道岔轉換力 (直推力) 監測應用方案

道岔轉換阻力/直推力/密貼力監測應用場景

軌旁監測常見的道岔綜合監測,主要負責包括道岔控制電路,轉轍機,道岔工況的綜合性監測,受力監測,機器視覺監測等,通過采集各類不同功能的傳感器數據,視頻監測和圖像,監測設備的信息等,上傳至服務器,通過數據分析,使用故障分析技術和人工智能技術,實現道岔故障診斷,井且通過大量數據的訓練,提高故障的認別能力,實現預測分析,設備健康等級評估。

其中轉轍機箱內轉換力監測,直推力、密貼、缺口位移式監測下位機通常采用網口或者485通信接口,數據以應力傳感器和磁伸縮傳感器為主,數據量一般<1Mbps,ADSL是抗干擾性最強最穩定的的銅線傳輸方式。

傳統的兩線電力線載波通信在道岔監測應用中也存在固有局限:

1.    信號衰減與干擾問題:電力線本身不是為通信設計的物理介質,道岔區域的線路接頭多、阻抗不匹配,會導致載波信號衰減;同時電力線上可能疊加電機啟動、雷電浪涌等干擾,會影響數據傳輸的正確率,需要額外做濾波、糾錯設計;加上組網全部采用寬帶載波技術,多路通信匯聚線纜后進入站場機房,每一路無有效隔離屏蔽,高頻信號容易串網;

2.    連接距離受限制:雖然SHPLC使用調節過的頻譜,帶寬隨著機房到節點的距離增加而下降,在不可抗拒突發干擾下,要有效保障信號穏定、帶寬和連接距離必須取得平衡,就算使用級聯連接,建議機房到首個節點的距離控制在1.5km以內為宜,環境好的場景可以延長到2.0km;而級聯后的節點也只能在3.0km內;

道岔監測通常既有線路一般也有預留的兩芯銅線可用,我們可以使用兩線供電+兩線數據傳輸通信組網,加上ADSL通信組網已經被廣泛應用,針對一些既有線現場環境規模在3.0-5.0km內,上行帶寬要求不高,而節點數量不大的組網應用場景,我們可以在ADSL終端直接以太網連接下位機或接入設備,ADSL的星型組網能方便和有效在軌旁道岔的轉轍箱或設備箱內安裝。下圖是它組網拓樸圖

圖一:ADSL 組網拓樸圖

隨著鐵路網絡和車站增加,一些中大型站場會有多段軌傍道岔,對于一些監測節點量大而分散、單節點總帶寬需求不高,不需要全線路高帶寬布線,只需要解決「最后五百米」的接入問題,混合組網可以在成本和性能之間找到最優平衡。在此背景下,基于不同技術優勢的分層混合組網方案成為行業主流選擇,重點是ADSL數據傳輸與電力線載波獨立分工,充分復用現有2芯線纜資源。

以下是典型的ADSL + BPLC混合組網連接的拓樸圖:

圖二:Mestechs’ADSL + BPLC 混合組網拓樸圖

 

方案架構

ADSL技術通過2芯銅線傳輸數據,它的星型組網能靈活布線,連接距離更遠至5km,除了可以獨立ADSL通信組網,終端以太網接口連接下位機或傳感器,也可從機房到方向盒中繼節點采用ADSL傳輸數據,中繼節點到各個道岔采集分機采用2BPLC電力線載波通信,電力線同時完成傳感器供電和數據采集,實現「主干傳輸+接入復用」的分層架構。

一臺16ADSL局端設備,可以連接16臺終端,而每個終端設備亦可通過以太網連接載波網絡組成混合組網,適合小型網絡到超過200個終端組網。

核心優勢

1.          資源復用最大化:僅利用既有2芯線纜即可完成最后500米組網,不需要額外布線,改造成本降低50%以上,施工周期縮短超過60%

2.          性能互補:ADSL解決了主干段長距離穩定傳輸需求,帶寬滿足多節點數據匯聚,BPLC復用電力線解決最后500米接入,完美適配道岔節點分散的特點;

3.          抗干擾能力提升:主干傳輸獨立走ADSL頻段,和電力線供電分離,避免了全BPLC傳輸全程受電力線干擾的問題,整體傳輸穩定性大幅提升。

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