Inertiamittauslaitteiston soveltaminen ratageometrian mittauksessa

Abstract

Ratageometrian mittaaminen on oleellinen osa radanrakentamista ja kunnossapitoa. Radan huono kunto aiheuttaa ennen kaikkea turvallisuusriskejä henkilöliikenteelle, mutta myös esimerkiksi matkustusmukavuuden heikkenemistä ja rataan kohdistuvien kuormitusten kasvamista. Radan kuntoa mitataan nykyisillä radantarkastusmittauksilla verrattain harvoin ja radassa tapahtuvat geometriavirheet ovat omiaan entisestään lisäämään virheiden suurusluokkaa ja määrää. Lisäksi kunnossapitotyön aikana raskaan radantarkastusvaunun käyttö on hankalaa ja perinteiset takymetreilla tapahtuvat mittaukset eivät tuota jatkuvaa mittaustietoa ja ovat verrattain hitaita. Inertiamittauksella tarkoitetaan kiihtyvyyteen perustuvaa mittausta. Inertiamittauksen avulla saatava mittaustieto tuottaa jatkuvaa ja tarkepisteillä sekä GPS-mittauksella saatuun tietoon yhdistettynä myös absoluuttista mittaustietoa mitatusta rataosuudesta. Inertiamittaukseen perustuvaa paikannusta on hyödynnetty laiva- ja lentoliikenteessä jo vuosikymmenien ajan. Radanrakentamisessa tai kunnossapidossa inertiamittausta ei maailmalla vielä laajamittaisesti hyödynnetä ja tässä työssä on tarkoitus tutkia, että riittääkö inertiamittauslaitteiston tarkkuus radantarkastusmittausten tarpeisiin. Tässä työssä valittiin inertiamittauslaitteistolle kaksi eri sovellusta. Ensimmäisessä tarkastellaan, että voidaanko laitteistoa hyödyntää pienen kokonsa ja verrattain edullisen hintansa vuoksi säännöllisesti liikennöivässä kalustossa. Toinen sovellus on erityinen työnaikaisiin ja tukemistyötä edeltäviin mittauksiin tarkoitettu radantarkastuskärry. Molempien sovelluksien osalta tutkimus keskittyy laitteiston mittatarkkuuden riittävyyteen. Kärryllä tapahtuvalla inertiamittauksella voidaan parhaimmillaan riittävällä tarkepisteiden määrällä saavuttaa alle yhden millimetrin suuruinen mittavirhe. Tällöin voidaan katsoa laitteiston tarkkuuden olevan vähintäänkin riittävä radanrakentamiseen ja tuentaan liittyviin mittauksiin. Säännöllisesti liikennöivällä kalustolla mittatarkkuus ja etenkin mittausten toistettavuus koettiin kuitenkin ongelmaksi, ja menetelmä soveltuu lähinnä radan pystygeometriassa tapahtuvien äkillisten muutosten seuraamiseen, jolloin varsinaisella mittauskalustolla tehtäviä mittauksia voitaisiin tarkemmin kohdentaa alueille, joilla ongelmia esiintyy.