پایش وضعیت سلامت چرخ‌های ریلی با آنالیز ارتعاشات براساس پارامتر میانگین مربعات متحرک

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

چکیده

چرخ‌ها از مهمترین قسمت‌های تجهیزات وسایل نقلیه ریلی می‌باشند. وجود خرابی بر روی سطوح غلتشی چرخ ها عامل افزایش ارتعاشات در آن‌ها و متعاقبا باعث خرابی دیگر متعلقات می‌شود. به‌طور سنتی سیستم‌های ریلی از فرآیند بازرسی پیشگیرانه پیروی می‌کنند. این بازرسی‌ها هزینه‌بر، با بازدهی پایین، زمان‌بر و در معرض خطای انسانی هستند. نگهداری‌‌ و ‌تعمیرات بر اساس پایش وضعیت مزایای بیشتری نسبت به روش‌های قدیمی دارد. در این روش‌ها، ارتعاشات، نویز و یا سایر پارامترهای کارکردی اجزای وسیله نقلیه، از جمله چرخ، اندازه‌گیری و تحلیل می‌شود. در این تحقیق، روشی جهت عیب‌یابی چرخ به کمک اندازه‌گیری ارتعاشات ریل ارائه شده است. با اندازه‌گیری ارتعاشات ریل از طریق نصب تجهیزات اندازگیری، ارتعاشات حاصل از عبور هر چرخ ثبت می‌گردد. سپس با استفاده از پارامتر میانگین مربعات متحرک در حوزه زمان به پایش وضعیت سلامت چرخ‌های ریلی پرداخته شده است. تنظیم صحیح پارامترهای مرتبط مانند طول پنجره و میزان همپوشانی در محاسبه میانگین مربعات متحرک تاثیر مستقیمی بر نتایج دارد. روش پیشنهادی بر روی داده‌های اندازه‌گیری شده پیاده‌سازی شده است. نتایج تجربی نشان می‌دهد که به کمک این روش می‌توان وجود و موقعیت آسیب در چرخ را تعیین نمود.

کلیدواژه‌ها


[1] Rolek P, Bruni S, Carboni M (2016) Condition monitoring of railway axles based on low frequency vibrations. Int J Fatigue 86: 88-97.

[2] Papaelias M, Amini A, Huang Z, Vallely P, Dias DC, Kerkyras S (2016) Online condition monitoring of rolling stock wheels and axle bearings. P I Mech Eng F-J Rai 230(3): 709-723.

[3] Pohl R, Erhard A, Montag HJ, Thomas HM, Wüstenberg H (2004) NDT techniques for railroad wheel and gauge corner inspection. NDT E Int 37(2): 89-94.
[4] Hong M, Wang Q, Su Z, Cheng L (2014) In situ  Health monitoring for bogie systems of CRH380 trainon Beijing-Shanghai high-speed railway. Mech Syst Signal Pr 45(2): 378-395.
[5] SAFERAIL consortium (2008) Development of novel inspection systems for railway wheelsets. Report No. SCP7-GA 218674, SAFERAIL Consortium.
[6] هادیان ش، آرین م (1395)  استفاده از منطق فازی در عیب‌یابی هوشمند ماشین آلات دوار و بررسی اثر توابع عضویت مختلف. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 98-85 :(1)6.
[7] Asplund M, Palo M, Famurewa S (2014) A study of railway wheel profile parameters used as indicators of an increased risk of wheel defects. Proc IMechE, J Rail Rapid Transit 230: 323-334.
[8] Masoumi H, Vermeulen F, Vanhonacker T (2018) Wheel set Condition Monitoring based on pass-by vibration signals. J Railway Research 5(2): 1-8.
[9] Seco M, Sanchez E, Vinolas J (2006) Monitoring wheel defects on a metro line: system description, analysis and results. Computers in Railways 88: 973-982.
[10] Lee ML, Chiu WK (2007) Determination of Railway Vertical Wheel Impact Magnitudes: Field Trials. Struct Health Monit 6(1): 49-65.
[11] Skarlatos D, Karakasis K, Trochidis A (2004) Railway wheel fault diagnosis using a fuzzy logic method. Appl Acoust 65: 951-966.
[12] Bracciali A, Lionetti G, Pieralli M (2002) Effective wheel flats detection through a simple device. Proceedings of the 2002 Techrail Workshop, Paris.
[13] Alemi A, Corman F, Lodewijks G (2017) Condition monitoring approaches for the detection of railway wheel defects. P I Mech Eng F-J Rai 231(8): 961-981.
[14] Palo M, Galar D, Nordmark T, Asplund M, Larsson D (2014) Condition monitoring at the wheel/ rail interface for decision-making support. P I Mech Eng F-J Rai 228(6): 705-715.

[15] Ngigi RW,  Pislaru C,  Ball A, Gu F (2012) Modern techniques for condition monitoring of railway vehicle dynamics. Journal of Physics: Conference Series 364: 012016.

[16] Gómez MJ, Castejón C, Corral E, García-Prada JC (2020) Railway axle condition monitoring technique based on wavelet packet transform features and support vector machines. J Sensors 20(12): 3575
[17] Li Y, Liu J, Wang Y (2016) Railway wheel flat detection based on improved empirical mode decomposition. Shock and Vibration. Article ID 4879283, 14 pages.

[18] صالحی م، اعظمی م (1397) تعیین موقعیت آسیب در سازه‌های تیرشکل به کمک تجزیه مودهای ذاتی چند متغیره پاسخ ارتعاشات تصادفی. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 231-221 :(3)8.