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Zuverlässige Bord- und Boden-Zug-Kommunikation per Funk

Bereich Schienenverkehrswesen
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Zusammenfassung Der automatisierte Fahrbetrieb (Automatic Train Operation, ATO) und die automatische Zugsicherung (Automatic Train Protection, ATP) sind Technologien, die den heutigen Zugbetrieb wesentlich effizienter und sicherer machen. Für die Kommunikation zwischen Zügen und streckenseitigen Einrichtungen kommt heute die kommunikationsbasierte Zugsteuerung (Communications-Based Train Control, CBTC) zur Anwendung, die auf der WLAN-Technologie basiert. WLAN-Lösungen sind zu einem wesentlichen Werkzeug sowohl für die Vernetzung zwischen den Wagen, als auch für Boden-Zug-Kommunikationsnetzwerke geworden, da bei ihnen jeglicher Verkabelungsaufwand entfällt. Angesichts ihrer erhöhten Betriebssicherheit und ihrer deutlich gestiegenen Bandbreiten werden WLAN-Lösungen inzwischen auch für die Videoüberwachung in Bahnfahrzeugen, für Fahrgast-Infotainment-Systeme und für die Zugkontrolle eingesetzt - Anwendungen also, die wichtige ATO- und ATS-Komponenten bilden. Schienenfahrzeuge sind allerdings Betriebsumgebungen, die besondere Anforderungen an die dort eingesetzte technische Ausrüstung stellen: So müssen alle an Bord betriebenen Anlagen das Normenwerk EN 50155 erfüllen, das strenge Spezifikationen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), der Stoß- und Vibrationsfestigkeit, der Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen und der Feuchtebeständigkeit vorsieht.
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Die Moxa Lösung

In Netzen, die an Bord von Zügen betrieben werden, haben die Sicherheit der Fahrgäste und eine hohe Netzverfügbarkeit höchste Priorität. Über diese Netzwerke können die Bahngesellschaften in Echtzeit Informationen zwischen Zügen, der Betriebszentrale und den Bahnhöfen austauschen. Dies gewährleistet, dass alle Betriebsstatusmeldungen stets auf dem neuesten Stand sind und eventuelle Notfallmaßnahmen verzögerungsfrei eingeleitet werden können.
In dieser Anwendung besteht der Zug aus sechs Wagen. Für die WLAN-Vernetzung innerhalb des Zuges kommt die AWK-Serie zum Einsatz. Jeder Wagen ist mit einer IP-Überwachungskamera vom Typ VPort 15 ausgerüstet, die über eine integrierte Ethernet-Schnittstelle mit dem Wireless-Netzwerk verbunden ist. Der AWK-3121, eine HF-Einzelkomponente, dient als Client für den Zugriff auf die Kameras im vordersten und hintersten Wagen. In den vier mittleren Wagen wird die Zweifach-HF-Komponente AWK-5222 eingesetzt, die im AP-Client-Verbindungsmodus konfiguriert werden kann. In diesem Modus sorgt die erste HF-Komponente für eine Verbindung von Wagen zu Wagen im AP-Modus, während die zweite HF-Komponente im Client-Modus arbeitet und auf die Kamera zugreift. Ein Übertragungspfad wird über eine 802.11b-Verbindung im 2,4-GHz-Bereich geführt, der andere über eine 802.11-Verbindung im 5-GHz-Bereich. So werden Funkstörungen vermieden, zu denen es sonst unter schwierigen HF-Betriebsbedingungen kommen kann.
Um auch während der Fahrt eine unterbrechungsfreie Datenkommunikation zu gewährleisten, ist der vierte Wagen mit einem zusätzlichen AWK-3132 ausgerüstet, der im Client-Betrieb nach dem 802.11n-Standard arbeitet und mit dem AWK-5222 über dessen Ethernet-Schnittstelle verbunden ist. Der AWK-4132, der ebenfalls nach dem 802.11n-Standard arbeitet, ist als AP konfiguriert und außerhalb des Bahnhofs angeordnet. Diese Architektur gemäß IEEE 802.11n gewährleistet durch ihre hohen Bandbreiten, dass sowohl das Fahrgast-Informationssystem als auch die Videoüberwachung in Echtzeit arbeiten. Zugleich sorgt ein schnelleres Roaming für eine unterbrechungsfreie Boden-Zug-Vernetzung, wenn der Zug, auf dem sich der AWK-3132 befindet, in Bewegung ist. Ein On-Board-Server, der über einen Managed Switch gemäß EN 50155 in das Netzwerk eingebunden ist, befindet sich im vordersten Wagen. Dieser Server verwaltet den gesamten Datenverkehr an Bord sowie den Datentransfer zwischen dem Zug und den Bodeneinrichtungen.



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