Ανίχνευση βλαβών σε ανάρτηση σιδηροδρομικού οχήματος μέσω μεθόδων πολλαπλών μοντέλων υπό μεταβαλλόμενη σιδηροτροχιά και με χρήση διαφορετικών θέσεων αισθητήρων
Loading...
Date
Authors
Αναγιάννης, Ιωάννης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η ραγδαία εξέλιξη των σιδηροδρομικών μεταφορών τα τελευταία χρόνια έχει δημιουργήσει την ανάγκη για βελτιστοποιημένη συντήρηση και έγκαιρη αντικατάσταση των υποβαθμισμένων εξαρτημάτων στις αναρτήσεις των σιδηροδρομικών οχημάτων. Προχωρημένες βλάβες στα στοιχεία της ανάρτησης μπορούν να οδηγήσουν σε λειτουργία εκτός ορίων σχεδιασμού και σε πιο ακραίες περιπτώσεις σε ατυχήματα (π.χ. εκτροχιασμός). Οδεύοντας προς την προσέγγιση της «προγνωστικής» συντήρησης και χάρη στη σημερινή πρόοδο των μεθόδων επεξεργασίας σημάτων καθώς και την ευρεία πληθώρα μετρητικών συσκευών που είναι διαθέσιμες, η αυτόματη ανίχνευση βλαβών αποτελεί ένα από τα πιο καίρια τεχνολογικά ζητήματα. Ωστόσο, δεν έχει ευρεθεί κάποια γενική λύση στο πρόβλημα, καθώς οι διάφορες μέθοδοι ανίχνευσης βλαβών σε αναρτήσεις τραίνων που έχουν αναπτυχθεί είτε αποτυγχάνουν να εντοπίζουν βλάβες μικρής έκτασης, είτε αντιμετωπίζουν ζητήματα «ευρωστίας», δηλαδή επηρεάζεται αρνητικά η απόδοσή τους από τις μεταβαλλόμενες συνθήκες λειτουργίας του οχήματος. Σε αυτήν την εργασία, διερευνάται η δυνατότητα ανίχνευσης βλαβών μικρού μεγέθους στα στοιχεία της ανάρτησης ενός τραίνου υπό μεταβαλλόμενα προφίλ της σιδηροτροχιάς, με δύο μεθόδους Πολλαπλών Μοντέλων (Multiple Model – MM): μία που βασίζεται στις Συναρτήσεις Φάσματος Ισχύος (PSD) σημάτων επιτάχυνσης από την κατασκευή, και μία άλλη που βασίζεται σε διανυσματικά παραμετρικά μοντέλα αυτό-παλινδρόμησης (VAR). Ένα τρισδιάστατο (3D) μοντέλο βαγονιού τραίνου, ανεπτυγμένο σε περιβάλλον SIMPACK, χρησιμοποιείται για την εκτέλεση προσομοιώσεων και την ανάκτηση των σημάτων από «εικονικούς» αισθητήρες επιτάχυνσης που έχουν τοποθετηθεί σε διάφορες θέσεις κοντά στην ανάρτηση του οχήματος και καταγράφουν γραμμικές επιταχύνσεις τόσο κατά την κατακόρυφη, όσο και κατά την εγκάρσια διεύθυνση. Το μοντέλο κατασκευάστηκε με πολύ ρεαλιστικά τεχνικά χαρακτηριστικά, πολύ κοντινά σε αυτά των πραγματικών τραίνων. Πρώιμες (πολύ μικρές) βλάβες στις πρωτεύουσες αναρτήσεις, τη δευτερεύουσα ανάρτηση και τον εγκάρσιο αποσβεστήρα έκτασης 10% και 20% προσομοιώθηκαν. Η ικανότητα εύρωστης ανίχνευσης βλαβών των δύο μεθόδων που χρησιμοποιούνται εξετάζεται μέσω του λογισμικού MATLAB. H μέθοδος που στηρίζεται σε Συναρτήσεις Φάσματος Ισχύος (PSD) αποδεικνύεται αρκετά αποτελεσματική στην ανίχνευση πρώιμων βλαβών στις πρωτεύουσες αναρτήσεις του οχήματος και εμφανίζει καλύτερη απόδοση συγκριτικά με τη μέθοδο μοντέλων VAR, όταν και στις δύο μεθόδους χρησιμοποιείται η Ευκλείδεια νόρμα ως μέτρο απόστασης ανάμεσα στα δεδομένα εκπαίδευσης (της υγιούς κατάστασης) και τα δεδομένα ελέγχου (άγνωστης κατάστασης).
Description
Keywords
Πολλαπλά μοντέλα, Μέθοδοι βασισμένες σε ταλαντωτικά σήματα, Αναρτήσεις τρένων, Πρώιμες βλάβες, Συντήρηση