测试要求规范

美国铁路协会 (AAR) 标准 M-1001, “货运列车的设计,制造和施工” 描述了所需的测试和 测试条件。 标准在 AAR 手册第二部分,C 节,并包括建议措施。

章节 XI, “新货运车辆的测试和分析,” 描述的认证测试包括:

  • 摆动 (车辆侧向不稳定)
  • 恒曲线
  • 螺线
  • 扭曲,翻滚
  • 间距
  • 偏航, 偏向
  • 动态曲线

因为货运拖车不仅用于公路,并且还要被运送到铁轨上,因此必须要符合 M-1001的认证要求。

测试系统的核心是两套 SoMat eDAQ 数据采集系统,系统包括:

  • 两个 同步高电平层 (EHLS), 其可以同步采集 32 个差分模拟输入 (16 通道/单元);
  • 14 个 SoMat Smart 模块, 其可以连接 1/4-, 1/2 和全桥应变片;
  • 6个 SoMat ICP 信号调理模块.

eDAQs 被安装在防雨 NEMA 盒中(见图片)。板车的前部是引擎。 连接板车的是被测试的拖车和转向架。多个拖车通过转向架相互连接,以模拟实际的运行状态。

SPE 采用多种传感器来测量重要的参数,三纵加速度计被用于测量垂直激发,三个横向加速度被用于测量横向加速度是否符合章节 XI 的要求。扰度测试 SPE 采用了6个电位计,这些数据被用于测量纵向载荷。

最后,应变片被安装在拖车和转向架上,这些应变片位置已经做了有限元分析。 SPE 工程师确定了 14个关键区域进行测试分析,4个在拖车上,10个在转向架上。

现代制造商在所有列车和修改时,总是采用计算机仿真技术,但是在生产或推向市场之前,他们依然进行轨道测试或性能诊断。 原因是计算机仿真并不能保证 100% 可靠,对设计进行验证以符合性能要求,实际路测是唯一可行的方法。

这是为何 北美货运的大多数新车 都需要 在轨道上进行现场测试。为执行这些测试,需要在关键车辆关键位置上测试力,加速度和位移等机械量,并将这些传感器连接到 数据采集系统,以纪录测试数据。一旦测试完成,需要进行分析以保证轨道车辆符合 性能规范

执行这些测试相当的昂贵,为了控制成本,您需要一套能在恶劣环境下使用,高精度,可靠,容易使用的数据采集系统。因为测试成本相当高,并且会耗费非常长的时间。

最近,针对一系列新的列车设计, Sims Professional Engineers (SPE) 选择了 SoMat eDAQ 数据采集系统。按照 SPE 工程师 Cody Kasten 所述,eDAQ 非常适合这种应用的。不仅是因为 eDAQ 非常结实可靠,并且支持 多种传感器,并且容易使用和操作。

The SoMat eDAQs attached to the transition flat car
采用 SoMat TCE 软件快速配置通道

太阳能电池板提供便携电源

测试系统装配完成,传感器安装到位后,SPE 工程师采用了 SoMat TCE 软件进行采集分析。软件允许工程师 快速方便地配置通道,包括对每个传感器进行标定。所有的准备工作完成后,数据采集系统将脱离计算机,独立运行

整个的测试过程发生在明尼苏达州和威斯康星州之间 150 公里的加拿大太平洋铁路上。SPE 总共进行了两次装载和卸载旅行,传感器的采样率为 200 Hz。尽管无人值守,测试依然顺利进行,每次测试都获取了 2 到 4 G 测试数据。

数据分析非常方便

测试完成后,SPE 再次用计算机连接了 eDAQ 系统并下载了所有的原始数据。为分析数据, SPE 工程师使用了 SoMat Infield。第一步是采用截止频率为15 Hz 的巴特沃斯滤波器进行滤波(AAR M-1001 规范),目的是去除噪声。

最后一步是分析测试数据确定应变,加速度和扰动是否超过 AAR 标准限制。这个步骤通过 SoMat Infield 软件的统计功能非常容易完成。Infield 软件不仅可以进行简单的分析,并且能够进行智能化,复杂的分析,包括雨流,时间和频率分析等。

分析完成后,SPE 宣布平车/拖车/转向架组合的通过测试。 SPE 的报告中包括表最高值和以及和 AAR 标准允许值的比较,也包括了安全边际。并向AAR和联邦铁路管理局提交报告和其他文档。

测试中, Kasten 提到,HBM 提供了强有力的支持,包括硬件和软件。

HBM SoMat eDAQ 数据采集系统

客户声明

“eDAQ 能够提供高可靠的测试数据,即使在恶劣的环境中。这对 SPE 来说,是一项有价值的投资.”

Cody Kasten, 项目工程师

Sims 专业工程师协会 (SPE)

HBM 的主要优点

  • 可靠,高精度,灵活的数据采集系统是成本控制的关键
  • 无人值守,即使很长的距离
  • 支持多种传感器
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