Система пантографічного моніторинга на потязі
Вступ
Більшість міських систем швидкісного транспорту і високошвидкісних залізниць працюють на електриці, а пантограф - це пристрій, встановлений на даху потягу, що збирає енергію від повітряних кабелів і передає її потягам.
Пантографи складаються з декількох компонентів, що ускладнює перевірку і контроль безпеки. Традиційні ручні перевірки неефективні, тому деякі залізничні компанії почали використовувати системи моніторингу пантографів, які виявляють потенційні проблеми з обладнанням для своєчасного усунення. Проте розробка цих систем моніторингу пов'язана з труднощами. Крім обмеженого простору для установки, система моніторингу повинна збирати великі обсяги даних зображень і зондування.
В рішенні для моніторингу використовувалися продукти Advantech серії CompactPCI через їх надійність і високу продуктивність.
Системні вимоги
Компанія-замовник з Китаю спеціалізується на рішеннях для онлайн-моніторингу безпеки міського залізничного транспорту, розробляє і випускає системи пантографічного моніторингу для залізниць. Щоб підвищити безпеку потягів і точність перевірок ця компанія планувала модернізувати свої системи моніторингу пантографів, встановлених на потягах. Однак простір для установки такої системи був досить маленьким і розсіювання тепла ставало додатковою проблемою.
Для нової системи було потрібно декілька камер і сенсорних пристроїв навколо пантографа у верхній частині потягу, щоб динамічно оцінювати стан обладнання отримуючи зображення, відео, дані про температуру і напругу. Оскільки необхідно було збирати великі обсяги даних і обробляти їх в режимі реального часу, специфікації системи повинні були бути набагато вище загальних системних вимог з точки зору продуктивності, гнучкості вводу/виводу, ємності сховища, надійності й довговічності.
Стало зрозумілим, що універсальний промисловий або вбудований ПК не буде ні досить гнучким, ні рентабельним, а в майбутньому будуть складнощі з модернізацією, тому вибір пав на продукти Advantech CompactPCI 3U, які відповідають наступним вимогам:
- Розміри продуктів CompactPCI 3U відповідають розмірам залізничної естакади, з відмінними тепловідвідними властивостями.
- Об'єднуюча плата пропонує більше 20 порожніх слотів для налаштувань декількох обчислювальних блоків, необхідних для забезпечення потрібної обчислювальної потужності.
- Кілька інтерфейсів вводу/виводу для задоволення всіх потреб збору і передачі даних.
- Широкі можливості і сумісність для потенційного розширення.
Опис системи
Advantech надала низку продукції CompactPCI 3U для цього проекту: корпус MIC-3023, блейд-сервер MIC-3332, який несе плату MIC-3954, плату послідовного зв'язку MIC-3955, модуль живлення MIC-3956, плату MIC-3958C Ethernet і комутатор Ethernet MIC-3958D.
Використовуючи комплексне рішення Advantech, змонтована на потязі система моніторингу пантографа отримувала дані від зовнішніх камер і сенсорних пристроїв, які записували, передавали, зберігали і аналізували всі робочі значення з пантографа. Якщо будь-які дані перевищуювали стандартні значення, система виводила попередження на інтерфейс в кабіні водія і одночасно відправляла аварійні сигнали операторам в центральній диспетчерській.
Ключовим продуктом рішення став блейд-сервер MIC-3332. Використання процесора Intel Core-i 6 покоління з 16 ГБ пам'яті DDR4-2133 забезпечило виняткову обчислювальну потужність. Більш того, на відміну від звичайної доданої пам'яті SO-DIMM, в MIC-3332 використовувалася вбудована пам'ять безпосередньо на борту для кращої антивібраційної здатності.
MIC-3332 відповідає стандарту EN50155 для залізничних додатків. Його оптимізований тепловий дизайн ефективно вирішує проблеми розсіювання тепла і гарантує безперебійну роботу системи. Підтримка Plus IO і широкий асортимент інтерфейсів вводу/виводу дозволили створити повноцінну систему моніторингу.
MIC-3954C - це незалежна несуча плата для зберігання даних з можливістю гарячої заміни, що означає, що її можна замінювати, не вимикаючи живлення.
MIC-3955 - це комунікаційна карта, яка підтримує кілька послідовних інтерфейсів RS-232/422/485. Плата зв'язку забезпечувала кілька режимів послідовного зв'язку, тому розробники могли вибрати потрібний режим відповідно до потреб проекту без заміни карти, що економить зусилля з інтеграції.
MIC-3956 представляє собою стандартний модуль живлення 110 В постійного струму, який може отримувати живлення у вигляді вхідної напруги через M12 або клемник.
MIC-3958C та MIC-3958D це комутаційні плати Gigabit-level Ethernet, в обох продуктах використовуються міцні роз'єми M12 для забезпечення надійної роботи.
Advantech має відмінну науково-дослідну базу та багаторічний успішний досвід в області залізничного транспорту і проводить комплексні випробування продуктів CompactPCI перед їх відправкою з заводу, щоб гарантувати якість та надійність продукції. Тому системні інтегратори можуть бути впевнені, що під час майбутніх оновлень системи не виникне проблем з несумісністю обладнання.
Системна діаграма
.
Реалізація проекта:
- MIC-3023: Корпус 3U CompactPCI для різноманітних типів карт 3U
- MIC-3332: 3U CompactPCI PlusIO, 4-ядерний процесор Intel 6-го покоління, блейд-сервер
- MIC-3954C: Послідовна несуча плата CompactPCI 3U з 2,5" твердотільним накопичувачем SATA
- MIC-3955: Карта послідовного зв'язку 3U CompactPCI RS-232/422/485
- MIC-3956: Блок живлення CompactPCI DC110V 3U
- MIC-3958C: 3U CompactPCI 4 порта M12 X-Code Ethernet карта
- MIC-3958D: 3U CompactPCI 3 порта / 5 портів M12 X-Code Ethernet-комутатор
Висновок
Щоб задовольнити потреби в великомасштабному зборі даних і високошвидкісних обчисленнях для монтованої на потязі системи моніторингу пантографів, було потрібне мультисистемне рішення, але також доводилося вирішувати проблему обмеженого місця для установки і відведення тепла.
Модульні стандартні продукти CompactPCI 3U від Advantech - надійне рішення з чудовою продуктивністю, оптимізованим тепловідводом, гнучкою конфігурацією, легким розширенням і простим обслуговуванням.
Змонтована на потязі система пантографічного моніторингу була успішно розроблена і впроваджена в багатьох містах на півдні Китаю і стала стандартним рішенням для забезпечення стабільного енергопостачання і безпеки руху в потягах.