Älykäs esikuormituksen valvontatekniikka ja telan kunnon ennakkovaroitusjärjestelmä kiinnitysjärjestelmille
Mitkä ovat pääasialliset syyt ja vaarat esijännityksen vaimenemiseen kiinnitysjärjestelmissä?
Kiinnitysjärjestelmien esijännityksen vaimenemisen tärkeimpiä syitä ovat mmpulttien löystyminen, elastisen tangon väsyminen ja ympäristötekijät. Pultin löystyminen johtuu enimmäkseen junan toiminnan synnyttämästä{1}}korkeataajuisesta tärinästä, joka vähentää pultin kierteiden välistä kitkaa ja aiheuttaa asteittaisen esijännityksen häviämisen. Elastiset tangot aiheuttavat väsymismuodonmuutoksia pitkäaikaisissa vaihtelevissa-kuormissa, kimmomoduuli pienenee, eikä alkuperäistä esijännitystä voida säilyttää, tämä vaimennus on peruuttamaton. Ympäristötekijät, kuten korkean lämpötilan, alhaisen lämpötilan ja kosteuden muutokset, johtavat kiinnityskomponenttien lämpölaajenemiseen ja kutistumiseen, tuhoavat kiinnitysjärjestelmän jännitystasapainon ja nopeuttavat esijännityksen vaimennusta. Esikuormituksen vaimennus johtaa kiskon ja ratapölkkyjen välisen yhteyden löystymiseen, kiskon pituus- ja sivusiirtymän lisääntymiseen sekä geometristen parametrien, kuten radan leveyden ja tason ylittymiseen. Vakavissa tapauksissa se aiheuttaa vikoja, kuten kiskon virumista ja kiinnikkeiden murtumista, ja jopa junan suistumiseen, mikä johtaa vakaviin turvallisuusonnettomuuksiin ja taloudellisiin menetyksiin.
Mikä on kiinnitinjärjestelmien älykkään esijännityksen valvonnan ydintunnistustekniikka?
Kiinnitysjärjestelmien älykkään esijännityksen valvonnan ydinteknologioita ovatFiber Bragg -ritilän tunnistustekniikka ja pietsosähköinen keraaminen tunnistustekniikka. Fiber Bragg -ritiläantureilla on pieni koko, anti-sähkömagneettinen häiriö ja korroosionkestävyys, ja ne voidaan upottaa elastisiin tankoihin tai pultteihin. Esikuormitus lasketaan havaitsemalla hilan aallonpituuden muutos ja mittaustarkkuus voi olla ±1 %. Anturin vasteaika on pienempi tai yhtä suuri kuin 10 ms, mikä voi siepata esikuormituksen dynaamisen muutoksen reaaliajassa ja soveltuu käytettäväksi rautatieympäristössä, jossa on voimakkaita sähkömagneettisia häiriöitä. Pietsosähköiset keraamiset anturit perustuvat pietsosähköiseen efektiin. Kun esijännitys vaikuttaa anturiin, se tuottaa paineeseen verrannollisen lataussignaalin. Esikuormitustiedot saadaan tunnistamalla lataussignaalin intensiteetti ja mittausalue on 0-100kN, mikä vastaa eri kiinnitysjärjestelmien valvontatarpeita. Molemmat anturit voivat toteuttaa passiivisen suunnittelun ilman ulkoista virtalähdettä ja lähettää tietoja taustajärjestelmään langattomien siirtomoduulien kautta, mikä vähentää paikan päällä tapahtuvan asennuksen ja huollon vaikeutta.
Mikä on kiinnitinjärjestelmien älykkään esijännityksen valvontajärjestelmän koostumus ja toimintaperiaate?
Älykäs esijännityksen valvontajärjestelmä kiinnitinjärjestelmille koostuu neljästä osasta:anturiyksikkö, tiedonkeruuyksikkö, langaton lähetysyksikkö ja taustaanalyysiyksikkö. Tunnistusyksikkö koostuu kuitu-Bragg-hila-antureista tai pietsosähköisistä keraamisista antureista, jotka on asennettu elastisen tangon ja mittaripalkin väliin tai pultin päähän tunnistamaan suoraan esijännityksen muutos. Tiedonkeruuyksikkö vahvistaa, suodattaa ja muuntaa anturin lähettämän heikon signaalin digitaaliseksi signaaliksi signaalinkäsittelypiirin kautta, näytteenottotaajuutta ohjataan 100 Hz:llä tiedon jatkuvuuden ja tarkkuuden varmistamiseksi. Langaton tiedonsiirtoyksikkö käyttää LoRa- tai NB-IoT-tekniikkaa lähettääkseen kerätyt tiedot tukiasemalle jopa 5 km:n etäisyydellä, mikä vastaa rautateiden pitkän-etäisyyden valvonnan tarpeisiin. Taustaanalyysiyksikkö suorittaa reaaliaikaisen-esilataustietojen analyysin big data-algoritmien perusteella ja määrittää esilatausvaimennusmallin. Kun esikuormitus on pienempi kuin asetettu kynnysarvo, järjestelmä lähettää automaattisesti varhaisvaroitussignaalin ilmoittaakseen huoltohenkilöstölle, että se hoitaa asian ajoissa.
Mitä eroja on eri linjatyyppien kiinnitysjärjestelmien esijännityksen valvonnan kynnysasetuksissa?
Eri linjatyyppien kiinnitinjärjestelmien esijännityksen valvonnan kynnysasetuksen erot määräytyvät pääasiassalinjan akselipaino, toimintanopeus ja huoltoympäristö. Nopeilla-nopeilla rautateillä on nopea junien nopeus ja korkea tärinätaajuus, ja niillä on korkeat vaatimukset esikuormituksen vakaudelle. Esikuormituksen ennakkovaroituskynnys on asetettu 80 %:iin nimellisesikuormituksesta, eli kun esikuormitus vaimenee 80 %:iin nimellisarvosta, järjestelmä lähettää ennakkovaroituksen, ja nimellinen esikuormitus on yleensä 35-40 kN. Raskailla{11}}kuljetuksilla on suuri junan akselipaino ja suuri kuormitusvaikutus, ja esikuormituksen vaimennusnopeus on nopea. Ennakkovaroituskynnys on asetettu 75 prosenttiin nimellisesikuormituksesta ja nimellisesijännitys on 45-50 kN, jotta varmistetaan, että kisko ei löysty raskaan kuorman aikana. Tavanomaisilla nopeuksilla rautateillä on alhainen ajonopeus ja akselipaino, ja esijännitystarve on suhteellisen pieni. Varhaisvaroituskynnys on asetettu 70 prosenttiin nimellisesijännityksestä, ja nimellinen esijännitys on 25-30 kN. Kaupunkien junien kauttakulkulinjoilla on usein junien käynnistymistä ja pysähtymistä sekä monia tärinävaikutuksia, ennakkovaroituskynnys on asetettu 85 prosenttiin nimellisesijännityksestä ja nimellinen esijännitys on 30–35 kN. Lisäksi alppilinjojen esijännityskynnystä tulee nostaa sopivasti, koska alhainen lämpötila johtaa elastisen tangon kimmoisuuden laskuun ja nopeuttaa esijännityksen vaimennusta.
Mikä on kiinnitysjärjestelmien älykkään esikuormituksen valvontatekniikan vaikutus linjan huoltotilaan?
Kiinnitysjärjestelmien älykäs esikuormituksen valvontatekniikka edistää linjan ylläpitotilan muutostamääräaikaishuolto ennaltaehkäisevään huoltoon. Perinteinen määräaikaishuoltotila tarkastaa ja huoltaa kiinnitysjärjestelmää kiinteän jakson mukaisesti, jonka ongelmana on riittämätön huolto tai liiallinen huolto, alhaisella huoltotehokkuudella ja korkeilla kustannuksilla. Ennaltaehkäisevä huoltotila perustuu valvontajärjestelmän reaaliaikaisiin-tietoihin, ja se suorittaa kohdistettua huoltoa vain kiinnikkeille, joilla on liiallinen esijännityksen vaimennus, välttäen eriyttämätöntä kokonaisvaltaista tarkastusta ja vähentämällä huollon työ- ja materiaalikustannuksia huomattavasti. Valvontateknologialla voidaan toteuttaa myös kunnossapitotöiden digitaalinen hallinta. Taustajärjestelmä voi tallentaa kunkin kiinnittimen esikuormituksen muutostrendin, tarjota datatukea kunnossapitosuunnitelmien laatimiseen sekä tehdä kunnossapitotyöstä tieteellisempää ja kohdennetumpaa. Lisäksi ennaltaehkäisevä huolto voi vähentää tehokkaasti esikuormituksen vaimenemisen aiheuttamia linjavikoja, lyhentää linjan katkosaikoja, parantaa linjan toiminnan tehokkuutta ja turvallisuutta sekä hallita optimaalisesti linjan käyttöiän{6}}kiertokuluja.