測(cè)試軌道交通運(yùn)輸安全性工具-MSR微型數(shù)據(jù)記錄儀

為了確保軌道車輛的性能測(cè)試是精確有效地,往往需要使用大型和昂貴的儀器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備來(lái)提供有力的支持,不過(guò)在這篇關(guān)于瑞士施泰德鐵路公司的應(yīng)用案例中,只需使用一種微小且功能靈活的數(shù)據(jù)記錄儀即可實(shí)現(xiàn)軌道車輛的駕駛性能和舒適程度以及其他拓展功能的準(zhǔn)確測(cè)試。

如今,每位乘客都希望在乘坐交通工具時(shí)能具備良好的舒適度、安全性以及經(jīng)濟(jì)性,而對(duì)于有軌列車的制造商來(lái)說(shuō)則需要多方面均衡的考慮，如運(yùn)營(yíng)商、客戶和政府議員之間的需求和利益關(guān)系。瑞士有軌列車制造商施泰德鐵路股份有限公司，主營(yíng)是鐵路和交通運(yùn)輸系統(tǒng)的搭建，公司具有超過(guò)6000名雇員，也是世界領(lǐng)先的軌道車輛制造商。這里介紹的是施泰德的技術(shù)專家針對(duì)在它們制造的設(shè)施上進(jìn)行車輛移動(dòng)測(cè)試的應(yīng)用。Karl Tillmetz和Claudia Kossmann分別負(fù)責(zé)對(duì)軌道交通運(yùn)輸?shù)陌踩院统丝统俗孢m度這兩個(gè)方面的技術(shù)難題進(jìn)行研究。而在這些任務(wù)中，施泰德的技術(shù)人員就使用了內(nèi)置三軸加速度傳感器的微型MSR165數(shù)據(jù)記錄儀來(lái)進(jìn)行工作。

主觀舒適感受與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)

相較于乘客的主觀駕駛感受，更需要通過(guò)實(shí)際的可重復(fù)使用的數(shù)據(jù)資料來(lái)為乘坐品質(zhì)提供一個(gè)可用的定量標(biāo)準(zhǔn)。瑞士MSR公司生產(chǎn)的微型記錄儀可以對(duì)幾乎所有的物理量和電氣量進(jìn)行測(cè)量，如：溫度、濕度、壓力光照強(qiáng)度、振動(dòng)及其他電壓、電流輸出類型的傳感器。施泰德公司通過(guò)使用MSR數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行了多種應(yīng)用的測(cè)試，例如對(duì)車輛駕駛過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)振動(dòng)和其他振動(dòng)現(xiàn)象的研究。根據(jù)施泰德技術(shù)人員的說(shuō)法，這些記錄儀所具備的獨(dú)立性、自供電、微小型、內(nèi)置大容量存儲(chǔ)空間的特性使得其非常適用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)振動(dòng)性的測(cè)試，并能夠根據(jù)設(shè)定需求自主開始測(cè)量工作。這些微小的數(shù)據(jù)記錄器可以快速安裝和便利的使用，并提供快速振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)置,量化實(shí)際列車的舒適性。“乘客乘坐的舒適度很大程度上是受到車輛振動(dòng)的影響，而最近幾年來(lái)對(duì)這方面的要求也越來(lái)越加嚴(yán)格”Tillmetz工程師說(shuō)道“我們?cè)谲囕v的地板，底盤，內(nèi)部安裝了帶有3軸加速度傳感器的MSR記錄儀，因此可以根據(jù)提供的客觀真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)駕乘的舒適性提供數(shù)據(jù)方面的指導(dǎo)”。

施泰德的測(cè)試中對(duì)車輛的振動(dòng)頻率監(jiān)測(cè)范圍可達(dá)到100HZ，因此工程師將MSR數(shù)據(jù)記錄儀的采樣率設(shè)置為400HZ，此外MSR記錄儀的采樣率最高可到1600Hz/s。記錄儀被快速放置到車輛中進(jìn)行測(cè)試，在某些測(cè)試環(huán)境中車速在短期內(nèi)可保持在高達(dá) 200KM/H下進(jìn)行試驗(yàn)，甚至?xí)霈F(xiàn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)天的不間斷數(shù)據(jù)記錄，最終結(jié)果證明它也非常適用于這些應(yīng)用下。對(duì)于數(shù)據(jù)的分析，工程師將數(shù)據(jù)從MSR軟件導(dǎo)出*.CSV文件然后導(dǎo)入到FAMOS™測(cè)量評(píng)估軟件內(nèi)進(jìn)行研究分析。施泰德團(tuán)隊(duì)的人員可以通過(guò)對(duì)原始車輛的性能進(jìn)行測(cè)試，可以有效地將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于后續(xù)車輛的生產(chǎn)過(guò)程中，用以實(shí)現(xiàn)客戶乘坐舒適度的評(píng)定。

評(píng)估動(dòng)態(tài)駕駛的穩(wěn)定性

振動(dòng)測(cè)試跟評(píng)估駕駛的安全性也有一定的關(guān)聯(lián),檢驗(yàn)是否符合現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則如EN 14363或UIC 518, 測(cè)試工程師卡爾Tillmetz引用瑞士客戶MGB(馬特圣哥達(dá)鐵路)的案例來(lái)進(jìn)行了一番說(shuō)明,客戶想實(shí)現(xiàn)對(duì)90年代的BDkt電力驅(qū)動(dòng)車輛進(jìn)行現(xiàn)代化改造。施泰德的“改裝”包括折疊步驟，自動(dòng)車鉤，一個(gè)現(xiàn)代化的駕駛室和控制系統(tǒng)，以及對(duì)外觀進(jìn)行修改以符合當(dāng)時(shí)MGB公司的設(shè)計(jì)需求。為了測(cè)試改進(jìn)車輛的行駛穩(wěn)定性，測(cè)試中對(duì)底盤框架的橫向加速度進(jìn)行了分析研究。測(cè)試工程師Tillmetz將 MSR微型數(shù)據(jù)記錄儀(跟一包口香糖差不多大小)固定在機(jī)箱框架來(lái)進(jìn)行這些測(cè)量。施泰德對(duì)機(jī)車的修改使其行駛速度可最高達(dá)到80公里每小時(shí)，此前MGB機(jī)車注冊(cè)速度最高為65公里/時(shí)。同時(shí),對(duì)于這類改裝機(jī)車，對(duì)于驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性的測(cè)試需要在80公里每小時(shí)的時(shí)速檢測(cè)基礎(chǔ)上再加上一個(gè)10公里速度的上行。針對(duì)這些測(cè)試，Tillmetz和他的同事們把MSR微型數(shù)據(jù)記錄儀應(yīng)用在基于EN 14363標(biāo)準(zhǔn)的駕駛安全測(cè)試中.對(duì)于這部分測(cè)量，記錄儀頻率再次被設(shè)定為400赫茲。記錄儀被固定在車的底盤車架，車輪集以及車身中間位置上。橫向加速度通過(guò)在機(jī)車底盤框架安裝的15 g傳感器在駕駛時(shí)間中以每6小時(shí)進(jìn)行10分鐘測(cè)試來(lái)進(jìn)行。測(cè)試行程都正常調(diào)度的列車之間進(jìn)行的。列車速度測(cè)量的試驗(yàn)是在60，70，80和90公里/小時(shí)這幾個(gè)恒定區(qū)間來(lái)進(jìn)行，所記錄的數(shù)據(jù)信號(hào)然后通過(guò)配套軟件來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和評(píng)估。

據(jù)Tillmetz和Kossmann的說(shuō)法，施泰德在測(cè)試中也對(duì)MSR數(shù)據(jù)記錄儀極限進(jìn)行了測(cè)試。兩位工程師業(yè)需要具備更精確分辨率的設(shè)備來(lái)進(jìn)行測(cè)量任務(wù)。MSR165數(shù)據(jù)記錄儀內(nèi)置的15 g傳感器具有±0.15g的精度，且分辨率達(dá)到0.005g。雖然這足以滿足其在大多數(shù)情況下的應(yīng)用，但是Kossmann認(rèn)為0.003 g精度會(huì)是更好地選擇。對(duì)此他可以選擇不同類型的MSR數(shù)據(jù)記錄儀，例如有四個(gè)模擬輸入通道的MSR160記錄儀，可用于連接外部定制傳感器，以允許測(cè)量精確匹配傳感器的規(guī)格所要求的測(cè)量范圍。此外，MSR電子有限公司CEO Wendelin Egli先生說(shuō)明MSR165數(shù)據(jù)記錄儀所設(shè)計(jì)的15 g傳感器測(cè)量范圍可是實(shí)現(xiàn)針對(duì)沖擊測(cè)量的應(yīng)用。當(dāng)然，考慮到運(yùn)輸監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用可能對(duì)沖擊監(jiān)測(cè)具有更高的要求，現(xiàn)在MSR已擴(kuò)大其可用內(nèi)部傳感器的范圍，現(xiàn)已可達(dá)200g，因此對(duì)于強(qiáng)力導(dǎo)致的沖擊事件可以實(shí)現(xiàn)更好地記錄。