מערכות רכבת מהירות גבוהות מהפכות תחבורה למרחקים ארוכים, המציעות למטיילים תערובת של מהירות, יעילות וצמצום ההשפעה הסביבתית כאשר בהשוואה לאפשרויות אוויר או כביש.עם זאת, המהירות שהופכת את הרשתות האלה אטרקטיביות – לעתים קרובות מעל 300 ק"מ / שעה – גם מציגה אתגרים ייחודיים בטיחותיים שלא כמו רכבת קונבנציונלית, רכבות מהירות גבוהה פועלות עם זמני תגובה מוגבלים מאוד; מסלול לא סדיר או רכיב עדין יכול להסלם לתוך חיישנים במהירות כזו של חיישנים, כגון חיישנים מהירים, אשר מספקים לחץ אווירי לחץ אווירי, לחץ אווירי לחץ אווירי, במהירות גבוהה, וטמפרטורות מהירות, במהירות גבוהה, לחץ אווירי לחץ פיזי, אשר מופעלת, במהירות גבוהה, על ידי טמפרטורות מהירות גבוהה, במהירות גבוהה, על ידי טמפרטורות מהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, לחץ אוויריחות לחץ אוויריחות לחץ אוויריחות לחץ אווירי לחץ אווירי לחץ אווירי לחץ אווירי, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, ניתוח אינטנסיבי, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, אשר מופעלת, עם זמני לחץ אוויר אינטנסיבי, בדיקות מהירות גבוהה, במהירות גבוהה, במהירות גבוהה, ניתוח אינטנסיבי, מהירות גבוהה, במהירות

התפקיד של חיישנים מכניים בבטיחות גבוהה של רכבת

חיישנים מכניים נבדלים מסוגים אחרים של חיישני רכבת (כגון תמרור או תגי זיהוי רדיו- ⁇ ) כי הם מודדים ישירות את המצב הפיזי של רכיב או סביבה.ברכבת מהירה, חיישן מכני יכול לרשום את הכוח המדויק המופעל על ידי כל משטח בלמים, את הרחבת הגלגל הנושא עקב חום, או את העקירה היחסית בין מסגרת בוץ לבין axle.

החשיבות של יכולת זו אינה ניתנת להגדרה יתר על המידה.לדוגמה, במהלך ריצה מהירה גבוהה, שטוחה גלגל (שטח קטן שלבוש שטוח על ההיקף של הגלגל) מייצרת כוחות השפעה עצומים שיכולים לפגוע הן הגלגל והן המסלול. חיישן כוח או מדבקה זעירה המוצבת על תיבת הגולגולת יכולה לזהות את המאפיין של שטוח בתוך כמה מאות מטרים ללא התחממות כזו, למנוע אותות מהירים או ארגז חשמלי ממוקם בתוך מערכת העצבים.

המונחים: key Physical Parameters Monitor

  • (ב) ⁇ :0) ו-(הההתמדה והאצה: FLT:1, מעקב אחר אי סדרים, דירות גלגלים, תקלות נושאות, והתחדשות מבנית.
  • (FLT:0)Force and torque: FLT:1 Brake clamping Force, מתח זוג, לחץ מגע פנטוגרף וכוחות ממשק חלל.
  • (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד, ויקרא י"ד, ויקרא י"ד, ויקרא י"ד, ויקרא י"ד).
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ ומיקום: 1FLT:1 סיבוב בוגי, תיבת הילוכים אחורית, גובה פנטוגרף וזווית פתיחת דלת.

כל אחד מהפרמטרים האלה דורש סוג חיישן עם מאפיינים ספציפיים - טווח, זמן תגובה, דיוק, ועוצמה סביבתית - כי רכבות מהירות גבוהה לפעול בתנאים קיצוניים: תנודות טמפרטורה רחבות, רטט מתמשך, הפרעה אלקטרומגנטית גבוהה, ואת הצורך בשירות ארוך, תחזוקה ללא תחזוקה.

סוגים של חיישן מכני ב High-Speed Rail

סטרין גאגס וחיישנים כוח

מדדי סטרין הם בין החיישנים המכניים הבסיסיים ביותר המשמשים בהנדסת רכבות.הם מורכבים מתבנית סוללית דקה המבוססת על גיבוי גמיש, אשר קשורה אל פני השטח של רכיב.כפי שהרכיב מפורש תחת עומס, ההתנגדות החשמלית של הסוללה משתנה באופן יחסי.במהירות גבוהה, מדדים מותקנים מותקנים על מסגרות הרים, מחצני לם, וזוגות כדי למדוד את התצורה של זה עוזר לעתים קרובות לזהות אפקטים מבניים במהלך מהירות גבוהה, תוך כדי ניתוח יעיל של מערכות הפעלה.

חיישני כוח (נקראים גם תאי עומס) הם מכשירים מיוחדים שממירים כוח לאות חשמלי.ברכבות מהירות גבוהה, הם משולבים בדרך כלל במערכות בלמים כדי למדוד את כוח הדגימה המדויק המופעל על ידי כל דיסק בלמים.על ידי השוואת המאמץ המודר המודר עם הכוח המדוייק, מערכת הבקרה של הרכבת יכולה גם לזהות התקף קלפי, ללבוש, או אובדן לחץ הידראולי.

מדפי חיזוי ויברציה

מדממים מודדים את האצה של גוף יחסית למפלה.ברכבת מהירה גבוהה, הם פרוסים על קופסאות axle, מסגרות בוץ הרץ וגופי רכב. Micro-electromechanical מערכות (MEMS) accelerometers הפכו לסטנדרט התעשייה בשל גודלם הקטן, עלות נמוכה, ויכולת ללכוד הן ⁇ נמוך (למשל, carimway) וזיהוי פגמים בטווח הארוך (למשל, אפקט של דלקת ריאות).

יישום בולט אחד הוא גילוי של שטוחות גלגל. a גלגל שטוח יוצר דחף אופייני כל מהפכה, גלוי בספקטרום האצה של תיבת axle-box. על ידי ניתוח תדירות amplitude וחזרה, המערכת יכולה להעריך את חומרת הדירה לעקוב אחר הצמיחה שלה. בשילוב עם נתונים מיקום על הסיפון (מ GPS או balises), המפעיל יכול לתדמיע את לוח הזמנים על סף הדה הבאה, למנוע נזק נוסף כדי לעקוב אחר קוי בקרה רציף על פני שטח אסיה.

טמפרטורות חיישן

טמפרטורה חישה במסילות מהירות גבוהה חייב להיות מהיר, מדויק וחזק.ה.התרמי טמפרטורה ואת גלאי טמפרטורה התנגדות (RTDs) הם אפשרויות נפוצות למדידת הטמפרטורה של דיסקים בלמים, חולשות גלגלים, ושמן המירר.עם זאת, ⁇ תרמי קיצוני המיוצרים במהלך חטיפה אינפרא אדום - לעתים קרובות מעל 700 מעלות על פני השטח דיסקרטי - חומרים מיוחדים כגון inconel-sheds-co-co-re לעתים קרובות הם משתמשים על פני שטח פיזיקליפי מתכת.

משמעות הבטיחות של ניטור טמפרטורה ברורה: רכבות מהירות גבוהות מצוידות בחיישנים רבים בטמפרטורות עצמאיות בכל גלגל הנושא.אם נושא מתחיל להתחמם בשל כישלון סיכה או מחוסנים בהתקפה, החיישן מעורר אזעקה לנהג.ברכבות מודרניות רבות (למשל, סדרת CRH בסין ו- TGV בצרפת), המערכת מפחיתה באופן אוטומטי את המהירות לשכבה בטוחה - אם זה היה קצר יותר מגובה בטמפרטורה 2 ק"מ / אם זה כמעט גבוה, אם הוא כמעט מגובה, אם הוא כמעט גבוה, אם הוא כמעט מגובה בטמפרטורה שנייה.

מיקום ו- Displacement Sensors

חיישני מיקום לעקוב אחר העקירה ליניארית או זוויתית של רכיבים.ברכבת מהירה גבוהה, הם משמשים נרחב בשליטה pantograph, מנגנוני הדלת, ו-Bgie לנווט. לדוגמה, משתנים משתנים לינאריים שונים (LVDTs) למדוד את הגובה של ראש הפאןגרף ביחס לגג הרכבת, ומאפשר למערכת הבקרה הפעילה לשמור על כוח מגע קבוע כמו גובה חוטי המזינים, בדומה ל-recoders מדויק כדי לספק נתונים סטרייקטוקס.

חיישני הניתוק גם ממלאים תפקיד קריטי במעקב על השעיה משנית.מעיין אוויר בין הבוג'י לבין גוף המכונית להתאים את הלחץ שלהם כדי לשמור על רמת רצפת הרכב ללא קשר לעומס הנוסעים. חיישן עמדה על כל רגל אביב אווירית שמגובה היעד מושג; סטייה מעבר לסובלנות מתוכנתת מצביעה על דליפה או קו אוויר חסום.

המונחים: Bogie Condition Monitoring

רכבות מהירות מודרניות רבות, כולל סימנס Velaro ו Alstom AGV, תכונה משולבת מערכות בויג מצב-monitoring המשלבות תאוצה, מדחות, וחיישנים טמפרטורה. המערכות האלה תמיד להעריך את גלגל, נושא בריאות וביצועים השעיה.הנתונים מועברים אלחוטית לפענוח לניתוח, ומאפשרים לצוותי תחזוקה להחליף רכיבים המבוססים על מצב ממשי ולא קבועים מרווחים.

שילוב עם מערכות בקרת רכבת ובטיחות

חיישנים מכניים אינם מרכיבים מבודדים; הערך שלהם הוא הבין במלואו כאשר הם משולבים באדריכלות הבטיחות המרכזית של הרכבת.מודרנית רכבות מהירות גבוהה להשתמש בשילוב של מערכת בקרת רכבת וניהול (TCMS) ומערכת בטיחות ייעודית (SIL) מערכת TCMS אוספת נתונים חיישן מכל מערכות המשנה - מוחות, דלתות, השעיה, השעיה - ומציגה אותו לנהג באמצעות פרמטרים של הגנה עצמית (מסלולאריתיקים לא יכולים למנוע את מערכת בטיחותם) באופן עצמאי, כגון לחץ על פני מערכת אבטחה (PT) או לחץ מיידי, כגון לחץ על פני מערכת אבטחה (PTS) או לחץ על פני מערכת בטיחותינית).

תקשורת בין חיישנים ובקרים התפתחה גם כן.רכבת מהירה מאוד משתמשת לעתים קרובות בשילוב של צינורות שטח חוטיים (כגון MVB - Multifunction אוטובוס) וקישורים אלחוטיים עבור נתונים לא בטוח-ביקורתיים.חיישנים עם הסמכה SIL קשורים בדרך כלל באמצעות קישורים לא בטוחים, אדום נגד קישורים חוטים מצטברים.המגמה לכיוון רשתות אחוריים מבוססות Ethernet (למשל, IEC 61375) מאפשר אינטגרציה גבוהה יותר ולהפחית נתונים ממוקדים ובאופן מקומי.

גילוי וגילויים

מכיוון שכישלון חיישן יכול להסוות פגם אמיתי, כמעט כל חיישני הרכבות המהירים מתוכננים עם פרמטרים קריטיים - כגון המהירות של כל גרזן - נמדדת על ידי לפחות שני חיישנים עצמאיים (למשל, מדמטר בעל גלגלים ומהירות מכ"ם דופלר) מערכת הבקרה משווה קריאה, ואם אי-נוחות עולה על סף, סף נופלת על גבי חיישן פנימי (לעתים קרובות) של מחסנים (בטווח בטוח).

תחזוקת ושיקולי מחזור חיים

הסביבה הקשה של רכבת מהירה גבוהה - רטט בולט, מחזורי טמפרטורה רחב, וזיהום אבק בלם ועקוב אחר פסולת - מציב דרישות חמורות על עמידות חיישן. חיישנים מכניים חייב להיות מחוספס לעמוד עומסים (למשל, במהלך פעולות הפיכה או עובר על מתגים) ו ingress of water, אבק וכימיקלים. רוב החיישנים המשמשים במהירויות גבוהות לשאת IP66 או פחמן חזק, הם פחמן חזק, או פחמן חזק, 000, הם פחמן חזק, או מחוסנים, 000 חזק, או מגובה חזק, או מחוספסים חזק, 000 חזק, וכימיקלים.

סחף קליברציה הוא דאגה נוספת.כוח וחיישנים לחץ, במיוחד, יכול לסחף לאורך זמן בשל היסטריה מכנית או חומר מצמרר. מסיבה זו, רכבות מהירות רבות כוללות הוראות בדיקות קלמנט מרוחקות: מערכת הבקרה יכולה להשוות מקריות חיישן נגד הפניה ידועה (למשל, לחץ סטנדרטי המופעל על ידי שסתום סויה) ולהתאים את ההתחלה אוטומטית.

רשתות חיישן Wireless

מתקני חיישן מסורתיים מסתמכים על קנונית נרחבת, אשר מוסיפה משקל, מורכבות, נקודות כשל פוטנציאליות.כדי לטפל בזה, יצרנים יותר ויותר לפרוס בלוטות חיישן אלחוטיות - במיוחד על מרכיבים רוטטים או קשים ללחיצת רגל כגון ערכות גלגל ותיבת הילוכים. אלה נודים מופעלים על ידי עצמי להשתמש בקצירת אנרגיה אלחוטית (מרטט או ⁇ ) או סוללות ארוכות חיים, ולהעביר נתונים באמצעות פרוטוקולים בתדר נמוך (IL הם משתמשים בחיישנים קבועים) אך הם מקבלים פונקציות תקשורת חיישנים חיישנים מותאמות אישית (IL).

פיתוחים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

חיישן סיבים-Optic

חיישני סיבים אופטיים מייצגים קפיצה קוונטית במדידות מכניות עבור רכבות.חיישנים אלה משתמשים אור המועבר דרך סיבים אופטיים; כל שינוי במתח, טמפרטורה, או לחץ משנה את התכונות של האור (למשל, משמרת גל בסיבים Bragg grating) כי הסיבים עצמם הם אלמנט החיישן, זה יכול להיות מוטבע בחומרים מורכבים (כגון גופי הקרמב פחמן ו panograph) או מעקבים מהירים עבור סיבים מהירים (מדומים), הם לאורך זמן לחץ חשמלי גבוה) על פני השטח) על פני כדוריות מהירות גבוהה.

כמה קווים מהירים סיניים כבר פרסו ניטור סיבים אופטיים של גשרים ארוכי טווח, המסוגל לזהות שינויים מבניים דקה המושרה על ידי רכבות חולפות.הטכנולוגיה מוערכת גם לשימוש באימון: כבל סיבי יחיד רץ לאורך קרון רכבת יכול להחליף מאות חיישנים קונבנציונליים, צמצום משקל ומורכבות מעייפת.

חיישנים חכמים מבוססי MEMS

טכנולוגיית MEMS ממשיכה לכווץ את הגודל והעלות של אג"מ, חיישני לחץ וגירוסקופים.המדמטרים האחרונים של MEMS מציעים רצפות רעש נמוך מספיק כדי לזהות אותות סיסמית חלשים, אך הם קטנים מספיק כדי להיות מוטבע גלגל או משטח בלם. Smart MEMS עם מעבדי אותות דיגיטליים משולבים יכול להופיע על מיצוי - לדוגמה, זיהוי של דפוס גולמי ללא לחץ דם מרכזי כדי להפחית את רמת ניטור.

חיישנים וריאנטים ו- Digital Twins

אולי המגמה הטרנספורמציה ביותר היא היתוך חיישן - שילוב נתונים מחיישנים מכניים מרובים עם מקורות אחרים (למשל, מצלמות וידאו, LIDAR, GPS) כדי ליצור מודל מקיף של מצב הרכבת.בגישה דיגיטלית של תאום, כל חיישן קורא הוא זרם לשכפול וירטואלי של הרכבת הפיזית, אשר באופן מתמשך מדמיינת התנהגות צפויה בין הנתונים הממדדים לבין התחזיות המהירות של צ'יראשה עשויה להיות אפילו יותר גבוהה יותר של תאים של תאים מדלקתיים, אם לא ניתן להעלות על ידי תאים.

מסגרת סודיות וסטנדרטים

אין דיון על חיישנים מכניים במסילות מהירות גבוהה להשלים ללא התייחסות לסביבה הרגולטורית.באירופה, בין היתר של מערכות רכבת (כולל חיישנים) נשלט על ידי מפרט טכני עבור אינטראופרציה (TSI) חיישנים המשמשים לפונקציות הקשורות לבטיחות חייב לציית ל- EN 50126 (אחריות, זמינות, תחזוקה ובטיחות - RAMS), EN 501 (תוכנות אבטחה) והגנתיות (מינימום של מערכת הגנה SIL) ל- SIL) ל-SIL (מינימום של מערכת הגנה על ידי מערכת הגנה על ידי מערכת אבטחה SIL) או הגנה על ידי מערכת אבטחה SIL (מינימום של 4.

בסין, הסטנדרטים של חיישני הרכבות המהירים מושפעים מהנורמות הבינלאומיות אך לעתים קרובות כוללים דרישות נוספות למזג אוויר קיצוני ומבצע שקיפות גבוהה.משרד הרכבות (כיום חלק מקבוצת הרכבות של סין) פרסם מפרט מפורט (למשל, טרה/T סטנדרטים) המכסים דיוק חיישן, זמן תגובה ובדיקה באופן דומה, רשת שינקנסן של יפן יש את הסטנדרט המחמיר שלה, שפותחה על פני עשרות שנים של פתרונות אספקת הרכבות העולמית, כמעט ללא ספק, היא כמעט לכל ספקולטיבית כלי רכב.

מסקנה: התפקיד הבלתי ניתן להשגה של חיישן מכני

חיישנים מכניים אינם רק מכשירים – הם הבסיס שעליו בטיחות של מנוחה מהירה גבוהה.מעקב השלמות של גלגל הנושאת כדי להבטיח כי הבלמים ליישם את הכוח הנכון במצב חירום, מכשירים אלה מספקים את הנתונים הגרניטאריים המאפשרים רכבות לפעול בקצה הפיזיקה מבלי לעבור לתוך סכנה.כפי שמהירויות רכבת לדחוף לכיוון 400 קמ"ש ומעבר, הדרישות של הטכנולוגיה החיישן רק במהירויות גבוהות יותר עם סיבים אופטיים, הן מבטיחות יותר מאשר רשתות חכמות יותר מאשר רשתות חכמות יותר מאשר רשתות , מאשר רשתות אופטיות, מאשר , מאשר חיישנים חיישנים חיישנים , מאשר , מאשר חיישנים , מאשר חיישנים מאובטחות יותר , מאשר , מאשר , מאשר חיישנים מאובטחות יותר חיישנים מאובטחות יותר חיישנים , מאשר , מאשר חיישנים חיישנים , מאשר , מאשר חיישנים מאובטחות יותר חיישנים חיישנים , חיישנים מאובטחים יותר חיישנים , מאשר , מאשר , , מאשר , מאשר חיישנים מאובטחים יותר חיישנים מאובטחים יותר חיישנים מאובטחים יותר מהירויות רכבת חיישנים מאובטחים יותר חיישנים מאובטחים יותר מאשר , מאשר חיישנים מאובטחים יותר חיישנים מאובטחים יותר חיישנים חיישנים מאובטחים יותר חיישנים חיישנים , מאשר

עבור מהנדסים ומפעילים, השיעור ברור: להשקיע בתשתיות חזקות ומעודנות היטב של שלבים עיצוביים המוקדמים ביותר.עלות של פגם חד-פעמי, שנמדדו בחיי אדם ושיבוש כלכלי, מננסים כל חיסכון מפריסת זול או פחות חיישנים.השיא הבטיחות המדהים של הרכבת המהירה - הרבה יותר מאשר נסיעות והשוואה לתעופה מסחרית - הוא חלק גדול לראיית העומק של מיליוני חיישנים מדויקים, אשר יתפתחו רק על פני חיישנים, כמו אלפי עוקבים, כמו גם יותר של חיישנים חיוניים יותר, כלומר, כמו גם יותר, כמו גם יותר, 000 של בטיחותם של חיישנים ממושכים יותר של חיישנים, כמו גם יותר של מהירות גבוהה יותר של חיישנים, יותר, יותר, יותר, יותר של מהירות גבוהה יותר של מהירות גבוהה יותר, יותר, יותר של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של חיישנים, יותר של חיישנים, יותר של חיישנים, יותר של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה יותר של מהירות גבוהה של מהירות גבוהה יותר של מהירות גבוהה של חיישנים, יותר של חיישנים, יותר של חיישנים, יותר של מהירות גבוהה יותר של מהירות גבוהה יותר של מהירות גבוהה של

קריאה והערות נוספות

  • (FLT:0) מסילות רכבת מהירה - ויקיפדיה FLT:1 - סקירה של מערכות הרכבות המהירות בעולם.
  • (FLT:0)IEEE: סקירה של טכניקות ניטור מצב עבור רכבות מהירות גבוהה 1FIRLT - סקר אקדמי של טכנולוגיות חיישן.
  • סוכנות האיחוד האירופי לרכבות - מפרט טכני עבור אינטראופרציה 1LT - מסגרת תגמול עבור חיישני הרכבות באירופה.
  • (FLT:0)Fiber Bragg grating - WikipediaFreaLT:1) - הסבר על העיקרון שמאחורי חיישני סיבים אופטיים המשמשים במסילות רכבת.
  • (FLT:0ScienceDirect: High-speed Rail SafetyFIRLT:1) - מקורות למחקרים נוספים על מערכות בטיחות לרכבת.