激光傳感器用于測量軌道轉(zhuǎn)向架車輪的橫向位置

　　【儀表網(wǎng) 行業(yè)應(yīng)用】英國公司SET Limited在一項開創(chuàng)性的鐵路牽引技術(shù)項目中，使用Micro-Epsilon的激光三角測量傳感器來測量軌道轉(zhuǎn)向架輪相對于軌道頭的橫向位置。
 

 

　　ActiWheel是一種創(chuàng)新的牽引系統(tǒng)，它利用人工智能引導(dǎo)火車沿著鐵軌行駛，從而實現(xiàn)更快，更平穩(wěn)，更經(jīng)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(jiān)MartinWhitley解釋的那樣：“可以控制這種革命性的車輪電動機，在一側(cè)或另一側(cè)產(chǎn)生更多的驅(qū)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(tǒng)的鐵路車輛只有實心的軸和輪錐提供了這種能力，從而驅(qū)動了一些折衷方案出現(xiàn)。我們要做的是將這項技術(shù)實現(xiàn)為未來鐵路乘用車的技術(shù)。”
 

　　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(tǒng)，因此將大大減少所需的維護量。
 

　　SET Limited的技術(shù)總監(jiān)Neil Cooney表示：“鐵路基礎(chǔ)設(shè)施面臨的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(yán)峻，并且總是至少在一個微尺度上超過了車輪的屈服應(yīng)力。”
 

　　“主動偏轉(zhuǎn)車輪以及主動轉(zhuǎn)矩控制功能，可以在軌道的位置管理接觸斑塊，實際上消除了RCF。這是因為理想的[接近徑向]轉(zhuǎn)向可將接觸片中的能量降低到不發(fā)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(tǒng)，Cooney希望他的輪子的使用壽命比傳統(tǒng)裝置長四到十倍。幾乎沒有磨損，這意味著導(dǎo)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(shù)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(tǒng)。Cooney說，該項目是成功的，結(jié)果證明磨損和RCF幾乎可以忽略不計。該項目已經(jīng)引起了業(yè)界的極大關(guān)注，SET Ltd致力于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)軌系統(tǒng)。
 

　　對于該項目，每個ActiWheel系統(tǒng)都包含一個optoNCDT1420激光三角測量傳感器。“ ActiWheel系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是了解車輪相對于導(dǎo)軌的橫向位置。這樣我們就可以控制車輪，避免法蘭與導(dǎo)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(fù)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(tài)位移，距離和位置測量應(yīng)用而設(shè)計。測量速率可調(diào)節(jié)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(tǒng)中。除了模擬電壓和電流輸出外，數(shù)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(shè)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(diào)節(jié)的信號平均，從而可以優(yōu)化測量任務(wù)。感興趣區(qū)域(ROI)功能可濾除背景信號噪聲。
 

　　SET工程師構(gòu)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(dǎo)軌頭400mm的位置，正好在法蘭半徑之前，直接指向?qū)к夘^。來自傳感器的測量數(shù)據(jù)通過4-20mA輸出到ActiWheel控制系統(tǒng)。
 

　　“我們初向Micro-Epsilon尋求合適的傳感器，而給我們展示了optoNCDT1420傳感器的應(yīng)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(shù)要求。我們測量的精度低至0.1mm，橫向移動大可達到20mm，” Cooney說。
 

　　“在演示器項目和我們測試ActiWheel系統(tǒng)的其他項目中，傳感器的表現(xiàn)都非常好。即使在有灰塵，污垢和濕氣的火車下面的惡劣環(huán)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(jīng)過數(shù)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(yīng)用，我們可以自行校準(zhǔn)它們并相應(yīng)地優(yōu)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(chǎn)生的噪音，這意味著我們可以信賴測量數(shù)據(jù)。”