Solución de PC industrial integrada multiserie de bajo consumo APQ E5M para el transporte ferroviario
En los sistemas de operación y mantenimiento del transporte ferroviario, la monitorización del estado a bordo es la principal fuente de datos para garantizar la seguridad del tren y permitir el mantenimiento predictivo. Se instalan sensores de temperatura, vibración, corriente, velocidad y otros a bordo para recopilar datos operativos en tiempo real de componentes clave como el tren de rodaje, los motores de tracción y los sistemas de frenado. Tras ser procesados por el equipo de adquisición de datos a bordo, los datos se cargan en una plataforma de análisis en tierra para respaldar las alertas de fallos y la gestión del estado de los equipos.
Tras varias rondas de evaluación del producto y una rigurosa validación in situ, el cliente seleccionó el PC industrial integrado multiserie de bajo consumo APQ E5M como dispositivo central para su sistema de adquisición de datos de sensores a bordo del sistema de transporte ferroviario.
Desafío del cliente
Conexión simultánea de múltiples tipos de sensores:Cada carro necesita conectar simultáneamente varios tipos de sensores, incluidos sensores de temperatura, vibración, corriente, velocidad y desplazamiento. Por lo tanto, el PC industrial requiere amplios recursos de puerto serie y una conmutación flexible entre los protocolos de comunicación RS-232 y RS-485.
Diseño de ultrabajo consumo y sin ventilador:Los equipos a bordo funcionan durante largos periodos en entornos cerrados con disipación de calor limitada y presencia inevitable de polvo. Por lo tanto, el dispositivo requiere un consumo de energía extremadamente bajo y refrigeración pasiva sin ventilador para evitar tiempos de inactividad del sistema causados por fallos en el ventilador.
Tamaño compacto e instalación flexible:El espacio dentro de los compartimentos de equipos de los trenes es extremadamente limitado. El PC industrial debe ser compacto y admitir múltiples métodos de montaje, incluyendo montaje en pared y montaje VESA, para adaptarse a diferentes diseños de vehículos.
Diseño robusto, apto para un amplio rango de temperatura y voltaje:Los entornos operativos de los trenes implican cambios de temperatura significativos y vibraciones frecuentes. El sistema debe admitir un rango de temperatura de funcionamiento de -20 °C a 60 °C, una entrada de amplio rango de 12 a 28 V CC y resistencia a vibraciones y golpes conforme a la norma IEC.
Solución APQ
Seis puertos serie para conectividad multisensor simultánea.:El E5M cuenta con seis puertos COM integrados, incluyendo dos puertos RS-232/485 conmutables y cuatro puertos RS-232. Esta completa configuración serial permite la conexión simultánea de sensores de temperatura, vibración, velocidad, corriente y otros sensores seriales, satisfaciendo los requisitos de adquisición de datos de múltiples fuentes para el monitoreo del estado de los componentes críticos del tren de rodaje. El modo RS-232 de alta velocidad permite la transmisión de datos de sensores en tiempo real y con precisión.
Diseño sin ventilador de ultrabajo consumo para entornos cerrados a bordo.:El E5M incorpora un procesador Intel® Celeron® J1900 de ultrabajo consumo con un TDP de tan solo 10 W. El sistema utiliza refrigeración pasiva sin ventilador y carece de componentes móviles vulnerables, lo que reduce significativamente la tasa de fallos. En gabinetes sellados con disipación de calor limitada, el diseño sin ventilador evita fallos de refrigeración causados por la acumulación de polvo o daños en el ventilador, reduce el ruido de funcionamiento y disminuye la carga sobre la fuente de alimentación integrada. Un disipador de calor totalmente de aluminio, combinado con un chasis de acero galvanizado, equilibra la eficiencia térmica y la resistencia estructural.
Amplio rango de temperatura y voltaje, y diseño robusto para condiciones ferroviarias exigentes.:El E5M admite un rango de temperatura de funcionamiento de -20 °C a 60 °C y un rango de temperatura de almacenamiento de -40 °C a 80 °C. Su entrada de alimentación de amplio rango de 12 a 28 V CC es compatible con los sistemas de alimentación a bordo de diferentes modelos de trenes. El sistema ha superado las pruebas de vibración de 3 Grms y las pruebas de impacto de 30 G, lo que garantiza un funcionamiento estable a largo plazo en el entorno de vibraciones de alta frecuencia propio de la operación ferroviaria de alta velocidad.
Diseño compacto y montaje flexible para instalaciones con espacio limitado.:El E5M mide tan solo 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm y tiene un peso neto de aproximadamente 2,1 kg. Admite instalación VESA, montaje en pared y sobremesa, lo que permite una implementación flexible en gabinetes compactos integrados y ahorra valioso espacio de instalación.
Expansión inalámbrica y Ethernet Gigabit dual para una carga de datos fiable.:El E5M integra dos puertos Intel® Gigabit Ethernet: uno para la comunicación con el conmutador integrado y el sistema de control del tren, y el otro para el intercambio de datos con la plataforma de monitorización. Una ranura Mini PCIe integrada (PCIe 2.0 + USB 2.0, con ranura Nano SIM) admite módulos 4G opcionales para la carga de datos de monitorización en tiempo real. Una ranura M.2 Key-M admite la expansión de SSD SATA para el almacenamiento en caché de datos local.
Amplia conectividad de entrada/salida para múltiples dispositivos periféricos:El E5M cuenta con un puerto USB 3.0 frontal y tres puertos USB 2.0 frontales, además de cuatro puertos USB 2.0 traseros, para un total de ocho interfaces USB. Las salidas VGA y HDMI admiten el funcionamiento con dos pantallas. El GPIO de 16 bits integrado facilita la conexión a diversos sensores y actuadores. El sistema también es compatible con los módulos de expansión MXM, propiedad de APQ, lo que permite añadir funciones COM o GPIO de forma flexible para una personalización específica de la aplicación.
Logros de valor:
Integración de múltiples sensores en un solo sistema:Seis puertos serie (2 × RS-232/485 + 4 × RS-232), junto con doble puerto Gigabit Ethernet, permiten la conexión directa de sensores de temperatura, vibración, velocidad, corriente y otros en el tren de rodaje. La arquitectura completa de adquisición de datos se puede implementar sin módulos de expansión adicionales, lo que reduce significativamente el número de dispositivos y la complejidad del cableado dentro del armario de a bordo.
Fiabilidad a largo plazo en entornos cerrados:La plataforma de ultrabajo consumo de 10 W y la refrigeración pasiva sin ventilador eliminan los riesgos de fallo asociados a los componentes vulnerables del ventilador, lo que permite una adquisición de datos estable las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en entornos ferroviarios cerrados y polvorientos. La tasa de fallos es significativamente menor que la de los sistemas convencionales con ventilador.
Funcionamiento estable en condiciones exigentes:Su amplio rango de temperatura de funcionamiento, de -20 °C a 60 °C, una entrada de amplio rango de 12 a 28 V CC, una resistencia a vibraciones de 3G y una resistencia a golpes de 30G garantizan la adquisición continua de datos de los sensores en condiciones de alta velocidad, cambios de temperatura y vibraciones en las vías de trenes de alta velocidad y vehículos de metro, proporcionando una fuente de datos ininterrumpida para el mantenimiento predictivo.
Su diseño compacto ahorra espacio a bordo:Su formato compacto de 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm, junto con las opciones de instalación VESA, de montaje en pared y de sobremesa, permite una integración flexible en los armarios de a bordo y libera espacio adicional para otros módulos funcionales.
Ampliación flexible para requisitos personalizados:La ranura Mini PCIe con soporte para SIM permite la expansión inalámbrica 4G/Wi-Fi, el módulo MXM admite la expansión COM/GPIO específica de la aplicación y la ranura M.2 Key-M permite la expansión de la capacidad SSD, satisfaciendo así los diversos requisitos de los diferentes modelos de trenes y proyectos de monitorización.
