火车网络以提高正常运行时间和安全性

撰写者： Alex Jablokow

• 工业物联网
 
• 2015年7月2日

背部

长达14万英里的美国私人货运铁路系统被广泛认为是世界上最好的。每天，有24,000辆机车和36.5万辆货运车运载着全国40％的货运量。货运铁路拥有22,000英里的轨道，公共客运铁路公司Amtrak在该轨道上运行。

七条大型1级铁路主导着货运铁路业务。所有人都在传感器，通信，处理和集成功能方面进行了投资，以帮助他们更好地了解其操作，增加吞吐量并最大程度地减少事故。通过物联网整合这些功能是其未来成功的关键。

铁路经理们很清楚，他们对庞大网络的了解不足。例如，全美大约一半的路段仍处于行业所谓的“黑暗领地”，铁路控制人员看不见，通过工程师发出的语音消息得以保存。在这些地区（大部分在西方地区），没有信号，仍然需要由从火车上爬下来的人用手投掷开关。

即使大多数交通都在有信号和传感器的区域，但大多数传感器只是在说火车何时经过某个点，而不是火车的速度或是否在加速。铁路一直专注于照亮那个黑暗的领域，并获得态势感知。

安全

根据美国联邦铁路协会的统计，在所有与铁路相关的事故中，有60％以上是人为错误造成的。这就是所谓的积极列车控制（PTC）所针对的领域。

PTC的最新消息是2015年5月12日在宾夕法尼亚州发生的Amtrak出轨事件-该技术已安装在那条履带上，但尚未运行。如果它一直在工作，则很可能可以避免崩溃。

PTC是一种复杂且可预测的系统，可以监视火车的位置和速度，告知信号设备火车的存在，并在操作员出现错误时自动控制火车的速度。

一些铁路公司抱怨说该系统价格昂贵，并且只能防止部分事故发生。例如，有一些人死于交叉路口的撞车事故，有人闯入过道，这两种情况都不会受到PTC的影响。尽管如此，还是有很多有希望的好处。

PTC是物联网在行动，收集信息，对其进行处理以及将其用于优化性能和快速而适当地做出关键决策的一个很好的例子。

音量增加

鉴于每英里的成本约为250万美元，货运铁路并没有铺设很多新的轨道。因此，货运量的增加必须通过现有的网络。

长途货运列车的平均速度为每小时20到25英里。机车当然能够以更高的速度拉动火车，但是铁路场的拥挤，故障和对火车位置的精确知识的缺乏都带来了限制。

诺福克南方航空（Norfolk Southern）估计，平均速度提高1英里/小时可带来2亿美元的额外收入。物联网速度，流量和位置数据的集成将允许平均速度的提高，从而提高数量和收入。

从被动维护到预测性维护

铁路车辆或机车中的关键故障点是车轴轴承。例如，Union Pacific已沿其轨道每二十英里放置一个红外传感器，以检测轴承是否过热。它还具有轨道旁的麦克风，可以听到磨损的声音。在重载煤火车的最高风险，最高后果的情况下，它使用超声波来查找正在行驶的火车中车轮的缺陷。

这些信息沿着光缆沿着轨道发送到奥马哈的UP数据中心。每天分析2000万个传感器读数。为操作员标记了潜在的问题，然后由他们决定问题是否需要立即进行干预，或者可以等到下一次维护停止。

铁路目前对维护问题做出反应。仅当检测到问题时才响应。像其他行业一样，铁路也急于转向预测性维护，在这种情况下，对故障模式的了解使得有可能创建算法来预测和处理维护问题，然后再将其表现为性能故障。结果是减少了在车间的时间，并节省了更多的时间。

铁路传感器问题

传感器是物联网的基础。它们是有关物理世界的信息源。

轨道车辆的传感器需要坚固耐用，能够长时间工作而无需充电。例如，那些黑暗区域中的沉重开关位于偏远，恶劣的区域，远离电力线和蜂窝链路。

铁路运营商会在任何地方都喜欢传感器：测量油罐车的压力，指示舱盖是打开还是关闭，注意手刹是否打开，测量冷藏车的温度。目前，该技术根本无法提供全面的解决方案。

铁路和其他地方的传感器是未来十年的关键技术增长领域。

可见的，容易错过的

媒体被“变形”技术，拐点，戏剧性和可见变化所吸引。在过去的几年中，铁路速度仅增长1％或2％几乎是不值得关注的。

但是永远不要低估基于物联网的渐进式改进的力量。在一段时间内，似乎什么都没有发生，然后一切都会有所不同。

图像由洛科史蒂夫  在Flickr（CC BY 2.0）

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