Система пантографического мониторинга на поезде
Вступление
Большинство городских систем скоростного транспорта и высокоскоростных железных дорог работают на электричестве, а пантограф - это устройство, установленное на крыше поезда, которое собирает энергию от воздушных кабелей и передает ее поездам.
Пантографы состоят из нескольких компонентов, что усложняет проверку и контроль безопасности. Традиционные ручные проверки неэффективны, поэтому некоторые железнодорожные компании начали использовать технологии для создания смонтированных на поезде систем мониторинга пантографов, которые обнаруживают потенциальные проблемы с оборудованием для своевременного устранения. Однако разработка этих систем мониторинга сопряжена с трудностями. Помимо ограниченного пространства для установки, система мониторинга должна собирать большие объемы данных изображений и зондирования.
В решении для мониторинга использовались продукты Advantech серии CompactPCI из-за их надежности и высокой продуктивности. Используя модульные карты, одна объединительная плата может быть оснащена несколькими процессорами, коммуникационными портами и большим объемом памяти с простой в обслуживании возможностью горячей замены. Система также обеспечивает превосходную тепловую конструкцию и надежную защиту от вибрации в широком диапазоне температур.
Системные требования
Китайская высокотехнологичная компания, специализирующаяся на предоставлении решений для онлайн-мониторинга безопасности городского железнодорожного транспорта, разрабатывает и производит системы пантографического мониторинга для железных дорог, которые широко используются в городах Китая. Чтобы повысить безопасность поездов и точность мониторинга, железнодорожная компания планировала модернизировать свои системы мониторинга пантографов, установленных на поездах. Однако пространство для установки такой системы было довольно маленьким и рассеяние тепла становилось дополнительной проблемой.
Для новой системы потребовалось несколько камер и сенсорных устройств вокруг пантографа в верхней части поезда, чтобы динамически оценивать состояние оборудования получая изображения, видео, данные о температуре и напряжении. Поскольку системе необходимо было собирать такие большие объемы данных и обрабатывать их в режиме реального времени, спецификации системы должны были быть намного выше общих системных требований с точки зрения производительности, гибкости ввода/вывода, емкости хранилища, надежности и долговечности.
Системный интегратор определил, что универсальный промышленный или встроенный ПК не будет ни достаточно гибким, ни рентабельным, а в будущем будут сложности с модернизацией, поэтому они остановились на продуктах Advantech CompactPCI 3U и перечислили следующие требования:
- Размеры продуктов CompactPCI 3U соответствуют высоте и ширине железнодорожной эстакады с отличными теплоотводящими свойствами.
- Объединительная плата предлагает более 20 пустых слотов для настройки нескольких вычислительных блоков, необходимых для обеспечения требуемой вычислительной производительности.
- Несколько интерфейсов ввода/вывода для удовлетворения всех потребностей сбора и передачи данных.
- Отличные возможности и совместимость для потенциального расширения.
Описание системы
Advantech предоставила различные продукты CompactPCI 3U для этого проекта: корпус MIC-3023, блейд-сервер MIC-3332, несущую плату MIC-3954, плату последовательной связи MIC-3955, модуль питания MIC-3956, плату MIC-3958C Ethernet и MIC-3958D коммутатор Ethernet.
Используя комплексное решение Advantech, смонтированная на поезде система мониторинга пантографа получала данные от внешних камер и сенсорных устройств, которые записывали, передавали, сохраняли и анализировали все рабочие значения с пантографа. Если какие-либо данные превышают стандартные значения, система будет отображать предупреждения на интерфейс в кабине водителя и одновременно отправлять аварийные сигналы, которые уведомляют операторов в центральной диспетчерской.
Ключевым продуктом стал блейд-сервер MIC-3332. Использование процессора Intel Core-i шестого поколения с 16 ГБ памяти DDR4-2133 обеспечило исключительную вычислительную производительность. Более того, в отличие от обычной вставной памяти SO-DIMM, в MIC-3332 использовалась встроенная память непосредственно на борту для лучшей антивибрационной способности. MIC-3332 соответствует стандарту EN50155 для железнодорожных приложений. Его оптимизированный тепловой дизайн эффективно решает проблемы рассеивания тепла и гарантирует бесперебойную работу системы. Поддержка Plus IO и богатые интерфейсы ввода/вывода позволили системному интегратору создать полноценную систему мониторинга.
MIC-3954C - это независимая несущая плата для хранения данных с возможностью горячей замены, что означает, что ее можно заменять напрямую, не выключая питание.
MIC-3955 - это коммуникационная карта, которая поддерживает несколько последовательных интерфейсов RS-232/422/485. Плата связи обеспечивала несколько режимов последовательной связи, поэтому разработчики могли выбрать предпочтительный режим в соответствии с потребностями проекта без замены карты, что экономит усилия по интеграции.
MIC-3956 представляет собой стандартный модуль питания 110 В постоянного тока, который может получать питание в виде входного напряжения через M12 или клеммную колодку.
MIC-3958C и MIC-3958D - коммутационные платы Gigabit-level Ethernet и Ethernet, и в обоих продуктах используются прочные разъемы M12 для обеспечения надежной работы.
Advantech имеет отличную научно-исследовательскую базу и многолетний успешный опыт в области железнодорожного транспорта, а так же проводит комплексные испытания продуктов CompactPCI перед их отправкой с завода, чтобы гарантировать качество и надежность продукции. Поэтому системные интеграторы могут быть уверены, что при будущих обновлениях системы проблем с несовместимостью оборудования не возникнет.
Системная диаграма
.
Реализация проекта:
- MIC-3023: Корпус 3U CompactPCI для различных типов карт 3U
- MIC-3332: 3U CompactPCI PlusIO, четырехъядерный процессор Intel 6-го поколения, блейд-сервер
- MIC-3954C: Последовательная несущая плата CompactPCI 3U с 2,5" твердотельным накопителем SATA
- MIC-3955: Карта последовательной связи 3U CompactPCI RS-232/422/485
- MIC-3956: Блок входного питания CompactPCI DC110V 3U
- MIC-3958C: 3U CompactPCI 4 порта M12 X-Code Ethernet карта
- MIC-3958D: 3U CompactPCI 3 порта / 5 портов M12 X-Code Ethernet-коммутатор
Заключение
Чтобы удовлетворить потребности в крупномасштабном сборе данных и высокоскоростных вычислениях для монтируемой на поезде системы мониторинга пантографов, системному интегратору требовалось мультисистемное решение в качестве хоста мониторинга, но им также приходилось решать проблему ограниченного места для установки и сложного отвода тепла.
Модульные стандартные продукты CompactPCI 3U от Advantech представляют собой надежное решение с превосходной производительностью, оптимизированным теплоотводом, гибкой конфигурацией, легким расширением и простым обслуживанием. Системный интегратор воспользовался CompactPCI из-за его многочисленных преимуществ. Монтируемая на поезде система пантографического мониторинга была успешно разработана и внедрена во многих городах на юге Китая и стала стандартным решением для обеспечения стабильного энергоснабжения и безопасности движения в поездах.