Como os sistemas se comunicam

Funcionamento requer comunicação: as interfaces proporcionam uma ótima interligação dos componentes da infraestrutura ferroviária.

A força de qualquer rede depende dos nós que a sustentam. Isso também vale para os sistemas interconectados da infraestrutura ferroviária, com seus inúmeros níveis e componentes. Por isso as interfaces são tão importantes para a transmissão e troca de complexos dados ou pacotes inteiros de dados. Pois elas constituem uma base para o funcionamento de postos de sinalização, sistemas de monitoramento e diagnóstico, soluções de passagem em nível e sistemas de sinalização. Portanto os fabricantes de componentes precisam garantir que seus produtos sejam capazes de se comunicar com estruturas já existentes e outros sistemas.

Para isso, utilizam-se diferentes formatos de interface de acordo com a solução, as exigências e possibilidades. Basicamente, existem interfaces paralelas e interfaces seriais. Entre as características específicas dos dois grupos incluem-se o tipo e o volume dos dados que podem ser transmitidos, além dos padrões de segurança possíveis e do tipo de mídia de transmissão que pode ser utilizado.

As interfaces são essenciais para a determinação da profundidade dos dados.As interfaces são essenciais para a determinação da profundidade dos dados.

Simples e diretas: interfaces paralelas

Quando dados de aplicação são distribuídos por meio de contatos de comutação, é preciso uma conexão de dados exclusiva para cada transferência e cada direção da transmissão. Isso vale, por exemplo, para a conexão de um sensor a uma unidade de avaliação ou para o encaminhamento dos dados avaliados a um sistema superior. Isso significa que, quanto mais componentes precisam ser conectados, mais conexões precisam ser instaladas. A segurança da transmissão, que geralmente é realizada por meio de um cabo de cobre, é bem alta, já que os componentes são estabelecidos várias vezes na interface. Mas é preciso eliminar a possibilidade de um curto-circuito entre os condutores.

Por meio dessas reconhecidas interfaces de hardware sem tensão, é possível integrar, por exemplo, contadores de eixo e sistemas de detecção de rodas a postos de sinalização eletromecânicos, de relé e eletrônicos de forma simples e rápida. Se um contador de eixos é utilizado apenas para a liberação de via, por exemplo, geralmente ele transmite as informações "livre/ocupada" como grandeza de saída por meio de uma interface de relé. A "informação de posição inicial" ele obtém por meio de uma entrada sem tensão, como um optoacoplador.

Contadores de eixos modernos podem ser conectados por meio de interfaces paralelas ou seriais.Contadores de eixos modernos podem ser conectados por meio de interfaces paralelas ou seriais.

Multidirecionais e flexíveis: interfaces seriais

Em comparação com as soluções paralelas, as interfaces seriais possuem diversas vantagens. Entre elas, a possibilidade de fácil implementação de arquiteturas descentralizadas e a transmissão bidirecional de várias informações por meio de uma única conexão. Por isso elas já são padrão para aplicações mais complexas no setor ferroviário. E a tendência é claramente que elas sejam utilizadas com ainda mais frequência no futuro.

Transmissão de diversos dados de aplicação

Para a distribuição de dados de utilização por meio de interfaces seriais, a conexão pode ser realizada, no nível dos componentes, via Ethernet, fibra ótica ou rádio. Em comparação com sistemas providos de interfaces paralelas, a demanda de hardware também é bem menor, pois é possível utilizar uma mesma conexão para diferentes dados. Só por isso, além da emissão de "livre/ocupada" ou "posição inicial", uma interface serial já possibilita a troca de uma série de outras informações, como direção ou velocidade.

Além disso, na utilização de interfaces de protocolo, dados de diagnóstico podem ser transmitidos junto com dados relevantes à segurança. Portanto, além da conexão do sistema em si, não é necessário implementar nenhuma via de comunicação adicional. Na utilização de interfaces paralelas, essa flexível expansão da transferência de dados não é possível. Nesse caso, seria necessário reimplementar contatos específicos para a transmissão de cada informação.

Protocolos de segurança

A utilização de interfaces seriais requer a disponibilidade dos respectivos protocolos de segurança. À primeira vista, o usuário pode ter a impressão de que a demanda de desenvolvimento representa um fator de custo adicional. No entanto, graças à crescente procura, já existem diversos protocolos desenvolvidos especialmente para aplicações no setor ferroviário, que podem ser utilizados com essa finalidade. Um desses protocolos é o Frauscher Safe Ethernet FSE – que pode ser obtido gratuitamente. Leia mais a respeito no artigo "Rigorosamente conforme o protocolo".

Mídias de transmissão

As interfaces de software podem disponibilizar dados por meio de diversas mídias e redes. Além dos cabos de fibra ótica (LWL), as mídias incluem conexões de rádio e cabos de cobre. Algo decisivo é que as exigências para a comunicação relevante à segurança em sistemas de transmissão, estabelecidas para o setor ferroviário na diretriz EN 50159, sejam observadas. Como as redes da categoria 3 oferecem certo risco com relação a acessos desconhecidos, recomenda-se a utilização de redes da categoria 2 para a proteção da infraestrutura ferroviária. Essas redes se sustentam sem uma proteção criptográfica dos dados transmitidos – e, portanto, sem sua atualização em curtos intervalos.

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

Aproveitamento do potencial total

Geralmente os sistemas baseados em interfaces de hardware podem ser expandidos posteriormente. Pois novos componentes podem ser conectados por meio de interfaces de relé, por exemplo, se elas estiverem montadas. Mas o potencial total dos dados só pode ser aproveitado com custos elevados. Pois os contatos de comutação possuem um ótimo comportamento em tempo real devido ao seu tempo de resposta extremamente curto. Mas as entradas e saídas específicas que são necessárias devido à exclusividade das conexões descrita na introdução são muito caras.

Na implementação de novos sistemas, as interfaces seriais podem possibilitar economias significativas, pois a infraestrutura pode ser utilizada para a transmissão de diversos dados. Além de uma independência da respectiva mídia de transmissão, elas proporcionam a possibilidade de uma flexível expansão do sistema. Outros componentes podem ser conectados com relativamente pouco hardware por meio da utilização do protocolo definido.

Perspectiva: redes e nuvens

Com as possibilidades que a digitalização proporciona, crescem também as exigências ao processamento e armazenamento de dados no setor ferroviário. A criação de respectivas estruturas de rede avança rapidamente. Como em várias outras áreas, a utilização de aplicações em nuvem está visivelmente ganhando importância. Elas são atrativas especialmente em relação à conservação e constante disponibilidade dos dados.

As exigências descritas mais acima em termos de segurança e disponibilidade, que possuem um papel especialmente importante no setor ferroviário, ainda colocam esses desenvolvimentos frente a grandes desafios. Mas, basicamente, deve-se considerar que as respectivas soluções fiquem disponíveis mais cedo em relação aos dados de diagnóstico e um pouco mais tarde em áreas relevantes à segurança.

Transmissão de dados, processamento de dados e armazenamento de dados – a digitalização estimula a mudança no setor ferroviário também. Os exemplos disso são vários. A gestão de dados baseada em nuvem já é empregada em vários setores e aumenta ainda mais o potencial por meio de big data storages, machine learning ou cognitive computing. Mas essas estratégias ainda precisam passar também por uma série de desenvolvimentos específicos, especialmente em setores relevantes à segurança.


Rudolf Thalbauer, Research & Development Director, Frauscher Austria

Foco no benefício do cliente

De acordo com as exigências, as interfaces paralelas e seriais oferecem vantagens específicas. Por isso oferecemos todas as variações de interface no nosso portfólio de produtos, para possibilitarmos todos os tipos de integração.

Queremos maximizar o benefício dos nossos clientes e disponibilizamos nossos dados por meio de interfaces analógicas ou digitais. Uma integração completa dos nossos sistemas em redes superiores também é possível. No nível de integração 1, o sensor de rodas RSR110 emite um sinal que pode ser avaliado individualmente por meio de uma interface aberta, analógica. No nível 2, nossos sistemas de detecção de rodas e contadores de eixos disponibilizam dados avaliados como informação por meio de interfaces digitais. No nível 3, essas interfaces podem ser totalmente integradas a arquiteturas superiores por meio do protocolo Frauscher Safe Ethernet FSE, por exemplo, ou da implementação de protocolos específicos dos clientes. A revelação de know-how da empresa é, naturalmente, controversa. Mas nós optamos por isso conscientemente, pois damos prioridade ao benefício do cliente e queremos garantir que ele possa usar nossos sistemas com independência.

Rudolf Thalbauer, Research & Development Director, Frauscher Austria

Stefan Lugschitz

Stefan Lugschitz

29.06.2017

Tecnologias

1714 palavras

Tempo de leitura: 12 minutos

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