Bachelor's Thesis

Modern Approaches to the Detection of Rail and Wheel Defects

Final Thesis 2.13 MB

Author of thesis: Bc. Daniel Šindelář

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Radovan Galas, Ph.D.

Reviewer: Ing. Daniel Kvarda, Ph.D.

Abstract:

This thesis addresses the issue of detecting defects in rails and wheels. Early diagnosis of defects is essential for ensuring safety. The main objective of this thesis was to conduct a critical evaluation of traditional and modern methods. A total of 14 approaches were selected and analyzed, which adequately represent the broad spectrum of available technologies. The results show that none of the methods mentioned is universal, and each has certain limitations. A key finding is the need to appropriately combine individual technologies, thereby eliminating their individual shortcomings and achieving a reliable and comprehensive inspection of the material under examination. The text also includes a description of the most serious defects and a discussion of predictive maintenance, which is becoming increasingly prevalent. The thesis offers a systematic summary of the entire subject, and its results can assist students, researchers, and practitioners who generally deal with non-destructive testing (NDT) methods.

Keywords:

Defect detection, non-destructive testing (NDT), railway rails, railway wheels, predictive maintenance

Date of defence

12.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky oponenta. 1) Navrhněte konfiguraci přenosného ručně tlačeného měřicího vozíku určeného pro diagnostiku kolejnic. Které detekční metody byste zvolil pro zajištění co nejkomplexnější detekce vad a jaké jsou důvody jejich výběru? - zodpovězeno 2) V práci zmiňujete prediktivní údržbu. Které z popsaných metod jsou podle vás nejvhodnější pro implementaci systému prediktivní údržby železniční infrastruktury a z jakého důvodu? - zodpovězeno prof.Vrbka - Jaké jsou nejčastější typy závad na kolejnici? - zodpovězeno Kde vznikají trhliny a kam se šíří? - zodpovězeno Ing.Vlašic - Jakou rychlostí se šíří akustické vlny v kolejnici? - zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Radovan Galas, Ph.D. (místopředseda)
Ing. František Vlašic, Ph.D. (člen)
Ing. Daniel Kvarda, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Vaverka, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Radovan Galas, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá moderními přístupy k detekci defektů železničních kolejnic a kol, což je téma s přímým dopadem na bezpečnost a spolehlivost železničního provozu. Práce je rešeršně-syntetického charakteru, což plně odpovídá zadání. Rešeršní část je dobře strukturovaná a logicky členěná. Student nejprve přiblížil problematiku přenosu zatížení v kontaktu kola a kolejnice, popsal nejzávažnější typy vad a jejich klasifikaci a teprve poté přistoupil k přehledu detekčních metod. Celkem bylo vybráno a popsáno 14 metod zahrnujících metody založené na různých fyzikálních principech. Pozitivně hodnotím zejména pečlivý výběr literárních zdrojů, které tvoří převážně recenzované vědecké články. Za samostatný přínos považuji vlastní klasifikační schéma vad železničních kol a srovnávací tabulku v kapitole Diskuze, která přehledně shrnuje zjistitelné vady, výhody a omezení jednotlivých metod. Rozsah práce je přiměřený, text je stylisticky na dobré úrovni a práce je logicky členěna.

Mám nicméně i několik výhrad. Na některých místech se text částečně opakuje a terminologie není vždy použita zcela důsledně. Je škoda, že se student více neinspiroval studiemi zabývajícími se metodami strojového učení a umělé inteligence pro zpracování dat ze senzorů a jejich využitím v prediktivní údržbě a digitalizaci železniční infrastruktury. Tato oblast je v současnosti velmi aktivně rozvíjena, přičemž data z detekčních systémů tvoří přirozený vstup pro algoritmy prediktivní údržby a širší digitalizaci železničních sítí.

Z pozice vedoucího práce mohu konstatovat, že student pracoval takřka zcela samostatně a připomínky, které dostal, byl schopen vždy zapracovat. Práce naplňuje cíle zadání a současně splňuje veškeré požadavky kladené na bakalářskou práci. S přihlédnutím k samostatnosti studenta, kvalitnímu výběru zdrojů a celkové úrovni zpracování uděluji hodnocení „A“ a práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Daniel Kvarda, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá rešerší metod detekce defektů železničních kol a kolejnic. V první části práce autor identifikuje hlavní typy poškození kol a kolejnic a popisuje jejich vznik a projevy. V hlavní části textu jsou představeny vybrané metody detekce, přičemž práce pokrývá většinu současně používaných přístupů. Fyzikální principy jednotlivých metod jsou dostatečně popsány a vhodně doplněny názornými obrázky. U většiny metod se autor snaží uvést důležité informace týkající se jejich využití, způsobu instalace a základních výhod a nevýhod.

Přestože je rozsah zpracovaných metod poměrně široký, jejich hodnocení není provedeno jednotným způsobem. V některých případech jsou uvedeny detekovatelné typy defektů, jinde ne a take chybí informace o omezeních metody z hlediska velikosti, hloubky nebo umístění detekované vady. Hlavní přínos rešeršní práce by přitom měl spočívat zejména v systematickém porovnání a kritickém zhodnocení jednotlivých metod.

Úvodní souhrnná tabulka metod v diskusi je poměrně nepřehledná a neumožňuje snadné srovnání jednotlivých přístupů. Vhodnější by bylo rozdělit hodnocení podle klíčových parametrů, například na kontaktní a bezkontaktní metody, rychlost měření, hloubku detekce, možnost měření za provozu nebo typy detekovatelných defektů. Tyto parametry by bylo možné uvést formou separátní přehledné tabulky, případně pomocí jednoduchého binárního hodnocení (ano/ne) pro jednotlivé typy vad. Na základě takového srovnání by následně bylo možné formulovat kritické zhodnocení a doporučení pro praktické využití jednotlivých metod.

Za méně vhodné považuji také rozdělení metod na „tradiční“ a „moderní“, protože z textu není zcela zřejmé, podle jakých kritérií je toto členění provedeno. V této části by bylo vhodné doplnit podrobnější diskusi zaměřenou na schopnosti jednotlivých metod, jejich omezení a vhodnost pro detekci konkrétních typů defektů.

Práce rovněž postrádá systematické porovnání parametrů jednotlivých metod, jako jsou přesnost, citlivost, náročnost obsluhy, pořizovací a provozní náklady nebo možnost automatizace. Zejména oblast prediktivní údržby, která je v práci uvedena jako jeden z cílů není dále rozpracována a zůstává pouze na úrovni obecných informací bez hlubší vazby na popisované metody.

Po formální stránce je práce zpracována na dobré úrovni. Text je psán srozumitelně, odborným stylem a s minimem jazykových nedostatků. Použitá literatura je relevantní a odpovídá zaměření práce.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment C
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality C
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Navrhněte konfiguraci přenosného ručně tlačeného měřicího vozíku určeného pro diagnostiku kolejnic. Které detekční metody byste zvolil pro zajištění co nejkomplexnější detekce vad a jaké jsou důvody jejich výběru?
  2. V práci zmiňujete prediktivní údržbu. Které z popsaných metod jsou podle vás nejvhodnější pro implementaci systému prediktivní údržby železniční infrastruktury a z jakého důvodu?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová