El transporte se vuelve inteligente

En 1988, “Deja que el tren tome la tensión” fue el eslogan publicitario de British Rail. Viajar en tren era muy diferente en aquel entonces. Hoy en día, los grupos de pasajeros esperan conectividad Wi-Fi gratuita en los vagones y en las estaciones, para que puedan enviar y recibir llamadas y correos electrónicos, acceder a sitios de entretenimiento y navegar por la web. En la década de 1980, los pasajeros solo querían espacio suficiente para sentarse y leer un libro (y para que los trenes funcionen a tiempo, lo que no ha cambiado en absoluto).

Hoy en día, el ferrocarril inteligente utiliza big data y conectividad para proporcionar la gestión automatizada de tickets y colas en las estaciones, así como pantallas de información, seguridad y protección, con monitoreo de video en tiempo real y otros sistemas de vigilancia en los vagones y en los alrededores de la estación.

Figura 2: Adlink lleva el control y la supervisión del controlador al límite con el DMI-1210

De acuerdo con Grand View Research, que publicó Análisis de mercado de sistemas ferroviarios inteligentes por solución, 2014 a 2025, los sistemas ferroviarios inteligentes están formados por dispositivos, componentes y servicios utilizados por el operador ferroviario para recopilar datos para monitorear el funcionamiento, la seguridad y la seguridad de un sistema ferroviario. La función del sistema ferroviario inteligente es compartir información a través del sistema ferroviario, desde pasajeros hasta integradores de sistemas, proveedores de servicios y agencias gubernamentales.

Se espera que el número de pasajeros aumente en todo el mundo, encuentra OrbisResearch. Su mercado global de ferrocarriles inteligentes: análisis de crecimiento, tendencias y previsiones (2018 – 2023) espera que el aumento impulse la automatización a medida que los operadores intentan comprender los patrones de comportamiento de los pasajeros. Esto puede influir en el funcionamiento de los trenes, pero también es una forma de generar ingresos por servicios que pueden ofrecerse a bordo y alrededor de la estación.

Se estima que el mercado mundial de ferrocarriles inteligentes tendrá un valor de $ 27,62 billones para 2023, una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de 14.83% a partir de 2017, cuando tenía un valor de $ 12,05 mil millones.

La compañía analista predice que la IoT se integrará en el sistema de transporte, tanto para gestionar trenes como para carga, para llevar a cabo un mantenimiento predictivo y tratar con la información y el entretenimiento del cliente.

“Las operaciones para correr trenes se pueden optimizar incorporando análisis, que pueden mitigar los costos involucrados, aumentar las ganancias y proporcionar servicios sin problemas a los clientes”, dice el informe. “Además, la integración de la analítica ayuda a rastrear el flujo de pasajeros”, agrega. Esto contribuye a mejorar la programación y reducir el hacinamiento en las estaciones.

Sistemas integrados

Tres compañías han colaborado para llevar el mantenimiento predictivo a los trenes: Eltec Elektronik, Splunk y ESE Engineering se han asociado para producir el Drive 1.0, para adquirir datos de funcionamiento del tren y la comunicación de los datos de funcionamiento del tren.

El concentrador de datos Ethernet de Eltec CyBox ED-S actúa como una computadora de a bordo y recopila y procesa datos. Permite el acceso remoto en tiempo real y está conectado al tren a través de una interfaz configurable.

Los datos son procesados ​​por la plataforma Splunk Big Data y IoT Analytics, mientras que ESE integra el sistema tanto en el tren como en la estación y los sistemas de terminales. La empresa también adapta los tableros a las especificaciones del cliente.

Los datos se utilizan para el mantenimiento predictivo para reducir las demoras y el costo de las reparaciones, y para optimizar los ciclos de mantenimiento del tren en función del uso.

Un kit de inicio está disponible para implementar el monitoreo basado en la condición. Consiste en el CyBox ED-S con transmisor UIC559, cables y antenas, una licencia de tres meses para el software Splunk y la integración y el alojamiento durante tres meses, incluidas las evaluaciones específicas del cliente.

La computadora CyBox ED-S se basa en una CPU Arm y tiene una interfaz Gigabit Ethernet, cuatro en serie, cuatro digitales y una de relé para recopilar datos del sensor del tren. Esto luego se transmite a los centros de control para el mantenimiento orientado a la condición. Los datos se pueden transmitir de forma inalámbrica a través de la radio móvil, la red de área amplia (WAN) o los cables Gigabit Ethernet.

La computadora tiene una fuente de alimentación que cumple con la norma ferroviaria EN 50155 y funciona a un rango de temperatura de -40 ° C a + 85 ° C. La carcasa está sellada a IP67, para condiciones ambientales extremas.

Los datos son procesados ​​por el software Splunk a través de una conexión encriptada. El acceso a la computadora se supervisa automáticamente para protegerse contra ataques accidentales o malintencionados. También se incluyen notificaciones personalizadas y alarmas de diagnóstico en tiempo real para que se tomen medidas rápidas y específicas.

El soporte de desarrollo de ESE incluye la realización de evaluaciones según las especificaciones del cliente. Se pueden desarrollar dos tableros específicos para cada cliente para mostrar los datos de la máquina. También hay un servicio de consulta para casos de uso específicos del cliente.

El control de trenes y la información del conductor son proporcionados por el último producto de informática de borde de Adlink. Su DMI-1210 es una interfaz de conductor comercial (Cots) con pantalla de radio de tren, funciones de visualización de diagnóstico y horario electrónico, y funcionalidad de registro de datos de tren.

Está alimentado por el procesador Intel Atom x5-E3930 (anteriormente Apollo Lake). La computadora de panel táctil con certificación EN 50155 tiene una pantalla a color de alta resolución de 12.1 pulgadas (4: 3), una pantalla táctil resistiva de cinco hilos y una interfaz de E / S asegurable. Se puede implementar como una unidad de interfaz hombre-máquina (HMI) para los escritorios de los conductores, como un panel de control para los sistemas de información de los pasajeros, como una unidad de control / visualización del sistema de vigilancia, o en el diagnóstico y las comunicaciones ferroviarias.

Admite entrada de alimentación de CC de 16.8V a 137.5V DC. Para expandir las opciones de comunicación, hay módulos adicionales de bus de vehículo multifunción (MVB), GNSS, 3G / LTE, WLAN y Bluetooth disponibles. Los indicadores LED de estado y administración de Smart Embedded Management Agent (Sema) de la compañía en el panel frontal proporcionan e indican la supervisión del estado y el mantenimiento del sistema.

Figura 3: El DMI ‑ 1210 de Adlink es una interfaz de controlador COTS que también puede ser un sistema de información para pasajeros

Para el funcionamiento en entornos hostiles, las placas de circuitos tienen un revestimiento conformado, los conectores de E / S son asegurables y la parte frontal está sellada a IP65 y la parte posterior a IP42. 
Además, la robustez y confiabilidad del sistema se proporcionan mediante una cuidadosa selección de componentes para un funcionamiento prolongado de la temperatura, entradas y salidas aisladas, placas de circuito revestidas conformes, conectores de E / S asegurables y clasificación de protección de alto ingreso (parte frontal de IP65, parte posterior de IP42).

Industrial PC

Axiomtek también lanzó una PC integrada lista para el transporte.

El tBOX300-510-FL está alimentado por la séptima generación de procesadores Intel Core (antes Kaby Lake) e Intel Celeron 3965U. Cuenta con la certificación EN 50155, EN 50121-3-2 y EN 45545-2 y cumple con la norma ISO 7637-2 para la compatibilidad de transitorios eléctricos conducidos en vehículos con sistemas eléctricos de 12V o 24V, así como la norma medioambiental para instrumentación y automatización. Equipamiento, DNV 2.4.

Está diseñado para su uso en la vigilancia de seguridad a bordo, el almacenamiento de datos, la comunicación de pasajeros y la gestión de flotas. Cuenta con administración de energía para el retardo de encendido / apagado de ACC (acumulado), el retardo de apagado y la protección de sobretensión / sobretensión. El rango de temperatura de funcionamiento es de -25 ° C a + 70 ° C y la antivibración es de hasta 3Grms. El rango de entrada de voltaje es de 24V-110V DC para aplicaciones ferroviarias, o de 14V-32V DC para uso marino y de 9V-36V DC para vehículos.

Se admiten cuatro unidades Sata de 2,5 pulgadas intercambiables, junto con Marvell Hardware Raid 0/1/10 para reconstruir datos rápidamente sin cargar la CPU, para permitir la vigilancia de video y los requisitos de almacenamiento de datos grandes.

Hay dos ranuras DDR4 SO-DIMM para hasta 32 Gbyte de memoria y las opciones de comunicación incluyen tres ranuras para tarjetas PCI Express Mini de tamaño completo y dos ranuras para tarjetas Sim para 3G / 4G, GPS, Wi-Fi y Bluetooth.

El tBOX300-510-FL se ofrece como un módulo PoE de cuatro puertos, un módulo GbE LAN de cuatro puertos, un puerto RS-232/422/485 aislado de cuatro puertos, un módulo DIO aislado (ocho entradas / ocho salidas), un Versión CANbus 2.0A / B aislada de cuatro puertos y un módulo BNC de cinco puertos (entrada de audio de video de un puerto / puerto de cuatro puertos). La fuente de alimentación PoE externa permite que la PC admita hasta 60W para hasta cuatro puertos.

Puerta de enlace de IoT

Figura 4: la puerta de enlace IoT sin ventilador de Kontron usa LoRa para secuencias MQTT seguras

También certificada según la norma EN 50155, el Trace-LP1 es una puerta de enlace IoT sin ventilador de Kontron que utiliza la tecnología LPWAN (red de área amplia de baja potencia y baja potencia) para conectividad multicanal.

Un concentrador de radio LoRa de Semtech está integrado en la puerta de enlace. Esto puede sostener ocho canales de comunicación simultáneamente y la conectividad Ethernet de uno de los dos conectores codificados en X M12 de Gigabit Ethernet.

La conexión a la nube se basa en IP Ethernet estándar o mediante W-Fi o 4G LTE. Los mensajes se recopilan y se transforman automáticamente de sensores certificados por LoRaWAN para asegurar las transmisiones MQTT que se envían a la nube. (MQTT o transporte de telemetría de colas de mensajes / ISO / IEC PRF 20922 es un protocolo de mensajería diseñado para anchos de banda de red limitados). Por seguridad, la conexión usa claves privadas en ambos lados.

La puerta de enlace también incluye sensores y microcontroladores para monitorear la salud del sistema. Por ejemplo, los microcontroladores integrados monitorean las placas y la temperatura ambiente, los voltajes, la corriente y administran los datos vitales de los componentes principales.

El cambio digital

Los ferrocarriles inteligentes pueden llegar a construirse en teléfonos inteligentes. Los dispositivos móviles se utilizan cada vez más para servicios y datos de minería que pueden ser utilizados por operadores y proveedores de servicios.

Se espera que la cantidad de boletos de transporte público entregados a un dispositivo móvil aumente de 4.500 millones en 2018 a 7.900 millones en 2023, según ABI Research (The Path to Mobile Ticketing). Este período será cuando el teléfono móvil será la herramienta para la diversificación y un catalizador para la movilidad como servicio (MaaS).

La compañía de investigación sostiene que el transporte multimodal, el MaaS y la movilidad bajo demanda (MoD) ahora se consideran más críticos para ofrecer una experiencia de viaje sin interrupciones junto con el aumento de los casos de uso que incluyen el viaje en automóvil, los scooters electrónicos y la bicicleta. compartiendo Aquí es claramente donde debe dirigirse el mercado del transporte público, que abarca la convergencia entre los modos de transporte público y privado ”.

Los proveedores de transporte podrán reciclar “vastas minas de datos relacionadas con sus bases de pasajeros, que abarcan la ubicación, los datos de preferencias y la información de pago”, dice la compañía.

“Hoy en día, los fabricantes de equipos originales, incluidos Samsung, Apple y Google, están liderando el cobro anticipado de la emisión de boletos móviles, aprovechando las plataformas de pago de bucle abierto y volviendo a solicitar el soporte para la emisión de boletos en circuito cerrado”, dice Phil Sealy, analista principal de ABI Research.

Él cree que las aplicaciones de pago móvil establecidas podrían aprovecharse para una aplicación de tickets móvil dedicada.

“[Las empresas de transporte público] tienen la base de pasajeros preexistente requerida y podrían ubicarse como el principal proveedor de aplicaciones MaaS”, dice, al tiempo que advierte que deben ser rápidas y ofrecer plataformas con acceso a interfaces de programa de aplicaciones abiertas (API) para Los agregadores de MaaS antes de que otros aprovechen la ventaja.

Sealy cree que una “mentalidad cerrada inevitablemente ampliará la puerta a aquellos proveedores que ya están liderando la carga hacia el desplazamiento del transporte público, como Uber, que ya ha tenido un impacto masivo en Londres al tomar el control de las rutas de Transport for London que antes eran rentables, y Lime desde Una perspectiva de scooter “.

En Asia Pacífico, se espera que el cambio del ferrocarril analógico al digital fomente la adopción del ferrocarril inteligente allí, luego de una inversión colectiva de $ 93 mil millones en el sudeste asiático. En India, el gobierno ha comenzado a fabricar locomotoras inteligentes con dispositivos de grabación de voz y video que se instalarán en las cabinas de los conductores para reducir el riesgo de accidentes.

También hay un proyecto piloto de Huawei y China Mobile para la computación perimetral de acceso múltiple, que permite el contenido de video.

En Europa, las redes Wi-Fi de Cisco han sido instaladas por ScotRail, Network Rail Telecom, CGI y Wittos, para el acceso a Internet mientras viaja, y el operador ferroviario francés SNCF está utilizando IBM Watson IoT.

Kits de desarrollo

El uso más obvio de la computación integrada es para las pantallas de información de los pasajeros, que agregan funciones multimedia para presentar algo más que información de la plataforma de salida y llegada, sino también la navegación, emisión de boletos y flujos de ingresos de terceros.

La conectividad inalámbrica se utiliza para transacciones de boletos y actualizaciones de equipos, y también para transferencias de datos de misión crítica, relacionados con flujos de pasajeros, bienes y vehículos. El procesamiento y análisis de datos en tiempo real puede minimizar los tiempos de espera y optimizar los niveles de capacidad, mientras que los sistemas de reconocimiento facial y aprendizaje automático en sistemas de vigilancia y seguridad pueden localizar a los niños perdidos e identificar equipaje o actividades sospechosas en medio de corrientes de personas en una explanada y alrededor de la estación .

La empresa taiwanesa VIA Technologies ha reunido algunos de sus productos en la categoría general de Soluciones en Estación. Los sistemas escalables, los kits de inicio y las plataformas de aceleración de IoT conforman las ofertas de transporte para multimedia y HMI, I / O y conectividad inalámbrica que pueden personalizarse para satisfacer las necesidades de un sistema de transporte.

Por ejemplo, la compañía ofrece kits de inicio para desarrollar kioscos HMI, como el VIA SOM-6X50, un sistema en el módulo (SOM), una placa portadora de referencia opcional con Wi-Fi y Bluetooth y un paquete de soporte de la placa Linux (BSP).

Para pantallas de panel, hay un kit de inicio de panel HMI, que tiene una placa, una pantalla opcional de 17 pulgadas y un BSP de Linux para señalización basada en HTML5. Otros kits son para paneles táctiles HMI, con un LVDS (señalización diferencial de bajo voltaje) opcional de 10.1 pulgadas, pantalla táctil capacitiva proyectiva, un módulo Wi-Fi opcional y Android 4.2 BSP, para HMI táctil. También está la computadora de placa única VAB-630 (SBC). Esta es una placa base de 3,5 pulgadas con una pantalla de panel táctil opcional de 10,1 pulgadas para kioscos multimedia interactivos y sistemas de señalización.

La mayor capacidad de los sistemas de procesamiento de datos y la propagación de dispositivos conectados a través del IoT acelerarán la adopción de un sistema de transporte público inteligente. Los clientes ya están a bordo; con la conectividad a internet, un viaje dado y la posibilidad de obtener información mejorada para ellos y flujos de ingresos adicionales para los operadores, también es probable que aumenten la aceptación.

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