Inteligentna tehnologija za spremljanje predobremenitve in sistem zgodnjega opozarjanja stanja tirnice za sisteme pritrjevanja
Kateri so glavni vzroki in nevarnosti slabljenja prednapetosti v sistemih pritrdilnih elementov?
Glavni vzroki slabljenja prednapetosti v sistemih pritrdilnih elementov vključujejopopuščanje vijakov, utrujenost elastične palice in okoljski dejavniki. Zrahljanje vijakov večinoma povzročijo visoko{1}}frekvenčne vibracije, ki jih povzroča delovanje vlaka, kar bo zmanjšalo trenje med navoji vijakov in povzročilo postopno izgubo prednapetosti. Elastične palice bodo pod dolgotrajnimi-izmeničnimi obremenitvami povzročile deformacijo zaradi utrujenosti, modul elastičnosti se zmanjša in prvotne prednapetosti ni mogoče ohraniti, to slabljenje je nepopravljivo. Okoljski dejavniki, kot so visoke temperature, nizke temperature in spremembe vlažnosti, bodo privedli do toplotnega raztezanja in krčenja komponent pritrdilnih elementov, porušili ravnovesje napetosti v sistemu pritrdilnih elementov in pospešili slabljenje prednapetosti. Slabljenje predobremenitve bo povzročilo popuščanje povezave med tirnico in pragom, povečanje vzdolžnega in bočnega premika tirnice ter prekoračitev geometrijskih parametrov, kot sta širina in nivo proge. V hudih primerih bo povzročilo napake, kot so lezenje tirnice in zlom pritrdilnih elementov, in celo povzročilo iztirjenje vlaka, kar bo povzročilo velike varnostne nesreče in gospodarske izgube.
Kaj je osnovna tehnologija zaznavanja za inteligentno spremljanje prednapetosti sistemov pritrdilnih elementov?
Glavne tehnologije zaznavanja za inteligentno spremljanje prednapetosti sistemov pritrdilnih elementov sotehnologija zaznavanja Braggove rešetke z vlakni in tehnologija zaznavanja piezoelektrične keramike. Braggovi senzorji z vlakni imajo značilnosti majhne velikosti, anti-elektromagnetnih motenj in odpornosti proti koroziji, ki jih je mogoče vdelati v elastične palice ali vijake. Prednapetost se izračuna z zaznavanjem spremembe valovne dolžine rešetke, natančnost merjenja pa lahko doseže ±1%. Odzivni čas senzorja je manjši ali enak 10 ms, kar lahko zajame dinamično spremembo prednapetosti v realnem času in je primerno za uporabo v železniškem okolju z močnimi elektromagnetnimi motnjami. Piezoelektrični keramični senzorji temeljijo na piezoelektričnem učinku. Ko prednapetost deluje na senzor, bo ta ustvaril signal polnjenja, sorazmeren s tlakom. Podatki o prednapetosti so pridobljeni z zaznavanjem intenzivnosti signala naboja, merilno območje pa je 0-100kN, kar ustreza potrebam spremljanja različnih sistemov pritrdilnih elementov. Oba senzorja lahko realizirata pasivno zasnovo brez zunanjega napajanja in pošiljata podatke v sistem v ozadju prek modulov za brezžični prenos, kar zmanjša težave pri namestitvi in vzdrževanju na kraju samem.
Kakšna sta sestava in princip delovanja inteligentnega sistema za spremljanje prednapetosti za sisteme pritrdilnih elementov?
Inteligentni sistem za nadzor prednapetosti za sisteme pritrdilnih elementov je sestavljen iz štirih delov:enota za zaznavanje, enota za zajemanje podatkov, enota za brezžični prenos in enota za analizo ozadja. Enota za zaznavanje je sestavljena iz senzorjev z Braggovo rešetko iz vlaken ali piezoelektričnih keramičnih senzorjev, nameščenih med elastično palico in merilnim blokom ali na glavi vijaka za neposredno zaznavanje spremembe prednapetosti. Enota za zajemanje podatkov ojača, filtrira in pretvori šibek signal, ki ga oddaja senzor, v digitalni signal prek vezja za prilagajanje signala, frekvenca vzorčenja je nadzorovana pri 100 Hz, da se zagotovi kontinuiteta in točnost podatkov. Brezžična prenosna enota sprejme tehnologijo LoRa ali NB-IoT za pošiljanje zbranih podatkov na bazno postajo z razdaljo prenosa do 5 km, kar ustreza potrebam-nadzora železniških prog na dolge razdalje. Enota za analizo ozadja izvaja-analizo podatkov o prednapetosti v realnem času na podlagi algoritmov za velike količine podatkov in vzpostavi model slabljenja prednapetosti. Ko je predobremenitev nižja od nastavljenega praga, bo sistem samodejno poslal zgodnji opozorilni signal, da obvesti vzdrževalno osebje, da pravočasno ukrepa.
Kakšne so razlike v nastavitvi praga za nadzor prednapetosti sistemov pritrdilnih elementov v različnih vrstah vodov?
Razlike v nastavitvah praga za nadzor prednapetosti sistemov pritrdilnih elementov v različnih vrstah vodov so v glavnem določene zosno obremenitev, delovno hitrost in servisno okolje proge. Že-hitre železnice imajo visoke hitrosti vlakov in visoko frekvenco tresljajev ter visoke zahteve glede stabilnosti prednapetosti. Prag zgodnjega opozorila o prednapetosti je nastavljen na 80 % nazivne prednapetosti, kar pomeni, da ko prednapetost oslabi na 80 % nazivne vrednosti, sistem pošlje zgodnje opozorilo, nazivna prednapetost pa je na splošno 35-40kN. Težke{11}}železnice imajo veliko osno obremenitev vlaka in velik vpliv obremenitve, hitrost slabljenja predobremenitve pa je visoka. Prag zgodnjega opozorila je nastavljen na 75 % nazivne prednapetosti, nazivna prednapetost pa je 45-50kN, da se zagotovi, da se tirnica ne bo zrahljala pod težkimi obremenitvami. Železnice z navadno hitrostjo imajo nizko obratovalno hitrost in nizko osno obremenitev, zahteva po prednapetosti pa je relativno nizka. Prag zgodnjega opozorila je nastavljen na 70 % nazivne prednapetosti, nazivna prednapetost pa je 25–30 kN. Pri tranzitnih progah mestne železnice se vlaki pogosto začenjajo in ustavljajo ter povzročajo veliko vibracij, prag zgodnjega opozorila je nastavljen na 85 % nazivne prednapetosti, nazivna prednapetost pa je 30–35 kN. Poleg tega je treba ustrezno povečati prag prednapetosti alpskih vrvi, saj bo nizka temperatura povzročila zmanjšanje elastičnosti elastične palice in pospešila slabljenje prednapetosti.
Kakšen je vpliv tehnologije inteligentnega nadzora prednapetosti za sisteme pritrdilnih elementov na način vzdrževanja linije?
Inteligentna tehnologija nadzora prednapetosti za sisteme pritrdilnih elementov spodbuja preoblikovanje načina vzdrževanja linije izperiodično vzdrževanje do preventivnega vzdrževanja. Tradicionalni način periodičnega vzdrževanja preverja in vzdržuje sistem pritrdilnih elementov v skladu s fiksnim ciklom, ki ima težave z nezadostnim ali pretiranim vzdrževanjem, z nizko učinkovitostjo vzdrževanja in visokimi stroški. Način preventivnega vzdrževanja temelji na-podatkih nadzornega sistema v realnem času in izvaja samo ciljno vzdrževanje pritrdilnih elementov s čezmernim slabljenjem prednapetosti, s čimer se izogne nediferenciranemu celovitemu pregledu in močno zmanjša stroške dela in materiala za vzdrževanje. Tehnologija spremljanja lahko realizira tudi digitalno upravljanje vzdrževalnih del. Sistem v ozadju lahko beleži trend spremembe prednapetosti vsakega pritrdilnega elementa, zagotovi podatkovno podporo za oblikovanje načrtov vzdrževanja in naredi vzdrževalna dela bolj znanstvena in ciljno usmerjena. Poleg tega lahko preventivno vzdrževanje učinkovito zmanjša napake na liniji, ki jih povzroča slabljenje predobremenitve, skrajša čas izpada na liniji, izboljša učinkovitost in varnost delovanja proge ter uresniči optimalen nadzor stroškov življenjskega-cikla linije.