APQ E5M energiezuinige, multi-seriële embedded industriële pc-oplossing voor spoorwegvervoer
In systemen voor de exploitatie en het onderhoud van spoorwegen is conditiebewaking aan boord de belangrijkste gegevensbron voor het waarborgen van de treinveiligheid en het mogelijk maken van voorspellend onderhoud. Temperatuur-, trillings-, stroom-, snelheids- en andere sensoren zijn aan boord geïnstalleerd om realtime operationele gegevens te verzamelen van belangrijke componenten zoals het onderstel, de tractiemotoren en de remsystemen. Na verwerking door de data-acquisitieapparatuur aan boord worden de gegevens geüpload naar een analyseplatform op de grond om foutmeldingen en apparatuurbeheer te ondersteunen.
Na meerdere productevaluatierondes en een grondige validatie op locatie heeft de klant de APQ E5M energiezuinige, multi-seriële embedded industriële pc geselecteerd als het kernapparaat voor het data-acquisitiesysteem van de sensoren aan boord van het treinstel.
Klantuitdaging
Gelijktijdige aansluiting van meerdere sensortypen:Elke wagen moet gelijktijdig meerdere soorten sensoren kunnen aansluiten, waaronder temperatuur-, trillings-, stroom-, snelheids- en verplaatsingssensoren. De industriële pc heeft daarom ruime seriële poortcapaciteit nodig en de mogelijkheid om flexibel te schakelen tussen de RS-232- en RS-485-communicatieprotocollen.
Ultralaag stroomverbruik en ventilatorloos ontwerp:De apparatuur aan boord werkt gedurende lange perioden in afgesloten ruimtes met beperkte warmteafvoer en onvermijdelijke stofophoping. Het apparaat moet daarom een extreem laag stroomverbruik en passieve koeling zonder ventilator hebben om systeemuitval door ventilatorstoringen te voorkomen.
Compact formaat en flexibele installatie:De ruimte in de compartimenten van treinstellen is extreem beperkt. De industriële pc moet compact zijn en meerdere montagemogelijkheden ondersteunen, waaronder wandmontage en VESA-montage, om te passen bij verschillende voertuigontwerpen.
Breed temperatuurbereik, breed spanningsbereik en robuust ontwerp:De omstandigheden waarin treinen worden gebruikt, kenmerken zich door aanzienlijke temperatuurschommelingen en frequente trillingen. Het systeem moet een bedrijfstemperatuurbereik van -20°C tot 60°C ondersteunen, een breed ingangsspanningsbereik van 12-28 VDC aankunnen en voldoen aan de IEC-normen voor trillings- en schokbestendigheid.
APQ-oplossing
Zes seriële poorten voor gelijktijdige multisensorverbinding:De E5M biedt zes ingebouwde COM-poorten, waaronder twee schakelbare RS-232/485-poorten en vier RS-232-poorten. Deze uitgebreide seriële configuratie maakt gelijktijdige aansluiting van temperatuur-, trillings-, snelheids-, stroom- en andere seriële sensoren mogelijk, waarmee wordt voldaan aan de eisen voor data-acquisitie uit meerdere bronnen voor conditiebewaking van kritieke onderdelen van het onderstel. De snelle RS-232-modus ondersteunt realtime en nauwkeurige gegevensoverdracht van sensoren.
Ultra-energiezuinig, ventilatorloos ontwerp voor gesloten boordcomputers:De E5M wordt aangedreven door een Intel® Celeron® J1900 ultra-energiezuinige processor met een TDP van slechts 10 W. Het systeem maakt gebruik van passieve koeling zonder ventilator en bevat geen kwetsbare bewegende ventilatoronderdelen, waardoor de kans op storingen aanzienlijk kleiner is. In afgesloten behuizingen met beperkte warmteafvoer voorkomt het ventilatorloze ontwerp koelingsproblemen door stofophoping of ventilatorschade, vermindert het het bedrijfsgeluid en verlaagt het de belasting van de voeding. Een volledig aluminium koelblok in combinatie met een chassis van gegalvaniseerd staal zorgt voor een optimale balans tussen thermische efficiëntie en structurele sterkte.
Geschikt voor een breed temperatuurbereik, een breed spanningsbereik en robuust uitgevoerd voor veeleisende spoorwegomstandigheden.:De E5M ondersteunt een bedrijfstemperatuurbereik van -20°C tot 60°C en een opslagtemperatuurbereik van -40°C tot 80°C. De brede voedingsspanning van 12-28 VDC is compatibel met de boordvoedingen van verschillende treinmodellen. Het systeem heeft trillingstests van 3 Grms en schoktests van 30 G doorstaan, waardoor een langdurige stabiele werking in de hoogfrequente trillingsomgeving van hogesnelheidstreinen gegarandeerd is.
Compact formaat en flexibele montage voor installaties in beperkte ruimtes.:De E5M heeft afmetingen van slechts 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm en een nettogewicht van circa 2,1 kg. Hij ondersteunt VESA-montage, wandmontage en desktopinstallatie, waardoor flexibele plaatsing in compacte boordkasten mogelijk is en waardevolle installatieruimte wordt bespaard.
Dubbele Gigabit Ethernet-aansluiting en draadloze uitbreiding voor betrouwbare gegevensoverdracht:De E5M is voorzien van twee Intel® Gigabit Ethernet-poorten: één voor communicatie met de ingebouwde switch en het treinbesturingssysteem, en de andere voor gegevensuitwisseling met het back-end monitoringplatform. Een ingebouwd Mini PCIe-slot (PCIe 2.0 + USB 2.0, met een Nano SIM-slot) ondersteunt optionele 4G-modules voor het uploaden van realtime monitoringgegevens. Een M.2 Key-M-slot ondersteunt SATA SSD-uitbreiding voor lokale gegevenscaching.
Ruime I/O-mogelijkheden voor meerdere randapparaten:De E5M biedt één USB 3.0-poort aan de voorzijde en drie USB 2.0-poorten aan de voorzijde, samen met vier USB 2.0-poorten aan de achterzijde, voor een totaal van acht USB-interfaces. VGA- en HDMI-uitgangen ondersteunen dual-monitor-functionaliteit. De ingebouwde 16-bits GPIO maakt aansluiting op diverse sensoren en actuatoren mogelijk. Het systeem ondersteunt tevens de door APQ ontwikkelde MXM-uitbreidingsmodules, waarmee flexibel COM- of GPIO-functies kunnen worden toegevoegd voor toepassingsspecifieke aanpassingen.
Waardevolle resultaten:
Integratie van meerdere sensoren in één systeem:Zes seriële poorten (2 × RS-232/485 + 4 × RS-232), gecombineerd met dubbele Gigabit Ethernet, maken een directe aansluiting mogelijk van temperatuur-, trillings-, snelheids-, stroom- en andere sensoren in het onderstel. De complete data-acquisitiearchitectuur kan zonder extra uitbreidingsmodules worden geïmplementeerd, waardoor het aantal apparaten en de complexiteit van de bekabeling in de boordkast aanzienlijk worden verminderd.
Betrouwbaarheid op lange termijn in afgesloten omgevingen:Het ultralaagvermogenplatform van 10 W en de ventilatorloze passieve koeling elimineren het risico op storingen als gevolg van kwetsbare ventilatoronderdelen, waardoor stabiele dataverzameling 24/7 mogelijk is in afgesloten en stoffige treinomgevingen. Het uitvalpercentage is aanzienlijk lager dan dat van conventionele systemen met ventilatorkoeling.
Stabiele werking onder ve veeleisende omstandigheden:Een breed temperatuurbereik van -20°C tot 60°C, een ingangsspanning van 12-28 VDC, 3G-trillingsbestendigheid en 30G-schokbestendigheid garanderen continue sensorgegevensverzameling tijdens hoge snelheden, temperatuurschommelingen en trillingen van het spoor in hogesnelheidstreinen en metrovoertuigen, waardoor een ononderbroken gegevensbron voor voorspellend onderhoud wordt geboden.
Compacte uitvoering bespaart ruimte aan boord:Het compacte formaat van 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm, in combinatie met VESA-, wandmontage- en bureaumontagemogelijkheden, maakt flexibele integratie in boordkasten mogelijk en creëert extra ruimte voor andere functionele modules.
Flexibele uitbreiding voor specifieke behoeften:Het Mini PCIe-slot met SIM-ondersteuning maakt draadloze 4G/Wi-Fi-uitbreiding mogelijk, de MXM-module ondersteunt toepassingsspecifieke COM/GPIO-uitbreiding en het M.2 Key-M-slot maakt uitbreiding van de SSD-capaciteit mogelijk, waarmee aan de uiteenlopende eisen van verschillende treinmodellen en monitoringprojecten wordt voldaan.
