RAPORT FINAL

Contract de finanŃare: 201PED ⁄ 17.08.2017

Cod proiect: PN-III-P2-2.1-PED-2016-0212

Titlul proiectului: Metodă pentru detectarea defectelor suspensiei

vehiculului feroviar bazată pe analiza corelatiei încrucişate

Etapa 2: Realizarea sistemului experimental demonstrativ, efectuarea

măsurătorilor şi testarea funcŃionalităŃii metodei de detectare

a defectelor în suspensia vehiculelor feroviare. Diseminarea rezultatelor

Director de proiect: Conf.dr.ing. Mădălina Dumitriu

1

1. Obiectivele prevăzute/realizate

Obiectivul general al proiectului a fost axat pe testarea experimentală a funcŃionalităŃii

unei metode de detectare a amortizoarelor defecte în suspensia verticală primară a vehiculelor

feroviare de călători pe baza analizei corelaŃiei încrucişată a acceleraŃiilor măsurate pe cadrul

de boghiu în dreptul suspensiei corespunzătoare fiecărei osii.

Pentru atingerea obiectivului general al proiectului s-au propus următoarele obiective

specifice:

(a) proiectarea şi realizarea lanŃului de măsurare a acceleraŃiilor boghiului şi a vitezei de

circulaŃie a vehiculului

(b) proiectarea şi realizarea aplicaŃiei software de achiziŃie date, control, procesare,

reprezentare şi integrare cu interfaŃa utilizator

(c) realizarea măsurătorilor; prelucrarea şi analiza datelor privind acceleraŃiile boghiului

şi viteza de circulaŃie a vehiculului

(d) elaborarea modelului numeric al sistemului boghiu-cale de rulare şi calculul

corelaŃiei încrucişate a acceleraŃiilor boghiului

(e) calculul corelaŃiei încrucişate a acceleraŃiilor măsurate

(f) analiza comparativă a rezultatelor privind corelaŃia încrucişată a acceleraŃiilor

măsurate şi a acceleraŃiilor obŃinute prin simulări numerice

(g) diseminarea rezultatelor proiectului în articole ştiinŃifice.

Obiectivele proiectului au fost realizate în totalitate, după cum urmează.

(a) Proiectarea şi realizarea lanŃului de măsurare a acceleraŃiilor boghiului şi a

vitezei de circulaŃie a vehiculului

La proiectarea lanŃului de măsurare s-a avut în vedere că măsurarea vibraŃiilor boghiului

şi a vitezei de circulaŃie a vehiculului presupune utilizarea mai multor aparate specializate - sistem de măsurare, achiziŃie şi prelucrare a acceleraŃiilor boghiului şi receptor GPS, care sunt

legate între ele formând astfel un lanŃ de măsurare.

Proiectul lanŃului de măsurare al sistemului experimental demonstrativ este prezentat în

figura 1 sub forma unei scheme bloc în care se regăsesc, pe de o parte, componentele care

formează sistemul de măsurare, achiziŃie şi prelucrare a acceleraŃiilor verticale ale boghiului

în dreptul suspensiei corespunzătoare fiecăreia dintre cele două osii, respectiv 2 accelerometre

piezoelectrice Brüel & Kjær tip 4514 şi ansamblul format din şasiul pentru achiziŃie date tip

NI cDAQ-9174 şi modulul NI 9234 pentru preluarea şi sinteza fluxului de date de la cele două

accelerometre, iar pe de altă parte receptorul GPS tip NL-602U destinat monitorizării şi

înregistrării vitezei de circulaŃie a vehiculului în timpul efectuării măsurătorilor. Atât

componentele sistemului de măsurare, achiziŃie şi prelucrare a acceleraŃiilor boghiului sunt

conectate la un laptop prin intermediul porturilor USB.

În figura 2 este prezentat lanŃul de măsurare al sistemului experimental demonstrativ

realizat conform proiectului descris mai sus.

2

Fig. 1. Proiectul lanŃului de măsurare al sistemului experimental demonstrativ.

Fig. 2. LanŃul de măsurare al sistemului experimental demonstrativ.

3

(b) Proiectarea şi realizarea aplicaŃiei software de achiziŃie date, control,

procesare, reprezentare şi integrare cu interfaŃa utilizator

Pentru măsurarea acceleraŃiilor pe cadrul de boghiu s-a proiectat şi realizat o aplicaŃie

software dedicată achiziŃiei de date, control, procesare, stocare, reprezentare şi integrare cu

interfaŃa utilizator, utilizând pentru aceasta limbajul de programare şi calcul numeric Matlab.

În fapt, este vorba un pachet software care cuprinde două aplicaŃii, o aplicaŃie software pentru

achiziŃia, controlul, procesarea, stocarea şi reprezentarea acceleraŃiilor măsurate pe cadrul de

boghiu şi o aplicaŃie software pentru realizarea interfeŃei grafice cu utilizatorul a software-ului

de achiziŃie de date, control, procesare şi stocare date.

AplicaŃia software pentru achiziŃia, controlul, procesarea, stocarea şi reprezentarea

acceleraŃiilor măsurate cuprinde 6 secŃiuni de bază.

SecŃiunea 1 asigură conectarea (comunicarea) cu sistemul de măsurare, achiziŃie şi

prelucrare a datelor format din 2 accelerometre piezoelectrice Brüel & Kjær tip 4514 şi

ansamblul şasiu pentru achiziŃie date tip NI cDAQ-9174 - modul NI 9234 pentru preluarea şi

sinteza fluxului de date de la cele două accelerometre.

SecŃiunea 1 %CONECTAREA CU DISPOZITIVUL NI s = daq.createSession('ni');

Cu ajutorul secŃiunii 2 se adaugă două canale analogice de intrare, cu ID-urile ai1 şi ai2,

corespunzătoare modulului NI 9234 aflat în slotul 2 (Mod2) al şasiului cDAQ – 9174 cu ID-ul

cDAQ1. Pentru fiecare canal se adaugă sensibilitatea accelerometrului.

SecŃiunea 2 %ADAUGAREA CANALELOR DE COMUNICATIE %accelerometru 1 - canal 1; %accelerometru 2 - canal 2; s.addAnalogInputChannel('cDAQ1Mod2', 'ai1', 'Accelerometer') s.addAnalogInputChannel('cDAQ1Mod2', 'ai2', 'Accelerometer') ch2 = s.Channels(1); ch2.Sensitivity = 9.869*10^-3; ch2 = s.Channels(2); ch2.Sensitivity = 9.869*10^-3;

SecŃiunea 3 permite configurarea configurarea sesiunii de echiziŃie de date, respectiv a

parametrilor de măsurare - durata şi numărul de înregistrări/secundă.

SecŃiunea 3 %STABILIREA DURATEI DE MASURARE durata=20; s.DurationInSeconds=durata; %STABILIREA NUMARULUI DE INREGISTRARI PE SECUNDA s.Rate=2048;

SecŃiunea 4 asigură măsurarea şi înregistrarea acceleraŃiilor măsurate.

4

SecŃiunea 4 %MASURARE SI INREGISTRARE DATE %stergere variabile clear a1 t c1 f %inregistrarea datelor %a1 = datele de pe canalele de inregistrare %t = timpul [a1,t,c1]=startForeground(s);

SecŃiunea 5 este dedicată vizualizării sub formă grafică a acceleraŃiilor măsurate în

funcŃie de timp.

SecŃiunea 5 %REPREZENTARE GRAFICĂ %graficul acceleratiei canal 1, a1(:,2) figure(1) plot(t, a1(:, 1)) xlabel('Timp [s]') ylabel('Acceleratie [g]') %graficul acceleratiei canal 2, a1(:,3) figure(2) plot(t, a1(:, 2)) xlabel('Timp [s]') ylabel('Acceleratie [g]')

SecŃiunea 6 are rolul de a salva datele achiziŃionate de la cele două accelerometre şi

timpul în fişiere de tip mat.file. Numele fişerului trebuie astfel denumit încât să permită

identificarea unei anumite înregistrări după viteza de circulaŃie a vehiculului recepŃionată în

timpul măsurătorilor cu ajutorul GPS-ului.

SecŃiunea 6 %SALVAREA DATELOR acc1=a1(:, 2); acc2=a1(:, 3); nume1='nume40.mat'; save(nume1, 't', 'acc1', 'acc2')

SecŃiunea 7 a fost introdusă în software-ul pentru achiziŃia, controlul, procesarea,

stocarea şi reprezentarea acceleraŃiilor măsurate pentru a permite oprirea forŃată a înregistrării.

SecŃiunea 7 %OPRIREA FORTATA A INREGISTRARII stop(s) %eliminarea canalului delete(s);

În figura 3 este prezentată interfaŃa grafică cu utilizatorul a software-ului de achiziŃie de

date, control, procesare şi stocare date. Aceasta cuprinde:

- un buton de comandă de tip push buton pentru conectarea cu sistemul de măsurare,

achiziŃie şi prelucrare a datelor, etichetat cu textul ’Conectare sistem’;

- 3 ferestre de control de tip edit text pentru configurarea parametrilor specifici sesiunii

de măsurare: o fereastră pentru editarea duratei sesiunii de achiziŃie date etichetată cu

textul ’Durata [s]’; o fereastră pentru editarea numărului de înregistrări/secundă

5

etichetată cu textul ’Număr de înregistrări’; o fereastră pentru editarea vitezei de

circulaŃie a vehiculului etichetată cu textul ’Viteza [km/h]’;

- 1 buton pentru comanda ’măsurare şi înregistrare date’, etichetat cu textul

’Înregistrare date’.

- 1 buton pentru oprirea înregistrării, etichetat cu textul ’Oprire înregistrare’;

- 1 buton de comandă pentru vizualizarea sub formă grafică a datelor achiŃionate,

etichetat cu textul ’Vizualizare date’;

- 2 ferestre pentru reprezentarea grafică a acceleraŃiilor măsurate de cele două

accelerometre etichetate cu textul ’Accelerometru 1’, respectiv ’Accelerometru 2’.

- 1 fereastră de control (de tip edit text) pentru editarea numelui fişierului de tip mat.file

în care se salvează datele achiziŃionate.

- 1 obiect de tip pop_up care permite utilizatorului să aleagă dintr-o listă de foldere

creată, un folder în care se va salva fişierul de tip mat.file etichetat cu textul ’SelecŃie

folder’.

- 1 buton de comandă pentru salvarea datelor etichetat cu textul ’Salvare date’.

- 1 buton de comandă pentru reiniŃializarea aplicaŃiei etichetat cu textul ’ReiniŃializare’.

Fig. 3. InterfaŃa grafică cu utilizatorul a software-ului de achiziŃie de date, control, procesare şi stocare date.

(c) Realizarea măsurătorilor. Prelucrarea şi analiza datelor privind acceleraŃiile

boghiului şi viteza de circulaŃie

Pentru realizarea măsurătorilor s-a ales un vagon de călători din seria 19-55 (v. fig. 4)

destinat traficului de mediu şi lung parcurs, folosit la trenuri Regio (R) şi InterRegio (IR).

Acesta este echipat cu boghiuri Minden-Deutz (v. fig. 5) cu frână cu saboŃi şi roŃi cu bandaj.

Măsurătorile s-au realizat la circulaŃia în linie curentă pe un tronson de cale dublă în

aliniament şi palier, pe o distanŃă de aproximativ 120 km.

6

Fig. 4. Vagonul de călători din seria 19-55.

Fig. 5. Boghiul Minden-Deutz.

În figura 6 sunt prezentate imagini privind modul de fixare al accelerometrelor. Se observă accelerometrele montate pe cadrul de boghiu în dreptul fiecărei osii pentru măsurarea

acceleraŃiilor care interesează pentru testarea funcŃionalităŃii metodei de detectare a defectelor

în suspensia vehiculelor feroviare. De asemenea, pe fiecare cutie de osie s-a montat câte un

accelerometru pentru măsurarea acceleraŃiilor la nivelul osiilor, necesare pentru validarea

modelului numeric al boghiului. Accelerometrele au fost fixate cu ajutorul unor ştifturi

înfiletate în piluliŃele lipite cu adeziv pe lonjeronul cadrului de boghiu în dreptul suspensiei

corespunzătoare fiecărei osii şi pe cutiile de osie.

7

Fig. 6. Montarea accelerometrelor pe cadrul de boghiu şi cutiile de osie.

Viteza maximă atinsă pe firul 1 a fost de aproximativ 137 km/h, iar pe firul 2 trenul a

circulat cu o viteză maximă aproximativ constantă de 117 km/h. Durata unei înregistrări a

acceleraŃiilor măsurate a fost de 20 secunde, iar numărul de înregistrări pe secundă a fost de

2048.

În figurile 7 şi 8 sunt reprezentate acceleraŃiile înregistrate pe o secvenŃă de măsurare la

diferite viteze de circulaŃie la osia 1, respectiv la cadrul de boghiu deasupra osiei 1. Pe

diagrame sunt marcate şi acceleraŃiile RMS (root mean square). În toate cazurile prezentate,

acceleraŃia RMS măsurată la osie este de cca. 2 ori mai mare decât cea măsurată pe cadrul de

boghiu. De asemenea, rezultatele prezentate evidenŃiază creşterea acceleraŃiei RMS cu viteza.

Fig. 7. AcceleraŃiile înregistrate pe o secvenŃă de măsurare la osia 1.

8

Fig. 8. AcceleraŃiile înregistrate pe o secvenŃă de măsurare pe cadrul de boghiu deasupra osiei 1.

În figura 9 sunt prezentate spectrele acceleraŃiilor măsurate la cele două osii şi pe cadrul

de boghiu pentru o secvenŃă de măsurare la viteza de 137 km/h, în domeniul de frecvenŃă 1 –

200 Hz. Spectrele acceleraŃiilor măsurate la cele două osii prezintă mai multe vârfuri cuprinse

între 6,2 şi 150 Hz, vârful de frecvenŃă de la 6,2 Hz corespunzând frecvenŃei de rezonanŃă a

săltării boghiului. În acest interval de frecvenŃă se observă câteva vârfuri locale accentuate,

aflate în progresie aritmetică. Primul vârf corespunde frecvenŃei de 13,15 Hz, iar celelalte

vârfuri au următoarele frecvenŃe: 26,25, 39,45, 52,45, 65,85, 78,65, 91,9, 105,3 şi 118,1 Hz.

Primul vârf este cauzat de excentricitatea roŃii, al doilea de ovalitatea acesteia, iar celelalte, de

uzura ondulatorie de la ordinul 3 până la ordinul 9 a suprafeŃei de rulare a roŃii. Un alt vârf se

înregistrează la 17,15 Hz, care corespunde unei lungimi de undă de 2,2 m a neregularităŃilor

suprafeŃei de rulare a şinei, semnificând o uzură ondulatorie lungă.

Spectrele acceleraŃiilor măsurate pe cadrul de boghiu deasupra celor două osii prezintă

un vârf la frecvenŃa de 6,2 Hz, corespunzător frecvenŃei de săltare a boghiului. La frecvenŃe

mai mari de 10 Hz, spectrele acceleraŃiilor sunt dominate de vârfurile corespunzătoare

defectelor de rulare ale roŃilor sau uzurii ondulatorii ale şinelor enumerate mai sus.

În figura 10 sunt prezentate acceleraŃiile RMS ale osiilor şi ale cadrului de boghiu

pentru 29 de secvenŃe de măsurare la viteza constantă de 117 km/h. La prima osie,

acceleraŃiile RMS sunt dispersate între 1,12g şi 1,92g, iar la a doua osie între 1,13g şi 2,04g.

La cadrul de boghiul, acceleraŃiile RMS iau valori între 0,66g şi 0,92g – deasupra osiei 1, şi

între 0,67g şi 0,97g – deasupra osiei 2. Dispersia acceleraŃiilor măsurate se datorează

variabilităŃii amplitudinii defectelor căii în lungul acesteia.

9

Fig. 9. Spectrele acceleraŃiei măsurată la viteza de 137 km/h: (a) la osia 1; (b) la osia 2;

(c) pe cadrul de boghiu deasupra osiei 1; (d) pe cadrul de boghiu deasupra osiei 2.

Fig. 10. AcceleraŃiile RMS la viteza de 117 km/h pentru 29 de secvenŃe de măsurare: (a) la osia 1;

(b) la osia 2; (c) pe cadrul de boghiu deasupra osiei 1; (d) pe cadrul de boghiu deasupra osiei 2.

Figura 11 prezintă acceleraŃiile RMS ale osiilor şi ale cadrului de boghiu pentru 20 de

secvenŃe de măsurare la viteza constantă de 137 km/h. InfluenŃa variabilităŃii defectelor căii în

lungul acesteia asupra vibraŃiilor boghiului este foarte bine sesizată aici prin faptul că practic

acceleraŃiile RMS sunt împărŃite în două intervale.

10

Fig. 11. AcceleraŃiile RMS la viteza de 137 km/h pentru 20 de secvenŃe de măsurare: (a) la osia 1; (b) la osia 2; (c) pe cadrul de boghiu deasupra osiei 1; (d) pe cadrul de boghiu deasupra osiei 2.

Corespunzător secvenŃelor de măsurare 1 – 12, acceleraŃiile RMS ale osiilor variază

puŃin, fiind grupate între 1,27g şi 1,58g. Pentru secvenŃa de măsurare 14, acceleraŃiile RMS

ale osiilor ating un maxim la 2,43g – la osia 1, respectiv 2,48g – la osia 2. În continuare,

pentru celelalte secvenŃe de măsurare, acceleraŃiile RMS scad gradual până la 1,69g – la osia

1, respectiv 1,72g – la osia 2.

AcceleraŃiile RMS la cadrul de boghiu prezintă aceeaşi caracteristică ca şi acceleraŃiile

osiilor. Deasupra primei osii, acceleraŃiile RMS sunt împărŃite în două întervale, respectiv un

prim interval cuprins între 0,65g şi 0,75g, în care acceleraŃiile variază foarte puŃin, şi un al

doilea interval, în care acceleraŃiile scad de la 1,05g la 0,79g. Deasupra osiei 2, intervalele

acceleraŃiilor RMS sunt 0,66g – 0,84g şi respectiv 1,13g – 0,83g.

(d) Elaborarea modelului numeric al sistemului boghiu-cale de rulare şi calculul

corelaŃiei încrucişate a acceleraŃiilor boghiului

Pentru calculul corelaŃiei încrucişate a acceleraŃiilor boghiului se consideră modelul

mecanic prezentat în figura 12, în care este reprezentat un boghiu pe două osii care se

deplasează cu viteză constantă în aliniament şi palier V pe o cale cu neregularităŃi verticale.

Modelul boghiului cuprinde 3 corpuri rigide prin care sunt modelate şasiul boghiului şi

cele două osii legate între ele prin sisteme de tip Kelvin-Voigt cu ajutorul cărora este

modelată suspensia fiecărei osii. Elementele elastice ale suspensiei unei osii au constanta 2kb,

iar elementele de amortizare au constanta 2cb1, respectiv 2cb2. Atunci când niciunul dintre

amortizoare nu este defect, constantele de amortizare ale suspensiei celor două osii sunt egale

(2cb1 = 2cb2).

11

Fig. 12. Modelul mecanic al sistemului boghiu – cale de rulare.

Se consideră modurile rigide de vibraŃie ale boghiului în plan vertical, respectiv săltarea

(zb) şi galopul (θb). Parametrii boghiului sunt: mb - masa boghiului, 2ab - ampatamentul

boghiului, 2bbb imJ = - momentul de inerŃie, cu ib – raza de giraŃie a boghiului. Osiile de masă

mw realizează o mişcare de translaŃie pe direcŃie verticală (zw1,2).

Neglijând, în domeniul de frecvenŃă specific vibraŃiilor verticale ale vehiculului,

efectele de cuplaj dintre roŃi cauzate de propagarea undelor de încovoiere prin şine, se adoptă

pentru cale un model echivalent cu parametri concentraŃi. În dreptul fiecărei osii, calea este

reprezentată de un sistem oscilant cu un grad de libertate care se poate mişca pe direcŃie

verticală, deplasarea corespunzătoare fiind zr1,2. Modelul echivalent al căii are masa mr,

rigiditatea 2kr şi coeficientul de amortizare 2cr.

NeregularităŃile verticale ale căii sunt descrise în dreptul fiecărei osii printr-o funcŃie

pseudoaleatoare

∑=

η ϕ+Ω=ηN

kkkk xUxfKx

02,12,12,12,1 )cos()()( , pentru x1,2 > 0, (1)

unde Vtx =1 and baVtx 22 −= . Amplitudinea Uk a componentei spectrale ‚k’, corespunzătoare

numărului de undă Ωk, se stabileşte pe baza densităŃii spectrale de putere a neregularităŃilor

verticale ale căii descrisă conform ORE B176

))(()(

2222

22,1

cr

cQNA

Ω+ΩΩ+Ω

Ω=ΩΦ , (2)

în care Ωc = 0,8246 rad/m, Ωr = 0,0206 rad/m, iar AQN1,2 este o constantă care depinde calitatea

căii; pentru defazajul ϕk al componentei spectrale ‚k’ se alege o repartiŃie aleatoare uniformă.

Constanta AQN1,2 se calculează astfel încât abaterea standard a nivelmentului vertical

(σηQN1, QN2) datorat componentelor cu lungimea de undă cuprinsă între Λ1 = 3 m şi Λ2 = 25 m

să corespundă prevederilor din fişa UIC 518 în funcŃie de nivelul de calitate al căii, QN1 (cale

de calitate bună) sau QN2 (cale de calitate redusă),

12

02

2QN2QN1,

2,1 2I

Ac

QNΩ

σπ= η , (3)

cu ∫Ω

Ω Ω+ΩΩ+Ω

Ω=

1

2))((

d22220cr

I . (4)

Coeficientul Kη este un coeficient de scalare a amplitudinilor neregularităŃilor verticale

ale căii, rezultat ca raport dintre valoarea defectului izolat admis ηadm conform fişei UIC 518

şi valoarea maximă absolută a neregularităŃilor verticale ( )(max 2,1xη )

∑=

η

ϕ+Ω

η=

N

kkkk xUxf

K

02,12,1

adm

)cos()(max

. (5)

FuncŃia f(x1,2) este o funcŃie de netezire aplicată pe distanŃa L0, de forma

)( )(10156)( 02,12,10

3

0

2,14

0

2,15

0

2,12,1 LxHxLH

L

x

L

x

L

xxf −+−

+

−

= , (6)

unde H(.) este funcŃia treaptă a lui Heaviside.

Parametrii de referinŃă ai modelului numeric au fost stabiliŃi corespunzător boghiului

Minden-Deutz (v. tabelul 1), iar pentru sinteza neregularităŃilor verticale ale căii s-a luat în

calcul contribuŃia a 300 de componente spectrale cu lungimi de undă cuprinse între 3 şi 120

m. Valorile limită ale intervalului lungimilor de undă s-au stabilit astfel încât să fie

reprezentativ pentru domeniul de frecvenŃă al vibraŃiilor verticale ale boghiului.

NeregularităŃile verticale ale căii au fost sintetizate pe o distanŃă de 2000 m pentru o

cale de calitate bună (nivel de calitate QN1), respectiv pentru o cale de calitate redusă (nivel

de calitate QN2). Abaterile standard de nivelment longitudinal şi valorile de vârf ale

defectelor izolate s-au adoptat pentru viteza de maximă de 140 km/h, respectiv: σηQN1 = 1,4

mm; σηQN2 = 1,7 mm; ηadmQN1 = 6 mm; ηadmQN2 = 10 mm.

Tabelul 1. Parametrii modelului numeric.

Masa boghiului mb = 2400 kg

Masa osiei mw = 1400 kg

Masa şinei (sub osie) mr = 175 kg

Ampatamentul boghiului 2ab = 2,5 m

Momentul de inerŃie al boghiului Jb = 2,28⋅103 kg⋅m2

Constanta elastică a suspensiei (pentru o roată) kzb = 0,616 MN/m

Constanta de amortizare a suspensiei (pentru o roată) cb = 9,05 kNs/m

Rigiditatea verticală a căii kr = 70 MN/m

Amortizarea verticală a căii cr = 60 kNs/m

Rigiditatea contactului roată-şină kH = 1500 MN/m

13

Fig. 13. AcceleraŃia RMS pentru diferite grade de defectare a unui amortizor: (a) în suspensia osiei 1; (b) în suspensia osiei 2.

În diagramele din fig. 13 sunt prezentate acceleraŃiile boghiului deasupra celor două osii

la circulaŃia cu viteza de 137 km/h pe o cale de calitate QN1, respectiv QN2, calculate pentru

diferite grade de defectare a unui amortizor din suspensia unei osii. Defectarea amortizorului

este simulată prin reducerea constantei de amortizare cu 10% până la 90%. Este pusă astfel în

evidenŃă creşterea acceleraŃiei boghiului la defectarea unui amortizor din suspensia osiei.

Considerând acceleraŃiile boghiului ca mărimi aleatoare staŃionare şi ergodice, se poate

defini funcŃia de corelaŃie încrucişată sub forma

∫−

∞→τ+=τ

2/

2/

21 )()(1

lim)(T

T

bwbwT

tataT

R , (7)

unde abw1(t) şi a bw2(t) sunt acceleraŃiile cadrului de boghiu în dreptul primei osii, respectiv în

dreptul celei de-a doua osii, iar τ este timpul de întârziere dintre cele două acceleraŃii; τ

reprezintă argumentul funcŃiei de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor. Se precizează că τ

poate lua valori de la – ∞ la + ∞.

FuncŃia de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor cadrului de boghiu este măsura

similitudinii sau interdependenŃei dintre cele două acceleraŃii. Practic, această funcŃie arată în

ce măsură acceleraŃia deasupra primei osii abw1(t) seamănă cu acceleraŃia deasupra celei de-a

doua osii abw2(t) după un anumit interval de timp τ, când aceasta a devenit abw1(t + τ).

În cazul practic al simulărilor numerice sau al determinărilor experimentale se dispune

doar de o secvenŃă limitată a celor două acceleraŃii cu durata T. În această situaŃie, funcŃia de

corelaŃie încrucişată depinde de momentul to la care este calculată

∫+

−

τ+=τ2/

2/21 )()(

1),(

Tt

Tt

bwbwo

o

o

tataT

tR . (8)

14

Din motive evidente trebuie îndeplinită următoarea condiŃie

minmin 2τ−−≤

Ttt o , maxmax2

tT

to ≤τ++ , (9)

unde τmin este valoarea minimă a lui τ, iar τmax este valoarea maximă.

Se poate observa că funcŃia de corelaŃie încrucişată depinde de amplitudinea celor două

acceleraŃii. În cazul de faŃă, având în vedere că răspunsul boghiului depinde de calitatea căii

de rulare, acest aspect ar reprezenta un inconvenient major. Din acest motiv, se va utiliza

coeficientul de corelaŃie încrucişată a celor două acceleraŃii

2112

),(),(

σστ

=τ oo

tRtC , (10)

unde σ1 şi σ2 sunt abaterile standard ale acceleraŃiilor abw1 şi abw2.

Coeficientul de corelaŃie încrucişată poate lua valori între –1 şi 1, valoarea cea mai mare

semnificând că cele două acceleraŃii sunt perfect corelate, în timp ce valoarea zero arată că

cele două acceleraŃii nu sunt corelate. În cazul în care coeficientul de corelaŃie încrucişată ia

valoarea minimă (–1) cele două acceleraŃii prezintă tendinŃe contrare. Un coeficient de

corelaŃie încrucişată apropiat de 1, arată că cele două acceleraŃii sunt foarte bine corelate.

Fig. 14. Coeficientul de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor boghiului:

(a) şi (a’) la viteza de 117 km/h; (b) şi (b’) la viteza de 137 km/h.

15

În figura 14 este reprezentat CCI a acceleraŃiilor boghiului la vitezele de 117 şi 137

km/h pentru 3 valori ale timpului to, respectiv 6, 10 şi 14 s. S-au luat în considerare trei

situaŃii privind starea amortizoarelor: niciun amortizor defect (cb1 = cb2 = cb); amortizor defect

în suspensia osiei 1 (cb1 = 0,1⋅cb şi cb2 = cb); amortizor defect în suspensia osiei 2 (cb2 = 0,1⋅cb

şi cb1 = cb). Pe diagrame este marcat momentul de întârziere dintre cele două acceleraŃii,

respectiv τ = −0,077 s pentru V = 117 km/h şi τ = −0,065 s pentru V = 137 km/h.

Se observă că în cazul în care niciun amortizor nu este defect, valoarea maximă a CCI

se înregistrează în imediata vecinătate a lui τ, ceea ce arată o foarte bună corelaŃie între cele

două acceleraŃii. Atunci când unul dintre amortizoare se defectează, CCI scade semnificativ în

dreptul momentului de timp τ. În plus, valoarea maximă a CCI se înregistrează la momente de

timp sensibil diferite de τ (v. diagramele (a’) şi (b’)).

Figura 15 prezintă valorile CCI calculate la τ = - 2ab/V pentru 6 s ≤ to ≤ 14 s,

considerând diferite grade de defectare ale amortizoarelor din suspensia osiei 1, respectiv

osiei 2. Atât la circulaŃia cu viteza de 117 km/h, cât şi cu viteza de 137 km/h, atunci când

niciun amortizor nu este defect, valoarea medie a lui CCI este 0,925. Pe măsură ce gradul de

defectare a amortizorului creşte, CCI scade semnificativ, aspect evidenŃiat şi pe baza valorilor

medii ale CCI prezentate în Tabelul 2.

Fig. 15. Coeficientul de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor boghiului pentru

diferite grade de defectare a amortizorului: (a) la viteza de 117 km/h; (b) la viteza de 137 km/h.

Aşa cum se observă, pe diagramele din fig. 15 este marcată aşa-numita „zonă de

defectare” şi anume zona delimitată de cea mai mică valoare a CCI a acceleraŃiilor calculate

16

pentru starea normală de funcŃionare a amortizoarelor. Dacă valorile CCI a acceleraŃiilor

boghiului în dreptul celor două osii se regăsesc în această zonă atunci putem vorbi de o

defectare a unuia dintre amortizoarele din suspensiile osiilor.

Tabelul 2. Valorile medii ale CCI pentru diferite grade de defectare a amortizorului.

Coeficientul de corelaŃie încrucişată Starea amortizorului Gradul de defectare

la V = 117 km/h la V = 137 km/h

Normală - 0.925 0.925

70% 0.782 0.890

80% 0.753 0.874 Amortizor defect în suspensia osiei 1

90% 0.720 0.852

70% 0.757 0.554

80% 0.690 0.513 Amortizor defect în suspensia osiei 2

90% 0.597 0.367

Rezultatele obŃinute constituie premise favorabile pentru identificarea în exploatare a

defectării amortizoarelor din suspensia boghiului pe baza CCI a acceleraŃiilor măsurate pe

cadrul de boghiu în dreptul celor două osii.

(e) Calculul corelaŃiei încrucişate a acceleraŃiilor măsurate

Fig. 16. Coeficientul de corelaŃie încrucişată la viteza de 117 km/h.

17

Fig. 17. Coeficientul de corelaŃie încrucişată la viteza de 137 km/h.

În figura 16 este prezentat CCI a acceleraŃiilor pentru diferite secvenŃe de măsurare la

viteza de 117 km/h, iar în figura 17 la viteza de 137 km/h, calculat pentru 3 valori ale timpului

to, respectiv 6, 10 şi 14 s. CCI pentru cele două acceleraŃii prezintă aceleaşi caracteristici

indiferent de secvenŃa de înregistrare. Este vorba de faptul că la momentele de timp τ = -0,06

şi τ = -0,08 corespunzătoare întârzierii dintre cele două acceleraŃii, CCI înregistrează valori

maxime foarte apropiate 1. Acest lucru arată faptul că între acceleraŃiile măsurate pe cadrul de

boghiu în dreptul osiilor există o foarte bună corelaŃie.

Fig. 18. Coeficientul de corelaŃie încrucişată calculat pentru τ = - 2ab/V pentru

diferite secvenŃe de măsurare: (a) V = 117 km/h; (b) V = 137 km/h.

18

Diagramele din figura 18 arată faptul că pentru aceeaşi viteză de circulaŃie, valorile CCI

a acceleraŃiilor pe diferite secvenŃe de măsurare sunt grupate în intervale înguste. Astfel, la

viteza de 117 km/h, CCI este cuprins între 0,85 şi 0,96, iar la viteza de 137 km/h CCI ia valori

între 0,88 şi 0,96.

(f) Analiza comparativă a rezultatelor privind corelaŃia încrucişată a acceleraŃiilor

măsurate şi a acceleraŃiilor obŃinute prin simulări numerice

Ultima activitate a proiectului a avut ca scop analiza rezultatelor privind corelaŃia

încrucişată a acceleraŃiilor măsurate şi corelaŃia încrucişată a acceleraŃiilor obŃinute prin

simulări numerice. Pentru aceasta se compară valorile CCI ale acceleraŃiilor măsurate pe

cadrul de boghiu în dreptul celor două osii la viteza de 117 km/h şi la viteza de 137 km/h cu

valorile CCI ale acceleraŃiilor obŃinute pe baza modelului teoretic prezentat în secŃiunea 2.7.1

pentru parametrii de nominali de simulare numerică (v. Tabelul 1) – v. fig. 19.

Se observă că valorile CCI ale acceleraŃiilor obŃinute prin simulări numerice se regăsesc

în zona centrală a intervalului de dispersie al valorilor CCI ale acceleraŃiilor înregistrate pe

mai multe secvenŃe de măsurare. Mai mult, aşa cum se arată în figura 20, valoarea medie a

CCI a acceleraŃiilor obŃinute prin simulări numerice la viteza de 117 km/h este foarte

apropiată de media valorilor medii ale CCI ale acceleraŃiilor măsurate, iar la viteza de 137

km/h acestea sunt practic egale. Aceste rezultate arată o bună concordanŃă între rezultatele

obŃinute cu ajutorul modelului teoretic şi rezultatele experimentale.

Fig. 19. ComparaŃie între coeficientul de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor măsurate şi

coeficientul de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor obŃinute prin simulări numerice:

(a) V = 117 km/h; (b) V = 137 km/h.

Pe diagramele din figura 19 este marcată „zona de defectare”, ca fiind zona limitată

superior de cea mai mică valoare a CCI a acceleraŃiilor măsurate. Limita superioară a zonei

de defectare depinde însă de viteza de circulaŃie. În cazul de faŃă, la viteza de 117 km/h, se

poate considera că un CCI mai mic de 0,85 indică o defectare a amortizorului. La viteza de

137 km/h, defectarea amortizorului poate fi detectată pentru CCI mai mic de 0,88.

19

Fig. 20. Valorile medii ale coeficientului de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor măsurate şi

ale coeficientul de corelaŃie încrucişată al acceleraŃiilor obŃinute prin simulări numerice: (a) V = 117 km/h; (b) V = 137 km/h.

Concluzie: Rezultatele obŃinute în cadrul proiectului au demonstrat funcŃionalitatea

metodei de detectare a amortizoarelor defecte în suspensia verticală primară a vehiculelor

feroviare de călători pe baza analizei corelaŃiei încrucişată a acceleraŃiilor măsurate pe cadrul

de boghiu în dreptul suspensiei corespunzătoare fiecărei osii. În fapt, această metodă se

bazează pe scăderea coeficientului de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor cadrului de boghiu

în dreptul osiilor la defectarea unui amortizor.

(g) Diseminarea rezultatelor proiectului în articole ştiinŃifice

Rezultatele obŃinute în cadrul proiectului se regăsesc în 15 articole publicate sau aflate

în curs de publicare – 1 articol publicat în revistă indexată Web of Science (FI 1.777/2017,

cotată în categoria Q2/2017 - zona „galbenă”), 2 articole publicate în proceedings-uri

indexate Web of Science, 1 articol publicat în proceedings indexat SCOPUS, 2 articole

acceptate pentru publicare în reviste indexate Web of Science, 1 articol acceptat pentru

publicare într-o revistă indexată SCOPUS, 1 articol publicat în volumul unui simpozion

naŃional neindexat, 7 articole prezentate la conferinŃe internaŃionale/naŃionale - aflate în curs

de publicare, şi 2 articole în evaluare la reviste indexate Web of Science/SCOPUS:

Articole publicate în reviste/proceedings-uri indexate Web of Science

1. Tudor Sireteanu, Ovidiu Solomon, Ana-Maria Mitu, Marius Giuclea, A linearization

method of piecewise linear systems based on frequency domain characteristics with

application to semi-active control of vibration, Journal of Vibration and Acoustics-

Transactions of the ASME, Vol. 140, Issue 6, 2018, Article number 061006, 14 pages.

DOI: 10.1115/1.4039933

http://vibrationacoustics.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=2678383

Journal Impact Factor: 1.777/2017; JCR Category: Q2/2017 (Acoustics, Engineering,

Mechanical, Mechanics)

2. Mădălina Dumitriu, Marius Alin GheŃi, Influence of the interference of bounce and pitch

vibrations upon the dynamic behaviour in the bogie of a railway vehicle, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018, ModTech International Conference -

20

Modern Technologies in Industrial Engineering, 13 - 16 June 2018, ConstanŃa, Romania,

Vol. 400, Article number 042020, 9 pages. DOI: 10.1088/1757-899X/400/4/042020

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/400/4/042020/meta

3. Mădălina Dumitriu, Mihai Leu, Study regarding the dynamic loads upon the track at

failure of the dampers in the primary suspension of the railway vehicle, IOP Conference

Series: Materials Science and Engineering, 2018, ModTech International Conference -

Modern Technologies in Industrial Engineering, 13 - 16 June 2018, ConstanŃa, Romania,

Vol. 400, Article number 042020, 9 pagini.

DOI: 10.1088/1757-899X/400/4/042019 http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/400/4/042019/meta

Articole publicate în proceedings-uri indexate SCOPUS

4. Mădălina Dumitriu, Marius Alin GheŃi, Evaluation of the vertical vibrations behaviour of

the bogie at failure of the dampers in the primary suspension of the railway vehicle,

MATEC Web of Conferences - 22nd International Conference on Innovative

Manufacturing Engineering and Energy - IManE&E 2018, Chisinau, Republic of

Moldova, May 31 - June 2, 2018, Vol. 178, 2018, Paper No: VIB-18-1011, Article

number 06001, 6 pagini.

DOI: 10.1051/matecconf/201817806001

https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2018/37/contents/contents.html

Articol premiat în cadrul conferinŃei

Articole acceptate – în curs de publicare în reviste indexate Web of Science/SCOPUS

5. Mădălina Dumitriu, Fault detection of damper in railway vehicle suspension based on the

cross-correlation analysis of bogie accelerations, în Mechanics&Industry – revistă

indexată Web of Science (FI 0,659/2017)

6. Mădălina Dumitriu, IonuŃ Răcănel, Experimental verification of method to synthesize the

track vertical irregularities, în Romanian Journal of Transport Infrastructure – revistă

indexată Web of Science

7. Mădălina Dumitriu, Ioan Cristian Cruceanu, Effect of vertical track irregularities on the

vibration of railway bogie, în UPB Scientific Bulletin, Series D: Mechanical Engineering,

revistă indexată SCOPUS

Articole publicate în proceedings-uri neindexate

8. Mădălina Dumitriu, Detectarea defectelor în suspensia vehiculelor feroviare pe baza

interferenŃei dinamice a vibraŃiilor de săltare şi galop ale boghiului, Simpozionul

NaŃional de Material Rulant de Cale Ferată - ediŃia a XV-a – Bucureşti 2017, Editura

MatrixRom, ISSN 1843-9888, pag. 129-138.

21

9. Tudor Sireteanu, Ana-Maria Mitu, Gheorghe GhiŃă, Assessment of damping efficiency for

rail vehicle shock absorbers based on acceleration measurements, ICMSAV, COMAT,

eMECH 2018 - The 42th International Conference on “Mechanics of Solids, Acoustics

and Vibrations” - ICMSAV 2018, 25 – 26 octombrie 2018, Universitatea Transilvania din

Braşov, România, Transilvania University Press of Brasov, ISSN 2457-8541, pag. 57-64.

Articole prezentate la conferinŃe internaŃionale/naŃionale – în curs de publicare

10. Mădălina Dumitriu, Marius Alin GheŃi, Cross-correlation analysis of the vertical

accelerations of railway vehicle bogie, articol prezentat la The 12th International

Conference Interdisciplinarity in Engineering INTER-ENG 2018, 04 – 05 octombrie,

Universitatea "Petru Maior" din Tîrgu-Mureş, Tîrgu-Mureş, România – conferinŃă

indexată Web of Science

11. Mădălina Dumitriu, Marius Alin GheŃi, Numerical study on the influence of primary

suspension damping upon the dynamic behaviour of railway vehicles, articol prezentat la

The 8th International Conference on Advanced Concepts in Mechanical Engineering -

ACME 2018, 13 – 16 iunie 2018, Universitatea Tehnică "Gheorghe Asachi" din Iaşi, Iaşi,

România – conferinŃă indexată Web of Science.

12. Mădălina Dumitriu, Călin Constantin Jugănaru, Numerical analysis of the vertical bogie

accelerations at failure of the damper in the primary suspension of the railway vehicle,

articol prezentat la 9th edition of International Conference on Advanced Manufacturing

Technologies (ICAMaT 2018), 1 – 2 noiembrie 2018, Universitatea Politehnica din

Bucureşti, Bucureşti, România.

13. Mădălina Dumitriu, Dragoş IonuŃ Stănică, Influence of the primary suspension damping

on the ride comfort in the railway vehicles, articol prezentat la 9th edition of International

Conference on Advanced Manufacturing Technologies (ICAMaT 2018), 1 – 2 noiembrie

2018, Universitatea Politehnica din Bucureşti, Bucureşti, România.

14. Mădălina Dumitriu, Călin Constantin Jugănaru, Efectul asimetriei amortizării suspensiei

asupra regimului de vibraŃii verticale al cutiei vehiculului, articol prezentat la

Simpozionul NaŃional de Material Rulant de Cale Ferată - ediŃia a XVI-a – Bucureşti

2018, 23 noiembrie 2018, Universitatea Politehnica din Bucureşti, Bucureşti, România.

15. Ghiocel Groza, Tudor Sireteanu, Ana-Maria Mitu, Nicolae Pop, Modeling the semi-active

base isolation systems with controllable dry friction using piecewise analytic functions,

articol prezentat la Annual Symposium of the Institute of Solid Mechanics - SISOM 2018

and Symposium of Acoustics, 24 – 25 mai 2018, Institutul de Mecanica Solidelor al

Academiei Române, Bucureşti, România

22

Articole in evaluare

16. Mădălina Dumitriu, Camil Ion Crăciun, Effect of the asymmetry of suspension damping on

the ride comfort of railway vehicles, articol în evaluare la Journal of Vibration

Engineering & Technologies – revistă indexată Web of Science (FI 0,615/2017)

17. Mădălina Dumitriu, Ioan Cristian Cruceanu, Experimental analysis of vertical vibration of

railway bogie, articol în evaluare la Journal of Engineering Science and Technology

Review - revistă indexată SCOPUS

2. Gradul de atingere a rezultatelor estimate

Proiectul a avut ca scop testarea experimentală a funcŃionalităŃii unei metode de

detectare a amortizoarelor defecte în suspensia verticală primară a vehiculelor feroviare de

călători pe baza analizei corelaŃiei încrucişată a acceleraŃiilor măsurate pe cadrul de boghiu în

dreptul suspensiei celor două osii. Pentru aceasta, în prima parte a proiectului a fost proiectat

şi realizat un sistem experimental demonstrativ pentru testarea funcŃionalităŃii metodei. Este

vorba în primul rând de proiectarea şi realizarea lanŃului de măsurare al sistemului

experimental demonstrativ care cuprinde, pe de o parte, componentele sistemului de

măsurare, achiziŃie şi prelucrare a acceleraŃiilor verticale ale boghiului măsurate în dreptul

suspensiei corespunzătoare fiecăreia dintre cele două osii, şi, pe de altă parte receptorul GPS

destinat monitorizării şi înregistrării vitezei de circulaŃie a vehiculului în timpul efectuării

măsurătorilor. Atât componentele sistemului de măsurare, achiziŃie şi prelucrare a

acceleraŃiilor boghiului, cât şi receptorul GPS sunt conectate la un laptop prin intermediul

porturilor USB. În al doilea rând, este vorba de proiectarea şi elaborarea unui pachet software

care cuprinde două aplicaŃii, o aplicaŃie software pentru achiziŃia, controlul, procesarea,

stocarea şi reprezentarea acceleraŃiilor măsurate şi o aplicaŃie software pentru realizarea

interfeŃei grafice cu utilizatorul a software-ului de achiziŃie de date, control, procesare şi stocare date.

A urmat apoi realizarea testele experimentale, sintetizarea, prelucrarea şi analiza datelor

înregistrate şi, în final, compararea cu rezultatele obŃinute prin simulări numerice dezvoltate

pe baza unui model al sistemului boghiu-cale cu şase grade de libertate, care ia în considerare

modurile rigide de vibraŃie ale unui boghiu pe două osii - săltarea şi galopul, deplasările

verticale ale roŃilor şi ale şinelor şi elasticitatea contactului roată-şină.

Atât rezultatele obŃinute prin simulări numerice, cât şi cele experimentale au arătat o

foarte bună corelaŃie între acceleraŃiile boghiului în dreptul suspensiei dacă amortizoarele sunt

în stare normală de funcŃionare. Acest lucru a fost evidenŃiat pe baza valorilor coeficientului

de corelaŃie încrucişată a acceleraŃiilor boghiului la vitezele de 117 km/h şi 137 km/h. De

asemenea, cu ajutorul rezultatelor obŃinute prin simulări numerice s-a arătat că atunci când un

amortizor este defect între acceleraŃiile boghiului există o slabă corelaŃie. Defectarea

amortizorului poate fi detectată prin scăderea coeficientului de corelaŃie încrucişată a

acceleraŃiilor boghiului.

23

3. Prezentarea şi argumentarea nivelului de maturitate tehnologică (TRL)

la finalul proiectului

În cadrul proiectului s-a plecat de la un concept formulat de maturitate tehnologică

TRL2, corespunzător căruia detectarea defectelor amortizoarelor din suspensia primară

verticală a vehiculelor feroviare se poate face pe baza analizei corelaŃiei încrucişată a

acceleraŃiilor măsurate pe cadrul de boghiu în dreptul suspensiei celor două osii. Toate

activităŃile programate au avut rolul de a demonstra funcŃionalitatea conceptului prin studii

analitice şi experimentale, respectiv de a trece la următorul nivel de maturitate tehnologică

TLR3. Practic, s-a trecut de la faza teoretică la cea experimentală, rezultatele obŃinute

experimental fiind comparate cu predicŃiile teoretice obŃinute prin simulări numerice,

evidenŃiindu-se o bună concordanŃă între acestea.

4. Modul de atribuire şi exploatare de catre parteneri a drepturilor

de proprietate asupra rezultatelor proiectului

Conform Acordului ferm de colaborare - Anexa VII/ la Contractul de finantare nr.

201PED/2017 (nr. UPB 15793/30.08.2017 şi nr. IMS 2158/30.08.2017), partenerii şi-au

asumat să pună în aplicare prevederile legale în vigoare referitoare la drepturile de proprietate

intelectuală, în privinŃa oricărui rezultat produs pe durata de implementare a proiectului.

Drepturile de proprietate intelectuală asupra rezultatelor proiectului se împart între cei doi

parteneri, proporŃional cu cota de participare dată de finanŃare.

În baza Devizului Postcalcul aferent anului 2017 şi a Devizului Postcalcul aferent anului

2018, cota de participare la drepturile de proprietate intelectuală dată de finanŃarea proiectului

este următoarea: Universitatea Politehnica din Bucureşti (UPB) – Coordonator: 63,59%;

Institutul de Mecanica Solidelor (IMS) – Partener: 36,41%.

În tabelul de mai jos este prezentat modul de calcul a acestor cote de participare. Prin Acordul ferm de colaborare la care s-a făcut referire mai sus, partenerii au convenit

să păstreze confidenŃiale rezultatele obŃinute pe parcursul implementării proiectului şi au fost

de acord să prevină orice utilizare sau divulgare neautorizată a acestora. De asemenea,

partenerii au mai convenit să utilizeze rezultatele obŃinute în cadrul proiectului doar în scopul

îndeplinirii responsabilităŃilor stipulate prin Acordul Ferm de Colaborare.

Valoare finanŃare

An financiar Partener

2017 2018 Total

Cota de

participare

UPB 77.593,37 224.023,42 301.616,79 63,59%

IMS 98.218,84 74.500 172.718,84 36,41%

Total proiect 175.812,21 298.523,42 474.335,63 100%

În ceea ce priveşte drepturile de difuzare a rezultatelor proiectului, prin acelaşi Acord

ferm de colaborare, s-a convenit ca acestea să revină coordonatorului de proiect.

24

5. Impactul rezultatelor obŃinute

Transportul feroviar trebuie să răspundă în permanenŃă cerinŃelor tot mai exigente ale

unei societăŃi în continuă dezvoltare, în care standardele legate de mobilitate sunt tot mai

ridicate. Pentru a face din transportul pe calea ferată un sistem competitiv, operatorii feroviari

sunt preocupaŃi în mod constant de asigurarea disponibilităŃii şi punctualităŃii serviciilor de

transport pe care le oferă, precum şi de realizarea acestora în condiŃii de securitate. În acest

cadru, o atenŃie sporită se acordă optimizării procesului de întreŃinere a vehiculelor feroviare

pentru a spori securitatea, disponibilitatea, fiabilitatea şi capacitatea acestora prin

introducerea întreŃinerii pe bază de condiŃie. Spre deosebire de întreŃinerea bazată pe calendar,

în care elementele componente ale vehiculului sunt înlocuite după anumite intervale

predefinite, sistemul de întreŃinere pe bază de condiŃie presupune înlocuirea în funcŃie de

starea reală a acestora, iar acest lucru necesită detectarea şi identificarea defectelor care apar

în timpul funcŃionării. Astfel, prin detectarea unor defecŃiuni în stadii incipiente se previne

deteriorarea în continuare a performanŃelor vehiculului, iar siguranŃa circulaŃiei este sporită.

Repararea sau înlocuirea la timp a componentelor defecte cresc fiabilitatea şi disponibilitatea

vehiculului feroviar. Nu în ultimul rând, costurile asociate întreŃinerii vehiculelor pot fi reduse

semnificativ prin introducerea sistemului de întreŃinere pe bază de condiŃie în locul celui bazat

pe calendar.

În contextul celor arătate, apreciem că aşa cum este tratată problema detectării

defectelor în sistemul de suspensie al vehiculelor feroviare prin metoda propusă, rezultatele

proiectului au un real potenŃial atât din punct de vedere tehnic, cât şi din punct de vedere

ştiinŃific. Din punct de vedere tehnic, impactul rezultatelor obŃinute este generat de avantajele

pe care le prezintă în raport cu alte metode de detectare a defectelor. În primul rând, fiind o

metodă bazată pe semnal, nu necesită, ca în cazul metodelor bazate pe model, o modelare

matematică complexă a sistemului şi cunoaşterea parametrilor acestuia sau a condiŃiilor

externe, oferind astfel beneficii suplimentare legate de robusteŃe faŃă de neliniarităŃi şi

incertitudini ale parametrilor. Singurii parametri care interesează sunt viteza şi ampatamentul

boghiului, necesari pentru calculul întârzierii răspunsului boghiului în dreptul celor două suspensii. Spre deosebire de metodele convenŃionale bazate pe semnal, care utilizează analize

sofisticate a semnalelor absolute obŃinute direct prin măsurarea acceleraŃiilor pentru a

identifica caracteristici legate de anumite defecte, metoda propusă utilizează analiza corelaŃiei

încrucişate care se bazează pe comparaŃii relative între măsurători şi, prin urmare, efectul

factorilor care influenŃează rezultatele este redus. Aplicarea în practică a metodei presupune

un sistem de măsurare a acceleraŃiilor, care este relativ simplu şi independent de configuraŃia

şi parametrii vehiculului, putând fi uşor implementat pe orice tip de boghiu.

Impactul rezultatelor proiectului în mediul ştiinŃific se referă în primul rând la

promovarea cercetării originale şi la creşterea capacităŃii de cercetare, cu efecte favorabile

asupra competitivităŃii internaŃionale a cercetării româneşti în domeniu. Diseminarea

rezultatelor cercetărilor prin intermediul lucrărilor ştiinŃifice publicate în reviste sau

proceedings-uri de specialitate indexate în baze de date internaŃionale relevante (v. pct. 1 –

obiectivul (g)) va contribui la creşterea vizibilităŃii cercetării ştiinŃifice româneşti.