Giải pháp truyền thông không dây Train-to-Ground của Advantech cho phép giám sát mạng lưới tàu điện ngầm tại Boston
25/09/2019
Giới thiệu dự án
Với sự tiến bộ của công nghệ mạng, ngày càng có nhiều tàu đường sắt sử dụng kết nối mạng cho các hoạt động của nó. Trong các hệ thống tàu điện ngầm, một phần quan trọng của giao thông trong thành phố, mạng 4G và WiFi đang trở nên phổ biến khi là kiến trúc liên lạc từ mặt đất được ưa thích. Bằng cách thiết lập một giải pháp mạng IP để giám sát từ xa, các trung tâm điều khiển giao thông và phòng điều phối có thể liên lạc thông suốt với người lái tàu trong khi giám sát cabin tàu thông qua NVR. Loại giải pháp này cũng có thể cập nhật nội dung hệ thống thông tin hành khách (PIS) trong cabin một cách kịp thời và tạo điều kiện quản lý tàu từ xa.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các đoàn tàu đường sắt nối mạng, các nhà sản xuất và nhà thầu đang đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ này. Tuy nhiên, một loạt các vấn đề thường gặp phải khi phát triển các đoàn tàu mới: cách thiết kế tàu điện ngầm cần phải đáp ứng các yêu cầu của các thành phố, khu vực hoặc quốc gia khác nhau trong khi đáp ứng đầy đủ quy định hoặc chỉ thực hiện các điều chỉnh nhỏ; và làm thế nào để giảm các vấn đề về tính tương thích gây ra bởi các kết hợp sản phẩm khác nhau. Nếu hai vấn đề chính không thể được giải quyết đúng đắn, việc ra mắt sản phẩm của các đoàn tàu mới có thể bị ảnh hưởng tiêu cực. Điều này có thể dẫn đến việc bị phạt do không đáp ứng thời hạn giao hàng hợp đồng.
Giải pháp truyền thông không dây từ mặt đất đến tàu hỏa của Advantech cung cấp khả năng chuyển đổi giữa các dịch vụ mạng và dịch vụ vận chuyển khác nhau để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng mạng đa quốc gia. Hơn nữa, giải pháp này bao gồm tất cả các phần cứng cần thiết cho các chuyến tàu có kết nối mạng, loại bỏ nhu cầu tìm kiếm sản phẩm và thực hiện kiểm tra khả năng tương thích. Điều này cho phép các nhà sản xuất tập trung vào phát triển tàu, tiến hành hoàn thành dự án và đảm bảo giao tàu đúng giờ cho chủ dự án.
Yêu cầu hệ thống
Một nhà sản xuất và nhà cung cấp giải pháp nổi tiếng thế giới đã thắng thầu cải tạo các chuyến tàu Boston Metro ở Hoa Kỳ. Hợp đồng này yêu cầu giao hàng trăm chuyến tàu có sử dụng mạng IP thế hệ tiếp theo. Để cân bằng hiệu quả và an toàn của hoạt động tàu điện ngầm trong khi cung cấp trải nghiệm sử dụng thuận tiện và thoải mái, các nhà sản xuất tàu cần phải đáp ứng hơn 100 tiêu chuẩn nghiêm ngặt ở Hoa Kỳ về cấu trúc phương tiện, kiểm soát an toàn và quản lý chất lượng.
Ngoài ra, nhà sản xuất tàu thường chọn các sản phẩm phần cứng từ các nhà cung cấp khác nhau để hoàn thành việc phát triển hệ thống kết nối mạng IP trên tàu. Tuy nhiên, quá trình này lại gây ra một số vấn đề; thường có những khó khăn kỹ thuật trong quá trình hợp nhất và thử nghiệm. Do khó khăn trong việc phân loại trách nhiệm, quá trình này khiến nhà phát triển tốn thời gian và công sức đáng kể để giải quyết những vấn đề này.
Do đó, để tập trung vào phát triển các đoàn tàu mới, nhà sản xuất đã quyết định mua phần cứng từ một nhà cung cấp duy nhất thỏa mãn các điều kiện sau:
- Mạng IP của tàu được xây dựng và tuân thủ chứng nhận đường sắt về định tuyến không dây và chuyển mạch Ethernet Switch.
- Một máy tính bảng được chứng nhận đường sắt cho giao diện người-máy (HMI) và màn hình giám sát video (CCTV).
- Kích thước nhỏ gọn để dễ dàng lắp đặt vào không gian hạn chế bên trong toa tàu.
- Thiết kế với phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng để chịu được môi trường sử dụng theo mùa khắc nghiệt
- Nhiều khe cắm thẻ SIM, mô-đun LTE và mô-đun WiFi để đáp ứng nhu cầu của mạng đa mạng hoặc xuyên quốc gia
- Tự động chuyển mạng để đảm bảo truyền dữ liệu không bị gián đoạn.
Tổng quan hệ thống
Giải pháp truyền thông không dây trên mặt đất của Advantech bao gồm ba sản phẩm: Giao diện máy điều khiển ITA-8100 10,4” không quạt, bộ định tuyến LTE EKI-9502G được cài đặt trong đầu máy xe lửa và bộ chuyển mạch Ethernet Switch EKI-9516 được cài đặt trong mỗi toa tàu.
Với cấu hình này, tất cả hình ảnh và dữ liệu liên quan đến tàu có thể được tải xuống và tải lên qua mạng LTE hoặc WiFi. Để tải xuống, dữ liệu cho trung tâm điều khiển giao thông đã được truyền tới thiết bị EKI-9502G, được nhận bởi thiết bị ITA-8100, sau đó được truyền tới thiết bị EKI-9516 và hệ thống hiển thị thông tin hành khách (PIS) trên mỗi toa để hiển thị thông tin hành khách theo thời gian thực. Để tải lên, thiết bị NVR của mỗi toa truyền dữ liệu tới thiết bị ITA-8100 thông qua EKI. Nếu có một tình huống bất thường xảy ra, hệ thống sẽ chủ động tải dữ liệu lên trung tâm điều khiển giao thông. Trung tâm điều khiển hoặc phòng điều phối cũng chủ động truy cập dữ liệu video qua mạng.
Ba sản phẩm của Advantech được thiết kế cho các ứng dụng đường sắt và do đó có một số thông số kỹ thuật tương đồng. Ví dụ, các sản phẩm đã vượt qua tiêu chuẩn quốc tế EN 50155. Khả năng chống rung, chống sốc và chống nhiễu phù hợp với các ứng dụng đường sắt: Đầu nối M12 được trang bị để ngăn chặn sự lỏng lẻo do rung động từ tàu di chuyển và kích thước của sản phẩm cũng đáp ứng các yêu cầu về độ nhỏ gọn của dự án, tiết kiệm không gian lắp đặt và có thể được triển khai thuận tiện trong khoang tàu. Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (-40°C đến 70°C) đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường trong cả môi trường nhiệt độ cao và thấp. Khi một chuyến tàu quay trở lại nhà máy bảo trì mà không có hệ thống điều hòa không khí, người điều khiển không phải lo lắng về nhiệt độ mùa đông thấp ở Boston ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.
Ngoài ra, mạng lưới trong tàu được xây dựng bởi hai sản phẩm EKI. Thiết bị EKI-9502G, cung cấp tới tám khe cắm thẻ SIM, bốn mô-đun LTE và hai mô-đun WiFi, là chìa khóa để triển khai các dịch vụ đa mạng hoặc xuyên quốc gia và cung cấp sự chuyển đổi mạng tự động. Thông qua bộ định tuyến di động cấp công nghiệp mới nhất của Advantech, đoàn tàu đã nhận được tín hiệu với các mô-đun LTE trong suốt quá trình hoạt động. Khi tàu vào ga hoặc trở về nhà máy bảo trì, nó kết nối vào mạng WiFi để truyền tín hiệu, nhờ đó tiết kiệm chi phí liên lạc qua mạng LTE. Nếu tín hiệu thẻ SIM của một nhà khai thác viễn thông nào đó yếu, EKI-9502G sẽ tự động chuyển sang thẻ SIM của nhà mạng khác hoặc chuyển đổi từ LTE sang WiFi theo cường độ của tín hiệu, do đó đảm bảo rằng tàu luôn luôn kết nối với mạng.
Dự án đã cài đặt hai thiết bị ITA-8100 trong đầu máy xe lửa, một mặt là giao diện máy điều khiển và mặt khác là camera quan sát CCTV được kết nối với đầu ghi video mạng (NVR) để hiển thị hình ảnh của mỗi toa. Ngoài các chức năng được đề cập ở trên, thiết bị ITA-8100 còn cung cấp chức năng điều chỉnh độ sáng tự động để hiển thị rõ rang và ổn định khi tàu vào hoặc ra khỏi ga, cho phép người lái tàu thoải mái tập trung vào màn hình mà không cần điều chỉnh thủ công. Tính năng này đã giúp ngăn ngừa nguy cơ mất tập trung lái tàu.
- Thiết bị ITA-8100: Giao diện máy sấy 10,4 " EN 50155
- Thiết bị EKI-9502G: Bộ định tuyến wi-fi / di động EN 50155 M12
- Thiết bị EKI-9516: Bộ chuyển mạch Ethernet 16 cổng tốc độ gigabit EN 50155
Kết luận
Để tiếp tục cải thiện giám sát an toàn trên các chuyến tàu, hiệu quả quản lý vận hành và chất lượng dịch vụ hành khách, ứng dụng dựa trên kết nối mạng IP là bắt buộc. Advantech không chỉ cung cấp một giải pháp truyền thông không dây toàn diện, mà còn cung cấp hỗ trợ chuyên nghiệp để phát triển dự án thứ cấp. Với rất nhiều trường hợp thành công, Advantech cho phép các nhà sản xuất và nhà thầu đào tạo nhanh chóng phát triển các đoàn tàu thế hệ tiếp theo dựa trên IP để đáp ứng các nhu cầu khắt khe của khách hàng.
Dự án tân trang tàu Boston Metro đã được hoàn thành thành công và dịch vụ toàn diện của Advantech đã được công nhận bởi nhà sản xuất tàu. Nhà sản xuất sẽ tiếp tục hợp tác với Advantech trong các dự án hiện đại hóa mạng lưới đào tạo trên khắp Hoa Kỳ và Châu Âu.
/ITA-8100_Front left _S20190329173426.jpg)
