-
شماره ركورد
31259
-
پديد آورنده
مراد شادفر
-
عنوان
شناسايي عيوب موضعي ريل با استفاده از آناليز شتاب جعبه ياتاقان
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
مهندسي راه آهن
-
سال تحصيل
1394
-
تاريخ دفاع
1403/04/20
-
استاد راهنما
دكتر حبيب اله ملاطفي و دكتر اصغر نصر
-
استاد مشاور
/
-
دانشكده
راه آهن
-
چكيده
عبور ناوگان از روي خط ريلي و نيروهاي ناشي از اندركنش چرخ و ريل، اصليترين عامل زوال كيفيت خط است. جهت تضمين ايمني و حفظ كيفيت خط، بايستي بازرسيهاي مكرر با هزينه قابلتوجهي صورت گيرد. در حال حاضر بهصورت عمومي، بازرسي خط در خطوط ريلي به كمك ماشينهاي اندازهگير خط و بازرسيهاي چشمي صورت ميگيرد كه نيازمند نيروي كار، پذيرش خطاي انساني و مسدودي خط است. همچنين همواره چالش تعيين ميزان دقيق خسارت وارده به عيوب مشاهده شده وجود دارد.
اندازهگيري شتابهاي قطار روشي است كه بر پايه آن ميتوان پايش وضعيت خط ريلي را پايهريزي كرد. در صورت وجود زوال در خط ريلي، اندركنش آن با ناوگان و بهتبع آن پاسخ ديناميكي سيستم دستخوش تغييراتي مي¬شود؛ بنابراين مي¬توان با اندازه¬گيري و بررسي شتاب، عيوب سازه را شناسايي كرد. همچنين اين امكان وجود دارد تا مؤلفه¬هاي وابسته بهسرعت و مستقل از سرعت در سيگنال، منبع تحريك آن¬ها و تأثير آن¬ها بر نيروي ديناميكي چرخ و ريل بررسي شود. در اين رساله شتاب جعبه ياتاقان در خط مترو اندازهگيري شد. تبديلات فوريه زمان كوتاه، EMD و EEMD مورداستفاده قرار گرفت. همچنين به كمك روش اجزاي محدود فركانس¬هاي طبيعي چرخ نيز استخراج گرديد تا ارتباط آن با شتاب اندازه¬گيري شده مورد بررسي قرار گيرد. نتايج نشان داده است كه ارتعاش سازه¬اي چرخ تأثير بالايي در شتاب اندازه¬گيري شده داشته و مي¬تواند براي شناسايي شدت عيب مورداستفاده قرار گيرد. از نوآوري¬هاي مطرح در اين رساله مي¬توان به تعيين تأثير سرعت بر دامنه شتاب اندازه¬گيري شده اشاره نمود كه به صورت الگوي خطي مشاهده شد. همچنين فركانس بهينه دادهبرداري و تعيين ميزان اطلاعات قابلاستخراج از سيگنال با افزايش پيچيدگي روش تحليل نيز در اين رساله مورد بررسي قرار گرفت كه از نوآوري¬هاي عمده اين پژوهش است. مشخص گرديد كه شش مود اول چرخ تا فركانس 680 هرتز بايستي براي تشخيص خرابي در نظر گرفته شود. همچنين استفاده از روش EEMD در مقايسه با EMD به دليل كاهش پديده اختلاط مودها نتايج بهتري در استخراج ضربه از سيگنال را نشان داد. در نهايت با درنظرگرفتن شتاب قائم، سرعت و مودهاي ارتعاشي چرخ شاخصي براي ارزيابي شدت ضربه و اولويت¬بندي بازرسي خط پيشنهاد گرديد. خرابي¬هاي قابلشناسايي در اين روش شامل ضربات جوش و كندگي سطحي ريل است. همچنين كاروگيشن ريل (پديده موجي شدن سطح ريل در اثر بار عبوري منظم) نيز به كمك مود اول ارتعاشي چرخ قابلشناسايي است. در ادامه يك الگوريتم مكان¬يابي نيز به كمك ادغام داده¬هاي سرعت و شتاب قائم ارائه گرديد تا موقعيت دقيق عيوب شناسايي شده مشخص شده و اهداف پايش در توسعه آتي اين پژوهش مسير شود.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/07/10
-
عنوان به انگليسي
Rail local defect detection using axle box acceleration
-
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مراد شادفر
-
چكيده به لاتين
The passage of trains over railway track and the resulting forces due to interaction of wheels and rails is the main cause of deterioration of the track quality. Frequent inspections with considerable costs should be done to ensure the safety and quality of the tracks. At present, track inspections are generally done with the help of track recording vehicles (TRVs) and visual inspections which has the challenge of human resource, possibility of human error and track occupancy. Also, determining the exact severity level of the inspected defects is always come with challenge.
Measuring train accelerations is a method by which railway track condition monitoring can be set. If a track deteriorates, its interaction with the train and consequently its dynamic response and accelerations are changed. Therefore, it is possible to identify system defects by measuring and studying the system acceleration and its change. It is also possible to investigate velocity-dependent/independent components of the signal, their excitation source, and their effect on the dynamic contact forces of the wheel-rail system. In this thesis, the axle box acceleration from a train in Tehran metro was measured. Short-time Fourier transformation (STFT), EMD and EEMD were used to study the signal. Also, the natural frequencies of the wheelset were extracted using the finite element method to investigate its relationship with the measured acceleration. The results show that wheel structural vibration has a great effect on the measured acceleration and can be used to detect the severity of rail defects. A noticeable innovation in this thesis is study the relation between acceleration amplitude and longitudinal velocity, which was found linear. Also, determining optimum sampling frequency and determining the amount of new information can be obtained with increase in signal processing complexity is also investigated, which is another major innovation in this study. It is found that the first six mode shapes up to 680 Hz should be considered for this issue. Also, the use of EEMD method in comparison with EMD due to reduction of mode mixing phenomenon showed minor improvement in extracting the impact from the signal. Finally, by considering the vertical and lateral acceleration, speed and wheel structural mode shapes, an index is proposed to evaluate the impact intensity and prioritize track inspection. The detected defects in this study includes weld impact and rail spalling. Also, rail corrugation can be identified using first wheel mode-shape. An odometry algorithm is also developed using speed and vertical acceleration data to accurately position the defect location for future monitoring purposes.
-
كليدواژه هاي فارسي
عيوب موضعي ريل , شتاب جعبه ياتاقان , پردازش سيگنال , تجزيه مود ذاتي , مكانيابي
-
كليدواژه هاي لاتين
Rail local defect , axle box acceleration , signal processing , EMD , odometry
-
Author
Morad Shadfar
-
SuperVisor
Dr. Habibollah Molatefi, Dr. Asghar Nasr
-
لينک به اين مدرک :