Print

Diaľkové pozorovanie stavu londýnskych podzemných koľajových sietí

-- 10.10.16

Londýnske metro prepravuje 1,7 miliardy cestujúcich za rok a Victoria Line počíta s 213 miliónmi cestujúcimi. Linku využíva 89,1 miliónov cestujúcich za rok počas špičky, a ponúka najvyťaženejšiu službu v rámci podzemných sietí.

Za posledných osem rokov bolo investovaných 1 miliarda libier do programu aktualizovania a nahradenia koľajových vozidiel, signalizácií a kontrolných systémov, ktoré umožňujú prevádzkovať viac ako 33 vlakov za hodinu. Nový zabezpečovací systém využíva 385 bezkĺbových koľajových obvodov (JTCs) na určenie polohy vlaku, zachovanie bezpečného odstupu vlakov a umožňuje dosahovať extrémne náročný časový harmonogram. Koľajové obvody sú jediným prostriedkom detekcie vlakov a zohrávajú kľúčovú úlohu v bezpečnosti a spoľahlivosti prevádzky železnice; neboli však urobené žiadne opatrenia pre sledovanie stavu pri návrhu a inštalácii.

Kvôli kritickej povahe, zlyhanie koľajového obvodu má zásadný vplyv na služby a je najväčšou príčinou výpadku so stratou na Victoria Line vo výške 1,5 milióna libier (databáza londýnskeho metra CuPID pre detekciu zlyhania koľajových obvodov od roku 2012).

Monitorovací tím stavu koľajových obvodov, zložený zo šiestich železničných inžinierov, so softvérovým, elektrickým, mechanickým, sieťovým a inžinierskym zázemím, vyhotovil riešenie problému. National Instruments Silver Alliance Partner, Simplicity AI podporil projekt tým, že poskytol softvérové poradenské služby. Použili sme obrovskú odbornú znalosť spoločnosti na dodanie systému pre železnicu do jedného roka od návrhu koncepcie.

Rozsah tohto projektu sa skladal z navrhovania, integrácie a inštalácie inteligentného diaľkového monitorovacieho systému, ktorý môže vykonávať v reálnom čase analýzu napätia a frekvencie pre všetky 385 JTC skrz 45 km dlhej trate, predvídať a predchádzať poruchám a následným výpadkom v osobnej doprave. Využili sme presnosť, spoľahlivosť a flexibilitu NI hardvéru a softvéru na zavedenie inovatívneho systému na zníženie omeškania, vyskytujúceho sa na linkách Victoria Line. Odhaduje sa, že systém ušetrí 39 000 zákazníckych hodín za rok, čo znamená úsporu 350 000 libier za rok.

Victoria Line využíva premenlivú dĺžku frekvenčne riadených elektrických JTC. Obvodom sa vybudia počas toho, ako vlaky prechádzajú traťou. Každý JTC obsahuje elektrický prijímač prispôsobený na frekvenciu koľajového obvodu (identifikovaný frekvenčný posun 4-6 kHz), ktorý spracováva vstupný signál a poskytuje vzorku pre monitorovací bod, ktorá sa môže použiť na kontrolu správneho fungovania koľajového obvodu.

Pred zavedením tohto systému sme museli pravidelne sledovať stav každého koľajového obvodu ručne s digitálnym multimetrom. Po inštalácii systému NI CompactRIO, môžeme získavať vzorky JTC na kontrolných bodoch na diaľku súčasne zo všetkých koľajových obvodov na trati, čo znamená, že tímy údržby môžu aktívne predvídať a zabrániť zlyhaniu zariadení ešte pred ich vznikom.

Porovnali sme rôznych dodávateľov s produktami pre zber dát a dospeli sme k záveru, že aj keď iné výrobky môžu mať splnené počiatočné podmienky, žiadny iný produkt neponúkol takú flexibilitu, škálovateľnosť a výkon ako CompactRIO platforma. Pestrá škála vstupných modulov a možnosť ľahko prispôsobiť softvér pomocou platformy NI LabVIEW tiež znamenalo, že by sme mohli vyvinúť aj iné monitorovacie projekty na tej istej platforme, čo by znížilo čas návrhu a vývoja hardvéru a softvéru pre širší počet dátových vstupov.

Vzhľadom k úrovni integrity bezpečnosti (SIL4) systému koľajového obvodu, sme potrebovali zaviesť nezávislú izolačnú bariéru medzi prijímacími jednotkami a CompactRIO zariadeniami. Spolupracovali sme so spoločnosťou Dataforth, ktorá má sídlo v Spojených štátoch, aby sme navrhli SCM5B izolačný modul na zabezpečenie galvanického oddelenia medzi CompactRIO zariadením a koľajovými obvodmi. Škála SCM izolačných modulov prešla prísnejšími požiadavkami na skúšobné zariadenie, prijímače, a tiež dávala presné a kompatibilné repliky výstupného signálu CompactRIO zariadenia. Izolačná vrstva spojená s nízkou pravdepodobnosťou zlyhania hardvéru NI zaistila to, že sme mohli systém nainštalovať bez toho aby bola ohrozená integrita bezpečnosti SIL4 signalizačného systému Victoria Line. Vykonali sme rozsiahlu inžiniersku bezpečnostnú analýzu na hardvér v súlade s normami CENELEC a dali sme validovať návrh príslušnými bezpečnostnými orgánmi.

Rozdelili sme zber dát z CompactRIO zariadení skrz 14 geograficky oddelených lokalít, ktoré boli súčasťou novej vysoko-rýchlostnej sieti optických vlákien špeciálne nainštalovaných pre túto aplikáciu. Flexibilita CompactRIO hardvéru, v kombinácii so softvérom NI LabVIEW znamenala, že môžeme uskutočniť prenos dát do centrálneho monitorovacieho servera v reálnom čase za použitia prenosového protokolu. To bola kľúčová požiadavka v navrhovaní a dodaní diaľkového monitorovacieho systému.

Centrálny monitorovací server spracováva 10 Hz dátový tok zo všetkých CompactRIO zariadení, čo znamená rýchlosť spracovania viac ako 7 000 vzoriek dát za sekundu. Komunikačný protokol umožní centrálnemu serveru rýchlo analyzovať dáta a monitorovať koľajové obvody s určením odchýlok od ideálneho stavu. Systém porovnáva každú prijatú snímku dát s definovanou štandardnou frekvenciou a hodnotou napätia, takže server môže urobiť nezávislé rozhodnutie na základe správneho fungovania každého koľajového obvodu pripojeného ku CompactRIO vstupným kanálom. Okrem toho, server ukladá všetky dáta do databázy, takže môžeme analyzovať dlhodobé trendy na veľkom množstve dát.

Centrálny server môže posielať výstrahy na rozhranie človek stroj (HMI). HMI je veľký dotykový displej, ktorý zobrazuje presnú repliku konfigurácie koľajového obvodu Victoria Line. Užívateľ môže intuitívne prechádzať informácie zobrazené na displeji prirodzenými dotykovými gestami, presne identifikovať stav a prijímať varovné správy na predpokladané zlyhania zariadenia.

Máme v pláne nasadiť dva HMI pre rýchlejšiu odozvu v riadiacom centre Victoria Line a ďalšie v centre riadenia údržby. Oba môžu byť použité na signalizáciu údržbových úkonov. Môžeme na diaľku pozorovať každý koľajový obvod na železnici len jediným dotykom a prezentovať užívateľovi grafické znázornenie efektívnej hodnoty (RMS) napätia, frekvencie a informácie o stave použitím načítaného prúdu dát z CompactRIO zariadení.

Okrem HMI, sa dá použiť sada dotykových displejov na zobrazovanie dát z CompactRIO zariadení umiestnených v miestnostiach vedľa trate, pomocou smartfonu alebo tabletu. To znamená, že údaje z CompactRIO zariadení sú k dispozícii kdekoľvek na Victoria Line cez pripojenie sa k novej monitorovacej sieti.

Zhrnutie

Dokončili sme projekt podľa plánu. Vývoj trval jeden rok, vrátane všetkých návrhov, nákupov a inštalácie. Projekt bol realizovaný v rámci rozpočtu. Systém disponuje s robustnou architektúrou využívajúcou FPGA a možnosti reálneho času a tým poskytuje všestrannú platformu v sieti londýnskeho metra. Dodali sme spoľahlivý diaľkový monitorovací systém, ktorý umožňuje aktívne reagovať na zlyhanie skôr, než k nemu dôjde a poskytuje manažmentu lepšie nahliadnutie do životného cyklu trate.

Zároveň, po zavedení tohto monitorovacieho systému získavame väčšie znalosti o JTC v reálnych podmienkach. To nám pomohlo lepšie pochopiť kritické body, učiť sa zo symptómov chybného koľajového obvodu, identifikovať tie, ktoré by potenciálne mohli zlyhať a upozorniť údržbu pred výskytom takejto udalosti.

Sam Etchell, London Underground Limited, sam.etchell@tube.tfl.gov.uk

Autor: Sam Etchell, London Underground Limited


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

ARaP 2019
2019-11-19 - 2019-11-20
Místo: Fakulta strojní ČVUT v Praze, Technická 4, Praha 6
EPLAN Efficiency days 2019
2019-11-19 - 2019-11-19
Místo: Clarion Congress Hotel, Praha
EPLAN Efficiency days 2019
2019-11-20 - 2019-11-20
Místo: Clarion Congress Hotel, Ostrava

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI