Железные дороги

Профессор Мэйлин Чжу, председатель кафедры машиностроения и руководитель Исследовательской группы по сбору энергии (EHRG) в Университете Эксетера, знакомит нас с Ze-Power (мониторинг нулевой мощности, мониторинг рельсовых путей большой площади): инновационным научно-исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC) проект, направленный на то, чтобы сделать железнодорожные пути более безопасными и надежными. Современные технологии и без того снижают трудозатраты на проверку состояния верхнего строения пути, а если еще использовать автоматизированные комплексы, то можно сократить издержки и увеличить безопасность в несколько раз.

В Великобритании железнодорожные пассажиры совершают около 1,7 миллиарда поездок в год, а 400000 тонн грузов перевозятся по сети каждый день. Это показывает степень зависимости британского народа от железнодорожной сети. Задержки и нарушение работы железнодорожной сети могут оказать существенное влияние на деятельность людей, которые сильно зависят от железнодорожного транспорта и экономики Великобритании.

Следовательно, важно обеспечить структурную целостность железнодорожных путей для бесперебойной работы сети, поскольку сбои на железнодорожных путях могут быть катастрофическими, а незапланированные работы по техническому обслуживанию могут быть очень разрушительными для работы сети. В этом случае высоко ценится возможность обнаруживать повреждение трека в режиме реального времени, прежде чем дефект сможет распространиться.

Партнерство, состоящее из университетов Эксетера и Бирмингема, работает с Network Rail над финансируемым EPSRC проектом по разработке автономной системы мониторинга состояния железнодорожных путей большой площади. Ze-Power, как его называет название проекта, получает нулевую мощность от линии сетки для проведения мониторинга. Вместо этого он будет собирать энергию от вибрации на пути, вызванные поездами, проходящими вдоль линии, чтобы включить себя и поддерживать свою работу, что является основным преимуществом системы.

В настоящее время люди должны быть отправлены для проверки железнодорожных путей, когда есть проблемы. Это может нарушить расписание поездов или даже поставить под угрозу работу операторов на пути, если на этом маршруте все еще ходят поезда из-за недопонимания. В качестве альтернативы существуют специальные поезда, оснащенные технологией мониторинга, но проблемы могут быть обнаружены только тогда, когда они проезжают через этот конкретный участок пути. Учитывая, что в Великобритании имеются огромные железнодорожные пути, было бы более эффективно с точки зрения управления железнодорожной инфраструктурой и экономически эффективным в долгосрочной перспективе, если бы система была постоянно установлена на железнодорожном пути для проведения мониторинга.

Особенности системы мониторинга

Система мониторинга позволит операторам обнаруживать неисправности, возникающие в любом месте железнодорожной сети, и предпринимать любые необходимые профилактические действия или техническое обслуживание, прежде чем неисправности станут проблемой. Поскольку система не нуждается в сетевом питании для своего источника питания, она исключает затраты на установку кабелей, что является немалой суммой, учитывая, что у Великобритании 20 000 миль пути.

У Великобритании 20 000 миль пути

Отключение кабелей также может избежать единой точки отказа, когда неисправность в кабеле может привести к прекращению работы всей системы. Другим популярным способом питания устройств является использование батарей с очень ограниченным сроком службы или энергетической емкостью. Хотя технология батарей в последнее время значительно улучшилась, все еще необходимо регулярно заменять батареи, чтобы система работала и работала, что может быть очень дорогостоящим, поскольку очень сложно заменить каждое устройство на дорожках, которые растягиваются на такой длинный путь. через разные местности и отдаленные районы. Другой проблемой, связанной с кабелями и батареями, является кража, которая может быть очень дорогостоящей для предотвращения и замены, а также разрушительной и разрушительной для железнодорожной инфраструктуры и служб после ее возникновения. Следовательно, вместо использования этих традиционных средств для питания системы, будет разработана специальная система для сбора энергии, доступной на месте, для достижения энергетической самодостаточной системы. Поскольку система адаптирована к железнодорожным путям, она не будет иметь большого значения, если ее уберут с путей, что будет удерживать людей от попыток ее украсть.

Датчики для снятия показаний

EHRG в Университете Эксетера решила использовать пьезоэлектрические преобразователи для преобразования механических колебаний на путях из-за передачи поездов в электричество для питания системы. Это позволяет собирать энергию с треков почти все время, пока они все еще используются, в том числе в туннеле, а также ночью и в темные зимние дни, что невозможно при более известной солнечной энергии. Будет разработана усовершенствованная конструкция преобразователя, чтобы обеспечить высокую мощность выработки электроэнергии и надежность для долгосрочного развертывания устройства.

Система будет состоять из нескольких датчиков, таких как акселерометры, тензометры и датчики акустической эмиссии (АЭ), для измерения различных параметров, таких как отклонение пути, отстыковка рельсовых скреплений, вибрация и взаимодействие между рельсом и колесами поезда

Датчики будут передавать по беспроводной связи измеренные данные в центр управления и эксплуатации, оснащенный передовым программным обеспечением для обработки данных, предназначенным для обнаружения признаков повреждения пути путем преобразования измеренных величин в полезную информацию, которую можно легко понять и интерпретировать, чтобы действие, которое следует предпринять. Исследовательская группа по неразрушающему контролю и мониторингу состояния в Университете Бирмингема предоставит свой опыт в мониторинге состояния железнодорожного пути для достижения этой цели.

Особенности системы мониторинга

В настоящее время большинство исследований сосредоточено на беспроводных сенсорных сетях ближнего действия, таких как ZigBee и Bluetooth, которые охватывают всего несколько сотен метров. Однако железнодорожная колея во многих странах имеет протяженность в тысячи километров, поэтому беспроводная сеть должна быть в состоянии покрывать большую площадь. Группа высокопроизводительных вычислений и сетей в Университете Эксетера возьмет на себя ведущую роль в обеспечении надежности сети и передачи данных в такой обширной области, как национальная железнодорожная сеть, при сохранении низкого энергопотребления беспроводной связи.

Исследовательские группы будут работать с подразделениями Network Rail: Track Renewals, базирующейся в Бирмингеме; «Инфраструктурные проекты» и «Телеком», базирующиеся в Милтон-Кейнсе, для понимания их спецификаций и требований для разработки технологии беспроводной связи, основанной на сборе энергии. Партнерами проекта также являются Quattro и Swiss Approval. После разработки система будет протестирована на тестовой площадке Network Rail.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить