Entwicklung der digitalen Schiene: KI-gestützte eingebettete Datenverarbeitung

Der Kunde wandte sich an uns mit dem Wunsch nach einer robusten und zukunftssicheren Embedded-Computing-Lösung für Bahnanwendungen. Ziel war es, die Effizienz, die Sicherheit und die Gesamtbetriebsleistung zu verbessern und gleichzeitig die Einhaltung der Bahnstandards zu gewährleisten. Die Entwicklung des On-Board-Computings hat eine Fülle von Möglichkeiten eröffnet, die zuvor nicht verfügbar waren, zahlreiche Herausforderungen der Branche gelöst und gleichzeitig die Betriebskosten gesenkt.

Die Bahnindustrie hat in den letzten Jahren einen Wandel durchlaufen, wobei Fortschritte in der Digitalisierung, Automatisierung und KI-gesteuerten Analytik eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Leistung spielen. Mit dem Ausbau der Schienennetze und der steigenden Nachfrage müssen die Betreiber sicherstellen, dass die Züge mit minimalen Ausfallzeiten in Betrieb bleiben und den Fahrgästen und Frachtkunden zuverlässige Dienstleistungen bieten. Der Kunde benötigte eine Lösung, die sich nahtlos in die bestehende Infrastruktur integrieren lässt und gleichzeitig eine zukünftige Skalierbarkeit ermöglicht.

Der Kunde suchte eine Lösung, die nicht nur eine hohe Leistung gewährleistet, sondern auch rauen Umgebungsbedingungen standhält, einschließlich extremer Temperaturen, Vibrationen und Stromschwankungen, wie sie bei Bahnanwendungen häufig auftreten. Ein ausfallsicheres Design mit redundanten Komponenten war notwendig, um einen konsistenten Betrieb aufrechtzuerhalten und mögliche Ausfälle zu vermeiden. Darüber hinaus war die Einhaltung der weltweiten Eisenbahnvorschriften und Cybersicherheitsstandards von größter Bedeutung, um die Datensicherheit und die sichere Kommunikation zwischen Zügen und Kontrollzentren zu gewährleisten.

Zu den Anforderungen des Kunden gehörte eine leistungsstarke, robuste Computerplattform, die KI-Inferencing in Echtzeit, nahtlose drahtlose Kommunikation und Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung bei maximaler Betriebszeit und Zuverlässigkeit ermöglicht. Um diese Anforderungen zu erfüllen, musste die eingebettete Computerlösung mehrere Hochgeschwindigkeitsverbindungen, Echtzeitdiagnosen und Fernüberwachung unterstützen.

Schlüsselbereiche, in denen Bordcomputer eine Rolle spielen:

• Sicherheitsverbesserungen
• Geschwindigkeitsregulierung
• Wartung und Diagnose
• Sicherheit
• Fahrgastkomfort und -erlebnis
• Routenoptimierung
• Kommunikation und Konnektivität
• Verringerung der Umweltbelastung
• Einhaltung von Vorschriften und Berichterstattung
• Reaktion im Notfall

Bordcomputer können mithilfe von Sensoren und Kameras Hindernisse oder andere Züge auf der Strecke erkennen und automatisch Bremsen oder Korrekturmaßnahmen einleiten, um Zusammenstöße zu vermeiden. Dieselben Sensoren können auch die Infrastruktur auf Defekte oder Hindernisse überwachen und so Frühwarnungen für Wartungsteams ausgeben. Darüber hinaus stellt die Geschwindigkeitsüberwachung sicher, dass die Züge innerhalb sicherer Grenzen fahren, und diese Daten können in Echtzeit an ein zentrales Kontrollzentrum übermittelt werden.

Durch die kontinuierliche Erfassung und Übermittlung von Echtzeitdaten über die Zugleistung erleichtern Bordcomputer die vorausschauende Wartung, wodurch Ausfallzeiten reduziert und die Betriebsplanung optimiert werden. Die Fähigkeit zur Selbstdiagnose ermöglicht eine schnelle Fehlererkennung und proaktive Störungsbeseitigung.

Darüber hinaus wird der Kraftstoffverbrauch durch Anpassung der Motorleistung an die Zuglast und das Gelände optimiert, was sowohl zur betrieblichen Effizienz als auch zur Umweltverträglichkeit beiträgt. Durch die Implementierung von KI-gestützter Analytik können Bahnbetreiber historische Daten nutzen, um potenzielle Ausfälle vorherzusagen und Störungen zu mindern, bevor sie auftreten. Darüber hinaus ermöglicht die vorausschauende Analyse eine präzise Planung, wodurch Verspätungen reduziert und die Zuverlässigkeit des Dienstes insgesamt verbessert werden.

Die bordseitige Überwachung sorgt für Sicherheit, indem sie das Innere und Äußere der Züge überwacht und so unbefugten Zugang, Vandalismus oder Diebstahl verhindert. In Notfällen kann das System Alarme auslösen, den Strom abschalten oder Notfallprotokolle einrichten. Für die Passagiere regeln die Bordcomputer automatisch die Kabinentemperatur und die Beleuchtung, bieten nahtlose Unterhaltungsoptionen und ermöglichen Echtzeit-Updates über drahtlose Verbindungen. Mit der automatischen Fahrgastzählung und der Überwachung von Menschenansammlungen können die Betreiber das Kapazitätsmanagement optimieren und den Fahrgastkomfort verbessern.

Um die Anforderungen des Kunden zu erfüllen, wurde der Vecow ECX-3200MX PEG empfohlen, eine hochleistungsfähige eingebettete Computerplattform, die speziell für die Bahnindustrie entwickelt wurde. Dieses System bietet:

• Intel Core i9-13900E Prozessor (Raptor Lake-S) mit Intel R680E PCH für fortschrittliche KI und Inferencing.
• Remote-Management-Funktionalität, einschließlich Intel vPro, TCC, TSN und TPM 2.0 für eine sichere Überwachung während des Transports.
• Robustes, schienenoptimiertes Design, das die Zertifizierungen EN50155 und EN50121-3-2 erfüllt.
• PCIe x16 Erweiterungssteckplatz mit einem Leistungsbudget von bis zu 200 W für einen diskreten Grafikprozessor oder KI-Beschleuniger.
• Hochgeschwindigkeits-Konnektivität mit vier unabhängigen 2,5-Gbit/s-LAN-Schnittstellen, zwei 1-Gbit/s-Schnittstellen und sechs USB 3.2 Gen 2-Ports.
• Mehrere Wireless- und E/A-Optionen, einschließlich PoE+ LAN-Videoerfassung, drei externe SIM-Steckplätze für 5G/Wi-Fi 6 und breite Unterstützung für 12-50 V DC-Eingänge.

Der Vecow ECX-3200MX PEG wurde erfolgreich für den Kunden implementiert, der in einem der modernsten Eisenbahnnetze der Welt im Nordosten Asiens arbeitet. Seine Echtzeit-KI-Fähigkeiten, sein robustes Design und seine umfangreichen Konnektivitätsoptionen machten ihn zu einer idealen Wahl für die digitale Transformation des Schienenverkehrs. Diese Lösung erfüllte nicht nur die aktuellen Anforderungen des Kunden, sondern gewährleistete auch die Skalierbarkeit für zukünftige Fortschritte in der Bahntechnologie.

Neben den technischen Spezifikationen wurde das Vecow-System aufgrund seiner einfachen Integration und Anpassungsfähigkeit ausgewählt. Die Plattform unterstützt mehrere Videoeingänge und Echtzeit-Analysen, die eine KI-basierte Überwachung, Einbruchserkennung und Anomalieerkennung ermöglichen. Darüber hinaus sorgt das fortschrittliche Energieverwaltungssystem für eine gleichbleibende Leistung auch unter schwankenden Strombedingungen, was für Bahnanwendungen, bei denen Stromunterbrechungen zu Betriebsstörungen führen können, entscheidend ist.

Durch die Verwendung eines modularen Designs ermöglicht der Vecow ECX-3200MX PEG eine Erweiterung auf der Grundlage zukünftiger technologischer Fortschritte. Die Möglichkeit zur Aufrüstung von Speicher-, Speicher- und Verarbeitungsfunktionen stellt sicher, dass das System auch in den kommenden Jahren relevant bleibt und eine kosteneffiziente Lösung bietet, die die Investitionsrendite maximiert.

Bei der Auswahl einer eingebetteten Computerlösung für Bahnanwendungen ist es wichtig, mit einem Anbieter zusammenzuarbeiten, der Folgendes bietet

• Nachgewiesene Kompetenz bei Bahn-Computing-Lösungen
• Umfassende technische Unterstützung und Anpassungsmöglichkeiten
• Zukunftssichere, aufrüstbare Lösungen für langfristige Rentabilität

Embedded Computing ist das Herzstück moderner Bahnanwendungen. Der Kunde profitiert von einem sichereren, effizienteren und vernetzten Bahnsystem.

Der Einsatz fortschrittlicher Computertechnologien in Eisenbahnnetzen stellt einen großen Schritt nach vorn bei der Modernisierung der Verkehrsindustrie dar. Datenverarbeitung in Echtzeit, vorausschauende Wartung und KI-gesteuerte Analysen verbessern nicht nur die betriebliche Effizienz, sondern tragen auch zu mehr Sicherheit und Zufriedenheit der Fahrgäste bei. Darüber hinaus wird durch die Einhaltung von Industriestandards und -vorschriften sichergestellt, dass die eingesetzte Technologie die strengen Anforderungen der Bahnumgebung erfüllt.

Mit Blick auf die Zukunft wird eingebettetes Computing weiterhin eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Zukunft des Schienenverkehrs spielen. Mit der Weiterentwicklung von KI- und Automatisierungstechnologien werden Bahnbetreiber in der Lage sein, noch ausgefeiltere Tools für die Betriebsüberwachung, Energieeffizienz und Sicherheit zu nutzen. Durch Investitionen in zukunftssichere Lösungen wie den Vecow ECX-3200MX PEG können Schienennetze langfristige Nachhaltigkeit, erhöhte Zuverlässigkeit und ein nahtloses Fahrgasterlebnis gewährleisten.