The diploma thesis deals with design and development of the system which detects and numbers train carriages in compliance with International Union of Railways. Firstly, methods for correct detection of passing wheel including time records are analysed. Also, the summary of detection sensors used in railway industry is referred. I analyse meaning of each digit in numbering according to the UIC. The system solution is designed and the interaction and communication with other sub-systems is discussed. I put emphasis on the kind of solution that returns as accurate record as possible under any circumstances. The system operates in real time. Further, the results of measuring program are back-tested in order to verify low-deviation of measuring system component. The following section describes program prototype, which processes the recorded data. The algorithms which I used for the detection of wheel and train carriages are described. In the following chapter I discuss the usage of an external camera detecting the numbers in accordance to the UIC. In the last chapter, I describe the test environment in which the solution has been tested, and summarize the results of tests on a real life railway.

<p>Train transportation is a vital part of the transportation system of today anddue to its safe and environmental friendly concept it will be even more impor-tant in the future. The speeds of trains have increased continuously and withhigher speeds the aerodynamic effects become even more important. One aero-dynamic effect that is of vital importance for passengers’ and track workers’safety is slipstream, i.e. the flow that is dragged by the train. Earlier ex-perimental studies have found that for high-speed passenger trains the largestslipstream velocities occur in the wake. Therefore the work in this thesis isdevoted to wake flows. First a test case, a surface-mounted cube, is simulatedto test the analysis methodology that is later applied to a train geometry, theAerodynamic Train Model (ATM). Results on both geometries are comparedwith other studies, which are either numerical or experimental. The comparisonfor the cube between simulated results and other studies is satisfactory, whiledue to a trip wire in the experiment the results for the ATM do not match.The computed flow fields are used to compute the POD and Koopman modes.For the cube this is done in two regions of the flow, one to compare with a priorpublished study Manhart & Wengle (1993) and another covering more of theflow and especially the wake of the cube. For the ATM, a region containing theimportant flow structures is identified in the wake, by looking at instantaneousand fluctuating velocities. To ensure converged POD modes two methods toinvestigate the convergence are proposed, tested and applied. Analysis of themodes enables the identification of the important flow structures. The flowtopologies of the two geometries are very different and the flow structures arealso different, but the same methodology can be applied in both cases. For thesurface-mounted cube, three groups of flow structures are found. First groupis the mean flow and then two kinds of perturbations around the mean flow.The first perturbation is at the edge of the wake, relating to the shear layerbetween the free stream and the disturbed flow. The second perturbation isinside the wake and is the convection of vortices. These groups would then betypical of the separation bubble that exists in the wake of the cube. For theATM the main flow topology consists of two counter rotating vortices. Thiscan be seen in the decomposed modes, which, except for the mean flow, almostonly contain flow structures relating to these vortices.</p> / QC 20100518 / Gröna Tåget

La régulation ferroviaire sur de vastes zones est un problème complexe. Elle intervient dans la phase opérationnelle de la production. Son rôle consiste à trouver de nouvelles solutions en termes de planification des mouvements de trains suite à l'apparition d'un incident empêchant la réalisation normale du plan de transport préétabli dans les phases amont de la production.La contribution de ce travail s'organise autour de trois axes.Le premier consiste à définir une formalisation exhaustive du système ferroviaire, associé à une représentation plus cohérente (modèle multiniveau).Le deuxième axe s'articule autour de l'étude des modèles mathématiques pour la régulation du trafic ferroviaire: évolutions d'un modèle en temps continu complet (espacements dynamiques), proposition d'un modèle innovant à temps discret et d'un modèle mixte (continu-discret) adossé au modèle multiniveau.Enfin, le dernier axe traite de la mise en oeuvre concrète au niveau industriel, en particulier des gains attendus du couplage avec un outil de simulation. / On-line re-scheduling of trains aims to find accurate solutions after an incident has occurred on the railway network. When we consider a large area, solutions consist in calculating new timetables, sequences and routes of trains. This problem asks for decision support tools based on operational research techniques.This thesis aims to develop solutions toward an operational tool, it articulates around three main parts. The first part defines an exhaustive model of the railway system operations and a multiscalable description of the infrastructure.The second part presents three mathematical models of the rescheduling problem associated with this description. We preset a exhaustive continuous time based model including headways that take into account speeds of trains, plus a discrete time based model and an hybrid model combining both formulations.The last part describes first implementations and the global framework we need to develop in order to solve the real world problem. It emphases on expected synergies, specilaly between simulation and optimization techniques.

<p>Ciljevi: U kliničkoj praksi se rutinski upotrebljava vizuelna metoda evaluacije TOF testa, koja ne pruža u potpunosti precizne podatke u periodu oporavka neuromi&scaron;ićne blockade. Neophodno je ispitati mogućnost upotrebe specifičnije i preciznije metode u TOF monitoring, kao &scaron;to je kvantitativna TOF metoda. Određivanje razlike između vrednosti T1 i T4 mi&scaron;ićnih kontrakcija, dobijenih kvantitativnom TOF metodom, može biti precizan pokazatelj prisustva neuromi&scaron;ićne blokade na testiranom mi&scaron;iću. Takođe, aplikacijom kvantitativne TOF metode, neophodno je utvrditi da li kod različitih mi&scaron;ića postoji različit period oporavka od prisustva neuromi&scaron;ićne blokade. Upotreba kvantitativne TOF metode, i poređenje T4 / T1 odnosa između različitih mi&scaron;ića, može biti pokazatelj postojanja razlika u oporavku od prisustva neuromi&scaron;ićne blokade. Materijal i metode: U istraživanju je analiziran oporavak od prisustva neromi&scaron;ićne blokade na m.abductor hallucis i m. interosseus dorsalis primus aplikacijom kvantitativnog TOF testa u toku ortopedskih hirur&scaron;kih procedura na kičmenom stubu uz upotrebu intraoperativnog neurofiziolo&scaron;kog monitoring kod 147 bolesnika. T4/T1 odnos je određen na testiranom mi&scaron;iću stopala i &scaron;ake, obavljena je klasifikacija ispitanika u odnosu na dozu neuromi&scaron;ićnog blokatora i proteklo vreme od apilikacije. Poređenjem T4/T1 odnosa između testiranih mi&scaron;ića utvrđene su razlike u oporavku od prisustva neuromi&scaron;ićne blokade. Vizuelnom TOF metodom je vr&scaron;ena procena neuromi&scaron;ićne blokade od strane anesteziologa, stimulacijom n.ulnaris i praćenjem kontrakcije m.adductor pollicis. Rezultati dobijeni vizuelnom TOF metodom su upoređeni sa rezultatima dobijenim kvantitativnom TOF metodom na m. interosseus dorsalis primus. Rezultati: Postoje značajne razlike u T4/T1 odnosu između testiranih mi&scaron;ića na stopalu i &scaron;aci (p&lt;0.05). T4/T1 odnos određen na m.abductor hallucis ima niže vrednosti, odnosno brži oporavak, u odnosu na m. interosseus dorsalis primus (p&lt;0.05). Kvantitativnom TOF metodom dobijeni su pouzdani rezultati o proceni neuromi&scaron;ićne blokade kod svih testiranih bolesnika, dok su vizuelnom TOF metodom dobijeni kod 40 % testiranih bolesnika. Rezultati pokazuju da postoje značajne razlike u pouzdanosti i preciznosti između kvantitativne i vizuelne TOF metode. Zaključak: Kvantitativna TOF metoda je klinički prihvatljiva i pouzdana metoda u proceni prisustva neuromi&scaron;ićne blokade. Razlike u oporavku od neuromi&scaron;ićne blokade uočene kod različitih mi&scaron;ića, ukazuju da je TOF monitoring neophodan na određenoj mi&scaron;ićnoj regiji koja pruža pouzdane i precizne podatke o neuromi&scaron;ićnoj blokadi regije na kojoj se hirur&scaron;ka procedura obavlja. Kvantitativna TOF metoda pruža preciznije podatke o stepenu prisustva neuromi&scaron;ićne blokade u odnosu na vizuelnu subjektivnu TOF metodu.</p> / <p>Purpose: In clinical practice routinely used method of TOF test is visual method of interpretation. This method does not provide completely reliable data in period of spontaneous recovery from neuromuscular blockade. It is necessary to investigate possibility of application of more specific and more accurate method in TOF monitoring, such as quantitative TOF method. Determination of difference between the values of T1 and T4 muscle contraction, obtained by quantitative TOF method, may indicate the presence of neuromuscular blockade on tested muscle. In addition to this, by application of quantitative TOF method, it is necessary to determine is there a difference in period of recovery from neuromuscular blockade between defferent muscles. Comparison of T4/T1 ratios between different muscles may indicate presence of different period of recovery from neuromuscular blockade. Methods: Study analyzed differences between recovery of foot - abductor hallucis muscle and hand - first dorsal interosseous muscle by application of quantitative TOF test on 147 patients undergoing lumbar spine surgery. T1 to T4 decrements on hand and foot TOF were determined and classified into different groups, depending of neuromuscular blocking agents (NMBA) dose and elapsed time after administration. T1 - T4 decrements were compared between hand and foot TOF and differences between muscle recovery were determined. Visual method of TOF test was performed by anesthesiologists, by using peripheral nerve stimulator and stimulating ulnar nerve. Quantitative TOF test was measured on first dorsal interosseous muscle, and compared with visual TOF results obtained on adductor pollicis muscle. Results: There are significant differences between T1 - T4 decrements obtained on tested muscles of hand and foot (p&lt;0.05). T1-T4 decrement determined on abductor hallucis muscle had lower values, respectively more rapid recovery, than first dorsal interosseous muscle (p&lt;0.05). Quantitative method of TOF test had reliable and correct results in all tested subjects, while visual interpretation of TOF method showed accurate results in 40 % of all cases. Results indicated that significant difference was present between quantitative and visual method of TOF interpretation. Conclusions: Difference between observed recovery of hand and foot muscles is indicating that quantitative TOF test should be performed on specific site for which accurate data about the level of neuromuscular blockade is needed. During lumbar spine surgery, in addition to hand TOF, foot TOF should be included as it provides more accurate data needed for neurophysiological intraoperative monitoring. Quantitative TOF method provides more accurate data about level of neuromuscular blockade if compared with subjective visual TOF method.</p>

Cette thèse développe une méthodologie originale et non intrusive de construction de modèles de substitution applicable à des modèles physiques multiparamétriques.La méthodologie proposée permet d’approcher en temps réel, sur l’ensemble du domaine paramétrique, de multiples quantités d’intérêt hétérogènes issues de modèles physiques.Les modèles de substitution sont basés sur des représentations en train de tenseurs obtenues lors d'une phase hors ligne de calculs intensifs.L'idée essentielle de la phase d'apprentissage est de construire simultanément les approximations en se basant sur un nombre limité de résolutions du modèle physique lancées à la volée.L'exploration parcimonieuse du domaine paramétrique couplée au format compact de train de tenseurs permet de surmonter le fléau de la dimension.L'approche est particulièrement adaptée pour traiter des modèles présentant un nombre élevé de paramètres définis sur des domaines étendus.Les résultats numériques sur des lois élasto-viscoplastiques non linéaires montrent que des modèles de substitution compacts en mémoire qui approchent précisément les différentes variables mécaniques dépendantes du temps peuvent être obtenus à des coûts modérés.L'utilisation de tels modèles exploitables en temps réel permet la conception d'outils d'aide à la décision destinés aux experts métiers dans le cadre d'études paramétriques et visent à améliorer la procédure de calibration des lois matériaux. / This thesis presents a novel non-intrusive methodology to construct surrogate models of parametric physical models.The proposed methodology enables to approximate in real-time, over the entire parameter space, multiple heterogeneous quantities of interest derived from physical models.The surrogate models are based on tensor train representations built during an intensive offline computational stage.The fundamental idea of the learning stage is to construct simultaneously all tensor approximations based on a reduced number of solutions of the physical model obtained on the fly.The parsimonious exploration of the parameter space coupled with the compact tensor train representation allows to alleviate the curse of dimensionality.The approach accommodates particularly well to models involving many parameters defined over large domains.The numerical results on nonlinear elasto-viscoplastic laws show that compact surrogate models in terms of memory storage that accurately predict multiple time dependent mechanical variables can be obtained at a low computational cost.The real-time response provided by the surrogate model for any parameter value allows the implementation of decision-making tools that are particularly interesting for experts in the context of parametric studies and aim at improving the procedure of calibration of material laws.

Load control design is one of the major cornerstones of radio resource management in today's UMTS networks. A WCDMA cell's ability to utilize available spectrum efficiently, maintain system stability and deliver minimum quality of service (QoS) requirements to in-cell users builds on the algorithms employed to manage the load. Admission control (AC) and congestion control (CC) are the two foremost techniques used for regulating the load, and differing environments will place varying requirements on the AC and CC schemes to optimize the QoS for the entire radio network. This thesis studies a real-life situation where cells are put under strenuous conditions, investigates the degrading effects a high-speed train has on the cell's ability to maintain acceptable levels of QoS, and proposes methods for mitigating these effects. The scenario is studied with regard to voice traffic where the limiting radio resource is downlink power. CC schemes that take levels of fairness into account between on-board train users and outdoor users are proposed and evaluated through simulation. Methods to anticipatorily adapt radio resource management (RRM) in a cell to prepare for a train is proposed and evaluated through simulation. A method to detect a high-speed train in a cell, and the users on it, is outlined and motivated but not simulated. Simulation results are promising but not conclusive. The suggested CC schemes show a surprising tendency towards an increase in congestion avoidance performance. Proactive RRM shows a significant increase in QoS for on-board users. No negative effects to users in the macro environment is noticed, with regard to the studied metrics.

Un modèle de trains planétaires est proposé afin de tenir compte de l'influence d'erreurs de position et d'excentricités en lien avec d'éventuels montages 'flottants' sur le comportement dynamique d'une transmission. La formulation théorique repose sur le formalisme des torseurs de déplacements infinitésimaux pour simuler à la fois les erreurs géométriques et les degrés de liberté du modèle. Une des propriétés principales de cette approche est que la géométrie des engrènements et les excitations correspondantes sont couplées aux degrés de liberté, conduisant ainsi à des excitations complexes présentant des modulations d'amplitude et de phase. Les résultats de simulation sont comparés avec des mesures sur banc d'essai et un très bon accord est obtenu en terme de partage de charge entre les satellites, validant ainsi le modèle de contact développé. Enfin, des résultats d'études paramétriques portant sur le rôle de certaines erreurs ainsi que sur l'apport éventuel de solaire et/ou satellites flottants dans des applications grandes vitesses concluent ce travail de thèse.

Les voies ferrées sont de plus en plus sollicitées: le nombre de trains à grande vitesse, leur vitesse et leur charge ne cessent d'augmenter, ce qui contribue à la formation de défauts de géométrie sur la voie. En retour, ces défauts de géométrie influencent la réponse dynamique du train et dégradent les conditions de confort. Pour garantir de bonnes conditions de confort, les entreprises ferroviaires réalisent des opérations de maintenance de la voie, qui sont très coûteuses. Ces entreprises ont donc intérêt à prévoir l'évolution temporelle des défauts de géométrie de la voie pour anticiper les opérations de maintenance, et ainsi réduire les coûts de maintenance et améliorer les conditions de transport. Dans cette thèse, on analyse l'évolution temporelle d'une portion de voie par un indicateur vectoriel sur la dynamique du train. Pour la portion de voie choisie, on construit un modèle stochastique local des défauts de géométrie de la voie à partir d'un modèle global des défauts de géométrie et de big data de défauts mesurés par un train de mesure. Ce modèle stochastique local prend en compte la variabilité des défauts de géométrie de la voie et permet de générer des réalisations des défauts pour chaque temps de mesure. Après avoir validé le modèle numérique de la dynamique du train, les réponses dynamiques du train sur la portion de voie mesurée sont simulées numériquement en utilisant le modèle stochastique local des défauts de géométrie. Un indicateur dynamique, vectoriel et aléatoire, est introduit pour caractériser la réponse dynamique du train sur la portion de voie. Cet indicateur dynamique est construit de manière à prendre en compte les incertitudes de modèle dans le modèle numérique de la dynamique du train. Pour identifier le modèle stochastique des défauts de géométrie et pour caractériser les incertitudes de modèle, des méthodes stochastiques avancées, comme par exemple la décomposition en chaos polynomial ou le maximum de vraisemblance multidimensionnel, sont appliquées à des champs aléatoires non gaussiens et non stationnaires. Enfin, un modèle stochastique de prédiction est proposé pour prédire les quantités statistiques de l'indicateur dynamique, ce qui permet d'anticiper le besoin en maintenance. Ce modèle est construit en utilisant les résultats de la simulation de la dynamique du train et consiste à utiliser un modèle non stationnaire de type filtre de Kalman avec une condition initiale non gaussienne / Railways tracks are subjected to more and more constraints, because the number of high-speed trains using the high-speed lines, the trains speed, and the trains load keep increasing. These solicitations contribute to produce track irregularities. In return, track irregularities influence the train dynamic responses, inducing degradation of the comfort. To guarantee good conditions of comfort in the train, railways companies perform maintenance operations of the track, which are very costly. Consequently, there is a great interest for the railways companies to predict the long-time evolution of the track irregularities for a given track portion, in order to be able to anticipate the start off of the maintenance operations, and therefore to reduce the maintenance costs and to improve the running conditions. In this thesis, the long-time evolution of a given track portion is analyzed through a vector-valued indicator on the train dynamics. For this given track portion, a local stochastic model of the track irregularities is constructed using a global stochastic model of the track irregularities and using big data made up of experimental measurements of the track irregularities performed by a measuring train. This local stochastic model takes into account the variability of the track irregularities and allows for generating realizations of the track irregularities at each long time. After validating the computational model of the train dynamics, the train dynamic responses on the measured track portion are numerically simulated using the local stochastic model of the track irregularities. A vector-valued random dynamic indicator is defined to characterize the train dynamic responses on the given track portion. This dynamic indicator is constructed such that it takes into account the model uncertainties in the train dynamics computational model. For the identification of the track irregularities stochastic model and the characterization of the model uncertainties, advanced stochastic methods such as the polynomial chaos expansion and the multivariate maximum likelihood are applied to non-Gaussian and non-stationary random fields. Finally, a stochastic predictive model is proposed for predicting the statistical quantities of the random dynamic indicator, which allows for anticipating the need for track maintenance. This modeling is constructed using the results of the train dynamics simulation and consists in using a non-stationary Kalman-filter type model with a non-Gaussian initial condition. The proposed model is validated using experimental data for the French railways network for the high-speed trains

Un modèle de trains planétaires est proposé afin de tenir compte de l’influence d’erreurs de position et d’excentricités en lien avec d’éventuels montages ‘flottants’ sur le comportement dynamique d’une transmission. La formulation théorique repose sur le formalisme des torseurs de déplacements infinitésimaux pour simuler à la fois les erreurs géométriques et les degrés de liberté du modèle. Une des propriétés principales de cette approche est que la géométrie des engrènements et les excitations correspondantes sont couplées aux degrés de liberté, conduisant ainsi à des excitations complexes présentant des modulations d’amplitude et de phase. Les résultats de simulation sont comparés avec des mesures sur banc d’essai et un très bon accord est obtenu en terme de partage de charge entre les satellites, validant ainsi le modèle de contact développé. Enfin, des résultats d’études paramétriques portant sur le rôle de certaines erreurs ainsi que sur l’apport éventuel de solaire et/ou satellites flottants dans des applications grandes vitesses concluent ce travail de thèse. / A dynamic model of planetary gears is presented which accounts for planet position errors and eccentricities for either rigid mounts or floating members. The theoretical formulation relies on infinitesimal generalised displacement screws which can simulate both errors and deflections. A unique feature of this model is that mesh properties (geometry and excitations) are coupled with the degrees-of-freedom thus leading to complex frequency and amplitude modulated excitation sources. For a number of planetary gears, it is found that the simulated load sharing between the planets compare well with the experimental evidence thus validating the contact modelling strategy. Finally, the results of extensive parameter analyses are displayed which illustrate the role of certain errors along with the interest and drawbacks of floating sun-gears or planets in high-speed applications.

Les voies ferrées sont de plus en plus sollicitées: le nombre de trains à grande vitesse, leur vitesse et leur charge ne cessent d'augmenter, ce qui contribue à la formation de défauts de géométrie sur la voie. En retour, ces défauts de géométrie influencent la réponse dynamique du train et dégradent les conditions de confort. Pour garantir de bonnes conditions de confort, les entreprises ferroviaires réalisent des opérations de maintenance de la voie, qui sont très coûteuses. Ces entreprises ont donc intérêt à prévoir l'évolution temporelle des défauts de géométrie de la voie pour anticiper les opérations de maintenance, et ainsi réduire les coûts de maintenance et améliorer les conditions de transport. Dans cette thèse, on analyse l'évolution temporelle d'une portion de voie par un indicateur vectoriel sur la dynamique du train. Pour la portion de voie choisie, on construit un modèle stochastique local des défauts de géométrie de la voie à partir d'un modèle global des défauts de géométrie et de big data de défauts mesurés par un train de mesure. Ce modèle stochastique local prend en compte la variabilité des défauts de géométrie de la voie et permet de générer des réalisations des défauts pour chaque temps de mesure. Après avoir validé le modèle numérique de la dynamique du train, les réponses dynamiques du train sur la portion de voie mesurée sont simulées numériquement en utilisant le modèle stochastique local des défauts de géométrie. Un indicateur dynamique, vectoriel et aléatoire, est introduit pour caractériser la réponse dynamique du train sur la portion de voie. Cet indicateur dynamique est construit de manière à prendre en compte les incertitudes de modèle dans le modèle numérique de la dynamique du train. Pour identifier le modèle stochastique des défauts de géométrie et pour caractériser les incertitudes de modèle, des méthodes stochastiques avancées, comme par exemple la décomposition en chaos polynomial ou le maximum de vraisemblance multidimensionnel, sont appliquées à des champs aléatoires non gaussiens et non stationnaires. Enfin, un modèle stochastique de prédiction est proposé pour prédire les quantités statistiques de l'indicateur dynamique, ce qui permet d'anticiper le besoin en maintenance. Ce modèle est construit en utilisant les résultats de la simulation de la dynamique du train et consiste à utiliser un modèle non stationnaire de type filtre de Kalman avec une condition initiale non gaussienne / Railways tracks are subjected to more and more constraints, because the number of high-speed trains using the high-speed lines, the trains speed, and the trains load keep increasing. These solicitations contribute to produce track irregularities. In return, track irregularities influence the train dynamic responses, inducing degradation of the comfort. To guarantee good conditions of comfort in the train, railways companies perform maintenance operations of the track, which are very costly. Consequently, there is a great interest for the railways companies to predict the long-time evolution of the track irregularities for a given track portion, in order to be able to anticipate the start off of the maintenance operations, and therefore to reduce the maintenance costs and to improve the running conditions. In this thesis, the long-time evolution of a given track portion is analyzed through a vector-valued indicator on the train dynamics. For this given track portion, a local stochastic model of the track irregularities is constructed using a global stochastic model of the track irregularities and using big data made up of experimental measurements of the track irregularities performed by a measuring train. This local stochastic model takes into account the variability of the track irregularities and allows for generating realizations of the track irregularities at each long time. After validating the computational model of the train dynamics, the train dynamic responses on the measured track portion are numerically simulated using the local stochastic model of the track irregularities. A vector-valued random dynamic indicator is defined to characterize the train dynamic responses on the given track portion. This dynamic indicator is constructed such that it takes into account the model uncertainties in the train dynamics computational model. For the identification of the track irregularities stochastic model and the characterization of the model uncertainties, advanced stochastic methods such as the polynomial chaos expansion and the multivariate maximum likelihood are applied to non-Gaussian and non-stationary random fields. Finally, a stochastic predictive model is proposed for predicting the statistical quantities of the random dynamic indicator, which allows for anticipating the need for track maintenance. This modeling is constructed using the results of the train dynamics simulation and consists in using a non-stationary Kalman-filter type model with a non-Gaussian initial condition. The proposed model is validated using experimental data for the French railways network for the high-speed trains