BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Építőmérnöki Kar Á l t a l á n o s - é s F e l s ő g e o d é z i a Ta n s z é k F o t o g r a m m e t r i a é s T é r i n f o r m a t i k a Ta n s z é k
Vasúti pálya függőleges elmozdulásának vizsgálata Piri Dávid és We s z e l o v i t s G e r g ő
Tudományos Diákköri Konferencia
2013
Bevezetés FMK-004 felépítményi mérőkocsi
Bevezetés Induktív útadó
Célkitűzés • Függőleges elmozdulás könnyen és gyorsan megmérhető • Nem igényel sok terepi előkészületet • A mérési eredmények egyszerűen kiértékelhetőek
Célkitűzés • Két módszer kidolgozása: • Geodéziai (Piri Dávid) • Fotogrammetriai (Weszelovits Gergő)
• Eredmények összehasonlítása
Terepi mérés követelményei • Rendszeres, menetrend szerinti forgalom • Nincs frissen felújítva (kimutatható pályahibák)
• Autóval megközelíthető
Terepi mérés helyszíne MÁV Zrt. Széchenyi-hegyi Gyermekvasútja
Terepbejárás
Terepi mérés • 2013. szeptember elején • 14. szelvény egyenes szakasza • 16 áthaladás • Geodéziai mérés: 16 db • Fotogrammetriai mérés: 12 db
Elméleti számítások
• Elmozdulások nagyságrendje • Következtetés a pálya állapotára
Elméleti számítások Zimmermann-Eisenmann képlet
y: besüppedés nagysága [mm] C: ágyazati tényező [N/mm3] s: helyettesítő hosszalj szélessége [mm] L: a helyettesítő hosszalj merevségi hossza [mm] Z: függőleges kerékteher [N] η: besüllyedési hatásábra t: valószínűségi tényező α: felépítményi tényező φ: sebességi szorzó
Elméleti számítások
-0,11 mm
-2,61 mm
Elméleti számítások
Elméleti számítások
-0,11 mm
-2,61 mm
Követelmények
• Legalább 5 mérés/másodperc • 0,1 mm pontosság
Geodéziai módszer
• Szervomotoros mérőállomás • Trigonometriai magasságmérés
Geodéziai mérésekhez alkalmazott mérőállomás • Leica Viva TS15i • Szögmérés: 1” • Távmérés: 1 mm + 1,5 ppm • Rögzítés időtartama: < 0,15 mp • ATR LOCK üzemmód (automatikus prizmakövetés)
Pontjel
Leica GMP104 miniprizma adapter Reinshaw mágnestalp
Próbamérés
• Rögzítési sebesség ellenőrzése • Mozgások követése és rögzítése
Próbamérés
Terepi mérés
Terepi mérés
Terepi mérés
Kiértékelés
Kiértékelés
Kiértékelés
Pontosság • Hibaterjedés alapján: • ±0,18 mm
• Kiugrások alapján • ±0,3 mm
Fotogrammetriai módszer
• Pontjelekről képsorozat készül • Kiértékelő algoritmus
Előkészítés • Sínszál és kamera maximális távolságának meghatározása • 6 méteren 1,06 mm
Fotogrammetriai mérésekhez alkalmazott kamera • PicSight P202-B • • • • •
Fókusztávolság: 25 mm Érzékelő: 1/1,8 CCD Felbontás: 1624 x 1236 Frekvencia: 14 FPS Pixelméret: 4,4×10-4 mm
Próbamérés tengelyeket felírtaozni
Fizikai tengely
1/2
1/2
Próbamérés
Próbamérés
1/2 Fizikai tengely Fizikai tengely
Elméleti tengely
1/2
Állvány készítése Fontos a tiszta és éles képek rögzítése
Állvány készítése
Állvány készítése
Állvány készítése
Terepi mérés
Pontjelek
Áramellátás
Terepi mérés
Terepi mérés
Kiértékelés • Matlab programban írt algoritmus
• Kétdimenziós normalizált keresztkorrelációs számítás
Kiértékelés
Kiértékelés
Kiértékelés • Megbízhatóság: elméleti és valós terepi aránya
Az arány értéke: 1:1,01
felbontások
Kiértékelés • Matricánként négy mérési sorozat → Pixel alatti pontosság • Pontosság (jelen esetben): 0,3 mm
Eredmények összehasonlítása Érték
Geodéziai módszerrel kapott eredmény [mm]
Fotogrammetriai módszerrel kapott eredmény [mm]
Eltérés [mm]
1. közös szelvény legnagyobb besüppedés
2,8
2,8
0,0
legnagyobb felemelkedés
0,7
1,4
0,7
2. közös szelvény legnagyobb besüppedés
7,1
7,3
0,2
legnagyobb felemelkedés
2,0
1,6
0,4
Függőleges elmozdulás [mm]
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100 103 106 109 112 115 118 121 124 127 130 133 136
Eredmények összehasonlítása -1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Eredmények összehasonlítása -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5
Függőleges elmozdulás [mm]
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7
7.5
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100103106109112115118121124
Eredmények összehasonlítása • Célkitűzéseink teljesültek, kivéve a 0,1 mm pontosságot • Mindkét módszer pontossága 0,3 mm
Eredmények összehasonlítása Geodéziai módszer • Előnyök: Akár egyetlen mérés is elegendő
Fotogrammetriai módszer
• Hátrányok: Egyszerre csak egy pont mérhető
• Hátrányok: Több beállítás miatt nem garantált az azonnali eredmény
• Előnyök: Több pont is mérhető, kimutatható másodlagos lehajlás, bővebb információ a pálya állapotáról
Eredmények összehasonlítása • Grafikonok kellően részletesek
• Jármű sebessége nem lehet nagyobb, mint 15-20 km/h
Következtetés a pálya állapotára • Elméleti értékek: • legnagyobb besüppedés: 2,61 mm • emelőhullám nagysága: -0,11 mm • sínszál felemelkedés: -0,02 mm
• Kapott értékek: • legnagyobb besüppedés: 2,3-2,8... mm • emelőhullám nagysága: -0,6-3,1 mm • sínszál felemelkedés: > -0,5 mm
Gyakorlati hasznosíthatóság
Jelenlegi helyzetben csak esetleges, főként inkább tudományos jellegű mérésekhez.
Köszönetnyilvánítás • Molnár Bence, tanársegéd, BME-FMT • Égető Csaba, tanársegéd, BME-AGT • Dr. Szabó József, adjunktus, BME-UVT
• Horváth Dávid, BME építőmérnök hallgató • Dr. Fekete Károly, egyetemi docens, BME-FMT • Kiss Albert, mestertanár, BME-AGT • Fekete József, technikai munkatárs, BME-AGT • Czerman Tamás, pályamester, Gyermekvasút • Vinis Gyula, műszaki szakelőadó, Gyermekvasút
Köszönjük a figyelmet!
