ES2412255T3 - Procedure to assess the quality of position of a road based on the effect - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para determinar funciones de valoración específicas de un vehículo para evaluar lacalidad de posición de una vía en función del efecto, siendo las desviaciones de la vía con respecto a suposición prefijada medidas como magnitudes de perturbación y valoradas en base a lascorrespondientes reacciones de vehículo calculadas, caracterizado porque las funciones de valoraciónespecíficas de un vehículo se determinan mediante cálculo de simulación sobre la base de un modelode vehículo y/o de resultados de ensayos de marcha y/o de banco de pruebas con un vehículo, a) utilizándose K desviaciones de posición de vía, es decir, perturbaciones de prueba TSk>=1..K conforma, amplitud y longitud diferentes y con diferente superposición en dirección horizontal yvertical para cubrir el espectro de desviaciones reales de posición de vía, considerándose encada caso en una desviación de posición de vía TS>=(y, z, gh) separadamente para cada riel ladesviación horizontal y y la desviación vertical z con respecto a su posición prefijada, así comola desviación de la posición en altura gh recíproca de ambos rieles con respecto al peralteprefijado, b) describiéndose para cada perturbación de prueba los parámetros característicos pm>={ySt, yEw,zSt, zEw, ghSt, ghEw} por medio del respectivo incremento de las magnitudes y, z y gh, y pormedio del valor extremo de las magnitudes y, z y gh, por lo cual se determinan los parámetroscaracterísticos pm>=1..6, k>=1..K>={ySt,k, yEw,k, zSt,k, zEw,k, ghSt,k, ghEw,k} asignados a las Kperturbaciones de prueba, c) calculándose, para todas las perturbaciones de prueba y bajo variación de la velocidad demarcha v y la curvatura de vía kr, los valores extremos de las evoluciones temporales de Jreacciones de vehículo simuladas, respectivamente medidas, d) y determinándose finalmente mediante análisis de regresión, para cada reacción de vehículoj>=1..J a evaluar, los coeficientes de regresión aj a ij por medio de equiparación de las funcionesde valoración específicas del vehículo Rj >= aj + bj · ySt + cj · yEw + dj · zSt + ej · zEw + fj · ghSt + gj · ghEw + hj · v + ij · kr a los valores extremos del paso c) introduciendo los parámetros característicos pm,k>={ySt,k, yEw,k, zSt,k, zEw,k,ghSt,k, ghEw,k}, de la respectiva velocidad de marcha v y de la respectiva curvatura de vía kr.Procedure for determining specific valuation functions of a vehicle to assess the quality of position of a road based on the effect, the deviations of the road with respect to preset assumption being measured as disturbance quantities and assessed based on the corresponding calculated vehicle reactions, characterized in that the specific assessment functions of a vehicle are determined by simulation calculation on the basis of a vehicle model and / or results of running tests and / or test bench with a vehicle, a) using K position deviations from track, that is, test disturbances TSk> = 1..K forms, amplitude and length different and with different overlap in horizontal and vertical direction to cover the spectrum of real deviations of track position, considering in each case a position deviation of via TS> = (y, z, gh) separately for each rail the horizontal deviation such yy the vertical deviation z with respect to its preset position, as well as the deviation of the reciprocal height position gh of both rails with respect to the prefixed prefix, b) describing for each test disturbance the characteristic parameters pm> = {ySt, yEw, zSt, zEw, ghSt, ghEw} by means of the respective increment of the magnitudes y, zy gh, and by means of the extreme value of the magnitudes y, zy gh, whereby the characteristic parameters are determined pm> = 1..6, k > = 1..K> = {ySt, k, yEw, k, zSt, k, zEw, k, ghSt, k, ghEw, k} assigned to the test Kperturbations, c) being calculated, for all test disturbances and under variation of the speed demarcha v and the curvature of track kr, the extreme values of the temporary evolutions of simulated vehicle Jreactions, respectively measured, d) and finally determined by regression analysis, for each vehicle reaction j> = 1 .. J to evaluate, the regression coefficients aj to ij po r means of matching the vehicle-specific assessment functions Rj> = aj + bj · ySt + cj · yEw + dj · zSt + ej · zEw + fj · ghSt + gj · ghEw + hj · v + ij · kr to the values ends of step c) by entering the characteristic parameters pm, k> = {ySt, k, yEw, k, zSt, k, zEw, k, ghSt, k, ghEw, k}, of the respective travel speed v and of the respective kr track curvature.
Description
Procedimiento para evaluar la calidad de posición de una vía en función del efecto Procedure to assess the quality of position of a road based on the effect
5 [0001] La invención se refiere a un procedimiento para determinar funciones de valoración específicas de un vehículo para evaluar la calidad de posición de una vía en función del efecto, midiéndose las desviaciones de la vía con respecto a su posición prefijada como magnitudes de perturbación y valorándoselas en base a las correspondientes reacciones de vehículo calculadas. [0001] The invention relates to a method for determining specific valuation functions of a vehicle to evaluate the quality of position of a road as a function of the effect, the deviations of the road from its predetermined position being measured as disturbance quantities and valuing them based on the corresponding vehicle reactions calculated.
10 [0002] Al sistema completo "vehículo-infraestructura" se le imponen ciertos requisitos en lo referente a seguridad, solicitación y confort de marcha. Para poder garantizar esos requisitos deben limitarse las reacciones del sistema (fuerzas de ruedas y aceleraciones de superestructura de vagón), respectivamente los factores de influencia del sistema (perturbaciones). Esto se logra en la producción mediante el diseño constructivo de los componentes del 10 [0002] The complete "vehicle-infrastructure" system imposes certain requirements regarding safety, solicitation and ride comfort. In order to guarantee these requirements, system reactions (wheel forces and car superstructure accelerations) must be limited, respectively the system influence factors (disturbances). This is achieved in production by constructive design of the components of the
15 vehículo y de la infraestructura. Dado que tanto los vehículos como la infraestructura están sometidos a desgaste, la garantía de los requisitos de sistema debe asegurarse adicionalmente por medio de correspondientes acciones de mantenimiento. En lo que respecta a la infraestructura debe mencionarse aquí sobre todo el mantenimiento de la posición de vía. Por medio de inspecciones regulares de la infraestructura deben detectarse defectos de posición de vía inadmisibles y a continuación se los debe reparar. 15 vehicle and infrastructure. Since both the vehicles and the infrastructure are subject to wear, the guarantee of the system requirements must be further secured by means of corresponding maintenance actions. With regard to infrastructure, the maintenance of the track position must be mentioned here. Through regular inspections of the infrastructure, inadmissible road position defects must be detected and then they must be repaired.
20 [0003] Para garantizar una operación ferroviaria rentable se tiene por objeto mantener el gasto para el mantenimiento de la posición de vía lo más reducido posible, sin que se ponga en riesgo la seguridad del sistema y se menoscabe el confort de marcha de manera inadmisible. Por ello se busca desde hace muchos años un procedimiento de inspección que cumpla con esos requisitos de la mejor manera. 20 [0003] In order to guarantee a profitable railway operation, the objective is to keep the expense for maintaining the track position as low as possible, without jeopardizing the safety of the system and impairing ride comfort inadmissibly . Therefore, an inspection procedure that meets these requirements in the best way has been sought for many years.
25 [0004] Es conocido un procedimiento para el registro de datos de estado de infraestructuras, llevándose a cabo en el sistema móvil de registro de datos de estado la asignación de ubicación de los datos de estado sobre la infraestructura por el hecho de que primeramente se determina la posición geográfica mediante un sistema de determinación de posición por satélite, el inspeccionante realiza la asignación entre una coordenada del sistema [0004] A procedure for the recording of infrastructure status data is known, the location assignment of the status data on the infrastructure being carried out in the mobile state data recording system by the fact that it is first determines the geographical position by means of a satellite position determination system, the inspector makes the assignment between a system coordinate
30 de determinación de posición y la infraestructura por medio de especificación de al menos un punto de referencia fijo y la dirección de movimiento sobre la infraestructura, y la determinación de distancia a lo largo de la infraestructura se realiza por medio de retrocálculo de las coordenadas del sistema de determinación de posición a la infraestructura calculando el trayecto recorrido hacia el punto de referencia o alejándose de éste a una posición sobre la infraestructura (DE 101 25 515 A1). 30 for determining position and infrastructure by specifying at least one fixed reference point and the direction of movement on the infrastructure, and determining the distance along the infrastructure is done by means of retrocalculating the coordinates of the infrastructure position determination system calculating the path traveled to the reference point or moving away from it to a position on the infrastructure (DE 101 25 515 A1).
35 [0005] Aparte de ello se conoce un procedimiento para la simulación del estado de vías de transporte, en el que para un pronóstico del desarrollo de estado se registran datos de entrada en un paso y se los suministra a un procesamiento en un paso siguiente, empleándose una red neuronal a optimizar que, utilizando cualesquiera datos de entrada, lleva a cabo una división de la vía de transporte en porciones homogéneas que muestran un 35 [0005] Apart from this, a procedure is known for the simulation of the state of transport roads, in which for a forecast of the development of state, input data is recorded in one step and supplied to a processing in a next step , using a neural network to optimize that, using any input data, it carries out a division of the transport route into homogeneous portions that show a
40 mismo estado o un mismo comportamiento en lo que respecta a uno o varios parámetros y realiza para aquellas una clasificación y/o un pronóstico del desarrollo del estado (EP 1 271 364 A2). The same state or the same behavior with respect to one or more parameters and performs for them a classification and / or a forecast of the development of the state (EP 1 271 364 A2).
[0006] Los procedimientos utilizados actualmente para la inspección de la geometría de vías tienen graves puntos débiles: 45 [0006] The procedures currently used for track geometry inspection have serious weaknesses: 45
- • •
- La geometría de posición de vía se evalúa solamente en base a reglas establecidas en forma empírica, cuya relación con las reacciones de vehículo resultantes y, por consiguiente, su efecto sobre la seguridad y el confort de marcha frecuentemente están probados insuficientemente. Track position geometry is evaluated only on the basis of rules established empirically, whose relationship with the resulting vehicle reactions and, consequently, their effect on safety and ride comfort are frequently insufficiently tested.
- • •
- Se evalúa siempre únicamente la amplitud de las desviaciones de posición de vía. La forma y la longitud Only the extent of track position deviations is always evaluated. Shape and length
50 de los defectos de posición de vía no se tienen en cuenta en la evaluación, a pesar de que a igual amplitud influyen considerablemente en el efecto sobre el vehículo. 50 of the track position defects are not taken into account in the evaluation, although they affect the effect on the vehicle at the same extent.
• Las reglas de evaluación empleadas hasta ahora no tienen en cuenta la aparición eventualmente simultánea de diferentes defectos de posición de vía (p. ej. superposición de defectos de nivelación longitudinal y de alineación). • The evaluation rules used so far do not take into account the eventual simultaneous occurrence of different track position defects (eg overlap of longitudinal leveling and alignment defects).
55 • Las reglas de evaluación empleadas hasta ahora no tienen en cuenta la influencia del trazado de vía, a pesar de que los mismos defectos de posición de vía repercuten diferentemente en la curva y en la vía recta. 55 • The evaluation rules used so far do not take into account the influence of the track layout, although the same track position defects have a different impact on the curve and the straight track.
[0007] La seguridad y la solicitación de sistema, así como el confort de marcha, no se influencian por el recorrido [0007] Safety and system solicitation, as well as ride comfort, are not influenced by travel
60 geométrico propiamente dicho del defecto de posición de vía, sino por el efecto de aquel sobre el vehículo (fuerzas, aceleraciones). En la evaluación de los defectos debe tenerse en cuenta, por lo tanto, sobre todo el efecto de ésos. En el pasado se estudiaron, por ello, diferentes posibilidades para evaluar la posición de vía en función del efecto, pero aquellas no condujeron al éxito deseado. 60 geometric proper of the defect of track position, but by the effect of that on the vehicle (forces, accelerations). In assessing defects, therefore, the effect of these must be taken into account. In the past, different possibilities were studied to assess the position of the track depending on the effect, but those did not lead to the desired success.
[0008] En la evaluación de reacciones de vehículo que se miden, las vías se transitan en intervalos regulares con un tren de medición. Al hacerlo se miden las fuerzas de rueda y las aceleraciones de superestructura (reacciones de vehículo) y a continuación se las evalúa. [0008] In the evaluation of measured vehicle reactions, the tracks are traveled at regular intervals with a measuring train. In doing so, wheel forces and superstructure accelerations (vehicle reactions) are measured and then evaluated.
5 [0009] Para las distintas magnitudes de reacción (fuerza horizontal de rueda, fuerza vertical de rueda, aceleración horizontal, aceleración vertical) se definen valores límite. En la evaluación se determinan los puntos en la vía, en los cuales la curva de una magnitud de medición de reacción excede el valor límite especificado, y se los emite como exceso. 5 [0009] For the different reaction quantities (horizontal wheel force, vertical wheel force, horizontal acceleration, vertical acceleration) limit values are defined. In the evaluation, the points on the track are determined, in which the curve of a magnitude of reaction measurement exceeds the specified limit value, and emits them as excess.
[0010] Este proceso implica las siguientes desventajas: [0010] This process involves the following disadvantages:
- • •
- Los resultados de evaluación se refieren exclusivamente al vehículo de medición. No se obtiene ninguna información sobre qué resultados suministrarían otros tipos de vehículo. The evaluation results refer exclusively to the measuring vehicle. No information is obtained on what results other types of vehicles would provide.
- • •
- Los resultados de medición se influencian además por el estado de mantenimiento de los vehículos de The measurement results are also influenced by the maintenance status of the vehicles of
15 medición, por la geometría de contacto entre la rueda y el riel, por el recorrido del trazado y por la situación meteorológica. La evaluación no se refiere, por consiguiente, en forma unívoca a desviaciones de vía. 15 measurement, by the contact geometry between the wheel and the rail, by the path of the track and by the meteorological situation. The evaluation does not, therefore, refer uniquely to road deviations.
[0011] En la evaluación de reacciones de vehículo calculadas se describe la relación entre desviaciones de vía y reacciones de vehículo en base a modelos físicos. Para los parámetros de posición de vía medidos se calculan, sobre la base de los datos de modelo, las reacciones de vehículo mediante cálculos de simulación y ésas se evalúan como reacciones medidas (véase más arriba). [0011] The relationship between track deviations and vehicle reactions based on physical models is described in the evaluation of calculated vehicle reactions. For the measured track position parameters, the vehicle reactions are calculated on the basis of the model data using simulation calculations and those are evaluated as measured reactions (see above).
[0012] El cálculo de simulación insume mucho tiempo debido a los modelos de vehículo complejos. El [0012] Simulation calculation takes a lot of time due to complex vehicle models. He
25 procedimiento se utiliza, por ello, principalmente para estudios en el laboratorio. El cálculo de simulación no es utilizable para el empleo en la evaluación de la posición de vía debido a motivos de tiempo. The procedure is used, therefore, mainly for laboratory studies. The simulation calculation is not usable for use in the evaluation of the track position due to time reasons.
[0013] Del documento WO 2006/032307 se conoce un procedimiento para el diagnóstico y la monitorización de estado de un cambio de vía y/o de un cruzamiento y/o de un cambio de cruzamiento y/o de una junta de riel y/o de inhomogeneidades de vía de un recorrido de tráfico ferroviario, midiéndose y almacenándose, al transitar un vehículo ferroviario sobre el cambio de vía, cruzamiento, cambio de cruzamiento, la junta de riel o la inhomogeneidad de vía, aceleraciones de movimiento vibratorio en al menos una dirección espacial en al menos un componente del vehículo ferroviario, las cuales se producen en el componente del vehículo ferroviario por el tránsito del vehículo ferroviario sobre aquellos elementos, [0013] From WO 2006/032307 a procedure is known for the diagnosis and monitoring of the status of a change of track and / or a crossing and / or a change of crossing and / or a rail joint and / or of road inhomogeneities of a rail traffic route, being measured and stored, when passing a rail vehicle over the change of track, crossing, change of crossing, the rail joint or the inhomogeneity of the track, accelerations of vibratory movement in at least a spatial address in at least one component of the rail vehicle, which are produced in the rail vehicle component by the transit of the rail vehicle over those elements,
35 -midiéndose, así como almacenándose, la velocidad del vehículo ferroviario y determinándose, así como almacenándose, la dirección de tránsito, -controlándose si se exceden valores límite característicos especificados de las aceleraciones de movimiento vibratorio medidas, y disponiéndose la realización de una medición ampliatoria subsiguiente de un estado de componentes del cambio de vía, cruzamiento, cambio de cruzamiento, de la junta de riel 35 - being measured, as well as being stored, the speed of the railway vehicle and determining, as well as being stored, the traffic direction, - controlling whether specified characteristic limit values of the measured vibratory motion accelerations are exceeded, and arranging for an amplification measurement subsequent of a state of components of the change of track, crossing, change of crossing, of the rail joint
o de la inhomogeneidad de vía en el caso de que se excedan los valores límite especificados de la aceleración de movimiento vibratorio. or of the inhomogeneity of the track in case the specified limit values of the acceleration of vibratory motion are exceeded.
[0014] Este procedimiento no está en condiciones de evaluar la posición de vía en forma indirecta en función del 45 efecto. [0014] This procedure is not in a position to assess the track position indirectly based on the effect.
[0015] La invención se basa en el objetivo de desarrollar un procedimiento que evalúe la posición de vía en forma indirecta en función del efecto (en lo que respecta a los efectos concretos sobre la reacción de vehículo) y que cumpla con los requisitos impuestos a la inspección de posición de vía en lo que respecta a la seguridad y el confort de marcha. [0015] The invention is based on the objective of developing a procedure that indirectly evaluates the position of the track depending on the effect (with regard to the specific effects on the vehicle reaction) and that meets the requirements imposed on Track position inspection with regard to safety and ride comfort.
[0016] Esto se consigue según la invención por el hecho de que las desviaciones de la vía con respecto a su posición prefijada se miden como magnitudes de perturbación y se valoran en base a las correspondientes reacciones de vehículo calculadas. Las funciones de valoración específicas del vehículo que se requieren para [0016] This is achieved according to the invention by the fact that the deviations of the track with respect to its preset position are measured as disturbance quantities and are valued based on the corresponding calculated vehicle reactions. The vehicle-specific assessment functions that are required to
55 ello se determinan mediante cálculo de simulación sobre la base de un modelo de vehículo y/o de resultados de ensayos de marcha y/o de banco de pruebas con un vehículo, 55 this is determined by simulation calculation on the basis of a vehicle model and / or results of running tests and / or test bench with a vehicle,
a) utilizándose K desviaciones de posición de vía (perturbaciones de prueba) TSk=1..K con forma, amplitud y longitud diferentes y con diferente superposición en dirección horizontal y vertical para cubrir el espectro de desviaciones reales de posición de vía, considerándose en cada caso en una desviación de posición de vía TS=(y, z, gh) separadamente para cada riel la desviación horizontal y y la desviación vertical z con respecto a su posición prefijada, así como la desviación de la posición en altura gh recíproca de ambos rieles con respecto al peralte prefijado, a) using K track position deviations (test disturbances) TSk = 1..K with different shape, amplitude and length and with different overlap in horizontal and vertical direction to cover the spectrum of real track position deviations, considering in each case in a track position deviation TS = (y, z, gh) separately for each rail the horizontal deviation y and the vertical deviation z with respect to its preset position, as well as the deviation of the position in reciprocal height gh of both rails with respect to the predetermined cant,
65 b) describiéndose para cada perturbación de prueba los parámetros característicos pm={ySt, yEw, zSt, zEw, ghSt, ghEw} por medio del respectivo incremento de las magnitudes y, z y gh, y por medio del valor extremo de las magnitudes y, z y gh, por lo cual se determinan los parámetros característicos pm=1..6, k=1..K={ySt,k, yEw,k, zSt,k, zEw,k, ghSt,k, ghEw,k} asignados a las K perturbaciones de prueba, 65 b) describing for each test disturbance the characteristic parameters pm = {ySt, yEw, zSt, zEw, ghSt, ghEw} by means of the respective increase in the magnitudes y, z and gh, and by means of the extreme value of the magnitudes and , z and gh, whereby the characteristic parameters are determined pm = 1..6, k = 1..K = {ySt, k, yEw, k, zSt, k, zEw, k, ghSt, k, ghEw, k } assigned to the K test disturbances,
c) calculándose, para todas las perturbaciones de prueba y bajo variación de la velocidad de marcha v y la 5 curvatura de vía kr, los valores extremos de las evoluciones temporales de las de las J reacciones de vehículo simuladas, respectivamente medidas, c) calculating, for all test disturbances and low variation of the travel speed v and the 5 curvature of the track kr, the extreme values of the temporal evolutions of those of the simulated vehicle reactions J, respectively measured,
d) y determinándose finalmente mediante análisis de regresión, para cada reacción de vehículo j=1..J, los coeficientes de regresión aj a ij por medio de equiparación de las funciones de valoración específicas del vehículo d) and finally determined by regression analysis, for each vehicle reaction j = 1..J, the regression coefficients aj to ij by means of matching the specific valuation functions of the vehicle
a los valores extremos del paso c) introduciendo los parámetros característicos pm,k={ySt,k, yEw,k, zSt,k, 15 zEw,k,ghSt,k, ghEw,k}, de la respectiva velocidad de marcha v y de la respectiva curvatura de vía kr. to the extreme values of step c) by entering the characteristic parameters pm, k = {ySt, k, yEw, k, zSt, k, 15 zEw, k, ghSt, k, ghEw, k}, of the respective travel speed v and of the respective curvature of the kr path.
[0017] El procedimiento descrito aquí, en el que se evalúa la posición de vía indirectamente en función del efecto, cumple con los requisitos que se le imponen a la inspección de posición de vía en lo que respecta a la seguridad y el confort de marcha. Se basa en extensos estudios sobre las relaciones físicas entre el vehículo y la infraestructura. El procedimiento posibilita una valoración muy detallada de desviaciones de posición de vía. De este modo pueden evitarse acciones de reparación innecesarias. [0017] The procedure described here, in which the track position is evaluated indirectly depending on the effect, complies with the requirements imposed on the track position inspection with regard to safety and ride comfort . It is based on extensive studies on the physical relationships between the vehicle and the infrastructure. The procedure allows a very detailed assessment of track position deviations. In this way unnecessary repair actions can be avoided.
[0018] Sorpresivamente se llegó al enfoque de que la seguridad y la solicitación al sistema, así como el confort de marcha, no dependen de la evolución de la reacción de vehículo R en función del tiempo y del recorrido, sino [0018] Surprisingly, the approach was reached that safety and solicitation to the system, as well as ride comfort, do not depend on the evolution of the R-vehicle reaction as a function of time and travel, but
25 de su valor extremo RExtr que se establece debido a la desviación de la posición de vía. 25 of its RExtr extreme value that is set due to the deviation of the track position.
[0019] La relación entre la desviación de la posición de vía y el correspondiente valor extremo de la reacción de vehículo se examina primeramente en base a modelos físicos mediante cálculos de simulación o sobre la base de resultados de medición de ensayos de marcha y/o banco de pruebas con vehículos reales. A continuación, en base a los resultados de examen, se derivan funciones matemáticas para la descripción aproximada de la relación. Durante el viaje de inspección se evalúan, con ayuda de las funciones de valoración, las desviaciones medidas de la posición de vía. La relación entre el defecto de vía y su efecto sobre el vehículo se establece de este modo de manera indirecta. [0019] The relationship between the deviation of the track position and the corresponding extreme value of the vehicle reaction is first examined on the basis of physical models by simulation calculations or on the basis of measurement results of running tests and / or test bench with real vehicles. Next, based on the test results, mathematical functions are derived for the approximate description of the relationship. During the inspection trip, the measured deviations of the track position are evaluated with the help of the assessment functions. The relationship between the road defect and its effect on the vehicle is thus established indirectly.
35 [0020] El objetivo según la invención para evaluar en forma indirecta la posición de vía en función del efecto tiene las siguientes ventajas con respecto a los procedimientos utilizados actualmente: [0020] The objective according to the invention to indirectly assess the position of the track depending on the effect has the following advantages over the procedures currently used:
- • •
- La posición de vía no se evalúa según sus desviaciones geométricas con respecto a la posición prefijada, sino según sus consecuencias sobre el sistema completo "vehículo-infraestructura", o sea, en función del efecto. The track position is not evaluated according to its geometric deviations from the preset position, but according to its consequences on the complete "vehicle-infrastructure" system, that is, depending on the effect.
- • •
- En la evaluación se tienen en cuenta las condiciones de trazado, o sea, la curvatura de la vía y la velocidad de marcha permitida del vehículo con la magnitud realmente existente localmente. The evaluation takes into account the road conditions, that is, the curvature of the track and the permitted speed of the vehicle with the magnitude actually existing locally.
- • •
- Los defectos de posición de vía no se consideran aisladamente en lo que respecta a su sentido de acción. Road position defects are not considered in isolation in regard to their sense of action.
En la evaluación se tiene en cuenta la superposición de las desviaciones de posición de vía horizontales y 45 verticales. The evaluation takes into account the superposition of horizontal and vertical track position deviations.
- • •
- Se eliminan las desventajas existentes en una medición de reacción (influencia de la geometría de contacto y cosas por el estilo). The disadvantages in a reaction measurement are eliminated (influence of contact geometry and things like that).
- • •
- La relación entre la desviación de posición de vía y la reacción de vehículo se establece sobre la base de modelos de vehículo muy exactos que también tienen en cuenta no linealidades. -La relación entre los parámetros característicos de la desviación de posición de vía y de la reacción de The relationship between the track position deviation and the vehicle reaction is established on the basis of very accurate vehicle models that also take into account nonlinearities. -The relationship between the characteristic parameters of the track position deviation and the reaction of
vehículo se examina sólo una vez. O sea que no es necesario calcular las reacciones de vehículo complicadamente mediante simulación en cada marcha de medición de inspección. Vehicle is examined only once. That is, it is not necessary to calculate vehicle reactions complicatedly by simulation at each inspection measurement gear.
- • •
- El algoritmo del procedimiento de evaluación es no crítico con respecto al tiempo y puede aplicarse en la operación online sobre los vehículos de medición de geometría existentes. The algorithm of the evaluation procedure is non-critical with respect to time and can be applied in the online operation on existing geometry measurement vehicles.
55 • En la evaluación puede tenerse en cuenta el efecto de desviaciones de posición de vía para diferentes tipos de vehículo. 55 • The effect of road position deviations for different types of vehicles can be taken into account in the evaluation.
[0021] Dado que la reacción de vehículo es función de la forma y el tamaño de la desviación de posición de vía (magnitud de perturbación S), de la velocidad de marcha del vehículo v y del trazado del recorrido (curvatura de vía kr), es posible describir en forma simplificada la relación entre las magnitudes de entrada y el valor extremo resultante de la reacción de vehículo R por medio de la ecuación funcional lineal [0021] Since the vehicle reaction is a function of the shape and size of the track position deviation (magnitude of disturbance S), of the vehicle's travel speed v and of the route plot (track curvature kr), it is possible to describe in a simplified way the relationship between the input quantities and the extreme value resulting from the reaction of vehicle R by means of the linear functional equation
65 Sin embargo, esta forma general de la función de valoración generalmente no es suficiente para la aplicación práctica. Hay estudios que han mostrado que la magnitud de perturbación debería ponderarse adicionalmente con la velocidad de marcha v y que en la valoración debería tenerse en cuenta un componente v2 · kr adicional que es determinante para la reacción de vehículo cuasiestática en la curva de vía: 65 However, this general form of the valuation function is generally not sufficient for practical application. There are studies that have shown that the magnitude of the disturbance should be weighted additionally with the travel speed v and that an additional component v2 · kr should be taken into account in the assessment that is decisive for the quasi-static vehicle reaction in the track curve:
R = f(S, v, kr) = a + b · S · v + c · v + d · kr + e · 5 v2 · kr. R = f (S, v, kr) = a + b · S · v + c · v + d · kr + e · 5 v2 · kr.
[0022] Además, las descripciones de la magnitud de perturbación S y de la reacción de vehículo R deben concretizarse de la siguiente manera: [0022] In addition, the descriptions of the magnitude of disturbance S and of the vehicle reaction R must be specified as follows:
10 [0023] La desviación de posición de vía actuante sobre el vehículo está compuesta por varios componentes, como, por ejemplo, altura longitudinal z y dirección y de ambos rieles, así como por la desviación de la posición en altura gh recíproca con respeto al peralte prefijado, que se miden separadamente. Cada señal de medición de esas magnitudes de perturbación Sn=1..N debe descomponerse primeramente en defectos individuales que luego pueden evaluarse juntos de acuerdo con sus rangos de superposición. La subdivisión en defectos individuales [0023] The deviation of position of track acting on the vehicle is composed of several components, such as, for example, longitudinal height z and direction and of both rails, as well as the deviation of the position in reciprocal height gh with respect to the cant preset, which are measured separately. Each measurement signal of these magnitudes of disturbance Sn = 1..N must first be broken down into individual defects that can then be evaluated together according to their overlap ranges. The subdivision into individual defects
15 puede realizarse, por ejemplo, en base a los pasajes por cero de las señales de medición libres de valor medio o también mediante los puntos de intersección de las señales de medición con una línea de valor umbral paralela al eje de trayecto (abscisa), compárese con las figuras 1a y 1b. Pero también son concebibles otros métodos de subdivisión, véase, p. ej., la figura 1c. 15 can be carried out, for example, based on the zero passages of the free measurement signals of average value or also by the intersection points of the measurement signals with a threshold value line parallel to the path axis (abscissa), compare figures 1a and 1b. But other methods of subdivision are also conceivable, see, p. eg, figure 1c.
20 [0024] Para cada uno de los defectos individuales separados pueden determinarse ahora parámetros pm=1..M característicos geométricos. Como parámetros característicos pueden elegirse, por ejemplo, el incremento máximo o medio Stmax, respectivamente St, el valor extremo EW, la altura h, la integral de superficie A y similares; véase la figura 2. La función de evaluación pasa a tener, por consiguiente, la siguiente forma: [0024] For each of the separate individual defects, parameters pm = 1.M geometric characteristics can now be determined. As characteristic parameters, for example, the maximum or average increase Stmax, respectively St, the extreme value EW, the height h, the surface integral A and the like can be chosen; see figure 2. The evaluation function therefore has the following form:
[0025] La selección de las reacciones de vehículo a evaluar se rige según el propósito de la evaluación de posición de vía. Por principio pueden utilizarse todas las magnitudes de evaluación disponibles si reaccionan en 30 forma suficientemente sensible a las perturbaciones de posición de vía. Pero dado que la evaluación de posición de vía por lo general está orientada a la seguridad de marcha, la solicitación de infraestructura y el confort de marcha, deberían aprovecharse usualmente para la evaluación las correspondientes magnitudes de reacción, como las fuerzas entre rueda y riel, y las aceleraciones de vehículo. Esto tiene además la ventaja de que ya se establecieron valores límite para esas magnitudes, p. ej., en la norma europea EN 14363 para la homologación [0025] The selection of the vehicle reactions to be evaluated is governed by the purpose of the track position evaluation. In principle, all available evaluation quantities can be used if they react in a sufficiently sensitive manner to track position disturbances. But since the evaluation of track position is generally aimed at driving safety, infrastructure solicitation and ride comfort, the corresponding reaction quantities, such as wheel and rail forces, should usually be used for evaluation, and vehicle accelerations. This also has the advantage that limit values have already been established for these quantities, e.g. e.g., in European standard EN 14363 for approval
35 de vehículos, que son utilizables en forma directa o modificada como magnitudes básicas RBasis para la evaluación de posición de vía. Con ello, los valores extremos determinados de las reacciones de vehículo R pueden especificarse también como aprovechamiento porcentual de la reserva de desgaste: 35 vehicles, which can be used directly or modified as basic RBasis quantities for track position evaluation. With this, the determined extreme values of the vehicle reactions R can also be specified as a percentage use of the wear reserve:
R% = R / RBasis · 100 %. R% = R / RBasis · 100%.
40 [0026] O sea que de acuerdo con la cantidad de magnitudes de reacción seleccionadas se obtienen varias funciones de evaluación Rj=1..J = f (p1, p2,..., pM, v, kr) por vehículo. Dado que para evaluar detalladamente la posición de vía generalmente deben tenerse en cuenta varios tipos de vehículo (p. ej., diferentes coches de viajeros, locomotoras y vagones de mercancías), es necesaria en total una cantidad relativamente grande de [0026] That is, according to the amount of selected reaction quantities, several evaluation functions are obtained Rj = 1..J = f (p1, p2, ..., pM, v, kr) per vehicle. Since several types of vehicles (e.g., different passenger cars, locomotives and freight wagons) generally have to be taken into account in order to assess the track position in detail, a relatively large amount of traffic is required in total.
45 funciones de evaluación. Sin embargo, debido a su estructura sencilla, ésas se dejan evaluar muy rápidamente, de modo que ya durante la marcha de medición es posible una evaluación online de los resultados de medición. 45 evaluation functions. However, due to their simple structure, these are left to be evaluated very quickly, so that during the measurement run an online evaluation of the measurement results is possible.
[0027] Antes de que el procedimiento de evaluación pueda aplicarse deben determinarse los coeficientes de las funciones de evaluación. Esto ocurre preferentemente con ayuda de procedimientos de simulación conocidos. 50 Para ello se generan primeramente perturbaciones ficticias de posición de vía que se componen de componentes, que están combinados entre sí de diferentes maneras, con diferentes parámetros característicos pm=1..M. Estas perturbaciones deben elegirse de modo tal que en su forma y tamaño reproduzcan lo mejor posible los defectos de posición de vía que se presentan en la realidad. Además, se especifican la curvatura de vía kr y la velocidad de marcha v en varios grados que se corresponden con las condiciones reales de funcionamiento de [0027] Before the evaluation procedure can be applied, the coefficients of the evaluation functions must be determined. This preferably occurs with the aid of known simulation procedures. 50 For this, first, fictitious disturbances of track position are generated, which are composed of components, which are combined with each other in different ways, with different characteristic parameters pm = 1..M. These disturbances should be chosen in such a way that in their shape and size they reproduce as well as possible the road position defects that present themselves in reality. In addition, the curvature of the track kr and the speed of travel v are specified in several degrees corresponding to the actual operating conditions of
55 los vehículos seleccionados. Con estas magnitudes de entrada se determinan ahora mediante cálculo de simulación las reacciones de vehículo a evaluar para cada modelo de vehículo a considerar. De las evoluciones temporales calculadas de las reacciones de vehículo se determinan luego para cada caso de cálculo sus valores extremos Rj=1..J. 55 selected vehicles. With these input quantities, the vehicle reactions to be evaluated for each vehicle model to be considered are now determined by simulation calculation. From the calculated temporal evolutions of the vehicle reactions, their extreme values Rj = 1..J are then determined for each calculation case.
60 [0028] De esta manera se obtiene, para los coeficientes aj, b1j, …, ej buscados de las funciones de evaluación de cada vehículo, un sistema de ecuaciones sobredeterminado que puede resolverse con métodos conocidos (análisis de regresión). 60 [0028] In this way, for the coefficients aj, b1j, ..., for example of the evaluation functions of each vehicle, a system of overdetermined equations can be obtained that can be solved with known methods (regression analysis).
Ejemplo de realización 65 Embodiment Example 65
[0029] A continuación se tiene por objeto explicar la invención en base a un ejemplo de realización. Muestran en esto: [0029] The following is intended to explain the invention based on an exemplary embodiment. They show in this:
las figuras 1a a 1c, distintas variantes de la subdivisión de las curvas medidas de magnitudes de perturbación en 5 defectos individuales, Figures 1a to 1c, different variants of the subdivision of the measured curves of magnitudes of disturbance into 5 individual defects,
la figura 2, distintos parámetros característicos de las magnitudes de perturbación (valor extremo EW, incremento medio St, incremento máximo Stmax, superficie de defecto A, valor pico-pico h). Figure 2, different characteristic parameters of the disturbance quantities (extreme value EW, average increase St, maximum increase Stmax, defect surface A, peak-peak value h).
10 [0030] Como magnitudes de perturbación S se tienen en cuenta las señales de medición de la altura longitudinal z, de la dirección y y de la posición en altura gh recíproca. Estas señales se descomponen en defectos individuales yi, zi y ghi que, por ejemplo, se delimitan uno de otro por medio de sus pasajes por cero (figura 1a). Luego se determina para cada defecto individual el correspondiente valor extremo EW y el incremento medio St como parámetros característicos (figura 2). Para la evaluación de la posición de vía se recurre a las siguientes [0030] The measurement signals of the longitudinal height z, the direction y and the position in reciprocal height gh are taken into account as disturbance quantities S. These signals are broken down into individual defects yi, zi and ghi which, for example, are delimited from each other by means of their zero passages (Figure 1a). Then, for each individual defect, the corresponding extreme value EW and the average increase St are determined as characteristic parameters (Figure 2). The following are used for the evaluation of the track position
15 reacciones de vehículo Rj: 15 Rj vehicle reactions:
R1 = ΣY = Suma de las fuerzas de rueda horizontales (solicitación de sistema), R1 = ΣY = Sum of horizontal wheel forces (system request),
R2 = Y/Q = Relación de la fuerza de rueda horizontal con respecto a la fuerza de rueda vertical 20 (seguridad), R2 = Y / Q = Relationship of horizontal wheel force with respect to vertical wheel force 20 (safety),
R3 = Qmin = Fuerza mínima de contacto de rueda (seguridad), R3 = Qmin = Minimum wheel contact force (safety),
R4 = Qmax = Fuerza máxima de contacto de rueda (solicitación de sistema), R4 = Qmax = Maximum wheel contact force (system request),
25 R5 = yb = Aceleración horizontal de superestructura de vagón (confort de marcha), 25 R5 = yb = Horizontal acceleration of wagon superstructure (ride comfort),
R6 = zb = Aceleración vertical de superestructura de vagón (confort de marcha). R6 = zb = Vertical acceleration of wagon superstructure (ride comfort).
30 [0031] Con la velocidad de marcha v y la curvatura de vía kr se obtienen las siguientes funciones de evaluación: [0031] The following evaluation functions are obtained with the travel speed v and the track curvature kr:
R = aj + (bj · ySt + cj · yEw + dj · zSt + ej · zEw + fj · ghSt + gj · ghEw) · v + hj · v2 · krR = aj + (bj · ySt + cj · yEw + dj · zSt + ex · zEw + fj · ghSt + gj · ghEw) · v + hj · v2 · kr
[0032] Los coeficientes de regresión aj a jj específicos del vehículo se determinan ahora como se describe más arriba, p. ej., sobre la base de cálculos de simulación, tomándose como base los defectos de posición de vía típicos para la red ferroviaria (parcial) considerada y los vehículos más importantes utilizados allí. El resultado es [0032] Vehicle specific regression coefficients aj to jj are now determined as described above, p. eg, on the basis of simulation calculations, based on the typical track position defects for the railway network (partial) considered and the most important vehicles used there. The result is
40 un juego de funciones de valoración que suministran los valores extremos esperables de las reacciones de vehículo en cualquier punto de la vía para cada vehículo de referencia en función de su velocidad de marcha. Relacionando las reacciones de vehículo determinadas con sus valores umbral de intervención es posible especificar ahora porcentualmente el aprovechamiento de la reserva de desgaste para cada punto. Esto es a su vez la base para la planificación de acciones de mantenimiento en el trayecto examinado. 40 a set of assessment functions that provide the expected extreme values of the vehicle reactions at any point of the track for each reference vehicle based on its driving speed. By relating the determined vehicle reactions with their intervention threshold values, it is now possible to specify in percentage terms the use of the wear reserve for each point. This is in turn the basis for planning maintenance actions on the examined path.
Claims (6)
- 3. 3.
- Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la calidad de posición de la vía se evalúa en base a las funciones de valoración para distintos vehículos en función del efecto, diferenciándose unos de otros los coeficientes de regresión de las funciones de valoración para los diferentes vehículos. Method according to claims 1 or 2, characterized in that the quality of the position of the track is evaluated based on the valuation functions for different vehicles depending on the effect, the regression coefficients of the valuation functions for the different ones being differentiated from each other. vehicles.
- 4. Four.
- Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes para evaluar la calidad de posición de una vía en función del efecto utilizando las funciones de valoración específicas del vehículo, midiéndose Method according to one of the preceding claims for evaluating the quality of position of a track depending on the effect using the specific valuation functions of the vehicle, measuring
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