TRWAŁOŚĆ I NIEZAWODNOŚĆ DRÓG SZYNOWYCH dr inż. Jacek Makuch jacek.makuch@pwr.edu.pl ĆWICZENIE 1 TOROMIERZ TRWAŁOŚĆ I NIEZAWODNOŚĆ DRÓG SZYNOWYCH studia II stopnia, specjalność ITS, semestr 3

GENEZA PROBLEMU Tor - w wyniku eksploatacji ulega zużyciu, w tym deformacjom geometrycznym, zagrażającym utratą bezpieczeństwa prowadzenia ruchu (wykolejenia!!!)

Szczecin ul. Potulicka 2012 r. film z youtube, autor: mac6514

(fragment filmu reklamowego firmy TINES) Katowice ul. Gliwicka (fragment filmu reklamowego firmy TINES)

WNIOSEK: potrzebna jest więc metoda określania stanu zużycia toru (pod kątem jego deformacji) Co należy mierzyć? Czym należy mierzyć? W których miejscach należy mierzyć? Jakie należy przyjąć wartości graniczne ?

CO NALEŻY MIERZYĆ ?

SZEROKOŚĆ TORU

2. PRZECHYŁKA TORU

3. NIERÓWNOŚCI PIONOWE

4. NIERÓWNOŚCI POZIOME

DODATKOWO: na postawie pomiarów szerokości toru możemy wyliczyć GRADIENT SZEROKOŚCI (zmiana szerokości toru na długości bazy wynoszącej 1 m) na podstawie pomiarów przechyłki jesteśmy w stanie określić WICHROWATOŚĆ (zmiana przechyłki jednego toku szynowego w stosunku do drugiego na długości bazy wynoszącej 5 m)

PONADTO na postawie zmierzonych albo wyliczonych dotychczas wielkości jesteśmy w stanie określić pewne SYNTETYCZNE MIARY OCENY STANU TORU: „J” - WSKAŹNIK JAKOŚCI TORU (średnia ważona odchyleń standardowych wybranych nierówności toru): Sz - odchylenie standardowe nierówności pionowych Sy - odchylenie standardowe nierówności poziomych Sw - odchylenie standardowe wichrowatości toru Se - odchylenie standardowe szerokości toru „W5” - WADLIWOŚĆ PIECIOPARAMETROWA: W - wadliwość (stosunek liczby pomiarów z przekroczonymi odchyłkami dopuszczalnymi do całkowitej liczby pomiarów) We, Wg, Ww - wadliwości szerokości, przechyłki i wichrowatości Wz, Wy - średnie arytmetyczne wadliwości odpowiednio nierówności pionowych i poziomych, wyznaczone z wadliwości lewego i prawego toku szynowego

„Sp” - WSKAŹNIK ŚREDNIEGO PRZEKROCZENIA POLA TOLERANCJI (średnia z ilorazów odchyłek przekraczających wartości dopuszczalne do tych wartości) „Spm” - WSKAŹNIK MAKSYMALNEGO PRZEKROCZENIA ODCHYŁEK DOPUSZCZALNYCH (iloraz odchyłki maksymalnej do dopuszczalnej) „Si” - WSKAŹNIK WYKORZYSTANIA POLA TOLERANCJI (średnia z ilorazów odchyłek nie przekraczających wartości dopuszczalne do tych wartości)

CZYM NALEŻY MIERZYĆ ?

URZĄDZENIA I PRZYRZĄDY POMIAROWE: podstawowe: liniały stalowe, miary składane albo taśmowe, suwmiarki geodezyjne: teodolit, niwelator, dalmierz POMIARY NIEWYGODNE, NIEDOKŁADNE !!! (urządzenia te nie uwzględniają specyfiki konstrukcji toru kolejowego)

Dlatego wymyślono typowo kolejowe przyrządy: toromierze profilomierze, prostomierze, falistomierze drezyny i wagony pomiarowe

PIERWSZE TOROMIERZE: miały kształt poprzecznej belki ustawianej na obu szynach toru umożliwiały pomiar jedynie szerokości toru urządzenia mechaniczne (początki kolei – połowa XIX wieku)

DRUGA GENERACJA: dodanie do toromierza poziomicy umożliwiło wykonywanie pomiaru również przechyłki toru

TRZECIA GENERACJA: dodanie osprzętu elektronicznego umożliwiło: nowy sposób archiwizacji możliwość obliczeń, analiz, współpracy z oprogramowaniem komputerowym

CZWARTA GENERACJA: zmiana kształtu – dodanie do poprzecznej belki również belki podłużnej, co umożliwiło: pomiar również nierówności pionowych i poziomych zmiana sposobu oparcia o tor – dodanie kółek, co umożliwiło: pomiar ciągły (zwiększenie wydajności przeprowadzanych pomiarów)

TYPY TOROMIERZY OBECNIE WYKORZYSTYWANYCH NA KOLEI: Klasyczne (mechaniczne) Elektroniczne (samorejestrujące) do pomiarów punktowych Elektroniczne (samorejestrujące) do pomiarów ciągłych

W KTÓRYCH MIEJSCACH NALEŻY MIERZYĆ W KTÓRYCH MIEJSCACH NALEŻY MIERZYĆ? JAKIE NALEŻY PRZYJĄĆ WARTOŚCI GRANICZNE?

PRZEPISY KOLEJOWE

Id-14

Id-1 zał.15

ODCHYŁKI DOPUSZCZALNE PORÓWNANIE Id-14, zał.1 Id-1, zał.15, tablica 1 (naprawa bieżąca) Id-1, zał.15, tablica 2 (naprawa główna)

PRZEPISY TRAMWAJOWE

POMIARY GEOMETRII TORÓW TRAMWAJOWYCH TOROMIERZEM ELEKTRONICZNYM WE WROCŁAWIU W 2011

samorejestrujący toromierz elektroniczny do pomiarów ciągłych TEC-1435 samorejestrujący toromierz elektroniczny do pomiarów ciągłych

BUDOWA TOROMIERZA

REJESTRATOR wyświetlacz (5 mierzonych wielkości) pulpit przycisków zdarzeń i usterek (ciągłych albo punktowych) i wprowadzania danych

POZOSTAŁE OZNACZENIA NA KLAWISZACH: „żarówka” – podświetlenie ekranu „strzałki” (↑, ←, →, ↓) - wybór ENTER - zatwierdzenie niebieski SHIFT czerwony SHIFT cyfry: 0, 1, … 9 litery: A, B, … Z kropka dziesiętna myślnik nie ma spacji ! jeden pusty klawisz ! (w innych modelach ~ faliste zużycie)

REJESTRATOR w nowszych modelach toromierza

MENU GŁÓWNE: POMIAR: Zapis serii (pomiary z zapisem wyników) Podgląd (pomiary bez zapisu wyników – np. próbne) Stan akumulatora (12,6V – po naładowaniu, jeśli spadnie poniżej 12V – może przestać działać) Pamięć (ile metrów toru pojedynczego można jeszcze zmierzyć?)

MENU GŁÓWNE: PARAMETRY: Nagłówek: Data Krok pomiaru (do wyboru: 0,5m, 1m, 2,5m, 5m) Nr toru (max. czteroznakowy) Szlak: identyfikator szlaku (max. czteroznakowy) Nazwa (max. 28-znakowa) Kilometraż (kilometr początku pomiaru) Kierunek (rosnący albo malejący) Inwentaryzacja (np. typ szyny, podkładu, itd. – 16 parametrów) Strojenie (kalibracja): Szerokość Przechyłka Pion Poziom Przetwornik

MENU GŁÓWNE: KOMUNIKACJA (przy zgrywaniu danych do komputera) PLIK: Kasowanie pliku Kasowanie pamięci Przeglądanie nagłówka pliku

INWENTARYZACJA: Typ szyny Rodzaj szyny Typ podkładów Przytwierdzenie Rodzaj złącz Podsypka Typ toru Rodzaj toru Klasa toru Most, wiadukt Przystanek Przepust, kładka Przejście wolny

OBSŁUGA TOROMIERZA: ZMONTOWANIE KALIBRACJA WPROWADZENIE DANYCH OPISUJĄCYCH POMIAR (data, nr toru, identyfikator i nazwa szlaku) ORAZ USTAWIENIE: kroku pomiaru, kierunku i początku kilometrażu POMIAR: „wkolejenie” (ustawienie na torze i sprawdzenie dolegania rolek) pchanie toromierza, kontrola poprawności podawanych wyników, wciskanie przycisków zdarzeń lub usterek ROZMONTOWANIE ZGRANIE PLIKÓW DANYCH DO KOMPUTERA

OBSŁUGA TOROMIERZA: (Gdańsk, autor filmu: Tomasz Korycki)

OBSŁUGA TOROMIERZA - PRZYPADKI SZCZEGÓLNE: BŁĄD W POMIARACH: pominęliśmy jakieś zdarzenie albo usterkę, zahaczyliśmy o wystającą zabudowę toru, rośliny albo na główce szyny były zanieczyszczenia (toromierz nam podskoczył albo spadł z szyn), (PONOWNIE USTAWIAMY I) COFAMY TOROMIERZ (błędnie wykonane pomiary są kasowane, a licznik odległości jest cofany), A NASTĘPNIE PONOWNIE PRZEPROWADZAMY POMIAR (UWAGA: przy cofaniu toromierz WYSKAKUJE !!! – trzeba go dociskać do toru) KONIECZNOŚĆ PRZEPUSZCZENIA TOREM POJAZDU SZYNOWEGO wstrzymujemy pomiar, zdejmujemy toromierz z toru, przepuszczamy pojazd szynowy, ponownie ustawiamy toromierz, wznawiamy pomiary.

ANALIZA WYNIKÓW POMIARÓW PRZY POMOCY PROGRAMU KOMPUTEROWEGO:

ANALIZA WYNIKÓW POMIARÓW WCZYTANIE PLIKÓW DANYCH POMIAROWYCH OKREŚLENIE ZESTAWU ODCHYŁEK DOPUSZCZALNYCH ANALIZA WYNIKÓW: w formie tabelarycznej w formie graficznej WYGENEROWANIE PLIKÓW RAPORTÓW SPORZĄDZENIE RAPORTÓW OCENY SYNTETYCZNEJ

DANE POMIAROWE PLIKI 4 TYPÓW – z rozszerzeniami: „bpt” „dat” „PAR” – tekstowy, edytowalny „txt” – na razie pusty

L5-04_T1_KM0_000_DP2011_09_18_DA2011_09_18_14_54_26 DANE POMIAROWE NAZWY PLIKÓW tworzone przez toromierz wg następującego schematu: zaczynały się od dużej litery „L”, po której podawany był czteroznakowy identyfikator odcinka, następnie po podkreślniku duża litera „T” i numer toru, a po kolejnych podkreślnikach: kilometr początku toru data wykonania pomiaru data i czas (godzina, minuta i sekunda) zgrania pliku z rejestratora np.: L5-04_T1_KM0_000_DP2011_09_18_DA2011_09_18_14_54_26

ZESTAW ODCHYŁEK DOPUSZCZALNYCH

ZESTAW ODCHYŁEK DOPUSZCZALNYCH UWAGA ZESTAW ODCHYŁEK DOPUSZCZALNYCH UWAGA! – nieco inny niż w Id-14 (można go zmodyfikować)

WYNIKI POMIARÓW W FORMIE TABELARYCZNEJ przekroczenie przez którykolwiek z sześciu analizowanych parametrów wartości odchyłek dopuszczalnych jest sygnalizowane przez program wyświetleniem symbolu „#” na początku wiersza przekroczenie przez każdy z osobna z analizowanych parametrów wartości odchyłki dopuszczalnej jest sygnalizowane przez program wyświetleniem symbolu „#” po prawej jego stronie

WYNIKI POMIARÓW W FORMIE GRAFICZNEJ linia niebieska – wartości zmierzone linie czerwone – wartości odchyłek dopuszczalnych

WYNIKI POMIARÓW W FORMIE GRAFICZNEJ

PLIK RAPORTU POMIARÓW

RAPORT OCENY SYNTETYCZNEJ

ZASTOSOWANIE

POMIARY GEOMETRII TORÓW TRAMWAJOWYCH TOROMIERZEM ELEKTRONICZNYM WE WROCŁAWIU pomiary przeprowadzono w nocnych przerwach w kursowaniu tramwajów (od ok. godz. 23.30 do ok. godz. 4.30) w ciągu 25 nocy pomiędzy 13.09.2011 a 29.10.2011 łącznie pomiary wykonano dla 185 km toru pojedynczego średnio w ciągu jednej nocy mierzono 7,4 km toru pojedynczego łącznie pomiary przeprowadzono na 565 odcinkach torów zespół pomiarowy stanowiły 2 osoby

(fot.: Radosław Mazurkiewicz)

PRZYKŁADOWY SZKIC Z TRZECIEJ W KOJEJNOŚCI NOCY POMIAROWEJ

PORÓWNANIE WYNIKÓW POMIARÓW ul. Bardzka ul PORÓWNANIE WYNIKÓW POMIARÓW ul. Bardzka ul. Przyjaźni (stan bardzo dobry) (stan bardzo zły)

PORÓWNANIE WYNIKÓW POMIARÓW tego samego odcinka torów (wykres czarny – pomiar z 19.09.2011, wykres niebieski – pomiar z 30.09.2011)

PORÓWNANIE WYNIKÓW POMIARÓW tego samego odcinka torów (wykres czarny – pomiar z 19.09.2011, wykres niebieski – pomiar z 30.09.2011)

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ