t-rail

Systém t-rail slouží k předcházení poruch železničních tratí v důsledku teplotních výkyvů kolejí. Základním stavebním kamenem systému je modem s čidlem pro infračervené měření teploty.

POPIS VÝCHOZÍ SITUACE

Regulace teploty kolejí je vyžadována regulačními předpisy o současné údržbě kolejnic.

Aktuální údaje o teplotě pomáhají železničnímu personálu:

včas provést uvolnění teplotního napětí v koleji,
vyloučit práci při kritických teplotních podmínkách,
přiměřeně omezit rychlost vlaků,
zaručit stabilní provoz na kontinuálně svařovaných kolejích.

Nedodržení požadavků regulačních předpisů vede k riziku vykolejení vlaku. Železniční společnosti při nehodě trpí finančními a reputačními ztrátami kvůli omezení železniční dopravy. Stav na trati rozhoduje o omezení rychlosti jízdy na základě údajů o teplotních podmínkách kolejnic, které se dnes měří ručně.

PŘEDSTAVENÍ SYSTÉMU T-RAIL

Modem je přišroubovaný nebo připevněný pomocí velmi silného magnetu ke koleji. Modem je navržený tak, aby odolával silným vibracím. Přiměřená hustota je 1 modem na kilometr trati. Modem v nastaveném intervalu provede měření a získaná data odešle prostřednictvím LoRaWan stanice na server ke zpracování.

Jedna LoRa Base station může ovládat až 10 000 modemů – nejen t-rail modemy, ale i další jiné. Modem spolu s naměřenými hodnotami odesílá i stav baterie. Standardní baterie ubývá rychlostí 1-2 % za měsíc, velká baterie výrazně pomaleji. Při vybití baterie nebo poruše se na místě instaluje nový modem. Starý model se opraví nebo vybaví novou baterií a je připravený pro další použití.

Zpracovaná data jsou dostupná v uživatelském rozhraní aplikace, nebo mohou být předávána do stávajícího systému zákazníka. Systém posílá e-mailové a SMS notifikace. Naměřená data i agregované výsledky lze exportovat do Excelu.

Na základě výstupů systému a předpovědi počasí lze omezovat maximální rychlost vlaků na trati. Pro každou trať se nastavují přiměřené hodnoty pro varovnou a maximální provozní teplotu kolejí.

PILOTNÍ REFERENČNÍ PROJEKT

IBA Group vyvinula hardwarový a softwarový komplex t-rail skládající se z digitální platformy a bezdrátových senzorů upevněných na železničních kolejnicích sjednocených do jedné sítě. Senzory monitorují teplotu kolejnice a poté přenášejí data do řídicího systému, kde jsou všechny shromážděné informace konsolidovány. Aplikace t-rail data poté zpracuje a graficky znázorní.

Když je v kterémkoli z úseků dosaženo kritických teplot, systém t-rail automaticky zasílá upozornění (prostřednictvím SMS a e-mailu) zaměstnancům železnic a pracovníkům údržby. To vše pomáhá činit informovaná rozhodnutí vedení o omezení rychlosti pohybu vlaku a správné koordinace činností na aktuální údržbě trati.

Klientská aplikace je určena pro zobrazení aktuální situace na mapě, analýzu historických dat, prohlížení oznámení a nastavení parametrů pro kolejnice. Serverová část se používá k hostování klientského rozhraní a databáze a shromažďování informací ze senzorů IoT, výpočtům hodnot teploty, periodické kontrole teplot a odesílání SMS a emailových notifikací v kritických situacích.

Výsledky projektu

Skupina IBA společně se společností Track Service of the Belarusian Railways provedla zkušební provoz t-rail na skutečném zkušebním místě. Základní stanice LoRa byla instalována na osvětlovacím stožáru ve stanici Minsk Sortirovochny ve výšce 20 m nad úrovní terénu. Teplotní senzory byly umístěny ve vzdálenosti 600 až 2 500 m od základnové stanice.

Systém funguje za reálných provozních podmínek. Teploty kolejnice detekované senzory jsou přenášeny do systému, zpracovány a archivovány. Všichni uživatelé, kteří byli součástí testovací skupiny, obdrželi oznámení SMS včas. Vliv povětrnostních podmínek (déšť, sníh, negativní teploty) neměl žádný vliv na výkonnost prvků systému. Nebylo zjištěno žádné rušení z trolejového vedení, vlaku a posunovací rádiové komunikace.

POPIS PRVKŮ SYSTÉMU

Na objednávku IBA Group byla v závodě MPOVT vyrobena pilotní dávka pouzder pro teplotní senzory. Parametry pouzdra a senzoru:

Třída krytí – IP67
Rozsah měření teploty od -70 do + 260 ° C (± 0,5 ° C)
Dosah přenosu dat až 15 km (LoRaWAN stanice je ve výšce 15 metrů)
Závěsná montáž na hrdlo kolejnice

Pouzdro obsahuje:

Baterii
Rádiový modem
Senzor teploty
Anténu

Tělo senzoru je namontováno na hrdle kolejnice typu R-65 pomocí standardního otvoru vyvrtaného pro obtokové konektory 9,8 mm.

Aplikace t-rail

Rozhraní systému (tenkého klienta) poskytuje:

vizualizaci odečtů teplotních senzorů na mapě a grafech;
nastavení parametrů kritických režimů „VAROVÁNÍ“ a „ALARM“;
tvorba notifikací e-mailem a zasílání SMS uživatelům o dosažení teploty na úrovni „VAROVÁNÍ“ a „ALARM“;
registrace uživatelů;
archivaci akcí uživatelů a odeslaná oznámení;
administrační aplikaci (spouštění, mazání uživatelů, odebírání, přidávání senzorů, konfigurace režimů)