英國(guó)公司SET Limited在一項(xiàng)開創(chuàng)性的鐵路牽引技術(shù)項(xiàng)目中，使用Micro-Epsilon的激光三角測(cè)量傳感器來測(cè)量軌道轉(zhuǎn)向架輪相對(duì)于軌道頭的橫向位置。

ActiWheel是一種創(chuàng)新的牽引系統(tǒng)，它利用人工智能引導(dǎo)火車沿著鐵軌行駛，從而實(shí)現(xiàn)更快，更平穩(wěn)，更經(jīng)濟(jì)的鐵路行駛。該解決方案可能會(huì)大大改變鐵路車輛在鐵路上行駛的方式。正如SETLimited的總監(jiān)MartinWhitley解釋的那樣：“可以控制這種革命性的車輪電動(dòng)機(jī)，在一側(cè)或另一側(cè)產(chǎn)生更多的驅(qū)動(dòng)力，以使輪對(duì)沿軌道的中心線向下移動(dòng)。在過去的200年中，傳統(tǒng)的鐵路車輛只有實(shí)心的軸和輪錐提供了這種能力，從而驅(qū)動(dòng)了一些折衷方案出現(xiàn)。我們要做的是將這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)為未來鐵路乘用車的首選技術(shù)?！?/p>

在ActiWheel解決方案中，電動(dòng)機(jī)集成在車輪中，這意味著在這兩者之間沒有傳動(dòng)裝置，每個(gè)車輪和車軸都沒有的軸承之外沒有運(yùn)動(dòng)部件。另外，由于沒有摩擦制動(dòng)系統(tǒng)，因此將大大減少所需的維護(hù)量。

SET Limited的技術(shù)總監(jiān)Neil Cooney表示：“鐵路基礎(chǔ)設(shè)施面臨的最大問題之一是滾動(dòng)接觸疲勞(RCF)，這是由于車輪與鐵路之間的接觸能量所致。滾動(dòng)接觸疲勞的情況總是很嚴(yán)峻，并且總是至少在一個(gè)微尺度上超過了車輪的屈服應(yīng)力?！?/p>

“主動(dòng)偏轉(zhuǎn)車輪以及主動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制功能，可以在軌道的最佳位置管理接觸斑塊，實(shí)際上消除了RCF。這是因?yàn)槔硐氲腫接近徑向]轉(zhuǎn)向可將接觸片中的能量降低到不發(fā)生RCF且磨損很小的程度?！?/p>

ActiWheel是一個(gè)非常高的可靠性，非常耐用的系統(tǒng)，Cooney希望他的輪子的使用壽命比傳統(tǒng)裝置長(zhǎng)四到十倍。幾乎沒有磨損，這意味著導(dǎo)軌沒有損壞，車輪也沒有損壞。該解決方案也是輕量級(jí)的，這意味著加速和減速火車要容易得多，并且為乘客提供了額外的承載能力。

在過去的九個(gè)月中，ActiWheel已完成了技術(shù)演示項(xiàng)目的進(jìn)度。以前的倫敦地下火車只有一個(gè)車廂，八個(gè)車輪上均裝有ActiWheel系統(tǒng)。Cooney說，該項(xiàng)目是成功的，結(jié)果證明磨損和RCF幾乎可以忽略不計(jì)。該項(xiàng)目已經(jīng)引起了業(yè)界的極大關(guān)注，SET Ltd致力于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)軌系統(tǒng)。

對(duì)于該項(xiàng)目，每個(gè)ActiWheel系統(tǒng)都包含一個(gè)optoNCDT1420激光三角測(cè)量傳感器。“ ActiWheel系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是了解車輪相對(duì)于導(dǎo)軌的橫向位置。這樣我們就可以控制車輪，避免法蘭與導(dǎo)軌頭接觸?！睅?kù)尼解釋道?！拔覀儗?shí)際上是在使用傳感器來確認(rèn)我們的復(fù)雜控制器是否在正常工作?！?/p>

　　具有集成控制器的optoNCDT1420激光三角測(cè)量傳感器專為高精度，高速，動(dòng)態(tài)位移，距離和位置測(cè)量應(yīng)用而設(shè)計(jì)。測(cè)量速率可調(diào)節(jié)至4kHz。一系列不同的輸出信號(hào)使傳感器可以輕松集成到工廠或機(jī)器控制系統(tǒng)中。除了模擬電壓和電流輸出外，數(shù)字RS422接口還提供了與傳感器的距離信息。所有optoNCDT1420傳感器均使用Web界面進(jìn)行操作，以快速設(shè)置和配置傳感器。optoNCDT1420的其他功能包括視頻信號(hào)顯示，信號(hào)峰值選擇和可自由調(diào)節(jié)的信號(hào)平均，從而可以優(yōu)化測(cè)量任務(wù)。感興趣區(qū)域（ROI）功能可濾除背景信號(hào)噪聲。

SET工程師構(gòu)建了一個(gè)特殊的框架，該框架位于火車的輪軸下方。optoNCDT1420傳感器安裝在距導(dǎo)軌頭400mm的位置，正好在法蘭半徑之前，直接指向?qū)к夘^。來自傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)通過4-20mA輸出到ActiWheel控制系統(tǒng)。

“我們最初向Micro-Epsilon尋求合適的傳感器，而給我們展示了optoNCDT1420傳感器的應(yīng)用工程師印象深刻。該傳感器在靈活性，分辨率和耐用性方面滿足了我們所有的技術(shù)要求。我們測(cè)量的精度低至0.1mm，橫向移動(dòng)最大可達(dá)到20mm，” Cooney說。

　　“在演示器項(xiàng)目和我們測(cè)試ActiWheel系統(tǒng)的其他項(xiàng)目中，傳感器的表現(xiàn)都非常好。即使在有灰塵，污垢和濕氣的火車下面的惡劣環(huán)境中，它們也很可靠。無論是寒冷，潮濕，下雨天還是晴天，它們都能可靠地運(yùn)行。在演示項(xiàng)目中，經(jīng)過數(shù)千英里的測(cè)試，我們甚至不必清潔傳感器。”

“如果我們需要將傳感器用于其他應(yīng)用，我們可以自行校準(zhǔn)它們并相應(yīng)地優(yōu)化其性能。過濾功能給我們留下了深刻的印象，該功能可以過濾掉軌道頭上的灰塵，灰塵，油脂和彎曲金屬碎片產(chǎn)生的噪音，這意味著我們可以信賴測(cè)量數(shù)據(jù)?！?/p>