概要
パンタグラフのメンテナンスは、電車で長い間問題となっていました。この機器は列車の天井に据え付けられ、頭上の電線から鉄道へ電力を供給する吊り線と接触するために必須の役割を持ちます。しかし、定期的に車庫で行われる従来の手作業による検査では、パンタグラフの不良が問題を起こす前に必ずしも検出できていませんでした。このため、頭上の配線が破損して長い間路線で遅延を起こし、復旧が高価につき、深刻な安全上の懸念を生んでいました。そこで、鉄道ネットワークの運行業者とインフラの所有主は、パンタグラフをリアルタイムにモニタリングし、事前に問題に対処できる技術を探っています。
欧州を拠点として、インテリジェントなモニタリングソリューションのプロバイダーが、列車のモニタリングで運行上の意思決定を改善するため、ステレオビジョン技術と人工知能に基づく世界初のパンタグラフ状態のモニタリングシステム（PCMS）を設計しました。同社のソリューションは、鉄道路線に沿って検査地点を実装する路傍システムであり、検査箇所を通過するパンタグラフの画像を取得します。処理した画像に基づいてパンタグラフの正常動作を分析し、モニタリング対象のパンタグラフが指定されたしきい値に達した場合にアラームと通知を発し、素早く対策を行り、損傷を防げるようにします。
データはリアルタイムにクラウドへアップロードされて専門の担当者がアクセスし、パンタグラフの摩耗傾向に関するビッグデータ分析（例えば、炭素片の変化の履歴は、パンタグラフの摩耗度合と寿命を示す重要な識別子です）を行って、予測可能な予防メンテナンスを実施できるようにします。定期的な車庫での検査は、各列車に対し、10週間程度に一度しかおそらく行なわれません。沿線のリアルタイムモニタリングシステムは、列車を運行から外すことなく、各行程の最中に数回、検査を実施できます。
この自動化されたリアルタイムのモニタリングシステムは、メンテナンス業者が手作業による検査のために客車の天井へ登る必要を減らし、より安全な作業環境とメンテナンスのスケジュールを最適化するツールが提供されます。ネットワーク全体の運用について、インフラのリスクを減らし、運用効率を改善し、鉄道車隊の可用率を最大限に引き上げ、鉄道の未来をデジタル化で持続可能な未来に導くのに役立ちます。
課題
鉄道環境での屋外アプリケーションに対する優れた堅牢性
そのような沿線モニタリングシステムは、屋外環境での天候条件に耐える必要があります。通過した列車が引き起こす振動や衝撃、また高電圧のインフラが発する電磁干渉に晒されます。これらのマイナス要因を解消できる堅牢設計が、安定して信頼できる日常運行を保証するために、組込みシステムで不可欠となります。
画像処理とAIコンピューティングに要求されるパフォーマンス
鉄道環境での過酷な条件が理由で、システムは3D画像処理とAI分析を行えるだけの処理能力を備える必要があります。放熱やその他の信頼性に影響を与える要因を克服できるよう、コンピューターの設計者にはより高い挑戦が突きつけられます。
解決法
この3Dパンタグラフモニタリングシステムは、次の要素で構成されています。高度な摩耗アルゴリズムで使用する天候データを収集する測候ステーション、通過した列車の位置、速度、方向を検出する低出力のモニタリングシステムレーザー光を放射するレーザーテレメーター、パンタグラフに連結された客車のIDを読み取ってモニタリング対象のパンタフラフを左右から近距離で撮影する高度なカメラシステムです。
システムの心臓部としてNeousysの組込みコンピューター、Nuvo-7000シリーズが存在します。すべてのシステム要素へI/Oのリンクを提供して、モニタリングデータを取得し、立体視カメラからパンタグラフの左右を撮影した画像を統合して正確な3Dモデルを作成し、定義済みの条件に対してパンタグラフの状態を評価する機械学習アルゴリズムを実装します。
Neousys Nuvo-7006LPの利点
過酷な屋外環境でのアプリケーション向けに設計された最高の堅牢組込みシステム 、Nuvo-7000シリーズは-25°C～70°Cの広範囲動作温度を持ち、動作時の耐衝撃性と耐振動性で米国の軍事規格認証（MIL-STD-810G）を取得し、EMC性能でCE/FCCクラスAに認定されています。
十分なグラフィック処理性能、3D画像処理に必要な大容量のストレージと高速データスループット、機械学習分析を実行できる余裕の演算処理性能を理想的な価格対性能比で実現し、高性能なエッジAIコンピューター です。
多彩で柔軟なI/O構成 により、ステレオカメラなどのシステム要素への接続を満たし、測候ステーションと通信し、アドオンカードを通じてアプリケーションを拡張できます。
