A vasúti infrastruktúra a modern közlekedési hálózatok fontos eleme, amelynek folyamatos monitorozása és karbantartása elengedhetetlen a hatékony és biztonságos üzemeltetéshez. A vasúti pályaszerkezetek hagyományos vizsgálati módszerei gyakran időigényesek és zavarják az üzemelést.
A kutatás a vasúti pályainfrastruktúra roncsolásmentes vizsgálatára szolgáló georadar (GPR) rendszerek átfogó vizsgálatát kívánja megvalósítani a rétegvastagság mérésre, az anyagjellemzők meghatározására és a szerkezeti homogenitására vonatkozóan. A kutatás célja olyan vonatra szerelhető GPR-rendszerekre vonatkozó módszertanok vizsgálata, amelyek képesek a folyamatos, nagy sebességű adatgyűjtésre, és azok kiértékelésére.
A kutatás különös hangsúlyt fektetne az automatizált értelmezési algoritmusok kidolgozására a valós idejű minőség-ellenőrzéshez, valamint az elektromágneses tulajdonságok és a merevségi jellemzők és a talajstabilizációk minősítése közötti kapcsolat vizsgálatára. A kutatás fejlett jelfeldolgozási technikákat, gépi tanulási algoritmusokat és többfrekvenciás GPR-elemzést fog integrálni az automatizált hibaérzékelés és a mennyiségi állapotértékelés jelenlegi korlátainak leküzdése érdekében.
A várt eredmények között szerepelnek a vonatra szerelt GPR-rendszer bevezetésére vonatkozó, validált protokollok, a GPR-méréseket a vizsgált rétegek teljesítményértékelésével összekapcsoló prediktív modellek, valamint a karbantartás optimalizálását segítő döntéstámogató eszközök. Ez a munka jelentősen hozzájárul a vasúti infrastruktúra-kezelés fejlődéséhez a roncsolásmentes vizsgálati képességek fejlesztése révén, támogatva az átállást a prediktív karbantartási stratégiákra és a javított eszközkezelési gyakorlatokra.
A kutatási munka során elvégzendő feladatrészek:
• A korábbi nemzetközi mérési gyakorlat és eredmények áttekintése és feldolgozása.
• GPR mérések és laboratóriumi vizsgálatok eredményeinek összevetése. Összefüggések meghatározása a zúzottkő ágyazat és a földművek fizikai tulajdonságaira vonatkozóan.
• Big data elemzések készítése a nagy mennyiségű adat kezelése és feldolgozása érdekében.
• A GPR mérésekkel meghatározott jellemzők feldolgozását és a vizsgálat szakaszok kiértékelését elvégző eljárás kidolgozása.
***
Railway infrastructure represents a critical component of modern transportation networks, requiring continuous monitoring and maintenance to ensure operational safety and efficiency. Traditional assessment methods for railway track structures are often invasive, time-consuming, and disruptive to operations.
This research proposes a comprehensive investigation into advanced Ground Penetrating Radar (GPR) systems for non-destructive evaluation of railway track infrastructure, focusing on layer thickness measurement, material property characterization, and structural integrity assessment. The study will develop and validate methodologies for train-mounted GPR systems capable of continuous, high-speed data acquisition and analysis.
Specific emphasis will be placed on developing automated interpretation algorithms for real-time quality control, investigating the relationship between electromagnetic properties and stiffness characteristics, and establishing protocols for soil stabilization assessment. The research will integrate advanced signal processing techniques, machine learning algorithms, and multi-frequency GPR analysis to overcome current limitations in automated defect detection and quantitative condition assessment.
Expected outcomes include validated protocols for train-mounted GPR implementation, predictive models linking GPR measurements to structural performance, and decision-support tools for maintenance optimization. This work will contribute significantly to the advancement of railway infrastructure management through enhanced non-destructive testing capabilities, supporting the transition toward predictive maintenance strategies and improved asset management practices.
The tasks to be carried out in the research work:
• Review and analysis of previous international measurement practices and results.
• Comparison of GPR measurements and laboratory test results. Determine correlations regarding the physical properties of ballast and earthworks.
• Conducting big data analyses to manage and process large volumes of data.
• Development of a procedure for processing GPR-derived properties and evaluating the survey sections.
1. A. Alzarrad, C. Wise, A. Chattopadhyay, S. Chowdhury, A. Cisko, and J. Beasley, “Railroad Infrastructure Management: A Novel Tool for Automatic Interpretation of GPR Imaging to Minimize Human Intervention in Railroad Inspection,” CivilEng, vol. 5, no. 2, pp. 378–394, Apr. 2024, doi: 10.3390/civileng5020019.
2. S. S. Artagan and V. Borecky, “Advances in the nondestructive condition assessment of railway ballast: A focus on GPR,” NDT & E International, vol. 115, p. 102290, Oct. 2020, doi: 10.1016/j.ndteint.2020.102290.
3. G. Liu, Z. Peng, G. Jing, S. Wang, Y. Li, and Y. Guo, “Railway ballast layer inspection with different GPR antennas and frequencies,” Transportation Geotechnics, vol. 36, p. 100823, Sep. 2022, doi: 10.1016/j.trgeo.2022.100823.
4. J. Gustafsson, “Case: mapping railroad ballast and geology using ground penetrating radar,” in Engineering Geophysics, London: CRC Press, 2022, pp. 187–189. doi: 10.1201/9781003184676-27.
5. Farhad Kooban, Aleksandra Radlińska, Reza Mousapour, and Maryam Saraei, “Advanced technology in railway track monitoring using the GPR Technique: A Review.,” ArXiv, abs/2501.11132., Jan. 2025, pp. 168–175.
6. L. Bianchini Ciampoli, A. Calvi, and F. D’Amico, “Railway Ballast Monitoring by GPR: A Test-Site Investigation,” Remote Sens (Basel), vol. 11, no. 20, p. 2381, Oct. 2019, doi: 10.3390/rs11202381.
1. Geotechnics
2. Transportation Research Board
3. Construction and Building Materials
4. Periodica Polytechnica
5. Útügyi Lapok
1. Vámos M., Szendefy J.: Temperature Effects on Traffic Load-Induced Accumulating Strains in Flexible Pavements Strucutres International Journal of Pavement Research and Technology 2024 https://doi.org/10.1007/s42947-024-00466-4
2. Hoseinimighani H.., Szendefy J.: A Review on Mechanisms of Thermally Induced Volume Changes in Fine Soil Minerals 2022 Vol 12 Issue 5, 572 (2022) https://doi.org/10.3390/min12050572
3. Chovanyecz E., Koch E., Szendefy J.: Útmutató talajjavítási módszerek alkalmazásához Magyar Mérnöki Kamara Geotechnikai Tagozat 2015
4. Vámos M., Szendefy J.: Calculation Method for Traffic Load-Induced Permanent Deformation in Soils under Flexible Pavements Geotechnics Vol 3 (3) 2023 https://doi.org/10.3390/geotechnics3030051
5. Waleed S. M., NagyB., Szendefy J. Thermal performance of foam glass aggregate at different compaction ratios Buildings, Vol 13(7) 2023 https://doi.org/10.3390/buildings13071844
1. Q. Alhonati, J. Szendefy, B. Vásárhelyi: Effect of Changing Sand Content on Liquid Limit and Plasticity Index of Clay GEOTECHNICS ( 2673-7094) Vol 5 Issue 1, 11 p. (2025) https://doi.org/10.3390/geotechnics5010004
2. Hoseinimighani H.., Szendefy J.: A Review on Mechanisms of Thermally Induced Volume Changes in Fine Soil Minerals 2022 Vol 12 Issue 5, 572 (2022) https://doi.org/10.3390/min12050572
3. Vámos M., Szendefy J.: Overconsoldiation Stress and Strain Condition of Pavement Layers as a Result of Preloading during Construction Periodica Polytechnica Civil Engineering Vol 67 No 4, (2023) https://doi.org/10.3311/PPci.22258
4. Szendefy J., Back M.: Reziliens modulus mérése és talajstabilizációknál mért értéke Útügyi Lapok Vol 5. No 2., 64-72. (2017)
5. Mustafa W., Szendefy J.: Impact of compaction ration and loading period on compressional behaviour of foam glass aggregates Construction and Building Materials, Elsivier Volume 343 (2022) https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128111
A vasút fejlesztése fontos cél az Európai Unióban, melynek keretén belül hazánkban is jelentős vasútépítési és átépítési munkák várhatóak. A munkák előkészítésénél fontos elem a meglévő infrastruktúra felmérése és állapotának értékelése. A fejlesztéssel kapcsolatban már elindult az ipari partnerekkel való egyeztetés, így a V-Híd és az osztrák vasúti karbantartó- és építőgépeket gyártó Plasser cégekkel több körös egyeztetésen van túl a BME Építőmérnöki Kar.