Řešení

APQ E5M Nízkoenergetické vícesériové vestavěné průmyslové PC řešení pro železniční dopravu

V systémech provozu a údržby železniční dopravy je palubní monitorování stavu primárním zdrojem dat pro zajištění bezpečnosti vlaků a umožnění prediktivní údržby. Na palubě jsou instalovány senzory teploty, vibrací, proudu, rychlosti a další senzory, které shromažďují provozní data v reálném čase z klíčových komponent, jako jsou pojezdové ústrojí, trakční motory a brzdové systémy. Po zpracování palubním zařízením pro sběr dat se data nahrávají na pozemní analytickou platformu pro podporu varování před poruchami a správy stavu zařízení.

Po několika kolech hodnocení produktu a důkladném ověření na místě si zákazník vybral nízkopříkonový vícesériový vestavěný průmyslový počítač APQ E5M jako základní zařízení pro svůj palubní systém pro sběr dat ze senzorů pro železniční dopravu.

Výzva pro zákazníky

Současné připojení více typů senzorů:Každý vozík musí současně připojit více typů senzorů, včetně senzorů teploty, vibrací, proudu, rychlosti a posunutí. Průmyslový počítač proto vyžaduje dostatek sériových portů a flexibilní přepínání mezi komunikačními protokoly RS-232 a RS-485.
Ultranízká spotřeba energie a bezventilátorový design:Palubní zařízení pracuje po dlouhou dobu v uzavřených prostředích vozů s omezeným odvodem tepla a nevyhnutelným prachem. Zařízení proto potřebuje extrémně nízkou spotřebu energie a pasivní chlazení bez ventilátoru, aby se zabránilo prostojům systému způsobeným poruchou ventilátoru.
Kompaktní velikost a flexibilní instalace:Prostor uvnitř přihrádek pro vlakové vybavení je extrémně omezený. Průmyslový počítač musí být kompaktní a podporovat různé způsoby montáže, včetně montáže na zeď a montáže VESA, aby se hodil do různých konstrukcí vozidel.
Široký teplotní, napěťový a robustní design:Provozní prostředí vlaků zahrnuje značné teplotní změny a časté vibrace. Systém musí podporovat provozní teplotní rozsah -20 °C až 60 °C, širokopásmový vstup 12–28 V stejnosměrného proudu a odolnost proti vibracím a nárazům v souladu s normami IEC.

Řešení APQ

Šest sériových portů pro simultánní připojení více senzorů:E5M nabízí šest integrovaných COM portů, včetně dvou přepínatelných portů RS-232/485 a čtyř portů RS-232. Tato bohatá sériová konfigurace podporuje simultánní připojení teplotních, vibračních, otáčkových, proudových a dalších sériových senzorů, čímž splňuje požadavky na sběr dat z více zdrojů pro monitorování stavu kritických součástí podvozku. Vysokorychlostní režim RS-232 podporuje přenos dat ze senzorů v reálném čase a s přesností.
Bezventilátorový design s extrémně nízkou spotřebou energie pro uzavřená prostředí na desce:E5M je poháněn procesorem Intel® Celeron® J1900 s ultranízkou spotřebou energie a TDP pouhých 10 W. Systém využívá pasivní chlazení bez ventilátoru a neobsahuje žádné zranitelné pohyblivé komponenty ventilátoru, což výrazně snižuje míru poruchovosti. V uzavřených integrovaných skříních s omezeným odvodem tepla zabraňuje bezventilátorová konstrukce poruchám chlazení způsobeným hromaděním prachu nebo poškozením ventilátoru, snižuje provozní hluk a snižuje zátěž integrovaného zdroje napájení. Celohliníkový chladič v kombinaci s pozinkovaným ocelovým šasi vyvažuje tepelnou účinnost a strukturální pevnost.
Široký rozsah teplot, napětí a robustní provedení pro náročné železniční podmínky:E5M podporuje provozní teplotní rozsah -20 °C až 60 °C a skladovací teplotní rozsah -40 °C až 80 °C. Jeho širokopásmový napájecí vstup 12–28 V DC je kompatibilní s palubními napájecími systémy různých modelů vlaků. Systém prošel vibračními testy 3 Grms a rázovými testy 30 G, což podporuje dlouhodobý stabilní provoz v prostředí vysokofrekvenčních vibrací vysokorychlostního železničního provozu.
Kompaktní provedení a flexibilní montáž pro instalace s omezeným prostorem:Rozměry modelu E5M jsou pouze 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm a jeho hmotnost je přibližně 2,1 kg. Podporuje VESA, montáž na zeď a instalaci na stůl, což umožňuje flexibilní nasazení v kompaktních skříních a šetří cenný instalační prostor.
Duální gigabitový ethernet a bezdrátové rozšíření pro spolehlivé nahrávání dat:E5M integruje dva gigabitové ethernetové porty Intel®: jeden pro komunikaci s palubním ústřednou a systémem řízení vlaku a druhý pro výměnu dat s monitorovací platformou back-end. Vestavěný slot Mini PCIe (PCIe 2.0 + USB 2.0, se slotem pro Nano SIM) podporuje volitelné moduly 4G pro nahrávání monitorovacích dat v reálném čase. Slot M.2 Key-M podporuje rozšíření o SATA SSD pro lokální ukládání dat do mezipaměti.
Bohaté I/O pro více periferních zařízení:E5M nabízí jeden přední port USB 3.0 a tři přední porty USB 2.0 spolu se čtyřmi zadními porty USB 2.0, celkem tedy osm rozhraní USB. Výstupy VGA a HDMI podporují provoz dvou monitorů. Vestavěný 16bitový GPIO usnadňuje připojení k různým senzorům a akčním členům. Systém také podporuje proprietární rozšiřující moduly MXM od společnosti APQ, které umožňují flexibilní přidávání funkcí COM nebo GPIO pro přizpůsobení specifickým aplikacím.

Úspěchy v oblasti hodnot:

Integrace více senzorů v jednom systému:Šest sériových portů (2 × RS-232/485 + 4 × RS-232) v kombinaci s duálním gigabitovým Ethernetem umožňuje přímé připojení senzorů teploty, vibrací, rychlosti, proudu a dalších senzorů v podvozku. Kompletní architekturu sběru dat lze nasadit bez dalších rozšiřujících modulů, což výrazně snižuje počet zařízení a složitost zapojení uvnitř palubní skříně.
Dlouhodobá spolehlivost v uzavřených prostorách:Platforma s ultranízkou spotřebou energie 10 W a pasivní chlazení bez ventilátoru eliminují rizika selhání spojená s citlivými komponenty ventilátorů, což umožňuje stabilní sběr dat 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v uzavřených a prašných prostředích vlaků. Míra selhání je výrazně nižší než u konvenčních systémů chlazených ventilátorem.
Stabilní provoz za náročných podmínek:Provoz v širokém teplotním rozsahu od -20 °C do 60 °C, širokopásmový vstup 12–28 V DC, odolnost proti vibracím 3G a odolnost proti nárazům 30G zajišťují nepřetržitý sběr dat ze senzorů za vysokorychlostního provozu, teplotních změn a vibrací kolejí ve vysokorychlostních vlacích a vozidlech metra, a poskytují tak nepřetržitý zdroj dat pro prediktivní údržbu.
Kompaktní nasazení šetří místo na palubě:Kompaktní rozměry 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm spolu s možnostmi VESA, montáže na zeď a instalace na stůl umožňují flexibilní integraci do skříní na desce a uvolňují další prostor pro další funkční moduly.
Flexibilní rozšíření pro individuální požadavky:Slot Mini PCIe s podporou SIM umožňuje bezdrátové rozšíření 4G/Wi-Fi, modul MXM podporuje aplikačně specifické rozšíření COM/GPIO a slot M.2 Key-M umožňuje rozšíření kapacity SSD, čímž splňuje rozmanité požadavky různých modelů vlaků a monitorovacích projektů.