VOIP w kolejnictwie, czyli kolej na nową telefonię

Rys. 1. Pierścień SHDSL z wykorzystaniem switchy EKI-2528 i komputerów UNO-2170

Przykładem takiego przemysłowego zastosowania systemów VoIP jest modernizacja linii kolejowej we Włoszech, która została wykonana z wykorzystaniem produktów firmy Advantech. Projekt ten jest bardzo ciekawy, gdyż podobna modernizacja jest możliwa również w polskich realiach.

WŁOSKI PROJEKT

Włoska kolej szynowa GIS zdecydowała się na modernizację swoich linii i stacji kolejowych z wykorzystaniem technologii VoIP. Całkowita liczba połączeń szynowych, które obejmował projekt modernizacji, przekroczyła 100, natomiast na każdą linię przypadało około 36 urządzeń komunikacyjnych.

Głównym założeniem projektu było stworzenie nowego, prostego systemu komunikacji, który zastąpiłby istniejącą przestarzałą infrastrukturę kolejową, umożliwiając połączenie różnego rodzaju urządzeń, począwszy od nowych i wyposażonych w interfejs IP, a na starych telefonach analogowych kończąc. Wymagania jakościowe postawione przed nowym systemem zostały określone wg poniższych punktów.

System miał:

• pracować bezawaryjnie w temperaturach rzędu 60ºC,
• zapewnić zabezpieczenie przeciwprzepięciowe linii energetycznej 3000V_DC,
• być wyposażony w wyjścia przekaźnikowe,
• posiadać redundantne zasilanie switchy ethernetowych,
• być wyposażony w system zarządzenia nadrzędnego SCADA/HMI.

Dodatkowym wymogiem było użycie do budowy systemu produktów łatwo dostępnych oraz posiadających szerokie wsparcie techniczne producenta. Idealnym rozwiązaniem okazało się zastosowanie do budowy systemu szeregu produktów Advantecha, takich jak:

• switche przemysłowe EKI-2528,
• bezwentylatorowe komputery kompaktowe UNO-2170,
• 15" komputery panelowe TPC-1570H.

ARCHITEKTURA SYSTEMU

Rys. 2. Switche EKI-2528, zabudowane w szafie rackowej

Sercem systemu jest komputer kompaktowy UNO-2170, na którym zaimplementowany został serwer VoIP. Systemem operacyjnym zarządzającym serwerem jest Windows XP Embedded zainstalowany na karcie Compact Flash o podwyższonej wytrzymałości na wysoką temperaturę. Do zbudowania całej architektury Ethernet posłużyły 8-portowe switche przemysłowe EKI-2528, które weszły w skład tzw. pierścienia SHDSL.

Pierścień ten obejmuje wszystkie zmodernizowane linie kolejowe i umożliwił podłączenie w systemie zarówno starych urządzeń analogowych, jak i najnowszych rozwiązań wykorzystujących protokół IP. Switche EKI połączyły ze sobą główną centralę, telefony alarmowe, megafony oraz linie awaryjne. Większość połączeń realizowana jest przez światłowody i z użyciem modemów, do których podłączono switche EKI. Uproszczoną wizualizację pierścienia SHDSL przedstawia rysunek 1.

Wszystkie switche, zasilacze i urządzenia serwerowe zostały, zgodnie z normami kolejowymi, zabudowane w szafach rack chroniących je przed wpływem czynników zewnętrznych (rys. 2). Ostatnim elementem systemu są 15" komputery panelowe TPC-1570H, które zostały zainstalowane na specjalnych wysięgnikach, na każdej z modernizowanych linii kolejowych.

Komputery te udostępniono osobom odpowiedzialnym za zarządzenie i bezpieczeństwo składów. Na komputerach tych zostało zaimplementowane oprogramowanie HMI i dodatkowo, każda jednostka została wyposażona w dysk twardy, przystosowany do pracy ciągłej 24 godziny na dobę. Na każdym panelu TPC-1570H został zainstalowany system operacyjny Windows XP Professional.

Oprogramowanie HMI umożliwia operatorom nadzór nad działaniem systemu, pokazując i "śledząc" wszystkie realizowane połączenia, począwszy od normalnych połączeń telefonicznych, poprzez wiadomości głosowe przekazywane przez megafony aż po bezpośrednią aktywację bezpośrednich połączeń dwóch niezależnych urządzeń. Specjalne narzędzia programowe pozwalają operatorom na monitoring jakości połączeń przychodzących i wychodzących, wydajności systemu, przekierowanie połączeń itp.

Dodatkowym zabezpieczeniem całego systemu jest programowalny (z poziomu serwera webowego) podsystem alarmowy, który zawiadamia operatorów o awariach i nieprawidłowościach, w momencie ich wystąpienia w systemie. Rysunek 3 przedstawia schemat działania całego systemu VoIP na włoskich stacjach kolejowych GIS.

PRZYSZŁOŚĆ

Rys. 3. Schemat poglądowy całego systemu VoIP dla GIS

GIS planuje dalsze modernizacje swojej infrastruktury kolejowej. W kolejnych latach system komunikacji z technologią VoIP ma pojawić się na wszystkich liniach, które nie zostały objęte modernizacją w pierwszym etapie. Jeszcze dalsze plany zakładają, że w przyszłości komunikacja z wykorzystaniem VoIP stanie się standardem w kolejnictwie we Włoszech.

Włoski przykład pokazuje, że modernizacja starego standardu komunikacji w kolejnictwie, opartego na urządzeniach analogowych, jest możliwa i nie musi wiązać się z całkowitą przebudową starego systemu. Dlatego też czekamy na podobną modernizację w Polsce.

Optymizmem napawa fakt, że pewne kroki w tym kierunku już zostały poczynione i to również z wykorzystaniem sprawdzonych produktów firmy Advantech. Doradztwo techniczne i handlowe w zakresie produktów tej marki na terenie Polski prowadzi krakowska firma CSI Computer Systems for Industry.

Dział techniczny:
Grzegorz Czarny
tel. 12 637 13 55 wew. 161
grzegorz.czarny@csi.net.pl

Dział handlowy:
Grzegorz Kowalczyk
tel. 12 637 13 55 wew. 156
grzegorz.kowalczyk@csi.net.pl