„Бисквитки“ на уебсайта на SKF

Ние използваме „бисквитки“, за да се уверим, че ви предлагаме най-доброто възможно изживяване по време на работата с нашите уеб сайтове и уеб приложения. При продължаване без промяна на настройките на вашия браузър ние приемаме, че давате съгласието си да получавате „бисквитки“. Въпреки това, можете да промените настройките за „бисквитки“ на браузъра си по всяко време.

Услуга за свързване

2016 Септември 22, 13:00 CEST

Новаторска мрежа и дизайн на антена могат да прокарат пътя за ново поколение здрави, безжични системи за мониторинг на състоянието за железопътни превозни средства, каза Марио Роси, Мениджър железопътно инженерство към SKF.

Както в много други области на транспорта, желанието за подобряване на безопасността и надеждността и за намаляване на техническото обслужване в железопътния отрасъл поражда повишен интерес в подхода за основаващо се на състоянието техническо обслужване. Това създава търсене на технологии за мониторинг: промени в температурата, трептенията и други променливи по време на нормалната работа могат да осигурят ранно предупреждение за механични проблеми, позволявайки на операторите да предприемат действия преди настъпването на повредата. Затруднението досега беше, че монтирането на набор датчици, необходими за събирането на тези данни от ключови компоненти, изисква сложна мрежа от допълнителни кабели. Монтирането на тези кабели е скъпо и тяхното присъствие прави рутинното обслужване по времеемко и трудно.

Сега, работейки с академици от две водещи, италиански институции, екип инженери на SKF показа как мрежа от датчици може да работи използвайки комуникации с нисък, безжичен разход на енергия, опростявайки изключително много дизайна, монтажа и техническото обслужване.

Правенето на безжична мрежа подходяща за железопътни приложения за мониторинг на състоянието е трудно поради редица причини. Първо, датчиците трябва да могат да работят за продължителни периоди от време, без да бъдат презареждани или сменяни. Например, може да се очаква осните кутии в някои модерни, пътнически влакове да изминат повече от милион километри между основните ремонти, а операторите са амбицирани да удвоят тази цифра. Необходимостта от създаването и съхраняването на тяхно, собствено захранване означава, че датчиците трябва да бъдат изключително енергийно ефективни, ограничавайки много силно наличната мощност за пренос на безжични сигнали.

Срещу тази необходимост от ниска мощност стои големият размер на железопътните превозни средства. Например, монтиран в осната кутия датчик може да трябва да предава на почти 20м надалеч от центъра на превозното средство. Железопътните вагони са трудни среди също и за безжичен пренос на данни. Големите количества проводим материал в талигите, рамите и каросерията на превозното средство могат да блокират или интерферират със сигналите.

За да изгради безжична мрежа, способна да отговори на тези изисквания, екипът на SKF трябваше първо да избере подходяща работна честота за предложената от тях система. Този избор беше повлиян от редица фактори, включително регионалните разпоредби, регулиращи употребата на електромагнитния спектър, вероятността от интерференции с друго оборудване на или близо до влака и компромисът между количеството данни, които да бъдат пренесени по всяка честота и размера на необходимия хардуер.

Екипът първоначално разглежда три възможни честоти: 434MHz, 868MHz и 2,4GHz. След това те се захванаха с изучаване на характеристиките на железопътната система, използвайки модерни инструменти за симулация, които създават модел на отразяването и разсейването на радио вълните през и около конструкцията на железопътната талига.

Тази симулация проучи редица възможни, мрежови конфигурации. Това включва система, при която датчиците на всяка талига предават към приемници, монтирани под тавана на влака и алтернативен подход, при който датчиците са оборудвани с антена както за предаване (Tx), така и за приемане (Rx), като всеки датчик обменя данни със съседите си, след което изпраща данни по дължината на влака до краен приемник в кабината за машиниста. Честотата от 2,4GHz показа проблеми с разпространението и възможни интерференции с бордовите Wi-Fi сигнали, но както честотата от 434MHz, така и тази от 868MHz демонстрираха добри стойности на разпространение. След отхвърляне на 434MHz, тъй като тя би изискала големи и сложни антени, в крайна сметка екипът се спря на честотата от 868MHz като най-добрият компромис за задачата. Физическите тестове с използване на оборудване-прототип, монтирано в действителен влак, потвърди резултатите от симулациите.

Следващият елемент от основно значение на новия подход беше новият дизайн на антената, оптимизиран за единствените по рода си предизвикателства на железопътната среда. За да могат датчиците да бъдат монтирани там, където са необходими - например към осната кутия на талигата - габаритният размер на датчика, електронната система за управление и антената трябва да бъдат много малки. И за да издържат дълги периоди от време под влак, всеки един дизайн на антена трябва да бъде защитен от проникване на прах и влага и да може да издържа на големи температурни амплитуди и високи равнища на трептения.

За изграждането на антена, която би отговорила на тези изисквания, екипът избра конфигурация, наречена антена с плоскости тип обърнато F - Planar Inverted-F Antenna (PIFA). В този дизайн, елементите на антената са „изградени“ над печатна платка - Printed Circuit Board (PCB), която е покрита в проводим материал, за да действа като заземена повърхност. Към другата страна на PCB е добавен диелектричен субстрат с метален слой. Тази конфигурация е физически здрава и излъчва във всяка посока - друга важна характеристика за компоненти, които може да се налижи да бъдат „наврени“ в тесни пространства.

Посредством използване на диелектричен материал с много висока относителна диелектрична проницаемост (εr=10,9), екипът успя да намали размера на антената достатъчно, за да бъде подходящ за стандартна, железопътна, осна кутия. Изпитанията на новата антена, монтирана вътре в осна кутия показаха, че тя демонстрира отлична производителност и се влияе по-малко от близостта на други големи, метални предмети отколкото текущо предлагащите се в търговската мрежа дизайни. Тези резултати от проучвания се доказаха като безценни при разработването на следващото поколение продукти на SKF за железопътния пазар, които бяха направени възможни от Интернет на нещата.
_______________________
1 Екипът зад работата включваше Франко Ламбертино и Марио Роси от железопътния отдел на SKF; Джанлука Дасано, Франческа Випиана и Марио Орефиче от Лаборатория за антени и електромагнитна съвместимост (LACE), отдел за електроника и телекомуникации, Политехнически университет на Торино; и Серджо Арианос от Лаборатория за антени и електромагнитна съвместимост (LACE), Висш институт Марио Боела (ISMB), Торино. Групата представи изследователската си работа на 11тия световен конгрес за железопътни проучвания в Милано, по-рано тази година.

Aktiebolaget SKF
(publ)

За повече информация се обърнете към:
Връзки с пресата: Ниа Килстрьом, +46 31 337 2897; +46 706 67 28 97; nia.kihlstrom@skf.com

SKF е водещ световен доставчик на лагери, уплътнения, мехатроника, смазочни системи и услуги, включително услуги за техническа поддръжка, обслужване и осигуряване на надеждността, инженерингови консултации и обучение. SKF има представителства в над 130 страни и около 17 000 пункта за дистрибуция по цял свят. Годишните продажби през 2015 г. възлизат на 75 997 милиона шведски крони, а броят на служителите е 46 635. www.skf.com

® SKF е регистрирана търговска марка на SKF Group.

SKF logo