Salamander II AdMaS Ing. Petr Guziur Měřič drsnosti a vlnkovitosti kolejnic AdMaS Centrum vědy a výzkumná instituce v oblasti stavebnictví Ing. Petr Guziur guziur.p@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: březen 2015

Obsah Salamander II AdMaS Úvod Popis zařízení Práce se zařízením Ovládání měřícího programu Výstupy měření Technické parametry AdMaS O projektu Základní údaje projektu Cíl centra Struktura centra Fotodokumentace Salamander II, AdMaS

Měřič drsnosti a vlnkovitosti kolejnic Salamander II Měřič drsnosti a vlnkovitosti kolejnic Salamander II

Úvod vlivem provozu dochází k opotřebení pojížděné plochy hlavy kolejnice dle předpisu SŽDC (ČD) S 67 Vady a lomy kolejnic: 2201 D Vlnkovitost kolejnice a skluzové vlny 2202 D (C) Vlnovitá deformace (dlouhé vlny) Salamander II

Úvod: vlnky pravidelné, za sebou následující lesklé vlnovité vyvýšeniny a tmavé vlnové prohlubně. vzdálenost vyvýšenin je asi 3 až 8 cm, hloubka vlnek je 0,1 - 1,2 mm. výskyt: v přímých úsecích a obloucích velkých poloměrů v úsecích kde se brzdí na všech typech tratí na všech konstrukcích tratí vznik není stále vyjasněn – pouze hypotézy Salamander II

Úvod: krátké vlny často nazývané skluzové vlny vzdálenost vyvýšenin je asi 8 až 30 cm, hloubka vlnek je 0,1 - 1,2 mm. výskyt: na vnitřním kolejnicovém pásu směrových oblouků s poloměrem menším než 600, případně 700 m oblouky s velkým převýšením v blízkosti stanice, ve které většina vlaků zastavuje Salamander II

Úvod: dlouhé vlny často nazývané dlouhé vlny vzdálenost vyvýšenin je asi 150 až 300 cm, hloubka vlnek je 0,5 - 4 mm. vznik: ve výrobním procesu při rovnání kolejnic Salamander II

Úvod: negativní vlivy vad svislá zrychlení vibrací; přídavné dynamické síly působící na součásti konstrukce koleje; vliv na výškovou polohu koleje; držebnost a opotřebení upevnění kolejnic; železniční spodek a klenuté mosty; kolejové vozidlo; šíření vibrací a hluk na okolí a na cestující vliv na spotřebu energie; a mnoho dalších Salamander II

Úvod: prevence a oprava broušení (hoblování) kolejnic i kol vozidel mazníky v koleji i na vozidlech výměna kolejnic obnovení GPK Obr. 1 Vlnová deformace pojížděné plochy hlavy kolejnice Salamander II

Popis zařízení Salamander II je laserový měřicí přístroj určený pro bezkontaktní měření drsnosti a vlnkovitosti povrchu kolejnice pro měřeni se používá metoda mikrotětivové geometrie se snímací hlavou osazenou optoelektrickými snímači měřící metoda je založena na snímání a vyhodnocení světelných stop na povrchu kolejnice z polohy světelné stopy se vypočítá vzdálenost měřeného povrchu od snímače příčně lze nastavovat měřící stopu na pojížděném povrchu hlavy kolejnice povrch kolejnice musí být suchý – voda nebo vodní kapky znemožňují správné měření Salamander II

Popis zařízení Salamander II se skládá z měřicího ručního vozíku (konstruovaného jako stavebnice laserové měřicí hlavy, elektroniky a mechanických nosičů, na které se tato hlava upevňuje) pro práci v trati a elektroniky externího počítače (tablet, notebook – spojení pomocí Bluetooth) vozík je lehký a kompaktní – je velmi snadné jej sundat a opět vrátit do tratě během několika sekund, proto je možné měřit i na trati za plného provozu Salamander II je snadno transportovatelný i osobní automobilem – je skládací do pevného transportního kufru (certifikovaného i pro leteckou přepravu), kufr obsahuje všechny díly přístroje Salamander II

Obr. 2 Salamander II v transportním kufru

Obr. 3 Salamander II v rozloženém stavu, externí počítač (tablet), uživatelská příručka

Obr. 4 Salamander II v koleji

Popis zařízení: popis ovládacích prvků 1. Měřítko pro nastavení měřící stopy 2. Ruční kolečko pro nastavení měřící stopy 3. Spojka motorového pojezdu 4. Indikační LED, signalizující provozní stav zařízení 5. Vypínač přístroje 5. 2. 4. 3. 1. Obr. 5 Popis ovládacích prvků Salamander II

Popis práce se zařízením: příprava k měření vozík se přepravuje ve složeném stavu v transportní bedně - skládá se až v místě měření z transportní bedny se vyjme dvoudílná skládací náprava a teleskopická tyč dvoudílná skládací náprava se sestavuje ve svislé poloze, sesazuje se na vodící trn a zajišťuje převlečnou matkou sestavený přístroj se umístí na začátek měřeného úseku Salamander II

Popis práce se zařízením: měření drsnosti kolejnic po umístění přístroje na začátek měřeného úseku přístroj zapneme (viz Popis zařízení: popis ovládacích prvků, bod 5.) a zkontrolujeme, že indikační LED (viz Popis zařízení: popis ovládacích prvků, bod 4.) svítí zeleně pro měření drsnosti kolejnic se užívá varianta měření s pojezdem pomocí motoru (nutno zajistit spojku motorového pojezdu – viz Popis zařízení: popis ovládacích prvků, bod 3.) následuje zapnutí externího počítače (tablet, notebook), spuštění měřící aplikace a vyplnění identifikačních údajů měření (viz Obr. 6) Salamander II

Popis práce se zařízením: měření vlnkovitosti kolejnic po umístění přístroje na začátek měřeného úseku přístroj zapneme (viz Popis zařízení: popis ovládacích prvků, bod 5.) a zkontrolujeme, že indikační LED (viz Popis zařízení: popis ovládacích prvků, bod 4.) svítí zeleně pro měření vlnkovitosti kolejnic se užívá varianta měření bez pojezdu pomocí motoru – přístrojem se pohybuje po koleji ručně, pomocí teleskopické tlačné tyče následuje zapnutí externího počítače (tablet, notebook), spuštění měřící aplikace a vyplnění požadovaných údajů (viz Obr. 6) Salamander II

Ovládání měřícího programu: začátek měření Obr. 6 Úvodní obrazovka měřící aplikace pro vyplnění identifikačních údajů měření Salamander II

Ovládání měřícího programu: začátek měření po vyplnění identifikačních údajů se spustí měření tlačítkem „START“ na úvodní obrazovce následuje několikasekundová prodleva, při níž dojde automaticky k bezdrátovému spojení přístroje a externího počítače Salamander II

Ovládání měřícího programu: průběh měření LINE – stav spojení s přístrojem FAST – indikace příliš rychlé jízdy BATT – stav baterie DATA – dostatek dat pro vyhodnocení Číselný údaj – ujetá dráha Obr. 7 Snímání dat během měření Tlačítko „STOP“ – ukončení měření, pokud byl naměřen dostatek dat, spustí se vyhodnocení Salamander II

Ovládání měřícího programu: ukončení měření a výsledky Signal – zobrazení průběhu vzepětí FFT – zobrazení spektra (třetinooktávová analýza) Erase – opuštění měření bez uložení End – ukončení režimu prohlížení a uložení dat Obr. 8 Zobrazení výsledků Salamander II

Obr. 9 Příklad výstupu formátu .txt Výstupy V adresáři výstupních dat vznikají pro jedno měření dva soubory pojmenované podle času začátku měření (ve formátu rokměsícdenhodinaminutasekunda – rrmmddhhmmss) soubory *.krx – binární soubory s kompletními daty měření soubory *.txt – výsledky třetinooktávové analýzy v textové formě Obr. 9 Příklad výstupu formátu .txt Salamander II

Obr. 10 Příklad výstupu signálu Výstupy Obr. 10 Příklad výstupu signálu Salamander II

Technické parametry Měření vlnkovitosti kolejnice: Maximální délka měřeného úseku: doporučeno do 30 m Rychlost měření: 0,5 m/s Krok měření: 5 mm Rozlišení snímače: 0,6 μm Měření drsnosti kolejnice Maximální délka měřeného úseku: doporučeno do 10 m Rychlost měření: 150 mm/s Krok měření: 1 mm Rozlišení snímače: 0,06 μm Salamander II

Technické parametry Společné parametry: Délka provozu na baterie: 4 h pro vozík, u řídícího počítače závisí na jeho konkrétním typu Hmotnost: 8 kg Rozměry v transportním stavu: 400x800x340 Salamander II

Centrum vědy a výzkumná instituce v oblasti stavebnictví AdMaS Centrum vědy a výzkumná instituce v oblasti stavebnictví AdMaS

O projektu AdMaS (Advanced Materials, Structures and Technologies) je moderní centrum vědy a komplexní výzkumná instituce v oblasti stavebnictví, která je součástí Fakulty stavební Vysokého učení technického v Brně zaměřuje se na výzkum, vývoj a aplikace pokročilých stavebních materiálů, konstrukcí a technologií nejen v oblasti stavebnictví, ale i dopravních systémů a infrastruktury měst a obcí Salamander II

Základní údaje projektu název projektu: AdMaS - Pokročilé stavební materiály, konstrukce a technologie číslo a název oblasti podpory: 5.2.1 Regionální VaV centra registrační číslo projektu: CZ.1.05/2.1.00/03.0097 příjemce: Vysoké učení technické v Brně zahájení realizace projektu: 1. 1. 2011 ukončení realizace projektu: 31. 12. 2014 vedoucí projektu (ředitel Centra): Prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc. (do 31.3.2014),  Ing. JUDr. Zdeněk Dufek, Ph.D. (od 1.4.2014) celková výše finanční podpory: 817 903 463,00 Kč, z toho příspěvek EU z fondu ERDF 695 217 943,55 Kč a příspěvek státního rozpočtu ČR 122 685 519,45 Kč AdMaS

Cíl centra úkolem Centra AdMaS je zajistit aplikaci aktuálních výsledků základního výzkumu formou aplikovaného výzkumu do praxe ve formě nových, resp. inovovaných stavebních materiálů a technologií s kvalitativně vyššími užitnými vlastnostmi, resp. s nižšími výrobními náklady, resp. s omezenými negativními vlivy na životní prostředí (jak ve fázi výroby, tak také během používání a samozřejmě po ukončení životnosti materiálu) AdMaS

Struktura centra pracovní a výzkumné skupiny centra: VP1 Vývoj pokročilých stavebních materiálů VS1 Mikrostruktura stavebních hmot VS2 Technologie stavebních hmot VP2 Vývoj pokročilých konstrukcí a technologií VS1 Konstrukce a dopravní stavby VS2 EGAR: Environmental and Geo (Geotechnics and Geodesy) VS3 Matematické modelování AdMaS

Obr. 11 Vizualizace centra AdMaS Struktura centra H: VP2 – VS1 P4: VP2 – VS2 P2: VP1 – VS1,VS2 P1: VP2 – VS1 Obr. 11 Vizualizace centra AdMaS AdMaS

Vybavení haly H Ústav železničních konstrukcí a staveb (FAST VUT) má v hale H vybudován kolejový rošt se čtrnácti zabudovanými snímači tlaku v konstrukční vrstvě a dvěma snímači zrychlení (jeden v konstrukční vrstvě, jeden v kolejovém loži) možnosti zatížení kolejového roštu: statické (vnášené do konstrukce přes zatěžovací rám zatlačován hydraulickými zvedáky) a dynamické vyvolávané dvěma vibromotory Salamander II

Fotodokumentace: hala H Obr. 12 Kolejový rošt v hale H Salamander II

Fotodokumentace: hala H Obr. 14 Instalace snímače zrychlení do konstrukční vrstvy Obr. 13 Instalace snímačů tlaku do konstrukční vrstvy Salamander II

Použité zdroje [1] MEAS Prog. s.r.o., Salamander II – uživatelská příručka [2] MEAS Prog. s.r.o., Salamander [online], dostupné z http://www.measprog.com/CZ/products/track-surface-measurement/salamander/ [3] Funke, Heinz. Broušení kolejnic. Praha: Elka Press. 1992. 122 str. [4] Předpis SŽDC (ČD) S67 Vady a lomy kolejnic [5] VALEHRACH, J., Vlnkovitost kolejnice a skluzové vlny, příspěvek na konferenci 16. odborná konference doktorského studia Juniorstav 2014, ISBN 978-80-214-4851-3, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Brno, 2014 [6] AdMaS [online], dostupné z http://www.admas.eu Salamander II, AdMaS