철도 자회사는 디지털 자동 커플링 (DAC)의 시험 및 승인을 위해 HBK의 견고한 모바일 측정 기술을 사용합니다.

2020년 6월, 독일 연방 디지털 교통부(BMDV)는 철도 화물 운송에 디지털 자동 커플링의 유럽 전역에 도입을 준비하기 위해 국가 연구 프로젝트를 시작했습니다. 제시된 프로토 타입 중 어떤 것이 적합할까요? 첫 번째 테스트 단계에서 HBK의 견고하고 신뢰할 수 있는 측정 기술은 이를 찾는데 큰 역할을 했습니다.

BMDV의 연구 프로젝트 인 “DAC 시연 - 철도화물 운송을 위한 디지털 자동 커플 링 (DAC)의 시연, 테스트 및 승인을 위한 시범 프로젝트”는 두 단계로 나뉘며 2022년 12월에 종료됩니다. 프로젝트를 수행하기로 계약을 맺은 컨소시엄 회원인 DAC4EU(유럽의 디지털 자동 커플링)에는 도이치 반 AG와 자회사인 DB Cargo AG가 포함됩니다. 독일 측에서 DB 시스템 테크닉은 1단계에서 다양한 커플링 설계를 테스트하는 일을 담당했습니다. 여기서 엔지니어들은 4개 제조업체의 프로토 타입을 광범위한 테스트를 거쳐 일상적인 사용에서의 적합성을 판단했습니다. 혹독한 환경 조건에서도 신뢰할 수 있고 정밀한 측정 결과를 얻기 위해 HBK의 견고한 SomatXR 측정 기술 시리즈를 사용했습니다.

과제

DB 시스템 테크닉은 도이치 반 AG와 계약을 맺어 네 가지 디지털 커플링 프로토 타입을 시험했습니다. 사전 정의된 테스트 실행 중에 동작을 설명하기 위해 신호를 동시에 기록해야 하는 대량의 기계적 변수 측정이 필요했습니다. 또한 불리한 외부 조건에도 불구하고 측정 결과는 정밀하고 재현 가능해야 했습니다.

솔루션

테스트를 위해 DB 시스템 테크닉은 HBK의 SomatXR 시리즈를 사용했습니다. 범용 측정 모듈, 데이터 레코더 및 액세서리와 같이 완벽하게 조화된 구성 요소는 열악한 환경에서의 모바일 사용에 이상적입니다.

결과:

HBK의 SomatXR 측정 기술 덕분에 DB 시스템 테크닉은 다양한 디지털 커플링 프로토타입의 기계적 거동을 정확하게 문서화할 수 있었습니다. 이 시스템은 장기간에 걸쳐 다양한 측정 작업에서 발생한 대량의 데이터를 안정적으로 기록하고 처리했습니다. 이 평가된 데이터를 바탕으로 한 유럽 위원회는 향후 유럽 출시에 가장 적합한 커플링 설계를 선택했습니다. 이 설계는 현재 추가 실험과 테스트를 진행 중입니다.

DAC 프로젝트의 1단계에서 목표는 서로 다른 커플링의 동작을 가능한 한 정확하게 설명하고 평가하는 것이었습니다. 첫째, 프로젝트 매니저 크리스티안 윌메스 (Christian Wilmes) 박사는 네 그룹의 철도 차량을 구성했으며, 각 그룹은 서로 다른 디자인의 테스트 중인 카플링이 차량 사이에 설치되었습니다. 강철 와이어 컨테이너 또는 측정 기술 부착물의 스위치 박스가 차량에 설치되었습니다.

괴를리츠에 있는 TÜV SÜD 레일 회사의 테스트실에서 팀은 커플링 프로토 타입의 기계적 및 전기적 거동과 데이터 통신의 안정성을 문서화하기 위해 속도, 탑재하중 및 레일 형상 측면에서 다양한 조건에서 수백 건의 테스트를 수행했습니다. DB 시스템 테크닉의 기후 챔버에서 다양한 기상 조건과 극한의 기상 조건을 시뮬레이션하기 위해 테스트도 수행되었습니다. 1단계 테스트에 대한 자세한 내용은 1단계 - DAC4의 테스트 개념에서 확인할 수 있습니다.

DB 시스템 테크닉은 각 커플링 프로토 타입의 기계적 거동을 정확하게 기록하기 위해 커플링 테스트, 테스트 실행, 횡력 테스트 등 탈선에 대한 안전성을 판단하는 수많은 측정 작업을 정의했습니다. 측정 작업의 개요는 그림 1에서 볼 수 있습니다. 측정을 위해 센서를 커플링과 브레이크 시스템에 직접 부착하고 케이블을 통해 앰프에 연결했습니다. 엔지니어들은 철도 차량 간의 데이터 교환을 위해 WLAN 안테나를 사용했습니다. 배터리는 위치에 관계없이 측정이 가능하도록 자급 자족하는 전원 공급을 보장했습니다.

포스
(열차의 세로 (x) 방향의 인장력 및 압축력)

가속
(기계적 및 전기적 커플링, 측정 방향 x, y, z)

압력
(커플링 후 압력 보상 및 시운전 후 압력 손실 결정, 브레이크 실린더 압력)

트래블
(x, y, z 방향)

벨로시티
(커플링 중에 중앙 카에 밀었을 때 양쪽 엔드 카)

그림 4 : 측정 작업 개요

그림 4 : 측정 기술의 레이아웃

소스 DB 시스템테크닉/60226-02-닥-페이즈 I - 메스테치닉 [DAC 페이즈 I - 측정 기술]; 10면)

모바일 사용을 위한 최적의 측정 기술

HBK가 기계 테스트를 위한 측정 기술을 제공하기로 선택한 것은 우연이 아닙니다. 2017년에 DB 시스템 테크닉과 HBK는 화물 열차 프로젝트를 위해 성공적으로 협력했습니다. 현재 사용되고 있는 SomatXR 시리즈의 측정 기기는 문제 없이 추가 및 업그레이드할 수 있습니다 (그림 3 참조). 클라이언트에게는 이 시스템의 장점이 분명했습니다.

견고한 설계는 열악한 주변 조건에서도 정밀한 측정 결과를 보장합니다.
분산된 모듈식 설정을 통해 각 커플링의 배선을 분리하여 각 철도 차량에 대해 별도의 측정을 수행할 수 있었습니다.
모든 측정 신호는 원하는 데이터 속도로 동기식으로 기록되었습니다.
측정된 데이터는 데이터 레코더로 무선으로 전송되었습니다.
센서 신호는 MX840B-R의 8개의 범용 채널과 MX1615B-R의 16개 채널 덕분에 최적의 처리를 거쳤습니다.
측정 결과는 언제든지 재현할 수 있으므로 인증에 적합했습니다.
플러그 앤 측정 구성으로 직관적인 작동이 보장되었습니다.
HBK 서비스 및 지원은 필요할 때 즉각적인 지원을 받기 위해 대기 중이었습니다.

이러한 좋은 경험 덕분에 DB 시스템 테크닉의 전문가들은 HBK 기술이 DAC 파일럿 프로젝트의 까다로운 요구 사항을 극복할 것이라고 확신했습니다. 프로젝트 관리자 크리스찬 윌메스 박사, HBK는 표준입니다. “저는 대학 시절부터 이 측정기를 사용해 왔습니다. 마치 MS 오피스 같아요. 어떻게 작동하는지 알고 있습니다.” 라고 그는 기술의 사용자 친화성을 강조하면서 말합니다. 그리고 그는 지원에 대한 칭찬을 뒤로 물러서지 않습니다. “한 손에는 휴대폰, 다른 손에는 악기가 있습니다. 그래서 HBK의 도움을 받아 늦은 밤까지 모든 문제를 신속하게 해결했습니다.”

DAC 프로젝트에 사용되는 SomatXR 컴포넌트

앰프 (여기: 모듈 MX840BR 및 MX1615B-R)

다양한 측정 작업을 위한 견고한 범용 앰프

데이터 레코더 CX22B-R

PC 없이 독립형 현장 작업을 위한 견고한 대화형 레코더.

스위치 EX23R

SomatXR 측정 모듈 및 액세서리를 연결하기 위한 10GB 이더넷 포트가 있는 견고한 이더넷 스위치입니다.

소프트웨어

catman

데이터 수집, 시각화 및 분석

그림 4 : DAC 프로젝트에 사용되는 HBK 측정 기술

그림 4 : 측정 체인 블록 다이어그램

소스 DB 시스템테크닉/60226-02-닥-페이즈 I - 메스테치닉; p.13)

표: 그림 4의 키: 측정 체인 블록 다이어그램

소스 DB 시스템테크닉/60226-02-닥-페이즈 I - 메스테치닉; p.13)

견고하고 신뢰할 수 있음: 모바일 측정 작업의 경우 HBK가 유일한 방법입니다

측정 데이터의 1단계 테스트 및 평가가 완료되자 유럽 위원회는 유럽의 미래 DAC 설계로 프로토타입 설계 중 하나를 선택했습니다. 이 디자인의 프로토 타입은 현재 독일, 스위스 및 오스트리아에서 프로젝트의 2 단계에서 현장 테스트를 받고 있습니다. 추가 EU 국가들이 뒤따를 것입니다. 목표는 선택한 커플링 설계를 생산에 맞게 준비하는 것입니다.

프로젝트 진행 상황에 대한 자세한 내용은 https://www.dac4.eu/에서 확인할 수 있습니다.

HBK의 견고하고 신뢰할 수 있는 측정 기술은 DAC 시범 프로젝트의 1단계에서 디지털 커플링의 적합성에 중요한 기여를 했습니다. 이는 철도 화물 운송의 디지털화 및 자동화를 향한 첫 단계이지만 매우 중요한 단계였습니다. 도로, 오프로드 또는 철도 트랙에서 신뢰할 수 있는 모바일 데이터 수집이 필요한 모든 곳에서 HBK는 완벽한 솔루션을 제공합니다.

그림 4 : 측정 기술 컨테이너의 측정 기기 설정

소스 DB 시스템 테크닉/60226-02-닥-페이즈 I - 메스테치닉; p.11)

DB 시스템 테크닉 소개

DB 시스템 테크닉은 유럽 최고의 철도 기술 역량 센터이자 DB AG의 컨설팅 엔지니어 사무소입니다. DB 시스템 테크닉은 광범위한 서비스를 제공하는 업체로서 모회사에 기술 지원을 제공할 뿐만 아니라 전 세계 고객에게 안전하고 신뢰할 수 있으며 고객 지향적인 철도 운영을 위한 맞춤형 솔루션을 제공합니다. “엔지니어링 서비스”와 “승인 관리, 테스트 및 인증” 사업부 를 보유한 이 회사는 독일의 15개 지점와 그 밖의 4개 지사에 약 1,100명의 직원을 두고 있으며 13개의 공인 테스트 실험실을 보유하고 있습니다.