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激光傳感器用于測量軌道轉向架車輪的橫向位置

2020-04-01 09:19:38來源:傳感器專家網 閱讀量:567

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  【物流設備網 國際新聞】英國公司SET Limited在一項開創性的鐵路牽引技術項目中,使用Micro-Epsilon的激光三角測量傳感器來測量軌道轉向架輪相對于軌道頭的橫向位置。
 
  ActiWheel是一種創新的牽引系統,它利用人工智能引導火車沿著鐵軌行駛,從而實現更快,更平穩,更經濟的鐵路行駛。該解決方案可能會大大改變鐵路車輛在鐵路上行駛的方式。正如SETLimited的總監MartinWhitley解釋的那樣:“可以控制這種革命性的車輪電動機,在一側或另一側產生更多的驅動力,以使輪對沿軌道的中心線向下移動。在過去的200年中,傳統的鐵路車輛只有實心的軸和輪錐提供了這種能力,從而驅動了一些折衷方案出現。我們要做的是將這項技術實現為未來鐵路乘用車的首選技術。”
 
  在ActiWheel解決方案中,電動機集成在車輪中,這意味著在這兩者之間沒有傳動裝置,每個車輪和車軸都沒有的軸承之外沒有運動部件。另外,由于沒有摩擦制動系統,因此將大大減少所需的維護量。
 
  SET Limited的技術總監Neil Cooney表示:“鐵路基礎設施面臨的最大問題之一是滾動接觸疲勞(RCF),這是由于車輪與鐵路之間的接觸能量所致。滾動接觸疲勞的情況總是很嚴峻,并且總是至少在一個微尺度上超過了車輪的屈服應力。”
 
  “主動偏轉車輪以及主動轉矩控制功能,可以在軌道的最佳位置管理接觸斑塊,實際上消除了RCF。這是因為理想的[接近徑向]轉向可將接觸片中的能量降低到不發生RCF且磨損很小的程度。”
 
  ActiWheel是一個非常高的可靠性,非常耐用的系統,Cooney希望他的輪子的使用壽命比傳統裝置長四到十倍。幾乎沒有磨損,這意味著導軌沒有損壞,車輪也沒有損壞。該解決方案也是輕量級的,這意味著加速和減速火車要容易得多,并且為乘客提供了額外的承載能力。
 
  在過去的九個月中,ActiWheel已完成了技術演示項目的進度。以前的倫敦地下火車只有一個車廂,八個車輪上均裝有ActiWheel系統。Cooney說,該項目是成功的,結果證明磨損和RCF幾乎可以忽略不計。該項目已經引起了業界的極大關注,SET Ltd致力于開發網絡導軌系統。
 
  對于該項目,每個ActiWheel系統都包含一個optoNCDT1420激光三角測量傳感器。“ ActiWheel系統的關鍵部分是了解車輪相對于導軌的橫向位置。這樣我們就可以控制車輪,避免法蘭與導軌頭接觸。”庫尼解釋道。“我們實際上是在使用傳感器來確認我們的復雜控制器是否在正常工作。”
 
  具有集成控制器的optoNCDT1420激光三角測量傳感器專為高精度,高速,動態位移,距離和位置測量應用而設計。測量速率可調節至4kHz。一系列不同的輸出信號使傳感器可以輕松集成到工廠或機器控制系統中。除了模擬電壓和電流輸出外,數字RS422接口還提供了與傳感器的距離信息。所有optoNCDT1420傳感器均使用Web界面進行操作,以快速設置和配置傳感器。
 
  optoNCDT1420的其他功能包括視頻信號顯示,信號峰值選擇和可自由調節的信號平均,從而可以優化測量任務。感興趣區域(ROI)功能可濾除背景信號噪聲。
 
  SET工程師構建了一個特殊的框架,該框架位于火車的輪軸下方。optoNCDT1420傳感器安裝在距導軌頭400mm的位置,正好在法蘭半徑之前,直接指向導軌頭。來自傳感器的測量數據通過4-20mA輸出到ActiWheel控制系統。
 
  “我們最初向Micro-Epsilon尋求合適的傳感器,而給我們展示了optoNCDT1420傳感器的應用工程師印象深刻。該傳感器在靈活性,分辨率和耐用性方面滿足了我們所有的技術要求。我們測量的精度低至0.1mm,橫向移動最大可達到20mm,” Cooney說。
 
  “在演示器項目和我們測試ActiWheel系統的其他項目中,傳感器的表現都非常好。即使在有灰塵,污垢和濕氣的火車下面的惡劣環境中,它們也很可靠。無論是寒冷,潮濕,下雨天還是晴天,它們都能可靠地運行。在演示項目中,經過數千英里的測試,我們甚至不必清潔傳感器。”
 
  “如果我們需要將傳感器用于其他應用,我們可以自行校準它們并相應地優化其性能。過濾功能給我們留下了深刻的印象,該功能可以過濾掉軌道頭上的灰塵,灰塵,油脂和彎曲金屬碎片產生的噪音,這意味著我們可以信賴測量數據。”
 
  原標題:激光傳感器用于測量軌道轉向架車輪的橫向位置

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