National Transport Library Research Database

Utveckling och implementering av övervakningssystem för ökad säkerhet och förbättrad drift och underhåll av järnvägsbroar (Development and implementation of monitoring systems for increased safety and improved operation and maintenance of railway bridges)

  • Karoumi, Raid
  • Kungliga tekniska högskolan, Universitet eller högskola, 202100-3054
Sponsors, duration, budget: Banverket ; 2009-04-01 -- 2011-12-15 ; 1820000 kronorRegistration number:
  • Banverket F 086504/AL50
Subject(s): Abstract: Sveriges infrastruktur spelar en huvudroll för landets ekonomi. Broar är en viktig del av infrastrukturen och periodiska inspektioner och underhållningsåtgärder är avgörande för att hålla dessa funktionsdugliga. Med lämpligt underhåll undviks stora reparationer och byten, vilket förlänger brokonstruktionens livslängd kostnadseffektivt. Det är allmänt känt att laster från tåg kan bli mycket höga på grund av dynamiska effekter (orsakade av t.ex. hjul- eller spårdefekter) och överlast. Höga axellaster leder till bro- och spårförsämring och eventuellt ökade underhållskostnader och minskad livslängd för dessa konstruktioner. Trots detta ökas tillåtna axellaster och tåghastigheter för att effektivt utnyttja redan gjorda investeringar i infrastruktur. Det finns idag ett stort intresse att mäta verkliga trafiklaster och deras dynamiska effekter på broar och spår. Största delen av redan genomförd forskning fokuserar på materialet och strukturens bärförmåga medan mycket liten möda lagts på att fastställa faktiska trafiklaster. Därför har de sista åtta åren ett flertal broar instrumenterats av vår forskargrupp på KTH där sensorer placerats på ytan av eller ingjutna i brodäcket. Denna relativt billiga instrumentering med högkvalitativa sensorer gör det möjligt att inte bara verifiera brons tillstånd och hälsa utan också samla in trafikdata i form av t.ex. tåghastigheter, axelavstånd och statiska axellaster, se t.ex. licentiatavhandlingen ”Monitoring railway traffic loads using Bridge Weight-in-Motion” av Axel Liljencrantz (finns att ladda ner från www.byv.kth.se). Genom mätning och övervakning finns stor potential att öka effektiviteten inom drift och underhåll av broar, fordon och spår med en minimal eller obefintlig trafikstörning. Under det senaste årtiondet har metoder för broövervakning utvecklats mycket snabbt. Mätning har blivit mer och mer viktig för att försöka förstå verkningssätt och beteendet hos nya och existerande broar. Mycket forskning (internationellt och inom vår forskargrupp) fokuserar idag på att utveckla metoder för detektering av skada och förändrat beteende hos broar genom övervakning. En effektiv användning av mätdata från broövervakning kommer också möjliggöra för bättre planering av drift- och underhållsoperationer på broar, fordon och spår. Målet med detta projekt är: a) att utveckla ett övervakningssystem för järnvägsbroar som för Banverket kan effektivisera planering av drift- och underhållsoperationer b) att implementera övervakningssystemet på en relevant järnvägsbro, t.ex. bron över Söderström i Stockholm som anses vara i behov av kontinuerlig övervakning, och c) att demonstrera användningen av mätdata för aktiv drift och underhåll av broar. Trots att huvudsyftet är drift- och underhållsprocesser för broar kommer systemet också att leverera data som kan användas för underhåll av spår och passerande fordon (i huvudsak genom att detektera ökad dynamik till följd av defekter hos hjul och spår).Abstract: The transportation infrastructure plays a major role in the economy of Sweden. Bridges are an important part of the transportation infrastructure and periodic inspection and maintenance is vital to keep these operational. Appropriate maintenance avoids major repairs and potential replacement, and extends the structural life cost-effectively. It is widely known that rail traffic loads can be very high due to dynamic effects (caused e.g. by wheel or track defects) and overloading. High axle loads will lead to bridge and track deterioration and eventually increasing maintenance costs and decreasing service life of these structures. In spite of this, permissible axle loads and speeds are increased in order to efficiently make use of the initial investment costs in infrastructure. Within the bridge engineering community, there is today a considerable interest in the problem of measuring actual traffic loads and their dynamic effects on bridges and tracks. Much of resent research in this field actually concentrates on the material and the load carrying capacity of structures while little work is done on establishing actual traffic loads. Therefore, several bridges have recently been instrumented by the current research group at KTH, where sensors were placed on the soffit or embedded in the bridge deck. This relatively inexpensive instrumentation with high quality sensors makes it possible to not only verify the structural health of the bridge but also collect traffic data such as train speeds, axle distances and static axle loads, see e.g. the licentiate thesis “Monitoring railway traffic loads using Bridge Weight-in-Motion” by Axel Liljencrantz (can be downloaded from www.byv.kth.se). By monitoring there is a great potential in increasing the effectiveness of operation and maintenance of bridges, vehicles and tracks with a minimal or no traffic disturbance. During the past decade, monitoring concepts for bridges have been subjected to a rapid development process. Monitoring has become more and more important for assessing the performance of new and existing bridges. A lot of research (international and by our research group) focus today on developing methods for detection of damages and changes in the behaviour of bridges, by monitoring. An efficient use of such monitoring data will also allow for better planning of the operation and maintenance processes for bridges, vehicles and tracks. The aim of this project is: a) to develop a bridge monitoring system which can assist railway owners in the operation and maintenance processes for bridges, b) to implement such a system on a relevant railway bridge, e.g. the Söderström bridge in Stockholm which is considered to be in a need for monitoring, and c) to demonstrate the use of monitored data for active operation and maintenance of bridges. Even though the main purpose is operation and maintenance processes for bridges, the system will also deliver data which can be used for maintenance of tracks and passing vehicles (mainly by detecting increased dynamics due to defects in wheels and track).
Item type: