Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The method of determining horizontal curvature in geometrical layouts of railway track with the use of moving chord

Koc W.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 4

579--591

EN

In the paper, the issue of determining the horizontal curvature of the railway track axis was discussed to define unknown geometric characteristics of the measured route (location of straight and arched sections, circular arc radii, transition curve lengths, etc.). This problem has not been solved yet, and so far geometrical characteristics have been identified by approximate methods (e.g. horizontal arrow chart). Operating the angles of tangent to the geometrical layout (resulting from the very definition of curvature) seems very difficult in a real railway track reproduced on the basis of measurements. Therefore, a new concept has emerged to determine the curvature of the track not with the use of tangent but corresponding chords. In this way, the idea of curvature determination using the method of changing the slope angles of the moving chord was developed. Verification of the proposed method, carried out on a clearly defined basic geometric system of tracks, showed a sufficient compliance of the obtained curvature charts with the charts of the corresponding geometric solution. In order to use this method, one must know the coordinates of the points of a given section of the route in the Cartesian system.

PL

W pracy podjęto kwestię wyznaczania krzywizny poziomej osi toru kolejowego w celu określenia nieznanych charakterystyk geometrycznych pomierzonej trasy (położenia odcinków prostych i łukowych, promieni łuków kołowych, długości krzywych przejściowych i in.). Problem ten nie został dotąd rozwiązany, a określanie charakterystyk geometrycznych odbywa się metodami przybliżonymi (np. z wykorzystaniem wykresu strzałek poziomych). Ponieważ wynikające z definicji krzywizny operowanie kątami nachylenia stycznej do układu geometrycznego jest w rzeczywistym, odtworzonym na drodze pomiarów torze kolejowym bardzo utrudnione, pojawiła się nowa koncepcja, żeby przy wyznaczaniu krzywizny toru nie operować stycznymi lecz odpowiadającymi cięciwami. W ten sposób powstała idea wyznaczania krzywizny metodą zmiany kątów nachylenia ruchomej cięciwy pomiarowej. Weryfikacja zaproponowanej metody, przeprowadzona na jednoznacznie zdefiniowanym elementarnym układzie geometrycznym torów, wykazała całkowitą zgodność uzyskanych wykresów krzywizny z wykresami stanowiącymi podstawę uzyskania odpowiadającego rozwiązania geometrycznego. Aby można było stosować omawianą metodę, niezbędna jest znajomość współrzędnych punktów danego rejonu trasy w kartezjańskim układzie współrzędnych.

2

Use of a least squares with conditional equations method in positioning a tramway track in the Gdansk agglomeration

Czaplewski K., Specht C., Dąbrowski P., Specht M., Wiśniewski Z., Koc W., Wilk A., Karwowski K., Chrostowski P., Szmagliński J.

TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation

|

2019

|

Vol. 13. no. 4

895--900

EN

Satellite measurement techniques have been used for many years in different types of human activity, including work related to staking out and making use of rail infrastructure. First and foremost, satellite techniques are applied to determine the tramway track course and to analyse the changes of its position during its operation. This paper proposes using the least squares with conditional equations method, known in geodesy (LSce). When applied, this method will allow for improvement of the final determination accuracy. This paper presents a simplified solution to the LSce alignment problem. The simplification involves replacement of the parameter binding equations with equivalent observational equations with properly selected weights. The results obtained with such a solution were demonstrated with a randomly selected section of a tramway track in Gdańsk. The article presents the theoretical foundations of the test method, the experiment organisation and the results obtained with MathCad Prime 3.0 software. It also presents the outcome of a study associated with the execution of the project No POIR.04.01.01-00-0017/17 entitled “Developing an innovative method of precision determination of a rail vehicle trajectory” executed by a consortium of the Gdańsk University of Technology and Gdynia Maritime University.

3

Rozjazdy z nieliniową krzywizną toru zwrotnego dla różnych prędkości jazdy pociągów

Koc W.

Problemy Kolejnictwa

|

2018

|

Z. 181

33--41

PL

W artykule podjęto kwestię kształtowania zmiennej krzywizny w torze zwrotnym rozjazdu kolejowego. Na podstawie przeprowadzonych wcześniej badań dynamicznych, jako model przyjęto rozwiązanie bez łuku kołowego w strefi e środkowej, składające się z dwóch stref krzywizny nieliniowej o jednakowej długości z zerowymi wartościami krzywizny w punktach skrajnych. Dokonano wyboru najkorzystniejszego pod względem warunków kinematycznych rodzaju krzywizny. Przedstawiono analityczny zapis krzywizny i kąta nachylenia stycznej na długości toru zwrotnego oraz współrzędnych kartezjańskich tego toru. Uzyskane zależności teoretyczne poddano weryfi kacji obliczeniowej. Wykorzystano je do wyznaczenia parametrów geometrycznych kilku rozjazdów o nieliniowej krzywiźnie toru zwrotnego dla przyjętych prędkości jazdy pociągów na tym torze. Kierowano się przy tym kryterium minimalizacji długości całego rozjazdu przy zadanej rzędnej końcowej jego toru zwrotnego.

4

Zastosowanie odcinków nieliniowej krzywizny w torze zwrotnym rozjazdu kolejowego

Koc W.

Przegląd Komunikacyjny

|

2017

|

R. 72, nr 7

27--31

PL

W pracy została przedstawiona analityczna metoda kształtowania toru zwrotnego rozjazdu kolejowego posiadającego na swojej długości odcinki nieliniowej krzywizny. Odcinki te służą łagodzeniu wykresu krzywizny w skrajnych strefach rozjazdu W omawianej metodzie dokonano identyfikacji problemu rozkładu krzywizny za pomocą równań różniczkowych. Uzyskane rozwiązania mają charakter uniwersalny; m. in. pozwalają na przyjmowanie dowolnych wartości krzywizny na początku i na końcu rozjazdu. Analizie porównawczej poddano dwa przypadki zastosowania krzywizny nieliniowej oraz odpowiadające przypadki z krzywizną liniową. Analiza wybranych wariantów wskazała na korzystny przebieg krzywizny w wariancie nieliniowym, który oprócz łagodnego przejścia w rejonach skrajnych łuku kołowego cechuje zerowa krzywizna na obydwu końcach układu geometrycznego.

EN

Relationship marketing involves negotiated service promise, which is characterized by: the reliability of trip in the desired direction, using of suitable means of transport at a certain price, expected conditions of trip in right time. The universality of the principles of customer service determined the adoption of marketing orientation by the Public Transport Authority in Gdynia. It's made by marketing research and forming of public transport services based on its results. PTA in Gdynia planning services, takes into account not only the needs of existing customers (passengers), but also the needs of people using privatecars. This makes possible to increase quality of PT services. The rule: "right the first time" is the main determinant of Public Transport Authority in Gdynia.

5

Wyznaczanie optymalnej krzywizny toru zwrotnego w rozjazdach dla kolei dużych prędkości na podstawie analizy dynamicznej

Koc W., Palikowska K.

Przegląd Komunikacyjny

|

2017

|

R. 72, nr 10

2--7

PL

W artykule została przedstawiona analityczna metoda wyznaczania krzywizny toru zwrotnego rozjazdu kolejowego posiadającego na swojej długości odcinka zmiennej krzywizny. Taki rozjazd jest dedykowany w głównym stopniu kolejom dużych prędkości. Rozpatrzono dwa odrębne przypadki obejmujące liniowy przebieg krzywizny oraz przebieg nieliniowy, w postaci wielomianowej. Uzyskane rozwiązania problemu pozwalają na przyjmowanie dowolnych wartości krzywizny na początku i na końcu układu geometrycznego. Skoncentrowano się na wyjaśnieniu podstawowej i dotąd niewyjaśnionej kwestii, jaki rodzaj odcinków zmiennej krzywizny jest najkorzystniejszy z punktu widzenia wymagań eksploatacyjnych. W tym celu została przeprowadzona analiza dynamiczna kilkunastu wybranych, miarodajnych przypadków. Wskazano na celowość weryfikacji występującego w praktyce wykonawczej stosowania tzw. „odcinków klotoidy”, z niezerowymi wartościami krzywizny w punktach początkowym i końcowym toru zwrotnego. Wykazano, że najkorzystniejsze właściwości posiada tor zwrotny rozjazdu z nieliniowym przebiegiem krzywizny w strefie początkowej i strefie końcowej oraz zerowymi wartościami krzywizny w punktach skrajnych układu geometrycznego.

EN

The paper presents an analytical method of identifying the curvature of the turnout diverging track consisting of sections of varying curvature. Such turnout is mainly applied on High Speed Railway. Both linear and nonlinear (polynomial) curvatures of the turnout diverging track are considered in the paper. Obtained solutions enable to assume curvature values at the beginning and end point of the geometrical layout of the turnout. The paper focus on a fundamental and unexplained so far issue connected with selection of the most favourable curvature section from the operational requirements point of view. In order to determine the optimal curvature a dynamic analysis has been carried out on the several representative cases. It has been indicated that, used in railway practice, clothoid sections with nonzero curvatures at the beginning and end points of the turnout should be verifies. It has been proved that the turnout with nonlinear curvature reaching zero values at the extreme points of the geometrical layouts is the most favourable.

6

Modelowanie zmiennej krzywizny na długości toru zwrotnego rozjazdu

Koc W.

Przegląd Komunikacyjny

|

2017

|

R. 72, nr 8

8--12

PL

W pracy przedstawiono trzy warianty zastosowania zmiennej krzywizny na całej długości toru zwrotnego rozjazdu. Rozpatrzono przypadek krzywizny liniowej oraz dwa przypadki krzywizny nieliniowej opisanej funkcją klasy C1 oraz funkcją klasy C0. Jak się okazało, zastosowanie zarówno krzywizny liniowej, jak też opisanej funkcją klasy C1 prowadzi do konieczności znacznego (nawet dwukrotnego) wydłużenia toru zwrotnego rozjazdu w stosunku do rozjazdu bazowego. Krzywizna opisana funkcją klasy C0 okazała się pod tym względem zdecydowanie korzystniejsza, chociaż niezbędne wydłużenie rozjazdu jest nadal znaczne. W rozjazdach o zmiennej krzywiźnie toru zwrotnego staje się możliwe elastyczne kształtowanie rzędnych poziomych poprzez manipulowanie skosem i promieniem rozjazdu. W pracy pokazano efekty takiego postępowania, którego celem było uzyskanie odpowiedniej wartości rzędnej końcowej.

EN

The paper presents three variants of variable curvature application on the entire length of the turnout diverging track. One linear and two nonlinear curvature cases: described by the function of C1 and C0 class were considered. It turned out that both linear curve and the function of C1 class requires a significant (even twice) length of diverging track extending with respect to the base turnout. The curvature described by the function of class C0 proved to be far more favorable, although the necessary extension of the turnout is still considerable. In the turnouts with variable curvature of diverging track it is possible to shape the horizontal ordinates flexibly by manipulating the crossing angle and radius. The study shows the effects of such a procedure, the aim of which was to obtain an appropriate value of the final ordinate.

7

Możliwości wydłużania krzywych przejściowych w układach geometrycznych torów

Koc W., Chrostowski P., Palikowska K.

Problemy Kolejnictwa

|

2017

|

Z. 175

37--46

PL

W artykule przedstawiono analizę problemu wydłużania krzywych przejściowych, wykorzystując do tego celu analityczną metodę projektowania. Podstawą analizy były obliczenia numeryczne przeprowadzone dla zestawu parametrów charakteryzujących standardowy układ geometryczny: krzywa przejściowa – łuk kołowy – krzywa przejściowa (w wersji niesymetrycznej). Ocenie poddano różnice rzędnych poziomych istniejącego układu oraz układu z wydłużonymi krzywymi przejściowymi. Analityczny model zawiera sformułowane zależności teoretyczne dla poszczególnych stref układu geometrycznego, z zachowaniem występującego promienia łuku kołowego oraz przy jego modyfikacji. Rozpatrzono kwestie wpływu wielkości promienia łuku kołowego i kąta zwrotu trasy na uzyskane efekty. Bazując na teoretycznych założeniach, opracowano efektywny algorytm numeryczny umożliwiający analizę wariantową wydłużenia krzywych przejściowych. Według tego algorytmu wyznaczono rozkłady różnic rzędnych osi toru i sprawdzono, jak kształtują się względne różnice analizowanego układu w procesie wydłużania krzywych przejściowych. Rozpatrywano możliwości modelowania rozkładu różnic położenia osi toru przez różnicowanie zasadniczego, tj. wyjściowego promienia łuku kołowego. Zaproponowano sposób wyznaczania wartości tego promienia na drodze optymalizacji. W tym celu zdefiniowano wskaźniki do oceny procesu oraz ograniczenia determinujące możliwość wykonania wygenerowanych wariantów projektowych.

EN

In the presentation, an analysis of the problem of transition curves extension has been discussed. For this purpose an analytical design method was implemented. The basis for the analysis was numerical calculations which were carried out for a wide set of parameters characterizing the standard geometric layout: transition curve – circular arc – transition curve (asymmetrical version). Obtained differences between the existing horizontal layout and the system of extended transition curve has been presented. For this purpose, suitable theoretical relations within the layout (for each geometrical zone) were formulated, keeping the radius of both the initial constant arc and the modified one. Moreover, an influence of the constant arc’s radius value and the value of an intersection angle on the obtained results of this process has been evaluated. Based on theoretical assumptions, efficient numerical algorithm enabling the analysis of transition curves extension has been developed. By the use of the algorithm the set of track displacement’s distributions have been investigated. The possibility of modeling of the track position differences distribution by varying the output radius of the arc was considered. In the paper a method of determining the new value of radius by optimization was proposed. For this purpose the indicators for assessing the process as well as restrictions determining the possibility of the implementation the design variants have been defined.

8

Kształtowanie toru zwrotnego rozjazdu z odcinkami krzywizny liniowej

Koc W.

Problemy Kolejnictwa

|

2017

|

Z. 174

39--46

PL

W artykule opisano analityczną metodę kształtowania toru zwrotnego rozjazdu kolejowego mającego na swojej długości odcinki krzywizny liniowej. To w istotny sposób odróżnia go od typowego rozwiązania z pojedynczym łukiem kołowym bez krzywych przejściowych. W metodzie tej dokonano identyfikacji problemu rozkładu krzywizny za pomocą równań różniczkowych. Uzyskane rozwiązania mają charakter uniwersalny; m.in. pozwalają na przyjmowanie dowolnych wartości krzywizny na początku i na końcu rozjazdu. Metodę tworzenia konkretnych rozwiązań zilustrowano na przykładzie toku postępowania prowadzącego do uzyskania określonej wartości skosu rozjazdu, a także zadanej rzędnej końcowej (przy zmianie skosu rozjazdu oraz przy jego zachowaniu).

EN

The paper shows the analytical method of shaping the diverging track of railway turnout with linear curvature sections. Presented method significantly differs from the typical method of diverging track shaping based on single arc (without transition curves). The problem of the curvature distribution was identified with the use of differential equations. The resulting solutions for each area of curvature distribution are of universal nature for instance the ability of assuming any values of curvature at the beginning and ending of the turnout. The method of creating the specified solutions is illustrated by the example of the algorithm leading to specify the value of turnout crossing angle and the ordinate of the ending (with and without the crossing angle change).

9

Poszerzanie międzytorza w analitycznej metodzie projektowania

Koc W.

Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej

|

2017

|

Nr 25

181--196

PL

W pracy podjęto próbę nowego podejścia do kwestii poszerzania międzytorza, stawiając tezę, że należy je uformować przy zastosowaniu dwóch połączonych krzywych o odpo-wiednim rozkładzie krzywizny na długości. Założono, że na długości poszerzenia występują w strefach skrajnych obydwu krzywych odcinki zmiennej krzywizny, a w strefie środkowej krzywizna jest stała. Do rozwiązania problemu wykorzystano analityczną metodę projektowania, z identyfikacją rozkładu krzywizny za pomocą równań różniczkowych oraz matematycznym zapisem rzędnych w poszczególnych strefach krzywej poszerzenia. Rozpatrzono dwa przypadki rozkładu zmiennej krzywizny: liniowy i nieliniowy (wielomianowy). Uzyskanie określonej rzędnej końcowej poszerzenia torów wymaga sekwencyjnego korygowania przyjętych parametrów geometrycznych.

EN

This paper presents a new approach to widening of intertrack space. A thesis was formulated that the widening should be formed using two combined curves with appropriate distribution of curvature along its length. On the length of the widening in the extreme zones of the two curves the sections of the variable curvature were assumed. However, the curvature in the central zone was taken as constant. To solve the issue the analytical method of designing was used. An identification of the curvature distribution was implemented through differential equations and mathematical description of ordinates in the individual zones of the curve widening. Two cases of variable distribution curvature were considered: linear and non-linear (polynomial). Obtaining a specific ordinate of the final widening requires sequential correction of adopted geometrical parameters.

10

Analityczne podejście do problematyki łukowania rozjazdów kolejowych

Koc W.

Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej

|

2017

|

Nr 25

165--180

PL

W pracy nawiązano do książki Władysława Rzepki pt. „Rozjazdy łukowe w planie i profilu”, będącej od ponad 60 lat w naszym kraju podstawowym opracowaniem traktującym o problematyce rozjazdów łukowych. Wskazano, że zawarta tam teoria została dostosowana do ówczesnych możliwości obliczeniowych. Jak się wydaje, podstawową wadę przedstawionych rozwiązań stanowi niejednoznaczność przyjęcia układu odniesienia. W niniejszej pracy przedstawiono analityczne podejście do zagadnienia, a przyjęty układ współrzędnych powiązano z położeniem początkowym łukowanego rozjazdu. Rozpatrzono trzy możliwe warianty łukowania rozjazdu, wyznaczając odpowiednie uniwersalne zależności matematyczne. Opisują one współrzędne końców toru zasadniczego i toru zwrotnego, wartość promienia łuku kołowego w torze zwrotnym oraz równania obydwu torów. Zastosowany zapis analityczny stwarza również znacznie większe możliwości aplikacyjne w konkretnych zastosowaniach.

EN

The paper refers to the book of Władysław Rzepka entitled “Curved turnouts in plan and profile” which has been the main reference book in the curved turnouts area for 60 years in our country. It is indicated, that the turnout theory in the mentioned book has been adjusted to former computational capabilities. It seems, that a basic defect of the presented solutions is an ambiguous reference coordinate system. In this paper an analytical approach to curved turnouts is presented with assumed coordinate system connected with an initial layout of the curved turnout. Three possible variants of curving turnout are considered and appropriate universal mathematical dependencies are determined. They describe coordinates of both ends of main and reverse tracks, a reverse track circular arc radius and equations of both tracks. The analytical notation, presented in the paper, offers wider application prospects.

11

Wydłużanie krzywej przejściowej w analitycznej metodzie projektowania

Koc W.

Przegląd Komunikacyjny

|

2016

|

Nr 4

4--9

PL

W pracy przedstawiono problematykę wydłużania krzywych przejściowych, wykorzystując do tego celu analityczną metodę projektowania. Podstawę analizy stanowiły obliczenia numeryczne przeprowadzone dla szerokiego zestawu parametrów charakteryzujących standardowy układ geometryczny. Po sformułowaniu odpowiednich zależności teoretycznych rozpatrzono kwestie znaczenia wielkości promienia łuku kołowego i kąta zwrotu trasy na uzyskane efekty omawianego procesu. Stwierdzono, że wydłużenie krzywych przejściowych nie musi powodować dużych przesunięć poprzecznych istniejącego toru na znacznej długości. Należy tylko w odpowiedni sposób zmniejszyć promień łuku kołowego.

EN

The paper presents the problem of extending the transition curves, using for this purpose an analytical design method. The basis for the analysis of numerical calculations were carried out for a wide set of parameters characterizing the geometric standard. After the formulation of appropriate depending on theoretical issues examined the importance of the size of the radius of the arc and the angle of the return route to the obtained results of this process. It was found that extending the transition curves must not cause large lateral movements, the existing track at considerable length. It is only necessary in a suitable way to reduce the radius of the arc.

12

Mobilne pomiary satelitarne na liniach Pomorskiej Kolei Metropolitalnej

Specht C., Dąbrowski P., Specht M., Koc W., Chrostowski P., Szmagliński J., Dera M., Skóra M.

Przegląd Komunikacyjny

|

2016

|

Nr 5

9--16

PL

W pracy przedstawiono organizację i wykonanie mobilnych pomiarów satelitarnych torów kolejowych, przeprowadzonych na liniach Pomorskiej Kolei Metropolitalnej przed oficjalnym oddaniem do eksploatacji. Pomiary te umożliwiły dokładne odtworzenie rzeczywistego kształtu geometrycznego torów. Opisano zagadnienia projektowania i budowy omawianej linii kolejowej oraz prace geodezyjne przy realizacji inwestycji. W analizie wyników przeprowadzonych pomiarów kwestie transformacji pomierzonych punktów do układu Gdańsk '70, powtarzalności pomiarów oraz porównania pomierzonego przebiegu trasy z przebiegiem projektowanym.

EN

This paper presents the process of organization and execution of the mobile satellite measurements conducted on the tracks of the Pomeranian Metropolitan Railway before officially entry the line into operation. These measurements allowed for the accurate identification of the actual geometric shape of the line. In the paper the issues of both design and construction phase of this railway line has been described. Moreover, the geodetic works during implementation of the investment has been introduced. The analysis of the surveying results was focused on the issues like transformation the measured data to the local system of coordinates called Gdańsk '70, repeatability of measurement's results and comparison of measured route with the designed geometrical layout.

13

Analityczna metoda projektowania łuków odwrotnych

Koc W.

Przegląd Komunikacyjny

|

2016

|

Nr 6

13--19

PL

W pracy przedstawiono nową metodę projektowania rejonu zmiany kierunku trasy kolejowej, dostosowaną do techniki Mobilnych Pomiarów Satelitarnych. Metoda ta może się okazać szczególnie przydatna wówczas, gdy obydwu prostych kierunków trasy nie można połączyć w sposób elementarny, stosując łuk kołowy z krzywymi przejściowymi; dotyczy to również zastosowania łuku koszowego. Jedynym rozwiązaniem staje się wówczas wprowadzenie do układu geometrycznego dwóch łuków kołowych o przeciwnych znakach krzywizny, czyli zastosowanie łuku odwrotnego. Rozwiązanie problemu projektowego wykorzystuje zapis matematyczny i polega na wyznaczeniu uniwersalnych równań opisujących całość układu geometrycznego. Odbywa się to sekwencyjnie, obejmując kolejne fragmenty tegoż układu. Zaprezentowana metoda została zilustrowana odpowiednim przykładem obliczeniowym.

EN

The paper deals with a new approach relating to the design of the region of railway track direction alteration adapted to Mobile Satellite Measurements technique. The method may be particularly useful in situation when both the straights of the route directions cannot be connected in an elementary way using a circular arc with transition curves; this also refers to the application of a compound curve. Thus the only solution becomes the application of two circular arcs of opposite curvature signs to the geometric system, i.e. the use of an inverse curve. The solution of the design problem takes advantage of a mathematical notation and concentrates on the determination of universal equations describing the entire geometric system. This is a sequential operation involving successive parts of the system. The presented method has been illustrated by appropriate calculation examples.

14

Uniwersalna metoda projektowania regulacji osi toru z wykorzystaniem pomiarów satelitarnych i optymalizacji

Koc W., Specht C., Chrostowski P., Palikowska K.

Problemy Kolejnictwa

|

2016

|

Z. 170

15--24

PL

W artykule zwrócono uwagę na ograniczenia stosowanej w Polsce metodyki regulacji osi toru, związane głównie z uzyskiwaną dokładnością określania istniejącego kształtu toru. Jako rozwiązanie alternatywne wskazano nowatorską technikę mobilnych pomiarów satelitarnych, opracowaną przez interdyscyplinarny zespół naukowy Politechniki Gdańskiej i Akademii Marynarki Wojennej / Akademii Morskiej w Gdyni i stosowaną od 2009 roku. Możliwość wykorzystywania tych pomiarów była inspiracją do opracowania analitycznej metody projektowania układów geometrycznych, a następnie sformułowania założeń dla nowej metody regulacji osi toru. Ustalenie parametrów geometrycznych układu następuje w procesie optymalizacji prowadzonym algorytmem roju cząstek PSO (Particle Swarm Optimization) oraz algorytmem genetycznym. Optymalizacja ma charakter wielokryterialny, wymaga więc odpowiedniego doboru wag poszczególnych kryteriów. Podstawowymi stosowanymi kryteriami są: minimalizacja przesunięć poprzecznych toru oraz uzyskanie jak największej prędkości jazdy pociągów po regulacji osi toru.

EN

In the article the limitations of applied in our country track axis adjustment methodology related mostly with the accuracy in determination of the existing track shape has been discussed. As an alternative, the authors indicate the innovative method developed by an interdisciplinary scientific team (Gdansk University of Technology and Polish Naval Academy / Maritime University in Gdynia) which has been developing since 2009. The essence of that method is the technique of mobile satellite measurements. The mentioned measurement technique was an inspiration for developing new analytical methods of design of geometric layouts and formulating principles for modern method of the axis adjustment design. In the analytical designing method the individual elements of the geometric layout are defined in the form of mathematical equations. These equations implemented in the computer program allows for generating subsequent variations of the route without any restrictions for the number of these variants. Calculating of the geometric parameters of the investigated layout occurs in the optimization process by the use of Particle Swarm Optimization PSO and Genetic Algorithm. Since the process has a multi-criteria character, the proper establishment of weights of each criterion is required. The main criteria used in the study are: minimizing lateral movements of the track and maximizing the speed of trains.

15

Krzywa przejściowa z wygładzoną krzywizną dla dróg kolejowych

Koc W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2016

|

z. 114

157--167

PL

W pracy przedstawiono koncepcję nowej postaci krzywej przejściowej, o liniowym przebiegu krzywizny na długości i wygładzonymi rejonami skrajnymi. Może ona stanowić alternatywę dla tzw. gładkich krzywych przejściowych, o nieliniowym przebiegu krzywizny na całej długości. Została tutaj wykorzystana uniwersalna metoda identyfikacji krzywych przejściowych za pomocą równań różniczkowych. Wyznaczono ogólne równania krzywizny oraz odpowiednie równania parametryczne krzywej. Wskazano na możliwość określania współrzędnych prostokątnych za pomocą całkowania numerycznego.

EN

The concept of a new form of transition curve with a linear curvature on its length was presented in the paper. The regions of extremes were smoothed. The concept might be an alternative to the so-called smooth transition curves with a non-linear shape of the curvature along the entire length. The universal method of identifying transition curves using differential equations was used in the analysis. The general equations of the curvature and the corresponding parametric equations of the curve were determined. The numerical integration might be used to specify the rectangular coordinates.

16

Analityczna weryfikacja dokładności komercyjnych programów komputerowych wspomagających projektowanie układów geometrycznych toru

Koc W., Chrostowski P., Szwaczkiewicz K.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2015

|

Nr 2(106)

73--88

PL

W pracy podjęto próbę wyjaśnienia kwestii uzyskiwanej dokładności w projektowaniu układów geometrycznych toru z wykorzystaniem komercyjnych programów komputerowych typu CAD. Użytkownikowi najczęściej nie są znane zasady działania tych programów, w tym również wykorzystywane algorytmy obliczeniowe. Opisano w sposób ogólny funkcjonowanie dwóch wiodących programów. Przedstawiono własną, analityczną metodę projektowania układów torowych, którą następnie wykorzystano w przeprowadzonej analizie porównawczej rzędnych poziomych. Weryfikacji poddano elementarny układ geometryczny: krzywa przejściowa – łuk kołowy – krzywa przejściowa, przy czym zastosowano różne rodzaje krzywych przejściowych oraz zróżnicowane ich długości. Rozpatrzono również wybrane warianty układu geometrycznego zawierającego łuk koszowy z trzema krzywymi przejściowymi. Przeprowadzona analiza wykazała, że z punktu widzenia praktyki wykonawczej wszystkie zastosowane metody dają w zasadzie identyczne wyniki, jednak w niektórych sytuacjach występują niewielkie różnice oraz zaburzenia kształtu osi toru; dotyczy to w głównym stopniu rejonu krzywych przejściowych.

EN

The paper attempts to clarify the obtained accuracy of CAD software used in railway geometrical layout designing. In fact, the designer does not known the operating principles of these programs, including the calculation algorithms. The function operations of two leading programs have been described in general. Therefore, the own analytical method of track designing used in the comparative analysis of horizontal ordinates has been developed. The simple geometrical layout consisting of transition curve – circular arc – transition curve has been verified. Different types and length of transition curves have been used in the analysis. Selected layouts with compound curves with three transition curves have been also considered. The analysis has shown that from practical point of view all used methods had given almost the same results, but in some cases there are small differences and disturbances of track axis. In particular, this applies mainly to the area of transition curves.

17

Zastosowanie mobilnych pomiarów satelitarnych do określania położenia wysokościowego torów

Specht C., Koc W., Chrostowski P., Szmagliński J., Skóra M., Specht M.

Przegląd Komunikacyjny

|

2015

|

Nr 9

42--45

PL

W pracy podjęto próbę sprawdzenia, na jaką dokładność można było liczyć na kolejnych etapach rozwoju techniki mobilnych pomiarów satelitarnych w zakresie określania położenia wysokościowego torów. Do tego celu wykorzystano wyniki kampanii pomiarów satelitarnych przeprowadzonych na przestrzeni lat 2009÷2015. W wyniku przeprowadzenia odpowiedniej procedury obliczeniowej wykazano, że w okresie tym dokładność pomiaru wysokościowego w metodzie mobilnych pomiarów satelitarnych wyraźnie wzrosła. Określona średnia wartość błędu pomiarowego wynosi obecnie kilka milimetrów. Związane jest to niewątpliwie z rozwijającą się technologią stosowaną w coraz to nowszych urządzeniach pomiarowych, jak również z rozwijającym się niezmiennie segmentem kosmicznym oraz naziemnym techniki pozycjonowania GNSS. Stwierdzenia te są bardzo obiecujące z punktu widzenia perspektyw zastosowania mobilnych pomiarów satelitarnych w diagnostyce toru.

EN

The main goal of the study was to show how much accurate was the signal of the height positioning of the following stages of technology development of the mobile satellite measurements. For this purpose, the results of satellite measurements campaign conducted in the years 2009 ÷ 2015 have been analyzed. As a result of the analysis and appropriate calculation procedure it has been shown that during this period, the accuracy of height positions obtained in the method of mobile satellite measurements has been signifi cantly increased. The determined average value of the measurement error is now approximately several millimeters. Undoubtedly, this fact is due to improvements of technology of measuring devices, as well as constantly developed cosmic and ground segment of GNSS positioning technology. These findings are very promising from the point of view of further utilizing of the mobile satellite measurements in the diagnosis of the track.

18

Podstawowe założenia metody regulacji osi toru z wykorzystaniem mobilnych pomiarów satelitarnych

Koc W., Chrostowski P., Palikowska K., Specht C.

Przegląd Komunikacyjny

|

2015

|

Nr 9

24--28

PL

W pracy zwrócono uwagę na ograniczenia stosowanej w naszym kraju metodyki regulacji osi toru związane w głównym stopniu z uzyskiwaną dokładnością określania istniejącego kształtu toru. Jako rozwiązanie alternatywne wskazano opracowaną przez interdyscyplinarny zespół naukowy Politechniki Gdańskiej i Akademii Marynarki Wojennej / Akademii Morskiej w Gdyni i stosowaną od 2009 roku nowatorską technikę mobilnych pomiarów satelitarnych. Możliwość wykorzystywania tych pomiarów stanowiła inspirację do opracowania analitycznej metody projektowania układów geometrycznych, a następnie sformułowania założeń dla nowej metody regulacji osi toru. W analitycznej metodzie projektowania poszczególne elementy układu geometrycznego są zapisywane w postaci równań matematycznych. Równania te, zaimplementowane w odpowiednim programie komputerowym, umożliwiają generowanie kolejnych wariantów nowego przebiegu trasy, przy braku jakichkolwiek ograniczeń dotyczących liczebności tychże wariantów. Warianty te podlegają ocenie w procesie optymalizacji, w wyniku czego następuje wybór najbardziej korzystnego rozwiązania. Optymalizacja ma charakter wielokryterialny, wymaga więc odpowiedniego doboru wag poszczególnych kryteriów. Podstawowymi stosowanymi kryteriami są: minimalizacja przesunięć poprzecznych toru oraz uzyskanie jak największej prędkości jazdy pociągów.

EN

In the paper the authors highlighted the restrictions of common method of alignment designing, applied in our country, related mainly to the problem of accuracy during determining the existing layout of the track. As an alternative, they pointed developed (since 2009) by an interdisciplinary research team of Gdansk University of Technology and Gdynia Maritime University the innovative technique of mobile satellite measurements. The ability to use these measurements was an inspiration for the development of analytical methods for designing the geometrical layouts as well as for formulating the guidelines for new ways to the alignment project. In the analytical method for designing individual elements of the geometrical layout are stored in the form of mathematical equations. These equations, implemented in an appropriate computer program let the designer to generate new variations of the route in numerous variants of the layout. These variants are assessed in the optimization process, resulting in the selection of the most favorable solution. Optimization is a multi-criteria process, it requires proper selection of weights to each criterion. The basic criteria used by the authors are: minimizing lateral displacements of the track and obtaining the highest speed of trains.

19

Analityczna weryfikacja wybranego układu geometrycznego toru zaprojektowanego z wykorzystaniem profesjonalnego programu CAD

Koc W., Chrostowski P., Palikowska K., Szwaczkiewicz K.

Przegląd Komunikacyjny

|

2015

|

Nr 8

25--28

PL

W pracy podjęto próbę wyjaśnienia, jak przedstawia się kwestia uzyskiwanej dokładności w projektowaniu układów geometrycznych toru z wykorzystaniem profesjonalnych programów komputerowych typu CAD. Użytkownikowi najczęściej nie są znane zasady działania tych programów, w tym również wykorzystywane algorytmy obliczeniowe. Opisano w sposób ogólny funkcjonowanie wybranego programu. Przedstawiono własną, analityczną metodę projektowania układów torowych, którą następnie wykorzystano w przeprowadzonej analizie porównawczej. Weryfikacji poddano elementarny układ geometryczny: krzywa przejściowa - łuk kołowy - krzywa przejściowa. Analiza rzędnych poziomych wykazała, że obie metody dają w zasadzie identyczne wyniki, a zatem w programie typu CAD obowiązują te same zasady jak w metodzie analitycznej - elementy składowe są łączone ze sobą przy zachowaniu warunku styczności. Następnie zaproponowano uniwersalny sposób precyzyjnego wyznaczania rzędnych z wykorzystaniem zapisu matematycznego. Zwrócono uwagę, że analityczna metoda projektowania nadaje się znakomicie do określania skorygowanych parametrów układu geometrycznego przy projektowaniu regulacji osi toru.

EN

In this paper the case of the accuracy obtained in the design of the track geometrical layout using professional CAD software was discussed. Mostly, the user doesn't know the principles of functionality of these programs, including computer algorithms used in the code. General operating principles of the selected program are discussed. The invented analytical track layout designing method which is then used in the comparative analysis is carried out. The elementary geometrical layout: transition curve - circular arc- transition curve was verified. The analysis of horizontal ordinates showed that both methods give essentially the same results. Therefore, the CAD program is based on the same rules as presented method of analysis - the connected components meet the tangency condition. Then, the universal way of determining the precise ordinates using mathematical notation was presented. It was noted that the analytical design method is very suitable for the determination of corrected geometric parameters used for the designing the adjusting of the track axis.

20

Zastosowanie mobilnych pomiarów satelitarnych w projektowaniu i eksploatacji dróg szynowych

Koc W., Specht C.

Problemy Kolejnictwa

|

2015

|

Z. 166

63--85

PL

W artykule przedstawiono podsumowanie kilkuletnich badań nad zastosowaniem mobilnych pomiarów satelitarnych w projektowaniu i eksploatacji dróg szynowych. Mobilne pomiary satelitarne polegają na objeździe trasy pojazdem szynowym z doczepionymi wagonami-platformami lub wózkami dwuosiowymi, na których zainstalowano odbiorniki GNSS (ang. Global Navigation Satellite System). Opisano przyjętą metodykę badawczą oraz przebieg pomiarów przeprowadzonych w torze kolejowym i tramwajowym. Podjęto kwestię dokładności pomiarów satelitarnych. Wykazano, że aktualnie optymalnym rozwiązaniem – zapewniającym maksymalną dokładność wyznaczenia współrzędnych GNSS podczas badań inwentaryzacyjnych tras szynowych – jest wykorzystanie dwusystemowej satelitarnej sieci geodezyjnej GPS / GLONASS (odpowiednio ang. Global Positioning System i ros. GLObalnaja NAwigacionnaja SiStema). Jednocześnie wskazano, że wyznaczenie współrzędnych istniejącej trasy w państwowym układzie odniesień przestrzennych 2000 technikami GNSS prowadzi do konieczności weryfikacji dotychczasowej metodyki projektowania. W artykule przedstawiono założenia nowej metody projektowania układów geometrycznych toru, dostosowanej do techniki pomiarów satelitarnych, w której rozwiązanie problemu projektowego polega na wyznaczeniu uniwersalnych równań opisujących całość układu geometrycznego. Znajomość współrzędnych pozwala również na identyfikację kształtu geometrycznego istniejącego toru. Opisano moduły opracowanego programu komputerowego SATTRACK do wizualizacji, oceny i projektowania trasy kolejowej, obejmujące wizualizację przebiegu trasy kolejowej, ocenę odcinków prostych trasy, tworzenie poligonu kierunków głównych, ocenę odcinków trasy położonych w łuku oraz określanie kształtu osi eksploatowanego toru kolejowego. Scharakteryzowano również problem oceny efektów regulacji osi toru.

EN

The article presents a summary of several years research of mobile satellite measurements in designing and exploitation of railway lines. Mobile satellite measurements consist of crossing railway and tram routes with a power car and outboard cars or two-axle boogies, on the top of them GNSS (Global Navigation Satellite System) receivers are installed. The adopted research methodology and the measurements carried out in the rail and tram track are described. The accuracy of satellite measurements is also the issue of the analysis. It was proven that the optimal solution with maximum accuracy of determining the coordinates GNSS during the inventory of railway routes is currently the use of the Global Positioning System (in Russian: GLObalnajaNAwigacionnajaSiStema). Simultaneously, it is noted that the determination of the existing routes coordinates in the national reference system 2000 with the use of GNSS techniques leads to the need of verifying the existing designing methodology. The paper presents an assumptions of a new method of railway geometrical layout designing adapted to the techniques of satellite measurements. To resolve the designing issue, the universal system of equations describing the entire geometrical layout is determined. Furthermore, the identification of the geometrical layout of the existing track is enabled by the knowledge of the coordinates. The modules of ongoing software SATTRACK are described. This computer program is made to visualize, assess and design the railway layout. Moreover, it includes visualization of railway route planning, the evaluation of track straight sections, creating a major a polygon directions, evaluation of curved sections and the determination of the exploited railway track axis shape. The assessment of the railway track axis regulation effects are also a subject of the paper.