介紹

大多數(shù)城市軌道交通系統(tǒng)和高速鐵路都是用電運(yùn)行的，受電弓是安裝在列車頂部的設(shè)備，它從架在空中的電纜收集電力并向列車輸送電力。

受電弓包含多個(gè)部件，使安全檢查和監(jiān)控變得復(fù)雜。傳統(tǒng)的人工檢查效率低下，一些鐵路公司開始使用技術(shù)來構(gòu)建火車受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)備問題，以便他們能夠主動(dòng)地修復(fù)。然而，在開發(fā)這些監(jiān)測系統(tǒng)方面存在困難。除了安裝空間有限外，監(jiān)測系統(tǒng)還必須收集大量的成像和傳感數(shù)據(jù)。

該監(jiān)控方案采用了工業(yè)平板電腦廠家的CompactPCI系列產(chǎn)品，因?yàn)槠涔I(yè)級(jí)可靠性高，性能高。使用模塊化卡，一個(gè)背板可以配備多個(gè)處理單元、多個(gè)通信端口和大量存儲(chǔ)空間，易于維護(hù)熱插拔功能。該系統(tǒng)還提供了良好的熱設(shè)計(jì)和抗振動(dòng)性和廣泛的溫度運(yùn)行特性。

系統(tǒng)要求

中國一家專業(yè)提供城市軌道交通安全在線監(jiān)控解決方案的高科技公司，設(shè)計(jì)和構(gòu)建了中國一、二線城市廣泛應(yīng)用的鐵路受電弓監(jiān)測系統(tǒng)。為了提高列車安全性和監(jiān)控精度，中國一家鐵路公司計(jì)劃對(duì)其車載受電弓監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。然而，用于監(jiān)控系統(tǒng)的列車安裝空間很小，散熱問題也會(huì)出現(xiàn)。

新系統(tǒng)需要在列車上方受電弓周圍安裝多個(gè)攝像頭和傳感裝置，通過采集圖像、視頻、溫度和電壓數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)評(píng)估設(shè)備的健康狀況。由于系統(tǒng)需要收集大量數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)處理，因此系統(tǒng)的性能、I/O靈活性、存儲(chǔ)容量、可靠性和壽命等方面的要求都需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般系統(tǒng)要求。

系統(tǒng)集成商（SI）確定通用IPC或箱式PC既不夠靈活，也不具有成本效益。未來也很難升級(jí)或擴(kuò)展，因此他們決定了工業(yè)平板電腦廠家的3U CompactPCI產(chǎn)品，并列出了以下要求：

●3U CompactPCI產(chǎn)品尺寸符合列車機(jī)架的高度和寬度，散熱性能優(yōu)異。

●背板提供了20多個(gè)空插槽，用于配置需要的多個(gè)計(jì)算單元，以提供所需的計(jì)算性能。

●多個(gè)I/O接口，滿足所有數(shù)據(jù)采集和傳輸需求。

●的擴(kuò)展和兼容性特性，以滿足未來的需要。

系統(tǒng)描述

工業(yè)平板電腦廠家通過其一站式服務(wù)和集成服務(wù)為本項(xiàng)目提供了多種3U CompactPCI產(chǎn)品。產(chǎn)品包括機(jī)箱、處理器、存儲(chǔ)載體板、串行通信板、電源模塊、以太網(wǎng)板和以太網(wǎng)交換機(jī)。

采用工業(yè)平板電腦廠家的整體解決方案，車載受電弓監(jiān)控系統(tǒng)接收來自前端攝像頭和傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)，這些設(shè)備記錄、傳輸、存儲(chǔ)和分析來自受電弓的所有運(yùn)行值。如果任何數(shù)據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)值，系統(tǒng)將向司機(jī)室的司機(jī)機(jī)接口（DMI）顯示警告，同時(shí)向控制室的操作員發(fā)出警報(bào)。

一個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)品是處理器。使用Intel第六代Core-i處理器和高達(dá)16GB的DDR4-2133內(nèi)存，使blade獲得了的計(jì)算性能。此外，與一般的插入式SO-DIMM內(nèi)存不同，直接使用內(nèi)置板載內(nèi)存以獲得更好的抗振動(dòng)能力。符合鐵路應(yīng)用的EN50155標(biāo)準(zhǔn)。其優(yōu)化的散熱設(shè)計(jì)有效地解決了散熱問題，保證了系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。支持Plus-IO，提供豐富的I/O接口，充分發(fā)揮了SI的創(chuàng)造力，設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng)。

另一款產(chǎn)品采用了nVent Schroff 3U機(jī)箱，這是一種標(biāo)準(zhǔn)的19英寸機(jī)架式機(jī)箱，帶有一個(gè)支持多達(dá)21個(gè)插槽的無源背板。它適用于多系統(tǒng)緊湊型PCI應(yīng)用。nVent Schroff底盤采用堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，可有效散熱，并提供出色的射頻屏蔽和高沖擊和振動(dòng)保護(hù)。例如，背板上可以容納三個(gè)計(jì)算單元和兩個(gè)電源模塊，以滿足系統(tǒng)對(duì)涉及大量數(shù)據(jù)的高速靈活計(jì)算的需求。

C是一個(gè)熱插拔獨(dú)立存儲(chǔ)載體板，這意味著它可以在不關(guān)閉電源的情況下直接熱插拔。是支持多個(gè)RS-232/422/485串行通信的通信卡。該通信卡提供多種串行通信方式，開發(fā)人員無需更換通信卡即可根據(jù)工程需要選擇自己喜歡的通信方式，節(jié)省了集成工作量。

此外，產(chǎn)品是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的110VDC電源模塊，可以通過M12或接線板接收作為輸入電壓的電源。產(chǎn)品是千兆以太網(wǎng)和以太網(wǎng)交換卡，兩種產(chǎn)品都使用堅(jiān)固的M12連接器，以確保可靠的操作。

工業(yè)平板電腦廠家在CompactPCI產(chǎn)品方面擁有強(qiáng)大的研發(fā)能力，并在軌道交通應(yīng)用領(lǐng)域擁有多年的成功經(jīng)驗(yàn)。工業(yè)平板電腦廠家在CompactPCI產(chǎn)品出廠前對(duì)其進(jìn)行全面測試，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。因此，系統(tǒng)集成商有信心在未來的系統(tǒng)升級(jí)中不會(huì)出現(xiàn)硬件不兼容的問題。

系統(tǒng)圖

項(xiàng)目實(shí)施：

:3U CompactPCI機(jī)柜，適用于不同類型的3U卡

:3U CompactPCI PlusIO Intel第6代四核處理器

C:3U CompactPCI串行載波板，帶2.5“SATA SSD

:3U CompactPCI RS-232/422/485串行通信卡

:3U CompactPCI DC110V輸入電源單元

:3U CompactPCI 4端口M12 X代碼以太網(wǎng)卡

:3U CompactPCI 3端口/5端口M12 X碼以太網(wǎng)交換機(jī)卡

結(jié)論

為了滿足車載受電弓監(jiān)測系統(tǒng)大規(guī)模數(shù)據(jù)采集和高速計(jì)算的需要，SI需要多系統(tǒng)解決方案作為監(jiān)控主機(jī)，但也必須解決安裝空間有限、散熱困難的問題。

工業(yè)平板電腦廠家的模塊化3U標(biāo)準(zhǔn)CompactPCI產(chǎn)品是一個(gè)性能優(yōu)異、散熱優(yōu)化、配置靈活、易于擴(kuò)展和易于維護(hù)的穩(wěn)健解決方案。由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，SI采用了工業(yè)平板電腦廠家的CompactPCI解決方案。目前，我國南方多個(gè)城市已成功開發(fā)實(shí)施了車載受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，已成為列車穩(wěn)定供電和行車安全的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。