DB Systemtechnik - 数字离合器 DB Systemtechnik - 数字离合器 | HBM

使用HBM的坚固移动测量技术来测试和认证数字自动离合器(DAC)

2020年6月,德国联邦数字与运输部(BMDV)启动了一个国家研究项目,为在欧洲铁路货运启动数字自动离合做准备。在设计原型中,哪一个是合适的?在第一个测试阶段,HBM的坚固可靠的测量技术在很大程度上解决了这一问题。

BMDV的研究项目“DAC演示——铁路货运数字自动耦合(DAC)演示、测试和认证的试点项目”分为两个阶段,将于2022年12月结束。承包实施 DAC4EU,(欧洲数字自动耦合)项目的联合体成员包括德国铁路公司及其子公司DB Cargo AG。在德国方面, DB Systemtechnik GmbH 负责在第一阶段对各种耦合器设计进行测试。在此,工程师对四家制造商的原型进行了广泛测试,以确定其在日常使用中的适用性。为了在恶劣的环境条件下获得可靠和精确的测量结果,他们采用了 HBM SomatXR坚固型数据采集系统。

问题

DB Systemtechnik GmbH与德国铁路公司签订合同,对四种不同的数字耦合器原型进行验证。为了确定它们在预定义测试运行期间的特性,需要进行大量的机械量测量,同时记录这些信号。此外,尽管存在多种不利的外部条件,但测量结果必须精确且可重复。

方案

在测试中,DB Systemtechnik使用了 HBM SomatXR 数据采集系统。其完美匹配的组件——通用测量模块、数据记录仪和附件——非常适合在恶劣环境中移动使用。

结果

由于采用了 HBM SomatXR测量技术,DB Systemtechnik 能够精确记录各种数字耦合器原型的机械特性。该系统能在长时间内可靠地记录和处理多种不同测量任务中的大量数据。根据评估数据,欧洲委员会选择出了最佳耦合器设计。该设计目前正在进行进一步的实验和测试。

在DAC项目的第一阶段,目标是尽可能准确地确定不同耦合器的特性,并对其进行评估。首先,由项目经理 Christian Wilmes 博士领导的团队将四组铁路车厢组合在一起,每组有三个不同设计的车厢。测试的耦合器安装在两节车厢之间。测量用的附件如钢丝盒或开关盒安装在车内。

测试时在Görlitz 的 TÜV SÜD Rail GmbH 测试中心进行的,在不同的速度、有效载荷和轨道几何结构条件下进行了数百次测试,以记录耦合原型的机械和电气特性及数据通信的稳定性。并在DB Systemtechnik的气候室中进行了测试,以模拟不同的极端天气条件。有关第一阶段测试的更多详细信息,请参见第一阶段DAC4 测试概念。

为了准确记录每个耦合器原型的机械特性,DB Systemtechnik 团队定义了多种测量任务,包括耦合器测试、试运行和横向力测试,以确保安全性。测量任务概述见图1。对于测量,传感器直接连接到耦合器和制动系统上,并通过电缆连接到放大器。工程师们使用无线局域网在铁路车厢之间进行数据交换。测试的电源来自电池,以实现在不同位置上进行独立测量。


(列车纵向(x)的拉力和压力)

加速度
(机械和电气耦合;测量方向x、y、z)

压力
(确定耦合后的压力补偿和试运行后的压力损失;以及制动缸压力)

行程
(x、y、z方向)

速度
(当在耦合过程中,两端车厢推向中央车厢时)

图1:测量任务概述

图2:测量技术                                                                                                

(来源:DB Systemtechnik/60226-02-DAK-Phase I-Messtechnik[DAC Phase I-测量技术];第10页)

移动应用的测量技术

选择HBM为机械试验提供测量技术并非巧合。早在2017年,DB Systemtechnik和HBM就成功地进行了一次货运列车项目合作。SomatXR系列的测量仪器(目前仍在使用)可以自由升级和扩展(见图3)。对于客户而言,该系统的优势显而易见:

  • 坚固设计保证了其即使在恶劣的环境条件下也能获得精确的测量结果
  • 分布式模块化设置使每个耦合器上的接线相互隔离,实现对每个轨道车辆进行单独测量
  • 以期望的数据速率同步记录所有测量信号。
  • 测量数据通过无线方式传输到数据记录仪。
  • MX840B-R 有8个通用通道,MX1615B-R 有16个应变通道,传感器信号在模块内部已经进行了处理
  • 测量结果可溯源,适合认证。
  • 插头和测量配置直观方便。
  • HBK 服务和支持可随时提供帮助。

由于这些良好的体验,DB Systemtechnik的专家相信,HBM技术能满足DAC项目的挑战性要求。对于项目经理 Christian Wilmes,博士来说,HBM 是一个标准:“我从大学就开始使用这些测量仪器。它就像MS Office。我知道它是如何工作的,”他强调了该技术的用户友好性。他也毫不吝惜对HBM 支持的赞扬:“一只手拿着手机,另一只手握着仪器;这就是我们如何在HBM帮助下迅速解决任何问题的写照。”

DAC项目中使用的SomatXR组件

放大器 ( MX840BR 和 MX1615B-R 模块)

坚固耐用的通用放大器,适用于多种测量任务

CX22B-R 数据记录仪

交互式、坚固耐用的记录仪,无需PC的现场独立使用

EX23R 交换机

坚固型以太网交换机,10 GB以太网端口,用于连接SomatXR测量模块和附件

 

软件

catman

数据采集、可视化和分析

 

图3:DAC项目中使用的HBM测量技术

图4:测量链                                                                                     

 (来源:DB Systemtechnik/60226-02-DAK-Phase I-Messtechnik;第13页)

图4:测量链                                                       

 (来源:DB Systemtechnik/60226-02-DAK-Phase I-Messtechnik;第13页)

坚固可靠:对于移动测量任务,HBM 提供完整解决方案

当测量数据的第一阶段测试和评估完成后,欧洲委员会选择了其中一个原型作为欧洲未来的DAC设计。该设计的原型目前正在德国、瑞士和奥地利进行项目第二阶段的现场测试。随后将有更多的欧盟国家加入。并为耦合器生产做好准备。

有关项目进度的更多信息,请访问 https://www.dac4.eu/

HBM坚固可靠的测量技术为DAC试点项目第一阶段 - 数字耦合的认证做出了重要贡献。这只是铁路货运数字化和自动化的第一步,但意义重大。在公路、越野或铁路上需要可靠移动数据采集的地方,HBM 能为您提供完整的解决方案。

图 5: 测量仪器设置                                              

(来源: DB Systemtechnik/60226-02-DAK-Phase I - Messtechnik; 第10页)

关于 DB Systemtechnik GmbH

DB Systemtechnik 是 Deutsche Bahn AG(德国铁路公司)子公司。自2011年以来,该公司一直在为集团和德国及世界各地的其他公司提供与铁路运营相关的广泛工程服务。DB Systemtechnik的产品组合包括车辆技术、基础设施、维护和施工领域的服务。为了提供这些服务,该公司拥有自己的测量和试运行轨道车辆。并对自己开发的技术解决方案进行测试和认证。