Jak komunikuj ą się systemy

Funkcja wymaga komunikacji: interfejsy zapewniają optymalne powiązanie elementów infrastruktury kolejowej.

<pKażda sieć jest tak silna jak węzły, które ją łączą. Dotyczy to również systemów powiązanych infrastruktury kolejowej z ich licznymi poziomami i komponentami. Dlatego interfejsy są tak ważne dla przesyłania i wymiany złożonych danych lub całych pakietów danych. To one tworzą bowiem podstawę funkcjonowania nastawnic, systemów monitoringu i diagnostyki, rozwiązań na przejazdach kolejowych oraz urządzeń techniki sygnalizacyjnej. Producenci komponentów muszą więc zadbać o to, aby ich produkty mogły się komunikować z istniejącymi strukturami oraz innymi systemami.

W zależności od rozwiązania, wymagań i możliwości wykorzystywane są różne formaty interfejsów. Zasadniczo można rozróżnić interfejsy równoległe oraz szeregowe. Do specjalnych właściwości obydwu grup należy również rodzaj i zakres danych, jakie mogą być przesyłane, a ponadto możliwe standardy bezpieczeństwa oraz rodzaj użytecznych środków przekazu.

Interfejsy istotnie wpływają na głębię danych.Interfejsy istotnie wpływają na głębię danych.

Łatwo i bezpośrednio: interfejsy równoległe

Jeżeli dane użytkowe są przekazywane przez styki przełączające, do każdego transferu i dla każdego kierunku przesyłania potrzebne jest wyłączne połączenie danych. Dotyczy to na przykład podłączenia czujnika do jednostki analizującej lub przekazywania przeanalizowanych danych do systemu nadrzędnego. Wynika z tego, że im więcej komponentów ma zostać podłączonych, tym więcej trzeba zainstalować połączeń. Bezpieczeństwo przesyłania, zapewniane z reguły przez kabel miedziany, należy zakwalifikować jako bardzo wysokie, ponieważ elementy interfejsu są wykonane wielokrotnie. Nie można jednak wykluczyć zwarcia między przewodami.

Przy użyciu takich sprawdzonych, bezpotencjałowych interfejsów sprzętowych można na przykład łatwo i szybko zintegrować liczniki osi oraz systemy wykrywania koła z nastawnicami elektromechanicznymi, przekaźnikowymi i elektronicznymi. Jeżeli licznik osi jest stosowany na przykład wyłącznie do sygnalizacji wolnego toru, przekazuje z reguły informacje „wolny/zajęty” przez interfejs przekaźnikowy jako wielkość wyjściową. „Informację o położeniu podstawowym” otrzymuje przez wejście bezpotencjałowe, na przykład przez transoptor.

Nowoczesne liczniki osi można połączyć przy pomocy interfejsów równoległych lub szeregowych. Nowoczesne liczniki osi można połączyć przy pomocy interfejsów równoległych lub szeregowych.

Wielokierunkowe i uniwersalne: interfejsy szeregowe

Interfejsy szeregowe mają wiele zalet w porównaniu z rozwiązaniami równoległymi. Należy do tego możliwość łatwego wykonania architektur niecentralnych oraz dwukierunkowe przesyłanie różnych informacji przez jedno połączenie. Dlatego w branży kolejowej są już dzisiaj standardem w przypadku bardziej złożonych zastosowań. Trend jest jasny: w przyszłości będą stosowane jeszcze częściej.

Przesyłanie różnych danych użytkowych

Do przekazywania danych użytkowych przez interfejsy szeregowe można wykorzystywać na poziomie komponentów możliwości podłączenia na przykład przez Ethernet, światłowód lub połączenia radiowe. W porównaniu do systemów z interfejsami równoległymi potrzeba nieco mniej sprzętu, ponieważ do różnych danych można wykorzystać wspólne połączenie. Już dzięki temu interfejs szeregowy umożliwia oprócz przekazywania komunikatu „wolny/zajęty” lub „położenie podstawowe” również wymianę wielu innych informacji, takich jak kierunek lub prędkość.

Również dane diagnostyczne przy zastosowaniu interfejsów protokołów mogą być przesyłane w taki sam sposób jak dane związane z bezpieczeństwem. Nie jest więc konieczne tworzenie dodatkowej drogi komunikacji oprócz właściwego podłączenia systemu. Przy zastosowaniu interfejsów równoległych takie elastyczne rozbudowanie transferu danych nie jest możliwe. Do przesłania każdej pojedynczej informacji należy w tym przypadku tworzyć od nowa specjalne kontakty.

Protokoły bezpieczeństwa

Korzystanie z interfejsów szeregowych wymaga udostępnienia odpowiednich protokołów bezpieczeństwa. Niezbędne projektowanie może wydać się użytkownikowi na pierwszy rzut oka dodatkowym kosztem.Jednak dzięki rosnącemu popytowi już teraz dostępne są różne protokoły zaprojektowane specjalnie do zastosowań kolejowych, które można wykorzystać w tym przypadku. Takim protokołem jest bezpłatny Frauscher Safe Ethernet FSE. Więcej na ten temat w artykule „Rygorystycznie według protokołu”.

Środki przekazu

Interfejsy oprogramowania mogą udostępniać dane przez różne środki i sieci. Do środków oprócz przewodów światłowodowych (LWL) zaliczają się również połączenia radiowe i kable miedziane. Decydujące znaczenie ma przestrzeganie w kolejnictwie wymogów normy EN 50159 w zakresie bezpiecznej komunikacji w systemach przesyłania. Ponieważ sieci kategorii 3 kryją w sobie pewne ryzyko w zakresie niepożądanego dostępu, zaleca się stosowanie sieci kategorii 2 w celu ochrony infrastruktury kolejowej. Nie mają one ochrony kryptograficznej przesyłanych danych, a tym samym nie są aktualizowane w krótkich odstępach czasu.

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

Pełne wykorzystanie potencjału

Istniejące systemy na bazie interfejsów sprzętowych można zasadniczo rozbudowywać również w przyszłości. Nowe komponenty mogą być na przykład włączane w interfejsy przekaźnikowe, jeżeli są one odpowiednio wyposażone. Jednak pełny potencjał danych można wykorzystać tylko przy wysokich kosztach. Styki przełączające dobrze się zachowują w czasie rzeczywistym ze względu na bardzo krótki czas reakcji. Jednak ze względu na opisaną wcześniej wyjątkowość przewodów, wymagane specjalne wejścia i wyjścia są bardzo drogie.

Podczas wdrażania nowych systemów interfejsy szeregowe mogą umożliwić znaczne oszczędności, ponieważ infrastrukturę można wykorzystywać do przesyłania różnych danych. Zapewniona jest nie tylko niezależność od poszczególnych środków przekazu, ale również możliwość elastycznego rozbudowania systemu. Przy zastosowaniu określonego protokołu można podłączyć kolejne komponenty przy stosunkowo niewielkim wykorzystaniu sprzętu.

Perspektywy: sieci i chmury

Możliwości zapewniane przez cyfryzację zwiększają również wymagania wobec przetwarzania danych i przechowywania w branży kolejowej. Rozbudowa odpowiednich struktur sieciowych postępuje bardzo szybko. Jak w wielu innych obszarach, coraz większe znaczenie ma korzystanie z aplikacji w chmurze. Sprawdzają się one w szczególności w zakresie przechowywania oraz stałej dostępności danych.

Opisane wyżej wymagania związane z bezpieczeństwem i niezawodnością, które odgrywają szczególnie ważną rolę w branży kolejowej, stawiają te procesy rozwoju przed jeszcze większymi wyzwaniami. Zasadniczo należy założyć, że odpowiednie rozwiązania dotyczące danych diagnostycznych będą dostępne raczej wcześniej, ale w obszarach związanych z bezpieczeństwem nieco później.

Przesyłanie danych, przetwarzanie danych i przechowywanie danych — cyfryzacja przyspiesza zmiany również w branży kolejowej. Jest na to wiele przykładów. Zarządzanie danymi na bazie chmury jest już stosowane w różnych obszarach i zwiększa jeszcze bardziej potencjał dzięki rozwiązaniom Big Data Storage, Machine Learning lub Cognitive Computing. Jednak zwłaszcza w obszarach związanych z bezpieczeństwem te rozwiązania muszą się jeszcze rozwinąć pod wieloma względami.


Rudolf Thalbauer, Research & Development Director, Frauscher Austria

Koncentracja na korzyśiach dla klientów

Interfejsy równoległe i szeregowe zapewniają określone korzyści w zależności od wymagań. Dlatego dla nas oczywiste jest oferowanie wszystkich wersji interfejsów, aby umożliwić wszystkie rodzaje integracji.

Chcemy zmaksymalizować korzyści dla naszych klientów, dlatego udostępniamy nasze dane przez interfejsy analogowe lub cyfrowe. Możliwa jest również pełna integracja naszych systemów z sieciami nadrzędnymi. Na poziomie integracji 1 czujnik koła RSR110 przekazuje przez otwarty interfejs analogowy sygnał przeznaczony do indywidualnej analizy. Nasze systemy wykrywania koła oraz liczniki osi udostępniają na poziomie 2 przeanalizowane dane jako informacje przez interfejsy cyfrowe. Na poziomie 3 można natomiast całkowicie zintegrować z architekturami nadrzędnymi, na przykład przy pomocy protokołu Frauscher Safe Ethernet FSE lub przez wdrożenie protokołów klienta. Ujawnienie wiedzy przedsiębiorstwa budzi oczywiście kontrowersje i dyskusje. Zdecydowaliśmy się na to świadomie, ponieważ korzyści dla klientów są dla nas najważniejsze i chcemy zapewnić im możliwość samodzielnego korzystania z naszych systemów.

Rudolf Thalbauer, Research & Development Director, Frauscher Austria

Stefan Lugschitz

Stefan Lugschitz

29.06.2017

Technologie

1580 słów

11 czas czytania

Jak komunikuj ą się systemy Jak komunikuj ą się systemy Jak komunikuj ą się systemy Jak komunikuj ą się systemy

Powiązane artukuły

„Ściśile według protokołu”

Aplikacje

„Ściśile według protokołu”

Fabian Schwarz | 28.06.2017 | 1180 słów | 8 czas czytania

Zastosowania kolejowe są coraz bardziej złożone. Melanie Kleinpötzl, Frauscher Product Management, wyjaśnia w wywiadzie, w jaki sposób wydajne protokoły oprogramowania zapewniają niezbędną bezzakłóceniową komunikację między systemami.

Czytaj więcej
Łączone technologie zapewniające więcej informacji

Technologie

Łączone technologie zapewniające więcej informacji

Mayank Tripathi | 27.06.2017 | 1751 słów | 12 czas czytania

Inteligentne łączenie zapewniające rzeczywiste korzyści dodatkowe: o połączeniu Distributed Acoustic Sensing (DAS) z licznikami osi i indukcyjnymi czujnikami koła można wygenerować wartościowe informacje o zastosowaniach kolejowych.

Czytaj więcej
Bezpiecznie po torach

Rynki

Bezpiecznie po torach

Lee Walker | 25.06.2017 | 894 słów | 6 czas czytania

Podczas projektowania nowego rozwiązania do przejazdów kolejowych dla przedsiębiorstwa John Holland firma RCS zastosowała zaawansowany licznik osi FAdC oraz protokół FSE.

Czytaj więcej
Kolej: Rowiązania cyfrowe w analogowych

Technologie

Kolej: Rowiązania cyfrowe w analogowych

Stefan Marschnig | 30.06.2017 | 1745 słów | 12 czas czytania

Cyfryzacja jest szeroko dyskutowanym tematem również w branży kolejowej. Należy inteligentnie korzystać z dostępnych danych. Podkreśla to Stefan Marschnig, profesor nadzwyczajny Politechniki w Grazu.

Czytaj więcej