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。

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。

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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