解決

APQ E5M 低消費電力マルチシリアル組み込み産業用PCソリューション（鉄道輸送向け）

鉄道輸送の運行・保守システムにおいて、車載状態監視は列車の安全性を確保し、予知保全を実現するための主要なデータソースです。温度、振動、電流、速度などのセンサーが車載に設置され、走行装置、牽引モーター、ブレーキシステムといった主要コンポーネントからリアルタイムの運行データを収集します。車載データ収集装置で処理されたデータは、地上の分析プラットフォームにアップロードされ、故障警告や機器の状態管理に活用されます。

複数回の製品評価と厳格な現地検証を経て、顧客はAPQ E5M低消費電力マルチシリアル組み込み産業用PCを、鉄道輸送車両搭載センサーデータ収集システムのコアデバイスとして選定した。

顧客の課題

複数のセンサータイプの同時接続：各キャリッジには、温度、振動、電流、速度、変位センサーなど、複数の種類のセンサーを同時に接続する必要があります。そのため、産業用PCには十分なシリアルポートリソースと、RS-232とRS-485の通信プロトコル間の柔軟な切り替え機能が求められます。
超低消費電力・ファンレス設計：車載機器は、限られた放熱環境と避けられない粉塵にさらされる密閉された車内環境で長時間稼働します。そのため、ファン故障によるシステム停止を避けるため、極めて低い消費電力とファンレスのパッシブ冷却が求められます。
コンパクトなサイズと柔軟な設置方法：列車の機器室内部のスペースは極めて限られている。そのため、産業用PCはコンパクトである必要があり、さまざまな車両設計に対応できるよう、壁面取り付けやVESAマウントなど、複数の取り付け方法をサポートしなければならない。
広範囲の温度範囲、広範囲の電圧範囲、そして堅牢な設計：列車の運行環境は、著しい温度変化と頻繁な振動を伴います。そのため、本システムは-20℃～60℃の動作温度範囲、12～28VDCの広範囲入力電圧、およびIEC規格に準拠した耐振動・耐衝撃性を備えている必要があります。

APQソリューション

複数のセンサーを同時に接続するための6つのシリアルポート:E5Mは、切り替え可能なRS-232/485ポート2個とRS-232ポート4個を含む、6個のオンボードCOMポートを備えています。この豊富なシリアル構成により、温度、振動、速度、電流などのシリアルセンサーを同時に接続でき、重要な走行装置コンポーネントの状態監視におけるマルチソースデータ収集要件を満たします。高速RS-232モードは、センサーデータのリアルタイムかつ高精度な伝送をサポートします。
密閉された車載環境向け超低消費電力ファンレス設計:E5Mは、TDPわずか10WのIntel® Celeron® J1900超低消費電力プロセッサを搭載しています。ファンレスのパッシブ冷却を採用し、可動式のファン部品がないため、故障率が大幅に低減されています。放熱が限られた密閉型筐体では、ファンレス設計により、埃の蓄積やファンの損傷による冷却不良を防ぎ、動作音を低減し、オンボード電源への負荷を軽減します。オールアルミニウム製のヒートシンクと亜鉛メッキ鋼板製のシャーシを組み合わせることで、熱効率と構造強度を両立させています。
広範囲の温度、広範囲の電圧に対応し、過酷な鉄道環境にも耐えうる堅牢性を備えています。:E5Mは、動作温度範囲-20℃～60℃、保管温度範囲-40℃～80℃に対応しています。12～28VDCの広範囲電源入力に対応しており、様々な列車モデルの車載電源システムと互換性があります。本システムは3Grmsの振動試験と30Gの衝撃試験に合格しており、高速鉄道運行における高周波振動環境下での長期安定動作をサポートします。
コンパクトな形状と柔軟な取り付け方法により、設置スペースに制約のある場所でも使用可能:E5Mは、わずか293.5mm×149.5mm×54.5mmというコンパクトなサイズで、重量は約2.1kgです。VESA規格、壁掛け、デスクトップ設置に対応しており、コンパクトな筐体への柔軟な設置が可能で、貴重な設置スペースを節約できます。
信頼性の高いデータアップロードを実現するデュアルギガビットイーサネットとワイヤレス拡張機能:E5Mは、2つのIntel®ギガビットイーサネットポートを搭載しています。1つは車載スイッチおよび列車制御システムとの通信用、もう1つはバックエンド監視プラットフォームとのデータ交換用です。内蔵のMini PCIeスロット（PCIe 2.0 + USB 2.0、Nano SIMスロット付き）は、リアルタイム監視データのアップロード用にオプションの4Gモジュールをサポートします。M.2 Key-Mスロットは、ローカルデータキャッシュ用のSATA SSD拡張をサポートします。
複数の周辺機器に対応する豊富な入出力機能：E5Mは、前面にUSB 3.0ポートを1つ、USB 2.0ポートを3つ、背面にUSB 2.0ポートを4つ搭載し、合計8つのUSBインターフェースを備えています。VGAおよびHDMI出力はデュアルディスプレイに対応しています。内蔵の16ビットGPIOにより、様々なセンサーやアクチュエーターとの接続が可能です。また、APQ独自のMXM拡張モジュールにも対応しており、アプリケーションに応じたカスタマイズのためにCOMまたはGPIO機能を柔軟に追加できます。

価値ある成果：

単一システムにおける複数センサーの統合：6つのシリアルポート（RS-232/485×2、RS-232×4）とデュアルギガビットイーサネットを組み合わせることで、走行装置内の温度、振動、速度、電流などのセンサーを直接接続できます。このデータ収集アーキテクチャは、追加の拡張モジュールなしで展開できるため、車載キャビネット内のデバイス数と配線の複雑さを大幅に削減できます。
密閉環境における長期信頼性：10Wの超低消費電力プラットフォームとファンレスのパッシブ冷却により、脆弱なファン部品に伴う故障リスクが排除され、密閉された埃っぽい列車環境でも24時間365日安定したデータ収集が可能になります。故障率は従来のファン冷却システムよりも大幅に低くなっています。
厳しい条件下でも安定した動作を実現：-20℃～60℃の広い動作温度範囲、12～28VDCの広範囲入力、3Gの耐振動性、および30Gの耐衝撃性により、高速列車や地下鉄車両における高速動作、温度変化、および軌道振動下でもセンサーデータの連続取得が保証され、予知保全のための途切れることのないデータソースを提供します。
コンパクトな配置により、機内スペースを節約できます。293.5 mm × 149.5 mm × 54.5 mmというコンパクトな形状に加え、VESA規格、壁掛け、デスクトップ設置といった設置オプションが用意されているため、車載キャビネットへの柔軟な組み込みが可能となり、他の機能モジュールのためのスペースを確保できます。
個々のニーズに合わせた柔軟な拡張性：SIM対応のMini PCIeスロットは4G/Wi-Fi無線拡張を可能にし、MXMモジュールはアプリケーション固有のCOM/GPIO拡張をサポートし、M.2 Key-MスロットはSSD容量拡張を可能にするため、さまざまな列車モデルや監視プロジェクトの多様な要件に対応できます。