案例分(fēn)享 | 鐵路車輛狀态監控怎麽破？萬可(kě) XTR I/O解決方案一鍵開啓
2021-7-22新聞
機車的(de)驅動方式決定了(le)部件磨損或運行材料老化(huà)的(de)速度。因此，對(duì)鐵路車輛進行持續監控很有意義。該過程稱爲“狀态監控”。
“如果我們知道負載情況，我們就可(kě)以動态地維護車輛。但我們需要有數據才能做(zuò)到這(zhè)一點。”Reuschling總經理(lǐ)Udo Pinders解釋說。作爲鐵路車輛維護和(hé)現代化(huà)改造領域可(kě)靠且專業的(de)合作夥伴，Westfälische Lokomotiv-Fabrik在歐洲享有盛譽。
爲了(le)實現有效的(de)服務和(hé)基于狀态的(de)維護，這(zhè)家來(lái)自北(běi)萊茵-威斯特法倫州哈廷根的(de)公司采用(yòng)了(le)支持雲連接的(de)模塊化(huà)系統。
在此過程中，萬可(kě)的(de)自動化(huà)技術爲基于Web的(de)鐵路車隊管理(lǐ)系統提供了(le)接口，該系統名爲J.I.M.門戶，含義爲“基于任務的(de)智能監控”。這(zhè)意味著(zhe)狀态監控不再隻關注運行時(shí)間，而是隻在真正必要時(shí)才可(kě)能更換磨損部件和(hé)運行材料。
一款支持雲連接的(de)模塊化(huà)系統：萬可(kě)提供了(le)一個(gè)功能強大(dà)的(de)接口，可(kě)連接基于Web的(de)J.I.M.門戶。 每秒200個(gè)測量值：由于無法再使用(yòng)CODESYS進行處理(lǐ)，因此XTR控制器的(de)編程是基于Linux®進行的(de)。 壓力、溫度、加速度：例如，通(tōng)過狀态監測可(kě)以得(de)出關于機車司機駕駛行爲的(de)結論。
對(duì)于狀态監控，Reuschling首先通(tōng)過Modbus TCP訪問機車現有的(de)安全控制器中生成的(de)數據，并使用(yòng)萬可(kě)XTR型控制器記錄這(zhè)些數據。“但這(zhè)還(hái)不足以提供磨損保護”Udo Pinders說道。有必要使用(yòng)額外的(de)傳感器；Reuschling将這(zhè)些傳感器直接連接到萬可(kě)系統，該系統已獲準用(yòng)于鐵路應用(yòng)。
WAGO-I/O-SYSTEM 750的(de)XTR控制器專爲惡劣環境條件而設計。抗幹擾的(de)XTR I/O解決方案在極端的(de)溫度變化(huà)、振動或沖擊下(xià)同樣堅固耐用(yòng)。 這(zhè)些都是鐵路機車在運輸貨物(wù)和(hé)調車過程中典型的(de)運行條件。因此，該系統符合歐洲負責維護鐵路運輸的(de)機構維護局（ECM）的(de)要求。
狀态監控，
狀态監控主要使用(yòng)壓力、溫度和(hé)加速度傳感器，Reuschling會将這(zhè)些傳感器集成到機器中，對(duì)舊(jiù)的(de)交換引擎進行現代化(huà)改造。
例如，通(tōng)過對(duì)負加速度和(hé)正加速度時(shí)間進程的(de)了(le)解，“我們可(kě)以推斷機車工程師的(de)駕駛行爲。”亞琛Ikado GmbH的(de)首席執行官Michael Lingen表示。他(tā)的(de)IT系統公司負責對(duì)萬可(kě)XTR控制器進行編程（基于Linux®），并受委托與Reusechling合作設計和(hé)實施J.I.M.門戶。
“當我們持續記錄對(duì)我們來(lái)說很重要的(de)駕駛參數時(shí)，我們在分(fēn)析過程中就會得(de)到一個(gè)數字指紋。”這(zhè)能夠揭示駕駛條件，并說明(míng)調車操作是較爲和(hé)緩還(hái)是較爲粗暴，結合這(zhè)些信息，可(kě)以預測下(xià)一次保養的(de)時(shí)間。
持續狀态監測爲鐵路運營商提供了(le)一款符合ECM标準的(de)工具，能夠以事件驅動的(de)方式優化(huà)鐵路物(wù)流。
例如，如果由于重型汽車過多(duō)導緻機車持續超載，由于助推過程中的(de)負加速度過大(dà)，久而久之，将不可(kě)避免地會發生機械損傷。
因此，在該方面，相關的(de)分(fēn)析能夠提供有價值的(de)指标，以便做(zuò)出正确的(de)響應，而沒有這(zhè)些指标甚至無法檢測超載行爲。在不同情況下(xià)，加速度傳感器的(de)警報會通(tōng)過移動通(tōng)信立即傳送到控制中心，從而指示發生事故。
“我們需要操作和(hé)駕駛的(de)策略，進而需要能夠提供相關信息的(de)數據。”Udo Pinders總結道。這(zhè)一切背後是國内和(hé)歐洲标準要求的(de)安全鐵路管理(lǐ)。
例如，安全标準規定了(le)技術監控的(de)時(shí)間間隔。借助額外的(de)傳感器，Reuschling将對(duì)規定日期的(de)監控轉化(huà)爲一個(gè)連續的(de)過程。“我們把一個(gè)溫度傳感器放在軸承上，觀察溫度變化(huà)的(de)趨勢：如果它變熱(rè)了(le)，那麽對(duì)我來(lái)說就表示需要更換軸承，”總經理(lǐ)解釋說。對(duì)車輛數據的(de)測量、記錄和(hé)文檔化(huà)使維護工作更爲靈活，并且可(kě)避免遺漏所需的(de)安全證明(míng)。
Reuschling并行使用(yòng)萬可(kě)XTR系統與機車安全控制器來(lái)采集信号，并利用(yòng)相應的(de)算(suàn)法進行預處理(lǐ)。IT專家Michael Lingen表示，鐵路車輛狀态監控需要很高(gāo)的(de)計算(suàn)能力。就算(suàn)隻使用(yòng)加速度傳感器，全部三個(gè)軸在每秒鐘(zhōng)的(de)内部測量值總數也(yě)會達到600個(gè)。
“通(tōng)過這(zhè)些傳感器，我們每秒讀取200個(gè)測量值，”Michael Lingen解釋說。自動化(huà)領域常用(yòng)的(de)CODESYS已經無法滿足處理(lǐ)需求，因此他(tā)的(de)IT系統公司使用(yòng)Linux®來(lái)運行萬可(kě)XTR控制器。I/O系統所捆綁和(hé)預處理(lǐ)的(de)數據通(tōng)過LTE傳輸，可(kě)提供精确的(de)時(shí)間戳和(hé)GPS坐(zuò)标。該方法還(hái)支持将檢測到的(de)事件頻(pín)率與位置相關聯。不隻是鐵路維護，租賃業務也(yě)能從這(zhè)種導航輔助中獲益。背景：當臨時(shí)租用(yòng)的(de)機車位于大(dà)型配電中心和(hé)開關站時(shí)，它們更容易定位。
Udo Pinders和(hé)Michael Lingen同意以下(xià)觀點：在數字化(huà)過程中，目前支持狀态監控功能的(de)數據分(fēn)析和(hé)J.I.M.門戶隻是一系列可(kě)行應用(yòng)中的(de)第一批。通(tōng)過使用(yòng)雲技術爲機車司機提供有價值的(de)操作工具和(hé)小故障自行排除工具，也(yě)可(kě)以提高(gāo)鐵路物(wù)流的(de)效率和(hé)運營可(kě)用(yòng)性。J.I.M.門戶已經能夠以最小的(de)延遲将機車運行的(de)可(kě)視化(huà)内容傳輸到雲端。
由于仍存在很多(duō)的(de)應用(yòng)可(kě)能性，兩家公司都非常欣賞WAGO-I/O-SYSTEM 750新型XTR産品的(de)靈活性。
“項目開始時(shí)，我們曾短暫地考慮過開發自己的(de)封閉系統，自己構建硬件。但由于功能限制，我們很快(kuài)就放棄了(le)，”Michael Lingen總結道。得(de)益于萬可(kě)I/O系統的(de)模塊化(huà)特性，隻需通(tōng)過附加标準模塊的(de)簡單組合，便能夠以符合ECM标準的(de)方式處理(lǐ)新任務。
