簡介
火車車輪是鐵路系統中最關鍵的組件之一，即使是微小的缺陷也可能導致安全風險、維護成本增加和服務延誤。現代的火車車輪缺陷檢測 (TWDD) 系統採用高速攝影機和沿軌道安裝的感測器，在火車經過時捕捉車輪影像和振動數據。這些系統需要即時的邊緣處理，以在裂縫、平點和磨損成為操作危險之前進行檢測。
為了支援這些要求嚴苛的工作負載，鐵路營運商需要一台工業電腦，能夠直接在軌道旁處理大型影像數據集和感測器輸入，而且通常是在戶外或容易振動的環境中。本案例研究展示了 Premio 如何與一家領先的鐵路科技公司合作，利用堅固耐用且支援 PoE 的邊緣電腦來為其火車車輪缺陷檢測解決方案提供動力。
公司簡介
該客戶是印度鐵路領域值得信賴的技術供應商，專門從事號誌與電信、鐵路車輛和軌道設備。他們在為印度鐵路、地鐵和快速運輸系統提供創新解決方案方面擁有悠久的歷史。公司專注於安全和營運效率，整合了人工智慧驅動的分析和現代感測技術，以提升鐵路基礎設施的效能。
挑戰
在早期的部署中，客戶的火車車輪缺陷檢測系統面臨多項限制，影響了效能和可維護性：
額外的硬體複雜性
外部 PoE 交換器增加了安裝時間，佔用了軌道旁機櫃內更多空間，並且需要額外的電力和散熱考量。
頻寬限制
外部 PoE 解決方案在高速攝影機數據傳輸方面表現不佳，偶爾會導致幀丟失和不完整的缺陷分析。
更高的維護與停機時間
更多的組件意味著更多潛在的故障點。維護和排除外部 PoE 設備的故障增加了營運成本和非預期停機時間的風險。
嚴苛的人工智慧處理能力
隨著火車車輪檢查技術演進到包含人工智慧驅動的分析，先前的硬體難以處理進階影像辨識和預測性維護任務。客戶需要一台能夠支援更高人工智慧工作負載以進行未來演算法增強的 IPC。
可擴展性問題
增加更多攝影機或感測器需要重新設計 I/O 配置，限制了系統在未來檢查要求下擴展的靈活性。
解決方案
客戶需要一個能夠處理來自多個軌道攝影機高速影像的計算平台，同時易於安裝並在惡劣的鐵路環境中進行維護。經過評估，他們選擇了 Premio 的 ACO-6000-CML 無風扇、經鐵路認證的電腦，該電腦透過兩個 EDGEBoost I/O 模組原生支援八個 PoE LAN 埠。
為何直接 PoE 很重要
先前的解決方案，基於攝影機的檢測系統需要一個獨立的 PoE 交換器來為攝影機供電並將數據傳輸到電腦。這增加了佈線複雜性，需要額外的配電，並產生另一個潛在的故障點。
有了 ACO-6000-CML：
- 每台攝影機都使用單一乙太網路電纜直接連接到電腦。
- 電力和數據同時傳輸，無需獨立的電源轉接器或外部 PoE 交換器。
- 簡化機櫃設計，減少安裝時間，節省空間，並提高整體系統可靠性。
用於進階車輪分析的人工智慧處理能力
火車車輪缺陷檢測系統依賴人工智慧驅動的影像和數據分析，以確保鐵路安全和營運效率。由於此視覺人工智慧工作負載的處理要求仍然很低，因此第十代 Intel Core TE 處理器可以簡化接收多個視訊數據流並利用人工智慧推論來檢測預訓練模型中異常的工作負載。
透過此處理器，系統可實現：
- 檢測車輪缺陷以增強安全： 及早識別裂縫、平點和其他缺陷，以防止故障。
- 監測車輪磨損： 追蹤車輪輪廓的漸進變化，以排程適時的維護。
- 異常車輪行為警報： 檢測不規則振動或噪音模式，以立即引起操作員注意。
- 預測性維護協助： 使用數據驅動的模型來預測潛在問題，減少停機時間和維修成本。
- 確保最佳車輪與軌道互動： 分析車輪幾何形狀和對齊方式，以改善行車品質並減少軌道磨損。
符合鐵路要求及認證
ACO-6000-CML 專為嚴苛的鐵路環境而設計，具備：
- 符合 EN50155 和 EN50121-3-2 標準，確保在鐵軌附近安全可靠地運行。
- 第10代Intel® Comet Lake-S處理器（最高65W/35W TDP）和高達64GB DDR4記憶體，提供即時瑕疵檢測演算法所需的處理能力。
- 彈性儲存，配備一個內部和兩個熱插拔2.5吋SATA硬碟，實現快速資料處理和簡易現場維護。
- 堅固的設計，支援-25°C至70°C操作，50G衝擊和5Grms振動。
透過將高速PoE相機直接整合到ACO-6000-CML中，客戶實現了資料擷取和邊緣分析的單一設備解決方案，減少了額外的硬體，同時提高了檢測準確性並減少了停機時間。
效益
- 簡化架構：移除外部PoE交換器，減少佈線、空間需求和潛在故障點。
- 提高可靠性：減少元件數量意味著更少的維護需求和更高的瑕疵檢測系統正常運行時間。
- 增強即時處理能力：高效能CPU和高速介面支援多個相機串流，實現快速、準確的車輪分析。
- 可擴展且面向未來：內建PoE和彈性I/O，無需重新設計即可輕鬆添加感測器或進階分析軟體。
- 合規與安全：通過鐵路環境認證，確保安全、長期的部署。
結論
透過整合Premio具備原生8x PoE支援的ACO-6000-CML電腦，客戶簡化了列車車輪缺陷檢測系統並提高了營運可靠性。此解決方案不僅簡化了安裝和維護，還為未來的鐵路安全創新提供了強大、堅固且可擴展的平台。