Teknologi Pemantauan Preload Cerdas dan Skema Peringatan Dini Kondisi Track untuk Sistem Pengikatan
Apa penyebab utama dan bahaya redaman pramuat pada sistem pengikat?
Penyebab utama redaman pramuat pada sistem pengikat meliputikelonggaran baut, kelelahan batang elastis dan faktor lingkungan. Kelonggaran baut sebagian besar disebabkan oleh-getaran berfrekuensi tinggi yang dihasilkan oleh pengoperasian kereta api, yang akan mengurangi gesekan antara ulir baut dan menyebabkan hilangnya beban awal secara bertahap. Batang elastis akan menghasilkan deformasi kelelahan pada beban bolak-balik jangka panjang, modulus elastisitas menurun, dan beban awal awal tidak dapat dipertahankan, redaman ini tidak dapat diubah. Faktor lingkungan seperti perubahan suhu tinggi, suhu rendah dan kelembaban akan menyebabkan ekspansi termal dan kontraksi komponen pengikat, merusak keseimbangan tegangan sistem pengikat, dan mempercepat redaman pramuat. Redaman beban awal akan menyebabkan melonggarnya sambungan antara rel dan bantalan, peningkatan perpindahan memanjang dan lateral rel, dan melebihi parameter geometri seperti ukuran dan ketinggian garis. Dalam kasus yang parah, hal ini akan menyebabkan kesalahan seperti keretakan rel dan patahnya pengikat, dan bahkan menyebabkan kereta tergelincir, yang mengakibatkan kecelakaan keselamatan yang besar dan kerugian ekonomi.
Apa teknologi penginderaan inti untuk pemantauan pramuat cerdas pada sistem pengikat?
Teknologi penginderaan inti untuk pemantauan pramuat cerdas pada sistem pengikat adalahteknologi penginderaan kisi fiber Bragg dan teknologi penginderaan keramik piezoelektrik. Sensor kisi Fiber Bragg memiliki karakteristik ukuran kecil, anti-interferensi elektromagnetik, dan tahan korosi, yang dapat ditanamkan pada batang atau baut elastis. Preload dihitung dengan mendeteksi perubahan panjang gelombang kisi, dan akurasi pengukuran dapat mencapai ±1%. Waktu respons sensor kurang dari atau sama dengan 10 ms, yang dapat menangkap perubahan dinamis pramuat secara real time, dan cocok untuk digunakan di lingkungan kereta api dengan interferensi elektromagnetik yang kuat. Sensor keramik piezoelektrik didasarkan pada efek piezoelektrik. Ketika preload bekerja pada sensor, maka akan menghasilkan sinyal muatan yang sebanding dengan tekanan. Data pramuat diperoleh dengan mendeteksi intensitas sinyal pengisian daya, dan rentang pengukurannya adalah 0-100kN, yang memenuhi kebutuhan pemantauan berbagai sistem pengikat. Kedua sensor dapat mewujudkan desain pasif tanpa catu daya eksternal, dan mengirim data ke sistem latar belakang melalui modul transmisi nirkabel, sehingga mengurangi kesulitan pemasangan dan pemeliharaan di tempat.
Apa komposisi dan prinsip kerja sistem pemantauan pramuat cerdas untuk sistem pengikat?
Sistem pemantauan pramuat cerdas untuk sistem pengikat terdiri dari empat bagian:unit penginderaan, unit akuisisi data, unit transmisi nirkabel, dan unit analisis latar belakang. Unit penginderaan terdiri dari sensor kisi serat Bragg atau sensor keramik piezoelektrik, dipasang di antara batang elastis dan blok pengukur atau di kepala baut untuk secara langsung merasakan perubahan beban awal. Unit akuisisi data memperkuat, menyaring dan mengubah keluaran sinyal lemah oleh sensor menjadi sinyal digital melalui rangkaian pengkondisi sinyal, frekuensi sampling dikontrol pada 100Hz untuk menjamin kontinuitas dan keakuratan data. Unit transmisi nirkabel mengadopsi teknologi LoRa atau NB-IoT untuk mengirimkan data yang dikumpulkan ke stasiun pangkalan, dengan jarak transmisi hingga 5 km, memenuhi kebutuhan-pemantauan jalur kereta api jarak jauh. Unit analisis latar belakang melakukan analisis-waktu nyata terhadap data pramuat berdasarkan algoritme data besar, dan menetapkan model atenuasi pramuat. Ketika pramuat lebih rendah dari ambang batas yang ditetapkan, sistem akan secara otomatis mengirimkan sinyal peringatan dini untuk memberi tahu personel pemeliharaan agar menanganinya tepat waktu.
Apa perbedaan dalam pengaturan ambang batas untuk pemantauan pramuat sistem pengikat di berbagai jenis saluran?
Perbedaan dalam pengaturan ambang batas untuk pemantauan pramuat sistem pengikat pada tipe saluran yang berbeda terutama ditentukan olehbeban gandar, kecepatan operasi, dan lingkungan layanan saluran. Kereta api-kecepatan tinggi memiliki kecepatan pengoperasian kereta yang cepat dan frekuensi getaran yang tinggi, serta memiliki persyaratan yang tinggi untuk stabilitas pramuat. Ambang peringatan dini pramuat diatur ke 80% dari pramuat terukur, yaitu, ketika pramuat dilemahkan hingga 80% dari nilai terukur, sistem mengirimkan peringatan dini, dan pramuat terukur umumnya 35-40kN. Kereta api-angkutan berat memiliki beban gandar kereta yang besar dan dampak beban yang besar, serta kecepatan redaman pramuat yang cepat. Ambang batas peringatan dini ditetapkan sebesar 75% dari nilai pramuat tetapan, dan nilai pramuat tetapan adalah 45-50kN untuk memastikan bahwa rel tidak akan kendor di bawah beban angkut berat. Kereta api kecepatan biasa memiliki kecepatan operasi dan beban gandar yang rendah, serta kebutuhan muatan awal yang relatif rendah. Ambang peringatan dini diatur ke 70% dari nilai pramuat, dan nilai pramuat adalah 25-30kN. Jalur angkutan kereta api perkotaan sering menyebabkan kereta mulai dan berhenti serta banyak dampak getaran, ambang peringatan dini ditetapkan ke 85% dari nilai pramuat, dan nilai pramuat adalah 30-35kN. Selain itu, ambang batas pramuat jalur alpine harus ditingkatkan secara tepat, karena suhu rendah akan menyebabkan penurunan elastisitas batang elastis dan mempercepat redaman pramuat.
Apa dampak teknologi pemantauan pramuat cerdas untuk sistem pengikat dalam mode pemeliharaan jalur?
Teknologi pemantauan pramuat yang cerdas untuk sistem pengikat mendorong transformasi mode pemeliharaan jalurpemeliharaan berkala hingga pemeliharaan preventif. Mode pemeliharaan berkala tradisional memeriksa dan memelihara sistem pengikat sesuai dengan siklus tetap, yang memiliki masalah pemeliharaan yang tidak memadai atau pemeliharaan yang berlebihan, dengan efisiensi pemeliharaan yang rendah dan biaya yang tinggi. Mode pemeliharaan preventif didasarkan pada data-waktu nyata dari sistem pemantauan, dan hanya melakukan pemeliharaan yang ditargetkan pada pengencang dengan redaman beban awal yang berlebihan, menghindari inspeksi komprehensif yang tidak terdiferensiasi, dan sangat mengurangi biaya tenaga kerja dan material pemeliharaan. Teknologi pemantauan juga dapat mewujudkan manajemen pekerjaan pemeliharaan secara digital. Sistem latar belakang dapat mencatat tren perubahan preload setiap pengikat, memberikan dukungan data untuk perumusan rencana pemeliharaan, dan membuat pekerjaan pemeliharaan lebih ilmiah dan tepat sasaran. Selain itu, pemeliharaan preventif dapat secara efektif mengurangi gangguan saluran yang disebabkan oleh redaman beban awal, mengurangi waktu pemadaman saluran, meningkatkan efisiensi dan keselamatan pengoperasian saluran, dan mewujudkan pengendalian biaya siklus hidup saluran yang optimal.