使交换机智能化:对铁路数字化转型至关重要

基础设施的诊断和监控技术-数字“赛道性能®”

火车交通密度的增加对可靠性、效率和可用性提出了更高的要求。此外，可用于维修的时间也变得极为紧张。监控系统已经用于问题的预防性检测和基于条件的维护领域很多年了。在不断发展的数字化范围内，智能现场元素的使用为铁路运营商和基础设施公司提供了创新的应用选择。因此，奥钢联信号公司为自己设定了一个目标，即让交换机变得智能化。

是什么让开关机变得智能?

电池驱动的记录器用于大量状态数据的数据记录和无线数据传输，设计用于开关机和液压动力传输系统。紧凑型单元直接位于开关机或单独的外壳中。这种智能、电池驱动的无线诊断系统不需要外部电源，也不需要额外的数据连接，而是使用电池和移动数据传输技术进行操作。设计为节能模式，以获得较长的电池使用寿命。这意味着所有的组件和传感器都是按照整体节能理念设计和实现的。

根据所需的任务，数据记录器可以在不同的应用模式下操作，包括:

• 电液开关机的压力测量
• 开关机器上的固定力的测量
• 液压动力传动的压力测量。

传感器系统的模拟通道仅在设置时激活，并由上的诊断软件评估数据记录器。一般情况下，集成调制解调器每天只启动一次数据传输，以传输保存的数据。另一方面，不正常的记录一经记录就会被转发。这符合去中心化数据处理(边缘计算)的概念。

除了内部测量值，如信号强度和电池电压，数据记录器提供许多外部测量功能。因此，在特定应用的外部传感器的帮助下，可以很容易地测量压力、力、温度等。三种模拟数据输入和四种数字数据输入，可用于各种模拟或数字操作模式。此外，电压输出是可用的，它可以配置为在测量之前由设备本身打开(例如，为传感器供电)。记录的数据保存在非易失性存储介质上。这些保存的数据通过移动网络发送到中央ROADMASTER®服务器进行进一步处理。数据记录器为此目的配备了一个集成的低功率调制解调器。随后，专门为物联网(IoT)开发的LTE-M技术被用作一种高效的无线电技术。

数据记录器使用FOTA (Firmware Over The Air)进行配置。因此，您不需要对硬件有物理访问权限，就可以将更新和配置加载到字段中的设备中。在每次数据传输结束后，您可以选择重新配置记录器或使用配置文件单独更改配置的部分，该配置文件存储在监视服务器上，然后在数据传输激活并自动安装时传输到记录器。

集成在诊断和监测系统ROADMASTER®，用于条件和面向未来的维护。

传感器和系统组件

在电液开关机的诊断中，将紧凑的数据记录仪和紧凑的传感器系统直接集成到开关机上。使用两个压力传感器，在坐封过程中确定力级的压差。额外的传感器用于填充水平测量(油箱或液压单元)。此外，四线电源的一个相通过分芯电流传感器进行引导，以监测设置持续时间，并作为记录设置力曲线的触发信号。分芯电流传感器用于开关电机的设定电流的非接触测量。这种分芯电流传感器的设计提供了一次侧(电机电流)和二次侧(数据记录器)之间的电分离，这是从安全角度要求的。

如果诊断系统改装在电动机械或电动液压开关机上，可以使用力传感器螺栓测量安装力。现有的开关机和锁定系统之间的机械连接螺栓被电子力传感器螺栓所取代，该螺栓记录了坐封过程中的机械坐封力。系统压力监测的使用应以预防的方式检测压降，并防止由此产生的道岔问题。

节能系统的设置是这里的一个关键方面。数据记录器由两块19Ah锂电池串联供电。电池寿命(考虑到自放电)很大程度上受到数据记录的数量(设置的数量和设置持续时间)以及记录的不正常情况的数量的影响。每天将正确操作的数据传输到监控服务器。然而，不正常的情况一旦被记录下来就会被转发，需要更高的传输量。在正常情况下，电池寿命可达5年。
标准及规例

该系统已在考虑以下标准的情况下开发和批准:

• 电磁兼容性:EN 50121- 1:10 105-03 / EN 50121- 4:15 -03
• 振动和冲击:EN 50125-3:2003
• 温度:IEC/EN 60068-2-1, IEC/EN 60068- 2-2(-33°C至+ 70°C)。

福利与实践经验

该数据记录器已经在奥地利、德国、罗马尼亚、中国和泰国成功实施。

数据连接和电源在监控系统的集成中起着关键作用。传统的监测系统通常需要复杂的电源布线，以及测量过程本身。此外，数据传输也通过电缆或额外的外部调制解调器完成。使用电池操作的数据记录器和集成的M2M-(机对机)通信，不需要额外的电缆，现场调试减少到约15分钟。

前景

数据记录仪还可以在现有的道岔装置中进行改装，并可用于其他有趣的铁路部门。该系统目前用于液压传动系统压力的监测和预测。在预测过程中，对系统压力的短期和中期变化进行展望，为服务和维护措施的规划提供定性支持。

具有综合监控系统的开关机是通过数字化实现可靠性优化的关键一步。在这个时代，高性价比和可靠的传感器系统是唾手可得的。在这种情况下，下一个合乎逻辑的步骤是智能道岔，有了它，除了开关机，道岔中使用的任何关键组件都被监控，并阻止道岔上不必要的任务。