تشخیص آسیب مسیر با استفاده از INS/IMU: بازرسی ریلی بدون GNSS و پایش سلامت سازه

تعمیر و نگهداری مدرن راه آهن به سمت فناوری های بازرسی سبک وزن، قابل حمل و مستقل از GNSS تغییر می کند. در محیط هایی مانند تونل ها، خطوط مترو زیرزمینی یا پل ها،سیگنال های GNSS در دسترس نیستند اما نظارت دقیق بر سلامت ساختاری هنوز ضروری استاین جایی است که سیستم های IMU / INS ارزش استثنایی را ارائه می دهند.

نحوه شناسایی نقص های مسیر بدون GNSS توسط IMU/INS

حتی بدون داده های موقعیت گذاری خارجی، یک IMU می تواند ناهنجاری ها را در مسیر از طریق پویایی حرکت، اندازه گیری زاویه ای و رفتار دمایی تشخیص دهد.

1تحلیل لرزش (کرب های شتاب)

نشانه های غیرطبیعی شتاب به تشخیص موارد زیر اجازه می دهد:

لوازم اتصال گسسته

پرداخت بالاست

حفره های زیر تخته های بتنی

شکستگی یا آسیب به سوابق

داده های ارتعاش فرکانس بالا به ویژه برای کشف نقص در مراحل اولیه ارزشمند است، جایی که بازرسی بصری به تنهایی ممکن است شکست بخورد.

2تغییرات سرعت زاویه ای (خرید گیروسکوپ)

سیگنال های جیروسکوپ به شناسایی مسائل ساختاری یا هندسی کمک می کنند، از جمله:

گسترش گج

پوشیدن ریل

عدم تراز یا تغییر شکل مسیر

ناهنجاری های نرخ زاویه ای اغلب قبل از اینکه نقص ها قابل مشاهده شوند ظاهر می شوند و امکان نگهداری پیش بینی را فراهم می کنند.

3حرکت دما به عنوان یک شاخص ثانویه

نقص های ساختاری می توانند توزیع استرس و رسانایی گرما را تغییر دهند. این امر منجر به نوسان دمایی کوچک اما قابل اندازه گیری در سنسورهای IMU می شود. داده های دمایی سرنخ های اضافی برای:

حفره های سلاخ

جدا کردن لایه ها

عدم ثبات پایه

مناطق استرس ساختاری غیرطبیعی

هنگامی که با داده های ارتعاش و زاویه ای ترکیب شود، رفتار دمایی طبقه بندی نقص را تقویت می کند.

سناریوهای کاربرد

نظارت مبتنی بر IMU/INS و بدون GNSS برای موارد زیر مناسب است:

ماشين هاي بازرسي قابل حمل

ابزار بازرسی در سبک کوله پشتی یا دستی

نظارت ساختاری تونل مترو

ربات های بازرسی راه آهن

تشخیص خاک نرم یا پایه ضعیف

این راه حل ها امکان نظارت کم هزینه، مداوم و هوشمند را حتی در محیط های چالش برانگیز فراهم می کنند.

نتیجه گیری

حتی زمانی که به صورت خالص به عنوان یک IMU استفاده می شود، یک INS یک مجموعه داده قدرتمند برای تشخیص نقص های خط آهن فراهم می کند. با ترکیب لرزش، نرخ زاویه ای و ویژگی های دمایی،سیستم های مبتنی بر IMU/INS، نظارت بر سلامت ساختاری مستقل از GNSS. این باعث می شود که آنها برای سیستم های مدرن، دیجیتال و هوشمند تعمیر و بازرسی راه آهن ایده آل باشند.