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Industrial Ethernet und Industrial Wireless Lösungen an Bord von Nah- und Fernverkehrszügen sowie (führerlosen) S- und U-Bahnen

Bereich Transportwesen
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V2401/V2402
Zusammenfassung Verteilt auf über 8 Millionen Quadratmetern kann die Princess Noura bint Abdulrahman University in Riad, Saudi Arabien, bis zu 40.000 Studenten beherbergen. Die logische Konsequenz seit der Grundsteinlegung der Universität in 2008 ist der unmittelbare Bedarf für ein High-tech Transportsystem mit automatischen, computergesteuerten Fahrzeugen, die alle Anlagen des Campus rund um die Uhr miteinander verbinden. Ein solches Transportsystem erfordert neben einem schnellen und zuverlässigen redundanten Ethernet-Netzwerk in und zwischen den Zugabteilen den Einsatz kostengünstiger, marktüblicher Industriekomponenten mit großen Ausfallabständen, die überdies für die Anwendung an Bord von Zügen geeignet und zertifiziert sein müssen.
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Die Straßenbahnfahrzeuge auf dem Universitätsgelände nutzen ein On-Board-Ethernetnetzwerk, um den Fahrgästen Datenanwendungen zur Verfügung zu stellen. Die in einem Zug eingesetzten Geräte müssen robust entwickelt sein und den rauen Bedingungen widerstehen können. Innerhalb eines Waggons sichern M12-Stecker oder andere Schraubverbindungen zuverlässigen Betrieb unter dem Einfluss von Vibrationen und Erschütterungen. Darüber hinaus ermöglicht eine große Bandbreite an Stromeingängen (12/24/36/48/72/96/110 VDC) den Einsatz desselben Produktes in globalen Anwendungen. In einer Stadt wie Riad, mit extremen Außentemperaturen, müssen die Geräte überdies einen erweiterten Betriebstemperaturbereich haben.

Das Bordnetzwerk basiert auf einem Moxa TN-5508-LV-LV Switch pro Waggon. Es bietet 100 Mbps/s Bandbreite, was die Integration zahlreicher Datenanwendungen in denselben Backbone ermöglicht. Es eignet sich somit optimal für Fahrgastinformationssysteme sowie Videoüberwachung und kann zusätzlich dazu als redundantes Netzwerk für Sicherheitsanwendungen genutzt werden, so z.B. die Überwachung der Türöffnung und -schließung.

Die führerlose Bahn ist rund um die Uhr in Betrieb und wird mithilfe von TETRA-basierter Kommunikation zwischen den Waggons und den Signalanlagen gesteuert und überwacht.

Videoüberwachung und Fahrgastinformationssysteme

Auf dem bereits genannten Kommunikations-Ethernetnetzwerk können zum Beispiel Videoüberwachungslösungen oder Anwendungen, die den Komfort der Fahrgäste erhöhen, laufen. Für Bahn-Videoüberwachungslösungen werden in der Regel IP-Kameras mit M12-PoE-Anschlüssen (z. B. Moxa VPort 15) eingesetzt. Dank der robusten Schraubverbindung eignen sie sich für die spezifischen Umgebungsbedingungen, und der PoE-Anschluss erübrigt eine separate Stromquelle. Die Kamera wird einfach und direkt übers Netzwerk gespeist. Die 100 Mbps/s Bandbreite des Netzwerks sorgt für die schnelle und zuverlässige Übertragung der aufgenommenen Bilddaten. Diese werden dann zumeist an einen Embedded Computer (z. B Moxa V2402) gesendet, der als so genannter Netzwerkvideorekorder funktioniert. Auf derselben Rechnerplattform laufen auch Passagierinformationssysteme.

Internetzugänge in Bahnen sind mittlerweile keine Seltenheit mehr. Heutzutage will jeder Fahrgast möglichst immer auf dem neuesten Stand der Dinge sein, egal, wo er sich gerade befindet. Gerade unterwegs lässt sich die Zeit dafür wunderbar nutzen. Infotainment-Displays und WLAN-Internetzugänge im Öffentlichen Personen-Nahverkehr (ÖPNV) sind daher ein zeitgemäßes Angebot, das besonders die Stadtmenschen anspricht.

Ein in Zügen eingesetzter Embedded Computer kann Passagierinformationen (Reisezeiten, Geschwindigkeiten, Außentemperaturen, etwaige Störungen etc.) sowie Werbevideos in HD-Qualität auf einem bahntauglichen Display zeigen. Bei Bedarf können dank der ausreichenden Netzwerk-Bandbreite über eine zusätzliche funkbasierte WAN-Anbindung sogar Live Videos eingespielt werden.

Hier kommen die Wireless-Ethernet-Lösungen sprichwörtlich zum Zug. Mobile Internetlösungen für Bahnen beruhen auf Wireless Gateway-Plattformen, die funkbasierte Breitband-WAN-Anbindung mit einem oder mehreren WLAN-Access Points bzw. Clients im Fahrzeug kombinieren. Über Mobilfunk, in der Regel HSDPA oder WCDMA, wird der Internet-Zugang im Zug realisiert.

Location-Based Services

Die modularen Wireless Gateway Plattformen von Moxa: V2420 und V2426 (mit M12-Konnektoren und EN50155-Zertifizierung) bieten mit einem kombinierten Wireless Modul für WLAN, Mobilfunk und GPS-Empfang alle Grundlagen für sogenannte Location-Based Services. Das bedeutet, dass Werbung, die in Bahnen oder auf Displays am Bahnhof oder an Haltestellen läuft, auf bestimmte Orte und Zeiten abgestimmt werden kann. So können Fahrgäste kurz vor Erreichen der Haltestelle darüber informiert werden, dass an der nächsten Haltestelle aussteigen muss, wer die Neueröffnung des größten Möbelmarkts mit Kinderdisco besuchen möchte. Die Displays im Bahnhof können nach Ankunft der Züge die richtige Richtung weisen.

Wird also bald unser Handy in der Lage sein, uns darüber zu informieren wann wir umsteigen müssen und welche Alternativrouten im Falle von Verspätungen und Ausfällen die kürzeste Reisezeit oder die wenigsten Umsteigevorgänge bieten? Die Hardware für verschiedenste Umweltbedingungen ist frei am Markt verfügbar, ermöglicht verteilte, leicht zu wartende Systeme, die einfach erweitert werden können. Die verfügbaren Softwarepakete für innovative Transportlösungen ermöglichen bereits heute bemerkenswerte Lösungen und werden ständig weiterentwickelt.

Eingesetzte Produkte

Moxa TN-5508, 8-Port Managed Ethernet Switch mit M12-Stecker sowie EN50155/50121-3-2/50121-4 (Schienenverkehr), NEMA TS2 (Verkehrskontrollsysteme) und e-Mark (Fahrzeuge) Zertifizierung.

Leistungsmerkmale und Vorteile

•    Einfache IP-Zuweisung über 3-stelligen Drehschalter für erleichterte Wartung
•    IPv6 Ready
•    DHCP Option 82 für IP-Adresszuweisung mit unterschiedlichen Methoden
•    Modbus/TCP Industrial Ethernet-Protokoll unterstützt
•    Turbo Ring, Turbo Chain, und RSTP/STP (IEEE 802.1D-2004) für Netzwerkredundanz
•    IGMP Snooping und GMRP für Filtern von Multicast-Traffic
•    Port-basiertes VLAN, IEEE 802.1Q VLAN, und GVRP für einfache Netzwerkplanung
•    QoS (IEEE 802.1p/1Q and TOS/DiffServ)
•    IEEE 802.3ad, LACP für optimale Bandbreitenauslastung
•    SNMPv3, IEEE 802.1X, HTTPS, und SSH für verbesserte Netzwerksicherheit
•    SNMPv1/v2c/v3 für unterschiedliche Level von Netzwerkmanagement
•    RMON für effiziente Netzwerküberwachung und proaktive Leistungsfähigkeit
•    Bandbreitenmanagement verhindert unvorhersehrbare Netzwerkauslastungen
•    Lock-Port erlaubt Zugang nur über authorisierte MAC.Adressen
•    Port Mirroring für Online-Fehlersuche
•    Automatische Warnung im Ausnahmefall über E-Mail, Relais-Ausgang
•    Line-Swapping Fast Recovery
•    Automatic Wiederherstellung von IP-Adressen angeschlossener Geräte
•    LLDP für automatische Topologienermittlung in Netzwerkmanagement-Software
•    Konfigurierbar über Web-Browser, Telnet/serielle Konsole und Windows Dienstprogramm
•    Wand- und Hutschienenmontage
•    MXview kompatibel
 
Moxa IP-Kamera VPort 15 mit M12-Stecker

Leistungsmerkmale und Vorteile

•    EN50155-konform für Anwendungen in Schienenfahrzeugen
•    Bietet simultane MPEG4 und MJPEG Videoaufnahmen
•    Power-over-Ethernet (IEEE 802.3af) für geringeren Kabelaufwand und einfache Installation
•    Gehärtete M12-Ethernetverbindungen für stark vibrierende Umgebungen
•    -25 bis 55°C Betriebstemperatur
 
Moxa Transportation Computer/Wireless Gateway V2402

Leistungsmerkmale und Vorteile

•    Intel Onboard Intel® Atom™ N270 1.6 GHz CPU
•    1 200-pin DDR2 SODIMM Socket, unterstützt DDR2 533 bis zu 2GB max.
•    2 10/100/100 Mbps Ethernet for network redundancy (M12)
•    1 DOM Slot, 1 Compact Flash Socket, 1 Serieller ATA-150 Stecker für Speicherweiterung
•    2 Displays (DVI-I + VGA)
•    3 USB 2.0 Ports für High-Speed Peripherieanbindung  (2 * Typ A / 1 * M12)
•    4 Per Software anwählbare serielle Schnittstellen (RS-232/422/485)
•    6 DI + 2DO (bis zu 5V)
•    Serielle Port-Baudrate von 50 bis 921.6 Kbps, unterstützt Multi-Baudraten
•    Lüfterloses Design
•    12-48 VDC Stromeingang
•    2 Erweiterungs-Slots für Peripheriemodule


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