. — Pp. 992–1000.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Polach O. Influence of Locomotive Tractive Effort on the Forces Between Wheel and Rail / O. Polach // Vehicle System Dynamics. — 2001. — Vol. 35. — Pp. 7–22. 7. Меншутин Н. Н. Зависимость между силой сцепления и скоростью скольжения колесной пары локомотива / Н. Н. Меншутин // Вестник ВНИИЖТ. — 1960. — № 7. — С. 12–16.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Polach O. Influence of Locomotive Tractive Effort on the Forces Between Wheel and Rail / O. Polach // Vehicle System Dynamics. — 2001. — Vol. 35. — Pp. 7–22. 7. Menshutin N. N. Zavisimost' mezhdu siloy scepleniya i skorost'yu skol'zheniya kolesnoy pary lokomotiva / N. N. Menshutin // Vestnik VNIIZhT. — 1960. — № 7. — S. 12–16.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Djukic M. A fuzzy model for an increase in locomotive traction force / M. Djukic, S. Rusov, Z. Mitrović // Transport. — 2010. — Vol. 25. — Pp. 36–45.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Djukic M. A fuzzy model for an increase in locomotive traction force / M. Djukic, S. Rusov, Z. Mitrović // Transport. — 2010. — Vol. 25. — Pp. 36–45.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
