Nenápadné zařízení v kolejích dá červenou vlaku se špatnými koly

Výzkumný Ústav Železniční testuje nové zařízení pro měření kol projíždějících vlaků. Šestnáct párů čidel v kolejišti umí v reálném čase odhalit vadu kola, které by mohlo poškodit kolejnici a tím ovlivnit testování železničních vozidel. Po uvedení do plného provozu stoupne kvalita testování.

Dispečer Výzkumného Ústavu Železničního (VUŽ) má na svém pracovišti nový semafor. Není to běžné železniční návěstidlo, ale výstup z nového zařízení IPK pro měření odchylek od kruhovitosti kol testovaných vozů. V tuto chvíli jde o jediné zařízení tohoto typu v bývalých zemích komunistického bloku. 

Při každém průjezdu testovaného vlaku vidí dispečer obrazně řečeno barvu semaforu. Pokud svítí zelená, strojvedoucí může pokračovat v testování na velkém okruhu. Oranžová znamená sledování chování kol a z toho vyplývající komunikaci s testujícím, aby mohl provést vlastní diagnostiku či nápravu. 

Nepříjemnou zprávu o okamžitém zastavení testovací jízdy na velkém okruhu se strojvedoucí dozví vysílačkou. To se dispečerovi právě rozsvítila červená. Kvůli včasnému zastavení vlaku s vadou na kole nedojde k poškození kolejového svršku testovacího okruhu.

Jak IPK měří poškození kol

„Zařízení IPK pro měření plochých kol se nachází na 560. metru velkého okruhu VUŽ,“ řekl redakci generální ředitel VUŽ Martin Bělčík. „Na úseku dlouhém devět metrů kolo vykoná dvě odvalení, přičemž je každý tvar kola změřen dvakrát pomocí šestnácti řezů,“ dodal ředitel. 

Data z šestnácti párů čidel putují do nedaleké skříně, ve které průmyslový počítač zpracuje získaná data pomocí na míru vyvinutého software s využitím Fourierovy transformace a odešle je optickým kabelem ve formě internetového protokolu.

Možná poškození kol. Zleva vidíte zploštění, vydrolení, nápeček. Poté následuje excentrita, ovalita a polygonizace.

Průmyslový počítač průběžně monitoruje signály ze snímačů na trati. Detekci abnormalit má na starosti stále běžící program pracující se signály ze sběru dat. O identifikaci měřeného vozu se postará RFID čidlo vedle trati. 

Technologie dokáže diagnostikovat různá poškození kola, jako je zploštění, vydrolení či nápeček v rychlosti od 40 do 240 km/h. Zaznamená také odchylky od kruhovitosti, jako je excentrita, ovalizace či polygonizace. Vše s přesností  desetiny milimetru také až ve dvěstěčtyřicetikilometrové rychlosti. 

Jak vznikají poškození kola

Bezpečnostní předpisy a normy na železnici jsou doslova napsány krví na základě výsledků vyšetřování skutečných havárií. Nově vyvinuté vozy, lokomotivy a jednotky se proto opakovaně testují v mezních situacích, ve kterých musí vždy prokázat spolehlivost. 

Mezi nejvíce namáhané patří také kola dvojkolí, která jsou opakovaně vystavena meznímu namáhání. Díky tomu se mnohem dřív než v běžném provozu projeví vady materiálu nebo konstrukce. Například vydrolení je typická materiálová vada, polygonizace svědčí o špatném fungování brzd, neboť jednotlivá zploštění vznikají při zablokování kola při brzdění.

Další dovedností systému je měření nápravového tlaku. Díky tomu sytém IPK umí odhalit přetížení vozu nebo nerovnoměrné rozložení nákladu. 

Přítomní novináři se také dověděli, že čidla měří teplotu kolejnice. Údaj je důležitý pro bezpečnost provozu při extrémních teplotách, kdy hrozí vybočení nebo lom kolejnice svařené do mnohakilomerových úseků. Příčinou zmíněných jevů je tepelná dilatace nebo kontrakce.  

Jak vada na kole ničí kolejnici

Už malá odchylka o velikosti jedné desetiny milimetru od ideálního tvaru kola při jízdě poškozuje kolejnici nárazovými sílami ve svislém směru. Z pohledu laika se kolo s vadou chová jako kovář s velkým kladivem, který v pravidelných vzdálenostech velmi silně udeří kladivem do temene kolejnice, na povrchu úder vytvoří nepostřehnutelný důlek.

V běžném železničním provozu to nevadí, jelikož kola dalších vlaků tyto důlky doslova překovají zpět do původního stavu.

Na zkušebním okruhu ovšem za vozem s poškozeným kolem nejedou další vlaky. Naopak stejné místo projede testovaný vlak i patnáctkrát za hodinu. Za několik hodin testování na 13,272 km dlouhém okruhu běžně ujede víc než tisíc kilometrů, což znamená 75 kol. Kvůli tomu by mohl na povrchu kolejnice vytvořit jeden malý důlek za druhým. 

Při průjezdu vlaku je takový povrch hlučnější, což negativně ovlivní měření vnějšího hluku, které na velkém okruhu VUŽ provádí. Řešením je přebroušení, které je drahé a musí se na ně čekat. 

Ptáte se, proč přichází na řadu přebroušení, když poškození je nepatrné? Je to dáno tím, že pro testovací okruh platí přísnější normy. A například měřicí vůz pro kontrolu tratí projede testovací okruhy jednou za čtvrtletí.

Jaká je situace na české železniční síti

Podle tiskové mluvčí Radky Pistoriusové je celá síť Správy železnic (SŽ) pokryta indikátory typu ASDEK, které měří závady na vozidlech i jejich ložení (např. ploché kolo, ovalita, ale třeba i nerovnoměrně naložený náklad).

Výstupem není přesná identifikace problému na vozidle. SŽ přijme upozornění, že je na vozidle nějaký problém, zbytek musí dohledat vozmistři, kteří pracují na principu měření ekvivalentní délky plochy kola. Používají k tomu princip zaznamenání odskoku kola od kolejnice a přerušení elektrického obvodu.

Zkušenosti z provozu nové technologie pro měření plochých kol ve VUŽ Správa železnic sleduje a vyhodnocuje. Kromě toho SŽ sleduje stejné nebo podobné měření v okolních zemích,  zejména v  Rakousku, Maďarku, Německu a Polsku. 

„Nově nyní sledujeme především indikátory pracující na principu měření dynamického rázu. Výhodou těchto indikátorů je, že je neovlivňuje znečištění kolejnice ani kola a mohou být rovněž využity jako dynamické váhy pro měření celkové hmotnosti vozidla. Dokonce splňují podmínky pro stanovené měřidlo z pohledu metrologického zákona, a to i při rychlostech 120 km/h,“ uzavírá Radka Pisturiosová.