SE534724C2 - Förfarande för att bestämma rälernas spänningsfria temperatur och/eller spårets sidomotstånd - Google Patents
Förfarande för att bestämma rälernas spänningsfria temperatur och/eller spårets sidomotståndInfo
- Publication number
- SE534724C2 SE534724C2 SE0901526A SE0901526A SE534724C2 SE 534724 C2 SE534724 C2 SE 534724C2 SE 0901526 A SE0901526 A SE 0901526A SE 0901526 A SE0901526 A SE 0901526A SE 534724 C2 SE534724 C2 SE 534724C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- track
- temperature
- model
- rail
- data
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000012502 risk assessment Methods 0.000 claims description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 34
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
- B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
- B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
- B61L23/042—Track changes detection
- B61L23/047—Track or rail movements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B35/00—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes
- E01B35/06—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes for measuring irregularities in longitudinal direction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/0004—Force transducers adapted for mounting in a bore of the force receiving structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Föreliggande uppfinning hänför till ett förfarande för att bestämma minst enförsta parameter för ett spår. Förfarandet omfattar att åstadkomma förstaspårlägesdata (110, 120) associerad till åtminstone en position längs rälenvid en första temperatur, att åstadkomma andra spårlägesdata (130, 140)associerad till nämnda ena position vid en andra temperatur, att beskriva(160) en differens mellan första och andra spårlägesdata med hjälp av enmodell som relaterar första och andra spårlägesdata med tillhörandetemperaturer till de okända parametrarna i modellen nämligen spänningsfritemperatur och/eller spårmotstånd och att estimera (170) spänningsfritemperatur och/eller spårmotstånd i nämnda position baserat på mätningarnaoch modellen.
Description
30 534 724 Försvagat spår som påverkar risk för solkurvor innefattar: nedsatt spårmotstånd, sidolägesfel och låg SFI". Spårmotstånd är förmågan hos ballast, slipers och befästningar att förse spåret med lateral och Iongitudinell styrka och därmed hålla spåret stabilt. Spårmotståndet minskar om ballast saknas under eller mellan sliprama, eller från ballastskuldran. En full ballastsektion år viktig, särskilt i kurvor. Spårmotståndet minskas också när ballasten omlagras. Spårriktning, slipersbyten och bärlagerrelaterade arbeten minskar ballastens motstånd signifikant. Longitudinellt motstånd till räls/slipers från korrekt befästning är viktigt för att motverka rälsvandring vilket i sin tur leder till minskad spânningsfri temperatur.
För att förhindra solkurvor, så måste SFI' och spårmotstånd övervakas. Det finns i dagsläget några metoder för att övervaka SFT, t ex. o Kapmetoden (Rälen kapas och mellanrummet är ett mått på SFT).
Detta är dock en förstörande provning och en ny svets behövs.
- En metod där befästningama kopplas loss och rälen lyfts. Lyftkraften är proportionell mot SFT.
Gemensamt för det flesta befintliga metoder är att mätning utförs i enbart en position åt gången. Detta gör metoderna tidskrävande och intervallet mellan mätningar tenderar att öka (både i tid och i position längs banan).
GB 2362 471 beskriver en metod för att bestämma SFI' av järnvägsräls som har longitudinella spänningar. Metoden innehåller stegen; borttagning av ringformad sektion av rälen, bestämning av spânningsförändring pga borttagen ringformad del och bestämning av SFT för rälen baserat på den bestämda skillnaden i spänning, rälstemperatur, rälsutvidgningskoefficient och Young's modul för materialet. 10 15 20 25 30 534 724 US 5 386 727 beskriver en ultraliudsbaserad metod för att bestämma longitudinell spänning i en rälssektion baserat på förändringen av en ultraljudssignal som skickas genom sagda räl.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att tillhandahålla ett förbättrat sätt att bestämma spänningsfri temperatur och/eller spårmotstånd.
Detta uppnås i ett exempel på uppfinningen genom ett förfarande för att bestämma minst en första parameter för ett spår. Förfarandet omfattar stegen: - att åstadkomma första spårlägesdata kopplat till minst en position längs rälsen vid en första temperatur. - att åstadkomma andra spårlägesdata kopplat till denna position längs rälsen vid en andra temperatur. - att beskriva (160) en differens mellan första och andra spårlägesdata med hjälp av en modell som relaterar första och andra spårlägesdata med tillhörande temperaturer till de okända parametrarna i modellen nämligen spänningsfri temperatur och/eller spårmotstånd och, - att estimera spänningsfri temperatur och/eller spårmotstånd i nämnda position baserat på mätningarna och modellen Genom att använda detta förfarande kan information relaterad till SFF och/eller spårmotstånd tillhandahållas i ett godtyckligt antal positioner längs rälsen enbart genom att använda spårlägesdata, som sidoläge, och temperatur mätningar. Vidare utnyttjas mätningar som redan utförs i dagsläget vilket minimerar tillgång till spåret för att bestämma parametrama.
Modellen kan till exempel vara en balk-modell såsom en Euler-Bernoulli modell, en svartbox modell, en gråbox modell eller en FEM modell. 10 15 20 25 30 534 724 4 I ett exempel av förfarandet inbegriper estimering av SFI' och/eller spårmotstånd att beräkna högre ordningens derivator av sidoläge för att därigenom tillhandahålla en balkmodell utan differentialer.
I ett exempel av förfarandet, omfattar steget att åstadkomma första spårlägesdata att åstadkomma en första serie av spårlägesdata associerade till en mångfald av första mätpositioner längs rälen, och steget att åstadkomma andra spårlägesdata att åstadkomma en andra serie av spårlägesdata associerade till en mångfald av andra mätpositioner längs rälen. Förfarandet innehåller vidare ett steg att korrelera den första serien av spårlägesdata med den andra serien av spårlägesdata.
Förfarandet kan omfatta att åstadkomma en mätning av den första temperaturen vid varje första mätposition och associera det första temperaturvärdet med tillhörande första spårlägesdata, och att tillhandahålla en mätning av den andra temperaturen vid varje andra mätposition och associera det andra temperaturvärdet med tillhörande andra spårlägesdata.
En utföringsform av förfarandet omfattar också stegen att utföra en riskanalys för solkurvor baserad på den använda modellen. Stegen att utföra en risk analys för solkurvor innehåller t ex att införa estimerad SFT i åtminstone varje nämnda ena position i modellen, och att bestämma känsligheten hos râlsens sidoläge för variationer av solkurveparametrar som temperatur och/eller spårmotstånd baserat på modellen.
En anordning för att åtminstone bestämma en första spårparameter omfattar en registreringsenhet utformad för att samla in första spårlägesdata med tillhörande första temperatur, andra spårlägesdata med tillhörande andra temperatur och en beräkningsenhet anordnad med en modell som relaterar första och andra spårlägesdata med tillhörande temperaturer till spänningsfri temperatur och/ eller spårmotstånd, och som vidare estimerar spänningsfri 10 15 20 25 30 534 724 temperatur och/eller spåmotstând i åtminstone nämnda position baserad på modellen.
KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGAR Fig 1 visar ett flödesschema på ett förfarande att bestämma spänningsfri temperatur och/ eller spårmotstånd enligt ett exempel på uppfinningen.
Fig 2. visar en räl med avbildade parametrar relaterade till sidolâge och höidläge.
Fig 3 visar ett spår uppifrån.
Fig 4 visar ett flödesschema som illustrerar ett förfarande att bestämma spänningsfri temperatur och/eller spârmotstând baserat på en balk modell.
Fig 5 visar ett flödesschema som illustrerar ett förfarande att genomföra en risk analys för solkurvor.
Fig 6 visar ett blockschema över en anordning för att estimera spänningsfri temperatur och/eller spàrmotstånd.
DETALJERAD BESKRIVNING I Fig 1, beskrivs ett förfarande (100) för att bestämma spånningsfri temperatur och/eller spårmotstånd för ett iärnvägsspår. Förfarandet omfattar följande steg. 10 15 20 25 30 534 724 l första steget 110, mäts en serie av första spårlägesdata.
Spårlägesmätningar utförs i bestämda intervall längs banan. Ett exempel är att intervallet mellan mätpunkter är mindre än varje meter. Till exempel kan intervallet mellan två mätpunkter vara mellan 0,1 och 0,5 meter, som ungefärligen 0,25 meter. Mätningama utförs exempelvis för varje räl.
Spårlägesmätningar omfattar åtminstone mätningar av spårets sidoläge.
Spårlägesmätningar omfattar vidare till exempel mätning av höjdläge, spårvidd, rälsförhöjning och/eller kurvatur. Första mätdata registreras och sparas. l ett exempel används spårlägesmätvagnar för mätning av spårläge. vagnarna trafikerar spåret och mäter då alltså spårläget. Enklare korda- baserade spårlâgesmätvagnar mäter till exempel spåret i hastigheter mellan 30 - 120 km/h. Mer avancerade spårlägesmätvagnar kan till exempel mäta spåret med hastigheter mellan 120 - 320 km/h. Mâttekniken kan baseras på mätning med mekanisk kontakt, eller kontaktlöst (tröghet, laser), eller en kombination av båda. Om korda mätning används kommer mätningarna att transformeras av en överföringsfunktion. Det finns metoder för att återställa en sådan påverkan på mätningarna. l ett andra steg 120, relateras en första spårtemperatur till varje första spårlägesmätning. I ett exempel används en kontaktlös temperatur givare, såsom en infraröd termometer, för att mäta spårtemperaturen. Givaren, eller termometern kan riktas mot râlslivet eller rälsfoten. När en spårlägesmätvagn används monteras den kontaktlösa givaren på vagnen så att den riktas mot rälslivet eller rälsfoten. l ett ytterligare eller alternativt exempel kan spårtemperaturen approximeras med omgivningstemperaturen med korrektion för solbelyst räls. l ett exempel uppdateras temperaturmätningen med samma frekvens som spårlägesmätningen. Altemativt kan temperaturmätningen utföras med längre intervall än spårlägesmätningen. lnterpolation kan till exempel då användas för att erhålla ett temperaturvärde vid varje spårlägesmätning. 10 15 20 25 30 534 ._3221 I ett tredje steg 130. upprepas första steget 110 för att erhålla en andra serie data av spårläget. Följaktligen genomförs spårlägesmätningar i bestämda intervall såsom mindre än varje meter.
I ett fjärde steg 140, upprepas andra steget 120 för att associera en andra spårtemperatur med varje andra spårlägesmätning. l ett exempel är temperaturskillnaden mellan temperaturerna i den första och den andra dataserien 20 °C eller mer. Alternativt är temperaturskillnaden 10 °C eller mer.
I ett exempel (ej visat) upprepas förfarandet att tillhandahålla spårlägesdata och associerad spårtemperatur ett godtyckligt antal gånger. l ett femte steg 150, förbehandlas serierna av första och andra spårlägesdata och/eller serierna av första och andra temperaturdata. I ett exempel omfattar förbehandlingen korrelering av serierna av första och andra spårlägesdata.
Detta innebär att datapunker i första och andra serien av spårlâgesdata som tillhör väsentligen samma geografiska position paras ihop. l ett exempel är det faktiska avståndet mellan positioner i första och andra dataserien mindre än 0,4 meter, och helst mindre än 0,2 meter. Om mätningarna i första till fjärde stegen kan utföras med stor förbehandlingen utelämnas. noggrannhet i position kan Om mätningarna har utförts vid olika râltemperaturer, kommer rälens interna krafter att ha ändrats. Denna ändring kommer att resultera i små geometriska förändringar som kommer att påverka spårlägesmätningarna. De styrande parametrarna för denna förändring är spänningsfri temperatur (SFF) och spårmotstånd. l ett sjätte steg 160, beskrivs en differens mellan första och andra spårlägesdatana med en modell. Modellen är till exempel en balkmodell sådan som Euler-Bernoulli balk, en svartbox modell, en gråbox 10 15 20 25 30 534 724 modell eller en finit element modell. Fortsättningsvis kommer beskrivningen följa en Euler-Bernoulli modell.
Sålunda används en balkmodell för att beskriva förändringen av spårläge mellan olika mätningar av spärläge med olika rälstemperatur. Obekanta parametrar i balkekvationerna är, som framgår av ovanstående, spänningsfri temperatur (TSFT) och spårmotstånd. Det finns en mångfald av olika balkmodeller. Således kan balkekvationema ställas upp på ett flertal olika sätt. Ett exempel på balkberäkningar kommer senare att beskrivas relaterat till Fig. a. l ett sjunde steg 170, estimeras de okända parametrarna spänningsfri temperatur (SFF) och/eller spårmotstånd. Allmänt beskrivet omfattar estimeringen av de okända parametrarna spänningsfri temperatur och/eller spårmotstånd följande steg relaterade till en Euler-Bemoulli balk. Först beräknas differentlalerna i balkekvationerna numeriskt baserat på data tillhandahållen från steg 1 - 4, 110 - 140. Detta ger ett ekvationssystem utan differentialer. Därefter uppskattas åtminstone en av de kvarvarande obekanta parametrarna relaterad till spänningsfri temperatur och spårmotstånd.
Uppskattningen kan till exempel utföras med adaptiva filter, Kalman filter och/ eller partikel filter. Alternativt kan ekvationssystemet lösas med iterativa metoder.
I Fig. 2 illustreras termerna höjdläge och sidoläge. Allmänt sett så krävs flera efterföljande mätpositioner längs rälen för höjd- och sidoläge. Det beräknas såsom skillnaden 2,1, 29-2 / y, från en medel höjd-l sidoposltion. Mätvärden av sidolâge tas på ett avstånd z, nedanför rälens farbana. 2,, är ofta 14 mm.
Höjd- sidoläge är ofta definierade i olika våglängdsintervall där ofta 3 - 25 m , 25 - 70 m och 70 - 150/200 m används. I övre delen av Fig. 2 illustreras höjdlâge. l nedre delen av Fig. 2 illustreras sidoläge. 10 15 20 25 534 72.4 I Fig. 3 består spåret av två räler 331, 332. Rälema 331 , 332 utbreder sig i x- riktning i ett koordinatsystem anpassat efter rålernas riktning. Vidare år koordinatsystemet valt så att rälerna ligger i xy-planet. Rälerna 331, 332 ligger på slipers 333. Rälerna år fästa i sliprarna 333 med befästningar (ej visade). En longitudinell kraft Pro", verkar på varje räl 331, 332. Storleken av kraften Pm är beroende av skillnaden mellan faktisk temperatur och spänningsfri temperatur. I detta exempel är spårmotståndet modellerat med parametrama V. ße och ßG. y representerar ökningen av rälens böjmoment genom att rälerna är befästa i sliprarna. ßB representerar ballastens 334 laterala (y-riktning) elastiska sidomotstånd till sliprarna och ßG representerar spårviddsmotståndet genererat från befästningssystemet, också i y-riktning.
Vi kommer här att använda termen spårmotständ som en allmän beteckning för linjärt elastiskt sidomotstånd från ballasten 38, linjärt elastiskt motstånd från befästningen BG och påverkan y från befästningar.
För att göra en estimering av SFI' och spårmotstånd behövs en modell som relaterar förändringar av sidoläge och tillhörande temperatur med de okända parametrama. Balkteori från hållfasthetsläran tillhandahåller sådana modeller. I det följande genomgås en Euler-Bernoulli balk på Winkler bädd för detta specifika problem. Andra modeller kan också användas.
Varje räl (balk) 331, 332 som utsätts för en longitudinell kraft FW, linjärt elastiskt sidomotstånd ß (från ballast och befästning) och tänkbar förändring av böjmoment v genom befästningarnas inverkan på râlen kommer att följa ekvation 1. d“y dzy 7EIL7+ñongTdxT-ß'=0 (1) Den longitudinella kraften Pm, byggs upp när rälstemperaturen T, ligger under eller över rälens spänningsfria temperatur (Tsfl) enligt: 534 724 10 P long = am; - 11,) <2) E betecknar rålsstålets elasticitetsmodul, I betecknar râlens yrtröghetsmoment, A betecknar rälens tvârsnittsarea och a betecknar 5 värmeutvidgningskoefficienten för rälsstålet.
En annan grundläggande ekvation är energi ekvationen enligt ekvation 3 - 4.
Um =1/2(j yßzßåïzïj dx+ j ßyzdfi j 114%] du] (s) 611m, =o (4) 10 Ekvationerna ovan gäller för en rak balk/räl. Häler i praktiken har alltid små awikelser i vertikal och lateral riktning - höjdläges- och sidolägesfel.
Kompensationstenner som beskriver rälernas position i spânningsfritt tillstånd behövs därför. Dessutom är varje räl förankrad i slipers vilket måste 15 tas hänsyn till genom att kombinera två balkar i en ekvation. Ekvation 5 beskriver detta för tidpunkt 1 (motsvarande rälstemperatur T,) för den högra rälen 331 (betecknad R - Right i följande ekvationer) och för den vänstra rälen 332 (betecknad L - Lefi i följande ekvationer). d' dt d* d* y +y rßfí-(åfl Jffiyaßfkftl -Tifli dff* wßkfii -Twn-fi-ß, Lzi = d4y 114)' Yzgsrr *YL_sFr -ßß~f~ 20 l ekvation 5 betecknar ym, yL1 sidoläget för höger och vänster räl vid tidpunkten 1. Vidare betecknas SFI' för höger och vänster rål TRÅFT, TL_s,.-f. 534 7.24 11 Tm och TU är de uppmätta rälstemperaturerna. yR_Sr.-f_ yt__spr betecknar sidoläget vid höger och vänster räls spänningsfria temperatur.
Samma ekvation kan ställas upp för en annan tidpunkt 2. I detta fall blir 5 högersidan i ekvationen densamma och kan elimineras vilket resulterar i ekvation 6. 4 4 4 4 z z ïElíddyffz “ddíifl '|' då? ' ddEf1]+aEA(TR2 'TR_SFT)%'ÜEA(TR1"TLSI-'zàddkyfl + z z _ mm: -Tkspnd -aßfm -Twnd way” *m f” *WW <6) I ekvation 5 och 6 adderas höger och vänster rät och verkar därmed i samma 10 riktning. I detta fall ger ballasten ett sidomotstånd som betecknas med 135.
Om höger och vänster räl istället verkar i motsatt riktning ges motståndet av befâstningssystemet, betecknat ßG (spàrvidd = gauge) i ekvation 7. Således kan även spårvidden ändras med förändrad rälstemperatur. à4 àfi dxZ àZ 2 d4YR sn doyl. sFr yR SFI -yl- SFI' - - - - ' ' 7 dx4 dx4 ßG 2 ( ) 4 4 z z _ yEI(M_LLLJ-*QEA(TRI “Tk_sfi'r)d ym _aEA(TL1"TL_sn)d yu "ßaäli 15 Med samma förfarande som mellan ekvation 5 och 6 införs en ekvation från en annan tidpunkt för att eliminera högerledet i ekvation 7 vilket ger ekvation 8. 4 4 4 4 2 d2 ïElíddíífz “ddílfl 'fddšfz “ddÉL1)J+aE/1(Trzz “Tlgsrflddizfz "ÜEA(TR1 “Tn_srr) diam 2 z _ _ (Wim -Twflfi -«E«4 ddfziw- ßaïßz-”Lßm-Lö = 0 < 20 10 15 20 534 724 12 Vidare slår ekvation 4 fast att energin bevaras i systemet mellan två tillstånd.
Om detta används för vänster och höger räl vid tvâ tidpunkter utgående från grundekvation 3, kan ekvation 9 formuleras. ( 2 2 2 E1j;{ j +P yf) dx+ dx Jßßlflyåz +YÉt)+ßcÜ"â1+J/1ï1)dx+aEAI(Tm "Tn_srr)[%) +(TL1_TL_s1-'r{%) dx z 2 2 2 EI] -_d *Vf +-_-d ya” de» ax dx ußßUizrz +yíz)+ßa(yr2e2 *WïzyixflïEAfiTnz “Tn_sr-'r{%j +(T1.z “Tgsl-'rííåílj d* dzym àZ l Fig. 4 omfattar processen att bestämma spänningsfri temperatur och/eller spårmotständ baserat på balk ekvationer följande steg. l ett första steg ästadkoms sidolägesdata ym, yRg, yu, yLz för höger och vänster balk / râl vid tidpunkterna 1 och 2. Vidare åstadkoms data för temperaturema T,, T; vid tidpunkterna 1 och 2.
I ett andra steg beräknas högre ordningens derivator numeriskt för sidoläget ym, yRg, yu, yLg med t ex den grundläggande formeln y' = Ay/ Ax. l ett tredje steg 430 kombineras balkekvationerna. l exemplet med en Euler- Bernoulli modell kombineras ekvation 6, 8 och 9.
Fiälen kan röra sig longitudinellt, rälsvandring, pga tågs bromsning eller acceleration, eller utjämning mellan olika områden med olika spänningsfri temperatur. Detta är i ett exempel modellerat och estimerat i det tredje steget 430. Modellering och estimering av rälsvandring kräver tre eller fler mätningar av rälernas sidoläge yR, yr med tillhörande temperaturer. Ett enkelt angreppssätt för modellen är att anta att rälsvandringen är proportionell mot (9) 10 15 20 25 30 534 724 13 tiden mellan mätningarna, vilket resulterar i motsvarande ändring av spänningsfri temperatur. Tspr i ekvationerna ovan (TR_S,=T, TL_SFr) kan kompletteras med en adderad term Tmng, för rälsvandring som i ekvation 10.
Tsrr = srr_r1 *Tumge = srr_r1 *kn-Af (10) där k", är en linjär långsamt varierande obekant (som estimeras) och At är tiden som gått från tidpunkt 1. l ett fjärde steg estimeras de okända parametrarna spänningsfri temperatur (TRÅFT, T,__s,=r) och spårmotstånd (BB, ßG och y). Om mätvärden från ytterligare en rälstemperatur T3 finns tillgängliga, kan fler ekvationer ställas upp och en bättre estimering beräknas.
Att lösa ut de obekanta från ekvationema är ett numeriskt problem. En ny lösning kan beräknas för varje mätposition längs spåret. Det finns olika numeriska metoder för beräkningarna som till exempel Kalman filter. De okända parametrarna varierar långsamt från mätposition till mätposition.
Eflerföljande ekvationer är därför korrelerade. l Fig. 5 beskrivs ett förfarande att utföra en riskanalys för solkurvor. l ett första steg 510, samlas spårlägesdata och tillhörande temperaturer in från åtminstone två tillfällen. I ett andra steg 520 estimeras spänningsfri temperatur och spårmotstånd för ett antal punkter längs ett spår.
Estimeringen av spänningsfri temperatur och spårmotstånd bestäms baserat på spårlägesdata vid åtminstone den första temperaturen T, och den andra temperaturen T2. Estimeringen av spänningsfri temperatur och spårmotstånd är i ett exempel åstadkommen genom modellerna som relaterar mätningar med parametrarna spänningsfri temperatur och spårmotstånd såsom beskrives ovan. I ett tredje steg 530, predikteras vid vilken rälstemperatur 10 15 20 25 534 724 14 eller vid vilken kombination av rälstemperatur och minskat spårmotstånd som en solkurva kan inträffa på spåret. I ett exempel innebär detta att variationer av sidoläge studeras med uppmätt sldoläge som utgångspunkt. Alltså, när parametrarna spänningsfri temperatur och spårmotstånd har uppskattats längs spåret så kan en riskanalys för solkurvor utföras för att finna vilka delar av spåret som ligger närmast att utvecklas till en solkurva baserat på variationer i sidoläget. Spårmotståndet kan dessutom modelleras icke-linjärt för att göra en bättre risk bedömning.
Genom att utföra parameterstudier kan känsligheten i vissa parametrar kontrolleras. I ett exempel kan känsligheten i rälstemperatur kontrolleras. T ex kan höga sommar temperaturer simuleras genom att öka värdet av rälstemperatur i balkekvationerna och studera påverkan på rälemas sidoläge.
Alternativt kan påverkan på sidoläget när man sänker spårmotståndet kontrolleras. Detta kan till underhållsarbeten. exempel användas för att simulera Ett exempel på implementering av lösning: I exemplet med två mätningar är ym, ygg, yu, yr; alla kända och deras högre derivator kan beräknas numeriskt. Även rålstemperaturen mäts och högre ordningens differentialekvationer övergår i ett ekvationssystem utan differentialer. Ekvation 6 och 8 används nedan som exempel (utökade med gamma för varje räl yR och yL). Av flera olika alternativ för att lösa ekvationerna är Kalman filter ett alternativ. Ekvationerna skrivs i tillståndsform enligt ekvation 11 - 15. z(n + 1) = Fx(n) + w(n) y(n + 1) = Hx(n) + v(n) (11) z? =[Tn_sn»TL_s1fr»ßß>ßG=7R>7L] (12) 10 15 534 724 15 1 0 0 0 0 0 o 1 o o o o F: o o 1 o o o (13) 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 H: lfwa el.) -“74ol, el.) o få al: få -fl -fiornflre 1504. all) 0 -Yßif-LQLW ti: at? 12+ .f I I EI aA I I I I "T(Tnzynz +TL2YL2 "T/nym -Tmy/A) y= (15) m I I I I _“I_(TR2YR2 “TzzyLz “Tmyni *TLU/m) w(n) and v(n) är processbrus respektive mätbrus. Det är möjligt att modellera och uppskatta dessa också, problemet kommer då att bli icke-linjärt och andra tekniker som t ex Extended Kalman Filter, Unscented Kalman Filter eller partikel filter kan användas.
I Fig. 6 visas en anordning 600 för att bestämma åtminstone en första parameter hos ett spår, och omfattar en registreringsenhet 601 och en beräkningsenhet 602. Registreringsenheten 601 är anordnad för att registrera första spårlägesdata med tillhörande första temperaturdata och spårlägesdata tillhörande andra temperaturdata.
Beräkningsenheten 602 är anordnad med en modell som relaterar första och andra spårlägesdata med tillhörande temperaturer till spänningsfri temperatur och/eller spånnotstånd, och estimerar spänningsfri temperatur och/eller spârmotstånd i åtminstone nämnda position baserat på modellen. andra med
Claims (1)
1. Förfarande för att bestämma minst en första parameter för ett spår, kännetecknat av - att åstadkomma första spårlägesdata (110, 120) associerad till åtminstone en position längs spåret vid en första temperatur. - att åstadkomma andra spårlägesdata (130, 140) associerad till nämnda position längs spåret vid en andra temperatur. - att beskriva (160) en differens mellan första och andra spårlägesdata med hjälp av en modell som relaterar första och andra spårlägesdata med tillhörande temperaturer till de okända parametrarna i modellen nämligen spånningsfri temperatur och/eller spårmotstånd och, - att estimera (170) spânningsfri temperatur och/eller spårmotstånd i nämnda position baserat på mätningama och modellen Förfarande i enlighet med patentkrav 1 kännetecknat av att spårlägesdata omfattar rälemas sidoläge. Förfarande i enlighet med patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att modellen âr en balk modell. Förfarande i enlighet med patentkrav 3, kânnetecknat av att balkmodellen är en Euler-Bernoulli modell. Förfarande i enlighet med patentkrav 3 eller 4 kännetecknat av att steget att estimera spänningsfri temperatur och/eller spårmotstånd omfattar numerisk beräkning (420) av högre derivator av sidoläge för att tillhandahålla balk ekvationer utan differentialer. Förfarande i enlighet med något av föregående patentkrav kännetecknat av, 10 15 20 25 30 534 724 17 - att steget att åstadkomma första spårlågesdata omfattar att tillhandahålla en första serie av spårlågesdata omfattande data associerade till en mångfald av första mätpositioner längs rälen, - att steget att åstadkomma andra spårlågesdata omfattar att tillhandahålla en andra serie av spårlågesdata omfattande data associerade till en mångfald av mätpositioner längs rälen, - att förfarandet vidare omfattar att korrelera den första serien av spårlågesdata med den andra serien av spårlågesdata. Förfarande i enlighet med patentkrav 6, kännetecknat av: - att åstadkomma ett måtvärde av en första temperatur vid varje första mätposition och associera det första temperaturvårdet med tillhörande första spårlågesdata och - att åstadkomma ett mätvärde av en andra temperatur vid varje mätposition och associera det andra temperaturvårdet med tillhörande andra spårlågesdata. Förfarande i enlighet med något av föregående patentkrav, kännetecknat av att det vidare omfattar steget att utföra en riskanalys för solkurvor baserat på modellen. Förfarande i enlighet med patentkrav 8 kännetecknat av att steget att utföra en riskanalys för solkurvor omfattar - att insätta estimerad spänningsfri temperatur och spårmotstånd i nämnda position i modellen, och - att bestämma känslighet i rälemas sidoläge för variationer av solkurve- relaterade parametrar såsom temperatur och/eller spårmotstånd baserat på modellen.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0901526A SE534724C2 (sv) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | Förfarande för att bestämma rälernas spänningsfria temperatur och/eller spårets sidomotstånd |
BR112012013298A BR112012013298A2 (pt) | 2009-12-07 | 2010-12-03 | método para determinar pelo menos um primeiro parâmetro de uma via férrea |
EP10836278A EP2510154A1 (en) | 2009-12-07 | 2010-12-03 | Method for determining the stress free temperature of the rail and/or the track resistance |
RU2012127255/11A RU2012127255A (ru) | 2009-12-07 | 2010-12-03 | Способ для определения температуры без напряжения рельса и/или сопротивления колеи |
CA2782341A CA2782341A1 (en) | 2009-12-07 | 2010-12-03 | Method for determining the stress free temperature of the rail and/or the track resistance |
AU2010328706A AU2010328706A1 (en) | 2009-12-07 | 2010-12-03 | Method for determining the stress free temperature of the rail and/or the track resistance |
PCT/SE2010/000284 WO2011071432A1 (en) | 2009-12-07 | 2010-12-03 | Method for determining the stress free temperature of the rail and/or the track resistance |
US13/514,177 US20120245908A1 (en) | 2009-12-07 | 2010-12-03 | Method for determining the stress free temperature of the rail and/or the track resistance |
CN2010800614183A CN102741479A (zh) | 2009-12-07 | 2010-12-03 | 用于确定轨道的无应力温度和/或轨道阻力的方法 |
ZA2012/04668A ZA201204668B (en) | 2009-12-07 | 2012-06-22 | Method for determining the stress free temperature of the rail and/or the track resistance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0901526A SE534724C2 (sv) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | Förfarande för att bestämma rälernas spänningsfria temperatur och/eller spårets sidomotstånd |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0901526A1 SE0901526A1 (sv) | 2011-06-08 |
SE534724C2 true SE534724C2 (sv) | 2011-11-29 |
Family
ID=44145784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0901526A SE534724C2 (sv) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | Förfarande för att bestämma rälernas spänningsfria temperatur och/eller spårets sidomotstånd |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120245908A1 (sv) |
EP (1) | EP2510154A1 (sv) |
CN (1) | CN102741479A (sv) |
AU (1) | AU2010328706A1 (sv) |
BR (1) | BR112012013298A2 (sv) |
CA (1) | CA2782341A1 (sv) |
RU (1) | RU2012127255A (sv) |
SE (1) | SE534724C2 (sv) |
WO (1) | WO2011071432A1 (sv) |
ZA (1) | ZA201204668B (sv) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10392035B2 (en) | 2014-04-15 | 2019-08-27 | Eber Dynamics Ab | Method and apparatus to determine structural parameters of a railway track |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120203402A1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-08-09 | International Business Machines Corporation | Intelligent Railway System for Preventing Accidents at Railway Passing Points and Damage to the Rail Track |
US9663127B2 (en) | 2014-10-28 | 2017-05-30 | Smartdrive Systems, Inc. | Rail vehicle event detection and recording system |
US9487222B2 (en) | 2015-01-08 | 2016-11-08 | Smartdrive Systems, Inc. | System and method for aggregation display and analysis of rail vehicle event information |
US9902410B2 (en) * | 2015-01-08 | 2018-02-27 | Smartdrive Systems, Inc. | System and method for synthesizing rail vehicle event information |
US9296401B1 (en) | 2015-01-12 | 2016-03-29 | Smartdrive Systems, Inc. | Rail vehicle event triggering system and method |
US10349491B2 (en) | 2015-01-19 | 2019-07-09 | Tetra Tech, Inc. | Light emission power control apparatus and method |
US10362293B2 (en) | 2015-02-20 | 2019-07-23 | Tetra Tech, Inc. | 3D track assessment system and method |
JP6484156B2 (ja) * | 2015-10-08 | 2019-03-13 | 川崎重工業株式会社 | 鉄道車両用台車の無線通信機能付き温度センサユニット |
DE102016002692A1 (de) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | Goldschmidt Thermit Gmbh | Verfahren zur Ermittlung der Neutraltemperatur in langgestreckten Werkstücken |
AT520438B1 (de) * | 2018-03-12 | 2019-04-15 | Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh | System zum Erfassen einer mechanischen Zug-/Druckspannung einer Schiene |
WO2019212693A1 (en) | 2018-04-30 | 2019-11-07 | University Of South Carolina | Non-contact methods of rail assessment for a railroad track |
US11377130B2 (en) | 2018-06-01 | 2022-07-05 | Tetra Tech, Inc. | Autonomous track assessment system |
US10807623B2 (en) | 2018-06-01 | 2020-10-20 | Tetra Tech, Inc. | Apparatus and method for gathering data from sensors oriented at an oblique angle relative to a railway track |
US10625760B2 (en) | 2018-06-01 | 2020-04-21 | Tetra Tech, Inc. | Apparatus and method for calculating wooden crosstie plate cut measurements and rail seat abrasion measurements based on rail head height |
US10730538B2 (en) | 2018-06-01 | 2020-08-04 | Tetra Tech, Inc. | Apparatus and method for calculating plate cut and rail seat abrasion based on measurements only of rail head elevation and crosstie surface elevation |
WO2020232431A1 (en) | 2019-05-16 | 2020-11-19 | Tetra Tech, Inc. | System and method for generating and interpreting point clouds of a rail corridor along a survey path |
US11834082B2 (en) | 2019-09-18 | 2023-12-05 | Progress Rail Services Corporation | Rail buckle detection and risk prediction |
CN113212492B (zh) * | 2021-05-06 | 2022-07-01 | 杭州申昊科技股份有限公司 | 一种智能铁轨检测机器人 |
US20230094944A1 (en) * | 2021-09-24 | 2023-03-30 | Alstom Transport Technologies | Method and system for estimating temperature-related forces in railway lines |
CN117251903B (zh) * | 2023-07-27 | 2024-05-03 | 西南交通大学 | 一种基坑支护结构温度附加轴力和温度附加位移的计算方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58168911A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Shibaura Eng Works Co Ltd | 節電装置付軌道用水準器 |
US5386727A (en) * | 1992-06-02 | 1995-02-07 | Herzog Contracting Corporation | Dynamic rail longitudinal stress measuring system |
HU219436B (hu) * | 1995-05-09 | 2001-04-28 | Magyar Államvasutak Rt. | Eljárás és berendezés hézag nélküli vágányok semleges hőmérsékletének meghatározására |
GB0001118D0 (en) * | 2000-01-19 | 2000-03-08 | Davison Ian T | A method for the determination of longitudinal stresses in railway rails |
GB2388437B (en) * | 2002-05-10 | 2005-12-21 | Roger West | A calibration process for apparatus designed to measure/detec railway line/track cracks and breaks and measure stress and tension levels monitoring these lev |
CA2499403A1 (en) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Brent Felix Jury | Apparatus for and methods of stress testing metal components |
US20050072234A1 (en) * | 2003-05-20 | 2005-04-07 | Weidong Zhu | System and method for detecting structural damage |
US7502670B2 (en) * | 2004-07-26 | 2009-03-10 | Salient Systems, Inc. | System and method for determining rail safety limits |
CN201232146Y (zh) * | 2008-07-16 | 2009-05-06 | 北京光电技术研究所 | 隧道、轨道测量*** |
-
2009
- 2009-12-07 SE SE0901526A patent/SE534724C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-12-03 BR BR112012013298A patent/BR112012013298A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2010-12-03 CN CN2010800614183A patent/CN102741479A/zh active Pending
- 2010-12-03 CA CA2782341A patent/CA2782341A1/en not_active Abandoned
- 2010-12-03 EP EP10836278A patent/EP2510154A1/en not_active Withdrawn
- 2010-12-03 RU RU2012127255/11A patent/RU2012127255A/ru not_active Application Discontinuation
- 2010-12-03 WO PCT/SE2010/000284 patent/WO2011071432A1/en active Application Filing
- 2010-12-03 US US13/514,177 patent/US20120245908A1/en not_active Abandoned
- 2010-12-03 AU AU2010328706A patent/AU2010328706A1/en not_active Abandoned
-
2012
- 2012-06-22 ZA ZA2012/04668A patent/ZA201204668B/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10392035B2 (en) | 2014-04-15 | 2019-08-27 | Eber Dynamics Ab | Method and apparatus to determine structural parameters of a railway track |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011071432A8 (en) | 2012-06-14 |
CN102741479A (zh) | 2012-10-17 |
SE0901526A1 (sv) | 2011-06-08 |
EP2510154A1 (en) | 2012-10-17 |
ZA201204668B (en) | 2013-09-25 |
AU2010328706A1 (en) | 2012-07-19 |
BR112012013298A2 (pt) | 2018-06-19 |
US20120245908A1 (en) | 2012-09-27 |
RU2012127255A (ru) | 2014-01-20 |
WO2011071432A1 (en) | 2011-06-16 |
CA2782341A1 (en) | 2011-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE534724C2 (sv) | Förfarande för att bestämma rälernas spänningsfria temperatur och/eller spårets sidomotstånd | |
CN106458235B (zh) | 确定铁路轨道的结构参数的方法和装置 | |
CN105956216B (zh) | 大跨钢桥基于均匀温度响应监测值的有限元模型修正方法 | |
CN105956218B (zh) | 基于非均匀温度响应监测值的钢桥有限元模型修正方法 | |
Xue et al. | A prototype integrated monitoring system for pavement and traffic based on an embedded sensing network | |
CN103335589B (zh) | 无缝线路钢轨温度应力传感节点的标定方法 | |
CN110704911B (zh) | 一种基于集群结构相似性的桥梁损伤交叉定位方法 | |
CN105930571A (zh) | 基于单位温度响应监测值的大跨钢桥有限元模型修正方法 | |
Fiore et al. | Serviceability performance analysis of concrete box girder bridges under traffic-induced vibrations by structural health monitoring: A case study | |
CN101660951B (zh) | 一种检测热设备内部温度的方法 | |
CN110926676B (zh) | 一种利用钢轨振动特性获取温度力的方法 | |
Banerji et al. | Structural health monitoring of a steel railway bridge for increased axle loads | |
RU2699918C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния зданий и строительных сооружений | |
Barasa et al. | Monitoring displacement, strain, and acceleration of a steel railway bridge | |
KR102435166B1 (ko) | 정밀한 변형률-변위 예측을 위한 유전자 알고리즘과 ai 기술을 적용한 구조물의 계측 위치 및 개소 결정 방법 | |
Milan et al. | Evaluation of performance indicator of railway bridges using updated finite element model | |
Seo et al. | Use of a structural health monitoring system for the assessment of bridge load rating | |
TO | IOMAC'19 | |
Alcover et al. | Performance assessment and prediction of welded joints in orthotropic decks considering hourly monitoring data | |
Maes et al. | Fatigue monitoring of railway bridges by means of virtual sensing | |
Quqa et al. | Damage index based on the strain‐to‐displacement relation for health monitoring of railway bridges | |
Maes et al. | Validation of virtual sensing for the fatigue assessment of steel railway bridges | |
Treacy et al. | Extreme action effects in reinforced concrete bridges from monitoring | |
EP3744608B1 (en) | Method, device, and program for estimating derailment coefficient | |
Allotta et al. | Weigh in Motion systems for railway vehicles: Performance and robustness analysis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |