滚动试验台升级改造技术要求

滚动试验台轨道桥远景图如下：

滚动台轨道桥总体介绍：机车上台采用浮动走行梁方式，轨道轮对采用涨紧套固定在轮轴上，便于轨距调节；轨道轮对采用固定轴箱栓接于底架平台上。

涉及机车启动牵引力测试改造的项目，需对滚动台与小曲线台之间的两条钢轨进行更换，需要动土建，将其中的两根钢轨改造成可更换的、便携式的。同时，需配备两套钢轨，作为备品。

• 系统原理：

众所周知，机车起动发挥牵引力时，各轴的轴重会发生变化。有的增载，有的减载，这称之为牵引力作用下的轴重转移。轴重转移实质上是轴重的再分配，它的产生会限制整车牵引力的充分发挥。因此，为了提高机车的牵引效率，有必要对轴重转移进行深入研究，并寻求优化策略。

机车的轴重，是指机车在静止状态时每个轮对加于钢轨的重量。静态时，根据GB/T3314的要求，机车在整备状态下各轴实际轴重与机车平均轴重之差不超过±2%。当机车起动牵引时，由于结构设计的限制，轮周牵引力和车钩牵引力无法作用在同一高度，因此会形成一对力偶，导致产生轴重转移的现象。轴重转移会影响到机车黏着重量的利用，限制机车牵引力的发挥。因此，精确研究轴重转移量对机车的黏着控制和合理发挥机车牵引力具有重要意义。

解决方案：

一）、检测轴重转移最直接的方法是在每个轮周下面有个高精度称重设备，直接读出各轴的数据。但是考虑到应避免纵向牵引力对称重设备安全可靠性的影响和对测试数据的影响，测试系统将结构复杂，投入费用较大。

二）、从机车轴重分配和牵引时轴重转移的力学模型可知，当牵引力产生偏转力矩时，机车通过一系弹簧的调节，重新分配簧上重量来平衡力矩。简单的说，就是簧上重量重新分配而簧下重量不受影响。

由此，可知要检测各轴的轴重变化，只要检测各轴的一系簧的变化量即可。

• 系统配置清单

• 系统要求

一）动态信号测试分析系统

动态信号测试分析系统，应是为大型结构的强度和寿命评估试验专门设计，采用半 19 英寸标准机箱结构，利用千兆以太网通讯，通过交换机扩展，单台计算机可以实现多通道动态信号并行同步测试和分析，选择采用 USB3.0 通讯接口。系统在航空航天、汽车工业、机械工程、轨道交通等行业得到广泛应用。

㈠ 、应用范围应满足：

⒈接入各种形式的应变计，完成全桥、半桥、1/4 桥（120Ω 三线制）状态的应力应变的测试和分析；

⒉接入各种桥式传感器，实现压力、力、荷重、位移等物理量的测试和分析；

⒊系统内置 24V/4mA 偏置电路，采集 IEPE 压电式加速度传感器和传声器的输出信号，实现振动、噪声等信号的测试和分析；

⒋配合电荷适调器，连接各种压电式传感器，实现振动加速度、振动速度、振动位移（软件二次积分）及压力等的测试和分析；

⒌配合热电阻适调器，连接热电阻（如铂电阻、铜电阻等）温度传感器，对温度进行测试和分析；

⒍配合电流环适调器，连接 4~20mA 输出的传感器测试信号；

⒎与热电偶配合，测量输出电势差，并通过分度表，直接给出温度测量结果；

⒏与电涡流传感器、磁电式速度/加速度传感器、磁致伸缩位移传感器配合，实现对加速度、速度、位移的测试和分析；

⒐可对电压信号进行精确测量。

㈡、 功能应满足

⒈以太网通讯，实现无限通道的扩展；

⒉支持智能导线识别功能，方便大型系统测点信息编辑设置；

⒊可长时间实时、无间断记录多通道信号，所有通道并行同步工作，最高采样速率 256kHz/通道；

⒋应具有抗干扰能力强，稳定性好；

⒌应具有应变桥路自检功能，可快速获知通道当前状态；

⒍应具备 TEDS 功能，自动识别 TEDS 传感器参数。

⒎利用计算机海量的存储硬盘，长时间实时、无间断记录所有通道信号；

⒏能够在中文视窗 Windows XP/7/8/8.1/10 操作系统下采用 C#编制的采样控制和分析软件，应具有极强的实时性以及良好的可移植性、可扩充性和可升级性；

⒐为防止数据丢失，根据采样的时间将数据优先存硬盘，数据的管理包括了打开文件、数据备份、文件删除、数据格式转换等功能，保证了数据处理方便可靠；

⒑快速简便的一键式可视化参数设置，参数设置过程中实时显示通道工作状态；

⒒智能化的多工程数据存储管理机制，方便大型实验、多批次实验数据处理和报告生成，可对多次测量的数据，仅需一次设置就可完成所有信号处理”；

⒓具有Word 文档活动报告功能，生成的报告可直接在 Word 中移动光标读数、缩放曲线；

⒔应提供开发接口和模板，可自行开发工程应用插件，无缝加载到软件模块中使用；

⒕根据需求可定制软件功能。

⒖该系统应提供试验数据向其它数采系统输出的接口。或开放相关协议（和接口）供其他数采系统实时读取最终试验数据的功能。并配置必要的硬件。

㈢ 、技术指标

⒈ 机箱（数量2个）

1. 机箱类型：半 19 英寸机箱
2. 单机箱卡槽数：半 19 英寸机箱支持 8 卡；
3. 扩展方式：通过以太网扩展至无限多通道；
4. 同步方式：多机箱之间通过同步时钟盒同步，同步精度 20ns；
5. 支持通道卡类型：电压/IEPE/桥路信号采集卡、转速/计数器信号采集卡、信号源输出卡 、CAN 总线卡，数字信号 I/O（DI/O）卡，RS485 总线卡等；
6. 通讯方式：千兆网接口或 USB3.0；
7. 功耗：半 19 英寸机箱功耗为 160W；
8. 供电方式：交流供电 220V±10 ％ 50Hz±2 ％，直流供电 10V~30V；
9. 冷却方式：风扇强制制冷；
10. 尺寸（mm）：237×133×338 （半 19 英寸机箱）；
11. 重量（满通道状态）：约 8.6kg
12. 使用环境：适用于 GB/T 6587-2012-Ⅱ组条件；

⒉ 电压/IEPE/应变桥路信号输入卡（数量16块）

13. 通道数：4 通道/卡；
14. 输入保护：输入信号大于±15V（直流或交流峰值）时，输入全保护；
15. 连接器类型：DB26 连接器；
16. 输入阻抗：10MΩ+10MΩ；
17. 输入方式：GND、SIN-DC、DIF-DC、AC、DIF-IEPE、SIN-IEPE；
18. IEPE 电源：4mA/24V；
19. 电压量程：±10V 、±5V 、±2V 、±1V 、±500mV、±200mV、±100mV；
20. 电压示值误差：不大于 0.2%F.S；
21. 示值稳定性：0.05％/h（20℃±1 ℃的环境下，预热一小时后测量）
22. 非线性：满度的 0.1%；
23. 通道隔离度：≥80dB；
24. 通道一致性：满足 B 级，相位差：±3°（DC~50kHz）；幅值比：±0. 3dB
25. 噪声：不大于 3μVRMS（输入短路，在最大增益和最大带宽时折算至输入端）；
26. 应变量程：±******με、±*****με、±1000με；
27. 应变示值误差：±（0.5%red±3με）；
28. 零点漂移：不大于 3με/2h（预热半小时后，恒温，在最大增益时折算至输入端）；
29. 供桥电压：2VDC、5VDC、10VDC、24VDC，每通道最大输出电流 30mA/通道；
30. 桥压精度：0.1%
31. 桥路方式：全桥、半桥，三线制 1/4 桥；
32. 适用应变计电阻值：

半桥、全桥：50Ω～*****Ω 任意设定，

三线制 1/4 桥：120Ω；

自动平衡范围：±*****με；

33. 低通滤波器：

截止频率：30Hz、300Hz、3kHz、PASS 分档切换；

平坦度：小于 0.1dB（1/2 截止频率内）；

阻带衰减：优于-18dB/oct；

34. 高通滤波器：

截止频率：AC 耦合时：0.16Hz；

平坦度：小于 0.1dB（10 倍截止频率以上）；

阻带衰减：大于-6dB/oct；

35. 共模抑制：≥ 100dB；
36. 共模电压：小于±DC10V 、DC～60Hz；
37. 模数转换器：每通道独立 24 位 A/D；
38. 频响范围：DC～100kHz（﹢0.5dB~-3dB）（50kHz 平坦）；
39. 连续采样速率：通道同步采样时，最高 256kHz/通道
40. 抗混滤波器：
41. 截止频率：采样速率的 1/2.56 倍，设置采样速率时同时设定；
42. 阻带衰减：-120dB/oct；
43. 平坦度（分析频率范围内）：±0.05dB ；

㈣ 、使用环境

使用环境适用于 GB/T 6587-2012 II 组条件。

44. 温度：

①贮存条件：-40℃～60℃；

②极限条件：-10～50℃；

③工作范围：0～40℃；

45. 湿度：

①工作范围：40℃（20～90）%RH；

②贮存条件：50℃ 90%RH24h；

46. 振动（非工作状态）：

①频率循环范围：5～55～5Hz；

②驱动振幅（峰值）：0.19mm；

③扫频速率：小于或等于 1 倍频程/min；

④在共振点上保持时间：10min；

⑤振动方向：x、y、z；

㈤ 、动态位移测试仪技术指标

47. 灵敏度（23±5℃） 0.1mV/mm@2V
48. 有效行程200mm
49. 机械行程200+3mm
50. 分辨率0.01mm
51. 非线性误差≤ 0.25%
52. 工作温度-20℃～ +80℃
53. 工作电压2 ～ 24VDC
54. 解析度/ 分辨率Infinite 无断解析
55. 最大工作速度5m/s
56. 使用寿命5×10^9 次

二）车钩力测试系统

车钩力测试系统由拉压传感器、数采系统以及仿形车钩等组成。具体见附图。

㈠ 、应用范围应满足：

各种轨道机车车钩力的准确测试。

㈡、 功能应满足

能够满足与100号车钩、102号车钩等钩头互联的需求。钩头与拉压传感器通过螺纹连接，需要连接特殊车钩时，可以通过更换连接钩头的方式进行连接。

在机车起动和运行时 ，实时准确测试车钩力。

㈢ 、技术指标

57. 测量范围：0~100t。
58. 输出灵敏度：1.5~2mV/V
59. 非线性：±0.05;±0.1%FS
60. 滞后：±0.05;±0.1%FS
61. 重复性：±0.05;±0.1%FS
62. 工作温度：-35℃~+80℃
63. 温度补偿范围：室温~+60℃
64. 零点温度影响：±0.05;±0.1%FS/10℃
65. 输出温度影响：Ω0.05;±0.1%FS/10℃
66. 激励电压：12VDC
67. 绝缘电阻：2000MΩ/100VDC
68. 输入电阻：380±5Ω;760±5Ω
69. 输出电阻：350±5Ω;700±5Ω
70. 零点输出：0~1%FS

㈣ 、使用环境

1. 工作范围：40℃，（20～90）%RH；

• 电源

直流可控稳压电源（数量2个）：

㈠ 、技术指标：

1. 输入电压：220VAC，（可做AC380V输入）
2. 功率：8000W
3. 效率：>85%
4. 负载调整率：<1%
5. 电压调整率：<0.1%
6. 输出电压：DC0~800V
7. 输出电压精度：<0.1%
8. 纹波电压：<1%
9. 整机过热保护阈值：80~85
10. 绝缘电阻：≥20MΩ
11. 输入对机壳耐压：≥AC1500V
12. 输入对输出耐压：≥AC1500V
13. 输出对机壳耐压：≥AC500V
14. 平均无故障时间:≥*****H

㈡、 环境条件：

1. 工作温度：（-20~50）℃
2. 贮存温度：（-40~70）℃
3. 相对湿度：90%
4. 大气压力：70~106kPa
5. 储存环境：-40℃~+85℃,10%~90%RH
6. 冷却方式：风扇冷却
7. 安全标准：设计应符合GB4943，UL*****-1，EN*****-1
8. EMC标准：设计应符合GB9254，EN***** CLASS A

户外直流电源（数量2个）：

1. 锂离子电池组能量：46.4Ah/21.6V（1002Wh）
2. AC额定输出能量：760Wh
3. 输入：DC24V7.5A（支持12~30V）
4. 输出：2×AC输出：220V~50Hz，5A，持续1100Wmax，峰值2200W

2×USB-C PD 输出：5V?3A，9V? 2A,12V?1.5A

2×USB-A输出：5V?2.4A

5. 循环次数：≥500次
6. 使用温度：（-10~40）℃
7. 充电温度：（0~40）℃
8. 认证：UN38.3

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