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隨著全球都市化快速推進(jìn)和人口密度增加，軌道交通已成為現(xiàn)代大城市不可或缺的交通基礎(chǔ)建設(shè)。面對(duì)乘客流量不斷增長(zhǎng)、營(yíng)運(yùn)模式日趨復(fù)雜，以及對(duì)安全性和可靠性的更高要求，軌道交通系統(tǒng)必須加速智能化和數(shù)字化的轉(zhuǎn)型。軌道交通專用工控機(jī)憑借強(qiáng)大的運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)處理功能，結(jié)合高度耐用性與可靠性，能在持續(xù)震動(dòng)、強(qiáng)電磁波干擾（EMS）及極端氣候等嚴(yán)苛環(huán)境下保持穩(wěn)定運(yùn)行，成為優(yōu)化運(yùn)營(yíng)效率和提升乘客體驗(yàn)的關(guān)鍵支柱。廣泛展現(xiàn)在列車控制、訊號(hào)系統(tǒng)、車廂安全監(jiān)控和乘客信息顯示等應(yīng)用，不僅促進(jìn)智慧交通的發(fā)展，也確保軌道交通能夠滿足現(xiàn)代城市的需求。
本文將深入探討軌道交通專用工控機(jī)所面臨的常見挑戰(zhàn)及其必須具備的行業(yè)認(rèn)證，并通過實(shí)際案例分享，全面剖析透過軌道交通專用工控機(jī)如何推動(dòng)軌道交通的智慧化發(fā)展，最終成為智慧城市中不可或缺的核心推動(dòng)力。
軌道交通專用工控機(jī)的四大關(guān)鍵特性
軌道交通專用工控機(jī)在推動(dòng)交通智能化進(jìn)程中面臨諸多挑戰(zhàn)，不僅需要克服惡劣的安裝環(huán)境，還必須支持多樣化的應(yīng)用需求。透過四大關(guān)鍵特性，這些工控機(jī)為軌道交通系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作提供了可靠的基礎(chǔ)。
列車運(yùn)行中的持續(xù)震動(dòng)、周圍電子設(shè)備的電磁波干擾、不穩(wěn)定的電流，以及機(jī)柜內(nèi)的高溫環(huán)境，對(duì)軌道交通專用工控機(jī)構(gòu)成了嚴(yán)峻考驗(yàn)。為了確保高穩(wěn)定性與可靠性，這些專用工控機(jī)需要具備耐震與抗沖擊的能力，其中有些工控機(jī)甚至符合美國(guó)軍規(guī)耐沖擊震動(dòng)標(biāo)準(zhǔn) (MIL-STD-810H)。此外，安裝環(huán)境中可能鄰近如高壓電力系統(tǒng)和訊號(hào)設(shè)備等電波干擾源，因此強(qiáng)化的防電磁干擾能力（EMS）也是不可少的。這些專用工控機(jī)普遍還支持寬溫（-40°C到70°C）和寬壓范圍（9-48V），并采用無風(fēng)扇、無線材的設(shè)計(jì)，以確保在嚴(yán)苛環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。
- 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力
軌道交通系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用需求，需要實(shí)時(shí)處理和分析大量數(shù)據(jù)，以確保列車運(yùn)行的安全性、運(yùn)營(yíng)效率和乘客體驗(yàn)的提升。這些應(yīng)用可能涉及列車控制指令、訊號(hào)系統(tǒng)的狀態(tài)、車廂內(nèi)安全監(jiān)控、乘客信息顯示、列車位置、速度、車廂內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)等。為此，軌道交通專用工控機(jī)必須具備優(yōu)異的處理效能，以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)和實(shí)時(shí)分析。
豐富的I/O接口與靈活的擴(kuò)展性是滿足軌道交通多樣化應(yīng)用需求的必要條件。通過PCIe、Mini PCIe 、M.2等插槽，軌道交通專用工控機(jī)能夠快速添加各種附加卡、通訊模塊、I/O模塊或存儲(chǔ)設(shè)備。此外，為了連接傳感器、監(jiān)視器等設(shè)備，以執(zhí)行訊號(hào)控制、乘客信息顯示和監(jiān)控管理等應(yīng)用，專用工控機(jī)需要擁有多元且充足的I/O接口。
軌道交通系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間密集的運(yùn)行，減少維護(hù)時(shí)間和人力成本至關(guān)重要，因此軌道交通專用工控機(jī)力求實(shí)現(xiàn)低維護(hù)性。除了采用無風(fēng)扇、無線材等設(shè)計(jì)以及工業(yè)級(jí)防護(hù)來提高產(chǎn)品的可靠性外，各廠商也不斷尋求有效的解決方案以縮短維護(hù)時(shí)間。例如，Cincoze 的軌道交通專用工控機(jī)將 Reset Switch、Clear CMOS Switch、AT/ATX Mode Switch、SIM 卡插槽與前抽取式硬盤等重要配置集中配置于前維護(hù)區(qū)，如此貼心的設(shè)計(jì)不僅優(yōu)化了客戶的快速維護(hù)和管理，也在處理緊急事件時(shí)有效縮短了運(yùn)營(yíng)中斷的時(shí)間。
軌道交通認(rèn)證與標(biāo)準(zhǔn)
作為主要的運(yùn)輸載體，軌道交通的安全性是首要任務(wù)。而安裝于軌道交通系統(tǒng)中的工控機(jī)必須通過或符合多項(xiàng)認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)，以提升整體系統(tǒng)的安全性和可靠性。
EN 50155 是針對(duì)軌道交通電子設(shè)備的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了溫度、濕度、震動(dòng)沖擊、電磁兼容性、電源質(zhì)量等多方面的要求。
- 溫度范圍：依據(jù)EN 50155標(biāo)準(zhǔn)，將溫度適應(yīng)性分為多個(gè)等級(jí)，其中 TX 等級(jí)是高階的要求，需在-40°C至70°C的環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，且短時(shí)間內(nèi)（10分鐘）能耐受高達(dá)+85°C的溫度，以應(yīng)對(duì)極端的高溫情況。
- 濕度：電子設(shè)備需具備在75%至95%相對(duì)濕度下穩(wěn)定運(yùn)行的能力。電子設(shè)備必須具備防結(jié)露設(shè)計(jì)，為避免因溫度變化導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)露而造成損壞。
- 震動(dòng)與沖擊：列車運(yùn)行中頻繁震動(dòng)和偶發(fā)沖擊是常見的挑戰(zhàn)。根據(jù)EN 50155標(biāo)準(zhǔn)，電子設(shè)備需通過IEC 61373測(cè)試。
- 電磁兼容性（EMC）：EN 50155引用了EN 50121-3-2 標(biāo)準(zhǔn)，要求電子設(shè)備具備優(yōu)良的電磁兼容性（EMC）。這意味著電子設(shè)備在高壓電力、訊號(hào)系統(tǒng)等強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中，既要避免受到電磁干擾，也不會(huì)對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。
EN 45545-2 是歐洲針對(duì)軌道車輛的防火安全標(biāo)準(zhǔn)，旨在確�；馂�(zāi)發(fā)生時(shí)能夠盡可能地保護(hù)人員的安全。該標(biāo)準(zhǔn)聚焦于車輛內(nèi)部材料和部件的防火性能，將不同材料和部件劃分為多個(gè)等級(jí)（R1至R28），并根據(jù)用途對(duì)阻燃性、煙霧密度和毒性提出具體要求。以軌道交通專用工控機(jī)為例，通常需符合 R24、R25 或 R26 的要求。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，材料的防火性能被劃分為三個(gè)危險(xiǎn)等級(jí)（Hazard Levels，HL1、HL2、HL3），其中HL3是高階的防火等級(jí)，適用于隧道中或風(fēng)險(xiǎn)較高的運(yùn)行環(huán)境。
軌道交通相關(guān)的常見應(yīng)用
近年來，鐵路系統(tǒng)的恐怖攻擊事件屢見不鮮，為了確保乘客安全，火車上的實(shí)時(shí)監(jiān)控變得愈益發(fā)重要。除了可以掌握車廂內(nèi)的乘客沖突、擁擠情況、并可對(duì)異常情況發(fā)出警告，從而及時(shí)處理突發(fā)事件，保障乘客的安全。
案例分享：一家亞洲的鐵路系統(tǒng)整合商將Cincoze DI-1000 整合于NVR(Network video recorder)系統(tǒng)中，進(jìn)行車廂內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控，讓駕駛員及控制中心能夠迅速做出反應(yīng)并采取必要的行動(dòng)，確保鐵路營(yíng)運(yùn)的安全。
軌道檢測(cè)是軌道交通系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)。傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法不僅費(fèi)時(shí)，甚至容易出現(xiàn)誤差，而自動(dòng)化軌道檢測(cè)車則提供了一個(gè)高效且精確的解決方案。這些檢測(cè)車能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軌道狀態(tài)，例如磨損、變形、裂縫等問題，同時(shí)減少人工檢測(cè)所需的時(shí)間和成本，確保軌道營(yíng)運(yùn)的穩(wěn)定性和安全性。
案例分享：一家軌道維修檢測(cè)設(shè)備的制造商，將Cincoze 軌道交通專用工控機(jī)安裝在自動(dòng)化軌道檢測(cè)車上。由列車下方安裝的鐳射傳感器和鏡頭拍攝影像，并透過成像系統(tǒng)進(jìn)行軌道安全的精準(zhǔn)判斷。
火車訊號(hào)控制系統(tǒng)是軌道交通營(yíng)運(yùn)的核心，負(fù)責(zé)處理來自各類傳感器的數(shù)據(jù)，包括列車位置、速度、行駛方向等，并實(shí)時(shí)發(fā)送指令以控制訊號(hào)燈、道岔及其他關(guān)鍵設(shè)施。此外，該系統(tǒng)還能根據(jù)實(shí)時(shí)的交通狀況靈活調(diào)整列車行駛路徑，從而優(yōu)化軌道營(yíng)運(yùn)效率，確保運(yùn)輸安全與順暢。
案例分享：亞洲的一家火車營(yíng)運(yùn)商將 Cincoze DX-1100 整合于火車訊號(hào)控制系統(tǒng)中，用于優(yōu)化鐵路列車的管理方案。Cincoze DX-1100 不僅負(fù)責(zé)收集來自車廂和信號(hào)系統(tǒng)傳感器的數(shù)據(jù)，還能將GPS定位信息實(shí)時(shí)傳輸至行車控制中心，以確保列車運(yùn)營(yíng)的精確管理和高效調(diào)度。
PIS（乘客信息系統(tǒng)，Passenger Information System）能有效改善乘客的乘車體驗(yàn)，為乘客提供準(zhǔn)確的列車運(yùn)行信息、下一站到達(dá)時(shí)間、換乘建議以及緊急公告等。除了基本的行車信息發(fā)布，PIS 還能整合娛樂系統(tǒng)，如播放影片、音樂和新聞，為乘客帶來更豐富的乘車體驗(yàn)，讓旅途更加愉快和便捷。
案例分享：一家北歐國(guó)有鐵路公司希望透過乘客信息系統(tǒng)（PIS）提供實(shí)時(shí)信息的推播，包括路線圖、到站景點(diǎn)信息、出發(fā)和抵達(dá)時(shí)間以及廣告等，藉此豐富旅客的乘車體驗(yàn)并提高乘客的黏著度。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們選擇了靈活配置且強(qiáng)固可靠的 Cincoze DE-1000 軌道交通專用工控機(jī)，為PIS系統(tǒng)提供穩(wěn)定的運(yùn)行支撐。
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