Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L IT E C H N IK I Ś L Ą S K IE J S eria: T R A N S P O R T z. 54
2004 N r kol. 1656
A ndrzej T Y K A A n d rzej G Ó R A L C Z Y K Jacek S M O R C Z E W S K I ' T ad eu sz N O C U L A K
PR O BLEM Y M ETRO LO G II ELEM ENTÓ W KONSTRUKCYJNYCH PO JAZDÓ W SZYNO W YCH
S treszczen ie. W referacie sch arak tery zo w an o u w aru n k o w an ia zw iązan e ze sp e c y fik ą p ro d u k cji p o jazd ó w szynow ych. Z w ró co n o uw agę na istotne zn aczen ie w ła śc iw e g o d o b o ru śro d k ó w p o m iaro w y ch , dla u zy sk an ia m o ż liw o śc i stero w an ia ja k o ś c ią pro cesu p ro d u k cji o raz realizacji p rzyjętych p ro ced u r odbiorczych.
Z ap re z e n to w a n o ro z w ią z a n ia sp rzęto w e p rzy rząd ó w p o m iaro w y ch z u w zg lęd n ien iem sp ecy fik i i z ró ż n ico w an y ch u w aru n k o w ań p ro c e su pro d u k cji w y b ran y ch zesp o łó w i e lem en tó w p o jazd ó w szynow ych.
M ETROLO GICAL PROBLEM S OF RAIL-VEHICLE PARTS
S u m m a ry . C o n d itio n s co n n ected w ith m an u factu rin g o f rail-v c h icle has been ch aracterized . A tten tio n to , co rrect selectio n o f m e a su re m e n t d ev ice s to g e t p o ssib ilities o f p ro cess co n tro l h as b een given. H ard w are so lu tio n s o f m easu rem en t devices allow to the m a n u fa c tu rin g p ro cess c o n sid eratio n bo th set an d parts o f rail-vchicle has been presen ted .
1. W S T Ę P
D ążen ie do za p e w n ie n ia w zro stu n ieza w o d n o ści o raz b e zp ie czeń stw a eksploatacji p o ja z d ó w sz y n o w y ch je s t z w iązan e z p o d n ie sie n ie m d o k ład n o ści w yk o n an ia elem en tó w oraz m o n tażu z e sp o łó w p o jazd ó w w p ro cesie p ro d u k cji. Z w ięk szen ie d o k ład n o ści elem en tó w sk ła d o w y c h p o ja z d ó w szy n o w y ch w y m u sza zaw ężen ie tolerancji w y m iaró w zaw arty ch w sp e c y fik a c ji g e o m etry czn ej w y ro b ó w , co w p o łą c z e n iu ze z ró ż n ic o w a n ą w ie lk o śc ią k ształto w an y ch w p ro cesie p ro d u k cji e le m e n tó w stw arza zap o trzeb o w an ie na o dpow iednio d o sto so w an e o p rzy rz ą d o w a n ie m etro lo g iczn e. Z asto so w an e środki p o m iaro w e po w in n y u m o żliw iać rea liz a c ję p rz y ję ty c h p ro c e d u r p o m iaro w y ch ujęty ch w sy stem ie ja k o ś c i zak ład u pro d u k cy jn eg o . O z n acza to k o n iecz n o ść ro zp o zn an ia i u d o k u m en to w an ia w łaściw ości
148 A. T y k a, A . G ó ralczy k , J. S m o rczew sk i, T. N o cu lak
m etro lo g iczn y ch , tak ich ja k ro zd z ie lc z o ść , ro z ró ż n ia ln o ść , p o w tarzaln o ść o raz n ie p e w n o ść p o m iaru sto so w an y ch śro d k ó w m etro lo g iczn y ch .
2. O R G A N IZ A C Y JN E I T E C H N IC Z N E U W A R U N K O W A N IA P R O D U K C JI P O JA Z D Ó W S Z Y N O W Y C H
D o n a jw ażn iejszy ch p ro b le m ó w zw ią z a n y c h ze s p e c y fik ą b u d o w y p o ja z d ó w sz y n o w y ch m o ż n a zaliczyć:
- z ap ew n ien ie b ez p ie c z e ń stw a ek sp lo atacji, - z ap ew n ien ie w y so k iej trw ało ści,
- zap ew n ien ie m o żliw ie w y so k iej u n ifik acji e le m e n tó w skład o w y ch , - o b n iżen ie k o sztó w ek sp lo atacji.
S p ełn ien ie w y m ag ań z w iązan y ch z fu n k cjo n o w an iem o raz d o p u szczen iem p o ja z d u sz y n o w eg o do ek sp lo atacji je s t z w iązan e z te c h n o lo g ią w y k o n y w an ia p o szczeg ó ln y ch elem en tó w sk ład o w y ch oraz o d p o w ie d n ią s tru k tu rą o rg a n iz a c y jn ą m o n tażu . W z ale żn o ści od p o ten cjału zak ład u p ro d u k c y jn e g o m o żn a ro zw ażać n a stęp u jące m odele:
- realizacja p rojektu w p ełn y m z a k re sie (z a ło ż e n ia tech n iczn e, p ro jek t, tech n o lo g ia, m o n taż, pró b y o d b io rcze),
- częścio w a rea liz a c ja p rodukcji p o d zesp o łó w , m o n taż, p ró b y o d b io rcze, - w y o d ręb n io n y m o n taż p o jazd ó w z d o starczo n y ch po d zesp o łó w .
P o szczeg ó ln e elem en ty sk ład o w e p o jazd ó w szy n o w y c h o d z n a c z a ją się w y o d rę b n io n ą sp ecy fik ą, je d n a k w sp ó ln ą ich c e c h ą je s t zn a c z n y udział elem en tó w spaw anych.
R ealizacja p rodukcji o d b y w a się z g o d n ie z w y m ag an ia m i d o ty czą cy m i p ro d u k tu (s p ecy fik acja geo m etrii w y ro b u i in n e w y m a g a n ia k lien ta), z u w zg lęd n ie n iem u w aru n k o w ań o rg an izacy jn y ch p rz e d się b io rstw a (stru k tu ra p rz ed sięb io rstw a, m o ż liw o śc i tech n o lo g iczn e, w d ro żo n e sy stem y ja k o ś c i). W tabeli 1 zesta w io n o u w aru n k o w an ia o rg a n izacy jn e i p raw n e zw iązan e z re a liz a c ją pro d u k cji p o jazd ó w szy n o w y ch .
T abela 1 U w a ru n k o w a n ia o rg an izacy jn e i p raw n e z w iązan e z re a liz a c ją
p ro d u k cji p o jazd ó w szy n o w y ch
U w aru n k o w an ia fo rm aln e U w aru n k o w an ia o rg an izacy jn e
- U n ifik a c ja w y m a g a ń d o ty c z ą c y c h z a p e w n ie n ia ja k o ś c i p ra c s p a w a ln ic z y c h w g n o rm y P N -E N 7 2 9 -2 . - S z c z e g ó ło w e w y m a g an ia d la k o le i n a ro d o w y c h (D B ,
S N C F i in n e ).
- Z e s p ó l p ro c e d u r PN -E N -1S O 9 0 0 1 :2000.
- W y d z ie lo n e p ro c e sy k ry ty c z n e i w sp ierają c e . - D o k u m e n ta c ja k o n s tru k c y jn a (ry su n k i i
sp e c y fik a c je ).
- D o k u m e n ta c ja te c h n o lo g ic z n a (k a rty i in stru k c je te c h n o lo g ic z n e , p ro g ra m y o b ra b ia re k C N C , p la n y i h a rm o n o g ra m y p ro d u k c y jn e , p la n y
s p ra w d z a n ia , p rz y rz ą d y ).
- D o k u m e n ta c ja ja k o ś c io w a p ro d u k tu .
W y m ag a n ia fu n k cjo n aln e z w iązan e ze sp e c y fik ą p roduktu
W realizacji pro cesu te c h n o lo g ic z n e g o b u d o w y p o ja z d u sz y n o w eg o m o żn a w y ró żn ić szereg etap ó w , k tó ry c h ilo ść je s t d o sto so w a n a do sp ecy fik i realizo w an eg o p ro jek tu . K ażd y z
P ro b lem y m etro lo g ii e lem en tó w k o n stru k cy jn y ch p o jazd ó w szynow ych 149
etap ó w o b ejm u je ró żn e o p eracje tech n o lo g iczn e, p ro ced u ry m o n tażu o raz p rocedury p o m iaro w e i o d b io rcze. W zale żn o ści od sp ecy fik i d an eg o etapu pro cesu zasto so w an a m oże b y ć z ró żn ico w an a o rg a n iz a c y jn ie form a rea liz a c ji procesu kontroli (sam o k o n tro la, k ontrola w raz z re a liz a c ją p ro c e d u r k o n tro ln y ch ). Z ró żn ic o w an ie p ro ced u r realizacji p rojektu w y m ag a w ięc d o sto so w an ia o d p o w ied n ich m eto d k o n tro ln y ch o raz środków m etrologicznych.
3. C H A R A K T E R Y S T Y K A E L E M E N T Ó W K O N S T R U K C Y JN Y C H P O JA Z D Ó W S Z Y N O W Y C H
Po jazd szy n o w y stan o w i z ło żo n y układ k o n stru k cy jn y , w któ ry m w yo d ręb n ić m ożna szereg zesp o łó w p ełn iący ch o k reślo n e fu n k cje. D o n ajw ażn iejszy ch zesp o łó w , które m a ją w pływ na fu n k cjo n o w an ie, trw ało ść i b ezp ie czeń stw o ru ch u p o jazd u , należą: ko n stru k cja n o śn a p o d w o zia, ra m y lub szk ieletu p o jazd u , pudło w agonu, zesp o ły je z d n e zestaw ó w k o ło w y ch to czn e i nap ęd n e, zesp o ły u k ład u h am u lco w eg o , e lem en ty zaw ieszen ia itp.
Z ró żn ic o w an ie w y m ien io n y ch elem en tó w k o n stru k cy jn y ch m o żn a ro zp atry w ać pod w zg lęd em k o n stru k cy jn y m , w y m iaro w y m o raz tech n o lo g iczn y m .
W k o n stru k cji p o jazd ó w szy n o w y ch , n ieza leżn ie od szczeg ó łó w p rzy jęteg o rozw iązania, w y stę p u ją w y k raw an e, g ięte i sp aw an e elem en ty p ły to w e. W siln ie o b ciąż o n y ch w ęzłach k o n stru k cy jn y ch w y m ag ają cy ch o d p o w ied n ieg o w sk aźn ik a szty w n o ści, lub rozłożenia n acisk ó w je d n o s tk o w y c h , m o g ą by ć w sp aw y w an e ró w n ież elem en ty staliw n e, które u m o ż liw ia ją p rzen iesien ie o b c ią ż e ń sk u p io n y ch . P o w ierzch n ie m ające istotne zn aczen ie dla fu n k cjo n o w an ia k o n stru k cji o raz m o n tażu s ą o b rab ian e m e ch a n iczn ie z w y m ag an ą d o k ła d n o ś c ią g eo m etry czn ą, z u w zg lęd n ie n iem o d p o w ied n ich w artości ch arak tery sty k stru k tu ry g eo m etry czn ej p o w ierzch n i. P o zw ala to na u zy sk an ie od p o w ied n io u k ształto w an eg o , lek k ieg o o raz szty w n eg o zesp o łu , np. typu k o rpus, ram a lub szkielet, ch a ra k tery zu jąceg o się duży m i g ab ary tam i o ra z w y so k ą d o k ła d n o śc ią geom etryczną.
W p o jazd a ch , k tó re z a w ie ra ją w ózki, n ap ęd n e o ra z to czn e, sz c zeg ó ln ie w tram w ajach n isk o p o d ło g o w y ch , ro z w ią z a n ia k o n stru k cy jn e w ó zk ó w , są p o d p o rząd k o w an e pełnionej przez d an y elem en t funkcji o ra z k o n cep cji zw iązanej z m o ż liw o śc ią o b n iżen ia podłogi.
Z ró ż n ic o w a n ie k o n stru k cy jn e w ó zk ó w m oże być z w iązan e z:
- k o n stru k c ją układ u n ap ęd o w eg o : - ro d zajem i lic z b ą siln ik ó w ,
- sp o so b em i m iejscem m o c o w a n ia napędu, - sp o so b e m sp rzężen ia kół w z e staw ie kołow ym , - lic z b ą osi w w ó zk u ,
- sp o so b em p ro w ad zen ia z estaw u k o ło w eg o , - sp o so b em o d sp rę ż y n o w a n ia i tłu m ien ia drgań, - ro zw iązan iem k o n stru k c y jn y m u k ład u h am u lco w eg o .
K o n stru k cja czę śc i nośnej (k o rp u su ) w ó z k a stan o w i z e sp ó ł o zró żn ico w an y ch w y m iarach o raz w ie lu p o w ierzch n iach o b rab ian y ch m e ch a n iczn ie, p o siad ający ch d o k ład n ie zd e fin io w a n ą sp ec y fik a c ję g e o m e trii w y ro b u , k tó ra je s t sp raw d zan a z w y k o rzy stan iem o kreślonych p ro c e d u r p o m iaro w y ch .
150 A. T yka, A. G ó ralczy k , J. S m o rczew sk i, T. N o c u la k
4. M E T R O L O G IC Z N E A S P E K T Y R E A L IZ A C JI P R O C E D U R S P R A W D Z A N IA G E O M E T R II E L E M E N T Ó W K O N S T R U K C Y JN Y C H P O JA Z D Ó W S Z Y N O W Y C H
Z e w zg lęd u n a sp ecy fik ę zad an ia p o m iaro w eg o rea liz a c ję p ro ced u r sp ra w d z a n ia z g o d n o ści w ielk o ści g e o m etry czn y ch elem en tó w k o n stru k cy jn y ch zesp o łó w p o jazd ó w sz y n o w y ch m o żn a o g ó ln ie p o d zielić na pom iary:
- w y m iaró w elem en tó w o d u ży ch w y m iarach (szk iele tu , ram y , belek),
- w y m ia ró w k o n tro ln y ch z m o n to w an y c h u k ład ó w je z d n y c h w ó zk ó w n a p ę d n y c h i to czn y c h ,
- w y m iaró w g eo m etry czn y ch zesp o łó w k o n stru k cy jn y ch p o d w o zi, ram , z e staw ó w k o ło w y ch , b elek , łą c z n ik ó w itp.
W sp ó ln ą c e c h ą m e tro lo g ic z n y c h u w aru n k o w ań , zw iązan y ch z p ro cesem k o n tro li w y m ia ró w elem en tó w k o n stru k cy jn y ch zesp o łó w p o jazd ó w szy n o w y ch , je s t d ąż e n ie do zw ię k sz e n ia ro zd zielczo ści p o m iaro w ej, u zy sk an ie w y so k iej p o w tarzaln o ści p o m iaró w , o k re śle n ie n iep ew n o ści p o m iaró w . P ro w ad zi to d o p o szu k iw an ia o d p o w ied n ich ro z w ią z a ń p rzy rząd ó w k o n tro ln o -p o m iaro w y ch o d o sto so w an y ch w łaściw o ściach m etro lo g iczn y ch .
W d ro żo n e sy stem y ja k o ś c i w y m ag ają, ab y sto so w a n e o p rzy rząd o w an ie p o m iaro w o - k o n tro ln e p o sia d a ło u d o k u m en to w an e w łaściw o ści m etro lo g ic z n e i p o d leg ało o k reso w em u n a d zo ro w an iu , zg o d n ie z u stalo n y m h arm o n o g ram em . D o n ajw a ż n ie jsz y c h zag ad n ień zw iązan y ch z m e tro lo g ią e lem en tó w k o n stru k c y jn y c h p o jazd ó w sz y n o w y ch w p ro cesie p ro d u k cji m o żn a zaliczyć:
a) P o m iary w ielk o ści g eo m etry czn y ch e lem en tó w sk ład o w y ch k o n stru k cji, o z ró żn ico w an y ch w y m iarach , o b rab ian y ch m e ch a n iczn ie (o b ró b k a w ió ro w a, ściern a, n a g n ia ta n ie p o w ie rz c h n i) z aró w n o w trak cie o b ró b k i e lem en tó w o ra z p o ich o d m o co w an iu .
b) P o m iary g eo m etrii sp aw an y ch e lem en tó w ram , k o rp u só w , szkieletów .
c) P o m iary k o n tro ln e i o d b io rcze z m o n to w an y c h z e staw ó w w ó zk ó w p o jazd ó w szy n o w y ch .
P ro b lem (a) m o żn a ro zw iązać sto su jąc o d p o w ied n io d o b ran e p rzy rz ą d y p o m iaro w e w raz z o d p o w ied n im i w zo rcam i n astaw czy m i, k tó re ró w n ie ż u m o ż liw ia ją rea liz a c ję p o m ia ró w b ez o d n ro co w an ia o b rab ian eg o e lem en tu z u ch w y tu obrab iark i.
P ro b lem (b) m o ż n a ro zw iązać z w y k o rzy stan iem z ró żn ico w an y ch tech n ik p o m iaro w y ch : sp ecjaln y ch p rzy rząd ó w p o m iaro w y ch lub ro zw iązań w sp ó łrzęd n o ścio w ej tech n ik i p o m iaro w ej (W T P ). W y k o rzy stan ie w sp ó łrz ę d n o śc io w y c h m asz y n p o m iaro w y ch (W M P ) o o d p o w ied n iej w ielk o ści u m o ż liw ia realizację w ięk szo ści zad ań k o n tro ln y ch . In n ą m o ż liw o śc ią je s t z a sto so w an ie tach o m etry czn y ch sy stem ó w p o m iaro w y ch , lub lasero w y ch u k ład ó w śled zący ch . P ro b le m y zw iązan e z w y k o rz y sta n ie m p rz y rz ą d ó w tach o m etry czn y ch s ą o m ó w io n e w p u n k tach 5 i 6 referatu . Ze w z g lę d u na sp ecy fik ę p ro d u k cji p o jazd ó w szy n o w y ch n a k ła d y na zak u p , in stalację, o b słu g ę se rw iso w ą i o k reso w e n a d z o ro w a n ie W M P , z d a n ie m a u to ró w , w y m ag a w nikliw ej an alizy ek o n o m iczn ej.
P ro b le m sp raw d zan ia zg o d n o ści w y m iaró w ze sp e c y fik a c ją o d b io rc z ą k o m p letn y ch w ó zk ó w p o jazd ó w sz y n o w y ch z aró w n o n ap ęd n y ch , ja k i to czn y ch (c) m o żn a ro zw iązać ró w n ie ż z w y k o rz y sta n ie m k o szto w n y ch m aszy n w sp ó łrz ę d n o śc io w y c h lub z w y k o rzy stan iem sp ecjaln y ch u k ła d ó w k o n tro ln o -p o m iaro w y ch . W y m a g a to ro z w ią z a n ia szereg u sp e c ja listy c z n y c h zag ad n ień w ch o d zący ch w zak res m etro lo g ii, o p ty k i, m e ch a n ik i precy zy jn ej i in fo rm aty k i. P ro b lem y z w iązan e z k o n tro lą geo m etrii z e sta w ó w k o ło w y ch w ó zk ó w p o jazd ó w szy n o w y ch s ą p rzed staw io n e w p u n k c ie 7 referatu.
P ro b le m y m etro lo g ii e lem en tó w k o n stru k cy jn y ch p o jazd ó w szynow ych 151
5. P R O B L E M Y Z A S T O S O W A N IA S Y S T E M Ó W O P T Y C Z N Y C H D O R E A L IZ A C JI P R O C E D U R K O N T R O L N Y C H E L E M E N T Ó W P O JA Z D Ó W S Z Y N O W Y C H
Z asto so w an ie g eo d ezy jn eg o w cięcia p rzestrzen n eg o do po m iaró w w ym iarów g eo m etry czn y ch d u ży ch e lem en tó w m aszy n o w y ch w n iek tó ry ch p rzy p ad k ach p o zw ala na z a stąp ien ie d ro g ich i w rażliw y ch na w aru n k i hali przem y sło w ej w sp ó łrzęd n o ścio w y ch m aszyn p o m iaro w y ch (W M P ).
R o zp o w szech n ien ie g e o d ezy jn y ch p rzy rząd ó w po m iaro w y ch z p rzetw arzan iem cyfrow ym o w y so k iej d o k ład n o ści u m o żliw ia ich w y k o rzy stan ie do p o m iaró w o raz kontroli w ym iarów g eo m etry czn y ch e lem en tó w k o n stru k cy jn y ch p o jazd ó w szy n o w y ch . C y fro w e tachom etryczne sy stem y p o m iaro w e, a tak że zro b o ty z o w a n e u k ład y śled zące (L aser T racker) u m o żliw iają o k reślen ie p o ło żen ia p u n k tó w w k a rtezjań sk im układzie o d n iesien ia, na p o d staw ie danych p o m iaro w y ch tran sm ito w an y ch do sy stem u k o m p u tero w eg o , gdzie n astęp u je ich p rzetw arzan ie i analiza.
D o o k reślen ia w sp ó łrz ę d n y c h n a m ierzan eg o p unktu w y k o rzy stu je się w artości kątow e o d czy ta n e z k ręg ó w p o d ziało w y c h p o zio m y ch i p ionow ych, k ażd eg o z zasto so w an y ch teo d o litó w . N a rys. 1 p rz e d sta w io n o o g ó ln y sch em at w y k o rzy stan ia g eo d ezy jn eg o w cięcia p rzestrzen n eg o w przód.
Rys. 1. S ch em at w y k o rzy stan ia g eo d ezy jn eg o w cięcia p rzestrzen n eg o w przód Fig. 1. S ch em e o f u tilizatio n o f fo rw ard incision
W y zn aczen ie w sp ó łrzęd n y ch w cin an eg o p u n k tu w n o w o czesn y ch system ach w y k o rzy stu jący ch in stru m en ty g eo d ezy jn e, ze w sk azan iem c y fro w y m o raz w y jściem danych p o m iaro w y ch , je s t rea liz o w a n e z w y k o rzy stan iem sp ecjalisty czn eg o o p ro g ram o w an ia k o m p u tero w eg o . N a rys. 2 p rzed staw io n o w id o k zestaw u cy fro w y ch p rzy rząd ó w g eo d ezy jn y ch firm y L eica, u sta w io n y c h w h ali p om iarow ej z p rz e zn aczen iem do kontroli w y m iaro w ej elem en tó w m aszy n o w y ch o d u ży ch w y m iarach .
R ys. 2. W id o k z e sta w u c y fro w y ch p rzy rz ą d ó w firm y L eica serii 5000 u staw io n y ch w hali pom iarow ej
Fig. 2. V ie w o f the set o f digital d ev ice s L eica 5000
152 A. T y k a, A. G ó ralczy k , J. S m o rczew sk i, T. N o cu lak
U sta w ie n ie p rz y rz ą d ó w w z g lę d e m m ierzo n eg o o b ie k tu p o w in n o u w zg lęd n ia ć w y m ag an ia zw ią z a n e z o g ó ln ą d o stę p n o śc ią o si c e lo w y c h te o d o litó w d o n a m ie rz a n y c h p u n k tó w o b iektu, któ re s ą rep re z e n to w a n e p rz e z u staw io n e w o d p o w ied n ich m iejscach znaki celo w n ic ze. O d ko n fig u racji g eo m etry czn ej układu w y k o rzy stu jąceg o w cięcie p rz e strz e n n e u zale żn io n a je s t d o k ład n o ść p o m iaro w a w y z n aczen ia w sp ó łrzęd n y ch n a m ierzan eg o p u n k tu [2], [3],
D o o ce n y d o k ład n o ści w cięcia, d la u w aru n k o w ań g eo m etry czn y ch u kładu p łask ieg o , m o żn a w y k o rzy stać m eto d ę a n a lity c z n o -g ra fic z n ą lub m eto d ę a n a lity c z n ą [2], W m e to d z ie an ality czn o -g raficzn ej je s t ro z w a ż a n a tzw . figura b łęd ó w , k tó ra p o w staje z p rz e c ię c ia się d w óch w y k reślo n y ch z p u n k tó w b azo w y ch A i B tzw . w stęg w ah ań [3]. W stęg a w ahań stan o w i m ie jsc e g eo m etry czn e m o żliw y ch p o ło żeń sz u k an eg o p u n k tu P. N a p o d sta w ie [2]
zw iązek p o m ię d z y sz e ro k o śc ią w stęg i w a h a ń e a a b łę d e m w y z n aczen ia k ą ta w c in a ją c e g o m a w m ierze łukow ej w ynosi:
g dzie: m a - b łąd w y z n aczen ia kąta, ea - szero k o ść w stęgi w ahań, dAB - d łu g o ść bazy.
N a jw y ż sz ą d o k ła d n o ść w y zn aczen ia p u n k tu P m o żn a o siąg n ąć p rz y sp ełn ien iu d w ó ch uw aru n k o w ań :
- p o le figury b łęd ó w p rz y jm u je n a jm n ie jsz ą w arto ść, - p o w ierzch n ia tró jk ąta A B P je s t najm n iejsza.
N a jm n ie jsz y b łąd w y z n aczen ia w sp ó łrzęd n y ch m o żn a u zy sk ać dla k o n fig u racji w c ię c ia w p rzó d , k tó ra w y stęp u je dla k ą ta y (rys. 1) - p rzecięcia celo w y ch p u n k tu P ró w n eg o 109,47°
A n ality czn a m eto d a w y z n aczan ia śred n ieg o b łęd u p o ło żen ia p u n k tu P p ro w a d z i do
A n aliza b łęd ó w w y z n aczen ia w sp ó łrzęd n y ch p u n k tu P u m o żliw ia o p ty m aln e p ro jek to w an ie u k ład u p o m ia ro w e g o z w y k o rz y sta n ie m g e o m etry czn eg o w c ię c ia w p rzó d . D o n ajw ażn iejszy ch z ale ceń , zw iązan y ch z z ap la n o w an iem p rzestrzen i pom iarow ej w cięcia w p rzó d , należą:
- D o k ład n o ść w y z n a c z e n ia p o ło żen ia p u n k tu w c in a n e g o P zale ży od d o k ład n o ści p o m iaró w k ątó w o raz d łu g o ści b azy p o m iaro w ej (ro zstaw ien ia teo d o litó w ).
- N a jk o rz y stn ie jsz a k o n fig u racja układu z w ią z a n a z ro zm ie sz c z e n ie m p u n k tó w b a z o w y c h A i B w z g lę d e m p u n k tu w cin an eg o P d o ty czy p o stu latu je d n a k o w y c h d ługości c e lo w y c h w cin ają cy ch , d o trzy m an ie zak resu k ąta w cięcia y w p rz e d z ia le 4 5 ° -rl3 5 ° - Z m ia n a sto su n k u d łu g o ści celo w y ch w cin a ją c y c h nie p o w in n a p rzek raczać w arto ści
2 :1 , g d y ż m o ż e to w p ły n ąć w w ięk szy m sto p n iu na p o g o rszen ie b łęd u w y z n a c z e n ia w sp ó łrzęd n y ch p u n k tu P an iżeli n ied o trzy m an ie o p ty m aln eg o zak resu k ąta y.
W p rzy p ad k u p o m iaru o b iek tó w tech n iczn y ch o zn aczn y ch g a b ary tach k o n fig u ra c ja u k ład u teo d o litó w w z g lę d e m p o szczeg ó ln y ch p u n k tó w m ierzo n eg o o b iek tu m o ż e zn acząco od b ieg ać od p rz ed staw io n y ch zale ceń z w iązan y ch z m in im a liz a c ją b łęd ó w pom iaru , w y zn aczo n y ch d la p o jed y n cz eg o p u n k tu w cięcia. K o n ieczn e je s t, o p ró c z ro zw ażań teo rety czn y ch , ró w n ież e k sp ery m en taln e p rz e b a d a n ie i ro z p o z n a n ie zak re su b łęd ó w p o m iaru w p rz e strz e n i p o m iaro w ej objętej ty p o w y m ro zm ie sz c z e n ie m sto so w an y ch p rzy rząd ó w g eo d ezy jn y ch .
[2].
zale żn o ści [2]:
(Yopl= 1 0 9 ° 2 8 ’).
P ro b le m y m e tro lo g ii e le m e n tó w k o n stru k cy jn y ch p o jazd ó w szynow ych 153
6. B A D A N IE B Ł Ę D Ó W W Y Z N A C Z E N IA D Ł U G O Ś C I Z W Y K O R Z Y S T A N IE M G E O D E Z Y JN E G O W C IĘ C IA P R Z E S T R Z E N N E G O
W ce lu u m o żliw ien ia ro z p o z n a n ia zm ian d o kładności o k reślen ia o d leg ło ści pom iarow ej z n a k ó w b azy w zo rca, u staw io n eg o w ró żn y ch p o ło żen iach w o b szarze hali pom iarow ej, w y k o rz y sta n o sk o m p u te ry z o w a n y g e o d ezy jn y sy stem d o p o m iaró w p rzem y sło w y ch firm y L cica, w skład k tó reg o w ch o d zi T ac h o m e tr T D M 5005 o raz T eo d o lit TM 5100A . U stalono d łu g o ść b azy p o m iaro w ej dAB= 50 0 0 m m . O k reślo n o p o ło żen ie w ęzłó w d w u p o zio m o w ej sieci p o m iaro w ej, w k tó ry ch k o lejn o ustaw ian o w zo rzec na statyw ie.
W b ad an ia ch w y k o rzy stan o firm o w y w zo rzec od leg ło ści pu n k tó w pom iaro w y ch L eica L w = 899,927 m m , k tó ry w id o czn y je s t na rys. 2. P o d o k o n an iu n acelo w ań , k ażd y m z in stru m en tó w g eo d ezy jn y ch na ob y d w a zn ak i w z o rc a d łu g o ści, o b liczan o od leg ło ść p o m ięd zy p u n k tam i celo w n ic zy m i w k ażd y m z w ęzłó w sieci pom iaro w ej. P o m iary w y k o n an o z p o w tó rzen iam i dla ró żn y ch u staw ień w zorca: p oziom ych, p io n o w y ch , nach y lo n y ch pod k ątem 4 5° d la d w óch w y so k o ści sieci p o m iaro w ej 770 m m i 1600 m m nad p o zio m em z ero w y m hali po m iaro w ej.
O b lic z o n e w arto ści b e zw zg lęd n eg o b łęd u p o m iaru o d leg ło ści p u n k tó w celo w n ic zy ch w zo rca, u śred n io n e dla je g o zró żn ico w an y ch u staw ień w p o szczeg ó ln y ch w ęzłach sieci p o m iaro w ej, dla d o ln eg o p o zio m u sieci ustaw ień p rzed staw io n o na rys. 3.
R ys. 3. W iz u a liz a c ja ro zk ład u śred n ich błęd ó w b e zw zg lęd n y ch w przestrzeni p om iarow ej dla siatki u sta w ie ń na w y so k o ści h= 7 7 0 m m
Fig. 3. V isu a liz a tio n o f d istrib u tio n o f ab so lu te m ean erro rs in m easu re space fo r grid on altitu d e h = 7 7 0 m m
N a ry s. 4 p rzed staw io n o ro zk ład b łęd ó w dla w y zn aczeń o d leg ło ści p om iarow ej w zo rca u m ieszczo n eg o w w y b ra n y c h w ę z ła c h sieci p o m iaro w ej u m ieszczonej w p łaszczy źn ie na w y so k o ści osi o p ty czn y c h teodolitów .
154 A. T yka, A. G ó ralczy k , J. S m o rczew sk i, T. N o c u la k
R ys. 4. W iz u a liz a c ja ro zk ład u śred n ich b łę d ó w b e zw zg lęd n y ch w p rzestrzen i p o m iaro w ej d la siatki u staw ień na w y so k o ści h = 1 6 0 0 m m
Fig. 4. V isu alizatio n o f d istrib u tio n o f ab so lu te m ean erro rs in m easu re sp ace fo r grid on altitu d e h = l 6 00 m m
P rzep ro w ad zo n e b ad an ia u m o ż liw iły ro zp o zn an ie ro zk ład u b łęd ó w w p rzestrzen i p o m iaro w ej, co p o zw ala na o p ty m a ln ą lo k alizację m ierzo n eg o o b iek tu . N a p o d staw ie w ielo k ro tn y ch p o w tó rzeń p o m iaro w y ch stw ie rd z o n o isto tn y w p ły w w a ru n k ó w o św ietlen ia o raz czy n n ik a lu d zk ieg o zw ią z a n e g o z o p erato rem .
7. P R O B L E M Y K O N T R O L I G E O M E T R II Z E S T A W Ó W K O Ł O W Y C H W Ó Z K Ó W P O JA Z D Ó W S Z Y N O W Y C H
Z ag ad n ien ie p o m ia ró w k o n tro ln y ch , o b e jm u jący ch z ak res p ro c e d u ry o d b io rczej lub n a d zo ro w an ia e k sp lo atacy jn eg o w ó zk ó w w u k ład ach je z d n y c h p o jazd ó w sz y n o w y ch , w ch o d zi w z ak res m etro lo g ii w ie lk o śc i g e o m etry czn y ch d o ty czącej p o m iaru du ży ch w ym iarów .
P o m ia r o d p o w ied n ich w ielk o ści g e o m etry czn y ch , o b jęty ch sp e c y fik a c ją o d b io rc z ą w ó zk ó w , stan o w i p o d staw ę ich k w a lifik a c ji. N a rys. 5 p rzed staw io n o o g ó ln y w id o k o raz sp o só b w y m iaro w an ia g eo m etrii p rzy k ła d o w e g o zestaw u k o ło w eg o w ó zk a. O k reślo n e w sp ecy fik acji w arto ści to leran cji o d leg ło ści o si C i i C? o raz p rzek ątn y ch G j, G2 p o d le g a ją p o m iaro m z w y k o rzy stan iem p rzy rząd ó w do p o m ia ru d ługości.
R ys. 5. G łó w n e w y m ia ry z w ią z a n e z e sp e c y fik a c ją g eo m etrii w ó z k a Fig. 5. M ain d im en sio n o f g eo m etrical sp ecific atio n o f w h eel set
P o m iar z m o n to w an y c h u k ład ó w je z d n y c h w ó zk ó w m a na celu stw ierd zen ie:
- zg o d n o ści lub o d ch y leń ró w n o leg łeg o u staw ien ia osi o b y d w ó ch zestaw ó w k o ło w y ch w ózka,
- zg o d n o śc i lub o d ch y leń z w iązan y ch z n ie ś la d o w o śc ią k ó ! w k ieru n k u p o p rzeczn y m .
P ro b le m y m etro lo g ii e lem en tó w k o n stru k cy jn y ch p o jazd ó w szynow ych 1 5 5
P ełn a p ro ced u ra o d b io rcza d o ty czą ca geo m etrii w ó zk a o b ejm u je ró w n ież p om iary k o n tro ln e ro zstaw u o b rę c z y k ół, o ra z p o m ia ry sy m etrii elem en tó w p rzen o szący ch zasadnicze o b c ią ż e n ia z w iązan e z p o łą c z e n ie m w ó z k a w pojeździe. W d o ty ch cz as stosow anych ro zw iązan iach m etro lo g iczn y ch d o ty czą cy ch p o m iaru o d b io rczeg o geo m etrii w ó zk ó w , w k tó ry ch sto so w an e s ą m e ta lo w o -g u m o w e ele m e n ty reso ru jące, w y k o rzy stu je się najczęściej p roste p rz y rz ą d y p o m iaro w e. P o m iar w ielk o ści liniow ych je s t w y k o n y w an y przy z a sto so w a n iu liniału k resk o w eg o lub zw ijan ej taśm y p o m iaro w ej, posiadającej w artość d ziałk i elem en tarn ej W e= 1 m m . D o d atk o w o czy n n ik am i k o m p lik u jący m i zadanie p o m iaro w e są:
- b ra k p u n k tó w p o m iaro w y ch p o k ry w ający ch się z b azam i, - n ie ró w n o lc g lo ść p o w ierzch n i o d n iesien ia o b ręczy kół, - z ró ż n ic o w a n e w artości rzeczy w isty ch śred n ic kół.
W c e lu u zy sk an ia w ięk szej p recy zji p o m ia ru k o n tro lo w an y ch w ielk o ści g eo m etry czn y ch w ó zk ó w zasto so w an o w łasn e ro zw iązan ie o p rzy rząd o w an ia p o m iaro w eg o , zaw ierające o p ty c z n y u k ład k o lim a to ra i lu n ety p o m iaro w ej oraz zap ro jek to w an y n o w y sp ecjalizo w an y p rz y rz ą d do p o m iaru w ielk o ści g eo m etry czn y ch C i, C2 o ra z G ], G2 z ro z d zielczo ścią p o m ia ro w ą W e=0,001 m m ., dla k tó reg o z a p ro jek to w an o i w y konano sp ecjaln y w zorzec n astaw czy . Z e w zg lęd u na k o n iecz n o ść p o m iaru o d ch y łek w arto ści w y m iaró w G i C za sto so w a n y p rz y rz ą d p o siad a ró w n o cześn ie n astaw io n e dw ie w artości w zo rco w e długości.
W k o n stru k cji p rzy rząd u c z u jn ik o w e g o zm in im alizo w an o b łęd y w skazań p o p rzez o d p o w ied n ie u k ształto w an ie k o ń có w ek po m iaro w y ch , zap ew n ien ie w y so k ich w artości w sk aźn ik a szty w n o ści k o rp u su p rzy rząd u p o m iaro w eg o o raz p ro w ad n ic je g o zesp o łó w ru ch o m y ch .
N a ry s. 6 p rzed staw io n o sch em at o p raco w an eg o o p rzy rząd o w an ia p o m iaro w eg o w raz z u sy tu o w an y m p rzy rząd em k o n tro ln y m w p o zy cji p o m iaru odległości C2. O p rzy rząd o w an ie p o sia d a o d p o w ied n ie ele m e n ty ustalające, k tó re u m o ż liw ia ją je d n o z n a c z n e p rzejęcie położeń k ąto w y ch osi z e sta w ó w k o ło w y ch w p łaszczy źn ie p oziom ej. Z ach o w an e s ą ró w n ież w aru n k i sa m o n astaw n o ści ich p o ło żen ia na p o w ierzch n iach zew n ętrzn y ch o b ręczy k ół, przy ró w n o c z e sn y m u stalen iu p rze m ie sz c z e ń o sio w y ch w zg lęd em je d n o im ie n n y c h p o w ierzch n i czo ło w y ch o b rę c z y kół dla każdej osi.
lin io w y ch C i G ; 1 , 2 - m o ste k , K - k o lim ato r, Lp - luneta, 3 - c z u jn ik o w y p rzy rząd p o m iaro w y
Fig. 6. S ch em e o f m e a su re m e n t set to m easu re d e v ia tio n s o f lin ear q u an tities C , G;
1, 2- b rid g e, K - co llim ato r, Lp- telesco p e, 3- m easu rem en t device
Z a sto so w a n y układ o p ty c z n y k o lim ato r-lu n cta p o m iaro w a u m o żliw ia uzyskanie je d n o z n a c z n o śc i w z a jem n eg o p o ło ż e n ia p o czątk o w eg o o b y d w ó ch m o stk ó w , ja k ró w n ież k o n tro ln e g o p o m iaru o d ch y łk i k ąta p o m ięd zy o siam i zestaw ó w m ierzo n y ch w p łaszczy źn ie
156 A. T y k a, A . G ó ralczy k , J. S m o rczew sk i, T. N o cu lak
p o zio m ej. O p isan y system p o m iaro w y p o z w a la na z w ięk szen ie ro zd zielczo ści p o m iaro w ej, sk ró cen ie czasu p o m iaru o raz z m n ie jsz e n ie w p ły w u czy n n ik a ludzkiego.
8. P O D S U M O W A N IE
Z a p e w n ie n ie w y so k iej ja k o ś c i p ro d u k o w an y ch elem en tó w i zesp o łó w k o n stru k cy jn y ch p o jazd ó w je s t u w aru n k o w an e m o ż liw o śc ią d o trzy m an ia i k o n tro lo w a n ia o d p o w ied n ich w artości ich w y m ia ró w w p ro cesie p ro d u k cji. U z y sk an ie o d p o w ied n io w y so k ich w arto ści w sk a ź n ik ó w ja k o ś c i pro cesu p ro d u k cji w iąże się ze z m n ie jsz e n ie m ro zrzu tu w arto ści c h a rak tery zo w an y ch p rz e z w y n ik i p o m iaró w , p rz y u stalonej p rz e z sp ecy fik ację w y ro b u w arto ści to leran cji w y m iaru . P o tw ierd za to tezę, że d ążen ie do p o d n o szen ia ja k o ś c i, o p ró cz z ap ew n ien ia o d p o w ied n iej ja k o ś c i śro d k ó w p ro d u k cji, je s t ró w n ież u zale żn io n e od ja k o ś c i i cech m e tro lo g ic z n y c h sto so w an y ch śro d k ó w po m iaro w y ch .
S y stem y tach o m etry czn e c h a ra k te ry z u ją się w y so k ą m o b iln o ścią, z n aczn y m zak resem p o m iaro w y m oraz szero k im i m o żliw o ściam i d o sto so w an ia k o n fig u racji układ u do re a lizo w an eg o za d a n ia p o m iaro w eg o . P o zw ala to na w y k o n an ie p o m ia ró w w ielk o ści g e o m etry czn y ch k o n stru k cji sp aw an y ch o zn aczn y ch w y m iarach , z a w ierający ch ró w n ież tru d n o d o stęp n e p o w ierzch n ie o b ro b io n e p rzy ro zd zielczo ści p o m iaro w ej rzędu 0,02 m m .
W ażn y m z a g a d n ie n ie m zw iązan y m z w y k o rzy stan iem sy stem ó w p o m iaro w y ch je s t e k sp ery m en taln e p o tw ie rd z e n ie ich w łaściw o ści m etro lo g iczn y ch , tak ich ja k ro zd zielczo ść p o m iaro w a, p o w ta rz a ln o ść w y n ik ó w p o m ia ró w o ra z n iep ew n o ść p o m iaro w a w zale żn o ści od k o n fig u racji i in d y w id u aln y ch zastosow ań.
Z a sto so w a n ie ró żn ico w ej m e to d y p o m iaru do kontroli geo m etrii zestaw ó w ko ło w y ch w ó zk ó w p o jazd ó w szy n o w y ch , w p o ró w n an iu z d o ty ch cz as sto so w an y m i ro zw iązan iam i, u m o żliw iło z w ięk szen ie ro zd zielczo ści p om iarow ej o raz p o p raw ę ch a ra k te ry sty k z w iązan y ch z o c e n ą p o w tarzaln o ści w y n ik ó w p o m iaró w .
L itera tu ra
1. B ału t A ., T y k a A .: Próba o ce n y p rzy d atn o ści m etro lo g iczn ej c y fro w y ch in stru m en tó w g eo d ezy jn y ch do p o m iaru n iek tó ry ch ch a ra k te ry sty k g e o m etry czn y ch m aszy n i u rządzeń m e ch a n iczn y ch . Z N n r 63 1.1, Pol. Ś w ięto k rzy sk a, K ielce 1997.
2. Jag ielsk i A .: G eo d ezja II. W y d aw n ictw o P .W .S T A B IL L . W yd. 1. W arszaw a 2003.
3. L azzarini T.: W y k ła d y z g eo d ezji II. P W N , W a rszaw a 1980.
A b stra ct
G eo m etrical co rre c tn e ss o f th e a ssem b ly o f w h eeled sets in n ew so lu tio n s o f ab so ip tio n carts o f rail veh icles is im p o rtan t fo r k e e p in g d u rab ility an d sa fe ty o f th eir ex p lo itatio n . P ractical asp ect o f the m easu rem en ts o f w h eeled sets o f carts o f rail v e h ic le s has b een d iscu ssed . A s far as m etro lo g ical a sp ect is co n cern ed , the p ro b lem is co n n ected w ith the m easu re m e n ts o f o b jects o f g re a t o v e ra ll d im e n sio n s th at req u ire special e q u ip m e n t so lutions.
P o ssib ilitie s o f m easu rem en ts in d isp en sab le g eo m etrical q u an tities, w itch is in clu d ed in bo th re c e iv in g and ex p lo itin g in sp ectio n s o f w h eeled sets h as b een d iscu ssed . M o reo v er a m ain lim itatio n c o n n e c te d w ith d ifferen t accessib le m etro lo g ical so lu tio n s has b e e n d iscu ssed . O w n so lu tio n s o f m easu rem en t d ev ice s has b een presen ted .
