Bezkontaktní měření rychlosti kolejových vozidel

Abstract

Bakalářská práce se zabývá možnostmi bezkontaktního měření rychlosti vlaku pomocí senzorů umístěných na soupravě. Znalost přesné rychlosti a polohy vlaku v každém časovém okamžiku je základní informací pro bezpečné, spolehlivé a optimální řízení provozu na železnici. Cílem práce je prozkoumat možnosti korelačního měření rychlosti vlaku (doplňkově měření Dopplerovou metodou) a otestovat vhodné senzory pro korelační měření i s ohledem na jejich cenu. Nejprve byl vytvořen simulátor chování senzorů při jízdě vlaku, na kterém byla ověřena použitelnost korelace pro měření rychlosti pomocí optických senzorů. Následně byly provedeny laboratorní experimenty s magnetickým, ultrazvukovým a optickým senzorem, v rámci kterých byly korelovány signály při přejezdu snímače nad upevněním kolejnice k pražci. Na závěr byly analyzovány a porovnány výsledky z měření jednotlivých senzorů. Klíčovou vlastností pro úspěšné korelační měření je snímací frekvence použitých senzorů a jejich přesnost měření. Za nejvhodnější ze zkoumaných snímačů pro korelační měření vlaku byl vybrán optický senzor vzdálenosti pracující na principu Time of flight, ultrazvukové snímače se neosvědčily kvůli jejich nízké snímací frekvenci a vzájemnému ovlivňování při umístění senzorů blízko sebe.This bachelor thesis studies the possibilities of contactless train speed measurement using sensors located on the vehicle. Knowledge of the exact speed and position of the train in every moment is the basic information for safe, reliable and optimal management of railway traffic. The aim of the work is to explore the possibilities of correlation measurement of train speed (or measurement by Doppler method) and to test suitable sensors for correlation measurement regarding their price. First, a simulator of sensor behaviour during train ride was created. In the simulation was verified the applicability of correlation for speed measurement with optical sensors. Subsequently, laboratory experiments were performed with a magnetic, ultrasonic and optical sensor, in which the signals during the passage of the sensor over the rail fastening to the sleeper were correlated. Finally, the results of measurements of used sensors were analysed and compared. The key feature for successful correlation measurement is the working frequency of the sensors and their measurement accuracy. An optical distance sensor working on the time of flight principle was chosen as the most suitable sensor for correlation train speed measurements. Ultrasonic sensors have low sensing frequency and affect each other.