scholarly journals Train Speed Estimation from Track Structure Vibration Measurements

2020 ◽  
Vol 10 (14) ◽  
pp. 4742
Author(s):  
Xinyue Wang ◽  
Xianfeng Shi ◽  
Jialiang Wang ◽  
Xun Yu ◽  
Baoguo Han

This paper proposes a new method for train speed estimation from track structure vibration measurements for field track structural health monitoring. This method employed image treatment techniques, wavelet transform, and short-time Fourier transform into the signal processing. Afterward, the train speed was estimated by the combination of the extracted features and the geometrical parameters of the passing trains. A total of 240 measurements, gotten from 20 trains measured by 12 sensors, were implemented to verify the effectiveness and practicability of the proposed method. The results showed that the average differences of the train speed calculating by phase differences and the proposed method were 0.61% for slab displacement measurements, 1.39% for rail acceleration measurements, and 2.97% for slab acceleration measurements, respectively. Furthermore, the proposed method was proved to be effective in different test locations and track structure state. Therefore, it is concluded that the proposed method can estimate train speed from the vibration measurements automatically, reliably, and in real time with no need for additional speed measurement modules, which meets the requirement of speed estimation in the short-term, multi-location, and tough environment of structural health monitoring.

Bauingenieur ◽  
2017 ◽  
Vol 92 (05) ◽  
pp. 200-211
Author(s):  
C. Kögel ◽  
P. Agne ◽  
A. Feldbusch ◽  
H. Sadegh-Azar

Die heute gängigen Smartphones und Tablets besitzen in der Regel leistungsstarke Schwingungssensoren, welche für schwingungstechnische Untersuchungen genutzt werden können. Am Fachgebiet Statik und Dynamik der Tragwerke der TU Kaiserslautern, wurde hierfür speziell eine entsprechende App „iDynamics“ entwickelt und erprobt. Mit dieser App können beliebige Schwingungs- und Erschütterungsmessungen und Systemidentifikationsanalysen (z. B. Bestimmung der Frequenz und Dämpfung) durchgeführt werden. Zudem kann die App für eine Zustandsüberwachung der Struktur „Structural Health Monitoring“ eingesetzt werden. Somit können Änderungen der dynamischen Eigenschaften der Struktur detektiert und ausgewertet werden. In diesem Beitrag werden die schwingungstechnischen Eigenschaften der Sensoren gängiger Smartphones und Tablets analysiert und mit professionellen Schwingungssensoren verglichen. Im Anschluss wird die sachgerechte Anwendung der App demonstriert und die Parameter und Rahmenbedingungen für eine zuverlässige Schwingungsuntersuchung ermittelt. Anhand zahlreicher Anwendungsfälle aus der Praxis werden die Einsatzmöglichkeiten eruiert und die Ergebnisse mit denen aus professionellen Schwingungsuntersuchungen verglichen. Die App ermöglicht und eignet sich für den Einsatz in der „Forschenden Lehre“. Mit der App wird die Grundlage für ein experimentelles dynamisches Labor als mobile App für Studierende verschiedener Fachrichtungen (u. a. Bauingenieurwesen und Maschinenbau) geschaffen. In der breiten Öffentlichkeit kann die App als Tool für grobe Schwingungs- und Erschütterungsmessungen eingesetzt werden, um zum Beispiel. eine Überschreitung der zulässigen Erschütterung in Gebäuden an Gleisanlagen, neben viel befahrenen Straßen oder am Arbeitsplatz (z. B. in Industrieanlagen oder auf dem Lkw) zu beurteilen.


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