Czujniki do zastosowań w kolejnictwie
| Prezentacje firmowe PomiaryZagwarantowanie bezpieczeństwa i stabilności pracy pociągów pasażerskich i towarowych ma kluczowe znaczenie w kolejnictwie. Rosnąca popularność tej formy transportu i coraz wyższe prędkości nowoczesnych składów powodują zwiększenie obciążeń statycznych i dynamicznych torów. Stan torowisk należy regularnie sprawdzać, aby uniknąć kosztownych incydentów. Do pomiarów w kolejnictwie stosowane są m.in. czujniki firmy Micro- Epsilon. W artykule zaprezentujemy przykłady aplikacji i technologii pomiarowych spotykanych w tej branży.
Czujniki wiroprądowe zintegrowane w kolejach dużych prędkości
Jednym z rodzajów szybkich kolei są pociągi magnetyczne – transrapidy, gdzie napęd nie jest instalowany w pojeździe, lecz w torze. W transrapidzie koła i szyny konwencjonalnej kolei zostały zastąpione bezkontaktowym, elektromagnetycznym systemem nośnym, prowadzącym i napędowym. Utrzymanie stałej odległości pojazdu od toru wymaga kontroli szczeliny powietrznej. Stosuje się do tego czujniki wiroprądowe eddyNCDT firmy Micro-Epsilon. Sensory służą do bezkontaktowego pomiaru wysokości szczeliny z dużą dynamiką i dokładnością. Uzyskane dane umożliwiają kontrolę odległości. Te solidne czujniki są niewrażliwe na brud, wilgoć i wahania temperatury.
W pociągach dużych prędkości występuje też konieczność stałej kontroli szczeliny olejowej w łożyskach osi, do czego również stosuje się czujniki eddyNCDT. Jest to istotne, gdyż warstwa olejowa w szczelinie smarnej zapobiega bezpośredniemu kontaktowi powierzchni łożyska z wałem. Ulepszone właściwości ślizgowe łożyska zwiększają efektywność turbiny, jednocześnie przedłużając jej żywotność. Wiroprądowe czujniki przemieszczenia są zintegrowane z systemem sterowania pobierającym zmierzone wartości podczas pracy. Dzięki solidnej konstrukcji mogą być stosowane przy ciśnieniu oleju do 2 barów oraz w wysokich temperaturach.
Pomiary optyczne na stanowiskach testowych
Zużycie kół w pojazdach szynowych, spowodowane dużym przebiegiem pociągów, wpływa na bezpieczeństwo i właściwości jezdne oraz generuje wysokie koszty utrzymania kolei. Sposobem na zapobieganie temu jest pomiar prewencyjny, realizowany na stanowisku testowym zamontowanym w torze. Stosowane są wówczas triangulacyjne czujniki laserowe, które wykrywają zestawy profili całych pociągów. Montuje się je w trzech oddzielnych zabudowach ochronnych, osadzonych jedna za drugą w torze, pod kątem prostym w kierunku jazdy. W każdej pierwszej i trzeciej zabudowie znajdują się dwa laserowe czujniki odległości optoNCDT, określające średnicę koła i położenie obręczy koła. Druga zabudowa zawiera laserowe czujniki profilu scanCONTROL do pomiaru profilu koła. Dokonują one pomiaru przez półboczne wgłębienia w szynach na obręczach kół. Kolejne terminy kontroli weryfikujące zmiany profilu są określane na podstawie otrzymanych danych pomiarowych.
W tym zadaniu świetnie sprawdzają się czujniki optoNCDT 1900. Ta seria charakteryzuje się wysoką precyzją – liniowością do 1 μm, zakresem pomiarowym do 500 mm, regulowaną częstotliwością pomiaru do 10 kHz i bardzo kompaktową konstrukcją. Dzięki funkcji zaawansowanej kompensacji powierzchni realizowane pomiary są równie wiarygodne niezależnie od powierzchni – począwszy od błyszczącego metalu, po różnokolorowe, od jasnych do ciemnych, od matowych po podatne na refleksy świetlne.
Powierzchnie bieżnika obręczy kół także narażone są na ogromne obciążenia, dlatego tarcze kół muszą być regularnie sprawdzane. Tylko w ten sposób można określić stan podzespołów, wykryć usterki i na czas podjąć działania naprawcze. Obrotowe zestawy kołowe mierzone są za pomocą laserowych czujników odległości, które określają bicie liniowe i promieniowe. Prócz tego stanowisko jest wyposażone w laserowe skanery profili, mierzące cały profil w wybranych punktach pomiarowych.
Pomiary torów
Poza badaniem zużycia zestawów kołowych równie ważna pozostaje regularna ocena stanu torów. Jednym z istotnych, mierzonych parametrów jest stopień zużycia główki szyny. Ten pomiar odbywa się za pomocą specjalnych wagonów pomiarowych, w których zintegrowane są laserowe skanery profilu scanCONTROL. Mogą one zmierzyć stan główek szyn nawet przy dużych prędkościach. Dane profilu są wykrywane przy prędkościach do 100 km/h i porównywane z profilami nominalnymi. Odchylenia od zdefiniowanej granicy tolerancji zaznaczane są na mapie za pomocą danych GPS. Informacje te umożliwiają przeprowadzenie precyzyjnych, dobrze ukierunkowanych działań naprawczych.
W aplikacji stosuje się m.in. profilometry z serii scan-CONTROL 30xx, które należą do najbardziej wydajnych czujników profilu pod względem wielkości, dokładności i szybkości pomiaru. Ich częstotliwość profilu to maksymalnie 10 kHz, a szybkość pomiaru wynosi do 5,5 miliona punktów na sekundę. Matryca czujników o wysokiej rozdzielczości oferuje rozdzielczość do 2048 punktów/profil.
Podobne pomiary zużycia torów realizowane są na liniach dużych prędkości. W tej aplikacji wagon pomiarowy jest wyposażony w dwa laserowe czujniki przemieszczenia optoNCDT 1900. Mierzą one odległość do toru z dużą szybkością pomiaru. Standardowe modele z małą plamką lasera pozwalają określić zużycie, odpryski i poślizg z wysoką rozdzielczością. W pomiarach korzysta się również z czujników optoNCDT LL z linijką lasera, które kompensują drobne nierówności i generują wygładzone krzywe wartości pomiarowych. Jest to szczególnie przydatne do określania trendu podłużnego. Solidne czujniki optoNCDT zapewniają wysoką dokładność pomiaru i są niemal niewrażliwe na wpływ refleksów i światła otoczenia.
Kontrola płaskości szyn
Ważnym pomiarem w przypadku torów kolejowych jest także weryfikacja ich płaskości i ugięcia, realizowana selektywnie za pomocą mikrometrów laserowych optoCONTROL. Czujniki są zintegrowane z wózkiem testowym i wykrywają tor w trzech punktach z dużą dokładnością, bez względu na stan nawierzchni toru. W zależności od wymagań zadania pomiarowego odległość między mikrometrami może się zmieniać
Do tej aplikacji stosuje się mikrometr laserowy opto-CONTROL 2520. Nie są wymagane żadne dodatkowe systemy. Mikrometr jest dostępny w dwóch zakresach pomiarowych: 46 mm i 95 mm. Charakteryzuje się liniowością do 12 μm i rozdzielczością do 1 μm.
Czujnik ten używany jest również do pomiaru odległości od tuneli i mostów. Mikrometry montowane są wówczas na wyciągach konserwacyjnych. Czujnik wykrywa pionową odległość jadącego pociągu do tunelu lub mostu. Z danych o odległości uzyskuje się profil podłużny. W przypadku przekroczenia wartości granicznych rozpoczyna się konserwacja odcinka drogi. Czujniki laserowe firmy Micro- Epsilon zapewniają stabilne sygnały pomiarowe nawet przy słabych odbiciach powierzchniowych.
Mikrometry laserowe optoCONTROL stosuje się także do prewencyjnej kontroli średnicy linii napowietrznych. To ważne zadanie szczególnie w przypadku pociągów dużych prędkości, pozwalające upewnić się, czy linia jest przejezdna. Mikrometry laserowe są wtedy instalowane na lokomotywie konserwacyjnej i prowadzone przez ramę do linii napowietrznej podczas jazdy. Wysoka dokładność umożliwia bardzo precyzyjne pomiary zużycia.
Więcej informacji dotyczących czujników
Micro-Epsilon oraz ich zastosowań można znaleźć na stronie www. wobit.com.pl. Zapraszamy również do kontaktu z naszymi specjalistami, którzy pomogą dobrać optymalne rozwiązanie.
P.P.H. WObit E. K. J. Ober s.c.
Dęborzyce 16, 62-045 Pniewy
wobit@wobit.com.pl
tel. +48 61 22 27 422,
fax +48 61 22 27 439
www.wobit.com.pl
