鐵道輪對力測量新突破：結合應變規與無線遙測的精準解決方案

2025-09-04

無論是新型鐵道車輛的認證 (Homologation)，或是營運車隊的最佳化，車輪與鋼軌接觸處的力學數據都是決定鐵道運輸安全、乘坐舒適性與營運成本效率的關鍵。這些接觸作用肉眼無法直接觀察，但透過應變規感測技術、無線遙測 (Telemetry) 與智慧數據擷取系統

為什麼要測量輪對力？

輪對力測量能直接捕捉車輪–鋼軌接觸處的垂直載荷、橫向力與力矩，這些數據是保障鐵路行車安全與效率的基礎。可靠的輪對力資料可應用於：

• 鐵道車輛動態性能分析
• 車輛狀態監測與維護
• 新車型認證與法規檢測 (如 EN 14363、UIC 標準)
• 降低鋼軌磨耗與元件疲勞
• 提升營運安全與車輛可用性

輪對力如何測量？

📌 應變規 (Strain Gauge, SG) 測量

當車輪與軸承承受載荷時，會產生極微小的變形，應變規能精確感測這些變形並轉換為電訊號。藉由在輪盤特定位置貼附多通道應變規，搭配校正矩陣，即可計算出：

• 垂直輪載 (Vertical Wheel Loads)
• 橫向力 (Lateral Forces)
• 力矩 (Moments)

SG 量測的優勢包括：高精度、耐重載、耐震動與耐高低溫環境，適合長期鐵道測試應用。

 無線遙測 (Telemetry) 傳輸

應變規訊號需從高速旋轉的輪盤傳輸至車上數據擷取系統，最佳方式為無線遙測系統。 imc MTP-NT Telemetry 能在感測點附近完成數位化處理，以高精度與高頻寬方式無線傳輸至接收端，確保訊號免受干擾與失真。

系統組成包含：

• 轉子單元：安裝於車軸，供電並擷取 SG 訊號
• 定子單元：無線接收並轉送數據
• 電源模組：感應式或電池供電

特色： 頻寬高達 24 kHz、近感測點數位化、抗干擾能力強、低延遲，適用於實驗室與實際列車測試。

 數據擷取與即時運算

imc CRONOSflex 模組化 DAQ 系統可同步接收遙測數據，並即時計算輪載與力矩，讓工程師在測試運行中即時獲得可直接解讀的分析結果。 此外，系統還支援：

• 即時標準判定 (如 EN 14363 / UIC)
• 即時頻率分析 (FFT)
• 整合加速度計、溫度、位移、速度等多感測器
• 模組化架構，便於擴充與應用於不同測試平台

更多關於 imc CRONOSflex 數據擷取系統 的資訊。

效益

• 精準掌握車輪–鋼軌接觸力數據
• 無線傳輸，低維護需求
• 即時輸出力與載荷結果
• 可整合加速度、溫度、速度、位移等感測器
• 適用於現場測試與實驗室平台
• 支援 EN14363 與 UIC 標準驗證
• 高精度與長期穩定性

結論

透過應變規與無線遙測的輪對力測量技術，能在實際營運條件下提供高精度的力學數據，對車輛研發、認證與維護至關重要。這不僅能提升鐵道運輸安全性，也能降低維護成本與縮短測試週期，為軌道交通帶來實質效益。

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