9
PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 124 Transport 2019 Marcin Chrzan Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu, W Transportu i Elektrotechniki PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO , 2019 Streszczenie: W ko- zmodernizowanego odcinka linii kolejowej E20 Warszawa – Tere- spol. Celem modernizacji tej linii dostosowanie jej parametrów technicznych do standardów unij- nych i jowych) i ombinowanego i – 160km/h, a – 120 km/h, przy dopus 22,5 ton [1, 7dotychczasowe wyniki pomiarów na wybranych odcin- kach oraz autorska nawigacji satelitarnej. 1. k modernizowanych linii kolejowych z liniami , na e ze starszymi, eksploatowanymi systemami kolejowymi. Polityka Unii Europejskiej w zakresie przewozu towarów przy wykorzystaniu transportu kolejowego, na bezpieczny i nie- Standary- (Technical Specifications for Interoperability, TSI) jak np.: TAF TSI (ang. Telematic Appli- cations For Freight - Technical Specification For Interoperability aplikacji telematycznych dla przewozów towarowych wraz z planem SEDP (ang. Strategic European Deployment Plan [3]. snych technologii na PKP. elementy, dla których uprzednio

PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

P R A C E N A U K O W E P O L I T E C H N I K I W A R S Z A W S K I E Jz. 124 Transport 2019

Marcin ChrzanUniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu, W�� �� Transportu i Elektrotechniki

PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO '��45��56*789�4��#:98":*;<571;<

&�=5#:3�

+���� ������������, �� �� �$ 2019

Streszczenie: W ���������������� ���������# �������� #����������#/������ ����#:� � ko-������������������������ �zmodernizowanego odcinka linii kolejowej E20 Warszawa – Tere-spol. Celem modernizacji tej linii ��� dostosowanie jej parametrów technicznych do standardów unij-nych i ���"������;<=/����������������"������� ������������� � �������jowych) i ;<?= /���������� ����� � "������ � ������������ � � ��� ���������� �ombinowanego i �� ��������������#���:@�������������#�����������#��������#�������B������ #"������F����� �� – 160km/h, a ��� ��� #"�� ��������� – 120 km/h, przy dopus������� ��� ��� �� ��22,5 ton [1, 7MQV�����#�� ���������� ���dotychczasowe wyniki pomiarów na wybranych odcin-kach oraz autorska ������������ ����������������� ����(�������� ������'� ����������nawigacji satelitarnej.

'������������? ������������������� @������ �����@������������

1. *'�=&

��������#�� "����� ����� ���� �� �� ����#�� �(���������� ��������� ���������� �k������ ����B modernizowanych linii kolejowych z liniami ����� �������� , ��������na ������� ���� e ze starszymi, ��� eksploatowanymi systemami kolejowymi. Polityka Unii Europejskiej w zakresie przewozu towarów przy wykorzystaniu transportu kolejowego, �� ������ ����������� �� ����"� ��������������� Q%�������� �@�������� �����F��� ��"��� ����� #���#������������������ ������������� B na bezpieczny i nie-������������������� #"���������#��"���������������� �"����������� QStandary-����# ������� ������ � ��� �������� ������� ����( ����# ����� ���# ��������������� (Technical Specifications for Interoperability, TSI) jak np.: TAF TSI (ang. Telematic Appli-cations For Freight - Technical Specification For Interoperability: �����#�# ��"��� �$aplikacji telematycznych dla przewozów towarowych wraz z planem SEDP (ang. Strategic European Deployment Plan:������� ��������( ���� [3]. ����� � ��������������� ������ � ����� ����� �� ��������������� ������������������ � ������� ��������Fsnych technologii na PKP. ^ ��#���������"��������� ���B@�� ��������������B��������� ��� ����#�����@�������������������� �B�� elementy, dla których uprzednio

Page 2: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

10 Marcin Chrzan

zdefiniowano �����������@��������" �@����� ��wraz z procesami produkcji i weryfikacji,� ������� ������������@�������"�� �������#Q

`��� ��� �� nawierzchni �� #����� z torem �������� ��� �����"��#Q!�� �bo-� ������� B� ����������"�������������������������� ������ �������������F� ��������� �����"���������������������� Q

2. PROBLEMY MODERNIZACJI LINII KOLEJOWEJ

Modernizacja linii kolejowej � #��� �z jej projektem i dostosowaniem do wymogów za-��� ��#��"�Qx ������ ��������� ������������ #��������������" #�����������QPrace prowadzone na Linii E20 odcinek Siedlce-?���������#��������"��� {|{��� ��n����������� ��������� � dostosowanie jej parametrów do standardów unijnych i wy-mogów umów AGC i ;<?=@�������������#�����������#��������#�������B�����Fc #"����������� ��- 160km/h, a ������ #"�����������-120 km/h, przy dopuszczal-����� �������||@~���Q��@ 9, 10, 11, 12]. Podczas ��������������'� ��eksploata-cyjnych na omawianym odcinku linii kolejowej, ��� ����� ���� ����$��������wyniki niezgodne z dopuszcz���� �������� "���������� ����������� �Decy-zji Komisji Europejskiej 2002/732/EC, z 30.05.2002, która ��������������#��wymagania �����#������( ���� ����� ������������������������ "���������������� wichrowa-���B@� ����������� ���@� ���������������B~����@"��������B��� #"��������F���{���������������@"��������B������ �������������{������Q [4]

Na badanym odcinku toru numer 1 w kilometrze 70,850 – 70,950 linii kolejowej E20 �����������������wyst#� � krzywizny szyn, szczególnie w ��"��������������� @���Frych ekstrema o tym samym znaku w � ������� �������#� ������#����� prawym toku szynowym. ��� ������� �����������������#�����# ��������� � ���{@~�m i uzyskano ��������#��wyniki [4]:

� km 70,898 – 1,7 mm w prawym toku;� km 70,900 – 1,5 mm w lewym toku.

&������������������������������������� ���������ii szyn i uzyskano wy-niki:

� km 70,898 – „+”1,0 mm i „�” 1,2 mm w lewym toku, � km 70,900 – „+”1,65 mm i „�” 1,2 mm w prawym toku.

;����� ����� ��� ��� ��dopuszczalnych granicach i � ���"���Bw ocenie autora ������#������� ����� ��Q��� ������� ������������� ����������@�������F� �� ������������������/��Q��������B@� ���������B@� �������� � ����� ���� ��������� ������������:� �����#� ��"��� ������������������������Q<��� ���szeroko�� �����������kilku miejscach przekro����@������� �(��� ����� ���B����F���� �@�Q����������� ���������������������������������� przypadku nierówno-�� ��� ����@���������� �������B���� ���@���� lewym toku i 8,6 mm w pra-wym toku.

Page 3: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

Problemy modernizacji i adaptacji do standardów UE � � ���������������������� 11

a) b)

Rys. 1. a) tor nr 1 tok prawy km 70,900 [4] b) tor nr 1 tok lewy km 70,900 [4]

������������ ����� ���������� � ����� ��� ������ ���������#���"��������szyn w kilometrze 70,890. W ���� ����� ��������� ������B ��������� ���� ��0,25 mm, a 0,30 mm w ��������Q%����� ������� � ����� ��� ������ �������������przekroczone, co kwalifik����� �����#�����������Q`������ ���" ����@�������� ���#� �� ��� �� ���"����� �B ������"��������������� ����� �����Q

Na odcinku toru numer 2 w kilometrze 73,150 – 73,350 linii kolejowej E20 ������������������������� �� �+�|{{��Qx���������� �����������������"�����F���#�������� ����� ��Q��� ������� �����������@�������� �� ����������F��������/��Q��������B@� ���������B@� �������� � ����� ���� ��������� ������������:� �����#� �� "��� ������������������������Q<��� ������������ ���������� � � ��� � ������� ����������� �� ���������o ���# ������� # ���� ���� /��{�@��:Q`�"����������������B���� |@���QW dwóch miejscach ���#� � �������F������� � ������� ������������� � �������� ��� ����� ���� ����"� � km 73,220 (-6,4 mm) i toku prawego w km 73,284 (-7,3 ��:Q)�����������'� ������� ������dobry i ���� �{@�~�������� �������������{@�� mm przy pomiarze „z powrotem”.W kilometrze ��@{�~���������� ��������������������������� �����������~�/��������� �������������� �� � �{� m) i ��� ��������� ���������������������F����������Q��������� ��@������ �����������������@�����������������w km 73,284. [4]

a) b)

Rys. 2. a) tor nr 2 tok lewy km 73,210 b) tor nr 2 tok prawy km 73,210

Page 4: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

12 Marcin Chrzan

Zbiorcze wyniki pomiarów przedstawiono w ����� {Q !�������� ���� �� �������������������#� ��� km 73,284 w lewym toku i �� �������Q&����" *�-14, dopusz-���������� ���#� ��� ����������� ����������� ���������� � = 160 km/h wynosi 8 mm, a � �������������������� ��"���� ���� �������������������Q

Tabela 1 [4]

km/tok ParametrNr kolejny punktu pomiarowego

1 2 3 4 5 6 7 8

73,165 /lewy)������� 2,0 8,0 2,5 5,0

+��� ���������� 6,0 5,5 2,5

73,165/prawy)������� 2,0 7,5 2,0 7,0

+��� ���������� 5,5 5,5 5,0

73,284/lewy)������� 9,0 6,5 5,5 6,0 4,0 8,0 6,5 8,0

+��� ���������� 1,0 0,5 0,5 2,0 4,0 1,5 1,5

������������ ����� ��������� ���. Zmierzona w km 73,165 szyna toku lewego ���� �� �@�� �� 0,63 mm szyna prawego toku. Asymetria szyny lewego toku w km ��@|���� �����@�{��QZ ��"��� ��@�������� �� ��� ��� �� granicach dopuszczal-nych i � ���"��� �B������������� ����� ��QV� ������������� � ����B����� ���#���"�������� �������� ����� �����Q&����� ���#�������������������� F�����@���� �� ��������#������"����������� ������������� ������� � ����� tak: – w ����@||��������������� � ����B������ ���� ���@|� mm, – w km 73,220 tok lewy prostol � ����B���������� ���@|���Q& kilometrze 73,230 w toku lewym prze-���������������������� � ����B��� ������ bocznej i ���� ���@����Q?���#�����F���� ( ����������������QV���"��������@�������� ��������� � ����� ����������� ����"��� ��#� �� ��� �@� ���"�� �B ������"��������������� ����� ��Q=��������� �������� ����� ���������������������� �@���������������B� wy-� �����"���������� �� �� ����� ������������u jak i przy wbudowywaniu w tor. Po-�� ������ ����"������B(���@������������ ������������ ��| 3 (posterunek ��"���'� ����$) ������������������������� ����#�����#@���� �� ����������Fwien czas krzywizny szyn, jednak po krótkim okresie ponownej eksploatacji krzywizny po-��� �� �� ��������� ������������� �Q?���������������� ������"#� �B��������������� � �������@�� ���#����e �� ���������������$�����������������Fploatacji. Tematyka t��������������������������ana w publikacji [4].

Page 5: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

Problemy modernizacji i adaptacji do standardów UE � � ���������������������� 13

3. KONCEPCJA SATELITARNEJ METODY POMIARU KRZYWIZNY TORU

��������� ������������������"#�Bwyeliminowane lub ograniczone przez zasto-sowanie satelitarnej metody pomiaru krzywizny torów z zastosowaniem �"���������� Fwanych z systemu satelitarnego oraz wykorzystaniu filtracji kalmanowskiej do estymacji wyników pomiarów [1, 2]. !��������������#���� �� ������������� ���������F� � ��������� ��� ������ ���������������������� ���� �������� �(���"������� �Fdukowany�� � � ��� �������� ��� ������@ ���� ��������� � ���������� ���( "����� przestrzennej na ��"�� ���� �������(�����������@��������� ���� ���"�������� ����������'� �������������� ������.

Rys. 3. Wagon defektoskopowy"�����: PKP SA

������������ ����� ���� ���������� �� u fazowym �"���������������������F��� ��, a odbieranych przez dwie oddalone od siebie anteny [5], odniesione ������"���� ��� ��� �� ������� @ ���� �������������a �� �#�� �������"���� ���������#����F����#������������ �����#��������#����������� ����� ��/��Q 4).

Rys. 4Q+��� ��(���"�������� �������������ie anteny od jednego satelity k

Page 6: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

14 Marcin Chrzan

� �k k k ka a a a ad N� � �S X (1)

gdzie:d�a

k – ���� ��(���"������� �������������������@��������#��������@������� ��@Sa

k – �������������������#��������������� ��-antena,Xa – ���������/������� ���������� :@Na

k – � �������#� �$�������/���"��� :(�� ������@�a

k – �������� ��������#��������� transmisyjnym i ���������� odbiorczego.

V�������B���������#���/������� ��� ���������� ���:����������������� �������� �#������������ ����������� � odchylenia odcinka utworzonego przez anteny (co najmniej trzy) wyko������������ ����Q*������������������������������� ����F��"���� ��� ���"�����satelitarnych ��������� �wagonu defektoskopowego, pozwala ���������� ��#������������ �@������� � ������� �toku szynowego. [6]

W stosowanych obecnie ���� #��� ����������� ��� ������ ���������������������F� ���� �������������� ����� �����"���� /��Q {:�������������"���� � �������Fnami ||Xa|| „baza” i wektora jednostkowego satelity Sk jest realizowane poprzez minimaliza-cj� sumy kwadratów ������� (����� ������ �

� �2

1 1

( ) �m n

k Ta a

a kJ D

� �

� �A AX Sk (2)

gdzie: Da

k– ���� ������"���� ����������#��������������� ��@m – liczba baz wykorzystanych w procesie,n – liczba satelitów wykorzystywanych w procesie,Xa

T – wektor bazy /� ���������� :�� ���������� ��������������� #�������� ��Ftem,Sk – ������ ���������� ����� � �� ��� � ������ � ������������ �������� �������"�Sk= [Sx; Sy; Sz]T,A – ��� ��������(������ �� ������ ���������������������������������������������F��"����������������������� #�������� �����Q

+��� �������������������� ��� ������ ������������������ �������������������F� ���"������������<�)��@~@�M�����#��� ���������������������� ���� ����i wy������� � �� �� ������� � ������ ���� ������� �#��� ��������� �@ ������� �i odchylenia (rys. 5:QV�������"��� ��@�� �������������������� �������� ����� #��� ������ ��������� ��#������������ �@������� � ������� �@�� ������Fp ������� �"����Q

Rys. 5. Interpretacja fizyczna realizacji procesu kla-������������������� ��� ������ ������������� [6]

Page 7: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

Problemy modernizacji i adaptacji do standardów UE � � ���������������������� 15

)�������� �� ������ ����������� ����� #��$��������������� �"�������F� ������������ �������� � ��#������������������$�� #�����������"���#(�� ����F�����"�������� ���������������������� ���� �����@��������������������� �� ������ ���amiki wyznaczenia orientacji przestrzennej krzywizny toru. �����"���������� ��������������������� �( ������ kalmanowskiej ������� ��������������na rysunku 6.

Rys. 6Q)��������������������� �����"�

W wyniku symulacji w programie Matlab ���������������#���� � ������������Fwych lewego i prawego przedstawione na rys. 7a i 7b.

a) b)

Rys. 7. Wyniki symulacji toku szynowego: a) lewego, b) prawego

Page 8: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

16 Marcin Chrzan

&� � ���������������� �������#@������ ���B�������� ��������������F� ����������������� ����������" ����� ������������"������ ���wykorzysta-niu ��� ������ �����systemu GPS w c����� ������ ����������� ��� ���Q

4. WNIOSKI

P�������� �������������������� #����������� ���� � � �������������������F����� � ���������� ��������� ���������#���������� doskonalenia metod pomiaro-��������� ��������������Q�������������������� �����#������������ � ���"#�B�������������������������������������� ��� ������ �������/� ��������#��#���� ������������������ ���� ����:Q)#���������������QZaproponowaneprzez autora ���� #��� �������tania ��� ��#��"� �������������"�wagonu defekto-skopowego do oceny stanu nawierzchni torowej ���������� ��"������� ��� �����oparty o pobrane �"��� satelitarne, �������B� �����������badaniach krzywizn szyn kolejowych. <����#�����#��"����� #��� ������������� ���� ���������� ������� ��#���$����������� ���Q Otrzymane w wyniku symulacji wyniki (rys. 7) na badanym odcinku linii kolejowej E20 przy zastosowaniu zaproponowanej w artykule metody wska-���#������ ���B�������������� �znego toru przy zastosowaniu filtru Kalmana. Kwe-�� #������#��������������( ������������ ���B��������� �( ������ �������������� � ��� ���� ������������"������������#��"�.

Bibliografia

1. Ciok J., Ciszewski T., =�����!Q@����� �VQ: Koncepcja systemu ekspertowego dla potrzeb klasyfikacji defektów szyn. 15 TH International Conference „Computer systems aide science, industry and transport TransComp - 2011". ABSTRACTS Zakopane 2011.

2. Ciszewski T: Correlation method of calibrating multi-chanel ultrasonic flow detector for the automatic testing rails and wheels, Prace Naukowe Transport z.61 Technika Komputerowa w systemach transpor-towych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007

3. Ciszewski T., Nowakowski W., Chrzan M.: RailTopoModel and RailML – data exchange standards in railway sector. Archives of Transport System Telematics. Tom: 10 Zeszyt: 4. Polskie Stowarzyszenie Te-lematyki Transportu 2017. ISSN: 1899-8208.

4. =�����!Q@�������!Q�������������� ���� ������ � ������������� Q=����� �����" �������Q��|���Q�����$|���Q����=�Q;���������������Q*))x{|�{-5478.

5. Chrzan M., Ciszewski T.�&�������� ���������" ����� ����������������"��������� �������� ��������������� ������������� Q{~? *nternational Conference „Computer systems aide science, industry and transport TransComp - 2011". ABSTRACTS Zakopane 2011.

6. =�����!Q@`������� )Q�&�������������������� ��������������� ���������Q��� ����� ��+�F������ �Q��� � ���������� �"��+adomiu 2016. ISSN 1642-5278

7. Chudzikiewicz A.: Monitoring system of rail vehicle and track - Project MONIT, Dynamical Problems in Rail Vehicles, 2013, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, ISBN 978-80-554-0841-5, 233 s.

8. Kornaszewski M., Chrzan M., Olczykowski Z.: Implementation of New Solutions of Intelligent Transport Systems in Railway Transport in Poland. Smart Solutions in Today’s Transport. Communications in Com-puter and Information Science , Numer wydania: 715. Springer International Publishing 2017. pp 282–29. ISBN 9783319662503.

Page 9: PROBLEMY MODERNIZACJI I ADAPTACJI DO ’˛45 56* 78 9˘4

Problemy modernizacji i adaptacji do standardów UE � � ���������������������� 17

9. Kornaszewski M.: Problemy eksploatacji przejazdów kolejowych w ������Q ! ����������� ���F(�������x������?+;x)�%+?££*&*���@)����`������ |���Q

10. %�������� VQ� &��� ���� ����� �� �� ��� #��� � ��������"� �� �������� ������ ����" elektrycznej w � �� ������ ���#������������Q=����� ���?���� ����@)�� ��/������������ ��:@V����1, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 2007

11. Towpik K.: Infrastruktura transportu kolejowego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Wars-zawa 2009.

12. Wojciechowski J.: Efficiency of transfer of electrical energy to dc current traction system. International Scientific Conference "Energy Savings in Electrical Engineering". Warsaw, V 2001.

THE MODERNIZATION PROBLEM FOR HIGH-SPEED TRACKS AND ADAPTATION TO EU STANDARDS

Summary: The article will present aspects related to the construction (modernization) of railway lines in Po-land on the example of the modernized section of the railway line E20 Warsaw - Terespol. The purpose of the modernization of this line was to adjust its technical parameters to the EU standards and requirements of AGC (European Agreement on Main International Railway Lines) and AGTC (European Agreement on Main Inter-national Combined Transport Lines and Associated Facilities) agreements, which provide for a maximum per-missible speed of 160 km/h for steam passenger trains and 120 km/h for freight trains, with a permissible axle load of 22.5 tons. It will present the previous results of measurements on selected sections and the original concept of rail measurements using ultrasonic defectoscopy and satellite navigation.

Keywords: high-speed railways, modernization, operation