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रेलवे में डिजिटल ट्विनः जटिल रेल प्रणालियों के प्रबंधन के लिए एक व्यावहारिक समाधान

रेलवे में डिजिटल ट्विनः जटिल रेल प्रणालियों के प्रबंधन के लिए एक व्यावहारिक समाधान
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रेलवे सुरक्षा और संचालन की बेहतरी के लिए रेलवे क्षेत्र डिजिटल तंत्र और डेटा संचालित प्रौद्योगिकियों पर निर्भर हो रहा है। डिजिटल ट्विन उन तकनीकों में से एक है जो कुशल रेल प्रबंधन को सक्षम बना सकती है। सरल शब्दों में, डिजिटल ट्विन एक गतिशील डिजिटल मॉडल है जो वास्तविक दुनिया की रेलवे परिसंपत्तियों जैसे लोकोमोटिव, पटरियों, पुलों, स्टेशनों और सिग्नलिंग प्रणालियों की स्थिति और व्यवहार को दर्शाता है। यह लगातार सेंसर और जुड़े उपकरणों से डेटा प्राप्त करता है, जो ऑपरेटरों को वास्तविक समय में प्रदर्शन की कल्पना करने और परिचालन परिदृश्यों का अनुकरण करने की अनुमति देता है।

रेलवे के संदर्भ में, संपत्ति जीवन चक्र प्रबंधन, भविष्यसूचक रखरखाव और बुनियादी ढांचे की योजना में सुधार के लिए डिजिटल जुड़वां लोगों को तैनात किया जा रहा है। आई. ओ. टी. उपकरणों और उन्नत विश्लेषण मंचों से इनपुट को एकीकृत करके, ये मॉडल इंजीनियरों को संरचनात्मक स्वास्थ्य की निगरानी करने, विसंगतियों का पता लगाने और विफलताओं से पहले रखरखाव की योजना बनाने में मदद करते हैं।

वैश्विक स्तर पर, डॉयचे बान, एसएनसीएफ और नेटवर्क रेल जैसे रेल ऑपरेटरों ने बुनियादी ढांचे के प्रबंधन और नेटवर्क विश्वसनीयता को अनुकूलित करने के लिए अपने संचालन में डिजिटल जुड़वां प्लेटफार्मों को शामिल किया है। भारत में, भारतीय रेलवे की डिजिटल आधुनिकीकरण पहल के हिस्से के रूप में इसी तरह को अपनाने का काम चल रहा है। डी. एम. आर. सी. और एन. सी. आर. टी. सी. ने निर्माण, रखरखाव और परिचालन विश्लेषण के लिए भवन सूचना मॉडलिंग (बी. आई. एम.) और डिजिटल जुड़वां ढांचे का उपयोग करना भी शुरू कर दिया है।

जैसे-जैसे रेल नेटवर्क का पैमाना और जटिलता बढ़ती जा रही है, डिजिटल जुड़वां का उपयोग परस्पर जुड़ी परिसंपत्तियों का एक एकीकृत, व्यापक दृष्टिकोण प्रदान करता है, जो रेल ऑपरेटरों को तेजी से निर्णय लेने और विभागों में बेहतर समन्वय के साथ सशक्त बनाता है। यह प्रौद्योगिकी धीरे-धीरे स्मार्ट रेलवे पारिस्थितिकी तंत्र का एक मुख्य घटक बन रही है।

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यह पेपर मेट्रो प्रणालियों और अन्य रेल-आधारित नेटवर्क के संदर्भ में डिजिटल जुड़वां प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग का अध्ययन करता है। इस अध्ययन का ध्यान इस बात की जांच करना है कि परिसंपत्ति डिजाइन और निर्माण से लेकर रखरखाव और वास्तविक समय के संचालन तक विभिन्न परिचालन परतों में डिजिटल जुड़वां को कैसे लागू किया जा रहा है। यह आईओटी-आधारित संवेदन, क्लाउड कंप्यूटिंग और डेटा विश्लेषण सहित इन प्रणालियों को सक्षम करने वाली अंतर्निहित तकनीकों का भी पता लगाएगा, साथ ही मौजूदा रेलवे बुनियादी ढांचे में उनके एकीकरण का भी पता लगाएगा। इसके अलावा, पेपर वैश्विक और भारतीय केस अध्ययनों पर प्रकाश डालता है जो दक्षता, सुरक्षा और परिसंपत्ति विश्वसनीयता में सुधार में डिजिटल जुड़वां के व्यावहारिक लाभों को प्रदर्शित करते हैं, साथ ही बड़े पैमाने पर तैनाती और सिस्टम इंटरऑपरेबिलिटी में प्रमुख चुनौतियों की पहचान करते हैं।

डिजिटल जुड़वा बच्चों के लिए मुख्य प्रौद्योगिकी और वास्तुकला

रेलवे में एक डिजिटल जुड़वां का कार्यान्वयन हार्डवेयर, सॉफ्टवेयर और डेटा विश्लेषण प्रणालियों के एकीकरण पर निर्भर करता है जो एक साथ भौतिक परिसंपत्तियों का एक आभासी प्रतिनिधित्व बनाते हैं। डेटा अधिग्रहण इस प्रणाली की नींव का निर्माण है।

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रेलवे प्रणालियों में एक डिजिटल जुड़वां की संरचना कई डिजिटल प्रौद्योगिकियों के एकीकरण पर बनाई गई है, जिसमें भवन सूचना मॉडलिंग (बी. आई. एम.), इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आई. ओ. टी.), भौगोलिक सूचना प्रणाली (जी. आई. एस.) और डेटा विश्लेषण मंच शामिल हैं। ये प्रौद्योगिकियां मिलकर एक एकीकृत ढांचा तैयार करती हैं जो रेलवे के बुनियादी ढांचे और संचालन के भौतिक और डिजिटल वातावरण को जोड़ती है।

1. भवन सूचना प्रतिरूपण (बी. आई. एम.): बी. आई. एम. रेलवे परिसंपत्तियों जैसे स्टेशनों, सुरंगों, पुलों और रोलिंग स्टॉक का विस्तृत 3डी प्रतिनिधित्व प्रदान करके मूलभूत परत प्रदान करता है। यह प्रत्येक परिसंपत्ति की ज्यामितीय, स्थानिक और कार्यात्मक विशेषताओं को पकड़ता है, जो पूरे परियोजना जीवन चक्र में दृश्य और प्रलेखन को सक्षम बनाता है। जब उच्च आयामों (4डी से 7डी) तक विस्तारित किया जाता है, तो बीआईएम में निर्माण अनुक्रमण, लागत अनुमान, परिसंपत्ति प्रदर्शन और स्थिरता संकेतक जैसे तत्व शामिल होते हैं।

2. इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आई. ओ. टी.): आई. ओ. टी. परत परिसंपत्तियों में स्थापित सेंसरों से वास्तविक समय में डेटा अधिग्रहण को सक्षम बनाती है। क्षेत्रीय उपकरणों से केंद्रीय प्रणालियों में डेटा का निरंतर प्रवाह रेलवे बुनियादी ढांचे की एक जीवंत परिचालन तस्वीर प्रदान करता है। आईओटी कनेक्टिविटी, जो अक्सर एलटीई, 5जी या लोरावन जैसे वायरलेस संचार प्रोटोकॉल द्वारा समर्थित होती है।

3. भौगोलिक सूचना प्रणाली (जी. आई. एस.): जी. आई. एस. स्थानिक डेटा को डिजिटल जुड़वां वातावरण में एकीकृत करता है, जो प्रचालक को अपने भौगोलिक संदर्भ में परिसंपत्तियों की कल्पना करने के लिए सशक्त बनाता है। यह क्षेत्र, भूमि उपयोग और पर्यावरणीय बाधाओं के लिए लेखांकन करते हुए पटरियों, स्टेशनों और डिपो के गलियारे-स्तर के मानचित्रण का समर्थन करता है। बी. आई. एम. और जी. आई. एस. का संयोजन सूक्ष्म और स्थूल दोनों स्तरों पर दृश्यता प्रदान करता है।

4. डेटा एनालिटिक्स और क्लाउड इंटीग्रेशनः एनालिटिक्स परत आई. ओ. टी. प्रणालियों के माध्यम से एकत्र किए गए डेटा को संसाधित और व्याख्या करती है। आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (ए. आई.) और मशीन लर्निंग (एम. एल.) एल्गोरिदम का उपयोग करते हुए, सिस्टम पैटर्न की पहचान करता है, विफलताओं की भविष्यवाणी करता है, और परिचालन निर्णयों को अनुकूलित करता है। क्लाउड कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म इन विश्लेषणात्मक उपकरणों की मेजबानी करते हैं

रेलवे परियोजनाओं के संदर्भ में, निर्माण चरण के दौरान डिजिटल जुड़वां का भी उपयोग किया जाता है। इंजीनियरिंग दल बी. आई. एम. आधारित मॉडलों का उपयोग करते हैं जो परिसंपत्तियों के चालू होने के बाद परिचालन डिजिटल जुड़वां में विकसित होते हैं।

उदाहरण के लिए, राष्ट्रीय राजधानी क्षेत्र परिवहन निगम ने दिल्ली-मेरठ क्षेत्रीय त्वरित पारगमन प्रणाली (आरआरटीएस) परियोजना के लिए भवन सूचना प्रतिरूपण (बीआईएम) के 7 आयामों में से अधिकांश का उपयोग करके एक उन्नत दृष्टिकोण अपनाया है। भौगोलिक सूचना प्रणाली (जी. आई. एस.) मंच के साथ बी. आई. एम. के एकीकरण के माध्यम से, एन. सी. आर. टी. सी. ने आर. आर. टी. एस. गलियारे का एक डिजिटल जुड़वां सफलतापूर्वक विकसित किया है।

रेलवे प्रणालियों में डिजिटल जुड़वां प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग

रेलवे क्षेत्र में डिजिटल जुड़वां प्रौद्योगिकी भौतिक परिसंपत्तियों के आभासी प्रतिनिधित्व के रूप में कार्य करती है। यह वास्तविक समय के परिचालन डेटा और डिजिटल वातावरण के बीच निरंतर समन्वय को सक्षम बनाता है।

मेट्रो और मेनलाइन रेल प्रणालियों में, कई परिचालन क्षेत्रों में डिजिटल जुड़वां लागू किए जा रहे हैंः

  1. परिसंपत्ति प्रबंधन और रखरखाव डिजिटल जुड़वां कंपन, तापमान और पहनने की दर जैसे परिसंपत्ति स्वास्थ्य मापदंडों का लगातार विश्लेषण करके भविष्यसूचक और स्थिति-आधारित रखरखाव को सक्षम करते हैं। यह घटक विफलताओं की भविष्यवाणी करने और रखरखाव गतिविधियों को सक्रिय रूप से निर्धारित करने में मदद करता है।
  2. अवसंरचना निगरानी रेलवे संरचनात्मक घटकों, जैसे पुलों, सुरंगों और ऊँचे वायडक्ट को तनाव, थकान और विरूपण की निगरानी के लिए डिजिटल रूप से दोहराया जा सकता है। इन संरचनाओं पर अंतर्निहित संवेदक विसंगतियों का शीघ्र पता लगाने में सहायता करते हैं।
  3. संचालन अनुकूलन-ट्रेन की आवाजाही, ऊर्जा की खपत और यात्री प्रवाह सहित परिचालन डेटा का एकीकरण, ऑपरेटरों को विभिन्न परिदृश्यों का अनुकरण करने और समय सारिणी, प्रगति और ऊर्जा उपयोग को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। शहरी मेट्रो प्रणालियों जैसे घने नेटवर्क में, यह समय की पाबंदी और कुशल ऊर्जा उपयोग में सुधार में योगदान देता है।
  4. डिजाइन और निर्माण प्रबंधन-योजना और निर्माण चरण के दौरान, डिजिटल जुड़वां टकराव का पता लगाने, निर्माण गतिविधियों की अनुक्रमण और निर्धारित आधार रेखाओं के खिलाफ प्रगति की निगरानी की सुविधा प्रदान करते हैं।
  5. यात्री प्रवाह और स्टेशन प्रबंधन संचालक डिजिटल स्टेशन मॉडल के साथ स्वचालित किराया संग्रह (एएफसी) प्रणालियों से एकत्र किए गए संवेदक-आधारित डेटा को जोड़कर स्टेशनों पर यात्रियों की आवाजाही की निगरानी कर सकते हैं। यह एकीकरण भीड़ नियंत्रण उपायों को प्रभावी ढंग से लागू करने में मदद करता है और सुचारू यात्री प्रवाह और परिचालन दक्षता सुनिश्चित करने के लिए मंच प्रबंधन रणनीतियों के समायोजन का समर्थन करता है।

रेलवे में डिजिटल जुड़वां कार्यान्वयन का वैश्विक और भारतीय केस स्टडी

रेलवे क्षेत्र में डिजिटल जुड़वां प्रौद्योगिकी को अपनाने ने दुनिया भर में गति प्राप्त की है। दुनिया में कई प्रमुख रेल संचालक हैं जो इस तकनीक का उपयोग कर रहे हैं जो रेल संचालन की विश्वसनीयता, दक्षता और सुरक्षा को बढ़ा रहे हैं

1. क्रॉसरेल परियोजना, यूनाइटेड किंगडम

एक अरब पाउंड (लगभग 21 अरब अमेरिकी डॉलर) के बजट के साथ, क्रॉसरेल वर्तमान में यूरोप की सबसे बड़ी इंजीनियरिंग परियोजना है, और यह डिजिटल जुड़वां अनुप्रयोग के सबसे प्रमुख वैश्विक उदाहरणों में से एक है।

कैनरी घाट समूह

परियोजना ने एक जटिल भूमिगत नेटवर्क में डिजाइन, निर्माण और रखरखाव गतिविधियों का समन्वय करने के लिए उन्नत बी. आई. एम.-आधारित डिजिटल जुड़वां मॉडल का उपयोग किया। क्रासरेल मॉडल में वास्तव में 250,000 से अधिक छोटे मॉडल होते हैं जो एक डेटाबेस में एक साथ जुड़े होते हैं और एक अन्य डेटाबेस से जुड़े होते हैं जिसमें 1-वाट के एलईडी लाइटबल्ब से लेकर आग लगने की स्थिति में धुआं निकालने वाले विशाल पंखों तक रेलवे की सभी संपत्तियों के बारे में सभी डेटा और दस्तावेज होते हैं

इसने ठेकेदारों के बीच समन्वय में सुधार के लिए हजारों परिसंपत्तियों से वास्तविक समय के डेटा को एक एकीकृत मॉडल में एकीकृत किया और ट्रांसपोर्ट फॉर लंदन (टी. एफ. एल.) को कुशल परिसंपत्ति हस्तांतरण को सक्षम किया। डिजिटल जुड़वां भी सुरंग वेंटिलेशन, ट्रैक सिस्टम और विद्युत बुनियादी ढांचे के भविष्यसूचक रखरखाव का समर्थन करना जारी रखता है।

एसएनसीएफ, फ्रांस

फ्रांस के राष्ट्रीय रेलवे ऑपरेटर एस. एन. सी. एफ. ने मोनाको में मोंटे-कार्लो ट्रेन स्टेशन पर एक वास्तविक समय अनुकरण और विश्लेषण प्रणाली को लागू करने के लिए डिजिटल जुड़वां और ए. आई. प्लेटफॉर्म प्रदाता अकिला के साथ सहयोग किया है। यह सेटअप वास्तविक समय की निगरानी, परिचालन अनुकूलन और यात्री प्रवाह, पर्यावरणीय स्थितियों और ऊर्जा प्रदर्शन के अनुकरण को सक्षम बनाता है, स्टेशन परिसंपत्तियों और यात्री अनुभव के डेटा-संचालित प्रबंधन का समर्थन करता है।

एनसीआरटीसी के दिल्ली-मेरठ आरआरटीएस कॉरिडोर में डिजिटल जुड़वां कार्यान्वयन

RRTS
आरआरटीएस (प्रतीकात्मक तस्वीर)

राष्ट्रीय राजधानी क्षेत्र परिवहन निगम (एन. सी. आर. टी. सी.) ने दिल्ली-मेरठ क्षेत्रीय त्वरित पारगमन प्रणाली (आर. आर. टी. एस.) के साहिबाबाद-आनंद विहार खंड के लिए एक व्यापक स्तर 4 डिजिटल जुड़वां पारिस्थितिकी तंत्र स्थापित करने के लिए अवधारणा का प्रमाण (पी. ओ. सी.) शुरू किया। यह पहल परिचालन दक्षता, परिसंपत्ति विश्वसनीयता और यात्री सुरक्षा को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए एक एकीकृत डिजिटल वातावरण में भवन सूचना मॉडलिंग (बीआईएम), इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आईओटी), परिचालन प्रौद्योगिकी (ओटी), कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) और डेटा विश्लेषण को एकीकृत करती है।

आर. आर. टी. एस. डिजिटल ट्विन फ्रेमवर्क के अंतर्गत आने वाली परिसंपत्तियाँ

  • ट्रैक इंफ्रास्ट्रक्चर
  • ओवरहेड विद्युतीकरण (ओ. एच. ई.)
  • रोलिंग स्टॉक
  • स्टेशन सुविधाएं
  • सिविल संरचनाएँ
  • संकेत और दूरसंचार

पायलट कनेक्टिंग वायडक्ट और टनल सेक्शन के साथ दो महत्वपूर्ण नोड्स, साहिबाबाद एलिवेटेड स्टेशन और आनंद विहार अंडरग्राउंड स्टेशन पर ध्यान केंद्रित करता है। इसका उद्देश्य एक वास्तविक समय, डेटा-संचालित डिजिटल जुड़वां विकसित करना है जो भविष्यसूचक रखरखाव का समर्थन करने, स्टेशन संचालन को अनुकूलित करने और एआई-आधारित निर्णय लेने के माध्यम से यात्रियों के अनुभव में सुधार करने में सक्षम है।

परियोजना का लक्ष्य डिजिटल दोहरे पैमाने पर स्तर 4 की परिपक्वता प्राप्त करना है, जहां भविष्यसूचक और निर्देशात्मक विश्लेषण रखरखाव और संचालन का मार्गदर्शन करते हैं, और स्तर 5 की तैयारी, जो अंततः आत्म-शिक्षण और स्वायत्त निर्णय लेने की अनुमति देती है। यह समाधान दुहाई डिपो में एन. सी. आर. टी. सी. की अपरिमित प्रयोगशाला में विकसित किया जा रहा है, जिसमें एम. ई. आई. टी. वाई. द्वारा अनुमोदित क्लाउड बुनियादी ढांचे पर अंतिम तैनाती की योजना है।

कठिनाइयाँ और कार्यान्वयन बाधाएँ

जहां डिजिटल जुड़वां प्रौद्योगिकी परिचालन दक्षता, भविष्यसूचक रखरखाव और परिसंपत्तियों की विश्वसनीयता में सुधार करने में लाभ प्रदान करती है, वहीं रेलवे प्रणालियों में इसका बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन तकनीकी और अन्य चुनौतियों को प्रस्तुत करता है। ये कठिनाइयाँ कई उप-प्रणालियों को एकीकृत करने और विविध डेटा स्रोतों के प्रबंधन की जटिलता से उत्पन्न होती हैं।

1. डेटा एकीकरण और मानकीकरण रेलवे अवसंरचना में विषम प्रणालियाँ, रोलिंग स्टॉक, सिग्नलिंग, ओ. एच. ई. और सिविल कार्य शामिल हैं, जहाँ प्रत्येक परिसंपत्ति विभिन्न प्रारूपों में डेटा उत्पन्न करती है। इस जानकारी को एक एकीकृत डिजिटल वातावरण में समेकित करने के लिए व्यापक डेटा मैपिंग, मानकीकरण और अंतरसंचालनीयता की आवश्यकता है। असंगत डेटा मॉडल अनुकरण और भविष्यसूचक अंतर्दृष्टि की सटीकता में बाधा डाल सकते हैं।

2. विरासत प्रणालियाँ

भारतीय रेलवे और मेट्रो नेटवर्क में कई परिचालन प्रणालियों को मूल रूप से वास्तविक समय में डेटा के आदान-प्रदान के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था। आधुनिक आईओटी और बीआईएम प्लेटफार्मों के साथ विरासत प्रणालियों को एकीकृत करने के लिए जटिल इंटरफेस विकास और साइबर सुरक्षा सत्यापन की आवश्यकता होती है।

3. उच्च प्रारंभिक लागत और संसाधन आवश्यकताएँ एक पूरी तरह से कार्यात्मक डिजिटल जुड़वां पारिस्थितिकी तंत्र के विकास में सेंसर, एज डिवाइस, क्लाउड स्टोरेज, एनालिटिक्स प्लेटफॉर्म और उच्च प्रदर्शन वाले कंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे में निवेश शामिल है।

4. कौशल अंतराल और संगठनात्मक तैयारी डिजिटल जुड़वां कार्यान्वयन के लिए डेटा इंजीनियरिंग, ए. आई./एम. एल., बी. आई. एम. मॉडलिंग और क्लाउड कंप्यूटिंग में विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है। ये कौशल अभी भी पारंपरिक रेलवे कार्यबल के भीतर विकसित हो रहे हैं। इस कौशल अंतर को पाटने के लिए, कौशल विकास और क्षमता निर्माण कार्यक्रम शुरू करना अनिवार्य है।

5. साइबर सुरक्षा और डेटा गवर्नेंस डिजिटल जुड़वां क्षेत्र संवेदक, नियंत्रण प्रणाली और क्लाउड प्लेटफार्मों के बीच व्यापक डेटा आदान-प्रदान पर निर्भर करते हैं, इस मामले में, साइबर सुरक्षा सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण हो जाता है। डेटा उल्लंघन, अनधिकृत पहुँच या प्रणाली में व्यवधान सुरक्षा और सेवा विश्वसनीयता दोनों को प्रभावित कर सकते हैं।

निष्कर्ष

डिजिटल जुड़वां प्रौद्योगिकी रेलवे संचालन और रखरखाव में सुधार के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण बनती जा रही है। यह प्रचालक को पटरियों, ट्रेनों और स्टेशनों जैसी भौतिक परिसंपत्तियों का एक डिजिटल संस्करण बनाने की अनुमति देता है, जिससे उन्हें वास्तविक समय में स्थितियों की निगरानी करने और पूरी तरह से डेटा आधारित निर्णय लेने में मदद मिलती है। यह दृष्टिकोण भविष्यसूचक रखरखाव का समर्थन करता है, विफलताओं को कम करता है और समग्र सेवा विश्वसनीयता में सुधार करता है।

डॉयचे बान, एसएनसीएफ और नेटवर्क रेल जैसे वैश्विक रेल ऑपरेटरों ने दिखाया है कि कैसे डिजिटल जुड़वां बुनियादी ढांचे के प्रबंधन और नेटवर्क दक्षता में सुधार कर सकते हैं। भारत में डी. एम. आर. सी. और एन. सी. आर. टी. सी. जैसी एजेंसियां भी इस तकनीक को अपना रही हैं। दिल्ली-मेरठ आर. आर. टी. एस. गलियारा एक व्यावहारिक उदाहरण है जहाँ एक डिजिटल जुड़वां दैनिक संचालन, रखरखाव और यात्री प्रबंधन का समर्थन करने के लिए बी. आई. एम., जी. आई. एस., आई. ओ. टी. और विश्लेषण को एकीकृत करता है।

हालांकि, कुछ समस्याएं अभी भी बनी हुई हैं। विभिन्न प्रणालियों से डेटा को एकीकृत करना, अंतरसंचालनीयता सुनिश्चित करना और साइबर सुरक्षा बनाए रखना प्रमुख मुद्दे हैं। डिजिटल जुड़वां प्लेटफार्मों का प्रभावी ढंग से प्रबंधन और उपयोग करने के लिए कुशल कर्मियों और मानकीकृत प्रक्रियाओं की भी आवश्यकता है।

डिजिटल जुड़वां प्रौद्योगिकी में उचित योजना, निवेश और प्रशिक्षण भारतीय रेलवे को अधिक कुशल, विश्वसनीय और टिकाऊ बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।


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