DB Systemtechnik - Acoplamento Digital Automático (DAK) DB Systemtechnik - Acoplamento Digital Automático (DAK) | HBM

A subsidiária ferroviária usa a robusta tecnologia de medição móvel da HBK para testar e aprovar o acoplamento automático digital (DAC)

Em junho de 2020, o Ministério Federal Alemão do Digital e dos Transportes (BMDV) lançou um projeto de pesquisa nacional em preparação para a introdução em toda a Europa do acoplamento automático digital no transporte ferroviário de mercadorias. Qual dos protótipos apresentados seria adequado? Na primeira fase de teste, a tecnologia de medição robusta e confiável da HBK desempenhou um papel importante para descobrir isso.

O projeto de pesquisa do BMDV, “DAC Demonstrator — Projeto Piloto de Demonstração, Teste e Aprovação do Acoplamento Automático Digital (DAC) para Transporte Ferroviário de Mercadorias”, está dividido em duas fases e terminará em dezembro de 2022. Os membros do consórcio contratado para realizar o projeto, DAC4EU, (Digital Automatic Coupling for Europe) incluem a Deutsche Bahn AG e sua subsidiária DB Cargo AG. No lado alemão, a DB Systemtechnik GmbH foi responsável por testar os vários projetos de acoplamento na Fase I. Aqui, os engenheiros submeteram protótipos de quatro fabricantes a testes extensivos para determinar sua adequação no uso diário. Para obter resultados de medição confiáveis e precisos, apesar das condições ambientais adversas, eles confiaram na robusta série de tecnologia de medição SomatXR da HBK.

Problema

A DB Systemtechnik GmbH foi contratada pela Deutsche Bahn AG para testar quatro protótipos de acoplamento digital diferentes. Para descrever seu comportamento durante execuções de teste predefinidas, eles precisavam de uma grande quantidade de medições de variáveis mecânicas, cujos sinais precisavam ser registrados simultaneamente. Além disso, os resultados das medições tinham que ser precisos e reprodutíveis, apesar das condições externas adversas.

Solução

Para o teste, a DB Systemtechnik usou a série SomatXR da HBK. Seus componentes perfeitamente harmonizados - módulo de medição universal, gravador de dados e acessórios - são ideais para uso móvel em ambientes difíceis.

Resultado

Graças à tecnologia de medição SomatXR da HBK, a DB Systemtechnik conseguiu documentar com precisão o comportamento mecânico dos vários protótipos de acoplamento digital. O sistema registrou e processou de forma confiável grandes volumes de dados de várias tarefas de medição diferentes durante um longo período de tempo. Com base nesses dados avaliados, um comitê europeu escolheu o melhor design de acoplamento para o futuro lançamento na Europa. Esse projeto agora está passando por mais experimentos e testes.

Na Fase I do projeto DAC, o objetivo era descrever o comportamento dos diferentes acoplamentos com a maior precisão possível e avaliá-lo. Primeiro, as equipes chefiadas pelo gerente de projeto Dr. Christian Wilmes reuniu quatro grupos de vagões ferroviários, cada um com três carros de designs diferentes. Os acoplamentos em teste foram instalados entre os carros. Recipientes de arame de aço ou caixas de distribuição de acessórios de tecnologia de medição foram instalados nos carros.

Na instalação de teste da TÜV SÜD Rail GmbH em Görlitz, a equipe realizou centenas de testes sob condições variadas em termos de velocidade, carga útil e geometria do trilho, a fim de documentar o comportamento mecânico e elétrico dos protótipos de acoplamento e a estabilidade da comunicação de dados. Os testes também foram realizados na câmara climática da DB Systemtechnik, para simular condições climáticas diferentes - e também extremas -. Mais detalhes sobre o teste da Fase I podem ser vistos no conceito de teste na Fase I — DAC4.

Para registrar com precisão o comportamento mecânico de cada protótipo de acoplamento, a equipe da DB Systemtechnik definiu um grande número de tarefas de medição, incluindo testes de acoplamento, ensaios de teste e testes de força lateral para determinar a segurança contra descarrilamento. Uma visão geral das tarefas de medição pode ser vista na Fig. 1. Para as medições, os sensores foram conectados diretamente aos acoplamentos e ao sistema de freio e conectados aos amplificadores por meio de cabos. Os engenheiros usaram antenas WLAN para troca de dados entre os vagões. As baterias garantiam uma fonte de alimentação autossuficiente, para permitir medições independentes da localização.

Força
(força de tração e compressão na direção longitudinal (x) do comboio)

Aceleração
(do acoplamento mecânico e elétrico; direção de medição x, y, z)

Pressão
(determinar a compensação de pressão após o acoplamento e a perda de pressão após um teste; também a pressão do cilindro de freio)

Viagem
(direção x, y, z)

Velocidade
(de ambos os carros finais quando empurrados para o carro central durante o acoplamento)

Fig. 1: Visão geral das tarefas de medição

Fig. 2 Layout da tecnologia de medição                                                                                                   

(Fonte: DB SystemTechnik/60226-02-DAK-Fase I - tecnologia de medição [DAC Fase I - Tecnologia de medição]; p. 10)

Tecnologia de medição ideal para uso móvel

Não foi por acaso que a HBK foi escolhida para fornecer a tecnologia de medição para os testes mecânicos. Em 2017, a DB Systemtechnik e a HBK colaboraram com sucesso em um projeto de trem de carga. Os instrumentos de medição da série SomatXR - ainda em uso hoje - podem ser adicionados e atualizados sem problemas (veja a Fig. 3). Para o cliente, as vantagens desse sistema eram óbvias:

  • O design robusto garante resultados de medição precisos mesmo sob condições ambientais adversas.

  • A configuração modular e descentralizada permitiu que a fiação em cada acoplamento fosse isolada para que medições separadas pudessem ser realizadas para cada vagão.

  • Todos os sinais de medição foram gravados de forma síncrona na taxa de dados desejada.

  • Os dados medidos foram transmitidos sem fio para o gravador de dados.

  • Os sinais do sensor foram submetidos a um processamento ideal graças aos 8 canais universais do MX840B-R e aos 16 canais do MX1615B-R.

  • Os resultados da medição podiam ser reproduzidos a qualquer momento e, portanto, eram adequados para acreditação.

  • A configuração plug-and-measure garantiu uma operação intuitiva.

  • O serviço e suporte da HBK estava em espera para assistência imediata quando necessário.

Graças a essas boas experiências, os especialistas da DB Systemtechnik estavam convencidos de que a tecnologia HBK superaria os requisitos desafiadores do projeto piloto do DAC. Para o gerente de projetos Dr. Christian Wilmes, a HBK é simplesmente padrão: “Trabalho com esses instrumentos de medição desde a faculdade. É como o MS Office. Eu só sei como funciona”, diz ele, enfatizando a facilidade de uso da tecnologia. E ele também não se detém em elogios por apoio: “Um telefone celular em uma mão, um instrumento na outra; foi assim que resolvemos rapidamente quaisquer problemas, inclusive tarde da noite, com a ajuda da HBK.”

Componentes SomatXR usados no projeto DAC

Amplificador (aqui: módulos MX840BR e MX1615B-R)

Amplificador universal robusto para uma variedade de tarefas de medição

Gravador de dados CX22B-R

Gravador interativo e robusto para operação de campo independente sem PC.

Interruptor EX23R

Switch Ethernet robusto com portas Ethernet de 10 GB para conectar módulos de medição e acessórios SomatXR.

 

Software

catman

Aquisição, visualização e análise de dados

Fig. 3: Tecnologia de medição HBK usada no projeto DAC

Fig. 4: Diagrama de blocos da cadeia de medição                                                                                           

 (Fonte: DB SystemTechnik/60226-02-DAK - Fase I - Tecnologia de medição; p.13)

Tabela: Legenda da Fig. 4: Diagrama de blocos da cadeia de medição                                                           

 (Fonte: DB SystemTechnik/60226-02-DAK - Fase I - Tecnologia de medição; p.13)

Robusto e confiável: Para tarefas de medição móveis, a HBK é a única maneira

Quando o teste da Fase I e a avaliação dos dados medidos foram concluídos, um comitê europeu selecionou um dos projetos de protótipo como o futuro projeto do DAC para a Europa. Os protótipos desse projeto estão atualmente passando por testes de campo na Fase II do projeto na Alemanha, Suíça e Áustria. Outros países da UE seguirão. O objetivo é preparar o projeto de acoplamento escolhido para produção.

Mais informações sobre o progresso do projeto podem ser encontradas em https://www.dac4.eu/

A tecnologia de medição robusta e sempre confiável da HBK deu uma contribuição vital para a qualificação de acoplamentos digitais na Fase I do projeto piloto do DAC. Este foi apenas o primeiro passo, mas muito significativo, em direção à digitalização e automação do transporte ferroviário de mercadorias. Aqui e onde quer que seja necessária uma aquisição confiável de dados móveis na estrada, fora da estrada ou na ferrovia, a HBK oferece a solução perfeita.

Fig. 5: Configuração do instrumento de medição no recipiente de tecnologia de medição                                               

(Fonte: DB SystemTechnik/60226-02-DAK - Fase I - Messtechnik; p.11)

Sobre a DB Systemtechnik

A DB Systemtechnik é o principal centro de competência da Europa para tecnologia ferroviária e o escritório de engenharia de consultoria da DB AG. Como fornecedora de uma gama completa de serviços, a DB Systemtechnik não apenas fornece suporte técnico à empresa-mãe, mas também oferece aos clientes em todo o mundo soluções personalizadas para operações ferroviárias seguras, confiáveis e orientadas para o cliente. A empresa, com unidades de negócios “Serviços de engenharia” e “Gerenciamento de aprovação, testes e certificação”, tem cerca de 1.100 funcionários em 15 locais na Alemanha e em quatro locais em outros lugares, e possui 13 laboratórios de teste credenciados.