A cikk szerzője:

Jóvér Vivien egyetemi tanársegéd
Széchenyi István Egyetem, Győr

Dr. Kocsis Szürke Szabolcs egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

Hermán Bence tanszéki mérnök
Széchenyi István Egyetem, Győr

Dr. habil. Fischer Szabolcs egyetemi tanár
Széchenyi István Egyetem, Győr

Egyedi mérőrendszerrel végzett járműdinamikai mérések menetrend szerinti budapesti közúti vasúti járművek esetében

Nemzetgazdasági jelentőségük révén napjaink egyik legnagyobb kihívása, hogy a közúti vasúti pályák esetében rendelkezésre álló erőforrásokkal ezen infrastrukturális létesítmények fejlesztése és fenntartása minél hatékonyabban történjen. A Budapesti Közlekedési Zártkörűen Működő Részvénytársaság (BKV Zrt.) több mint 300 kilométer városi vasúti pálya üzemeltetéséért és fenntartásáért felel. 27 vonalon hétféle felépítményrendszer található, amelyek állapotát helyszíni bejárással, vágánygeometriai mérésekkel, illetve járműdinamikai mérésekkel vizsgálják. A kutatás célja egy új, hordozható járműdinamikai mérőrendszer kifejlesztése és alkalmazása, amely lehetővé teszi a menetrend szerinti villamosok dinamikai viselkedésének valós idejű vizsgálatát. Az eszköz gyorsulásmérőket és GPS-modult használ, és bármilyen típusú villamoson alkalmazható. Az új rendszer előnye a jelenlegi mérésekkel szemben, hogy a mérőeszközök bármikor és bármilyen villamoson használhatók, biztosítva ezzel a pályaállapotok folyamatos monitorozását. Az eszköz segítségével gyűjtött dinamikai adatok alapján következtetéseket vontunk le a vasúti pálya geometriai hibáiról és azok hatásairól, valamint javaslatokat fogalmaztunk meg a hatékonyabb karbantartás érdekében. A geometriai és dinamikai mérések integrációja lehetővé teszi a pályaállapot pontosabb felmérését és a karbantartási igények előrejelzését. Az új mérőrendszer alkalmazása hozzájárulhat a vasúti közlekedés biztonságának és hatékonyságának növeléséhez.

A jobb sínszál a vasúti pálya mellett futó közúthoz és a megállóhelyekhez közelebb eső, így feltételezhető, hogy ezen körülmények is befolyásolják a süppedés mértékét. Habár a rögzített értékek a jobb sínszál esetében jelentősebbek, az adott szakaszon – csak a süppedésparaméter értékeit figyelembe véve – a forgalombiztonság megfelelő.
A szakaszról a vágánygeometriai paramétereket vizsgálva elmondható, hogy bár minden paraméter esetében vannak kiugró értékek, a pálya állapota megfelelő és forgalombiztos.

Dinamikai mérések menetrend szerint közlekedő járművön

A korábban bemutatott, menetrend szerint közlekedő járművön használható műszerekkel hétvégén, napközben végeztük a mérést. A CAF5 URBOS egy alacsony padlós jármű, amely csuklókkal összekapcsolt modulokból áll. A mérés során a műszerek a jármű közepén, a szabadon futó forgóváz fölé lettek elhelyezve (8. ábra). Az első műszer a jármű menetiránynak megfelelő jobb oldalán a padlón, a második műszer a menetiránynak megfelelő bal oldalon, az ablakon került elhelyezésre. Mindkét műszer esetében az ADXL345 gyorsulásmérő ax tengelye a menetiránynak megfelelő, a tengelyek állása és iránya a mérések során azonos.
A mérési eredményekkel kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy kiértékelésük még kezdeti fázisban van, a megfelelő következtetések és összefüggések megállapításához számos további mérés és kiértékelés elvégzése szükséges. A kezdetleges mérési eredményekből képesek vagyunk következtetéseket levonni, azonban ezek későbbi, minél több méréssel való alátámasztása elengedhetetlen.

8. ábra. A műszerek elhelyezése a CAF5 URBOS motorkocsin [28]9. ábra. Első és második műszer ax [g] mérési eredményei

A műszerek ax rögzített adatai alapján képesek vagyunk következtetni a jármű gyorsítására, lassítására, illetve a szabálytalan hosszirányú járműrezgésekre, gyorsulásokra. A 9. ábra alapján elmondható, hogy a második műszer mért gyorsulás­értékei nagyobb intervallumban „mozogtak”. (Valószínűsíthetően a második műszer ablakon elhelyezett pozíciójából kifolyólag kaphattunk nagyobb gyorsulás­értékeket.)
A gyorsulásmérő ay tengelyének rögzített adatai alapján következtethetünk az oldalirányú pályaegyenletlenségekre, például irányhibákra, valamint részben a keresztsüppedés/túlemelés jellemzők változására is. A mért és rögzített értékeket az ívekben fellépő centrifugális gyorsulás is befolyásolja. A 10. ábra alapján látható, hogy a két műszer értékei közel azonosan változnak, azonban nagyságukban van eltérés. (Ez szintén a második műszer magasabban lévő elhelyezési pozíciója miatt adódik.) Amikor az értékek közel nullára csökkennek, az a jármű megállóhelyre történő érkezését és a megállását jelenti, a sebesség csökkenésével az ay értékei is csökkennek. A mért eredmények kiugró értékei jelzik a pályahibákat, azonban nem pontosan ugyanazokon a helyeken, ahol a TrackScan 4.01 műszer rögzített pályahibákat (6. és 10. ábra). Ennek oka lehet, hogy a járműdinamikai mérések terhelt mérésnek, a geometriai mérések terheletlen mérésnek számítanak.
A gyorsulásmérő az tengelyének rögzített adatai alapján következtethetünk a függőleges pályaegyenetlenségekre, például süppedésre, hegesztési/sínillesztési hibák helyeire. A 11. ábrán az első és a második műszer esetében a diagramok közel egyezést mutatnak. Az első műszer a jelentősebb süppedést mutató jobb sínszál felett került elhelyezésre, a járműdinamikai mérés eredményei alapján azonban feltételezhető, hogy a süppedés a két sínszál esetében hasonló mértékű a terhelés hatására. A 7. ábrán a 23+39,50, illetve a végszelvényben a kiugró süppedésparaméter-értékek a dinamikai mérések eredményeiben is kiugró értékeket mutatnak (7. és 11. ábra).

10. ábra. Első és második műszer ay [g] mérési eredményei11. ábra. Első és második műszer az [g] mérési eredményei
A nyomtávolság-paraméter szűkülésére, illetve bővülésére nem lehet egyértelműen következtetni a dinamikai mérésekből, ezért mindkét járműdinamikai műszer összes tengelyének mért értékeit egyben kell vizsgálnunk és megállapítani, hogy találunk-e egyértelmű kapcsolatot. Az 5. ábra alapján az 1. táblázatban három kiugró értéksort vizsgálunk. Ezen értékek nem pontszerű hibák, hiszen a maximális érték elérése fokozatosan történik és minden mérés során mutatkozott. (A nyomtávolság 1 méteres változását tekintve is kiugró értékeket mutat ezek környezete, a TrackScan-mérések alapján fokozatosan szűkül/nő a nyomtáv, majd újra bővül/szűkül.)

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Ágh C. Comparative Analysis of Axlebox Accelerations in Correlation with Track Geometry Irregularities. Acta Technica Jaurinensis, 2019;12(2):161–177. DOI: 10.14513/actatechjaur.v12.n2.501.
  • [2] Prescott D, Andrews J. A track ballast maintenance and inspection model for a rail network. Proc Inst Mech Eng O J Risk Reliab 2013;227(3):251–266. DOI: 10.1177/1748006X13482848.
  • [3] Hyslip JP. Fractal analysis of track geometry data. Transp Res Rec 2002;1785:50–57. DOI: 10.3141/1785-07.
  • [4] Cai X, Zhao L, Lau ALL, Tan S, Cui R. Analysis of vehicle dynamic behavior under ballasted track irregularities in high-speed railway. Noise and Vibration Worldwide 2015;46(10):10–17. DOI: 10.1260/0957-4565.46.10.10.
  • [5] Eklöf K, Nwichi-Holdsworth A, Eklöf J. Novel algorithm for mutual alignment of railway track geometry measurements. Transp Res Rec, 2021;2675(12):995–1004. DOI: 10.1177/03611981211031906.
  • [6] Ágh C. Connection Between Track Geometry Quality and Dynamic Vehicle Response At Various Speeds. Baltic Journal of Road and Bridge Engineering 2023;18(3):169–187. DOI: 10.7250/bjrbe.2023-18.613.
  • [7] Weston PF, Ling CS, Goodman CJ, Roberts C, Li P, Goodall RM. Monitoring lateral track irregularity from in-service railway vehicles. Proc Inst Mech Eng F J Rail Rapid Transit 2007;221(1):89–100. DOI: 10.1243/0954409JRRT64.
  • [8] Európai Szabványügyi Bizottság. MSZ EN 13848-6:2014+A1:2021. Vasúti alkalmazások. Vasúti pálya. A vágánygeometria minősége. 6. rész: A vágánygeometria minőségének jellemzése. 2020 [Online]. Available: https://ugyintezes.mszt.hu/webaruhaz/szabvany-adatok?standard=139604
  • [9] Andrade AR, Teixeira PF. Statistical modelling of railway track geometry degradation using Hierarchical Bayesian models. Reliab Eng Syst Saf 2015;142:169–183. DOI: 10.1016/j.ress.2015.05.009.
  • [10] Perrin G, Soize C, Duhamel D, Funfschilling C. Track irregularities stochastic modeling. Probabilistic Engineering Mechanics 2013;34:123–130. DOI: 10.1016/j.probengmech.2013.08.006.
  • [11] Lestoille N, Soize C, Funfschilling C. Sensitivity of train stochastic dynamics to long-term evolution of track irregularities. Vehicle System Dynamics 2016;54(5):545–567. DOI: 10.1080/00423114.2016.1142095.
  • [12] Gao T, Cong J, Wang P, Liu J, Wang Y, He Q. Vertical track irregularity analysis of high-speed railways on simply-supported beam bridges based on the virtual track inspection method. Proc Inst Mech Eng F J Rail Rapid Transit 2021;235(3):328–338. DOI: 10.1177/0954409720924574.
  • [13] Li D, Meddah A, Hass K, Kalay S. Relating track geometry to vehicle performance using neural network approach. Proc Inst Mech Eng F J Rail Rapid Transit 2006;220(3):273–281. DOI: 10.1243/09544097JRRT39.
  • [14] Mehrali M, Esmaeili M, Mohammadzadeh S. Application of data mining techniques for the investigation of track geometry and stiffness variation. Proc Inst Mech Eng F J Rail Rapid Transit 2020;234(5):439–453. DOI: 10.1177/0954409719844885.
  • [15] Sadeghi J, Fathali M, Boloukian N. Development of a new track geometry assessment technique incorporating rail cant factor. Proc Inst Mech Eng F J Rail Rapid Transit 2009;223(3):255–263. DOI: 10.1243/09544097JRRT237.
  • [16] Specht C, Koc W, Chrostowski P. Computer-aided evaluation of the railway track geometry on the basis of satellite measurements. Open Engineering 2016;6(1):125–134. DOI: 10.1515/eng-2016-0017.
  • [17] Vinkó Á, Simonek T, Ágh C, Csikós A, Figura B. Feasibility of Onboard Smartphones for Railway Track Geometry Estimation: Sensing Capabilities and Characterization. Periodica Polytechnica Civil Engineering 2023;67(1):200–210. DOI: 10.3311/PPci.20187.
  • [18] Xie J, Huang J, Zeng C, Jiang SH, Podlich N. Systematic literature review on data-driven models for predictive maintenance of railway track: Implications in geotechnical engineering. Geosciences (Basel) 2020;10(11):1–24. DOI: 10.3390/geosciences10110425.
  • [19] Skrickij V, Šabanovi E. Visual Measurement System for Wheel – Rail Lateral. Sensors 2021;21(4):1297. [Online]. Available: https://dx.doi.org/10.3390/s21041297%0Ahttp://10.0.13.62/s21041297
  • [20] Farkas A. Measurement of railway track geometry: A state-of-the-art review. Periodica Polytechnica Transportation Engineering 2019;48(1):76–88. DOI: 10.3311/PPtr.14145.
  • [21] Pombo J, Ambrósio J. An alternative method to include track irregularities in railway vehicle dynamic analyses. Nonlinear Dyn 2012;68(1–2):161–176. DOI: 10.1007/s11071-011-0212-2.
  • [22] Vinkó Á, Bocz P. Experimental investigation on condition monitoring opportunities of tramway tracks. Periodica Polytechnica Civil Engineering 2018;62(1):180–190. DOI: 10.3311/PPci.10541.
  • [23] Giannakos KS. Control of the Geometry of a Railway Track: Measurements of Defects and Theoretical Simulation. International Journal on Applied Physics and Engineering 2023;1:102–115. DOI: 10.37394/232030.2022.1.11.
  • [24] Costa JN, Antunes P, Magalhães H, Pombo J, Ambrósio J. A finite element methodology to model flexible tracks with arbitrary geometry for railway dynamics applications. Comput Struct 2021;254:106519. DOI: 10.1016/j.compstruc.2021.106519.
  • [25] BKV Zrt. Közúti vasúti infrastruktúra tervezési irányelvek. 2019 [Online]. Available: https://www.bkv.hu/ftp/vir/1_tervezesi_iranyelvek.pdf
  • [26] Jóvér V, Fischer S. Közúti vasúti felépítményrendszerek vágánygeometriai és járműdinamikai vizsgálata. In: City Rail 2022, 7-8 September 2022, Balatonfenyves (Hungary). pp. 121–135. [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/363693483_Kozuti_vasuti_felepitmenyrendszerek_vaganygeometriai_es_jarmudinamikai_vizsgalata
  • [27] BKV Zrt. P.1. I. kötet - Közúti Vasúti Pályaépítési és Fenntartási Műszaki Utasítás.” 2019 [Online]. Available: https://www.bkv.hu/ftp/vir/2_muszaki_utasitas.pdf
  • [28] Benda G, Fejes B. Villamosok.hu. Accessed: May 20, 2024. [Online]. Available: https://villamosok.hu/
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2024 / 3. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©