Bộ điều khiển on-board nhỏ gọn của Advantech đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống ATO trong tàu điện ngầm tại Rome
25-09-2019
Giới thiệu dự án
So với ô tô và xe buýt và các loại phương tiện giao thông đô thị khác, tàu điện ngầm, tàu hỏa, đường sắt tốc độ cao là hệ thống kín khối lượng lớn với các tuyến đường độc quyền phù hợp hơn cho các ứng dụng không người lái. Theo sự tiến bộ và phát triển của các công nghệ liên quan, nhiều quốc gia đang bắt đầu giới thiệu các hệ thống không người lái trong lĩnh vực vận chuyển đường sắt; họ sử dụng các hệ thống này để loại bỏ những lo ngại về an toàn gây ra bởi sự mệt mỏi hoặc mất tập trung của lái tàu hoặc các lỗi vận hành. Làm như vậy cũng tăng hiệu quả hoạt động đồng thời đảm bảo an toàn vận chuyển tốt hơn.
Các thiết bị điện tử đằng sau hệ thống đóng vai trò chính trong việc xác định liệu một tàu không người lái có hoạt động trơn tru trong lĩnh vực vận chuyển đường sắt hay không. Hệ thống Vận hành tàu tự động (ATO) chịu trách nhiệm kiểm soát tốc độ, điều chỉnh đầu tàu, dừng tàu và mở và đóng cửa. Thiết bị điện tử được sử dụng để thu thập dữ liệu về trạng thái tàu và cũng gửi lệnh điều khiển từ trung tâm điều khiển giao thông. Nếu thiết bị điện tử gặp trục trặc hoặc đột ngột gặp sự cố vì không thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt của ứng dụng đường sắt, nó sẽ khiến tàu dừng lại, trì hoãn hoặc không thể dừng bình thường tại các ga được chỉ định.
Trước những thách thức này, Advantech cung cấp bộ điều khiển kích thước nhỏ gọn trên tàu với thiết kế được mô đun hóa tuân thủ các tiêu chuẩn ứng dụng đường sắt quốc tế cho các hệ thống ATO. Nó cho phép các nhà chế tạo tàu xây dựng lựa chọn các mô-đun mở rộng cần thiết cho các kịch bản vận chuyển đường sắt khác nhau đồng thời cung cấp sự ổn định và độ tin cậy cho các hệ thống không người lái để hoạt động trong nhiều giờ liên tục trong môi trường khắc nghiệt. Bộ điều khiển của Advantech cho phép các trung tâm điều khiển giao thông thực hiện kiểm soát hoàn toàn trong khi đảm bảo tàu vẫn cung cấp trơn tru dịch vụ chở khách.
Yêu cầu hệ thống
Rome, thủ đô của Ý là một thành phố nổi tiếng thế giới với dân số gần ba triệu người. Đây cũng là một điểm du lịch lớn với một số lượng lớn các di tích lịch sử. Tuy nhiên, vì lịch sử lâu đời của Rome, nhiều đường phố nhỏ hẹp của thành phố đã được quy hoạch trước khi xe ô tô ra đời không còn có thể đáp ứng được lưu lượng giao thông khổng lồ ngày nay. Với cơ sở hạ tầng dày đặc, tình hình giao thông đưa ra những thách thức cho cả người đi bộ và người lái xe máy. Để giảm bớt những con đường đông đúc, chính quyền thành phố đã đưa ra quyết định vào năm 2014 để xây dựng Tuyến C của Tàu điện ngầm Rome; thêm một tuyến tàu điện ngầm thứ ba vào hai tuyến hiện có. Để làm như vậy, chính quyền thành phố Rome đang sử dụng một thiết bị ATO tiên tiến để xây dựng tuyến tàu điện ngầm không người lái đầu tiên tại đây.
Hệ thống ATO sẽ thu thập dữ liệu từ nhiều thiết bị và phương tiện trên mỗi tàu, như điện áp nguồn, nhiệt độ bánh xe, điều hòa không khí, ánh sáng và cửa, trước khi tích hợp dữ liệu và gửi đến TCMS của tàu, sau đó sẽ gửi nó đi đến trung tâm điều khiển giao thông. Với những nhu cầu này, việc bộ điều khiển trên tàu cần đáp ứng các yêu cầu chức năng với chi phí tôi ưu là rất cần thiết.
Các yêu cầu sản phẩm được liệt kê bởi nhà thầu bao gồm: máy tính tiêu chuẩn để sử dụng trên tàu đã vượt qua thử nghiệm thông số kỹ thuật đường sắt, chiều cao không quá 90 mm và giá cả hợp lý. Hơn nữa, chúng phải là các máy tính không quạt, có dải nhiệt độ hoạt động rộng, có thiết kế chống bụi và rung sốc, cung cấp nhiều giao diện I/O để đảm bảo khả năng thu thập dữ liệu thiết bị hiệu quả và cung cấp mở rộng chức năng hệ thống thuận tiện trong tương lai.
Tổng quan hệ thống
Advantech đã cung cấp giải pháp AIO-CAN210-00A1E, trong đó có máy tính không quạt ARS-2110 được cài đặt với mô-đun mở rộng cổng CAN độc quyền, như một bộ điều khiển trên xe hiệu quả cho hệ thống ATO của dự án này.
ARS-2110 sẽ được cài đặt bên dưới khe hệ thống trên những toa tàu đầu tiên và cuối cùng. Bộ điều khiển trên tàu có thể nhận dữ liệu cảm biến qua cổng CAN và gửi dữ liệu đến TCMS của tàu qua cổng mạng để có thể gửi trạng thái của tàu tới trung tâm điều khiển giao thông.
Hơn nữa, các đoàn tàu được trang bị hai thiết bị ARS-2110 với hai cổng CAN cho mỗi phần cứng dự phòng, vì vậy chúng có thể chuyển sang máy tính dự phòng hoặc CAN bus nếu máy tính hoặc thiết bị gateway bị trục trặc. Điều này đảm bảo sự cố sẽ không ảnh hưởng đến sự kiểm soát của hệ thống đối với thông tin và an toàn của tàu.
ARS-2110 là bộ điều khiển kích thước nhỏ gọn để lắp đặt trên tàu với thiết kế không quạt đảm bảo khả năng hoạt động trong dải nhiệt độ rộng, theo tiêu chuẩn quốc tế EN50155 cho đường sắt. Nó đáp ứng các yêu cầu của Class S2/C1 về tiêu chuẩn đường sắt và có thể chịu được sự gián đoạn điện áp 10ms do mất điện đột ngột hoặc thay đổi nguồn điện. Nó sẽ không ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động hệ thống và độ chính xác của dữ liệu.
Đối với thông số kỹ thuật phần cứng, kích thước nhỏ gọn của ARS-2110 (267 x 87,5 x 175 mm) cho phép dễ dàng lắp đặt trong không gian hạn chế bên trong thân tàu. Khả năng chống bụi IP50 ngăn các vật lạ và bụi xâm nhập vào thùng máy. Ngoài cổng mạng, cổng nối tiếp và cổng USB trên máy tính hộp, các mô-đun mở rộng cũng được cung cấp. Khi hệ thống của ứng dụng vận chuyển đường sắt yêu cầu CANbus hoặc MVB hoặc khi cần thêm các cổng nối tiếp, ổ cứng SSD và I/O kỹ thuật số, các công ty tích hợp hệ thống có thể thêm các mô-đun theo ý muốn để đáp ứng các yêu cầu của hệ thống và khách hàng.
Sơ đồ hệ thống
ARS-2110: EN 50155 on-board compact size controller with Intel® Atom™ E3845 processor
AIO-CAN210-00A1E: Dual CAN port expansion module with isolation for ARS-2110
Kết luận
ATO là một hệ thống con không thể thiếu, cho phép trung tâm điều khiển giao thông giám sát tình trạng tàu và thực hiện việc điều khiển vận chuyển cho các hệ thống giao thông lớn không người lái. Sự ổn định của hệ thống là rất quan trọng đối với cả an toàn trong quá trình hoạt động và xác định liệu các chuyến tàu có khởi hành đúng giờ hay không. Bất kỳ các yếu tố rung sóc, thay đổi nhiệt độ, nguồn điện không ổn định hoặc mất điện đều đe dọa tới hoạt động của hệ thống.
Sản phẩm ARS-2110 của Advantech có độ tin cậy tuyệt vời về hiệu suất, công suất, phạm vi nhiệt độ, khả năng tương thích điện từ, chống rung và chống va đập. Nó đã vượt qua thử nghiệm EN 50155 hoàn chỉnh, cho phép nó duy trì hoạt động ổn định và bình thường trong môi trường khắc nghiệt của các ứng dụng vận chuyển đường sắt. Hơn nữa, ARS-2110 không chỉ cung cấp tỷ lệ hiệu suất/giá thành tối ưu mà thiết kế được mô đun hóa của nó cũng đáp ứng yêu cầu CANbus của hệ thống ATO Rome Metro Line C. Nó đồng thời cũng hỗ trợ không gian cho việc mở rộng hệ thống trong tương lai, giúp các nhà sản xuất tàu sử dụng mô đun mở rộng trên cùng nền tảng phần cứng để phát triển các hệ thống ATO phù hợp cho các hệ thống hoặc khách hàng khác. Khả năng tương thích và áp dụng được cho nhiều ứng dụng đường sắt làm cho bộ điều khiển này trở thành một món hời ở mức giá của nó.
