Särskilt på sommaren när temperaturen är hög kan spårvagnar orsaka mycket buller i städerna, vilket kan vara mycket irriterande för invånarna. Bullret orsakas i allmänhet av kontakten mellan hjulens metall och rälsens metall. I synnerhet i kurvor kan ljudet öka till ett gnisslande ljud, eftersom hjulet och rälsen trasslar in sig i dessa punkter - ju snävare kurvradie, desto starkare effekt. Högre temperaturer spelar ytterligare en roll. Tågtypen, ytförhållandena och järnvägssystemet har också betydelse för bullerutvecklingen. För att ta reda på vilka faktorer som har störst inverkan i varje enskilt fall initierade en kund ett modellprojekt för att korrelera vibrationsbeteende med bullerutveckling.
Mätsystem med triaxial vibrationsgivare och riktmikrofon
Vi har levererat ett fyrkanaligt mätsystem som registrerar vibrationerna i X/Y/Z-axeln via en triaxiell vibrationsgivare och ljudet via en riktmikrofon. Mätuppgiften består i att tidssynkroniserat mappa olika mätsignaler - tre gånger vibration och en gång ljud - i ett mätsystem och sedan överföra dessa data till ett PC-system. Vi har lämpliga vibrationsgivare i vår portfölj för vibrationsmätning, medan vi var tvungna att tänka utanför boxen när det gällde ljudinspelning och att slå samman det i ett system. Vi hittade vad vi letade efter hos mjukvaruföretaget Dewesoft, som specialiserar sig på datainsamlingssystem, med det så kallade Krypto-systemet. Det är en liten behändig datainsamlingsmodul med fyra ingångskanaler som är okänslig för miljöpåverkan. För ljudinspelning används en riktmikrofon som är speciellt utformad för detta ljudspektrum.
Exakt förkonfigurering
Krypto-modulen förkonfigurerades av våra mätspecialister och ställdes in på de tre vibrationskanalerna och mikrofonvärdet så att kunden kan använda modulen direkt. Systemet har också en egen tidsaxel som kan synkroniseras inifrån programmet. Data skickas till en PC via EtherCat. Med hjälp av systemet är det möjligt att se när en kraftig bullerutveckling uppstår och hur detta korrelerar med vibrationsamplituderna. Ett färdigt plug-and-play-system levererades, som kan transporteras kompakt från en mätpunkt till en annan i en väska.
Själva vibrationssensorn är en kompakt miniatyrsensor som är lämplig för modal- och strukturanalys (t.ex. för bestämning av egenfrekvenser) och som är TEDS-kompatibel. Ett digitalt minne som är inbyggt i sensorn överför inte bara dess typ och serienummer till mätinstrumentet, utan också dess känslighet, så att Krypto själv känner igen vilken typ av sensor som är ansluten och kan anta denna konfiguration omedelbart. Dessutom krävdes en hög upplösning; mätområdet är här 0 till 60 g. Eftersom sensorn potentiellt kan utsättas för väder och vind är det också viktigt med ett högt IP-skydd, i det här fallet IP64. Den kännetecknas också av lågt brusbeteende och låg temperaturkoefficient.
Testfas vid depån
Mätsystemet kommer inledningsvis att användas i en testfas på en kommunal depå, där olika påverkansfaktorer kombineras: olika typer av järnväg, en speciell spårbäddsstruktur som är känslig för buller samt snäva rälsradier och rälsutfall. Mikrofonen och vibrationsgivaren monteras i rälsbanan via ett separat fäste. Kablarna går till ett säkringsskåp där all elektronik, inklusive kryptoapparaten, är ansluten. En bärbar dator är också ansluten direkt till Krypto för att registrera data på plats - 24 timmar om dygnet, 7 dagar i veckan - som senare analyseras separat. Temperatur och väder loggas också, liksom de olika fordonstyperna och deras respektive passertider. Målet är att i framtiden skapa ett gränssnitt som kan användas för att överföra data till en slags instrumentpanel i realtid.
När pilotfasen har avslutats kommer mätsystemet att användas vid centrala trafikplatser. Den serie mätningar som hittills genomförts har redan visat på de första resultaten: Spårvagnar med lågt insteg, dvs. som är plattare än spårvagnar med högt insteg, genererar mer buller. En av orsakerna till detta är axelupphängningarna, som är individuellt upphängda och därför tillåter mer vibrationer. Axlarna på spårvagnar med högt golv är å andra sidan styva och vibrerar mindre.
Det finns många olika åtgärder för att minska bullret, och de beror alltid på situationen på plats. Det kan handla om allt från behandling av underkonstruktionen, t.ex. med styva betongplattor som vibrerar mindre, till modifierade rälslager med olika dämpningssystem. I vilket fall som helst bör mätdata bidra till att optimera underhållsprocesserna, t.ex. att använda de specialutvecklade smörjsystemen ännu mer specifikt för att alltid smörja rälsen på ett sådant sätt att rälsbullret minskar. Överlag är det viktigt med bra underhållsmetoder, eftersom ett friskt spårnät som underhålls kontinuerligt automatiskt minskar bullret.
Mervärde för underhållet
För kunden innebär mätprojektet ytterligare ett steg mot en högre grad av digitalisering. En instrumentpanel som är skräddarsydd efter kundens behov erbjuder stora möjligheter att utvärdera enskilda spårsträckor. Även om kostnaden för att registrera mätdata är hög, motiverar mervärdet av förbättrad underhållspraxis åtgärderna. Spårsystemen kan utvecklas ännu mer och bullret kan minskas så att de boende påverkas mindre.
Accelerometer
Liknande accelerometrar för järnvägsindustrin
KS963B10/B100 Triaxial Accelerometers
- Triaxial
- Through hole for easy attachment and axis adjustment
- Suitable for small and light measuring objects
KS943B10/B100, KS943L Triaxial Accelerometers
- Triaxial
- Through hole for easy attachment and axis adjustment
- Suitable for small and light measuring objects
KS96B10/B100, KS97B10/B100 Miniature Accelerometers
- Measuring range: ±500 ±60 g
- High upper limit frequency
- For modal and structural analysis