Új technológiák, anyagok a pálya- építésben és fenntartásban szakmai továbbképzés Dinamikus kerékterhelés mérés Előadó: Somlai Szilárd MÁV Zrt Pályalétesítményi Főosztály Békéscsaba 2011. augusztus 31. szeptember 1.- 2.
A dinamikus kerékterhelés-mérés szükségessége és célja olyan diagnosztikai rendszer fejlesztése, amely regisztrálja és kiszűri a közlekedésbiztonság szempontjából veszélyes járművek közlekedését. A rendszer működése növeli a vasúti közlekedés biztonságát, jelentősen csökkenti a járművek műszaki állapotából, helytelen rakodásából eredő baleseti kárhelyreállítási és a vasúti pályahálózat karbantartási költségeket. Információt ad a tényleges kocsi-, valamint szerelvény össztömegére vonatkozóan, ami a hálózat hozzáférési (pályahasználati) díj megállapításának lényeges eleme. 2
A dinamikus kerékterhelés-mérés lényege A mérések a szerelvény utazó sebessége mellett történjenek Mért paraméterek Kerék terhelés Tengely terhelés Kocsi terhelés Rakomány tömeg mérése Diagnosztikai funkciók Túlterhelés azonosítása Kerékhiba észlelés Terhelési aszimmetria (első/hátsó futómű, bal/jobb oldali kiegyenlítetlenség) 3
Dynamic Railway Diagnosis System rendszer specifikus előnyei A szenzorok a síngerincen. Nincs szükség az alépítmény vagy egyéb pályaelem módosítására. Alacsony karbantartási költségek. A síndeformáció mérése digitalizálása és feldolgozása a sínre szerelt modulokban történik: a feldolgozás a szenzoroktól digitális. Különleges zajelnyomás. Nagy teljesítményű processzorok közvetlenül a sínen: nagy számítási teljesítmény a terhelésfüggvények elosztott feldolgozására. A mérési pontosság független a szerelvény sebességétől. 4
A mérési elv Nyúlásmérő bélyegek mechanikai deformációt alakítanak át ellenállás-változássá. Működésük az ellenállás értékének geometriai függésén alapul. Ha a test alakváltozást szenved, vele együtt deformálódik a nyúlásmérő bélyeg is, miközben megváltozik a villamos ellenállása. 5
Mérési elv Nyúlásmérő ellenállások síngerincre hegesztve deformáció mérés 320 mm 600 mm 6
Hegesztett szenzor 7
Jelfeldolgozó modul 8
Jelfeldolgozó modul A mérő doboz fogadja a szenzor információkat a vágány szenzoroktól és elemzi a jeleket, amint a vonat kerekek áthaladnak a mérési hely felett Fontos, hogy a mérő doboz biztonságban maradjon és legyen védve a környezet hatásaitól, a speciálisan megtervezett tokozásnak mechanikai védelme is van, és IP65 szigetelésű teljesen automatikus mérési rendszer elemző- szoftver, részletes jelek elemzése és feldolgozása, gyorsan generálva megbízható és pontos jármű információkat, tartalmazva tengelyenként a tengelyterheléseket illetve a hibás értékeket 9
Jelfeldolgozó modul A szenzorok kompenzálva (egyenáram) mérőáram és sínhőmérséklet változások miatt. A kalibrálási algoritmus nem csak a jármű súlyán alapszik, hanem a jármű sebességén is. A jármű sebesség viszonylag állandó, nem lehet gyorsítás, fékezés. A járműlengések befolyásolhatják a szenzorok mérési eredményeit, de kellő számú mérési pontot létrehozva a kiértékelő szoftver átlagol és a mérési bizonytalanságon belül ad eredményt. Diagnosztika: Ha bármely kerék ha csak egy impulzust (ütőhatást) ad, nem lesz alakhibaként rögzítve: ez kiküszöböli a helytelen hiba jelzés lehetőségét (pl.: a sín szennyeződése). 10
Az eredmény pontossága üzemi használatban két kulcs paramétertől függ: a szenzorok számától és a vágány minőségétől A rendszer korszerűsítése nyolcról tizenkét szenzorra növeli a pontosságot, a több szenzor használata a rendszert robosztusabbá és kevésbé érzékennyé teszi a vágány felépítményének minőségére, a zavaró jelekre. 11
rendszervázlat Mezőkeresztes-Mezőnyárád-Mezőkövesd között a 1426+67,34 szelvényben (bal vágány) 24000 1200 tengely számláló 3600 Mérőmodul 1 6000 Mérőmodul 1 8400 Mérőmodul 1 10800 Mérőmodul 1 13200 Mérőmodul 1 15600 Mérőmodul 1 18000 Mérőmodul 1 20400 Mérőmodul 1 22800 tengely számláló 1 RIASZTÁS ERDM.EVOPRO.HU GPRS DIAGNOSZTIKA SZIR KÖFE 12
KÖFE: bemenet: mérés időpontja (első tengely érkezése), helye kimenet:vonat száma (5 jegyű azonosító) (amennyiben nem dönthető el, hogy több vonat közül melyik volt az adott pillanatban a mérőszakaszban, akkor minden lehetséges vonat azonosítóját adja vissza.) SZIR: bemenet: vonatszám kimenet:a vonathoz tartozó információk: vonatszám, indítási dátum, vonat összetétele, vontatójármű típusa, kocsik száma, kocsik tengelyszáma, a kocsikhoz tartozó terhelési engedély 13
14
TECHNOLÓGIAI ÉS BIZTONSÁGI PONTOK ELHELYEZKEDÉSE Miskolc-Rendező Technológiai pont Emőd Biztonsági pont Füzesabony Technológiai és biztonsági pont 15
Riasztási értékek definiálása Pálya paraméter A 80. sz. fővonal tengelyterhelés: C3 vonalosztály max. teng. terh.: 21 t. amely túlléphető: Műszaki Táblázatok II. kötet 6.sz. táblázat 10. sz. pontja alapján. Toleranciaérték: 2 tengelyes kocsi esetében +0,5 tonna (21,5 t ) 4 tengelyes kocsi esetében +0,25 tonna (21,25 t) 6 tengelyes kocsi esetében +0,17 tonna (21,17 t) A paraméter a 2 tengelyes kocsi adatainak alapulvételével kerül rögzítésre. 16
Riasztási érték meghatározása Pályára engedélyezett 21,0 tonna Tolerancia érték 0,5 tonna Riasztási érték: (21 tonna + 0,5 tonna) x (1 + mérési hiba határ) Berendezés mérési hibahatára +/-2 % 2% mérési hibahatár esetén a riasztási érték: (21 t +0,5 t) x (1 + 0,02 abs )= 21,93 t (A mérési hibahatárt abszolút értéként kell figyelembe venni) 17
mért érték < 21,93 tonna 21,93 tonna < mért érték < 22,95 tonna Mért értékek riasztás nincs riasztás Riasztás 1 nem mért tengelyterhelés < Rk engedélyben engedélyezett x (1 + mérési hiba határ) igen nincs riasztás 22,95 tonna < mért érték < 24,48 tonna Riasztás 2 nem mért tengelyterhelés < Rk engedélyben engedélyezett x (1 + mérési hiba határ) igen nincs riasztás mért érték > 24,48 tonna Riasztás 3
Riasztás 4: egyenlőtlen terhelés Riasztás 4 Járművön belüli tengelyterhelés eltérés 2 tengelyes jármű 2:1 Többtengelyes jármű forgóvázai között 3:1 1 tengely kerekei közti eltérés 1,25:1 19
járműdiagnosztika Kerék és vágány tökéletes Qst Vágány hibákkal Qst Qdyn Kerék hibákkal Qst Qdyn Ütéshatás 20
járműdiagnosztika Mindegyik kerékre egy állapot diagnózis készül, ami a csúcserő és a dinamikus erő RMS (négyzetes átlag gyöke, más néven effektív érték) értékének kombinációján alapszik. A hibatípusokat a szoftver pontosan és megbízhatóan meg tudja határozni Kerék laposodás Sokszögesedés Körkörösségi eltérés 21
22
járműdiagnosztika Első- hátsó forgóváz terhelési aszimmetria Jelentős aszimmetria forgóvázon szemben levő kerék párok között Kiugróan magas legkönnyebb kerék átlagos kerékterhelés arány Kiugróan magas jobb-bal oldali terhelés aszimmetria 23
PvTK Miskolc Köszönöm megtisztelő figyelmüket! 24