客户应用 2021年4月8日
铁路车辆状态监控

“状态监控”可保证铁路车辆的维护在时间和成本方面更有效率。Westfälische Lokomotiv-Fabrik Reuschling GmbH & Co. KG展示了铁路运营商如何对其铁路车辆实施状态监测。

机车的驱动方式决定了部件磨损或运行材料老化的速度。因此，对铁路车辆进行持续监控很有意义。该过程称为“状态监控”。“如果我们知道负载情况，我们就可以动态地维护车辆。但我们需要有数据才能做到这一点。”Reuschling总经理Udo Pinders解释说。作为铁路车辆维护和现代化改造领域可靠且专业的合作伙伴，Westfälische Lokomotiv-Fabrik在欧洲享有盛誉。

为了实现有效的服务和基于状态的维护，这家来自北莱茵-威斯特法伦州哈廷根的公司采用了支持云连接的模块化系统。在此过程中，万可的自动化技术为基于Web的铁路车队管理系统提供了接口，该系统名为J.I.M. 门户，含义为“基于任务的智能监控”。这意味着状态监控不再只关注运行时间，而是只在真正必要时才可能更换磨损部件和运行材料。

状态监控 – 万可提供以下支持：

一款支持云连接的模块化系统：万可提供了一个功能强大的接口，可连接基于Web的J.I.M.门户。
每秒200个测量值：由于无法再使用CODESYS进行处理，因此XTR控制器的编程是基于Linux^®进行的。
压力、温度、加速度：例如，通过状态监测可以得出关于机车司机驾驶行为的结论。

如果我们知道负载情况，我们就可以动态地维护车辆。但我们需要有数据才能做到这一点。

Udo Pinders，哈廷根Westfälische Lokomotiv-Fabrik Reuschling GmbH&Co.KG总经理作为铁路车辆维护和现代化改造领域可靠且专业的合作伙伴，Westfälische Lokomotiv-Fabrik在欧洲享有盛誉。

铁路车辆如何进行状态监控

对于状态监控，Reuschling首先通过Modbus TCP访问机车现有的安全控制器中生成的数据，并使用万可XTR型控制器记录这些数据。“但这还不足以提供磨损保护，”Udo Pinders说道。有必要使用额外的传感器；Reuschling将这些传感器直接连接到万可系统，该系统已获准用于铁路应用。WAGO-I/O-SYSTEM 750的XTR控制器专为恶劣环境条件而设计。抗干扰的XTR I/O解决方案在极端的温度变化、振动或冲击下同样坚固耐用。这些都是铁路机车在运输货物和调车过程中典型的运行条件。因此，该系统符合欧洲负责维护铁路运输的机构维护局(ECM)的要求。

状态监控可形成数字指纹

状态监控主要使用压力、温度和加速度传感器，Reuschling会将这些传感器集成到机器中，对旧的交换引擎进行现代化改造。例如，通过对负加速度和正加速度时间进程的了解，“我们可以推断机车工程师的驾驶行为。”亚琛Ikado GmbH的首席执行官Michael Lingen表示。他的IT系统公司负责对万可XTR控制器进行编程（基于Linux^®），并受委托与Reusechling合作设计和实施J.I.M.门户。“当我们持续记录对我们来说很重要的驾驶参数时，我们在分析过程中就会得到一个数字指纹。” 这能够揭示驾驶条件，并说明调车操作是较为和缓还是较为粗暴，结合这些信息，可以预测下一次保养的时间。

WAGO-I/O-SYSTEM的模块化特性使其能够以符合ECM标准的方式处理新任务。

Michael Lingen是亚琛的Ikado GmbH的首席执行官。他的IT系统公司基于Linux^®对万可XTR控制器进行编程，并负责设计和实施J.I.M.门户。

状态监控 - 持续的运行概览

持续状态监测为铁路运营商提供了一款符合ECM标准的工具，能够以事件驱动的方式优化铁路物流。例如，如果由于重型汽车过多导致机车持续超载，由于助推过程中的负加速度过大，久而久之，将不可避免地会发生机械损伤。因此，在该方面，相关的分析能够提供有价值的指标，以便做出正确的响应，而没有这些指标甚至无法检测超载行为。在不同情况下，加速度传感器的警报会通过移动通信立即传送到控制中心，从而指示发生事故。

状态监控和铁路标准

“我们需要操作和驾驶的策略。进而需要能够提供相关信息的数据，”Udo Pinders总结道。这一切背后是国内和欧洲标准要求的安全铁路管理。例如，安全标准规定了技术监控的时间间隔。借助额外的传感器，Reuschling将对规定日期的监控转化为一个连续的过程。“我们把一个温度传感器放在轴承上，观察温度变化的趋势：如果它变热了，那么对我来说就表示需要更换轴承，”总经理解释说。对车辆数据的测量、记录和文档化使维护工作更为灵活，并且可避免遗漏所需的安全证明。

状态监控需要很高的计算能力

Reuschling并行使用万可XTR系统与机车安全控制器来采集信号，并利用相应的算法进行预处理。IT专家Michael Lingen表示，铁路车辆状态监控需要很高的计算能力。就算只使用加速度传感器，全部三个轴在每秒钟的内部测量值总数也会达到600个。“通过这些传感器，我们每秒读取200个测量值，”Michael Lingen解释说。自动化领域常用的CODESYS已经无法满足处理需求，因此他的IT系统公司使用Linux^®来运行万可XTR控制器。I/O系统所捆绑和预处理的数据通过LTE传输，可提供精确的时间戳和GPS坐标。该方法还支持将检测到的事件频率与位置相关联。不只是铁路维护，租赁业务也能从这种导航辅助中获益。背景：当临时租用的机车位于大型配电中心和开关站时，它们更容易定位。

我们需要操作和驾驶的策略。这需要能够提供相应信息的数据。

Udo Pinders，Westfälische Lokomotiv-Fabrik Reuschling技术总监兼授权代表

状态监控只是一个开始

Udo Pinders和Michael Lingen同意以下观点：在数字化过程中，目前支持状态监控功能的数据分析和J.I.M.门户只是一系列可行应用中的第一批。通过使用云技术为机车司机提供有价值的操作工具和小故障自行排除工具，也可以提高铁路物流的效率和运营可用性。J.I.M.门户已经能够以最小的延迟将机车运行的可视化内容传输到云端。

状态监控：伴随未来挑战不断发展的模块化系统

由于仍存在很多的应用可能性，两家公司都非常欣赏WAGO-I/O-SYSTEM 750新型XTR产品的灵活性。“项目开始时，我们曾短暂地考虑过开发自己的封闭系统，自己构建硬件。但由于功能限制，我们很快就放弃了，”Michael Lingen总结道。得益于万可I/O系统的模块化特性，只需通过附加标准模块的简单组合，便能够以符合ECM标准的方式处理新任务。

图文：Thorsten Sienk

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