در سیستم‌های حمل‌ونقل ریلی، سلامت چرخ‌ها یکی از عوامل کلیدی ایمنی و کارایی عملیاتی است. سایش نامتوازن یا بیش‌ازحد چرخ‌ها می‌تواند منجر به لرزش، افزایش مصرف انرژی، فرسایش خط و حتی خروج قطار از ریل شود. در گذشته، بررسی وضعیت چرخ‌ها اغلب به‌صورت دوره‌ای و دستی انجام می‌شد، اما با توسعه فناوری اینترنت اشیا (IoT)، امکان پایش بلادرنگ (Real-Time Monitoring) و تشخیص خودکار سایش فراهم شده است.
معماری سامانه تشخیص سایش مبتنی بر IoT
سامانه‌های هوشمند تشخیص سایش معمولاً از سه بخش اصلی تشکیل می‌شوند:
۱٫ لایه حسگرها (Sensors Layer):
حسگرهای ارتعاشی (Accelerometer)، دما، فشار و سنجش صوت (Acoustic Sensors) بر روی محور یا مجاورت چرخ نصب می‌شوند. این حسگرها داده‌هایی نظیر شدت لرزش، تغییرات فرکانسی و الگوی تماس چرخ با ریل را به‌صورت پیوسته جمع‌آوری می‌کنند.
در برخی سامانه‌ها، از سنسورهای اولتراسونیک و لیزری برای اندازه‌گیری دقیق قطر چرخ و بررسی ناهمواری سطحی استفاده می‌شود.
۲٫ لایه ارتباطی (Communication Layer):
داده‌ها از طریق پروتکل‌هایی مانند MQTT، LoRaWAN یا ۵G به درگاه مرکزی ارسال می‌شوند. استفاده از LoRaWAN به‌دلیل مصرف توان پایین و پوشش گسترده، در خطوط ریلی بین‌شهری بسیار رایج است. در محیط‌های شهری یا مترو، ارتباط ۵G یا Wi-Fi Mesh انتخاب مناسبی برای انتقال داده‌های با حجم بالا و تأخیر کم است.
۳٫ لایه پردازش و تحلیل (Processing Layer):
در این مرحله داده‌ها با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و تحلیل سیگنال بررسی می‌شوند. مدل‌هایی مانند Machine Learning Regression یا Neural Networks می‌توانند الگوهای سایش را شناسایی کرده و میزان فرسایش را پیش‌بینی کنند.
همچنین با به‌کارگیری Edge Computing، بخشی از پردازش مستقیماً در واحدهای محلی انجام می‌شود تا نیاز به ارسال تمام داده‌ها به سرور مرکزی کاهش یابد.
تشخیص سایش در عمل:
به‌عنوان نمونه، در پروژه‌ای که در خطوط ریلی اروپایی اجرا شده است، از سامانه‌ای مبتنی بر IoT برای پایش ۳۰۰ لوکوموتیو استفاده گردید. حسگرهای لرزشی با نرخ نمونه‌برداری بالا داده‌ها را از محور چرخ‌ها جمع‌آوری کرده و از طریق LoRaWAN به یک گیت‌وی ارسال می‌کردند. الگوریتم تشخیص سایش با دقت ۹۲٪ توانست تغییر در پروفیل چرخ را قبل از بروز خرابی مکانیکی شناسایی کند.
در نتیجه، زمان تعمیرات پیشگیرانه ۲۵٪ کاهش* و هزینه تعمیرات اضطراری تا ۴۰٪ کمتر شد.
مزایای استفاده از IoT در نگهداری ریلی
کاهش توقف‌های ناگهانی قطار: به‌دلیل تشخیص زودهنگام خرابی.
افزایش عمر مفید چرخ‌ها و ریل: با تنظیم به‌موقع عملیات سنگ‌زنی و تعویض قطعات.
بهینه‌سازی برنامه نگهداری: بر اساس داده‌های واقعی به‌جای بازرسی‌های زمان‌بندی‌شده.
افزایش ایمنی عملیاتی: به‌واسطه پایش لحظه‌ای و هشداردهی هوشمند.
فناوری اینترنت اشیا در صنعت ریلی، تحولی بنیادین در روش‌های نگهداری پیشگیرانه ایجاد کرده است. تشخیص سایش چرخ‌ها با استفاده از حسگرهای هوشمند، ارتباطات پایدار و تحلیل داده پیشرفته، نه‌تنها هزینه‌ها را کاهش می‌دهد بلکه ایمنی و قابلیت اطمینان شبکه ریلی را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشد. با گسترش تحلیل داده و یادگیری ماشین، انتظار می‌رود در آینده نزدیک، سامانه‌های تشخیص سایش به‌صورت خودکار تصمیمات نگهداری را اجرا کرده و به‌طور کامل در چرخه عمر دارایی‌های ریلی ادغام شوند.
اگر به دنبال پیاده‌سازی این سیستم در پروژه‌های صنعتی خود هستید، همین حالا با شماره های ۰۹۱۲۸۵۷۸۰۴۶ و ۰۹۱۲۰۱۹۱۳۶۸ تماس بگیرید و یا به ایمیل info@iotbiz.ir درخواست خود را ارسال کنید تا مشاوره رایگان دریافت کنید و راهکار مناسب را دریافت کنید.