DESIGN AND MODELING

The use of digital twins and geographic information systems to optimize logistics in the construction of high-speed highways

Authors

  • Gennady M. Tretyakov Volga Region State University of Railway Transport (PrivUPS), 443066, Russia, Samara, Svobody St, 2v
  • Anatoly B. Fokeev Volga Region State University of Railway Transport (PrivUPS), 443066, Russia, Samara, Svobody St, 2v
  • Natalia N. Mazko Volga Region State University of Railway Transport (PrivGUPS), 443066, Russia, Samara, Svobody St, 2v
  • Alexander V. Varlamov Volga Region State University of Railway Transport (PrivGUPS), 443066, Russia, Samara, Svobody St, 2v
  • Nelly Kh. Varlamova Volga Region State University of Railway Transport (PrivUPS), 443066, Russia, Samara, Svobody St, 2v

How to cite

GOST Tretyakov G. M., Fokeev A. B., Mazko N. N., Varlamov A. V., Varlamova N. K. The use of digital twins and geographic information systems to optimize logistics in the construction of high-speed highways // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2025. Vol. 69. No. 11. P. 132-142.
APA Tretyakov, G. M., Fokeev, A. B., Mazko, N. N., Varlamov, A. V. & Varlamova, N. K. (2025). The use of digital twins and geographic information systems to optimize logistics in the construction of high-speed highways. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 69(11), 132-142.

Abstract

The study seeks to substantiate and quantify the effect of integrating digital twins and geographic information systems to optimise logistics in the construction of high-speed rail lines against the backdrop of the sector’s chronic productivity crisis and the high capital intensity of megaprojects, which makes the reduction of timelines and budget overruns critically important; the focus is the transformation of the logistics subsystem, as supply disruptions trigger cascades of delays and idle time on sites, amplifying variability and managerial uncertainty. The aim is to empirically compare traditional logistics management (TLM) with an integrated DT GIS Optimised model (DGO) and to measure its impact on logistics, production and economic KPIs under realistic constraints. The methodological basis combines a synthesis of peer-reviewed literature and industry reports with conceptual simulation modelling of a scenario involving the construction of a 150 km HSR segment with the delivery of 50,000 precast segments, 2 million m³ of concrete and 300,000 t of rebar to 25 parallel sites; the DGO architecture integrates BIM, IoT (GPS, RFID) and GIS via a digital-twin middleware core with the exchange of actionable intelligence in lightweight formats (JSON) for dynamic routing and proactive resource reallocation. The results show an increase in on-time-in-full (OTIF) from 82,47% to 98,92%, an 80,24% reduction in delivery time variance, a 31,60% reduction in on-site vehicle turnaround, and a 14,97% decrease in cost per tonne kilometre; on site, equipment downtime due to material shortages decreases from 18,26% to 2,58%, labour productivity rises by 28,41%, and daily schedule adherence reaches 95,71%, enabling a 63,79% reduction in the time buffer. The economic block records initial investment of 2,75 million c.u., net annual savings of 2,60 million c.u., and a payback period of 12,69 months, with the principal effect linked to a radical reduction in variability and a shift to predictive real-time management. Limitations concern cybersecurity, workforce retraining and organisational resistance; prospects include ML/AI integration for autonomous dispatching and the expansion of the digital twin to the full asset life cycle.

Keywords

digital twin GIS construction logistics high-speed rail simulation modelling

References

Барановский В.В., Григорьев М.Н., Груберт Л.Ю. Предложения по построению вычислительной среды систем и подсистем ряда объектов высокоскоростной железнодорожной магистрали // Радионавигация и время. 1994. № 1 (4). С. 68-71.

Еловой И.А. Эффективность логистических производственно-транспортных систем // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. 2001. № 2. С. 4-7.

Еловой И.А. Эффективность логистических транспортно-технологических систем доставки продукции // Бюллетень транспортной информации. 2000. № 6 (60). С. 15-19.

Клюшин Ю.Ф., Павлов И.И., Рощин Е.А. Методики оптимизации транспортно-погрузочного комплекса предприятия // Программные продукты и системы. 2008. № 4. С. 58.

Кравченко Е.А., Голоскоков М.А. Информационные технологии транспортной логистики в междугородных пассажирских перевозках // Фундаментальные исследования. 2007. № 12-3. С. 509-510.

Мартыненко К.В. Современные подходы в логистических системах // Интернет-журнал Науковедение. 2009. № 1 (1). С. 8.

Никифорова М.С. Пространство для системных результатов // Мир транспорта. 2008. Т. 6. № 3 (23). С. 128-130.

Павловский А.А., Духин С.В., Духина Н.А. Геоинформационные и спутниковые технологии железнодорожного транспорта. Единая база геоданных // Железнодорожный транспорт. 2021. № 12. С. 43-48.

Почивалова О.Н., Ливенский К.А. Исследование логистики в мультимодальных перевозках // Современные аспекты экономики. 2015. № 3 (211). С. 32-37.

Прядка П.В. Использование цифровой платформы в управлении МТК Север - Юг // Вестник транспорта. 2024. № 3. С. 6-7.

Соколов А.П., Герасимов Ю.Ю. Геоинформационная система для решения оптимизационной задачи транспортной логистики круглых лесоматериалов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2009. № 3. С. 78-85.

Тиверовский В.И. Новые решения по автоматизации и информатизации на транспорте и в логистике за рубежом // Бюллетень транспортной информации. 2008. № 6 (156). С. 27-34.

Тиверовский В.И. Цифровые и информационные технологии в зарубежной логистике // Вестник транспорта. 2022. № 10. С. 32-36.

Хронопуло С.М. Создание мультимодальных транспортно-логистических центров // Железнодорожный транспорт. 2014. № 5. С. 25-27.

Щитов С.В., Кривуца З.Ф. Оптимизация работы транспортно-технологических средств // Техника в сельском хозяйстве. 2012. № 1. С. 21-23.

Metrics

160 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 6 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.