Χωρίς αδρανειακούς αισθητήρες, οι σύγχρονες σιδηροδρομικές μεταφορές θα ήταν αδιανόητες. Ανιχνεύουν τη θέση των τρένων, παρακολουθούν την κατάσταση των σιδηροτροχιών και εξασφαλίζουν τη βέλτιστη άνεση ταξιδιού. Τα έξυπνα συστήματα αισθητήρων ASC AiSys® επιτρέπουν την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των περιουσιακών στοιχείων και την έγκαιρη ανίχνευση ζημιών, έτσι ώστε οι χειριστές υποδομής να μπορούν να σχεδιάζουν τις δραστηριότητες συντήρησης ακόμη πιο αποτελεσματικά στο μέλλον.
Αδρανειακούς αισθητήρες υψηλής ακρίβειας από την ASC διασφαλίζουν την ασφαλή πλοήγηση των τρένων στους σιδηροδρομικούς σταθμούς όταν το σήμα GNSS δεν είναι προσωρινά διαθέσιμο
© Denis Belitsky/Shutterstock
Οι αισθητήρες αδρανείας εκτελούν πολυάριθμες σημαντικές εργασίες στην ανάπτυξη και τη λειτουργία των τρένων. Ένα από αυτά είναι η μέτρηση υψηλής ακρίβειας των ταλαντώσεων και των κραδασμών σε τροχαίο υλικό, τροχιές και γέφυρες. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από αυτές τις μετρήσεις αποτελούν τη βάση για ασφαλή, άνετη σιδηροδρομική μεταφορά. Οι μηχανικοί μπορούν να αντλήσουν πολύτιμες πληροφορίες από αυτούς για το σχεδιασμό τρένων και τη συντήρηση της υποδομής. Οι αισθητήρες διασφαλίζουν επίσης ότι οι διεκπεραιωτές αμαξοστοιχιών στα κέντρα ελέγχου των σιδηροδρόμων της Deutsche Bahn γνωρίζουν πάντα την ακριβή τοποθεσία κάθε δεδομένης αμαξοστοιχίας. Η δορυφορική πλοήγηση από μόνη της δεν αρκεί, γιατί τα σήματα είναι επιρρεπή σε παρεμβολές.
Η ASC ειδικεύεται στην τεχνολογία μετρήσεων και κατασκευάζει ένα ευρύ φάσμα επιταχυνσιόμετρων και γυροσκόπιων υψηλής ακρίβειας, καθώς και Μονάδες Αδρανειακής Μέτρησης (IMU) για δοκιμές και παρακολούθηση σιδηροδρομικών μεταφορών. Οι αισθητήρες συλλέγουν δεδομένα σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών – όχι μόνο στο τροχαίο υλικό, αλλά και σε τροχιές ή γέφυρες.
Η ASC είναι εταίρος στη Συμμαχία DRS
Κορυφαίες ευρωπαϊκές εταιρείες σιδηροδρομικής τεχνολογίας ένωσαν τις δυνάμεις τους τον Οκτώβριο του 2021 για να σχηματίσουν τη Συμμαχία Digital Railway Solutions (DRS), με στόχο την αύξηση της αποτελεσματικότητας, της ασφάλειας και της απόδοσης των παγκόσμιων σιδηροδρομικών δικτύων μέσω ψηφιακών τεχνολογιών. Το DRS στοχεύει στην ανάπτυξη βιώσιμων και αποτελεσματικών λύσεων για φορείς εκμετάλλευσης δικτύων και εταιρείες μεταφορών στην Ευρώπη. Η ASC είναι ένα από τα ιδρυτικά μέλη της DRS και θα φέρει στη συμμαχία το πλήρες χαρτοφυλάκιο προϊόντων της σε αναλογική, ψηφιακή και έξυπνη μορφή.
Με τα έξυπνα συστήματα αισθητήρων ASC AiSys®, η ASC μπορεί να ξεκλειδώσει τις λύσεις στις μελλοντικές προκλήσεις στις σιδηροδρομικές μεταφορές. Αυτά τα συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για οποιεσδήποτε εφαρμογές μέτρησης επιτάχυνσης, δόνησης ή γωνιακής ταχύτητας και είναι σχεδιασμένα σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πελάτη. Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών και των αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων είναι ότι τα έξυπνα συστήματα αισθητήρων επεξεργάζονται και αξιολογούν τα αποκτηθέντα δεδομένα μέτρησης και εξάγουν προκαθορισμένα διανύσματα χαρακτηριστικών. Αυτό περιλαμβάνει, για παράδειγμα, την εφαρμογή αλγορίθμων για τον υπολογισμό της ταχύτητας και της μετατόπισης με βάση την επιτάχυνση.
Εκπρόσωποι κορυφαίων ευρωπαϊκών εταιρειών τεχνολογίας σιδηροδρόμων ίδρυσαν τη Συμμαχία Digital Railway Solutions (DRS) τον Οκτώβριο του 2021
© Αισθητήρες ASC
Τα έξυπνα συστήματα αισθητήρων μπορούν να ενσωματωθούν ως ανοιχτό σύστημα σε οποιοδήποτε άλλο σύστημα. Ως εκ τούτου, αποτελούν τη βάση για πολυάριθμες λύσεις παρακολούθησης για οχήματα και υποδομές, εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης, ευφυή δίκτυα αισθητήρων ή εφαρμογές Industry 4.0. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για λύσεις παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο, π.χ. για σιδηροδρομικά οχήματα ή σιδηροδρομικές υποδομές, αλλά και για τον εντοπισμό εκτροχιασμών.
Δοκιμή αντοχής κόπωσης κάτω από ακραίες συνθήκες
Τα χωρητικά επιταχυνσιόμετρα της ASC κάνουν πολλά πράγματα, συμπεριλαμβανομένης της ασφάλειας των τρένων. Η Alstom, κατασκευαστής τροχαίου υλικού, τα χρησιμοποιεί για παράδειγμα για να προσδιορίσει τη δυναμική λειτουργίας (σύμφωνα με το EN 14363) και την αντοχή του φορείου (σύμφωνα με το EN 13749) υπό πραγματικές συνθήκες. Οι αισθητήρες ASC που χρησιμοποιούνται για αυτό το σκοπό δεν έχουν μόνο υψηλό πλάτος σήματος ±2,7 V για εύρη μέτρησης από ±2g έως 200 g, αλλά και ένα ευρύ φάσμα απόκρισης συχνότητας από DC έως 7 kHz. Έχουν επίσης υψηλή μακροπρόθεσμη σταθερότητα, επιτρέποντας την ακριβή μέτρηση ακόμη και των χαμηλότερων γραμμικών πλατών επιτάχυνσης και δυναμικών επιταχύνσεων χαμηλής συχνότητας. Οι αισθητήρες είναι εξαιρετικά ανθεκτικοί στις καιρικές συνθήκες, μπορούν να αντέξουν έντονους κραδασμούς έως και 6.000 g και λειτουργούν σε εύρος θερμοκρασίας μεταξύ -40°C (-40°F) και +125°C (257°F). Αυτές είναι σημαντικές προϋποθέσεις για χρήση σε δοκιμαστικές πίστες,
Γεφύρωση πλοήγησης για διακεκομμένα σήματα GNSS
Οι αισθητήρες παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στην ακριβή τοποθέτηση των τρένων, καθώς το να γνωρίζουμε ακριβώς πού βρίσκονται τα τρένα είναι ζωτικής σημασίας για την ασφάλεια των τρένων. Η δορυφορική πλοήγηση από μόνη της δεν είναι αρκετή, καθώς τα σήματα GNSS χάνονται σε σήραγγες, δασικές περιοχές ή στεγασμένους σιδηροδρομικούς σταθμούς, χωρίς ή με πολύ ασθενή λήψη. Αδρανειακές μονάδες μέτρησης από το ASC αναλαμβάνουν τον προσδιορισμό θέσης σε αυτές τις περιοχές, γεφυρώνοντας έτσι το χρόνο που απαιτείται για να είναι και πάλι πλήρως διαθέσιμο το δορυφορικό σήμα. Τα IMU είναι ιδανικά για αυτό το πεδίο εφαρμογής επειδή καταγράφουν ακόμη και τις παραμικρές γωνιακές ταχύτητες και γραμμικές κινήσεις, καθώς και βασίζονται σε έναν πολύ συμπαγή και ευέλικτο σχεδιασμό.
Το IMU 8 από την ASC έχει αναπτυχθεί ειδικά για τον προσδιορισμό υψηλής ακρίβειας της θέσης ενός τρένου
© Αισθητήρες ASC
Εντοπίστηκε έγκαιρα ζημιά στο κομμάτι
Τα χωρητικά και τα πιεζοηλεκτρικά επιταχυνσιόμετρα είναι επίσης απαραίτητα για τη συνεχή παρακολούθηση τροχιών (CTM), όπως και τα γυροσκόπια. Η Deutsche Bahn AG χρησιμοποιεί αισθητήρες ASC στα τρένα μεγάλων αποστάσεων της εδώ και αρκετά χρόνια, με τους αισθητήρες σε κανονική λειτουργία να μετρούν την επιτάχυνση στα ρουλεμάν του σετ τροχών και την επιτάχυνση στο εσωτερικό του αμαξώματος (σύμφωνα με το EN 13848).
Η DB Systemtechnik GmbH – το γραφείο μηχανικών της Deutsche Bahn – μπορεί να χρησιμοποιήσει τα δεδομένα που ελήφθησαν για να εντοπίσει ανωμαλίες στη γεωμετρία της τροχιάς. Οι διακυμάνσεις στο διαμήκη επίπεδο έχουν σημαντικό αντίκτυπο στα επίπεδα απόδοσης. Εάν υπάρχουν λάθη στη γεωμετρία, πρέπει να ληφθούν άμεσα μέτρα συντήρησης, ώστε να αποφευχθούν περιορισμοί ταχύτητας ή, σε ακραίες περιπτώσεις, κλείσιμο τμήματος τροχιάς. Η συνεχής παρακολούθηση τροχιάς με χρήση αισθητήρων και συστημάτων αισθητήρων επιτρέπει τον εντοπισμό και την αποκατάσταση πιθανών ζημιών σε πρώιμο στάδιο.
Καμία βελτίωση της απόδοσης χωρίς ψηφιοποίηση
Οι τεχνολογίες αναλογικών αισθητήρων αναπτύσσονται κυρίως στον τομέα των δοκιμών και των μετρήσεων, όπου μπορούν να γίνουν λεπτομερείς χαρακτηρισμοί οχημάτων και υποδομών σε προσωρινή βάση, συνήθως υπό γνωστές οριακές συνθήκες. Ωστόσο, ο όγκος των επιβατών των σιδηροδρομικών μεταφορών αυξάνεται συνεχώς και αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε αυξανόμενο φορτίο στο σιδηροδρομικό δίκτυο και στα τρένα. Οι ψηφιακές τεχνολογίες χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στον σιδηροδρομικό τομέα για να ανταποκριθούν στις υψηλές απαιτήσεις.
Οι ψηφιακοί αισθητήρες της ASC της σειράς ASC DiSens® λειτουργούν με τα υψηλότερα επίπεδα ακρίβειας και μπορούν να μεταδώσουν τα σήματα τους χωρίς παρεμβολές σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτό σημαίνει ότι οι ψηφιακοί αισθητήρες είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για την παρακολούθηση υποδομών, όπως γέφυρες και κτίρια, όπου χρησιμοποιούνται εξαιρετικά μακριά καλώδια. Επιπλέον, ειδικότερα σε σιδηροδρομικές εφαρμογές, αναμένονται κρούσεις έως και 400 g. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε κορεσμό του αναλογικού σήματος εξόδου, το οποίο με τη σειρά του επηρεάζει την επεξεργασία δεδομένων επειδή τα πολύτιμα δεδομένα μέτρησης κόβονται ή οι κυματομορφές παραμορφώνονται. Επομένως, τα επιταχυνσιόμετρα ASC DiSens® ECO έχουν ήδη εφαρμόσει ρυθμίσεις φίλτρου, για να προσαρμόσουν τον ρυθμό δειγματοληψίας και τη συχνότητα αποκοπής στην αντίστοιχη εργασία μέτρησης. Οι λανθασμένες μετρήσεις κατά τη διάρκεια των δοκιμαστικών οδηγιών μπορούν έτσι να μειωθούν σημαντικά. Προσφέρουν επίσης ένα άλλο πλεονέκτημα: Δεδομένου ότι τα αναλογικά σήματα εισόδου έχουν ήδη μετατραπεί σε ψηφιακά σήματα εξόδου στον αισθητήρα, η κλασική απόκτηση δεδομένων δεν είναι απαραίτητη. Αντίθετα, τα δεδομένα μπορούν συνήθως να υποβληθούν σε επεξεργασία απευθείας στον υπολογιστή μέτρησης. Οι αισθητήρες ASC DiSens® διατίθενται με ψηφιακές διεπαφές όπως RS-232 και CAN.
Τι μετατρέπει έναν ψηφιακό αισθητήρα σε σύστημα έξυπνου αισθητήρα;
Η αναλογική τεχνολογία μέτρησης και η εμπειρία από πολλές εφαρμογές αποτελούν τη βάση για την εφαρμογή των έξυπνων συστημάτων αισθητήρων ASC AiSys®. Το αρθρωτό σύστημα βασίζεται σε αποδεδειγμένα και ελεγμένα εξαρτήματα υλικού, και ως εκ τούτου σε αξιόπιστα στοιχεία αισθητήρα για τον προσδιορισμό των φυσικών τιμών της επιτάχυνσης ή/και της γωνιακής ταχύτητας, το περίβλημα που ταιριάζει στις δύσκολες συνθήκες περιβάλλοντος και στο συγκρότημα καλωδίων. Επίσης, ενσωματώνονται πρόσθετα ηλεκτρονικά για μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό και τυποποιημένες διεπαφές. Το κύριο χαρακτηριστικό των συστημάτων αισθητήρων είναι, ωστόσο, η ικανότητά τους να αναλύουν τα συλλεγμένα δεδομένα και να εξάγουν προκαθορισμένα διανύσματα χαρακτηριστικών. Τα έξυπνα συστήματα αισθητήρων ASC AiSys® παρέχουν τις πληροφορίες, ενώ ο χρήστης φροντίζει να προσδιορίσει ποιες πληροφορίες οπτικοποιούνται και απαιτούνται για τους κατάλληλους τελικούς χρήστες.
Με τα δεδομένα από τα έξυπνα συστήματα αισθητήρων ASC AiSys®, μπορούν να παραχθούν εικονικά μοντέλα τρένων και να προγραμματιστούν οι εργασίες συντήρησης βέλτιστα
© Αισθητήρες ASC
Το ASC αναπτύσσει επίσης αλγόριθμους που επιτρέπουν τον υπολογισμό της ταχύτητας και της μετατόπισης στο έξυπνο σύστημα αισθητήρων ASC AiSys®. Αυτό έχει ήδη εφαρμοστεί με επιτυχία σε ένα έργο για την ανάπτυξη ενός έξυπνου συστήματος παρακολούθησης βασισμένο σε αισθητήρες για ανεμογεννήτριες. Ο στόχος ήταν να υπολογιστεί η απόκλιση του πύργου ανέμου από τις μετρούμενες επιταχύνσεις προκειμένου να προσδιοριστούν οι τύποι διαδικασιών φθοράς και γήρανσης. Εκτός από τη διπλή αριθμητική ολοκλήρωση, τα στοιχεία στατικής μετατόπισης και τα εξαρτήματα που εξαρτώνται από τη μετατόπιση έπρεπε να αντισταθμιστούν μέσω αναλύσεων συχνότητας. Όλα τα βήματα υπολογισμού για αυτό πραγματοποιήθηκαν αναλυτικά στο σύστημα έξυπνων αισθητήρων και αυτά μπορούν να προσαρμοστούν για συγκεκριμένες εφαρμογές.
Τα έξυπνα συστήματα αισθητήρων ASC AiSys® μεταδίδουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο
Παλαιότερα, τα δεδομένα καταγράφονταν εξωτερικά και αξιολογούνταν περιοδικά. Με τους νέους έξυπνους αισθητήρες ASC AiSys®, η επεξεργασία γίνεται απευθείας στον αισθητήρα, ο οποίος στη συνέχεια εκδίδει ένα μήνυμα κατάστασης χρησιμοποιώντας την αρχή του φαναριού. Ο ιδιοκτήτης σιδηροδρομικών περιουσιακών στοιχείων μπορεί πλέον να παρακολουθεί την κατάσταση του τροχαίου υλικού και της υποδομής σε πραγματικό χρόνο και να εντοπίζει τις παρατυπίες ακόμη πιο γρήγορα. Αυτό διατηρεί τον αριθμό των διακοπών υπηρεσίας στο ελάχιστο.
Η λειτουργία χωρίς διακοπές είναι πράγματι η βασική προϋπόθεση για εντατικότερη χρήση των σιδηροδρομικών γραμμών. Η γενική στρατηγική της Deutsche Bahn «Ισχυροί σιδηρόδρομοι» έχει ως στόχο να βοηθήσει στην επίτευξη των στόχων της γερμανικής κυβέρνησης της πολιτικής μεταφορών και κλίματος. Οι αισθητήρες ASC μπορούν επομένως να συμβάλουν έμμεσα στη μεταφορά της κυκλοφορίας από το δρόμο στο σιδηρόδρομο.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά από την ASC Sensors .
railway-news.com
sidirodromikanea.blogspot.com
