2024 年 12 月 9 日

 

FR8-LAB：搭載歐洲

 

• FR8-LAB 是一種特殊的 DLR 測量容器，用於收集貨運列車空氣動力學的自動數據。
• 該容器有數百個高科技感測器來測量壓力、加速度和振動。
• 貨運列車的空氣動力學影響能源消耗和安全。如果貨物要透過鐵路運輸得更快，那麼在未來將變得更加重要。
• 重點：交通運輸、鐵路運輸研究、未來的交通

 

近幾個月來，德國航空航天中心 (DLR) 的一個特殊測量容器已通過貨運列車穿越歐洲數千公里。他的任務是：首次自動收集貨運列車空氣動力學的全面數據。 DLR「FR8-LAB」貨櫃與普通運輸貨櫃一樣從丹麥運往西班牙。它的名字是由英文術語“貨運”（freight）和“實驗室”（Laboratory）的縮寫組成。幾乎每個人都熟悉這樣的火車，車廂一排排地排列著。其中一些長達數百米，貨櫃之間通常有很大的間隙。為了保護氣候和環境，緩解路網壓力，未來更多的貨物將再次透過火車運輸。為了實現這一目標，鐵路運輸貨物必須再次變得更具吸引力。最重要的是，這意味著：更靈活、更快——對車輛、基礎設施和營運商來說是一個挑戰。

「貨運列車行駛得越快，其空氣動力學性能就越重要，」來自哥廷根 DLR 空氣動力學和流體動力學研究所的 James Bell 解釋道。 「粗略地說：如果速度加倍，空氣動力阻力就會增加四倍。它對貨運列車的能耗有著決定性的影響，而且對安全方面也有決定性的影響。 「我們可以利用 FR8-LAB 的數據首次對兩者進行更詳細的檢查，」德國航太中心科學家貝爾總結道。

 

軌道上的高科技感測器用於未來的貨運

FR8-LAB 是 DLR 開發的測量容器，在歐洲獨一無二。從外觀上看，它與運輸容器的唯一區別在於其標籤。然而，內部安裝了高科技感測器：數百個感測器確定影響容器行駛時的壓力、加速度和振動。紅外線攝影機和雷射感測器感知周圍環境。它們還可以確定 FR8-LAB 與其前後貨櫃以及隧道、隔音屏障或其他列車的速度和距離。德國航太中心的研究人員可以即時遠端存取時間和空間高解析度資料。 FR8-LAB 屋頂上的電池和太陽能電池提供所需的能量。

「我們 FR8-LAB 的一大優點是它可以像普通貨櫃一樣「搭載」在標準貨櫃貨車上。我們不需要單獨的許可證，因此可以非常便宜且輕鬆地在實際鐵路運營中進行長距離駕駛測試。結果是令人興奮的、全面的數據集，以前從未以這種形式存在過。然後，DLR 團隊將這些數據與在風洞中測試貨運列車模型的模擬和實驗進行比較。

 

優化的汽車排序可以節省大量能源

初步結果表明，將貨運列車的各個車廂無大間隙地排列在一起是值得的，從而使它們在空氣動力學上更加高效。到目前為止，貨運列車通常是手工組裝的，不太靈活。鐵路運輸的數位化——在這方面，特別是使用數位化、自動耦合的列車序列規劃和列車組裝——可以支持這一點。 「從空氣動力學的角度來看，最多一公尺的較小間隙可以忽略不計。然而，較大的差距則更為顯著。如果貨車的組裝方式得到改進，則可以實現兩位數百分比的節能，」德國航太中心專家詹姆斯貝爾 (James Bell) 說道。

 

即使在更高的速度下也能安全行駛

如果貨運列車未來要行駛得更快，改變的空氣動力學也會影響其他列車、人員和基礎設施的安全。一個例子是所謂的滑流。這是指火車通過車站時所產生的空氣吸力。這種效應已在客運列車中得到充分研究。對於高速行駛的貨運列車，目前尚不清楚不同車廂的這種影響到底有多大。另一個例子是貨運列車進入隧道時壓力的增加。與以前相比，每輛汽車之間的巨大間隙會在更高的速度下引發更大的壓力波動，並對基礎設施（例如隧道中的緊急出口、照明和通風）造成更大的壓力。 「我們可以透過 FR8-LAB 數據獲得所有這些方面的新見解 - 用於我們自己的研究和鐵路行業的詢問，」James Bell 說。未來，FR8-LAB 也可用於卡車領域檢查空氣動力學問題。

 

[照片]

(A) FR8-LAB：容器中的高科技

FR8-LAB 是一種特殊的 DLR 測量容器。它首次自動提供貨運列車空氣動力學的全面數據。研究工作的目標是：讓鐵路貨運變得更快、更節能、更安全。

(B) FR8-LAB 內部的感測器技術

當 FR8-LAB 在軌道上行駛時，數百個感測器確定影響容器的壓力、加速度和振動。紅外線攝影機和雷射感測器感知周圍環境。

(C) FR8-LAB 正在路上

過去幾個月，DLR 的 FR8-LAB 測量容器已在歐洲行駛了數千公里。以這種方式收集的數據提供了例如有關優化的汽車順序如何影響能源消耗的資訊。