1/6 Dr hab. inż. Jarosław Korzeb, prof. PW
Politechnika Warszawska, Wydział Transportu Zakład Podstaw Budowy Urządzeń Transportowych ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa
e-mail: korzeb@wt.pw.edu.pl
Warszawa, 12 września 2018r.
RECENZJA
rozprawy doktorskiej mgr inż. Roksany Licow
pt. „Ocena uszkodzeń powierzchni tocznej szyn kolejowych za pomocą zjawisk wibroakustycznych”
Promotor rozprawy:
Dziedzina:
Dyscyplina:
Prof. dr hab. inż. Franciszek Tomaszewski Nauki Techniczne
Transport
I. Podstawa opracowania recenzji
Podstawą niniejszej recenzji jest uchwała Rady Wydziału Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej z dnia 19.06.2018 roku. Recenzja została opracowana na zlecenie Pana Dziekana Wydziału Maszyn Roboczych i Transportu prof. dr. hab. inż.
Franciszka Tomaszewskiego (pismo nr DR-63/550/01/2018, z dnia 10.07.2018) na podstawie dostarczonego z pismem egzemplarza rozprawy doktorskiej mgr inż. Roksany Licow.
II. Tematyka i zakres rozprawy
Nakłady na rozwój i prowadzenie inwestycji polegających na modernizacji i bieżącym utrzymaniu linii kolejowych służą zarówno zwiększaniu prędkości eksploatacyjnych, jak również poprawie poziomu bezpieczeństwa transportu. Bardzo ważnym aspektem tych inwestycji jest minimalizacja oddziaływania transportu kolejowego na otoczenie bliższe i dalsze. Dynamiczne zjawiska kontaktowe, zachodzące w obszarze elips styku dla pary kinematycznej koło-szyna, a zwłaszcza zjawiska zużycia wynikające z pracy sił tarcia przekładają się na powstawanie uszkodzeń o charakterze korugacyjnym na powierzchni tocznej kół i szyn. Są one źródłem generowania zjawisk o charakterze uderzeniowym (typu
„impact”), które pogłębiają istniejące wady w wyniku dalszej eksploatacji. Należy zauważyć, że przyczyny powstawania uszkodzeń mogą leżeć również w obarczonym wadami wykonaniu toków szynowych.
Pani mgr inż. Roksana Licow podjęła się niezwykle ważnej tematyki z punktu widzenia bezpieczeństwa transportu szynowego, eksploatacji supra- i infrastruktury oraz minimalizacji
2/6
oddziaływań w strefach wpływu linii kolejowych. W pracy postawiła tezę badawczą, iż możliwa jest ocena wybranych rodzajów uszkodzeń szyn kolejowych w oparciu o wybrane miary - estymaty procesów wibroakustycznych, którą udowodniła podsumowaniem wyników przeprowadzonych analiz.
W rozprawie Autorka dokonała analizy stanu infrastruktury kolejowej w Polsce w kontekście uszkodzeń powierzchni tocznych, przedstawiła rodzaje powstających uszkodzeń i wad powierzchni tocznych szyn kolejowych oraz zaproponowała metodę ich wykrywania, polegającą na badaniu zjawisk wibroakustycznych generowanych przez pojazdy szynowe podczas przejazdu po odcinku toru obarczonym wadą. Bardzo cennym elementem pracy jest zbadanie relacji i wrażliwości estymat rejestrowanych sygnałów wibroakustycznych w zależności od występującej wady, co pozwala na skatalogowanie cech charakterystycznych występujących wad i uszkodzeń.
Przedstawiona do recenzji rozprawa doktorska opiera się w niebagatelnej mierze na wiedzy praktycznej, poparta jest przeprowadzeniem szerokiego eksperymentu badawczego i posiada walory aplikacyjne.
III. Charakterystyka rozprawy
Ogólna charakterystyka rozprawy
Rozprawa liczy 149 stron. Na jej treść składają się: spis ważniejszych symboli i oznaczeń, streszczenia w języku polskim i angielskim, wprowadzenie, 6 rozdziałów, podsumowanie i wnioski z podziałem na poznawcze, utylitarne i kierunki dalszych prac oraz spis bibliografii i 4 załączniki. Każdy z rozdziałów zakończono krótkim podsumowaniem.
Autorka w sposób nie budzący zastrzeżeń ułożyła kolejność rozdziałów, w których przedstawiła genezę podjęcia tematu, zidentyfikowała problem badawczy, przedstawiła metodykę prowadzenia badań popartą zagadnieniami teoretycznymi z zakresu wibroakustyki i analizy sygnałów oraz przeanalizowała otrzymane wyniki przeprowadzonego eksperymentu badawczego.
Lista wykorzystanych pozycji bibliograficznych liczy łącznie 119 pozycji, na które składają się 72 pozycje literatury naukowej w postaci monografii i artykułów naukowych, 3 raporty naukowo-badawcze, wyniki uzyskane w 2 projektach, 30 aktów normatywnych i rozporządzeń oraz 12 źródłowych stron internetowych. Analiza tytułów zamieszczonych pozycji pozwala na stwierdzenie, że dobór źródeł bibliograficznych nie budzi zastrzeżeń.
W treści rozprawy zamieszczono 62 rysunki i 24 tabele, do których (poza rys. 1.8) znalazły się prawidłowe odwołania w treści pracy. W załącznikach uwzględniono dodatkowo 77 rysunków zawierających wyniki pomiarów.
Rozprawa pisana jest poprawnym językiem technicznym, z uwzględnieniem pojęć do których użycia czytelnik niezwiązany branżowo może mieć zastrzeżenia, ale opisują one zjawiska charakterystyczne dla specyfiki zagadnień poruszanych w pracy i w celu utrzymania pracy blisko realiów praktycznych nie powinny być w mojej opinii zastępowane, jak head
3/6
checking, squat, czy wybuksowanie. W pracy konsekwentnie stosowane są jednostki układu SI i ich krotności.
Ocena struktury podziału treści rozprawy
Autorka rozprawy dokonała prawidłowego rozlokowania treści pracy. W rozprawie 20% zajmuje opis rodzajów uszkodzeń i analiza powstawania ich przyczyn, 13% poświęcono opisowi zagadnień z zakresu diagnostyki wibroakustycznej, 3% stanowi spis bibliografii, a 64% rozprawy Autorka poświęciła na analizę problemu, metodykę, badania eksperymentalne, część analityczną i podsumowanie. Taki układ pracy nie budzi zastrzeżeń, a świadczy o dojrzałym podejściu do rozwiązania postawionego problemu badawczego.
Po formalnie wymaganych streszczeniach oraz spisie oznaczeń i wykorzystanych symboli pracę rozpoczyna wprowadzenie, które posłużyło Autorce jako uzasadnienie słuszności podjęcia tematu pracy, polegającego na budowie nieinwazyjnego narzędzia do diagnostyki stanu powierzchni tocznej szyn, z wykorzystaniem procesów wibroakustycznych.
Autorka wskazała w nim również ogólny zakres przeprowadzonych badań eksperymentalnych i zasadność doboru poligonu badawczego.
Rozdziały 1÷2 posłużyły osadzeniu tematu w realiach zagadnień związanych z diagnostyką powierzchni tocznych szyn i występującymi wadami. W rozdziale pierwszym przedstawiono charakterystykę najczęściej występujących uszkodzeń powierzchni tocznej szyn, omówiono zasady ich diagnostyki oraz przedstawiono metody zapobiegania występowaniu wymienionych uszkodzeń. Rozdział drugi obejmuje analizę uszkodzeń szyn w zależności od warunków techniczno-eksploatacyjnych toru. Autorka dokonała w nim analiz korelacyjnych pomiędzy zmiennymi a liczbą występujących uszkodzeń, z wykorzystaniem danych rzeczywistych udostępnionych przez Centrum Diagnostyki PLK w Warszawie.
Na podstawie wcześniejszych analiz, w rozdziale 3 Autorka jasno sprecyzowała cel pracy, którym jest „zbadanie możliwości oceny wybranych uszkodzeń (wad) powierzchni tocznej szyn kolejowych z wykorzystaniem zjawisk wibroakustycznych generowanych podczas przejazdu pociągu”. W celu jego realizacji określiła zadania badawcze obejmujące przeprowadzenie analizy uszkodzeń powierzchni tocznych, przeprowadzenie badań eksperymentalnych na wytypowanych poligonach badawczych, przeprowadzenie analizy zarejestrowanych sygnałów wibroakustycznych oraz wyznaczenie relacji estymata sygnału- wada szyny.
W rozdziale 4 Autorka przedstawiła podstawowe informacje na temat zjawisk wibroakustycznych oraz poddała analizie kolejowy klimat akustyczny w Polsce. Rozdział ten zawiera właściwy zasób opisu mierzonych i obliczanych parametrów. Przy obszernie opisanych parametrach akustycznych, w rozdziale 4.2.1 można byłoby zamieścić zależność na wartość RMS przyspieszenia drgań.
W rozdziale 5 zawarto autorską metodykę badań wykorzystującą aktualnie obowiązujące przepisy oraz akty prawne związane z oddziaływaniami wibroakustycznymi i ich pomiarami. Zgodnie z wymaganiami norm przeprowadzono pomiary drgań i hałasu na wybranych liniach kolejowych, w rejonie występowania wybranych uszkodzeń powierzchni
4/6
tocznej szyn. Ponadto Autorka omówiła w tym rozdziale zagadnienia doboru aparatury pomiarowej, metodę wyboru lokalizacji punktów pomiarowych dla drgań i hałasu, scharakteryzowała mierzone wielkości, badane pociągi oraz warunki atmosferyczne towarzyszące pomiarom.
Rozdział 6 rozprawy potraktować można jako część weryfikacyjną. Przedstawiono w nim wyniki pomiarów terenowych oraz wykonano analizę i syntezę poszczególnych wyników badań. W tym rozdziale Autorka udowodniła postawioną tezę, że możliwa jest ocena wybranych rodzajów uszkodzeń szyn kolejowych w oparciu o wybrane miary procesów wibroakustycznych.
Podsumowanie Autorka podzieliła na część zawierającą wnioski z badań oraz wskazała dalsze perspektywy rozwoju diagnostyki powierzchni tocznych szyn kolejowych połączone z rozwojem metod nieniszczących. Rozprawę zamykają załączniki, w których przedstawiono przebiegi czasowe drgań i rozkłady widma ciągłego FFT oraz w pasmach 1/3 i 1/12 oktawy uzyskane podczas eksperymentalnych badań przeprowadzonych w terenie.
IV. Ocena rozprawy
Rozprawa doktorska Pani mgr inż. Roksany Licow ma czytelny układ. Autorka zamieściła w treści bardzo bogaty materiał ilustracyjny, na którym oparła udowodnienie tezy i wnioskowanie. Analiza źródeł literaturowych nie przytłacza niepotrzebną nadmiarowością, należy zauważyć że w spisie literatury wymieniono 3 współautorskie prace Autorki, ściśle związane z poruszaną w pracy tematyką, z lat 2016/17 - publikowane w czasopismach Pojazdy Szynowe, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej – Transport i Archiwum Inżynierii Lądowej, co należy uznać za trafne lokowanie tematyki publikacji.
Dobór estymat charakteryzujących analizowane sygnały należy uznać za prawidłowy, co sugeruje, że zaproponowana metodyka badawcza ma charakter aplikacyjny. Należy zauważyć, że Autorka sprostała wyzwaniu przeanalizowania imponującej liczby sygnałów wibroakustycznych pochodzących z eksperymentu.
Uwagi ogólne
1) W treści rozprawy Autorka odwołuje się do załączników 1 i 2, natomiast nie występują odwołania bezpośrednie do Załączników 3 i 4. Nie wspomniano również o sposobie zorganizowania i pogrupowania samej treści tych załączników (czy są pogrupowane wg numerów punktów pomiarowych, czy przyjęto inne kryterium). W mojej opinii można byłoby w ostatnim zdaniu rozdziału 3.3 zamieścić odwołanie do załączników 3 i 4, a w części dotyczącej analizy wyników zamieścić tabelę lub klucz pomagający odnaleźć właściwe przebiegi w załączniku, lub spis tych wykresów. Nie odnotowałem również w treści pracy przywołań wykresów zamieszczonych w załącznikach.
2) Autorka nie wspomina w treści rozprawy w jakiej formie rejestrowano sygnały pomiarowe, jakie były czasy rejestracji, częstotliwości próbkowania oraz czy zarejestrowane sygnały pomiarowe poddawano obróbce statystycznej, ocenie i jakie
5/6
stosowano kryteria, lub czy eliminowano wybrane sygnały przed zapisaniem w bazie danych (rys. 5.6).
3) Brak jest spisów tablic i ilustracji, które ułatwiłby nawigację w bogatym materiale graficznym.
4) W niektórych przypadkach (tj. rysunki 18, 20, 31, 33, 34, 36 w Załączniku 2) należałoby poddać refleksji kreślone w ten sposób krzywe, biorąc pod uwagę ich czytelność i możliwość odczytania z rysunku wartości. Należałoby rozważyć inną metodę prezentacji tego typu wyników, np. wykresy z wprowadzeniem 3 osi.
5) Czy Załącznik 1 koresponduje z treścią rozdziału 5? Nie znalazłem bezpośredniego odwołania do schematu klasyfikacji zawartego w tym załączniku.
6) W kilku miejscach cytowanie pozycji literaturowych odbywa się seryjnie, co rodzi wrażenie zdawkowości np. strona 39 wiersze 19-20. Jeżeli należało zamieścić wszystkie pozycje w tym miejscu może lepiej byłoby je cytować przedziałami [82-89, 96-105]? Nie zacytowano natomiast w treści rozprawy pozycji 110, 113, 115 i 119.
7) W podpisach wielu rysunków, np. w rozdziale 6 warto byłoby dodać, że są to wyniki własne Autorki, lub w zdaniu wprowadzającym do rozdziału pokreślić ten fakt, chociaż w mojej opinii wykresy bez cytowania źródła z zasady potraktowałem jako wykonane przez Autorkę rozprawy.
Uwagi szczegółowe
1) Literówki: str. 15 („Hutniczej”), str. 20 („wykonania wadliwej spoiny”), str. 38 („Rozwój”).
2) Strona 23: przywołaniu w treści raportu InnoTrack powinno towarzyszyć cytowanie pozycji bibliograficznej, które występuję przy rysunku 1.9.
3) Strona 26 i dalej: występuje kilkukrotnie połączenie wyrazów równorzędnych znaczeniowo w kontekście „parametry techniczno-eksploatacyjne”, które wydaje się, w tym przypadku powinien łączyć dywiz.
4) Strona 73: Tabela 5.6 zajmuje 3 strony rozprawy. Można byłoby powtórzyć na kolejnych stronach wiersz nagłówka tabeli ze strony 73.
5) Na rysunkach 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 33 w załączniku 2 oraz 1, 5, 9, 13 w załączniku 3 nie sprecyzowano analizowanego kierunku drgań.
Przedstawione uwagi w żadnej mierze nie obniżają wartości merytorycznej rozprawy Pani mgr inż. Roksany Licow. Rozprawę oceniam bardzo wysoko, została przygotowana z wysoką dbałością o szczegóły i wyjątkową starannością. Treść rozprawy przedstawia oryginalne rozwiązanie problemu naukowego, z wykorzystaniem nowej w tym obszarze metodyki badawczej, a podjętego zagadnienia naukowego zostało rozwiązane w sposób odpowiedni do współczesnego stanu wiedzy, przy jednoczesnym przedstawieniu teoretycznych aspektów rozpatrywanego zagadnienia praktycznego.
Osiągnięcia pracy
Do zrealizowania założonego celu pracy i udowodnienia postawionej tezy Autorka rozprawy opracowała następujące zadania szczegółowe:
6/6
− analiza problemu badawczego poparta studiami literaturowymi, z przeglądem występujących typów uszkodzeń i wad powierzchni tocznych szyn oraz metod diagnostycznych i analizą stanu infrastruktury kolejowej w Polsce w kontekście występowania uszkodzeń,
− opracowanie metodyki badań zjawisk wibroakustycznych generowanych przez pojazdy szynowe podczas przejazdu przez odcinek z występującą wadą, popartej badaniami eksperymentalnymi w terenie, połączonych z rejestrowaniem zjawisk wibroakustycznych towarzyszących przejazdom pociągów na wybranych odcinkach torów referencyjnych oraz z występującą wadą,
− przeprowadzenie obróbki i analizy uzyskanych podczas badań sygnałów i zbadanie relacji i wrażliwości estymat sygnałów wibroakustycznych w funkcji typu występującej wady.
Rozprawa posiada walory poznawcze i jest dysertabilna. Autora pracy wykazała się umiejętnością samodzielnego prowadzenia badań naukowych.
V. Wniosek końcowy
Przedstawiona do recenzji rozprawa stanowi wartościowy dorobek naukowo-badawczy Autorki, a rezultaty pracy posiadają zarówno wartości poznawcze, jak i utylitarne dla dziedziny nauk technicznych. Układ pracy jest prawidłowy, treść jest logicznie poprawna i dobrze koresponduje z aktualną wiedzą i praktyką prowadzenia badań oddziaływań dynamicznych generowanych przez eksploatowane środki transportu. Na podstawie analizy treści rozprawy uważam, że Autorka dokonała trafnego doboru tematyki, poprawnie zidentyfikowała i rozwiązała problem badawczy, osiągnęła cel pracy, udowodniła postawioną tezę, a założone zadania badawcze zostały w pełni zrealizowane.
Stwierdzam, że przedstawiona do recenzji rozprawa doktorska mgr inż. Roksany Licow pt. „Ocena uszkodzeń powierzchni tocznej szyn kolejowych za pomocą zjawisk wibroakustycznych” spełnia wymagania przewidziane dla rozpraw doktorskich stawiane obowiązującą Ustawą z dn. 14.03.2003 roku „o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki” (Dz. U. Nr 65, poz. 595 z późn. zm.) i wnoszę o dopuszczenie jej Autorki do publicznej obrony.
Z wyrazami szacunku
