Monitoring górnej sieci trakcyjnej z wykorzystaniem bezprzewodowej sieci sensorowej – węzeł pomiarowy

• Autorzy: Karwowski K. , Kuciński M. , Kulig E.

Warianty tytułu

EN

Overhead contact line monitoring using wireless sensor network – sensor node

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wraz ze wzrostem prędkości pojazdów trakcyjnych rośnie potrzeba utrzymania sieci trakcyjnej w odpowiednim stanie. Konieczny jest ciągły monitoring i diagnostyka pozwalające wykrywać zjawiska pogarszające jakość odbioru energii z sieci trakcyjnej takie jak: nadmierne zużycie nakładek stykowych czy złe nastawy odbieraka prądu pojazdu. Jedną z metod jest umieszczenie czujników przyspieszenia na górnej sieci trakcyjnej. Analiza przebiegu tej wielkości fizycznej pozwoli określić stan układu sieć jezdna - odbierak prądu. Wybranie łączności bezprzewodowej jako medium transmisyjnego pomiędzy elementami sieci sensorowej, pozwala ominąć konieczność izolacji elektrycznej elementów sieci. Projekt musi uwzględniać niskie zużycie energii a także metody jej pozyskiwania z dostępnych źródeł odnawialnych. Jako standard komunikacyjny wybrano Bluetooth 4.0 Low Energy. Jest on dedykowany dla konsumenckich urządzeń czujnikowych, lecz jego zalety mogą znaleźć zastosowanie również w obszarze przemysłu. W artykule przedstawiono projekt i realizację sieci pozwalającej zbadać przebieg przyspieszeń sieci jezdnej. Opisano wykorzystane rozwiązania sprzętowo-programowe. Zaprezentowano wstępne wyniki pomiarów laboratoryjnych.

EN

Together with increasing traction vehicle’s speed a need to maintain a traction network in an appropriate state rises. Constant monitoring and diagnostics is necessary, allows to detect unfavorable phenomenon deteriorating power receive quality e.g.: excessive wear of contact strips, incorrect vehicle’s trolley settings. One of the methods is to place acceleration sensor on overhead contact line. Waveform’s analysis should allow estimation of traction network – trolley system shape. Wireless network selection as sensor network communication medium bypasses necessity for electric insulation between network’s elements. The design has to take into an account low power usage and renewable sources energy harvesting methods. Bluetooth 4.0 Low Energy as transmission medium was chosen. It is dedicated for customer marker, however its multiple advantages can be exploited in industrial sensors. In paper was presented design and realization of wireless sensor network to investigate the catenary line acceleration. Hardware and software solution was described. Preliminary laboratory measurement’s results were presented.

Słowa kluczowe

PL

kolej; pojazd szynowy; trakcja

EN

rail; rail vehicle; traction

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 22, nr 12
• Strony: 2644--2649
• Opis fizyczny: Bibliogr.18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Karwowski K.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Katedra Inżynierii Elektrycznej Transportu; 80-233 Gdańsk; ul. G. Narutowicza 11/12

autor

Kuciński M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Katedra Inżynierii Elektrycznej Transportu; 80-233 Gdańsk; ul. G. Narutowicza 11/12.

autor

Kulig E.

• Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, Oddział Badawczo Rozwojowy Urządzeń Sterowania Napędów; 87-100 Toruń; ul. S. Batorego 107

Bibliografia

• 1. Grudén M. et al.: Diversity Techniques for Robustness and Power Awareness in Wireless Sensor Systems for Railroad Transport Applications. Sustainable Wirel. Sens. Net., InTech 2010.
• 2. Hodge V. J., O’Keefe S., Weeks M., Moulds A., Wireless Sensor Networks for Condition Monitoring in the Railway Industry: A Survey. IEEE Transactions On Intelligent Transportation Systems, vol. 16, No. 3, June 2015.
• 3. Jarzębowicz L., Judek S., Monitoring i diagnostyka nakładek stykowych kolejowych odbieraków prądu z wykorzystaniem systemu wizyjnego 3D. Przegląd Elektrotechniczny, No. 8 2013.
• 4. Judek S., Jarzębowicz L., Algorithm for automatic wear estimation of railway contact strips based on 3D scanning results,” in 2014 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE), 2014, pp. 724–729.
• 5. Judek S., Karwowski K., Mizan M., Wilk A., Modelowanie współpracy odbieraka prądu z siecią trakcyjną. Przegląd Elek-trotechniczny, No. 12 (2015).
• 6. Karwowski K., Diagnostyka sieci trakcyjnej i monitoring odbieraków prądu. Wiadomości Elektrotechniczne 7/2015.
• 7. Karwowski K., Kuciński M., Sieci sensorowe wykorzystywane w monitoringu i diagnostyce obiektów trakcji elektrycznej. SEMTRAK 2014 – XVI Ogólnopolska Konferencja Naukowa Trakcji Elektrycznej. Kraków, 2014.
• 8. Karwowski K., Michna M., Mizan M., Wilk A.: Analiza drgań przewodu jezdnego sieci trakcyjnej w aspekcie oceny jej stanu technicznego. Logistyka nr 3/2015.
• 9. Kiessling F. et al., Contact Lines for Electrical Railways: Planning - Design - Implementation – Maintenance. Wiley VCH, 2009.
• 10. Koyama T., Detection of pantograph failures using sensors fixed to the catenary system. Railway Tech. Avalanche. No. 41, December 27, 2012.
• 11. Kumar A. et al.: An Industrial Perspective on Wireless Sensor Networks - A Survey of Requirements, Protocols, and Chal-lenges. IEEE Comm. Surveys & Tutorials, 2014.
• 12. Liu Y. et al.: Application of Wireless Sensor Mesh Networks In ITS. Pacific-Asia Conf. Circuits, Comm. and Syst., 2009.
• 13. Mizan M., Karwowski K., Karkosiński D., Monitoring odbieraków prądu w warunkach eksploatacyjnych na linii kolejowej. Przegląd Elektrotechniczny, No. 12 (2013).
• 14. Trasvifia-Moreno C. et al.: WiFi Sensor Networks: A study of energy consumption. 11th Int. Multi-Conf. Syst., Sig. and Devi-ces, 2014.
• 15. Usuda T., Ikeda M., Koyama T., Detecting method of pantograph failure by measuring catenary vibration. SPARK, 2013.
• 16. Usuda T., Ikeda M., Yamashita Y., Method for Detecting Stepshaped Wear on Contact Strips by Measuring Catenary Vibration. QR of RTRI, Vol. 52, No. 4, Nov. 2011.
• 17. Wilk A., Karwowski K., Judek S., Mizan M.: A new approach to determination of the two-mass model parameters of railway current collector. Twelfth International Conference MET'2015 Modern Electrified Transport 4 - 7 October 2015 Trogir – Croa-tia.
• 18. 3City Electronics Sp. z o.o., Gdańsk, strona internetowa: http://3cityelectronics.com