Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty

Nová technika v diagnostice p y železniční dopravní p cesty y Správy Czech Raildays 2009 Ostrava

Přednášející: Ing. Jiří Suchánek

Správa železniční dopravní cesty, s.o., Technická ústředna dopravní cesty,

www.szdc.cz www.tudc.cz

Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty

Úvod Technická T h i ká ústředna ú tř d d dopravní í cesty t (TÚDC) je j organizační i č í jednotkou j d tk Správy železniční dopravní cesty ,státní organizace, začleněnou v úseku náměstka pro techniku GŘ SŽDC. S celosíťovou působností zajišťuje technickou diagnostiku a měření v celém spektru železniční dopravní cesty a další technický servis pro železniční infrastrukturu, infrastrukturu a to ve všech etapách jejího rozvoje, výstavby a provozu. Tato organizační jednotka byla zřízena ke dni 1.9.1993. Od 1.4. 2005 byla organizační jednotka sloučena s DOM Pardubice, SŽT Praha a Technickou inspekcí GŘ ČD a dostala nový název TÚČD , který si nesla až do 1.7. 2008, kdy byla součástí prodeje části podniku ČD a.s., V souvislosti s převodem činnosti provozovatele dráhy – provozuschopnosti- k SŽDC, s.o. od 1.7. 2008 se opět vrátila k původnímu názvu TÚDC, a zároveň se zbavila některých či činností, tí které kt é přímo ří nesouvisí i í s provozuschopností h tí dopravní d í cesty. t Výkon předmětu činnosti TÚDC je zajišťován prostřednictvím čtyř úseků a detašovaných pracovišť. Všechny úseky a detašovaná pracoviště TÚČD mají společný ekonomický a hospodářský servis. servis Činnosti a služby, služby které TÚDC zajišťuje pro SŽDC, jsou v mnoha případech využitelné rovněž pro potřeby externích, mimodrážních firem a organizací, zejména při výstavbě a modernizacích železničních tratí, při výrobě, dodávkách a montáži výrobků a zařízení určených pro železniční provoz.


2

Ostrava 30. května 2009


Sídlo TÚDC : Malletova 10/2363, 190 00 Praha 9 – Libeň


3



Činnosti jednotlivých odborných úseků:

Výkon předmětu činnosti TÚDC je zajišťován prostřednictvím tří úseků a detašovaných pracovišť. Všechny úseky a detašovaná pracoviště TÚDC mají společný ekonomický a hospodářský servis.


4



Úsek automatizační a telekomunikační techniky (UATT) zajišťuje servis v oblasti železniční zabezpečovací, p , telekomunikační a automatizační techniky z hlediska ověřování a zkoušek nových zařízení, diagnostiky a měření provozovaného zařízení, výkon správy telekomunikačního majetku , dokumentace , spolupráce při tvorbě norem a provozních předpisů, metodickou a technickou podporu a certifikační činnost pro provozní útvary SŽDC v oblasti metrologie. Úsek tratí a budov (UTAB) zajišťuje odborný servis a služby pro potřeby odvětví tratí a budov u SŽDC, SŽDC a to s celosíťovou působností. působností Hlavní důraz je kladen především na diagnostiku železničního svršku a spodku, mostních objektů, na kontrolu jakosti materiálu a prací Úsek Ú k elektrotechniky l kt t h ik a energetiky tik (UEE) zajišťuje jišť j odborný db ý servis i a služby pro potřeby elektrotechniky a energetiky u SŽDC v odvětví AE, a to s celosíťovou působností. Hlavní důraz je kladen především na diagnostiku g a měření elektrických ý a energetických g ý zařízení V současné době má TÚDC 250 pracovníků.


5



Charakteristika působnosti TÚDC: celosíťová p působnost - zajištění j p poskytovaných y ý výkonů ý a možnost využití výsledků pro všechny OJ a ostatní útvary SŽDC, Ž vysoká odbornost a profesionalita s vazbou na znalost provozních podmínek, podmínek v daných oborech činnosti úzká spolupráce s odbornými útvary Ř SŽDC, externími firmami, výzkumnými ústavy, vysokými školami, včetně č t ě zahraničí, h ičí objektivnost a nezávislost, plnění nezadatelných, resp. specifických činností, které vyžaduje platná legislativa pro zajištění základního předmětu činnosti SŽDC, Základním a prioritním úkolem je komplexní komple ní diagnostika v celém obor oboru železniční dopravní cesty,


6



Diagnostika v traťovém hospodářství


7



Měřicí vůz pro železniční svršek Přednášející: Ing. Jiří Suchánek

8



Měřicí vůz pro železniční svršek 1. Výměna měřicího systému pro měření GPK 2. Výměna systému pro měření a hodnocení příčného profilu kolejnic

Přínosy: - zvýšení přesnosti měření - zlepšení podmínek pro měření a hodnocení parametrů GPK - snížení spodní hranice rychlosti pro měření od 5 km/h - odstranění poruch systému


9



Měřicí systém měřicího vozu pro železniční svršek Kombinace opticko-laserového p a inerciálního systému y měření Ukončení projektu se předpokládá v září 2009 Dodavatel systému: Tecnogamma SPA Itálie


10



Defektoskopická kontrola kolejnic - Defektoskopický vůz


11



Defektoskopický vůz • Pořízení nového měřicího vozu pro defektoskopickou kontrolu kolejnic • Závěrečná fáze projektu (provozní ověřování) • Pokrytí defektoskopické kontroly kolejnic na cca 80% železniční sítě ČR • Využití ultrazvukové metody • Měřicí rychlost do 50 km/h • Vyhodnocení vad v reálnem čase a jejich dohledání pracovníky TÚDC

• Dodavatel D d t l systému: té STARMANS P Praha, h CIFERA Praha P h • Ukončení projektu se předpokládá v 1.čtvrtletí roku 2010


12



Ultrazvuková sonda na diagnostické soupravě NDT.


13




14




15




16




17


Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty Defektoskopický vůz – řídící stanoviště


18


Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty Defektoskopický vůz – řídící jednotka


19



Defektoskopický vůz – ovládací mechanika měřicího systému


20



Diagnostika prostorové průchodnosti tratí

1. Inovace vozidla FS3

2. Nasazení systému MMS


21



Vozidlo FS3 – původní technologie


22



Vozidlo FS3 – inovace měřicího systému Osazení laserového rotačního scanneru Hlavní charakteristika systému: Frekvence rotace scanneru:100 Hz Úhel záběru: 310° 310 Frekvence měření: 500 000 bodů b dů za sekundu k d Přesnost měření za pohybu: cca ±15 mm


23



Vozidlo FS3 – inovace měřicího systému • Laserový rotační scanner na čele vozidla • Zvýšení přesnosti měření • Vyhodnocení výsledků měření v reálném čase • Zvýšení kapacity měření (bez nutnosti zastavení u překážky) • Možnost vyhodnocení pro různé profily (obálky), včetně tunelů • Výrobce systému f. AMBERG (Švýcarsko), dodavatel aplikace na vozidlo f. Clarystone Brno • Ukončení ověřovacího provozu a nasazení na měření se předpokládá v závěru roku 2009


24


Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty Příklad vyhodnocení měření


25



Malý měřicí systém pro měření a hodnocení parametrů prostorové průchodnosti tratí (MMS) • Měřicí technologie využívá 2 ks rotační laserových scannerů na měřicím vozíku, při současném měření parametrů GPK (převýšení koleje, rozchod koleje) • Ukončení provozního ověřování a nasazení do rutinního provozu se předpokládá ř d kládá v průběhu ůběh roku k 2009 • MMS – doplňující systém pro operativní měření krátkých úseků a tunelů k vozidlu FS3 (pravidelná měření)


26



Měřicí systém MMS


27



Cílový stav v oblasti diagnostiky PPT: pořízení měřicího vozu pro diagnostiku PPT v celé železniční síti (zahájení projektu se předpokládá v roce 2009)


28



Diagnostika v železniční zabezpečovací technice a v ý sítí radiových


29



Měřící systém pokrytí CMS (Coverage Measurement System) spol. Kapsch umožňující provádět přesná měření, záznam a vyhodnocení úrovňových a kvalitativních parametrů rádiového rozhraní systému GSM-R GSM R dle kritérií a specifikací EIRENE až do rychlosti 500 km/h (MV TÚDC do 160 km/h). Použitá metodika měření a integrované prostředky a nástroje pro vyhodnocení usnadňují a zrychlují proces: měření – vyhodnocení – analýza - protokol.

CMS - nový ý prostředek tř d k diagnostiky di tik rádiového ádi éh rozhraní h í GSM-R


30



CMS představuje komplexní systém diagnostiky úrovně pokrytí tratí signálem GSM-R v kompaktním provedení využívající výhod modulární koncepce umožňující snadnou přizpůsobivost potřebám uživatele a nabízející potřebnou konektivitu na systémy a vybavení měřícího vozu. Měření úrovňových parametrů zajišťují 4 nezávislé měřící přijímače, měření kvalitativních parametrů pak 8W GSM-R terminál.

Kompaktnost, modularita a konektivita


31



Všechna systémem pořízená měřící data jsou jednoznačně přiřazeny k danému místu na trati pomocí odometrického systému měřícího vozu a polohového systému GPS.


32



Prezentace výsledků v grafické, mapové i tabelární podobě


33



MĚŘÍCÍ VŮZ GSM-R A ETCS Hnací vozidlo Základem je vyřazený motorový vůz řady 851, 851 který byl rekonstruován pro rychlost 100km/h. Na voze je nový motor, pojezd, interiér je upraven pro zřízení čtyř samostatných měřících pracovišt pro umístění měřící a výpočetní techniky. Vlastní zdroj elektrické energie pokrývá spotřebu měřící a výpočetní techniky. techniky Měření radiových sítí Měřící pracoviště umožní měřit pokrytí tratí radiovým signálem jak analogovým, tak GSM-R i veřejných operátorů. Instalací přesného satelitního lokátoru polohy se přesně přiřadí danému místu naměřená úroveň radiového signálu. g Instalací na hnací vozidlo se sníží náklady y na měření (odpadá manipulace s taženým měřícím vozem), zvýší se operativnost měření (lze jednoduše měnit směr jízdy).


34



Zkoušení ETSC úroveň 2 Přenos informací z balíz na hnací vozidlo jak při pohybu tak při stání vozidla. Využitím satelitního lokátoru lze přesně lokalizovat její polohu. Jednoduchou změnou směru jízdy zkušebního vozidla bude možné provést é t i negativní ti í zkoušky. k šk V Vysláním lá í správných á ý h i nesprávných á ý h odezev d do radiové centrály ze zkušebních pracovišť a nasimulováním různé rychlosti vozidla lze provést komplexní vyzkoušení systému ETCS i jeho vazby na národní zabezpečovací systém. systém

Indikátor horkoběžnosti V současné době jsou zkoušky indikátorů horkoběžnosti problematické a málo četné. Namontováním tepelných zdrojů s regulací teploty na zkušební vůz bude možné častější přezkušování indikátorů horkoběžnosti nastavením různé teplotní úrovně jejich aktivace a zvýší se i četnost a racionalizace kontrol jejich správného nastavení.


35



Diagnostika v elektrotechnice a energetice


36



EMC a EMI Oddělení EMC se zaměřuje ve své činnosti na dva hlavní obory. Je to kvalita elektrické energie a elektromagnetické rušení. Pro svoji práci je průběžně vybavováno dostupnou technikou na špičkové úrovni. Kvalita elektrické energie V oblasti kvality elektrické energie provádí měření a hodnocení j d jednotlivých li ý h parametrů ů elektrické l k i ké energie. i S č Současně ě provádí ádí hodnocení jednotlivých odběrných míst i z hlediska energetiky, tedy vyhodnocuje energetické parametry. Jako hlavní měřicí přístroje používá síťové analyzátory. Tyto síťové analyzátory umožňují měření i takzvaných přechodových jevů, jako jsou různé p poruchy y v síti – například p zkraty. y Přednášející: Ing. Jiří Suchánek

37



Osazení měřicí techniky na trakční napájecí stanici

Síťový analyzátor ENA 500


38



Příklad z energetického měření na napájecí stanici (horní graf je činný výkon na první harmonické a dolní část je jalový výkon na první harmonické). harmonické)


39



Příklad zkratu na trakčním vedení, horní část udává průběh p p při zkratu,, dolní část p pak p průběh zkratového p proudu. napětí


40



Elektromagnetické rušení (EMI) V rámci elektromagnetického rušení je hlavní oblastí měření rušení způsobované drážním elektrotechnickým zařízením podle ČSN EN 50 121-2. Měří se p rušení magnetickým a elektrickým polem v rozsahu 9 kHz do 1 GHz. GHz K tomuto měření je oddělení EMC vybaveno příslušnou technikou včetně přijímacích antén antén.


41



Příklad z měření vysokofrekvenčního rušení


42



Oddělení EMC se účastnilo mezinárodní mezilaboratorní porovnávací zkoušky v oblasti rušivého vyzařování podle harmonizované ČSN EN 50 011 na výrobku s reprodukovatelnými parametry parametry. Jako jediná laboratoř neprováděla měření v bezodrazové hale, ale v normálním prostředí (podobně jako při všech svých měřeních). V testu oddělení EMC jjako jediná j neakreditovaná laboratoř mezi všemi akreditovanými ý laboratořemi obstála.

Oddělení EMC je pod číslem 31 Přednášející: Ing. Jiří Suchánek

Oddělení EMC je pod číslem 28 43



Diagnostika trakčního vedení Technický popis měřicí soupravy pro měření výšky trakčního vedení a interakce mezi pantografovým sběračem a trolejovým vedením Kluzné lišty měřeného sběrače jsou osazeny snímači sil a snímači zrychlení r chlení (obr. (obr 1). 1) Snímače sil pracují prac jí na tenzometrickém ten ometrickém principu princip a byly b l vyrobeny na zakázku z duralové slitiny. Snímače zrychlení jsou dvouosé a používají polovodičová mikromechanická čidla. Zrychlení je měřeno v horizontálním směru podélně se směrem jízdy a ve vertikálním směru kolmo na směr jízdy. Ve spodním kloubu sběrače je umístěn absolutní rotační snímač určený k měření ěř í výšky ýšk trolejového l j éh drátu. dá N rámu Na á sběrače bě č je j připevněna ři ě přístrojová skříň a napájecí akumulátor. V přístrojové skříni jsou na konektorech zakončeny kabely všech snímačů. Zařízení přístrojové skříně zajišťuje napájení snímačů, snímačů napěťové zesílení, zesílení frekvenční úpravu a vzorkování dat. Tato část měřicího systému pracuje na napěťovém potenciálu sběrače. Přenos měřených dat ze sběrače na měřicí stanoviště je řešen pomocí dvou optických kabelů, čímž je zajištěno elektrické oddělení této části zařízení. Přednášející: Ing. Jiří Suchánek

44



V prohlížecí kopuli měřicího vozu je umístěna videokamera pro vizuální záznam spolupráce sběrače s trakčním vedením. Vlastní systém pro měření a záznam dat je sestaven z počítačů průmyslového provedení a jejích úkolem je sběr dat, jejich vizualizace a záznam pro další p Chování sběrače a trolejového j drátu je j snímáno kamerou. Napájení p j zpracování. systému je zabezpečeno z palubní sítě 24 V a ze střídače 24 V DC / 230 V AC. Nedílnou součástí počítačů je soubor počítačových programů, které zajišťují interpretaci měřených ý dat, jjejich j vizualizaci během měření a také možnost následného prohlížení a zpracování. Technické specifikace Rozsah měřených sil :

0 až 600 N

Rozsah měřených zrychlení :

0 až 10 g

Výška trolejového drátu :

do 6,3 m

Vzorkovací interval :

0,45 m


45



Výstupy a vyhodnocení Základními měřenými veličinami jsou síly FL1, FL2 (levá strana ližiny sběrače), FP1, FP2 (pravá strana ližiny sběrače). Z hodnot vypočíst okamžitá poloha sil se dá trolejového drátu (klikatost) podle vztahu:

kde l je vzdálenost mezi snímači sil levé a pravé strany ližiny C lk á síla: Celková íl


F = F L1 + F L 2 + F P 1 + F P 2 46


Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty Pro vyhodnocení kvality spolupráce sběrače s trakčním vedením je použito statistické zpracování naměřených dat. V každém kotevním úseku je vypočtena střední hodnota celkové síly Fm a standardní odchylka s viz příloha číslo 1, stožáry číslo 61 – 37 a 31 - 7. Pro úč l iindividuálního účely di id ál íh posouzeníí vlastností l t tí výměnného ý ě éh pole l jjsou statistické t ti ti ké h hodnoty d t navíc í vypočítány i pro okolí výměnného pole, v příloze číslo 1 je to mezi stožáry číslo 67 – 61, 37 31 a 7 - 1. Grafický ý záznam p průběhu měřených ý hodnot jje v p příloze číslo 2. Je zde zobrazen průběh p rychlosti, výšky, celkové přítlačné síly, průběhu zrychlení a klikatosti vypočtené z průběhu sil. Čára žluté barvy v grafu průběhu celkové síly je střední hodnota síly a čáry zelené barvy vymezují oblast pásma 3, což je hodnota Fm ± 3s. Střední hodnota síly je kontrolována dle vztahu uvedeném v TSI, tj. pro střídavý systém: Fm =0,00097*v2+70 a pro stejnosměrný systém 3 kV: Fm =0,00097*v2+110 Měřená data jsou dále zpracovávána a ukládána na pevný disk k pozdějšímu zpracování a a aý e analýze. Měření interakce mezi pantografovým sběračem a trakčním vedením se provádí na úsecích trati s rychlostí od 120 km/hod. Pro tratě s rychlostí nižší jak 120 km/hod nemá toto měření smysl. Tato popisovaná souprava byla vyvinuta pro verifikaci trati pro jednotky řady 680 680. Podobné měřicí zařízení je pevně zabudované na měřicím voze pevných trakčních zařízení. Přednášející: Ing. Jiří Suchánek

47


Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty Obr. 1 Pohled na sběrač Schunk typu WBL-85, pro 25 kV/50 Hz, vybavený měřicím zařízením TÚDC, na rámu sběrače je upevněna přístrojová skříň pro elektroniku snímačů a přenosu dat optickými kabely, skříň s akumulátorem, snímač pro měření výšky zvednutí sběrače


48



Obr. 2 Umístění snímačů síly a zrychlení na měřicím sběrači


49


Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty Příloha číslo 1 Příklad protokolu s vypočtenými statistickými hodnotami : Kolín os. n. – Pardubice, 1. kolej INTERAKCE MEZI PANTOGRAFOVÝM SBĚRAČEM A TROLEJOVÝM VEDENÍM typ sběrače: WBL 85

statický přítlak: 100 N

datum měření: 22.11.2005

-----------------------------------------------------------------------------------------|

TP |střední |maximální|poloha |minimální|poloha |standardní|poměr|pásmo 3|průměrná|

| od - do |hodnota | hodnota | |

| hodnota |

| odchylka | s/Fm|

|rychlost|

|síly [N]| síly [N]| [km] | síly [N]| [km] | síly [N] | [-] | [%] | km/h |

========================================================================================== ZaborinLabem-1k-smer-Kolinsern-RecanynLabem ----------------------------------------------------------------------------------------|0061 0037| 148.0 | 239.0 |337.253| 78.0 |337.168| 24.5

|0.166| 99.9 | 160 |

----------------------------------------------------------------------------------------|0037 0031| 144.2 | 216.0 |336.822| 94.0 |336.873| 22.3

|0.154| 99.4 | 160 |

-----------------------------------------------------------------------------------------|0031 0007| 145.6 | 233.0 |336.432| 80.0 |336.278| 23.3

|0.160| 99.4 | 159 |

-----------------------------------------------------------------------------------------|0007 0001| 145 145.9 9 | 229 229.0 0 |336 |336.092| 092| 102 102.0 0 |336 |336.128| 128| 23 23.4 4


|0 |0.160| 160| 99 99.4 4 | 159 |

50



Příloha číslo 2 Příklad grafického průběhu měřených hodnot v kotevním úseku od stožáru číslo 31 až 7, v předchozím protokolu je řádek zvýrazněn tučně


51



Termografická diagnostika v oblasti trakčního vedení a elektroenergetiky SŽDC V současnosti se v rámci SŽDC v oblasti elektroenergetiky g y neprovádějí pravidelná termografická měření, kontinuální termografická diagnostika trakčního vedení se neprovádí vůbec. Termografické pracoviště TÚDC vybavené přenosnou kamerou AGA 782 ukončilo svou činnost před více než 10 lety, především z důvodu zastaralosti této techniky p y a cenové nedostupnosti nových termografických kamer. SDC dávají j mnoho podnětů p ke znovuzavedení termografické diagnostiky v elektroenergetice SŽDC Ž a to především na základě analýzy závad v napájecí soustavě a trakčním vedení. Přednášející: Ing. Jiří Suchánek

52



Termografická technika, která je v současnosti na trhu, je již schopna v reálném ál é čase č snímat í t a analyzovat l t obraz b dle dl zadaných d ý h parametrů. tů TÚDC se proto rozhodla zavést termografickou diagnostiku trakčního vedení s využitím pravidelných jízd měřicího vozu pevných trakčních zařízení.


53



Termovizní technika, myšleno termovizní kamera, objektivy a příslušenství, byla pořízena jako hlavní součást Diagnostického t termografického fi kéh systému té napájecích áj í h vedení. d í Ten T se skládá kládá dále dál z počítače sběru termografických dat a lokalizace dat na bázi inerciální navigace. Kamera bude při měřeních umístěna v krytu na střeše měřicího vozu za speciálním germaniovým oknem. Prvky na objektech trakčního vedení, které budou vykazovat nadměrné oteplení oproti jiným prvkům stejné funkce, bude třeba označit a navrhnout k dalšímu sledování, konzultovat se správci anebo doporučit místní prohlídku s termovizní t i í technikou t h ik v delším d lší časovém č é úseku ú k a se známými á ý i průběhy ůběh proudů, při kterých toto oteplení vzniká. Také chceme obnovit termografickou diagnostiku na napájecích a spínacích stanicích SŽDC, která bude prováděna dle požadavků SDC a doplní ostatní diagnostické metody na napájecích stanicích. Úkolem systému je odhalovat specifické závady na napájecích vedeních, které nelze zjistit jinými metodami a předejít tak jejich poškození s následky na plynulosti dopravy.


54



Děkuji Vám za pozornost


55


Nová technika v diagnostice Správy železniční dopravní cesty

Recommend Documents