案例概況

客戶：泰國(guó)曼谷地鐵集團(tuán)

應(yīng)用產(chǎn)品：宏集MSR165振動(dòng)記錄儀

應(yīng)用場(chǎng)景：地鐵第三軌（供電軌）異常振動(dòng)監(jiān)測(cè)

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前言

Introduction

在全球軌道交通系統(tǒng)中，地鐵列車在運(yùn)行中需要持續(xù)獲取穩(wěn)定電力。目前，主要的供電方式包括接觸軌（第三軌）和接觸網(wǎng)兩種。例如，天津地鐵采用接觸軌系統(tǒng)，而上海地鐵主要依托接觸網(wǎng)供電。

在列車運(yùn)行過(guò)程中，接觸件與第三軌的頻繁接觸為其提供運(yùn)行所需的電力，但這一過(guò)程也可能對(duì)第三軌施加額外的力，從而導(dǎo)致其使用壽命縮短。因此，對(duì)軌道進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)于分析振動(dòng)來(lái)源及損壞原因至關(guān)重要。

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合作背景

Background

泰國(guó)曼谷地鐵（MRT）自2004年投入運(yùn)營(yíng)，構(gòu)建了覆蓋城市東西南北的重要軌道網(wǎng)絡(luò)。2023年6月3日，其最新線路——MRT黃線開(kāi)放試運(yùn)營(yíng)，線路全長(zhǎng)30.4公里，設(shè)有23個(gè)站點(diǎn)，并與藍(lán)線、機(jī)場(chǎng)快線及BTS素坤逸線等多個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互通。

起初黃線設(shè)計(jì)為地下線路，后因成本考量改為高架建設(shè)。該線路由全球某知名電力設(shè)備供應(yīng)商提供第三軌供電方案。在實(shí)施過(guò)程中，為進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)穩(wěn)定性及軌道結(jié)構(gòu)可靠性，客戶引入了 宏集MSR165振動(dòng)記錄儀，用于監(jiān)測(cè)供電軌在列車運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際受力狀況。

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現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用

Application

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安裝策略評(píng)估

考慮到地鐵第三軌為高壓導(dǎo)體，存在較強(qiáng)電磁干擾及安全風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在設(shè)備選型與安裝位置上進(jìn)行了多輪評(píng)估。

雖然 MSR165 已通過(guò)嚴(yán)苛的 EMC 電磁兼容測(cè)試，具備抵御 8kV 電磁干擾的能力。但為確保人身及設(shè)備安全，我們最終采用非金屬絕緣硬板作為安裝基底。我們將記錄儀隔離于金屬導(dǎo)軌之外，并通過(guò)螺絲固定方式安裝于第三軌相鄰的安全區(qū)域。該方式既避免了記錄儀直接接觸導(dǎo)軌表面，也便于后續(xù)的拆卸和數(shù)據(jù)讀取。

圖3 EMC測(cè)試中的MSR165記錄儀與安裝在第三軌上進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試

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振動(dòng)數(shù)據(jù)采集與分析

宏集MSR165 的采樣頻率設(shè)定為 200Hz，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，可有效捕捉 100Hz 以下的振動(dòng)信號(hào)。通過(guò)記錄儀采集的加速度時(shí)域數(shù)據(jù)（如圖4所示）發(fā)現(xiàn)：

列車前半段時(shí)間以640秒間隔進(jìn)出站臺(tái)；

后半段運(yùn)行頻次加快，間隔縮短至 350 秒；

在運(yùn)行過(guò)程中，第三軌承受最大沖擊加速度達(dá) 3G，平均沖擊加速度為 1.5G 左右；

對(duì)單個(gè)振動(dòng)進(jìn)行放大，發(fā)現(xiàn)列車對(duì)第三軌造成的振動(dòng)為高頻與低頻的疊加，超過(guò)2G的強(qiáng)烈沖擊的持續(xù)時(shí)間較短。

圖4 第三軌所受加速度的時(shí)域信號(hào)

為了進(jìn)一步確定第三軌異常振動(dòng)的來(lái)源與對(duì)應(yīng)振動(dòng)源所造成的影響，技術(shù)人員進(jìn)一步使用傅里葉變換技術(shù)，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)。如圖5所示，經(jīng)傅里葉變換后得到第三軌受到的加速度的頻域信號(hào)。將其中的幅度與功率的相關(guān)數(shù)據(jù)提出后得到圖6。分析結(jié)果顯示，列車對(duì)第三軌造成的加速度主要集中在18.4Hz、31.7Hz與64.7Hz，這三個(gè)振動(dòng)頻率也是第三軌受到的外部沖擊能量的主要來(lái)源。

圖5 第三軌所受加速度的頻域信號(hào)

圖6 幅度與功率隨振動(dòng)頻率變化的信號(hào)

案例總結(jié)

泰國(guó)曼谷地鐵集團(tuán)成功借助宏集 MSR165 振動(dòng)記錄儀監(jiān)測(cè)了列車運(yùn)行中第三軌（供電軌）遭受的異常振動(dòng)和沖擊，定性分析了振動(dòng)來(lái)源，定量計(jì)算了振動(dòng)強(qiáng)度，為后續(xù)供電系統(tǒng)的優(yōu)化提供了重要數(shù)據(jù)支持。

靈活采樣頻率：記錄儀支持1-1600Hz可調(diào)頻率設(shè)置，對(duì)應(yīng)最高800Hz的實(shí)際振動(dòng)信號(hào)采集；

三軸加速度監(jiān)測(cè)：內(nèi)置三軸加速度傳感器，可同時(shí)分析三個(gè)方向上的振動(dòng)狀態(tài)；

高電磁兼容能力：經(jīng)過(guò)EMC測(cè)試，設(shè)備能在高電磁干擾環(huán)境下穩(wěn)定工作。

宏集科技致力于為物流運(yùn)輸、軌道交通、電力能源、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域提供高精度、可靠的振動(dòng)與環(huán)境監(jiān)測(cè)解決方案。宏集MSR系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于全球多項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，助力客戶實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)感知到深度洞察的跨越發(fā)展。