Medições em ambientes de alta tensão: Manutenção de linha aérea e pantógrafo

A catenária de um trem é uma parte vital da infraestrutura ferroviária. Pode ser visto como seu sistema circulatório, alimentando o material circulante. O contato correto entre o pantógrafo e a catenária é obrigatório para a operação eficiente do trem. Os trens elétricos estabelecem contato com a catenária por meio de seus pantógrafos.

As características das linhas de contato aéreo de alta tensão para trens elétricos precisam cumprir certos critérios para garantir perdas mínimas, desgaste limitado, bem como um risco reduzido de interrupção durante a transmissão de corrente para a unidade de energia do veículo. Para atender aos requisitos dessas condições operacionais, o posicionamento vertical e horizontal da catenária e sua tensão precisam estar em conformidade com os padrões internacionais.

O monitoramento garante uma operação segura e confiável do trem

O monitoramento de forças e acelerações sob alta tensão nas estruturas do pantógrafo reduz o risco de possíveis danos à catenária das redes ferroviárias.

Aplicações típicas

  • Manutenção preditiva de linhas aéreas (OHL) — Monitoramento de linha aérea 24/7 através de trens regulares
  • Controle ativo da força de contato do pantógrafo — particularmente importante para aplicações de alta velocidade
  • Homologação e teste do pantógrafo (EN50317)

Um sistema de monitoramento confiável fornece informações valiosas sobre a condição da linha de contato aérea em combinação com a posição dos trens ao longo da pista.

As medições devem incluir valores como força de contato vertical, aceleração vertical e cálculo da posição lateral das forças de contato.

As medições pantográficas e a avaliação da condição da catenária podem ser feitas com motores ferroviários regulares equipados com sistemas de medição durante a operação normal. A capacidade de registrar e coletar todos os dados no banco de dados permite o monitoramento de locais específicos durante um período escolhido, resultando na aquisição de dados para monitoramento preditivo de linhas aéreas.

Mas quais são os requisitos para um sistema de monitoramento confiável e um diagnóstico sustentável?

Robusto, preciso e estável: Tecnologia óptica

O principal requisito para o monitoramento de linhas aéreas e pantógrafo são medições precisas em um ambiente de alta tensão (15 - 25 kV). Os sensores ópticos são elementos passivos e, como seu princípio de medição é baseado na luz, não é necessária excitação ativa dos sensores. Isso significa que não há interferências com outras operações durante a medição.

A tecnologia óptica é imune a interferências EM e RF e, portanto, é a opção perfeita para medições de catenárias e pantógrafos. Quando os sensores elétricos falham ou precisam de métodos de proteção avançados, as medições ópticas ainda são confiáveis, precisas e estáveis.

O foco das medições através de um sistema de detecção de fibra óptica é o deslocamento lateral do fio de contato aéreo, as forças de contato verticais momentâneas e a detecção de picos de força inadmissíveis e perda de contato.

O sistema de medição de pantógrafo Fiber Bragg Grating (FBG) da HBK garante:

  • Detecção do alívio da força de contato no pantógrafo

  • Medição do movimento lateral do fio de contato

  • Detecção de picos indesejados na força de contato

  • A possibilidade de rastrear todas as medições realizadas via localização GPS (precisão de posição de 1 m)

  • Definição de limiares e disparo de alarmes instantâneos quando uma condição crítica é detectada

  • Operação contínua 24/7

  • Conformidade com EN 50317 (padrão para medir a interação da linha de contato do pantógrafo)

  • Influência mínima na manutenção do veículo usando tiras de contato padrão

Operação segura em ambiente de alta tensão

Todos os componentes são passivos sob alta tensão, pois os elementos sensores são baseados em fibra óptica.

confiabilidade a longo prazo

Tecnologia comprovada com estabilidade a longo prazo com aquisição de comprimentos de onda usando referências rastreáveis NIST.

Soluções híbridas flexíveis

O módulo MXFS faz parte do popular sistema QuantumX DAQ, facilitando a integração de medições ópticas e elétricas em sua cadeia de medição.

Soluções de monitoramento de pantógrafo óptico e OHL da HBK

O sistema de detecção de fibra óptica HBK foi desenvolvido e está disponível para ser usado em modelos pantográficos regulares, testados e certificados. Ele atende de forma confiável aos principais requisitos, como a capacidade de medir com precisão adequada em um ambiente de alta tensão (15 - 25 kV), localizar e rastrear adequadamente a posição do trem e registrar, mesclar e avaliar grandes quantidades de dados em conformidade com as seções relevantes da EN 50317.

A solução de medição óptica HBK consiste no QuantumX MXFS BraggMETER, o NewLight óptico FBG Heavy Duty Force Transducer FS66HDL e Heavy-Duty Accelerometer FS65HDA. Acessórios relacionados garantem a transição da alta tensão para o interior dos carros.

 

Transdutor de Força Pesada FS66HDL

 

Acelerômetro para serviço pesado FS65HDA

 

QuantumX MXFS BraggMETER

 

FS66HDL

FS65HDA

QuantumX MXFS Optical BraggMETER

Desenvolvimento novo e único

  • newLight® technology
  • Alta resolução
  • Baixo peso, 99g
  • Design compacto

Desenvolvimento novo e único

  • newLight® technology
  • Alta resolução
  • Peso muito baixo, 34g
  • Design compacto

Interrogador óptico para sensores FBG (grade de fibra bragg)

  • 8 conectores ópticos paralelos
  • Taxa de aquisição de 100 S/s e 2.000 S/s

Faixa de medição ± 500N

Faixa de medição ± 20g

Integração total com a plataforma QuantumX

  • Tamanho pequeno e peso leve para aplicações móveis
  • Design robusto para operação intensiva

Forças medidas pelo princípio da viga de cisalhamento

  • Efeitos de temperatura cancelados

Aceleração medida por meio do princípio da massa sísmica

  • Efeitos de temperatura cancelados

Tecnologia comprovada de varredura a laser por varredura contínua

Uma caixa de conector para duas fibras ópticas

  • Possibilidade de conectar sensores em série

Uma caixa de conector para duas fibras ópticas

  • Possibilidade de conectar sensores em série

Calibração contínua com referência de comprimento de onda rastreável NIST

  • Garante a precisão do sistema durante a operação de longo prazo

Robusto

  • Protegido e coberto, à prova de intempéries
  • Cabos e conectores com classificação ferroviária

Robusto

  • Protegido e coberto, à prova de intempéries
  • Cabos e conectores com classificação ferroviária

Alta resolução

  • Garantido por algoritmos eficientes de detecção de picos
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