Giới thiệu

Sự kết hợp của Internet các thứ (IoT) vào cơ sở dữ liệu tín hiệu đường sắt về cơ bản là tái cấu hình lại cách mạng đường sắt hoạt động. Bằng cách kết nối, kết nối và phân tích thời gian thực vào hệ thống tín hiệu, đường sắt đang di chuyển từ trạng thái tĩnh, thời gian có khả năng điều khiển bằng cách sử dụng lại cơ sở dữ liệu. Việc này không chỉ cải thiện sự an toàn và đáng tin cậy mà còn mở rộng mức độ năng lượng và hiệu quả mới. Khi đường sắt trên toàn cầu tiếp tục tăng, việc cung cấp tín hiệu cho phép tăng, việc sử dụng đường sắt sẽ cung cấp đường dẫn để đáp ứng nhu cầu mà không cần hy sinh hoặc giảm chi phí cơ sở hạ tầng.

Tín hiệu đường sắt truyền thống phụ thuộc vào hệ thống chặn cố định, nơi chỉ dành cho tàu hỏa sau khi tàu hỏa trước đã thoát ra. Trong khi được chứng minh, hệ thống này vốn đã bị hạn chế về khả năng và thời gian đáp ứng. oT biến đổi mô hình này bằng cách cho phép liên tục, thực sự giám sát sức khỏe, vị trí tàu hỏa và môi trường. Kết quả là một mạng lưới có khả năng dẻo dai hơn, thích nghi có thể phản ứng lại sự nhiễu chỉ trong giây thay vì phút.

Hiểu Iot trong việc ra hiệu cho đường sắt

Những thiết bị này thu thập và trao đổi dữ liệu qua mạng an toàn với hệ thống điều khiển trung tâm hoặc các nút điện toán. dữ liệu được phân tích, hoặc trong đám mây, để tự động đưa ra quyết định về các trạng thái tín hiệu, tốc độ hạn chế và định tuyến.

Điều quan trọng là các công nghệ hiệu lực bao gồm mạng lưới mạng rộng rộng lớn (LPWAN), 5G và các giao thức mã hóa tiên tiến. Không như Iot, đường sắt IoT phải đáp ứng tiêu chuẩn độ chặt, đáng tin cậy và an toàn (v. d. S. L. L. 4). L. L.: Một sự kết hợp không chỉ là một nâng cấp kỹ thuật mà còn là một sự thay đổi trong triết lý kỹ thuật từ hệ thống đóng, độc quyền để mở, nền tảng có thể tương tác.

Để có một cái nhìn rộng hơn về vai trò của IoT trong đường sắt, xin xem [FLT: 0] các phương tiện liên lạc và đánh dấu .

Công nghệ lõi đằng sau tín hiệu oTTEnable

Bộ cảm biến và bộ phận hoạt động

Nền tảng của bất kỳ hệ thống tín hiệu IoT nào là mạng cảm biến. Theo dõi các cảm biến gắn kết với nhau có tính chất đường sắt, hiệu ứng bánh xe và nhiệt độ chung quanh. Các máy tính chạy bằng điện tử, một lần hoàn toàn cơ khí, bây giờ tích hợp các mô- đun không dây cho việc chẩn đoán từ xa. Máy quay phim bên cạnh với thị lực máy phát hiện các vật thể trên đường ray, các hình thể biểu đồ, và số hành khách tại các trạm. các máy quay điện tử, như máy điện và đầu tín, được trang bị bộ điều khiển IoT để báo cáo và điều chỉnh trạng thái từ xa.

Giao thức liên lạc

Hệ thống di sản phụ thuộc vào mạch và dây cáp.

  • LTER (LTETerm Term Evolution for Railways) – một tiêu chuẩn tế bào dành riêng cho việc huấn luyện giao tiếp trên mặt đất.
  • 5G – cung cấp một giao tiếp cực kỳ dễ dàng với tần số thấp (URLC) thích hợp để chuyển động các tín hiệu chuyển động.
  • WisFi 6 và mạng lưới cho các trạm và nhà kho.
  • LoRaWAN cho năng lượng thấp, bộ cảm biến tầm xa (v. d., giám sát môi trường).

Mỗi giao thức phải được cứng rắn chống lại sự can thiệp điện từ và tấn công mạng. Ủy ban kỹ thuật [FLT: 0] [FLT: 0] trên đường sắt [FLT: 1] xuất bản những tiêu chuẩn hướng dẫn các thực hiện này.

Phân tích dữ liệu và tính cạnh

Dữ liệu cảm biến thô là vô nghĩa, không cần giải thích. Hệ thống tín hiệu IoT dùng khả năng tính toán cạnh để xử lý dữ liệu gần nguồn, giảm độ phân giải và băng thông. Chẳng hạn, một nút rìa có thể phân tích rung động từ tàu qua đường ray để phát hiện một đường ray bị hỏng trong vòng một phần nghìn giây, kích hoạt tín hiệu bị hỏng ngay lập tức. Phân tích trung tâm phân tích dữ liệu rồi tổng hợp dữ liệu qua mạng để xác định xu hướng, thời gian biểu tối ưu, và dự đoán cửa sổ.

Mô hình máy học, được đào tạo về các mẫu thất bại lịch sử, có thể dự đoán khi nào động cơ quan quan quan trọng có khả năng thất bại, cho phép thay thế trong giờ nghỉ của máy tính. cấp độ tự động hóa này yêu cầu các đường ống dữ liệu mạnh và các biện pháp an ninh mạng, thảo luận sau.

Những ứng dụng và lợi ích then chốt

Việc theo dõi và tránh sự va chạm thời gian thật

Trên hệ thống cảm biến bảng điện tử và đơn vị đo lường đều đặn cung cấp dữ liệu cách liên tục, thay đổi vị trí không bị ảnh hưởng. Điều này cho phép việc di chuyển các đường truyền có “sự chặn của các khối vi tính di chuyển với nó. Hệ thống tín hiệu liên tục tính toán khoảng cách an toàn dựa trên tốc độ, dốc và thời tiết, cho phép tàu chạy gần nhau mà không gây hại.

Bảo tồn dấu vết và tín hiệu

Các thiết bị cảm biến có thể được sử dụng trong một thời gian cố định, dẫn đến việc làm hay bỏ lỡ các lỗi không cần thiết.

Để bảo trì tính năng dự đoán trên đường sắt, hãy tham khảo ý kiến [FLT: 0] về tính năng kỹ thuật Railway [FLT: 1).

Sự thiếu hụt và quản lý giao thông tăng

Với dữ liệu thời gian thực từ nhiều tàu và cơ sở hạ tầng, trung tâm điều khiển giao thông có thể điều chỉnh một cách năng động các tuyến và hồ sơ tốc độ. IoT cho phép kiểm soát hạt: thay vì đặt một giới hạn tốc độ riêng lẻ cho một khu vực, tín hiệu có thể thay đổi mỗi loại theo dõi. Điều này tối ưu hóa năng lượng tiêu dùng và giảm đi. Ví dụ, một chuyến xe lửa có thể được đưa ra một đợt màu xanh lá cây dựa trên trọng lượng và khả năng co dãn, ngăn chặn các điểm dừng không cần thiết.

Năng lượng hiệu quả

Hệ thống tín hiệu tự tiêu thụ năng lượng, đặc biệt khi sử dụng đèn phát sáng hoặc di động chuyển logic. Tín hiệu LED có khả năng điều khiển qua mạng có thể bị mờ đi khi không có tàu hỏa nào tiếp cận và báo cáo tiêu thụ năng lượng. Ngoài ra, bằng cách làm mịn dòng chảy giao thông và giảm chu kỳ tăng tốc/ chuyển động gia tốc, việc phát tín hiệu giảm năng lượng toàn bộ. Một phi công ở Java cho thấy giảm 12% năng lượng sau khi thực hiện tiến hành tốc độ theo định tuyến IoT.

Sự phấn khởi thật sự trên thế giới

Hệ thống điều khiển tàu hỏa châu Âu (TIẾNG TIẾNG) và IoT

ETCS, trung tâm của hệ thống quản lý giao thông trên mạng Châu Âu (ERTMS) đã là một hệ thống tín hiệu kỹ thuật số. Tuy nhiên, cấp ETCS đầu tiên phụ thuộc vào các điểm baliss và các trung tâm đài phát thanh. Thêm vào bộ cảm biến vật liệu có sẵn vào cơ sở hạ tầng ETS (TTTSS) là hệ thống giám sát baliss, công tắc và tín hiệu điện tử. Thiết lập tập hợp các thiết bị kiểm tra dịch chuyển EU của hệ thống lT2 của U có khả năng tích cực thu thập dữ liệu thực tế để thu thập dữ liệu có ích cho các tài sản bên cạnh vị trí. Trong [L: TT] Cơ quan quản lý [FT], Bản quyền điều khiển [FT] có thể điều khiển [FT], công cụ chuyển đổi [FT], công cụ chuyển động [FT], Bản đồ tần xuất trên các dữ liệu số điện tử đôi, tôi đã triển khai của nó.

Những dự án đường sắt thông minh ở châu Á

Gần đây, hệ thống truyền hình tốc độ cao của Trung Quốc triển khai trên 100.000 cây số theo dõi, theo dõi mọi thứ từ nhiệt độ đường sắt đến sức mạnh của tàu hỏa, “Dedicor Corridor ” trong việc kết hợp tín hiệu di chuyển tốc độ tối thiểu là 110km/h.

Những thử thách để vượt qua

Điểm yếu an ninh mạng

Kết nối thiết bị tín hiệu tới mạng IP mở ra bề mặt tấn công. Một bộ cảm biến bị tổn thương có thể gửi dữ liệu giả, dẫn đến khía cạnh tín hiệu không chính xác. Vào năm 2022, một đường sắt lớn ở châu Âu đã trải qua một cuộc tấn công bằng phương tiện chuộc làm hỏng lịch trình tàu, mặc dù tín hiệu vẫn an toàn do việc thiết lập hệ thống dự phòng thiết bị hỗ trợ an toàn. Tuy nhiên, ngành công nghiệp này phải chấp nhận không có cấu trúc đáng tin cậy, khởi động an toàn, được mã hóa thông tin và kiểm tra thâm nhập thường xuyên. Tiêu chuẩn như IEC 62443433 cung cấp một khuôn khổ cho hệ thống an toàn công nghiệp công nghiệp công nghiệp công nghiệp công nghiệp công nghiệp.

Khả năng giao tiếp và tiêu chuẩn hóa

Các đường sắt hoạt động với hệ thống sở hữu. Sự kết hợp IoT đòi hỏi định dạng dữ liệu chuẩn và hệ thống ADIs để cho phép thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau hoạt động cùng nhau. Các tổ chức như [FLT: 0] Cơ quan Liên bang Âu Châu (FLT: 1] đang đẩy nhau để có giao diện mở, nhưng quyền sở hữu bị phân mảnh và nâng cấp chu kỳ chậm. Không có khả năng tương tác, không thể chấp nhận được các mảnh tiếp nhận và không mang lại lợi ích toàn bộ mạng.

Cơ cấu và đầu tư

Việc triển khai hàng ngàn cảm biến, nâng cấp các tháp thông tin và lắp đặt các đơn vị tính cạnh cần có vốn đáng kể. Nhiều đường sắt hoạt động trên các ngân sách chặt chẽ và xe đạp cứu trợ dài (30+ năm để ra hiệu). Cần phải có sự phân tích rõ ràng về việc trả lại các chi phí, thường dùng các dự án thí điểm và các kế hoạch cuộn tròn. Chính phủ và các ngân hàng phát triển ngày càng tăng quỹ dựa trên IoT để báo hiệu như một phần của các hoạt động vận tải bền vững.

Tương lai của Iot trong việc ra hiệu cho đường sắt

Tìm kiếm phía trước, sự hội tụ của IoT với trí thông minh nhân tạo và cặp song sinh kỹ thuật số sẽ tạo ra mạng lưới tín hiệu tự đánh dấu. các tàu sẽ liên lạc với nhau và thương lượng để tìm các khe cắm mà không cần sự can thiệp của con người. cạnh AI sẽ cho phép phát hiện thời gian thực sự của sự khiếm khuyết, trong khi Blockchain có thể đảm bảo sự toàn vẹn của dữ liệu cho việc kiểm tra.

Các nhà nghiên cứu tại EEE’s Transions on Intelligenation System thường xuyên công bố những tiến bộ trong việc kiểm soát đường sắt. Vì vậy, khi 5G trưởng thành và 6G xuất hiện, sự dễ dàng và khả năng hạn chế sẽ tan rã, nên những tình huống có thể gây ra nhiều tín hiệu phức tạp hơn.

Kết luận

Sự kết hợp của các thiết bị IoT vào cơ sở hạ tầng không chỉ đơn thuần là một sự nâng cấp tăng dần - nó là một sự thay đổi nền tảng. bằng cách sử dụng các cảm biến, mạng truyền thông tiên tiến, và các mạng lưới liên lạc thực sự, và các phân tích thời gian thực, đường sắt đang đạt mức độ an toàn, khả năng và hiệu quả không thể thay đổi. trong khi những thách thức như an ninh mạng và khả năng tương tác vẫn còn tồn tại, quỹ đạo là rõ ràng: mục tiêu của việc đánh dấu và tàu hỏa chính mình. đối với các nhà điều hành, thời gian đầu tư vào hệ thống báo cáo IoTT hiện nay, là để chống lại các mạng lưới của họ đang tăng lên và đang phát triển các mối đe dọa.