TCN

de: Zugnetz, en: Train Communication Network, hu:vonat-hálózat

ICE 3 vezetőállás

A TCN majdnem kizárólag a vasút-technikában alkalmazoott fedélzeti kommunikációs rendszer. A nagy gyártók (Siemens, Bombardier, Alstom, ABB, Adtranz, Ansaldo, CAF, Firema, Hitachi, Holec) jellemzően (és többé-kevésbé) egységesen alkalmazzák az internationale Eisenbahnunion (UIC, Utrecht) és az Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC, Genf) által potom 10 év munkával tető alá hozott egységes rendszert.

A már születésekor is elavultnak tekinthető rendszer a vasúti kommunikáció egységesítésére (Interoperabilität) jött létre, azaz - elvileg - egy Siemens mozdony is felügyelni tudja a rá kapcsolt intelligens Bombardier vonatkocsikat a rendszer segítségével.

 

Itt rögtön muszály lesz elvonatkoztatni a MÁV-os, csörömpölő, csattogó és gyanús szagú "oldtimer" vonatkocsijaitól. Egy modern vonatban jellemzően minden fukció a fedélzeti számítógép utasításai alapján történik (klima-beállítás, ajtónyitás, világítás állítása, fékezés). A főbb funkciókat speciális számítógépek (SG-k, Steuergeräte-ek) látják el, önjáró módon, és ezeknek a fedélzeti busz rendszeren keresztül a központi egység is adhat utasításokat.

 

SG-k, Steuergeräte-ek

Gyorsan összedobtam ezt a fenti sémát, lehet, hogy pár dolgot kihagytam belőle (pl. UIC-vezeték), akkor szorri.

Velaro-E

A rajzon egy vasúti jármű hálózati vázlata látható, mely rendelkezik hajtással (ASG), de nincs saját vezérlőegysége (ZWG). Ilyenek például a Velaro-E Traktionswagen (TW) kocsijai.

Az ASG gyártó-hagyományok szeint CAN busszal működik, így az MVB-ről egy gateway-en keresztül érhetők csak el. Minden ajtóhoz saját ajtóvezérlő (TSG) tartozik, ezek, csakúgy, mint a többi egység (külső világítás (AB), belső világítás (IB), segédüzem (HBU), út-kontroll (ZWG), klotyó-modul (SE)) az MVB-n érhető el.

Már nem rajzoltam fel, mert ezek nélkül a sallangok nélkül is elég kusza a rajz, de ezek az egységek saját buszokat is "indítanak", ezek jellemzően: RS232, RS485, CAN, Profibus, Profinet, Ethernet.

A WTB felőli elérhetőséget a WTB csomópont és WTB gateway biztosítja, melynek fő feladata az adatok átjátszása a WTB-MVB között.

A WTB és MVB közötti összefüggés az alábbi ábrán (remélem) jól követhető.

WTB & MVB

 

A teljes vonat hosszán a WTB nevű vonat-busz (Zugbus) szállítja az információkat. Ez a járművekben található gateway-eket köti össze egymással, és a kocsik között a 18 eres UIC csatlakozókon keresztül csatlakozik a járművek között.

A járműveken belül található a jármű-busz (Fahrzeugbus), az MVB, mely a gateway-eket köti össze az alegységekkel.

A TCN két buszból felépített rendszer, melynek elsődleges feladata a kis mennyiségű technológiai információ rövid időn belüli célba juttatása. Ezeknek a telegrammoknak a hossza 52 - 128 byte, és jellemzően néhány ms alatt célba is érnek.

TCN architektúra

A TCN széleskörű alkalmazásának köszönhetően ennek architektúrája is meglehetősen tág határokon belül variálható. Ezt példákon keresztül próbálom meg szemléltetni.

 

open UIC / WTB

 

Jobb hijján tükörfordításban "nyitott" vonatnak hívom a klasszikus egy mozdony + kocsik kombóból szerveződő szerelvényt. Hogy ez UIC kompatibilis legyen, minden kocsin végig kell vezetnie az UIC vezetéknek. Az, hogy az adott kocsiban felhasználásra kerül, vagy sem, már architektúra szempontjából mindegy. Ahol van WTB csomópont, az a kocsi persze részt vesz a WTB kommunikációban, ennek ismertetését lásd lejjebb. A WTB - erősítő nélküli maximális hossza 800 méter lehet. Mind a WTB-re, mind az MVB-re Gateway-eken kersztül csatolhatók más buszok is, pl. CAN - ezt a hajtóműgyártók előszeretettel alkalmazzák.

closed UIC / WTB

Egy megvalósítási lehetőség, hogy az MVB-vel kötünk össze több kocsit, azaz egy járműnek tekintünk egy több kocsiból álló szerelvényt. Ez a megoldás a villamosok esetén (pl. a Combino-nál is) dívik. Adott esetben a WTB elhagyható - a WTB fő célja a vasúti egységes szabvány megteremtése, és villamost viszonylag ritkán szoktunk vasúti pályán látni, leszámítva például a karlsruhe-i kétnormás villamost, ami a városon belüli csavargás után a szomszédos városba (Pforzheim) vasúti pályán rándul át. Az MVB maximális hossza erősítő nélkül 200 méter.

closed & integrated UIC / WTB

Jellemzően a szuperexpresszek (ICE, Velaro, TGV) esetén a WTB erősítőkkel kerül átvitelre, így annak jelbiztonsága magasabb, és hossza is elérheti a 2000 métert (egy egytrakciós szerelvény kb. 200 méter hosszú).

A Siemens a SIBAS 32 rendszere még ennek a koncepciónak mentén kezeli a kommunikációt, de az új generációs SIBAS PN már szakít a hagyománnyal. Itt a WTB új generációja, az ETB (Ethernet Train Bus) kerül bevetésre, és az MVB-t leváltja a ProfiNet - ezzel felborítva a TCN koncepciót. Az első PN-es vonat az új generációs ICE lesz, és várhatóan 2012-ben fog pályára kerülni.

UIC

fr: Union Internationale des Chemins de Fer, en: International Union of Railways, de: internationaler Eisenbahnverband

UIC logoA párizsi székhelyű UIC 1922 december 1.-én a vasúti normák egységesítését tűzte ki célul. Eleinte ez ügyben nem túl sok sikerrel járt, de az utóbbi talán 20 évben a gyártók és az alkalmazó vasúttársaságok kezdtek besokkalni a normák tömkelegétől, és egyre többen tértek át az UIC alkalmazására. 2009-ben már 194 tagja volt az UIC szervezetnek, erre erőteljesen rásegített az EU létrejötte, illetve, hogy az EU az UIC-t ajánlott norma szintjére emelte.

Az UIC egységesíti a vonatok azonosító-jelölő rendszerét (németül UIC-Baureihenschema), egységes kommunikációs előírásokra tesz javaslatot, meg ilyenek.

Az UIC szabványok összefoglalása (ezeknek a meglehetősen borsos áraival) itt található.

Euro-Interlocking projekt

Az EU egyik UIC keretprogramja az un. Euro-Interlocking projekt.

A projekt tartalmazza a bizosítóberendezések (de: Eisenbahn-Stellwerken) egységesítését, ezen belül is az azonos működésre és az egységes adat-formátumokra helyezi a hangsúlyt.

A biztosítóberendezéseken keresztül (is) definiálja az egységes vágány-elrendezést, és a szignáltechnikai elemeket, mint a jelzések és az Eurobaliz.

Az Euro-Interlocking fő csapásiránya a GENESIS és ESIS (European Signalling Interface Standards) projektek.

A projekt tartalmazza az európai egységes vasúti biztosítóberendezés-rendszer, az ERTMS/ETCS fejlesztését is. (Ennek "főprobája" a Bécs-Budapest vasútvonalon került megvalósításra - ha valakit ez érdekel, erről tudok bővebben is írni, mármint az ETCS-ről).

Az Euro-Interlocking partner vasúttársaságai Az Euro-Interlocking ipari partnerei
  • Banestyrelsen, Denmark
  • Banverket, Sweden
  • BLS, Switzerland
  • CD, Czech Republic
  • CFR, Romania
  • DB, Germany
  • JBV, Norway
  • MÁV, Hungary
  • NS-Pro Rail, The Netherlands
  • ÖBB, Austria
  • PKP, Poland
  • Network Rail, UK
  • REFER, Portugal
  • RFF, France
  • RFI, Italy
  • RHK, Finland
  • SBB/CFF, Switzerland
  • SNCB/NMBS, Belgium
  • SZ, Slovenia
  • AEA Technology Rail
  • Alcatel
  • Alstom Transport
  • Ansaldo
  • AZD Praha
  • Bombardier Transportation
  • I-logix
  • Invensys Rail Systems
  • OFFIS/OSC
  • Siemens Transportation Systems
  • Telelogic
  • Vossloh Information Technologies
  • SBB Infrastructure

UIC (MB) 556

en: information transmission in the train (train-bus),
de: Informationsübertragung im Zug (Zugbus),
fr: Transmission d'informations dans le train (Bus de train)

Az UIC 556-os szabvány (3. kiadás 2004) definiálja a TCN-t, annak részegységeit (WTB, MVB), és ezeknek a telgramm-formátumait. Ezeknek az ismertetése lejjebb, a vonatkozó pontok alatt található. Az MB jelölés a névben a német Merkblatt (:tájékoztató) szóra utal, különösebb jelentősége nincs (remélem).

UIC-vezeték

Az UIC-vezeték főleg a konvenciális vezérlés információátviteli eszköze, csupán a 11. funkció sorolható a TCN / WTB hatáskörébe.

A 18 funkciós UIC vezeték funkciókiosztása (DB)

18 pole UIC cable

poz. érpár
(polaritással)
funkció AC/
DC
Feszültség jelhossz/ frekvencia jellemzők eredet
1 1-2 alacsonyfrekvenciás
csatlakozás a végfok-
erősítőhöz
AC 2 Veff 100…8000 Hz   UIC Mbl. 568
2 3-4 távbeszélő kapcsolat
a vonatvezetőhöz /
központhoz
DC

AC
AC
18…33V

0,5 Veff
0,775 Veff
állandó jel

100..5000Hz
100..5000Hz
vezérlőjel <50mA 24V esetén
küld
fogad
UIC Mbl. 568
3 5+ - 6- hangszórók bekapcsolása DC 18…33V állandó jel I< 20mA 24 V esetén UIC Mbl. 568
4 7+ - 8- előhang a közleményhez DC 18…33V állandó jel I< 22mA 24 V esetén UIC Mbl. 568
5 9+ – 12- ajtók távzárása DC 15..33V impulzus Imp > 1200 Ohm / kocsi UIC Mbl. 560
6 10+ – 12- világítás távkapcsolása
"be"
DC 15..33V impulzus > 2 s Imp > 1200 Ohm / kocsi UIC Mbl. 555
7 11+ – 12- világítás távkapcsolása
"ki"
DC 15..33V impulzus > 2 s Imp > 1200 Ohm / kocsi UIC Mbl. 555
8 14+ – 12- ajtónyitás engedélyzése "bal" oldalon DC 15..33V impulzus > 2 s Imp > 1200 Ohm / kocsi  
9 15+ – 12- ajtónyitás engedélyzése "jobb" oldalon DC 15..33V impulzus > 2 s Imp > 1200 Ohm / kocsi  
10 16+ -12- visszajelzés: a vonat összes ajtaja zárva DC     12 éren keresztül nyugalmi áram  
11 17/x – 18/y adatvezeték AC 6 Vpp - 9Vpp

48 Volt szabadító-feszültség opcionális
1 Mbit/s sodort vezetékpár / ellenállás
120 Ohm        
+/- 10 %;
kapacitás
65 pF/m
UIC Mbl. 558 és 556
12 S árnyékolás a 17/18 vezetékpárnak

 

      UIC Mbl. 558
13 13 általános árnyékolás az összes vezetékhez

 

      UIC Mbl. 558
14 9- -12+ vészfék felülbírálat

DC

15…33V impulzus < 30s    
15 10- - 12+ ep-fék

DC

15…33V impulzus < 20s    
16 11- - 12+ ep-kioldás

DC

15…33V impulzus < 20s    
17 9 – 10 vészfékezés jelzés

AC

2 Veff 1000 Hz vészfékezés esetén az adott kocsi a vezetékpárt rövidre zárja  
18 10 – 11 időosztásos mozdonyvezérlés
ZWS, ZMS, ZDS

AC

< 950 mVeff 96 kHz, 120 kHz, 69,6 kHz, 165 kHz    

WTB

en: Wire Train Bus, de: Zugbus, hu: vonat-busz

A WTB a standard szerint úgy került kialakításra, hogy nyílt pályán vagy vasútállomáson is lehessen csatlakoztatni. A vonat-busz eredetileg a német DIN V 43322 szabványnak felelt meg, majd később került az IEC 61375-ben megfeleltetésre. A elnevezés arra utal, hogy az eredeti szabványban a rézvetetékes átvitel mellett szerepelt az optikai szálas átvitel is, de ez a későbbiekben lekopott a szabványról.

A WTB alkalmazásához legalább 2 és legfeljebb 22 jármű szükséges, összesen maximum 32 WTB-csomóponttal. A maximális átviteli távolság 850 méter a forrástól a célig. Redundáns alkalmazás esetén ajánlott a megkettőzőtt csomópont alkalmazása - ebben az esetben a két egység közűl az egyik aktiv, míg a másik cold-standby állapotban üzemelhet (redundanciáról bővebben itt olvashat).

 

Wire Train Bus

A WTB maximális csillapítás-értékei a komponensekre

  • WTB-csomópont : 0,3 dB
  • Jármű (rövidre zárt WTB-csomópontokkal) : 0,5 dB
  • Szerelvény : 20,0 dB

A WTB-csomópontok szoftverének üzemállapotai

üzemállapot jellemzése
száma megnevezése
0 Kikapcsolt

Nem üzemképes a csomópont, ha az egyenáramú ellátóhálózat feszültsége a nominálérték 70%-a alá esik

1 Nyugalmi állapot

A csomópont csak néhány parancsot fogad a WTB vezetékről, például az "átkeresztelés" utasítást.

A WTB-csomópontok - akkumlátorkímélési célból - nyugalmi állapotban nem haladhatják meg a 10 W energiafelvételt.

2 Átkeresztelés

A csomópont az átkesztelés pont alatt leírt azonosítási eljárást végrehajtja, és ennek eredményét a NADI-ban rögzíti.

3 Teljes üzem

Tejleskörű üzem

UIC átkeresztelés / címzés

de: UIC-Taufe / Adressierung

Vasúti szlengben így hívják a járművek össze- / szétkacsolását, illetve az azt követő állapotot, amikor például a WTB megkísérel magához térni a sokkból, és beszámozni (megcímezni) a csomópontokat, majd helyreállítani a kommunikációt.

UIC-Taufe

Csak az egyszerűség kedvéért rögtön két címzési metódus is létezhet. A TCN az aktív vezetőállástól hátrafelé, a vezetőállásnak a 01-es címet kiosztva kezdi a számozást, majd a vezetőállás előtti járműveket a maximális 63-as címtől visszafelé számozza be.

Az UIC számozás az utoljára ismert menetirány szerint számozza a járműveket a szerelvény elejétől.

A WTB jellemzően a TCN címzést alkalmazza.

Az aktív vezetőállással rendelkező jármű lesz a továbbiakban a vezető jármű, a többiek pedig a vezetett jármű státuszt kapják.

Funkciócímek

A WTB az információkat funkció szerint csoportosítva küldi, azaz miden információnak van egy forrás-funkciója és egy cél-funkciója. A funkciócsoportok az alábbiak:

funkciócím funkció
01 vezetőállás (de: Führerraum)
02 vonatvezérlő (de: Zugsteuerung)
03 vontatóegység vezérlő (de: Triebfahrzeugsteuerung)
04 vontatóegység segédüzem (de: Triebfahrzeughilfsbetriebe)
05 hajtómű (de: Antrieb)
06 fékek (de: Bremsen)
07 energia-ellátás (de: Energieversorgung)
08 rádió-adatátvitel / rádiómodem (de: Datenfunk / Funkmodem)
09 diagnózis (de: Diagnose)
10 ajtók (de: Türen)
11 világítás (de: Beleuchtung)
12 akkusztikus sugárzás (de: Beschallung)
13 klímatechnikai egység (de: Klimatechnische Einrichtungen)
14 utastájékoztatás, utas kiszolgálás (de: Fahrgastinformation, Fahrgastservice)
15 vonat-busz csomópontok, UIC - Mapping - Server (de: Zugbusknoten, UIC - Mapping - Server)
16 út- és sebességmérés (de: Weg- / Geschwingigkeitmessung)
17 vonatbiztonság (de: Zugsicherung)
18 szaniter berendezések (de: Sanitäre Einrichtungen)
19 vezetőállás kijelző (de: Führerraumdisplay)
20 (kocsiszekrény) döntésvezérlés (de: Neigetechnik)
21 vonat-busz csomópontok - általános szervíz (de: Zugbusknoten - allgemeine Services)
22 - 99 fenntartva (de: Reserven)

A lenti példán egy szemelvény látható az UIC 556 leírásból. Az 1. 1/1 pontnál az Fkt pontok alatt láthatók a funkciócímek. Ezeknek van forrása (Quelle) és célja (Ziel). A "minden utas-ajtó zárása" parancs érkezhet valamelyik ajtótól (10 - MM), ez esetben a kalauz adja ki a parancsot az ajtóknál található "ajtózárás" gombbal, vagy a vonatvezető is kiadhatja a parancsot a vezetőállásból 01 - 64. A parancs az összes ajtóhoz (alle Wg - 10) el kell, hogy jusson.

UIC 556 example 1

 

WTB telegrammok

A busz jellemzően az UIC556 szabványban meghatározott információtartalmat továbbítja. Ezeknek jelentős része időkritikus parancs és visszajelzés (R telegrammok), melyek 100 ms-os ciklusidővel kerülnek továbbításra. A nem időkritikus (esemény-) telegrammok (E-telegrammok) csak alkalmi jelleggel bukkannak fel, és mindig nyugtázási eljárást igényelnek. Az "R" telegrammok 100 ms-onként kerülnek elküldésre.

"R" telegrammok

Az "R" (de:Regelmäßige) telegrammokat forrásuk szerint lehet elkülöníteni:

név telegramm forrása
R1 vezető jármű (itt talátható az aktív vezetőállás)
R2 vezetett, trakciós jármű (olyan jármű, ami nem tartalmazza az aktív vezetőállást, és rendelkezik hajtóművel)
R3 vezetett köztes jármű (minden egyéb, azaz olyan jármű, amiben nincs se aktív vezetőállás, se hajtómű)
Az "R" telegrammok tagolása

UIC 556 - "R" telegram types

Az "R" telegrammok tartalmának nagy része az UIC556 szabványhoz kötött. Ennek elsődleges célja, hogy eltérő gyártóktól származó járművek is tudjanak egymással "beszélgetni". Az UIC sajnos meglehetősen elavult, sok funkció hiányzik belőle, így jellemzően a gyártókra hagyja, hogy a tartalék területeket hogy osztja fel - és ezen a ponton rögtön borul is a szabvényosításból származó előny, ugyanis ennek a területnek a felhasználásának a módját általában a gyártók nem osztják meg egymással.

 

Egyszerű példa, hogy a rokkantkocsik járműbe emelését lehetővé tevő hub-liftek működéséről nem rendelkezik a szabvány, így ennek a kezelését (engedélyezés, foglaltság jelzés) minden gyártó - már amelyik foglalkozott a problémával - más címre pakolta. Így könnyen megeshet, hogy az elvileg csatolható Siemens - Alstom trakcióban a Siemens vezetője kiadja a "hublift engedélyezés" parancsot, és az Alstom járművekben elindul a tűzoltó rendszer - például.

 

A vezető jármű küldi az összes többi járműnek az "R1" telegrammokat:

 

UIC 556 "R1" telegram

 

Azok pedig küldik vissza az "R3" telegrammokat, illetve azok a járművek, melyekben hajtómű is található, "R2" telegrammokat küldenek vissza.

 

UIC 556 "R2 / R3" telegrams

"E" telegrammok

Az "E" (en:event, de: Ereignis) telegrammok eseményhez kötve kerülnek továbbításra, és nem ciklikusan, mint az "R" telegrammok.

Van belőlük

  • bilateral telegrammok: (magyarul kétoldalú) ezesetben egy küldő - egy fogadó forgalmaz
  • multicast telegrammok: egy küldő, és a egy megcímzett csoport kerül megszórásra
  • broadcast telegrammok: egy küldő, és meg mindenkinek a telegramm - spam

A multicast esetén a célcsoportot meg kell nevezni, például: 66 - minden jármű, 67 - minden kocsi, ..

Az "E" telegrammokat minden esetben nyugtázni kell, ennek menetét egy példán keresztül mutatom be:

UIC 556 example 2

 A fenti példa ismét az UIC 556 szabvány leírásából származik. A 2.1 "E" telegramm egy adott UIC címről érkezik ("MM"), a világítástól (11), és megy az összes ("67 - alle Wg") kocsinak, a világítási szekcióknak. A parancs a normál és köztes világításra vonatkozik, ezt bármelyik kocsiból lehet az egész vonaton kapcsolni, például hogy a takarítószemélyzet lássa, hogy mit is művelnek. A telegramm tartalma lehet:

  • 1: villany fel
  • 0: villany le
  • 2: köztes világítás (ha ez aktív, akkor ez a világítás kapcsol fel. A lekapcsolás mindenkire egyaránt vonatkozik.)

A köztes világításhoz tartozik minden olyan fény, ami nem a normál- és a vészvilágítás része, például az ajtótér-világítás és az olvasólámpák.

A 2.1A telegramm erre válasz, a másik irányból, ahol minden érintett egység visszaigazolja a pillanatnyi állapotát.

WTB további funkciók

A WTB telegrammok több, speciális információt is továbbítanak, mint például a NADI (node address & attribute directory) vagy PDM (process data marshalling), de ezekre a funkciókra ebben a verzióban nem térek ki - nem is valószínű, hogy bárkit is érdekelnek ezek a funkciók.

MVB

en: multi-function vehicle bus, de: Fahrzeugbus

A járműveken belül található a jármű-busz (Fahrzeugbus), az MVB, mely a gateway-eket köti össze az alegységekkel.

  rézvezetékes optikai szál alapú
vezeték sodort réz érpár, RS485 átvitelre alkalmas optikai szál, aktív csillag csatoló
topológia busz csillag
terjedelem 30 méter, RS485 alapú szegmens, maximum 32 csatlakozással 2 kilométer
redundancia duplikált média: két csatornán küld, de egyszerre csak egyen fogad. A redundáns master-ek rotációban váltják egymást.
átviteli sebesség 1.5 Mbaud
válaszadási idő jellemzően 4 µs, maximum 43 µs
címzés 4095 fizikai egység, 4095 logikai port, 8-bites cím az üzenetekhez
(hasznos) frame méret 16, 32, 64, 128 és 256 bit
közeghozzáférés szórványos telegrammok: CSMA/CR
periódikus telegrammok: polling
master - master: token-bus
ICE 3

Az üvegszálas bázisú MVB lényegesen később jelent meg, mint a rézvezetékes (jellemzően optikai vagy "drótos" MVB-nak szokás a két változatot nevezni). Nagyon sok gyártó már nem tért át erre a változatra, hanem inkább megkísérelik kiváltani az MVB-t.

A Siemens a WTB alá gateway-ekkel Profinet-et integrál az új fejlesztéseiben, az MVB helyett.

Az MVB egy kétcsatornás busz-struktúrára épül, a kocsik között a vezetékeket szeparálva kell vezetni. Az adatcserét egy, vagy több egység koordinálja. Az adatátvitel jellege asszinkron, azaz minden résztvevő saját órajelet produkál.

A válaszidő függ a busz hosszától és jellegétől (réz, optikai), de nem lehet hosszabb, mint 42.7 µs. A master frame vége és a slave frame kezdete közötti időnek 1.4 µs és 4 µs között kell maradnia.

Az MVB adat-tartalma nem kötött, így a vasúttechnikában is minden gyártó azt szabadon definiálja. Az MVB jármű-busz, azaz a kommunikáció a járművön belül gyártóhoz van kötve. Két gyártó által előállított jármű közötti kommunikáció jellemzően (de nem teljeskörűen) a WTB / UIC bevetésével valósítható csak meg.

Technológia

Az MVB alapvetően master-slave felállásban üzemel, ahol legalább egy master-t kell tartalmaznia a hálózatnak, ez ugyanis polling rendszerben kérdezi le a slave-eket. A biztonság emelése érdekében a hálózat több master-t is tartalmazhat, ez esetben ezek token-bus közeghozzáférési eljárást alkalmaznak.

Periódikus és szórványos adatátvitel

A periódikus adatok jellemzően a vonat technológiailag fontos információit és parancsokat (processz-adatokat) továbbítanak, 16 bites vagy 256 bites terjedelemben. Az UIC meghatározza, hogy ezeknek az időkritikus tartalmaknak - a körülményektől függetlenül - 16 ms alatt el kell jutniuk a járművön belül két aplikáció között. A teljes vonaton belül, járműbusz - vonatbusz - járműbusz (pl. MVB - WTB - MVB) relációban ugyanezekre az adatokra 100 ms a mximális szintidő.

A szórványos adatátvitellel jellemzően üzenetek (pl. diagnózis, network-management) információk kerülnek továbbításra. Az üzenetek hossza változó lehet, néhány bájttól akár megabájt méretig. Ezeknek az üzeneteknek a továbbítására nincs "szintidő", a processz-adatok továbbítása melletti fennmaradó időben kerülnek átvitelre.

MVB telegram components

A busz-master a teljes forgalmazási időt 1 ms-os bázis-periódusokra osztja. Ezeket a bázis-periódusokat további két részre osztja a periódikus és a szórványos adatok között. A periodikus fázis nem haladhatja meg a bázis-periódus 2/3-át. A periódikus időben a master egy előre definiált sorrendben kéri el az adatokat a slave-ektől, minden adatnak meghatározható egy (átvitel-sűrűségi) periódus, mely 1 ms - 1024 ms között állítható.

A fennmaradó idő a szórványos adatok átvitelét szolgálja. Amennyiben senkinek nincs közlendője, úgy ez az idő kihasználatlan marad. Ha két egység egyidejűleg próbál forgalmazni, versenyezniük kell az adás jogáért - ezt az eljárást arbitrációnak hívjuk, és erről egy bővebb leírást a CAN busz fejezetben talál (CSMA/CR). Az arbitrációból következik, hogy egy alacsonyabb prioritású slave jópár ciklust is várhat adott esetben a szórványos típusú kérdésének a válaszára.

Processz-adatok átvitele célcímzéssel

Ez az eljárás több időkritikus busznál ismert, így például a WorldFIP és a Fieldbus Foundation (IEC 61158) is alkalmazza. Lényege, hogy első lépésben a master egy processzadat címét küldi ki egy telegrammnak, melyet (természetesen) az összes slave megkap.

MVB master-telegram

A processzadat forrásának a slave-je tudja, hogy eljött az ő ideje, tehát válaszában elküldi a kért (címzett) processz-adatot. Azok a slave-ek, melyeknek szintén szükségük van az adott processz-adatra, fogadják a telegrammot és feldolgozzák / továbbítják a tartalmát, a nem érinetett slave-ek meg ez alatt a kérdés / válasz ciklus alatt - mint az országgyűlési képviselők egész életük alatt - nem csinálnak semmit.

MVB slave-answer-telegram

 

Processzváltozók aktualizálása és a forgalmazó memória

MVB traffic memory

 

A forgalmazó memória (de: Verkehrsspeicher, en: traffic memory) egy köztes tároló az applikáció és a buszkontroller között. Az applikációk jellemzően ciklikus programvégrehajtással futnak, és ez a ciklus csak a legritkább esetben egyezik meg a busz frissítési elvárásaival. A forgalmazó memória gyakorlatilag egy köztes "fiók", ahová mindkét fél bepakolhatja az aktuális információtartalmat, és kiveheti onnan a legutoljára frissített adatokat. Az adatok bekerülését minden adathoz időbélyeg rögzíti. Minden változóhoz csatolható egy check-változó is, melyben az adatminőség ("elavultság") értékelhető.

A hatékonyabb adatátvitel érdekében a processztelegrammok jellemzően egyszerre több - maximum 4096 - processzadatot továbbítanak.

MVB Telegrammok

A telegrammok felépítése

A Manchester (-I) kódolásból adódóan az órajel a telegrammokból is állítható, így az állandó szinkronizálás biztosított.

A telegrammokat egy fejléc (delimiter) nyitja, és egy ellenőrző-szekvencia (end-delimiter) zárja. A fejléc a szinkronizálást szolgálja és eltérő a fejléce a master és slave telegrammoknak.

Az ellenőrző szekvenciát a küldő állomás legalább 64 bit adattartalomból generálja a "TC57 telecontrol" eljárással.

 

MVB telegram coding with Manchester

Masterframe / Slaveframe

Az MVB kétfajta frame-et forgalmaz:

  • Masterframe: a master egység küldi a 4 bites funkciókóddal (a slave-ek fogadják)
  • Slaveframe: a funkciókóddal beazonosított slave küldi (az adott adatot fogadó egység - egységek fogadják)

 

MVB Masterframe / Slaveframe

 

Midkét telegrammtípus broadcast forgalmazási típus jelleggel kerül ki a buszra.

Biztonsági koncepció

Eurocab

Az ETCS (European Train Control System) keretein belül az egységes európai vasúti jelzésrendszer (de: Vereinheitlichung der Europäischen Eisenbahnsignalisierung) megfelelő biztosítására született az Eurocab-bizonsági koncepció (de: Eurocab-
Sicherheitskonzept). Ez a koncepció feltételezi, hogy bár az egységek meghibásodási valószínűsége magasabb, mint a buszon bekövetkező hibáé, de egy ilyen busz-meghibásodás valószínűsége is magas.

Megoldásként két, eltérő egység küldi a telegrammokat egymást követően a buszon, feltételezve, hogy a két táviraton az azonos meghibásodás (busz-átviteli hiba) esélye igen alacsony.

 

MVB Eurocab

 

A biztonsági bemenet jelzése bekerül mindkét küldő állomásra (adott esetben ez lehet "F" bemenet)

  1. A busz adminisztrátor utasítást ad az első processzadat elküldésére
  2. Az "A" egység elküldi a bemeneti információt is tartalmazó telegrammot (a többi egység eldobja a felszólítást)
  3. A "C" egység azonosítja a processzadatot és beolvassa a buszról (a többi egység eldobja a telegrammot)
  4. A "C" egység feldolgozza a beérkező információt, és az eredményt továbbítja a "biztonsági összehasonlító" egység felé
  5. második processzadat azonosítója
  6. "B" egység küldi azt
  7. "D" egység fogadja az információt
  8. "D" egység feldolgozza a beérkező infomációt (jellemzően eltérő metódussal, mint a "C" egység), eredményt továbbítja
  9. A két beérkező eredmény birtokában a "biztonsági összehasonlító" elvégzi a kiértékelést, és azonosság esetén - az esetleg
  10. a telegrammhoz tartozó biztonsági kimenetet állítja. Eltérés esetén a biztonsági kimenet állapotát nem változtatja, hanem hibaüzenetet küld a felügyeleti rendszer felé.

A fenti megoldásnak egy még emeltebb biztonságú változata, ha a buszrendszert is rendundánssá tesszük, megkettőzzük.

MVB redundant Eurocab

 

MVB standardok

IEC 61375-1
Electronic railway equipment - Train communication network - Part 1: TCN Train Communication Network General Architecture
IEC 61375-2-1
Electronic railway equipment - Train Communication Network - Part 2-1: WTB - Wire Train Bus
IEC 61375-2-2
Electronic railway equipment - Train communication Network - Part 2-2: WTB - Wire Train Bus conformance testing
IEC 61375-3-1
Electronic Railway Equipment - Train Communication Network - Part 3-1: MVB - Multipurpose Vehicle Bus
IEC 61375-3-2
Electronic railway equipment - Train communication Network - Part 3-2: MVB - Multipurpose Vehicle Bus Conformance Testing
IEC 61375-3-3
Electronic Railway Equipment - Train Communication Network - Part 3-3: CCN - CANopen Consist Network
IEC 61375-3-4
Railways applications - TCN vehicle bus based on ISO/IEC 15802-1 and ISO/IEC 8802-2/3 series LAN

felhasznált források

Wikipedia (de)

TCN, der IEC 61375 Standard für die zeit- und sicherheitskritische Datenübertragung in Schienenfahrzeugen

B.Wagner - Multi-function Vehicle Bus (Burgdorf, Winter 2006) (pdf)

UIC556 (3. kiadás 2004) (pdf)

license

Creative Commons License
Erre a dokumentumra a Creative Commons-Lizenz 3.0 szabályai érvényesek.
A dokumentum továbbfelhasználása engedélyhez kötött. Részleteiben is csak forrásmegjelöléssel
(pl: forrás:wwww.ob121.com) használható.
Engedélykérés, további információ: mail kukac ob121.com