Měřící vozík KRAB SLight Zařízení pro měření geometrických parametrů koleje Ing. Jaroslav Bílek Bilek.j@fce.vutbr.cz Ústav železničních konstrukcí a staveb Fakulta stavební Vysoké učení technické v Brně Registrační číslo: CZ.1.07/2.3.00/45.0029 Název projektu: Věda pro život, život pro vědu Datum: 30.3.2015

Obr. 1 Měřící vozík KRAB SLight

Úvod Úvod do teorie měření Popis zařízení Vyhodnocení 3.1 Výstupy z programu KRAB 8.2 3.2 Výstupy z programu SWITCH XE Technické parametry KRAB - SLight

Obr. 2 Pojmy základní geometrie koleje Úvod Obr. 2 Pojmy základní geometrie koleje KRAB - SLight

Úvod Systém KRAB používá tři základní přístupy pro získávání geometrických dat: Kontaktní metoda Měření pomocí tětivy Kombinované inerciální a kinetické měření převýšení KRAB - SLight

Obr. 3 Znázornění pojmu skutečné geometrie a vzepětí na tětivě pro VK Úvod Směr a výška koleje: Vzepětí v oblouku se měří na jedné kolejnici v obou rovinách (horizontální a vertikální) Délka tětivy je přibližně 2 – 2,5 m (dle kce vozíku) Primární signály všech naměřených veličin vzorkovány po 0,25 m Program Krab8.2 převede prim signály vzepětí SK a VK matematickou cestou do konečné formy Signály vzepětí na delší tětivě Signály skutečné geometrie koleje dle EN 13848 v pásmu vln D1 Obr. 3 Znázornění pojmu skutečné geometrie a vzepětí na tětivě pro VK KRAB - SLight

Úvod Definice převýšení koleje: Převýšení koleje je úhel mezi spojnicí temen kolejnicových pásů a vodorovnou rovinou. Z praktických důvodů se vyjadřuje jako výška svislé odvěsny pravoúhlého trojúhelníka, jehož přeponu tvoří nominální osová vzdálenost kolejnic: Definice zborcení koleje: Zborcení je algebrický rozdíl mezi převýšením ve dvou místech koleje vzdálených od sebe o bázi zborcení b KRAB - SLight

Obr. 4 Vztah mezi převýšením a zborcením Úvod Obr. 4 Vztah mezi převýšením a zborcením KRAB - SLight

Úvod Metoda měření převýšení trati: Převýšení se měří pomocí sklonoměru – inerciální měřidlo (měření je ovlivňováno vibracemi vozíku a bočními nárazy při přejezdu styků kolejnic) – to tvoří špičky a další šum, jelikož leží v oblasti krátkých vln - nedostatky se odfiltrují. Měřící vozík je vybaven přídavným ramenem pro přímé měření zborcení koleje – kvazizborcení (pr_QTwist) k tomuto zborcení se přičte hodnota pr_Top a dostaneme skutečné zborcení: Obr. 5 Zborcení trati je svislá vzdálenost bodu 5 k rovině dané body (1,3,4). Kvazi zborcení je svislá vzdálenost bodu 5 k dané rovině a je dána body (1,3,2)=(1,3,4´). Body (1,2,3,4 a 5) odpovídají bodům dotyku kol vozíku. KRAB - SLight

Obr. 6 Blokové schéma výpočtu převýšení Úvod Převýšení se pak vypočte pomocí dekonvolace signálu zborcení s použitím přenosové funkce příslušné diferenciální rovnice Zk(x) (uvedené výše) ve vlnovém rozsahu λ ≤ 20 až 25 m Dekonvolace i potřebná filtrace se provádí pomocí FFT transformace Obr. 6 Blokové schéma výpočtu převýšení KRAB - SLight

Úvod Odstředivé zrychlení: Signál sklonoměru je zmenšený vlivem odstředivého zrychlení v obloucích (vliv při měření ve vyšších rychlostech a oblouků o malém poloměru) Př: Výpočet zmenšení výstupního signálu inklinoměru z důvodu odstředivého zrychlení je: Úbytek signálu inklinoměru se kompenzuje na základě měření rychlosti a vzepětí – automatické odstranění systematické chyby KRAB - SLight

Úvod Nedostatek převýšení: Je parametr, který poskytuje důležité vodítko při úvahách o možnosti zvýšit traťovou rychlost daného úseku ( proto je I jedním z vypočtených signálů) Vztah oblouku a tětivy: Obr. 7 Tětiva x oblouk KRAB - SLight

Popis zařízení Měřící vozík se většinou používá při přejímkách stavebních prací na koridorových tratích, pro provozní kontrolu drah, staničních kolejí, vleček, podzemních a tramvajových tratí Na širé trati včetně elektrifikované V koleji s přídržnými kolejnicemi Pro výhybky všech tvarů Pro mosty s ochrannými plechy Tramvajové tratě se žlábkovými kolejnicemi (po úpravě měřících kladek) KRAB - SLight

Popis zařízení Měřící vozík pracuje na rozchodu: nominální rozchod musí být v rozmezí 760 – 1668 mm (dodavatel zařízení nabízí i variantu dvou rozchodového vozíku) Je uzpůsoben k měření v koleji s obvody Za pomoci výměnných koleček lze měřit geometrické parametry koleje tramvajových tratí (žlábkové kolejnice) Vyrábí se i v těžké „verzi“ za drezínu nebo dvoucestný automobil Výsledky měření z KRABa a měřícího vozu jsou rozdílné – měřící vůz je znatelně těžší a kolej se pod zatížením „deformuje – sedá“ = jiná naměřená data KRAB - SLight

Popis zařízení KRAB SLight je zařízení, které měří kontinuálně kompletní sadu geometrických parametrů koleje: Rozchod Směr Výšku Převýšení Zborcení Dále je vybaveno přídavnými kladkami pro měření výhybek a měří: Šířka žlábku v srdcovce Šířku žlábku v přídržnici Rozevření jazyka Vodící míry v srdcovkách KRAB - SLight

Obr. 8 Součásti měřícího vozíku Popis zařízení 1- Hlavní tělo 2- Dvojtrubkové vzpěry 3- Přídavné rameno zborcení 7- Tlačná tyč 8- Kryt elektronické desky 9- Konektor nabíječky 10-Kryt baterie Obr. 8 Součásti měřícího vozíku KRAB - SLight

Popis zařízení KRAB - SLight Obr. 10 Přídavná kladka na měření šířky žlábku Obr. 11 Náhled na zapojení snímačů KRAB - SLight

Vyhodnocení – od získání dat v koleji až po výsledek Sestavený měřicí vozík se osadí na kolej Primární signály GPK skenuje program Krab8vNET a ukládá do ručního PDA pr_rozchod pr_směr pr_vyška pr_převýšení pr_zborcení rychlost Z ručního PDA se pomocí USB kabelu či Bluetooth stáhne datový soubor do PC *.krx (datový soubor) KRAB - SLight

Vyhodnocení – od získání dat v koleji až po výsledek Program KRAB 8.2 pak provede výpočet GPK z primárních dat Zobrazení a graf hodnot GPK Tabulka lokálních závad Tabulka úsekového hodnocení Srovnání více měření Mapa tratě Návrhové hodnoty tratě GPS Výhybkový program SWITCH XE Hodnocení výhybky Výhybkový list KRAB - SLight

Výstupy z programu KRAB 8.2 Zobrazení a graf hodnot GPK Výstupem jsou křivky udávající průběhy sledovaných parametrů Software dokáže označit problémové místo v GPK (v grafech přehledně vyznačeno) Značí velikost překročení Délku na které je daný parametr překročen Pozici (staničení) V grafickém výstupu jsou zobrazeny různé události (např.: poloha výhybky, LIS, most atd. – vše formou poznámky a svislé dělící čáry) Umožňuje vykreslení až 10 stop (posuzované parametry) a v každé stopě dva grafy Program z 19 primárních veličin vypočte 50 normových veličin GPK KRAB - SLight

Výstupy z programu KRAB 8.2 Obr. 12 Ukázka výstupu – Kralupy nad Vlavou 14 kolej KRAB - SLight

Výstupy z programu KRAB 8.2 Tabulka lokálních závad Lokální závadou se rozumí překročení dovolené hodnoty (meze) danou geometrickou veličinou Výstup lze dostat v podobě: Tabulky lokálních závad Tabulky lokálních závad dle ČSN Tabulky lokálních závad dle ČSN pro přejímky KRAB - SLight

Výstupy z programu KRAB 8.2 Obr. 13 Ukázka výstupu – Kralupy nad Vlavou 11 kolej Popis závady 0-10.1/3 znamená, že závada má délku 0 m, extrémní hodnota je 10.1 mm a jde o překročení meze IAL KRAB - SLight

Výstupy z programu KRAB 8.2 Tabulka úsekového hodnocení V tabulce jsou vypsány směrodatné odchylky z následujících veličin Dynamický směr v ose kolej SKdynO Dynamický rozchod RKdyn Dynamické převýšení PKdyn Dynamická výška v ose kolej VKdynO Na základě těchto odchylek se použitím transformace z = f(σ) získají známky kvality Dále jsou spočteny: Celková známka kvality Známka podbíjení Číslo kvality Obvyklá délka základního úseku činí 200 m KRAB - SLight

Výstupy z programu KRAB 8.2 Srovnání více měření Složí k porovnání dvou měření stejných veličin Mapa tratě Je půdorysné zobrazení tratě založené na měření křivosti koleje (v náhledu se zobrazují lokální závady) Návrhové hodnoty tratě V programu lze vynést projektované převýšení a směr, následně pak vyhodnotit absolutní odchylky od projektovaného stavu GPS Export GPS událostí a zobrazení projeté tratě na mapě (např. Google Earth) KRAB - SLight

Výstupy z programu SWITCH XE Výhybkový list Určen pro zobrazení hodnot jedné výhybky při opakovaném měření Struktura dat vyhází z původního formuláře pro hodnocení stavu opotřebení výhybky Protokol inspekce výhybky Výsledky jsou uspořádány do tabulky a grafů (přímá a odbočná větev výhybky) Jedno měření – jedna výhybka – jeden list KRAB - SLight

Výstupy z programu SWITCH XE Obr. 14 Protokol inspekce výhybky – odbočný směr (na stránce je pak schéma výhybky a přímý směr výhybky) KRAB - SLight

Výstupy z programu SWITCH XE Obr. 15 Protokol inspekce výhybky – grafická část odbočný směr (na stránce je zobrazen i přímý směr ) KRAB - SLight

Technické parametry Naměřené a vypočítané hodnoty KRAB - SLight

Technické parametry Technická data a podmínky měření KRAB - SLight

Certifikáty Měřící vozík je uznán a certifikován: ČD (České dráhy) resp. pro SŽDC (Správa železniční dopravní cesty) DB (Deutsche Bahn) RENFE (Spanish Railways) Certifikát systému managementu kvality s požadavky: ČSN EN ISO 9001:2009 Návrh, vývoj, výroba a servis měřících a technologických zařízení používaných v konstrukci a stavbě železničního svršku KRAB - SLight

Použité zdroje [1] ČSN 73 6360-1, Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah a její prostorová poloha - Část 1: Projektování, 11/2008 [2] EN 13803-1, Železniční aplikace - Kolej - Parametry návrhu polohy koleje - Kolej rozchodu 1 435 mm a širšího - Část 1: Běžná kolej, 01/2011 [3] KŽV s.r.o., Technická dokumentace – Měřící vozík KRAB-SLIGHT – II. Návod na montáž a údržbu, 04/2014 [4] KŽV s.r.o., Technická dokumentace – Měřící vozík pro geometrii tratě – IV. Vyhodnocovací program KRAB 8.2 základní funkce, 05/2014 [5] KŽV s.r.o., Technická dokumentace – Měřící vozík KRAB – IV. Program SWITCH na hodnocení výhybek, 04/2008 [6] KŽV s.r.o., Skupina zařízení KRAB [online], dostupné z http://kzv.cz/Czech/krab.php KRAB - SLight