發布日期：2022-04-17 點擊率：111
作為軌道列車采集和傳送電力的重要設備，受電弓的健康與否攸關供電穩定性與行車安全性。然而作為系統核心監測主機，車載受電弓監測系統的開發難度與復雜度非常高。研華提供優選方案——CompactPCI系列產品，巨量儲存空間，出色散熱設計，以及方便維護的熱插入功能，高效助力車載受電弓監測系統防微杜漸。
對于靠電力行駛的地鐵與高鐵而言，受電弓是為軌道列車采集和傳送電力至鐵路車輛的重要設備。由于受電弓的組成組件眾多，因此其安全檢測項目也相當繁瑣。傳統靠人力檢查不僅缺乏實時性，也有效率不高與易于疏漏等問題。
近來，軌道列車已開始運用科技產品建置車載受電弓監測系統，藉此來偵測受電弓的實時狀態，以便早一步發現設備的潛在問題。
然而，車載受電弓監測系統的開發有較高難度與復雜度。除了安裝空間受限之外，更得采集大量的圖像與感測數據，還要進行高速比對與分析。因此，作為系統核心的監測主機若缺乏足夠的性能與配置彈性，系統開發必然困難重重，更難同時滿足不同應用場景列車的多樣需求。
設備需求-車載受電弓監測系統持續提升列車安全性與監測精確性
中國一家專門為城市軌道交通安全提供在線監測解決方案的高新技術公司，其針對受電弓所開發的多種監測系統被廣泛地應用于中國的一線與二線城市之軌道列車上。
為了持續提升列車安全性與監測精確性，該公司計劃為車載受電弓監測系統進行升級。但因列車為監測主機所預留的安裝空間相當狹小，影響系統運作穩定性的主機散熱問題成為開發系統的一大考驗。
此外，由于新系統將于列車的受電弓周邊裝設多個攝像機和感測裝置，透過取得的圖像、視頻、溫度和電壓等數據來實時和動態的了解受電弓健康與否。這樣的系統需要收集的數據量相當大，同時需要實時處理所采集的資料;因此所需的監測主機不論是運算性能、通訊端口種類與數量、以及儲存容量都遠高于一般需求。
經過評估，該公司認為一般工控機或嵌入式計算機的性能與功能都已被固定，無法根據需求靈活地搭配出具成本效益的方案，日后要調整或擴充也有困難。
選用3U CPCI產品的性能要求
● 尺寸符合列車機架高度與寬度并有良好散熱功能的3U CPCI產品
● 超過20個插槽的背板以便配置多個處理器來提供所需運算性能
● 多樣化的I/O接口以滿足各式各樣的數據采集與傳輸需求
● 系統具備絕佳的擴充和兼容能力，可透過增加周邊板卡滿足未來擴充需求
研華方案-研華多款標準3U CPCI產品，一站式服務滿足穩定供電與行車安全
研華為此項目提供了多款標準3U CPCI產品，分別是：背板MIC-3023、處理器板卡MIC-3332、儲存載板MIC-3954、串行通訊卡MIC-3955、電源模塊MIC-3956、以太網絡卡MIC-3958C、以太網絡交換卡MIC-3958D，以一站式服務滿足了此項目的所有需求。
透過研華完整解決方案組合而成的監測主機，系統整合廠商所設計的車載受電弓監測系統就能接收來自前端的攝像機與感測裝置的數據，從而對受電弓運行狀態進行記錄、傳輸、存儲與分析，當檢測資料超出標準值時，除了會顯示于列車車載屏幕與監控中心計算機以示警，同時也會自動發送警報通知相關人員。
MIC-3332
整套方案中最關鍵的產品即是處理器板卡MIC-3332。采用Intel第六代四核處理器與最高可達16GB的DDR4-2133內存，讓此款板卡擁有高速且強大的運算性能。而且，不同于一般以插入方式提供SO-DIMM內存，MIC-3332的DDR4-2133是直接內建于板卡上的板載內存，在列車行駛中有更好的抗振能力。
此外，符合EN50155鐵路應用規范的MIC-3332采用了優化的散熱設計，有效解決擁擠空間散熱不易的問題，也為系統的順暢運作提供了最佳保障。而支持Plus IO并擁有豐富的I/O接口則讓系統整合廠商可以充分發揮創意設計出完善的監測系統。
MIC-3023
而另一款產品MIC-3023采用nVent Schroff 3U機箱搭配21插槽的無源背板，特別適合多系統緊湊型之應用。nVent Schroff機箱具備堅固的結構和有效的散熱，并在RFI屏蔽以及高沖擊和振動性能提供出色的保護。此項目受惠于MIC-3023提供了足夠多的插槽，因此能在背板上配置多達三組運算單元與兩組電源模塊，滿足系統需要高速運算大量數據的要求。
MIC-3954C
在其他產品方面，MIC-3954C是熱插入的獨立儲存載板，不需關閉電源即可直接更換，對維護來說相當便利。而MIC-3955是支持 RS-232/422/485多種串行模式的通訊卡，能夠一卡抵多卡，因此開發者可依實際需求來選用而不用更換板卡。
MIC-3956
再則，MIC-3956是標準110VDC的電源模塊，可透過M12或Wago連接器接收電源作為輸入電壓。而MIC-3958C與MIC-3958D則是Gigabit等級的以太網絡卡與以太網絡交換卡，兩款產品都能提供牢固性較佳的M12接頭以確保可靠運作。
值得一提的是，研華在CPCI產品的研發實力強，且在軌道交通應用領域有多年的成功經驗。像此項目的CPCI系列產品不僅能應用于受電弓監測系統，也能應用在軌道障礙物檢測與輪對檢測等系統。
此外，研華CPCI產品在出廠前都對其功能、性能、兼容性、環境、EMC等項目進行過完整的測試以確保產品的質量與可靠度，并訂定有長期且完善的產品發展規劃，因此系統整合廠商就能免除日后系統升級面臨硬件不兼容的困擾，從而加快升級效率與優化升級成本。
為了滿足車載受電弓監測系統的大量數據采集與高速運算需求，系統整合廠商需要多系統的解決方案作為監測主機，但同時又要兼顧安裝空間受限與散熱不易等問題。
而研華模塊化3U標準CPCI產品是具有優異性能、散熱優化、靈活配置、便于擴充、易于維護等特色的解決方案，高效幫助系統整合廠商解決項目痛點，更能減少硬件維護和升級投資。
此項目的系統整合廠商也因為研華CPCI解決方案多重優點而選用。目前，車載受電弓監測系統已順利完成開發與建置，并應用于中國華南地區多個城市的軌道列車上，更成為了確保穩定供電與行車安全的強力后盾。
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