Компанія DB Minden проводить випробування оптичних тензодатчиків від HBK

Компанія DB Systemtechnik у місті Мінден (Німеччина), незалежна випробувальна організація, досліджує можливості, що відкриваються завдяки використанню оптичних тензодатчиків, наприклад моделі K-OL від HBK.

Виклик

DB Minden: Випробування оптичних тензодатчиків

Для отримання дозволу на експлуатацію нових залізничних транспортних засобів необхідно провести низку обов’язкових випробувань та перевірок. До них належать випробувальні заїзди з колісними парами, що дають змогу виміряти сили, які діють між колесом і рейкою. Наразі незалежна випробувальна організація DB Systemtechnik у місті Мінден (Німеччина) вивчає можливості, які відкриваються завдяки використанню оптичних тензодатчиків, наприклад моделі K-OL від компанії HBK.

Рішення

Умови випробувань

Під час вимірювання сили контакту «колесо-рейка» необхідно визначати як вертикальну, так і поперечну складові сили між рейкою та колесами. Сили, що діють між рейкою та колесом, спричиняють деформацію коліс та осі, яка вимірюється за допомогою тензодатчиків і перетворюється в режимі реального часу на значення сили за допомогою складного програмного забезпечення. Наразі для цієї мети використовуються звичайні тензодатчики (SG).

Високі витрати на монтаж

У випробувальному центрі в Міндені тензодатчики встановлюються на колісну пару, що складається з двох коліс та осі. Така конфігурація вимагає встановлення загалом 48 тензодатчиків на одне колесо. Сигнальні лінії прокладаються в порожнисту вісь через отвір. Вся електроніка, включаючи підсилювачі та засоби передачі сигналу, розміщується на кінці осі. Монтаж тензодатчиків та сигнальних ліній є складним і займає кілька тижнів на кожну колісну пару. Тензодатчики необхідно встановлювати та підключати окремо. Оскільки під час випробувальних пробігів колісна пара піддається відносно високим механічним навантаженням, сигнальні лінії також повинні бути повністю закріплені.

Конструкція випробувального стенду

Після встановлення тензодатчиків, сигнальних кабелів та електронних приладів необхідно провести калібрування вимірювальної колісної пари. Для цього всю колісну пару встановлюють у спеціально розроблений випробувальний стенд. Отвори для прокладення кабелів від місць установки тензодатчиків до підсилювача мають істотний вплив на стабільність вимірювальної колісної пари. Тому для забезпечення стабільної відсутності тріщин у деталях за допомогою ультразвукового контролю необхідні відносно значні зусилля. Ще одним недоліком випробувального стенду є те, що через місце установки вимірювальна електроніка — з її обертовою частиною, встановленою всередині, та нерухомою частиною, встановленою на осі — піддається надзвичайно високим навантаженням у зоні колісної пари.

Результат

Покращення завдяки використанню оптичних тензодатчиків

Компанія DB Systemtechnik у Міндені постійно працює над оптимізацією та вдосконаленням методу, щоб усунути описані вище недоліки вимірювальних колісних пар. Одним із підходів, який зараз застосовується, є використання оптичних тензодатчиків, таких як K-OL від HBK.

Зменшення витрат на монтаж

Основною перевагою використання оптичних тензодатчиків є значне зменшення витрат на монтаж. «Використання оптичних тензодатчиків дозволило б нам скоротити час монтажу з чотирьох-п’яти тижнів, як зараз, до кількох днів», — пояснює Андреас Бродтка, керівник виробництва вимірювальних колісних пар у компанії DB Systemtechnik. Зменшення витрат на монтаж та обслуговування під час випробувальних заїздів, звісно, призвело б до зниження витрат. Оскільки складна компенсація перешкод більше не потрібна, достатньо буде 20 тензодатчиків на колесо. «Особливе значення має той факт, що в одному волокні встановлено до 20 оптичних тензодатчиків», — зазначає інженер-випробувач.

Монтаж сигнальних ліній без свердління

Крім того, тонке оптичне волокно можна вивести назовні без необхідності свердління отворів в осі. Наразі розробляється рішення, яке дозволить прокладати оптичне волокно без свердління отворів. У зоні переходу від обертової до нерухомої частини колісної пари, де це все ще буде необхідно, сигнали, що передаються по оптичному волокну, можна передавати за допомогою так званого оптичного контактного кільця. Пристрій, що аналізує сигнали оптичних тензодатчиків, можна було б розмістити в безпечному місці всередині вагона, де він отримував би сигнали через оптичні волокна. Електроніка в осі, схильна до перешкод, більше не була б потрібна. Наразі оптичні тензодатчики використовуються в компанії DB Systemtechnik у Міндені лише в рамках дослідницького проєкту, але результати випробувань демонструють потенціал оптичних тензодатчиків.