开发​用于​铁路​和​轨道​车辆​性能​验证​的​紧凑​型​数据​记录仪

"我们​采用​NI LabVIEW​和​NI CompactRIO​开发​了​一个​配有​现场​可​配置​即​插​即​用​I / O​模​块​的​可靠​坚固​数据​记录​仪,​以​满足​严格​的​要求。​我们​成功​地​进行​了​几次​铁路​试验。​使用​LabVIEW​和​CompactRIO,​只需​很少​的​组​件​就​可以​开发​记录​仪,​从而​缩短​了​开发​时间,​增加​了​系统​的​可靠性。" ​

- Arunkumar Manoharan, Apna Technologies & Solutions Private Limited

挑战:

监测​铁轨​状况、​不同​铁轨​状况​下​的​轨道​车辆​性能​和​行驶​特性,​以及​使用​配有​自​定义​仪器​和​示波器​的​铁路​客车​进行​类似​的​试验。 ​

解决​方案:

采用​NI LabVIEW​和​NI CompactRIO​开发​具有​即​插​即​用​配置​的​数据​记录​仪,​根据​传感器​的​测量​数据​和​对应​事件​标记​进行​实​时​轨道​跟踪。 ​

作者:

Arunkumar Manoharan - Apna Technologies & Solutions Private Limited
​Sriram Iyer - Apna Technologies and Solutions Pvt Ltd
​Starlin Immanuel - Apna Technologies and Solutions Pvt Ltd
​Senthil R. Desappan - Apna Technologies and Solutions Pvt Ltd

 

 

印度​铁道​部​研究​设计​和​标准​组织​通过​验证​试验​来​设置​印度​轨道​状况​的​标准。​在​验证​试验​中,​我们​在​新的​或​现有​轨道​线上​以​一定​的​负载​和​速度​标准​测试​列车。​我们​还​对​设计​进行​改良,​测试​不同​轨道​状况​下​的​机车​和​铁路​车辆。

 

扭转​角、​轨距、​线路​和​不​平整​度​等​参数​对于​列车​在​轨道​上​行驶​是​非常​重要​的。​我们​需要​开发​一个​产品​来​数字​化、​存储​和​分析​正在​运行​的​列车​的​数据,​该​产品​需要​具有​灵活​的​传感器​连接​和​相应​的​信号​调理​器。​而且​我们​需要​记录​仪​能够​承受​铁路​环境​中​常见​的​高​振动​和​电磁​干扰。

 

我们​使用​CompactRIO​和​LabVIEW​来​创建​Apna​多功能​数据​采集​系统​(apnaVDAS)​数据​记录​仪。​种类​丰富​的​CompactRIO​模​块​为​我们​提供​了​系统​所需​的​即​插​即​用​配置。​我们​开发​的​LabVIEW​应用​程序​可以​检测​模​块​的​配置,​并​加​载​相应​的​用户​界面​和​分析。​我们​集成​了​应变​计、​加速度​传感器、​位移、​压力、​温度​和​速度​等​传感器。​该​应用​程序​根据​来自​传感器​的​测量​数据​创建​实​时​轨道​图,​并​根据​图像​传感器​记录​的​事件​(如​曲线、​直线、​桥梁、​起伏​以及​车站​的​位置)​和​相应​的​人工​输入​事件​进行​标记。​在​线​和​离​线​分析​软件​可​分析​所​记录​的​信息。 apnaVDAS​数据​记录​仪​具有​模​块​化​前​面板​和​内​置​信号​调理​模​块。​前​面板​提供​便于​操作​的​特定​信号​LEMO​连接​器,​并​可​承受​列车​行驶​时​的​测量​条件。

 

轨道​试验

apnaVDAS​可​执行​以下​轨道​试验:

  • 轨道​监测​运行:​理想​状态​下​的​机车​运行​在​待​测​轨道​上。​我们​将​多个​加速度​计​安装​在​机车​上​的​不同​位置,​以​监测​横​向​和​垂直​加速度,​所​得到​的​加速度​值​必须​在​允许​限​值​内。
  • 振荡​试验:​轨道​处于​理想​条件下,​我们​通过​仪器​测量​待​测​车辆​的​横​向​加速度、​垂直​加速度、​纵​向​加速度、​悬挂​转向​架​(施加​负载​和​不​施加​负载)​以及​倾斜​性能。
  • 平稳​试验:​轨道​处于​理想​条件下,​我们​通过​仪器​测量​待​测​车辆​的​不同​加速度。​机车​紧急​刹​车,​我们​测量​了​纵​向​(行驶​方向)、​垂直​和​横​向​加速度。​我们​通过​这些​参数​来​测量​车辆​的​平稳​性​指数。​质量​平稳​性​指标​可以​帮助​我们​分析​机车​驾驶​员​的​技能,​舒适​平稳​性​指标​可以​帮助​我们​分析​乘客​的​舒适​度。
  • 振荡​车辆​运行​验证​性​试验:​轨道​处于​理想​条件下,​示波器​客车​(装​有​仪器​的​铁路​客车)​测量​横​向​和​纵​向​加速度。
  • 紧急​刹​车​距离​试验:​试验​列车​以​最大​可​允许​速度​行驶​时,​操作​员​紧急​刹​车。​我们​通过​试验​列车​车​轴​上​的​仪器​持续​监​控​车速。​紧急​刹​车​后,​我们​测量​车辆​的​制动​距离。
  • 附着力​试验:​我们​通过​附着力​试验​来​计算​机车​的​最大​拉力。​待​测​机车​与​两​三​节​施加​制动​的​机车​耦合。​待​测​机车​拉​动​其他​施加​制动​的​机车。​我们​在​静态​和​动态​条件下​进行​测试,​驾驶​员​从​1​级​到​7​级​改变​拉力。​我们​测量​和​分析​车​钩​处​每​个​级别​的​应变,​以​计算​机车​的​牵引​力。

车​钩​应力​试验:​我们​选择​该​地区​的​最大​牵引​和​推动​力​来​进行​试验。​在​丘陵​地区,​轨道​状况​是​37:1(即​轨道​延伸​37​米,​水平​高度​变化​一​米)。​机车​以​15​公里/​小时​的​速度​行驶​在​起伏不定​的​轨道​上。​两​节​机车​之间​的​车​钩​处​发生​应变,​产生​推力​和​拉力。
​每次​试验​我们​均​将​数据​与​图像​传感器​采集​的​视频​进行​匹配。​我们​也​通过​指定​的​功能​键​一边​记录​数据​一边​标记​事件。

 

测量​架构

我们​通过​一条​屏蔽​电缆​将​安装​于​示波器​车辆​或​测试​车辆​上​不同​测量​点​的​多个​传感器​连接​至​apnaVDAS。​屏蔽​电缆​的​另一​端​具有​LEMO​连接​器。​连接​器​的​尺寸​和​对​接​槽​口​根据​不同​的​信号​类型​而​有所不同,​以​避免​现场​试验​时​出现​问题。

配置​测试​和​初始​化​CompactRIO​控制器​后,​NI cRIO-9014​控制器​以​100 S / s​的​速率​采集​其他​CompactRIO​模​块​的​数据,​并​将​数据​传送​到​坚固​的​笔记​本​电脑​上。

 

数据​记录仪

我们​采用​了​8​槽​NI cRIO-9104​机​箱,​因为​我们​可以​对​其​进行​配置​来​满足​任何​测试​要求。 LEMO​连接​器​从​现场​传感器​连接​至​外壳​前​面板。​连接​器​接​入​需要​通过​定制​模​块​印刷​电路​板​经由​传感器​产生​的​激励​电压​和​电流。​数据​记录​仪​配有​在​紧急情况​下​可​提供​四​个​小时​电量​的​备用​电池。​外壳​符合​IP65​防护​等级​且​非常​坚固,​可在​列车​行驶​状态​下​工作。

 

软件

我们​使用​LabVIEW​来​开发​apnaVDS​软件。​客户​可以​在​apnaVDS​软件​内​根据​不同​的​测试​需求​配置​显示​器​和​传感器​比例​参数,​也可以​保存​数据​并​检索​此类​试验​的​数据。

 

结论

我们​采用​NI LabVIEW​和​NI CompactRIO​开发​了​一个​配有​现场​可​配置​即​插​即​用​I / O​模​块​的​可靠​坚固​数据​记录​仪,​以​满足​严格​的​要求。​我们​成功​地​进行​了​几次​铁路​试验。 LabVIEW​和​CompactRIO​减少​了​开发​记录​仪​所需​的​仪器,​帮助​我们​缩短​了​开发​时间,​增加​了​系统​的​可靠性。

 


 

作者​信息:

Arunkumar Manoharan
Apna Technologies & Solutions Private Limited
​No:​1, Coconut Garden Cross,Outer Ring Road,Kalyan Nagar Post
​Bangalore 560043
​India
​Tel: 080-25426463
arunkumar.manoharan@gmail.com

​ ​图​1. 应用 ​
​ ​图​2. 种类​丰富​的​CompactRIO​模​块 ​
​ ​图​3. 前​面板 ​
​ ​图​4. 处于​试验​过程​中的​apnaVDAS​紧凑​型​数据​记录​仪 ​