La communication des systèmes

La communication crée la fonctionnalité : les interfaces assurent la mise en réseau optimale des composants de l’infrastructure ferroviaire.

La robustesse d’un réseau dépend de celle des noeuds qui le composent. Il en va de même pour les systèmes en réseau de l’infrastructure ferroviaire avec ses nombreux niveaux et composants. C’est pourquoi les interfaces sont si importantes pour la transmission et l’échange de données complexes ou paquets de données complets. Ils forment une base pour le bon fonctionnement des postes d’aiguillage, des systèmes de surveillance et de diagnostic, des solutions de passage à niveau et des installations techniques de signalisation. Les fabricants de composants doivent donc s’assurer que leurs produits puissent communiquer avec les structures et autres systèmes existants.

Selon la solution, l’exigence et les possibilités, différents formats d’interface peuvent être utilisés. En principe, on distingue les interfaces parallèles et sérielles. Parmi les propriétés spécifiques de ces deux groupes, on note le type et l’étendue des données pouvant être transmises, ainsi que les normes de sécurité possibles et le type de supports de transmission utilisables.

Les interfaces aident à déterminer le degré d’information des données.Les interfaces aident à déterminer le degré d’information des données.

Simples et directes : les interfaces parallèles

Lorsque les données d’application sont émises par des contacts de commutation, chaque transfert et chaque sens de transmission exige une connexion de données exclusive. Il en est ainsi pour la liaison d’un capteur à une unité d’évaluation ou pour le transfert des données évaluées vers un système maître. Plus le nombre de connexions installées est élevé, plus le nombre de composants à intégrer augmente aussi. La sécurité de la transmission, généralement réalisée à l’aide d’un câble en cuivre, doit être définie comme très élevée car les composants sont représentés plusieurs fois au niveau de l’interface. Un court-circuit entre les conducteurs doit toutefois être exclu.

Des interfaces matérielles éprouvées et sans potentiel peuvent être utilisées pour l’intégration rapide et simple de compteurs d’essieux et de systèmes de détection de roues dans des postes d’aiguillage électroniques et relais électromécaniques. Lorsqu’un compteur d’essieux est exclusivement utilisé pour la détection de l’occupation des voies, il transmet généralement les informations « libre/occupé » sous forme de valeurs de sortie via une interface relais. Il reçoit les « informations sur la position initiale » par le biais d’une entrée sans potentiel, un optocoupleur par exemple.

Les compteurs d’essieux modernes peuvent être intégrés par le biais d’interfaces parallèles ou sérielles.Les compteurs d’essieux modernes peuvent être intégrés par le biais d’interfaces parallèles ou sérielles.

Multidirectionnelles et flexibles : les interfaces sérielles

Les interfaces sérielles présentent de nombreux avantages par rapport aux solutions parallèles. Elles permettent, entre autres, la mise en oeuvre aisée d’architectures décentralisées et la transmission bidirectionnelle de diverses informations via une seule connexion. C’est la raison pour laquelle elles sont utilisées de manière normalisées pour les applications ferroviaires les plus complexes. Et tout indique clairement que cette tendance ne fera que s’accélérer à l’avenir.

Transmission de diverses données d’application

Pour la transmission de données d’application par des interfaces sérielles, il est possible d’utiliser, au niveau des composants, des solutions de raccordement par Ethernet, fibre optique ou encore connexion radio. Par rapport aux systèmes à interfaces parallèles, le coût matériel est quelque peu inférieur, car une connexion commune peut être utilisée pour les différentes données. Une interface sérielle permet, outre la transmission de l’état « Libre/Occupé » ou « Initialisation », l’échange de toute une gamme d’autres informations, telles que la direction ou la vitesse de déplacement.

En cas d’utilisation d’interfaces de protocole, les données de diagnostic peuvent être transmises de la même manière que les données de sécurité. Outre la connexion du système, il n’est ainsi pas utile d’établir de voie de communication supplémentaire. En cas d’utilisation d’interfaces parallèles, l’extension flexible du transfert de données n’est pas possible. Des contacts spécifiques doivent être créés pour la transmission de chaque information.

Protocole de sécurité

L’exploitation d’interfaces sérielles exige la disponibilité de protocoles de sécurité correspondants. À première vue, le coût nécessaire à ce développement peut s’apparenter, pour l’exploitant, à un facteur financier supplémentaire. Cependant, du fait de l’augmentation de la demande, plusieurs protocoles spécifiques aux diverses applications ferroviaires existent déjà et peuvent être utilisés. L’un de ces protocoles est le Frauscher Safe Ethernet FSE, qui est disponible gratuitement. Pour en savoir plus sur le sujet, consultez l’article « Fidèle au protocole ».

Supports de transmission

Les interfaces logicielles peuvent transmettre des données par le biais de différents supports et réseaux. Parmi ces supports, on compte les conducteurs à fibre optique (FO), ainsi que les liaisons radio et les câbles en cuivre. Dans le secteur ferroviaire, il est essentiel de satisfaire les exigences de la norme EN 50159, relative à la communication de sécurité sur des systèmes de transmission. Dans la mesure où les réseaux de Catégorie 3 présentent un certain risque d’accès par des tiers, il est recommandé d’utiliser des réseaux de Catégorie 2 pour la protection de l’infrastructure ferroviaire. Ceux-ci fonctionnent sans protection cryptographique des données transmises, mais impliquent une mise à jour régulière à intervalles rapprochés.

Stefan Lugschitz, R&D | Systems Manager, Frauscher AustriaStefan Lugschitz, R&D | Systems Manager, Frauscher Austria

Exploitation maximale du potentiel

Les systèmes existants basés sur des interfaces matérielles sont généralement évolutifs. Ainsi, lorsque leur équipement le permet, de nouveaux composants peuvent y être ajoutés par le biais d’interfaces relais. Cependant, la pleine exploitation du potentiel des données est liée à un coût élevé. En effet, les contacts de commutation, du fait de leur temps de réaction extrêmement court, affichent un très bon comportement en temps réel. Cependant, les entrées et sorties spécifiques nécessaires dues à l’exclusivité des lignes d’entrée sont très coûteuses.

Lors de la mise en oeuvre de nouveaux systèmes, l’utilisation d’interfaces sérielles peut engendrer des économies considérables, car elles permettent, par la suite, d’utiliser l’infrastructure pour la transmission des diverses données. Cela ne se traduit pas uniquement par l’indépendance du support de transmission défini, mais aussi par la possibilité d’étendre ses systèmes en toute flexibilité. D’autres composants peuvent être intégrés pour un coût matériel proportionnellement réduit lorsque le protocole défini est utilisé.

Perspectives : réseaux et Clouds

Du fait des opportunités offertes par la digitalisation, les exigences de traitement et d’enregistrement des données du secteur ferroviaires augmentent également. L’installation de structures de réseaux correspondantes s’accélère. Comme dans de nombreux domaines, l’exploitation d’applications Cloud s’impose peu à peu. Ces applications convainquent notamment par leur capacité de sauvegarde des données et leur disponibilité constante.

Les exigences de sécurité et de disponibilité susmentionnées jouent un rôle particulièrement important dans le secteur ferroviaire et forment les enjeux principaux de ces développements. D’une manière générale, il apparaît que les solutions correspondantes relatives aux données de diagnostic sont mises à disposition plutôt rapidement, sauf dans les zones présentant des problèmes de sécurité où elles le sont légèrement plus tard.

Transmission, traitement et enregistrement des données – la digitalisation s’impose comme moteur de la transformation du secteur ferroviaire. De nombreux exemples en attestent. La gestion de données basée sur le Cloud est déjà employée dans plusieurs domaines. Elle accroît le potentiel du secteur grâce au stockage de Big Data, à l’apprentissage machine (Machine Learning) ou à l’informatique cognitive (Cognitive Computing). Dans les zones présentant des problèmes de sécurité notamment, ces approches doivent toutefois encore être soumises à toute une gamme de développements spécifiques.


Rudolf Thalbauer, Research & Development Director, Frauscher Austria

Le client avant tout

Selon les exigences, les interfaces parallèles et sérielles offrent des avantages spécifiques. C’est pourquoi notre gamme de produits doit tout naturellement proposer à nos clients toutes les variantes d’interfaces existantes afin de permettre tous les types d’intégration.

Nous souhaitons maximiser les avantages de nos clients et mettons nos données à leur disposition via des interfaces analogiques ou numériques. L’intégration complète de nos systèmes dans des réseaux maîtres est également possible. Au niveau d’intégration 1, le capteur de roues Frauscher Wheel Sensor RSR110 émet un signal de capteur pouvant être individuellement évalué par une interface analogique ouverte. Nos systèmes de détection de roues et compteurs d’essieux mettent à disposition, sur le niveau 2, les données évaluées sous forme d’informations, à l’aide d’interfaces numériques. Celles-ci peuvent à nouveau être entièrement intégrées, au niveau 3, dans des architectures maîtresses, à l’aide du protocole Frauscher Safe Ethernet FSE ou par l’implémentation de protocoles spécifiques au client. La divulgation du savoir-faire de l’entreprise est naturellement sujette à controverse. Cependant, nous avons fait ce choix en toute conscience, car nous prenons les avantages de nos clients à coeur et souhaitons nous assurer qu’ils puissent utiliser nos systèmes de manière autonome.

Rudolf Thalbauer, Directeur Recherche & Développement, Frauscher Austria

Stefan Lugschitz

Stefan Lugschitz

29.06.2017

Technologies

1854 mots

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