Řízení a komunikace vlaku TCMS & TCN

Systém řízení a diagnostiky vozidla (TCMS – Train Control & Management System) je centrální palubní platforma pro řízení, monitorování a diagnostiku klíčových technologií kolejových vozidel. Zajišťuje zpracování bezpečnostně kritických (vital) i provozních (non-vital) funkcí. Vlaková komunikační síť (TCN – Train Communication Network) je standardizovaná palubní komunikační infrastruktura, která zajišťuje výměnu dat a interoperabilitu mezi jednotlivými vozidly ve vlakové soupravě.

Portfolio TCMS zahrnuje tři základní architektury. Distribuovaný systém využívá řídicí jednotku vozidla (VCU) a distribuované vstupně-výstupní jednotky propojené prostřednictvím sběrnice CAN nebo Ethernetu. Modulární systém kombinuje centrální procesorovou jednotku s komunikačními a I/O jednotkami. Subrack systém 19" kombinuje centrální procesorovou kartu, komunikační a I/O karty a redundantní napájení v jednom mechanickém celku.

Všechny architektury jsou navrženy s důrazem na vysokou dostupnost, redundanci klíčových prvků, robustní provoz v kolejových vozidlech a podporu široké škály komunikačních protokolů. Vlastní vývojové nástroje usnadňují konfiguraci, integraci a přizpůsobení konkrétnímu projektu. TCMS umožňuje propojit bezpečnostně kritické a provozní funkce s dalšími palubními systémy, například PIS, VSS a vlakovou komunikační sítí TCN.

Řešení TCN vychází z mezinárodní normy IEC 61375 a předpisu UIC 556 a umožňuje propojit vozidla různých výrobců do jednoho funkčního celku. Portfolio TCN společnosti AMiT Transportation zahrnuje WTB a MVB brány, komunikační moduly pro MVB a TRDP, pasivní analyzátory sběrnic i vývojové nástroje. Modulární architektura TCN umožňuje kombinovat rozhraní WTB, MVB, CAN a Ethernet podle požadavků konkrétního projektu a integrovat TCN komunikaci přímo do zákaznických zařízení.

WTB brány jsou dostupné v kompaktním i modulárním provedení a jsou certifikovány na bezpečnostní úroveň SIL 2. Řešení TCMS a TCN jsou vhodná pro nová vozidla i modernizace stávajících flotil.

Oblasti použití

Řešení je určeno pro širokou škálu kolejových vozidel:

  • Elektrické a motorové jednotky
  • Lokomotivy
  • Osobní vozy (RIC)
  • Metro (TCMS)

Klíčové vlastnosti systému

  • Volba distribuované nebo rackové architektury TCMS podle požadavků projektu
  • Řízení bezpečnostně kritických (vital) i provozních (non-vital) funkcí vozidla
  • Fyzická rozhraní TCMS: MVB (EMD/ESD ve třídách 1, 2, 3 a 4), WTB (v souladu s UIC 556) a Ethernet; podpora protokolů CANopen a TRDP
  • Redundance CPU, napájení, I/O jednotek a komunikačních bran systému TCMS
  • Geografická konfigurace uzlů TCMS pro jednodušší instalaci a údržbu
  • Snadná integrace TCMS s PIS, VSS, TCN a dalšími palubními systémy
  • WTB brány v kompaktním i modulárním provedení, certifikované na bezpečnostní úroveň SIL 2
  • Kombinace komunikačních rozhraní WTB, MVB, CAN a Ethernet v jedné TCN bráně
  • Komunikace TCN: MVB v souladu s IEC 61375-3-1 (třídy 1, 2 a 4), CAN s podporou CANopen Master a Ethernet s podporou protokolu TRDP
  • Pasivní analyzátory WTB a MVB pro diagnostiku, vývoj a uvádění do provozu
  • Standby redundance TCN brány a napájení v modulárním subrackovém provedení
  • Vlastní vývojové nástroje TCMS; vývojové a analytické nástroje TCN pro snadnou integraci a diagnostiku
  • Vhodné pro nová vozidla i modernizace stávajících flotil
  • Robustní konstrukce a široký rozsah provozních teplot
  • Aktivní produkty navržené v souladu s požadavky CRA (Cyber Resilience Act)
  • Vlastní vývoj, výroba, testování a validace ve zkušebním centru AMiT Transportation

Komponenty systému

Distribuované, modulární a 19" subrackové architektury TCMS; brány, komunikační moduly a analyzátory sběrnic pro TCN

Distribuovaný TCMS

Modulární distribuovaný řídicí systém pro bezpečnostně kritické i provozní aplikace kolejových vozidel. Řídicí jednotky vozidla a distribuované I/O moduly komunikují prostřednictvím sběrnice CAN, Ethernetu nebo MVB. Architektura je vhodná pro aplikace TCMS a pro integraci se systémy PIS a VSS.

  • Řídicí jednotka vozidla (VCU)

    Centrální řídicí jednotka distribuovaného systému TCMS zpracovává aplikační logiku a komunikuje s I/O jednotkami.

  • Vzdálené I/O jednotky CAN

    Distribuované vstupně-výstupní jednotky s rozhraním CAN umožňují připojení senzorů, akčních členů a dalších zařízení v jednotlivých částech vozidla. Jednotky lze řetězit v rámci sběrnice CAN.

  • Vzdálené I/O jednotky TRDP

    Distribuované vstupně-výstupní jednotky s rozhraním TRDP se připojují přímo k ethernetové páteři vozidla a umožňují přenos provozních i bezpečnostních dat v rámci distribuovaného TCMS.

  • Pojistkový modul s CANopen

    Jednotky chrání elektrické obvody kolejových vozidel a současně poskytují nadřazenému řídicímu systému aktuální informace o stavu jednotlivých pojistek.

Modulární TCMS

Modulární řídicí systém je složen z jednotlivých funkčních jednotek, které lze flexibilně kombinovat podle požadavků konkrétní aplikace. Systém zahrnuje centrální procesorovou jednotku a různé komunikační, vstupní a výstupní jednotky.

  • Procesorová jednotka

    Centrální řídicí jednotka zpracovává aplikační logiku a komunikuje s I/O jednotkami.

  • Komunikační a I/O jednotky

    I/O jednotky umožňují připojení senzorů, akčních členů a dalších zařízení v jednotlivých částech vozidla. Jednotky lze kombinovat podle požadavků projektu.

TCMS v subracku 19"

Subrack systém je modulární řídicí platforma v 19" mechanickém provedení. V jednom systému kombinuje centrální procesorovou kartu, komunikační rozhraní, I/O karty, redundantní napájení a případné komunikační brány. Řešení je určeno především pro rozsáhlejší aplikace TCMS s požadavkem na vysokou dostupnost a snadnou výměnu jednotlivých modulů.

  • Centrální řídicí jednotka (VCU) pro subrack

    Centrální procesorová karta zajišťuje řízení subrackového systému a podporuje komunikaci prostřednictvím MVB, CAN nebo Ethernetu podle zvolené varianty. Rozsah provozních teplot: −40 °C až +70 °C. CRA (Cyber Resilience Act): v souladu s požadavky. Normy: EN 50155, EN 50121-3-2, EN 45545-2.

  • I/O jednotky pro subrack

    Vstupně-výstupní karty pro 19" subrack umožňují připojení digitálních, analogových a frekvenčních signálů podle požadavků konkrétní aplikace.

  • Napájecí zdroj pro subrack

    Napájecí zdroj zajišťuje stabilní napájení jednotlivých karet a podporuje záložní standby konfiguraci v rámci subracku.

Vlaková komunikační síť (TCN)

WTB a MVB brány, komunikační moduly pro MVB a TRDP a pasivní analyzátory sběrnic. Produkty TCN se vyznačují robustní konstrukcí, širokým rozsahem provozních teplot a odolností proti rázům a vibracím.

  • WTB brána

    WTB brána propojuje vozidlo s vlakovou sběrnicí a zajišťuje interoperabilní komunikaci mezi jednotlivými vozidly soupravy.

  • MVB brána

    MVB brána zajišťuje obousměrnou konverzi dat mezi sběrnicí MVB a rozhraním Ethernet nebo CAN. Umožňuje připojit zařízení bez nativního MVB rozhraní k vlakové komunikační síti a snadno je integrovat do palubní architektury vozidla.

  • MVB modul

    Vestavný komunikační modul umožňuje integrovat MVB rozhraní přímo do zákaznických zařízení. K hostitelskému procesoru se připojuje prostřednictvím paralelní sběrnice, UART, SPI nebo LPC a podporuje různé typy fyzického rozhraní MVB.

  • TRDP modul

    Vestavný modul s protokolem TRDP (Train Real-time Data Protocol) umožňuje implementovat ethernetovou komunikaci TCN přímo do zákaznických zařízení. Nabízí více možností připojení k hostitelskému procesoru a podporuje integraci do různých typů palubních jednotek.

  • WTB analyzátor

    Kompaktní pasivní analyzátor monitoruje provoz na sběrnici WTB a předává zachycená data prostřednictvím UDP rámců do počítače s analytickým softwarem. Umožňuje efektivní diagnostiku, vývoj a uvádění TCN komunikace do provozu bez ovlivnění sledované sběrnice.

  • MVB analyzátor

    Kompaktní pasivní analyzátor monitoruje provoz na sběrnici MVB a předává zachycená data prostřednictvím UDP rámců do počítače. Je určen pro analýzu, diagnostiku a vývoj vozidlové komunikace a pro podporu při jejím uvádění do provozu.

Doplňkové produkty

Pro ovládání, komunikaci, diagnostiku a záznam dat lze systém TCMS doplnit o další produkty z portfolia skupiny: panelové a vozidlové počítače, které zajišťují ovládání, vizualizaci a diagnostiku systému TCMS; switche a routery, které vytvářejí palubní ethernetovou síť propojující TCMS, TCN brány a další subsystémy; a záznamová zařízení, která ukládají diagnostická, provozní a událostní data z TCMS. Výše popsané WTB a MVB brány (TCN) propojují TCMS s vlakovou sběrnicí WTB a vozidlovou sběrnicí MVB.

Software a služby

  • Vývojové nástroje

    TrolStudio – vývojové, konfigurační a diagnostické prostředí pro distribuovaný systém ADiS4R. Knihovny a protokolové zásobníky pro CANopen DS 401, TRDP TCNOpen a MVB.

  • WTB Bus Analyzer

    Software pro zobrazení, záznam a analýzu provozu na sběrnici WTB. Podporuje diagnostiku komunikačních problémů a urychluje uvádění vozidel do provozu.

  • MVB Bus Analyzer

    Software pro zpracování a analýzu dat ze sběrnice MVB. Umožňuje sledovat komunikaci, vyhodnocovat provozní stavy a podporovat vývoj i servisní diagnostiku.

  • TCN Protocol Stack

    Protokolový zásobník pro integraci TCN komunikace do zákaznických aplikací a zařízení. Usnadňuje implementaci standardizovaných komunikačních funkcí a zkracuje dobu vývoje.

  • Diagnostika a integrace

    Vzdálená diagnostika jednotek TCMS a diagnostika TCN bran a komunikačních sběrnic. Integrace TCMS s vlakovou komunikační sítí TCN – WTB, MVB a ethernetovou páteří vozidla; integrace TCN s vozidlovými počítači a jednotkami TCMS. Aplikační software přizpůsobený požadavkům konkrétního projektu. Provozní software TCMS s podporou redundantní komunikace CAN. Technická podpora při návrhu architektury, integraci a uvádění TCMS do provozu a při integraci, testování a uvádění TCN do provozu.

Přínosy pro zákazníka

  • Kompletní řešení TCMS a TCN od jednoho dodavatele
  • Jednotná platforma TCMS pro bezpečnostně kritické i provozní aplikace
  • Vyšší dostupnost provozu díky redundanci klíčových komponent TCMS a standby redundanci v TCN
  • Široký rozsah napájecího napětí TCMS 24–110 V DC pro různé typy vozidel
  • Snadné rozšíření a přizpůsobení TCMS díky modulární architektuře
  • Interoperabilní komunikace mezi vozidly různých výrobců v souladu s UIC 556
  • Snadnější integrace TCN komunikace do zákaznických zařízení a palubních systémů
  • Rychlá technická podpora díky vlastnímu vývoji, výrobě a testování v České republice

Máte dotazy k TCMS a TCN? Pište na sales@amit-transportation.com