測試軌道交通運輸安全性工具-MSR微型數據記錄儀

為了確保軌道車輛的性能測試是精確有效地,往往需要使用大型和昂貴的儀器和數據采集設備來提供有力的支持,不過在這篇關于瑞士施泰德鐵路公司的應用案例中,只需使用一種微小且功能靈活的數據記錄儀即可實現軌道車輛的駕駛性能和舒適程度以及其他拓展功能的準確測試。

如今,每位乘客都希望在乘坐交通工具時能具備良好的舒適度、安全性以及經濟性,而對于有軌列車的制造商來說則需要多方面均衡的考慮，如運營商、客戶和政府議員之間的需求和利益關系。瑞士有軌列車制造商施泰德鐵路股份有限公司，主營是鐵路和交通運輸系統的搭建，公司具有超過6000名雇員，也是世界領先的軌道車輛制造商。這里介紹的是施泰德的技術專家針對在它們制造的設施上進行車輛移動測試的應用。Karl Tillmetz和Claudia Kossmann分別負責對軌道交通運輸的安全性和乘客乘坐舒適度這兩個方面的技術難題進行研究。而在這些任務中，施泰德的技術人員就使用了內置三軸加速度傳感器的微型MSR165數據記錄儀來進行工作。

主觀舒適感受與實際測量數據

相較于乘客的主觀駕駛感受，更需要通過實際的可重復使用的數據資料來為乘坐品質提供一個可用的定量標準。瑞士MSR公司生產的微型記錄儀可以對幾乎所有的物理量和電氣量進行測量，如：溫度、濕度、壓力光照強度、振動及其他電壓、電流輸出類型的傳感器。施泰德公司通過使用MSR數據記錄儀進行了多種應用的測試，例如對車輛駕駛過程中出現突發(fā)振動和其他振動現象的研究。根據施泰德技術人員的說法，這些記錄儀所具備的獨立性、自供電、微小型、內置大容量存儲空間的特性使得其非常適用于運動狀態(tài)振動性的測試，并能夠根據設定需求自主開始測量工作。這些微小的數據記錄器可以快速安裝和便利的使用，并提供快速振動監(jiān)測設置,量化實際列車的舒適性。“乘客乘坐的舒適度很大程度上是受到車輛振動的影響，而最近幾年來對這方面的要求也越來越加嚴格”Tillmetz工程師說道“我們在車輛的地板，底盤，內部安裝了帶有3軸加速度傳感器的MSR記錄儀，因此可以根據提供的客觀真實數據對駕乘的舒適性提供數據方面的指導”。

施泰德的測試中對車輛的振動頻率監(jiān)測范圍可達到100HZ，因此工程師將MSR數據記錄儀的采樣率設置為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行測試，在某些測試環(huán)境中車速在短期內可保持在高達 200KM/H下進行試驗，甚至會出現長達數天的不間斷數據記錄，最終結果證明它也非常適用于這些應用下。對于數據的分析，工程師將數據從MSR軟件導出*.CSV文件然后導入到FAMOS™測量評估軟件內進行研究分析。施泰德團隊的人員可以通過對原始車輛的性能進行測試，可以有效地將這些數據應用于后續(xù)車輛的生產過程中，用以實現客戶乘坐舒適度的評定。

評估動態(tài)駕駛的穩(wěn)定性

振動測試跟評估駕駛的安全性也有一定的關聯,檢驗是否符合現有的標準和準則如EN 14363或UIC 518, 測試工程師卡爾Tillmetz引用瑞士客戶MGB(馬特圣哥達鐵路)的案例來進行了一番說明,客戶想實現對90年代的BDkt電力驅動車輛進行現代化改造。施泰德的“改裝”包括折疊步驟，自動車鉤，一個現代化的駕駛室和控制系統，以及對外觀進行修改以符合當時MGB公司的設計需求。為了測試改進車輛的行駛穩(wěn)定性，測試中對底盤框架的橫向加速度進行了分析研究。測試工程師Tillmetz將 MSR微型數據記錄儀(跟一包口香糖差不多大小)固定在機箱框架來進行這些測量。施泰德對機車的修改使其行駛速度可最高達到80公里每小時，此前MGB機車注冊速度最高為65公里/時。同時,對于這類改裝機車，對于驅動穩(wěn)定性的測試需要在80公里每小時的時速檢測基礎上再加上一個10公里速度的上行。針對這些測試，Tillmetz和他的同事們把MSR微型數據記錄儀應用在基于EN 14363標準的駕駛安全測試中.對于這部分測量，記錄儀頻率再次被設定為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。橫向加速度通過在機車底盤框架安裝的15 g傳感器在駕駛時間中以每6小時進行10分鐘測試來進行。測試行程都正常調度的列車之間進行的。列車速度測量的試驗是在60，70，80和90公里/小時這幾個恒定區(qū)間來進行，所記錄的數據信號然后通過配套軟件來進行數據分析和評估。

據Tillmetz和Kossmann的說法，施泰德在測試中也對MSR數據記錄儀極限進行了測試。兩位工程師業(yè)需要具備更精確分辨率的設備來進行測量任務。MSR165數據記錄儀內置的15 g傳感器具有±0.15g的精度，且分辨率達到0.005g。雖然這足以滿足其在大多數情況下的應用，但是Kossmann認為0.003 g精度會是更好地選擇。對此他可以選擇不同類型的MSR數據記錄儀，例如有四個模擬輸入通道的MSR160記錄儀，可用于連接外部定制傳感器，以允許測量精確匹配傳感器的規(guī)格所要求的測量范圍。此外，MSR電子有限公司CEO Wendelin Egli先生說明MSR165數據記錄儀所設計的15 g傳感器測量范圍可是實現針對沖擊測量的應用。當然，考慮到運輸監(jiān)測領域的應用可能對沖擊監(jiān)測具有更高的要求，現在MSR已擴大其可用內部傳感器的范圍，現已可達200g，因此對于強力導致的沖擊事件可以實現更好地記錄。