SYMULACYJNE PODSTAWY SYSTEMU MONITOROWANIA STANU TECHNICZNEGO LEKKIEGO POJAZDU SZYNOWEGO

Podobne dokumenty
SYMULACYJNE PODSTAWY METODY MONITOROWANIA STANU TECHNICZNEGO TORU TRAMWAJOWEGO

SYMULACYJNE BADANIE USZKODZEŃ ZAWIESZENIA POJAZDU SZYNOWEGO

POJAZDY SZYNOWE 2/2014

Logistyka - nauka. Utrzymanie zdatności kolejowego systemu transportowego. prof. zw. dr hab. inż. Bogdan Żółtowski UTP Bydgoszcz

ZAŁOŻENIA I PODSTAWOWE WYMAGANIA SYSTEMU MONITOROWANIA STANU TECHNICZNEGO LEKKIEGO POJAZDU SZYNOWEGO

POJAZDY SZYNOWE 2/2014

TRAMWAJ. Spis treści. Nevelo. Charakterystyka Eksploatacja Przestrzeń pasażerska Kabina motorniczego Cechy użytkowe.

Załącznik nr 1 do RPK Zakres tematyczny konkursu 5/1.2/2016/POIR

SYMULACYJNA OCENA MONITOROWANIA STANÓW POJAZDU SZYNOWEGO TYPU WAGON

BADANIA POZIOMU KOMFORTU WIBRACYJNEGO W WYBRANYCH TRAMWAJACH

METODA OCENY EFEKTYWNOŚCI MONITOROWANIA STANÓW POJAZDU SZYNOWEGO TYPU WAGON

Politechnika Poznańska. Streszczenie

ANALIZA WPŁYWU NIERÓWNOŚCI TORU NA ODPOWIEDŹ DYNAMICZNĄ POJAZDU SZYNOWEGO Z ZASTOSOWANIEM SYMULACJI METODĄ WIELOBRYŁOWĄ

EKSPLOATACYJNE METODY ZWIĘKSZENIA TRWAŁOŚCI ROZJAZDÓW KOLEJOWYCH

KONCEPCJA SYSTEMU MONITOROWANIA STANU TECHNICZNEGO LEKKICH POJAZDÓW SZYNOWYCH

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT UTRZYMANIE W RUCHU KOLEJOWEGO SYSTEMU TRANSPORTOWEGO

PL B1. SOLARIS BUS & COACH SPÓŁKA AKCYJNA, Bolechowo-Osiedle, PL BUP 21/15. DARIUSZ ANDRZEJ MICHALAK, Puszczykowo, PL

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie D - 4. Zastosowanie teoretycznej analizy modalnej w dynamice maszyn

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

Naszą misją jest. spełnianie obecnych i przyszłych oczekiwań. krajowych i zagranicznych właścicieli taboru szynowego. poprzez

WYKRYWANIE USZKODZEŃ W LITYCH ELEMENTACH ŁĄCZĄCYCH WAŁY

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Przyczyny nierównomiernego zużywania się zestawów kołowych w wagonach towarowych

Matematyczny opis układu napędowego pojazdu szynowego

EGfflPLAfiZAfiCfliWALjyF

BADANIA SYMULACYJNE DYNAMIKI POJAZDÓW SZYNOWYCH PODLEGAJĄCYCH MODERNIZACJI

Wybieranie ramy pomocniczej i mocowania. Opis. Zalecenia

WYKORZYSTANIE OPROGRAMOWANIA ADAMS/CAR RIDE W BADANIACH KOMPONENTÓW ZAWIESZENIA POJAZDU SAMOCHODOWEGO

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(93)/2013

Protokół z wykonania pomiarów hałasu przy linii kolejowej nr 8 na odcinku Okęcie Czachówek.

SYMULACYJNE BADANIA DYNAMICZNEGO ODDZIAŁYWANIA KOŁA Z PŁASKIM MIEJSCEM NA SZYNĘ W ŚRODOWISKU UNIVERSAL MECHANIZM LOCO

ZASTOSOWANIE WYBRANYCH CHARAKTERYSTYK WIDMOWYCH SYGNAŁU DRGANIOWEGO DO DIAGNOZOWANIA KOLEJOWEGO HAMULCA TARCZOWEGO

PL B1. POJAZDY SZYNOWE PESA BYDGOSZCZ SPÓŁKA AKCYJNA HOLDING, Bydgoszcz, PL BUP 23/07. RYSZARD MARIA SUWALSKI, Poznań, PL

UKŁADY BIEGOWE TRAMWAJU TYPU 118N PRODUKCJI KRAJOWEJ

(54) Sposób pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego i urządzenie do

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 742

ElektrycznE Zespoły TrakcyjnE

Kolejowe pojazdy pomiarowe 3

Wibroizolacja i redukcja drgań

Autoreferat Rozprawy Doktorskiej

Politechnika Śląska. Katedra Wytrzymałości Materiałów i Metod Komputerowych Mechaniki. Praca dyplomowa inżynierska. Wydział Mechaniczny Technologiczny

Przedstawiamy Państwu ofertę na sprzedaż części do wagonów towarowych.

METODYKA I WYBRANE WYNIKI BADAŃ SYMULACYJNYCH NOWEGO WÓZKA TRAMWAJOWEGO NA TOR 1000 MM

MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA METOD WIBROAKUSTYCZNYCH

pracownicy inżynieryjnotechniczni

1. Obliczenia wytrzymałościowe elementów maszyn przy obciążeniu zmiennym PRZEDMOWA 11

Procedura modelowania matematycznego

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 13/14

STRESZCZENIE PRACY MAGISTERSKIEJ

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2013 Seria: TRANSPORT z. 81 Nr kol. 1896

Spis treści Zespół autorski Część I Wprowadzenie 1. Podstawowe problemy transportu miejskiego.transport zrównoważony

MODELOWANIE WPŁYWU NIEZALEŻNEGO STEROWANIA KÓŁ LEWYCH I PRAWYCH NA ZACHOWANIE DYNAMICZNE POJAZDU

NOWE ROZWIĄZANIA W ZAKRESIE STEROWANIA I KONTROLI STANU ROZJAZDU

ANALIZA SYGNAŁÓW DRGANIOWYCH HYDRAULICZNYCH AMORTYZATORÓW TELESKOPOWYCH UZYSKANYCH NA ZMODYFIKOWANYM STANOWISKU HARMONICZNYM

Analiza możliwości ograniczenia drgań w podłożu od pojazdów szynowych na przykładzie wybranego tunelu

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

silnych wiatrach poprzecznych

Zadanie nr II-22: Opracowanie modelu aktywnego ustroju dźwiękochłonno-izolacyjnego o zmiennych tłumieniu i izolacyjności

BADANIA SYMULACYJNE UKŁADU ZAWIESZENIA POJAZDU SAMOCHODOWEGO W ŚRODOWISKU ADAMS/CAR SIMULATION RESEARCH OF CAR SUSPENSION SYSTEM IN ADAMS/CAR SOFTWARE

Innowacyjna metoda diagnostyki układów nośnych pojazdów samochodowych i jej wpływ na bezpieczeństwo ruchu drogowego

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYKI TŁUMIENIA KOLUMNY HYDROPNEUMATYCZNEJ CITROENA C5 DETERMINING OF DAMPING CHARACTERISTIC OF CITROEN C5 HYDROPNEUMATIC STRUT

Dwa w jednym teście. Badane parametry

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

WYZNACZANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODAMI SYMULACYJNYMI

SYSTEMY MES W MECHANICE

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

POLSKIE NORMY ZHARMONIZOWANE DYREKTYWA 2008/57/WE. Polskie Normy opublikowane do Wykaz norm z dyrektywy znajduje się również na

MOBILNE STANOWISKO DO BADAŃ DYNAMIKI POJAZDÓW

OCENA KLIMATU AKUSTYCZNEGO TRAMWAJU NA POSTOJU I PODCZAS JAZDY ASSESSMENT OF ACOUSTIC CLIMATE OF A TRAM AT A TRAM STOP AND DURING A RIDE

Pomiary pól magnetycznych generowanych przez urządzenia elektroniczne instalowane w taborze kolejowym

Rys 1 Schemat modelu masa- sprężyna- tłumik

Konsekwencje TSI NOI: Wymagania TSI NOI dotyczące hałasu kolejowego oraz możliwości badawcze polskich podmiotów w tym zakresie

Przykład 1 Dany jest płaski układ czterech sił leżących w płaszczyźnie Oxy. Obliczyć wektor główny i moment główny tego układu sił.

Infraszyn Zakopane kwiecień 2017 r. Dr inż. Ewelina Kwiatkowska, Politechnika Wrocławska Katedra Mostów i Kolei

BADANIE ZJAWISK PRZEMIESZCZANIA WSTRZĄSOWEGO

Projekt inwestycji dot. wdrożenia elementów Inteligentnego Systemu Transportu wraz z dynamiczną informacją pasażerską oraz zakupem taboru autobusowego

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 4

SPIS TREŚCI WPROWADZENIE... 9

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

Symulacyjne badania oddziaływania na tor kolejowy koła z eliptyczną deformacją średnicy

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7

PRACA DYPLOMOWA Magisterska

1. Wykładzina gniazda skrętu dla wózków wagonów towarowych UIC Y25 2. Wykładzina ślizgu bocznego dla wózków wagonów towarowych UIC Y25.

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Spis treści. Wstęp Część I STATYKA

Pytania egzaminacyjne dla Kierunku Transport. studia II stopnia stacjonarne i niestacjonarne

PRZESTRZENNY MODEL PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO MASY FORMIERSKIEJ

Tabela 3.2 Składowe widmowe drgań związane z występowaniem defektów w elementach maszyn w porównaniu z częstotliwością obrotów [7],

Dynamika ruchu postępowego, ruchu punktu materialnego po okręgu i ruchu obrotowego bryły sztywnej

FIZYKA klasa 1 Liceum Ogólnokształcącego (4 letniego)

ODKSZTAŁCENIA I ZMIANY POŁOŻENIA PIONOWEGO RUROCIĄGU PODCZAS WYDOBYWANIA POLIMETALICZNYCH KONKRECJI Z DNA OCEANU

Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń. Przedmowa 15. Wprowadzenie Ruch falowy w ośrodku płynnym Pola akustyczne źródeł rzeczywistych

NOWOCZESNE KONSTRUKCJE TOROWISK TRAMWAJOWYCH -

Konstrukcyjne tłumienie drgań w dwuosiowym wagonie towarowym z zawieszeniem wieszakowym UIC w ruchu po torze prostym

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie D-3

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

DYNAMIKA KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH

Transkrypt:

BARTOSZ FIRLIK, BARTOSZ CZECHYRA SYMULACYJNE PODSTAWY SYSTEMU MONITOROWANIA STANU TECHNICZNEGO LEKKIEGO POJAZDU SZYNOWEGO TECHNICAL STATE MONITORING SYSTEM FOR LIGHT RAIL VEHICLE ASSUMPTIONS AND SIMULATION BASIS S t r e s z c z e n i e A b s t r a c t Artykuł przedstawia założenia i podstawy symulacyjne systemu monitorowania stanu technicznego lekkiego pojazdu szynowego. Omówiono główne cele i metodykę prowadzenia badań symulacyjnych. Zamieszczono przykładowe charakterystyki drganiowe uzyskane na podstawie symulacji komputerowej oraz wyznaczone na ich podstawie miary punktowe, które są podstawą do określenia założeń dla systemu monitorowania stanu technicznego lekkiego pojazdu szynowego. Słowa kluczowe: tramwaj, lekki pojazd szynowy, system monitorowania stanu technicznego The paper is dedicated to the assumptions and simulation basics of the technical state monitoring system for light rail vehicle. The paper discusses the main objective of this work, and the methodology used for the computer simulations. It contains also some examples of vibration characteristics from the simulation of the light rail vehicle dynamics on worn track. These characteristics became the basis for determining the assumptions to build a monitoring system of technical state monitoring for light rail vehicle. Keywords: tramwaj, light rail vehicle, technical state monitoring Dr inż. Bartosz Firlik, dr inż. Bartosz Czechyra, Instytut Silników Spalinowych i Transportu, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Politechnika Poznańska.

36 1. Wstęp Poprawa bezpieczeństwa i niezawodności pojazdów w tym także tramwajów, jest jednym z bardzo ważnych zagadnień w działaniach przedsiębiorstw transportu publicznego. Częste monitorowanie stanu pojazdu i toru ma istotny wpływ na właściwie planowanie i obniżenie kosztów utrzymania taboru i infrastruktury. Wczesne rozpoznanie zużycia elementów układu biegowego pojazdu umożliwia odpowiednie zaplanowanie jego utrzymania, zmniejszając ryzyko nagłej i nieplanowanej reakcji w przypadku przekroczenia krytycznych wartości zużycia. Tymczasem przeprowadzona na potrzeby niniejszego artykułu analiza istniejącego stanu wykazała, że przedsiębiorstwa eksploatujące pojazdy tramwajowe w Polsce nie posiadają systemów bieżącego monitorowania stanu pojazdu i prognozowania stopnia jego zużycia. Kontrola elementów układu biegowego tramwaju jest wykonywana jedynie przy przeglądach okresowych i często nie obejmuje chociażby sprawdzania stanu tłumików czy innych elementów podatnych. Stan techniczny pojazdu nie jest monitorowany w sposób ciągły, a przedsiębiorstwa komunikacji miejskiej nie weryfikują wpływu poszczególnego typu uszkodzeń na dynamikę, a tym samym na bezpieczeństwo jazdy tramwaju na danym odcinku. Ponadto stan wielu elementów tramwaju określany jest głównie przez ogląd wzrokowy. Pogarszający się stan techniczny pojazdu tramwajowego wpływa niekorzystnie nie tylko na bezpieczeństwo przed wykolejeniem, ale również na stabilność biegu tramwaju oraz hałas generowany do otoczenia. A zatem monitorowanie stanu technicznego lekkich pojazdów szynowych powinno przyczynić się nie tylko do poprawy właściwości biegowych tramwaju, ale również jego wpływu na środowisko. Umożliwi także dokładniejsze zarządzanie procesem napraw wskazując elementy najczęściej zużywające się w eksploatacji oraz prognozując ich stan w kolejnych okresach czasowych. Istotnym zagadnieniem jest również możliwość wyznaczenia optymalnej z punktu widzenia komfortu i bezpieczeństwa jazdy prędkości danego tramwaju na konkretnym odcinku toru. 2. Główne założenia systemu Założenia wstępne dla omawianego systemu, przyjęte na początku wykonywanych prac i analiz, są następujące: monitorowanie stanu technicznego pojazdu realizowane będzie z pozycji pojazdu, w procesie monitorowania stanu jako podstawowy nośnik informacji wykorzystany będzie sygnał wibroakustyczny (pomiar przyspieszeń drgań), badane zjawiska oceniane będą wyłącznie jakościowo, monitorowane będzie przekroczenie dopuszczalnych poziomów, podstawową cechą systemu powinna być prostota wykonania i niskie koszty implementacji, system musi być kompatybilny z istniejącymi systemami informatycznymi tramwaju i nie może zakłócać ich działania, diagnostyką docelowo objęte są wszystkie wózki pojazdu, jednostka centralna systemu jest zainstalowana w pojeździe,

poszczególne przetworniki stanowią system rozproszony ułatwiający skalowanie systemu w zależności od typu pojazdu, architektura systemu powinna być otwarta tak, aby w późniejszym etapie możliwe było rozszerzenie jego funkcjonalności. System monitorowania stanu technicznego lekkiego pojazdu szynowego powinien być przystosowany do monitorowania i jakościowej oceny następujących zjawisk: zużycie elementów zawieszenia na I i II stopniu usprężynowania (utrata własności), uszkodzenie powierzchni tocznej koła (poligonizacja, płaskie miejsce), bieżąca ocena komfortu jazdy, bieżąca ocena bezpieczeństwa przed wykolejeniem (na podstawie wybranych kryteriów), ocena poziomu dźwięku w przedziale pasażerskim. System przeznaczony będzie do zastosowania we wszystkich tramwajach eksploatowanych przez miejskie przedsiębiorstwa komunikacyjne w całej Polsce, a w przyszłości może stać się standardowym elementem wyposażenia każdego nowo wyprodukowanego tramwaju. 37 3. Podstawy symulacyjne metody 3.1. Cel badań Głównym celem badań symulacyjnych było określenie efektywności przyjętej metody monitorowania i diagnozowania stanu lekkiego pojazdu szynowego, jak również określenie optymalnej liczby punktów pomiarowych na pojeździe oraz opracowanie i wyznaczenie odpowiednich miar oraz wskaźników oceny stanu technicznego pojazdu, które zostaną wykorzystane przy budowie prototypu systemu monitorowania. Metoda, jaką zastosowano w tym przypadku, to symulacja ruchu pojazdu w założonych warunkach opisujących stan toru przez jego nierówności i rodzaj trasy (proste, łuki, rozjazdy, krzyżownice), natomiast stan pojazdu przez odstrajanie jego parametrów, odwzorowując zużycie elementów podatnych, poligonizacje powierzchni tocznych kół itp. Podczas symulacji w wybranych punktach pojazdu zarejestrowane zostały wielkości kinematyczne i dynamiczne (przemieszczenia, prędkości, przyspieszenia, siły, naprężenia, itp.), które poddano odpowiedniej analizie w dziedzinie czasu i częstotliwości, obliczając charakterystyki tych sygnałów, a następnie wyznaczając odpowiednie miary punktowe dla każdego przypadku zużycia. 3.2. Plan symulacji Symulacje wykonano wariantowo, dla różnych, zmieniających się warunków jazdy. Zmiennymi były: parametry toru, parametry pojazdu, prędkość jazdy, rodzaj i typ pojazdu. Symulacje były wykonywane dla dwóch typów toru, najczęściej stosowanych w sieciach tramwajowych polskich miast toru składającego się z szyn kolejowych S60 (lub wariantowo S49) [2] oraz toru składającego się z rowkowych szyn tramwajowych

38 Ri59N, stosowanych na łukach i w miejscach, gdzie torowisko zabudowane jest w jezdni [3]. Przyjęto, że symulacje będą wykonywane z pozycji następujących pojazdów: klasyczny wagon tramwajowy o 100% udziale wysokiej podłogi (najpopularniejszy pojazd eksploatowany przez polskie przedsiębiorstwa komunikacyjne), przegubowy tramwaj niskopodłogowy, o 70 100% udziale niskiej podłogi (powszechnie kupowany obecnie przez wiele polskich miast). Na rys. 1 pokazano schemat wzajemnych powiązań poszczególnych brył sztywnych przyjętego modelu fizycznego tramwaju wysokopodłogowego. Rys. 1. Model mechaniczny klasycznego tramwaju wysokopodłogowego Fig. 1. Physical model of a typical high-floor tram Analogiczny model wykonano dla nowoczesnego tramwaju niskopodłogowego, którego schemat przedstawiono na rys. 2. Rys. 2. Model mechaniczny wieloczłonowego tramwaju niskopodłogowego Fig. 2. Physical model of a multibody low-floor tram

3.3. Opis stosowanych programów symulacyjnych Analizy symulacyjne przeprowadzono wykorzystując autorskie programy oparte na systemie symulacyjnym ACSL-v.11. Dodatkowe wyposażenie tego systemu w bloki programowe, które na podstawie topologii i innych danych modelowych generują układy równań ruchu pojazdu szynowego, umożliwia względnie szybkie opracowanie modeli matematycznych do analiz statycznych i dynamicznych badanego obiektu. Wykresy przebiegów czasowych wielkości obliczanych podczas symulacji, jak również obróbkę statystyczną tych wielkości wykonano w programie FlexPro (w wersji 8.0). 39 Rys. 3. Model symulacyjny klasycznego tramwaju wysokopodłogowego Fig. 3. Simulation model of a typical high-floor tram Część symulacji dotyczącą analiz odpowiedzi dynamicznej pojazdu na wymuszenie pochodzące od toru, wykonano za pomocą programu symulacyjnego Universal Mechanism, natomiast model tramwaju niskopodłogowego wykonano w programie Simpack, wykorzystując jego szerokie możliwości w zakresie modelowania nieliniowych elementów podatnych. Na rys. 3 przedstawiono widok modelu tramwaju w programie symulacyjnym. 4. Przykładowe wyniki symulacji 4.1. Zużycie powierzchni tocznej koła Spłaszczenia okręgu tocznego koła (rys. 4) powstają w czasie eksploatacji taboru głównie w wyniku nieprawidłowej pracy urządzeń hamulcowych lub braku umiejętności motorniczego. Eksploatacja tramwaju z nadmiernie zużytą powierzchnią toczną koła powoduje hałas i drgania, znacząco pogarszające komfort jazdy pasażerów w tramwaju, jak również warunki życia mieszkańców mieszkających w pobliżu tras tramwajowych. Ponadto nieusunięte w porę płaskie miejsca mogą stać się przyczynami licznych uszkodzeń toru, a skrajnie nawet pękania szyn, luzowania obręczy kół i innych awarii.

40 Rys. 4. Przykład płaskiego miejsca na powierzchni tocznej koła oraz sposób jego matematycznego opisu w programie symulacyjnym Fig. 4. A wheel-flat example and it s mathematical representation in the simulation software Poniżej przedstawiono postać przyspieszeń drgań pionowych ramy wózka (linia niebieska) i pudła (linia fioletowa), będącą odpowiedzią na płaskie miejsce o długości 2 cm podczas jazdy tramwaju z prędkością 18 km/h po idealnie gładkim torze. Rys. 5. Przyspieszenie drgań pionowych ramy wózka i pudła pojazdu (płaskie miejsce) Fig. 5. Vertical accelerations on bogie frame and carbody (due to a wheel-flat)

4.2. Utrata sztywności na II stopniu usprężynowania Bieżący przypadek dotyczył utraty własności sprężyny na II stopniu sprężynowania. Wykonano szereg symulacji dla różnych wariantów zmiany współczynnika sztywności. Poniżej przedstawiono przykładowe przebiegi przyspieszeń drgań pionowych zarejestrowanych na pudle tramwaju dla skrajnego przypadku pęknięcia sprężyny śrubowej II stopnia usprężynowania, na skutek czego nadwozie oparło się na odbijakach. Kolorem niebieskim zaznaczono przebieg nominalny, kolorem fioletowym przebieg z uszkodzoną sprężyną II stopnia usprężynowania. 41 Rys. 6. Przebieg pionowych przyspieszeń drgań pionowych pudła tramwaju (prędkość 18 km/h) Fig. 6. Vertical carbody acceleration (speed 18 km/h) 4.3. Zatarcie tłumika na II stopniu usprężynowania Bieżący przypadek symulacyjny dotyczył zatarcia tłumika pionowego na II stopniu usprężynowania. Jest to typowy przypadek w tłumikach tramwajowych polskiej konstrukcji, które na skutek niewystarczającego smarowania zacierają się, tracąc swoją charakterystykę. Poniżej przedstawiono przykładowe przebiegi przyspieszeń drgań w kierunku pionowym zarejestrowanych pudle tramwaju dla wprowadzonej prędkości tłumienia pionowego wynoszącej 0.1 wartości nominalnej. Pojazd porusza się z prędkością 2 m/s (7 km/h) po zużytym odcinku toru tramwajowego. Kolorem niebieskim zaznaczono przebieg nominalny, a kolorem fioletowym przebieg dla tłumika zatartego. Rys. 7. Przebieg przyspieszeń drgań pionowych pudła tramwaju (prędkość 7 km/h) Fig. 7. Carbody acceleration (speed 7 km/h)

42 4.4. Graniczne miary punktowe W podobny do prezentowanych wyżej sposób wykonano w sumie kilkaset symulacji dla kilkudziesięciu sytuacji badawczych (odstrojone parametry pojazdu na torze o różnym stopniu zużycia). Podczas symulacji rejestrowano sygnały z 16 wirtualnych czujników pomiarowych, na podstawie których wyznaczono i analizowano następujące miary: amplitudy: średnia, skuteczna, pierwiastkowa, szczytowa, międzyszczytowa, odchylenie standardowe, współczynniki: kształtu, szczytu, impulsowości, luzu, skośność, kurtoza oraz rozstęp kwartylny, współczynnik korelacji Pearsona (Pearson s correlation coefficient), współczynnik korelacji zgodności (concordance correlation coefficient). Rys. 8. Miary punktowe dla zużycia tłumika II stopnia usprężynowania (prędkość 7 km/h) Fig. 8. Measures calculated for secondary suspension damper defect (speed 7 km/h) Na rys. 8. przedstawiono przykładowe względne (sygnał nominalny) miary punktowe, wyznaczone dla przypadku utraty własności tłumika pionowego II stopnia usprężynowania. 5. Wnioski Przeprowadzone analizy symulacyjne wykazały, że dla badanych typów tramwajów istnieje związek pomiędzy stopniem zużycia elementów układu biegowego, a wartościami przyspieszeń drgań pionowych i poprzecznych, zarówno w dziedzinie czasu jak i częstotliwości. Potwierdza to poczynione wcześniej założenia o możliwości oparcia metody monitorowania stanu lekkiego pojazdu szynowego na czujnikach przyspieszeń drgań, umieszczonych na poszczególnych stopniach usprężynowania. Na podstawie kilkuset symulacji wyznaczono odpowiednie miary punktowe dla każdego przypadku zużycia, które mogą stanowić bazę do sformułowania późniejszych jakościowych kryteriów oceny stanu technicznego lekkiego pojazdu szynowego. Wyznaczono również optymalne miejsca umieszczenia czujników pomiarowych na pojeździe, którymi są:

rama każdego z wózków tramwaju (przetworniki umieszczone na podłużnicach, w osi belki bujakowej), pudło pojazdu (miejsce pod podłogą, nad czopem skrętu pierwszego wózka). Dla każdego przypadku zużycia zdefiniowano odrębną metodykę badania i oceny. Przykładowo system do jakościowego monitorowania stanu powierzchni tocznych kół powinien składać się z przetwornika drgań pionowych umieszczonego na ramie wózka lub pudle pojazdu. Dzięki temu wystarczy zastosowanie jednego przetwornika na wózku, bez konieczności wyposażania w czujniki każdego z kół osobno. Analizy symulacyjne wykazały, że przetwornik drgań umieszczony na podłodze pudła nad pierwszym wózkiem tramwaju jest w stanie zarejestrować również płaskie miejsce na kole drugiego wózka w tym samym członie pojazdu. Na podstawie przeprowadzonych symulacji komputerowych sugeruje się, aby po badaniach eksperymentalnych na rzeczywistym pojeździe rozważyć prostszą wersję systemu monitorowania stanu pojazdu, opartą na pojedynczym przetworniku drgań na każdej ramie wózka, wyposażonego w czujnik żyroskopowy oraz inklinometr. Artykuł powstał w związku z realizacją projektu MONIT ( Monitorowanie Technicznego Stanu Konstrukcji i Ocena Jej Żywotności ), Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Oś priorytetowa 1: Badania i rozwój nowoczesnych technologii, Działanie 1.1: Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy. 43 L i t e r a t u r a [1] F i r l i k B., Wpływ stanu zużycia profili szyn oraz geometrii toru na bezpieczeństwo jazdy lekkiego pojazdu szynowego, Rozprawa doktorska, Warszawa 2008. [2] Norma PN-70/H-93421, Szyny normalnotorowe. [3] Norma PN-92/H-93440, Stal. Szyny tramwajowe z rowkiem.