Original title:
Experimentální analýza vybraných železničních konstrukcí
Authors:
Nohál, Viktor ; Pazdera, Luboš (referee) ; Tomandl, Vladimír (referee) ; Smutný, Jaroslav (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2023
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební Abstract:
[cze][eng]
Práce je primárně věnována možnosti využití dat z měření dynamických účinků od pojezdu vlakových souprav a jejich působení na železniční svršek s cílem určit stav podbití železniční konstrukce. Dále se práce zaměřuje na analýzu získaného signálu a určení polohy dvojkolí v měřeném signálu. Železniční dvojkolí je při své jízdě budičem dynamické odezvy na železniční konstrukci, proto je pro mnoho aplikací nezbytné znát polohu tohoto buzení. Jako sekundární výsledek analýz, lze získat i informaci o technickém stavu daného železničního dvojkolí a dle dalších markantů lze usuzovat i na druh a typ vlakové soupravy. Primárně se jedná o rozdělení na soupravy nákladní vs. osobní, a mezi osobními soupravami můžeme rozlišit, zda se jedná o elektrickou jednotku, lokomotivu s osobními vagóny, zda je vlak lokomotivou tažen, nebo je vepředu vlaku řazen řídící vůz a souprava s lokomotivou vzadu jede postrkem atd. Obecně měření v terénu na železniční konstrukci je často nákladné, a to nejen z pohledu vlastní aparatury, ale i z hlediska zajištění lidských zdrojů. Proto je snahou vytvořit levné autonomní zařízení, které by nebylo náročné na instalaci a poskytovalo by potřebná data o drážních vozidlech a železniční konstrukci. Vyvíjený autonomní modul k měření vibrací tato data může poskytovat a na základě nich lze následně vyhodnotit, zda byla konstrukce zatížena jednotlivým drážním vozidlem nebo celou vlakovou soupravou, o jakou vlakovou soupravu šlo, z kolika vozů se daná souprava skládala, jakou měla rychlost a další užitečné informace. Určení rychlosti vlakové soupravy a identifikace náprav jednotlivých vozů této soupravy je základní úlohou, kterou je třeba vyřešit, než je možno pokračovat v dalším zpracování dat. Měření zrychlení kmitání na železniční konstrukci (tj. vibrací) je prováděno primárně za účelem zjištění dynamické odezvy konstrukce na průjezd vlakové soupravy a zjištění chování vlastní železniční konstrukce. Určení jednotlivých náprav vlakové soupravy je pouze mezikrokem k provádění dalších analýz. Signál dynamické odezvy pojezdu vlakové soupravy není přímo určen k identifikaci náprav, vyřešením identifikace náprav z tohoto signálu se však podařilo celou měřící soustavu velmi zjednodušit a zlevnit. Jinak řečeno, není nutno do sestavy zapojovat další modul, který by byl zaměřen čistě jen na identifikaci náprav a vedl by ke zdražení celého systému a zvýšení jeho složitosti (i z pohledu následné instalace na dráze). Určení rychlosti vlakové soupravy a polohy jednotlivých dvojkolí v měřeném signálu je dobrým výchozím bodem pro provádění následných analýz stavu podbití kolejového roštu a chování železniční konstrukce v čase. Z důvodu menší rozmanitosti vozového parku pro osobní dopravu a také z důvodu menšího rozptylu možného zatížení od jednotlivých železničních vagónů, je doporučeno pro hodnocení stavu železniční konstrukce používat při dlouhodobějším měření pouze zatížení od pojezdu osobních souprav. Proto se tato práce v konečné fázi zabývá i problematikou určení typu vlakové soupravy.
The thesis is focused on the possibility of using data from the measurement dynamic effects on the track structure to determine the condition of the underfilling track structure. Next, the thesis focuses on the analysis of the obtained signal and the determination of the position of the wheelsets in the measured signal. The wheelsets are an exciter of the dynamic response to the track structure, so for many applications, it is necessary to know the position of this excitation. As a secondary result of the analyses, can be obtained information about the technical condition of the wheelset, and can be also inferred other characteristics. We can divide into cargo sets vs. passenger, and between passenger sets, we can distinguish whether it is an electric unit, a locomotive with passenger cars, whether the train is pulled by a locomotive, or a control car is positioned at the front of the train and the set with a locomotive at the back is driven by a spur, etc. Measuring in the field on a railway structure is often expensive, not only from the point of view of the equipment but also for securing human resources. Therefore, the goal is to create a cheap autonomous device that would not be difficult to install and would provide the necessary data about railway vehicles and railway construction. The developed autonomous module for measuring vibrations can provide this data, and based on it, it can subsequently be evaluated whether the structure was loaded by an individual railway car or an entire train set, which train set it was, how many cars the given set consisted of, how fast it was and other useful things information. Determining the speed of the train set and identifying the axles of the individual cars of this set is a basic task that must be solved before it is possible to proceed with further data processing. The measurement of the acceleration of oscillations on the railway structure (i.e. vibrations) is carried out to determine the dynamic response of the structure to the passage of the train set and to determine the behaviour of the railway structure. Determining the individual axles of the train set is only an intermediate step to performing further analyses. The dynamic response signal of the train set is not directly intended for axle identification, however, by solving the axle identification from this signal, it was possible to greatly simplify and reduce the cost of the entire measuring system. So, it is not necessary to include another module in the assembly, which would be focused only on the identification of the axle and, in addition, would increase the price of the entire system and the perspective of its complexity (also from the subsequent installation on the track). Determining the speed of the train set and the position of the individual wheels in the measured signal is a good starting point for performing subsequent analyzes of the state of underfilling of the rail grid and the behaviour of the railway structure over time. Due to the smaller diversity of the vehicle fleet for passenger transport and also due to the smaller dispersion of the possible load from individual railway wagons, it is recommended to use only the load from the travel of the passenger train for the assessment of the condition of the railway structure in long-term measurements. Therefore, in the final phase, this work also deals with the issue of determining the type of train set.
Keywords:
Autonomous measuring system; condition of undercharging.; dynamic effects; identification of wheel position; measurement on sleeper; vibration; Autonomní měřicí systém; dynamické účinky; identifikace polohy dvojkolí; měření na pražci; stav podbití.; vibrace
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/214296
guest ::
