Bahncomputer – Die wichtigste Komponente für intelligente Bahnsysteme

Die rasche Urbanisierung und die steigende Bevölkerungsdichte in modernen Städten machen den Schienenverkehr zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Verkehrsinfrastruktur. Viele Bahnunternehmen beschleunigen die digitale Transformation, um dem zunehmenden Fahrgastaufkommen, immer komplexeren Betriebsmodellen sowie höheren Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit zu begegnen. Bahncomputer sind ideal, um die betriebliche Effizienz zu optimieren und das Fahrgasterlebnis zu verbessern. Sie bieten leistungsstarke Rechen- und Datenverarbeitungsfunktionen sowie hohe Haltbarkeit und Zuverlässigkeit. Diese Merkmale gewährleisten einen stabilen Betrieb in rauen Umgebungen mit ständigen Vibrationen, elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und extremen Temperaturen. Zu den Anwendungen von Bahncomputern gehören Zugsteuerung, Signalsysteme, Überwachung der Wagensicherheit und Fahrgastinformationsanzeigen. Sie fördern die Entwicklung intelligenter Verkehrslösungen und sorgen dafür, dass Bahntechnik den Anforderungen moderner Städte gerecht wird.

Dieser Artikel erläutert die Herausforderungen, denen Bahncomputer gegenüberstehen, sowie die erforderlichen branchenspezifischen Zertifizierungen. Eine Auswahl von Fallstudien analysiert, wie Bahnsysteme-Computer intelligente Entwicklungen fördern können und letztendlich zu einer unverzichtbaren treibenden Kraft für intelligente Städte werden. 
 

Bahncomputer für intelligente Verkehrslösungen sind rauen Installationsumgebungen ausgesetzt und müssen verschiedene Anwendungen unterstützen. Die folgenden vier entscheidenden Merkmale bilden eine zuverlässige Grundlage für den stabilen Betrieb von Bahntechniksystemen.

 Hohe Zuverlässigkeit und Stabilität

Kontinuierliche Vibrationen während des Zugbetriebs, elektromagnetische Störungen durch andere Geräte, instabile Stromversorgung und hohe Temperaturen in elektrischen Gehäusen stellen Bahncomputer auf eine harte Probe. Um eine hohe Stabilität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, müssen diese spezialisierten Computer stoß- und vibrationsbeständig sein, was in der Regel nach dem US-Militärstandard für Stoß- und Vibrationsfestigkeit (MIL-STD-810H) gemessen wird. Funkwellenstörungen von Hochspannungsanlagen und Signaleinrichtungen können den Betrieb der Computer ebenfalls beeinträchtigen, weshalb die Reduzierung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) unverzichtbar ist. Bahncomputer unterstützen zudem in der Regel einen weiten Temperaturbereich (-40 °C bis 70 °C), einen breiten Eingangsspannungsbereich (9-48V) und verfügen über lüfterlose und kabellose Designs, um einen stabilen Betrieb in rauen Umgebungen zu gewährleisten.

 Leistungsstarke Datenverarbeitungsfunktionen

Schienentransportsysteme müssen große Datenmengen in Echtzeit verarbeiten, um die Sicherheit der Züge zu gewährleisten, effizient zu arbeiten und das Fahrgasterlebnis zu verbessern. Diese Anwendungen reichen von Zugsteuerungsanweisungen und dem Status von Signalsystemen bis hin zur Überwachung der Wagensicherheit und den Fahrgastinformationssystemen und umfassen Dateninputs, die von der Zugposition und -geschwindigkeit bis hin zu umweltbezogenen Daten im Innen- und Außenbereich der Wagen reichen. Bahncomputer müssen über eine außergewöhnliche Verarbeitungsleistung verfügen, um eine schnelle Reaktion und sofortige Analyse zu ermöglichen, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.

 Umfangreiche I/O- und flexible Erweiterungsmöglichkeiten

Die vielfältige Palette an Anwendungen für Bahncomputer erfordert umfangreiche I/O-Schnittstellen und flexible Erweiterungsmöglichkeiten. Bahncomputer benötigen PCIe-, Mini PCIe-, M.2- und andere Steckplätze, um schnell Erweiterungskarten, Kommunikationsmodule, Speichergeräte und I/O-Module hinzuzufügen. Zudem benötigen sie verschiedene I/O-Schnittstellen, um Sensoren, Anzeigen und andere Geräte für Anwendungen wie Signalsteuerung, Fahrgastinformationsanzeigen und Überwachung anzuschließen.

 Geringer Wartungsaufwand

Die Maximierung der Betriebszeit ist entscheidend für Bahncomputer. Der zweigleisige Ansatz zur Maximierung der Betriebszeit von Bahncomputern, die unter intensiven Bedingungen ununterbrochen arbeiten, besteht darin, die Wartung auf ein Minimum zu beschränken und notwendige Wartungsarbeiten schneller durchzuführen. Auf der Seite der Zuverlässigkeit verbessern lüfterlose, kabellose und andere Designelemente in Kombination mit industriellen Schutzmaßnahmen die Zuverlässigkeit, sodass Wartungsarbeiten seltener erforderlich sind. Auf der Wartungsseite wird das Platzieren der am häufigsten verwendeten Schalter und Steckplätze, wie z. B. dem Reset-Schalter, dem CMOS-Löschschalter, dem AT/ATX-Modusschalter, dem SIM-Kartensteckplatz und dem herausnehmbaren Festplatten-Slot im vorderen Wartungsbereich, dazu beitragen, regelmäßige Reparaturen schneller durchzuführen und die benötigte Zeit für Notfallreparaturen zu reduzieren.

Als primäres Verkehrsträgersystem hat die Sicherheit des Schienentransports oberste Priorität. Computer in Bahnsystemen müssen mehrere Zertifizierungen und Standards bestehen oder einhalten, die die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems verbessern.

 EN50155

EN 50155 ist der internationale Standard für elektronische Geräte in Bahntechnikanwendungen und deckt Anforderungen an Temperatur, Feuchtigkeit, Stoß, elektromagnetische Verträglichkeit und Stromversorgung ab.

• Temperatur: Der EN 50155-Standard unterteilt die Betriebstemperaturbereiche in mehrere Stufen. TX ist die strengste Stufe und erfordert einen kontinuierlich stabilen Betrieb bei Temperaturen von -40 °C bis 70 °C sowie kurzfristige Spitzen von bis zu 85 °C über einen Zeitraum von 10 Minuten.
• Feuchtigkeit: Elektronische Geräte müssen stabil bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 75 % bis 95 % arbeiten und Anti-Kondensationsmaßnahmen enthalten, um Schäden durch innere Kondensation aufgrund schneller Temperaturänderungen zu vermeiden.
• Vibration und Stoß: Kontinuierliche Vibrationen und gelegentliche Stöße sind häufige Herausforderungen während des Zugbetriebs. Nach dem EN 50155-Standard muss elektronische Ausrüstung die IEC 61373 bestehen.
• EMC: EN 50155 verwendet denselben Standard wie EN 50121-3-2 und verlangt von elektronischen Geräten, dass sie eine ausgezeichnete elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen, damit elektronische Geräte in Umgebungen mit starker elektromagnetischer Störung, wie Hochspannungsanlagen und Signalsystemen, nicht mit anderen Geräten interferieren oder von diesen gestört werden.

 EN 45545-2

EN 45545-2 ist der europäische Brandschutzstandard für die Bahn und zielt darauf ab, den maximalen Schutz des Personals im Brandfall zu gewährleisten. Der Standard konzentriert sich auf das Brandverhalten von Innenmaterialien und -komponenten und unterteilt sie in mehrere Klassen (R1 bis R28) gemäß ihrer Flammhemmung, Rauchdichte und Toxizität. Bahncomputer erfüllen in der Regel die Klassen R24, R25 oder R26. Je nach Testergebnissen wird der Brandschutz in drei Gefahrenstufen (HL1 bis HL3) unterteilt, wobei die höchste Brandschutzstufe HL3 für Tunnel oder hochriskante Betriebsumgebungen geeignet ist.

 Intelligente Überwachungssysteme

Die Sicherheit von Bahnpassagieren hat in den letzten Jahren verstärkt Aufmerksamkeit erhalten, da terroristische Aktivitäten den Einsatz von Echtzeitüberwachung zur proaktiven Überprüfung der Passagierbewegungen vorangetrieben haben. Diese intelligenten Überwachungssysteme tragen zur Gewährleistung der Passagiersicherheit bei, indem sie mögliche Konflikte zwischen Passagieren und Staus im Wagen identifizieren und in Echtzeit Warnungen vor verdächtigen Situationen ausgeben, damit die Betreiber schnell handeln und Notfälle bewältigen können.



Anwendungsfall: Ein asiatischer Bahnsystemintegrator verwendete den Cincoze DI-1000 in seinem NVR-System, um eine Echtzeitüberwachung im Wagen durchzuführen. Dadurch konnten die Fahrer und das Verkehrsleitzentrum schnell reagieren und Maßnahmen ergreifen, um die Sicherheit der Passagiere zu gewährleisten.

 Automatisiertes Gleisinspektionsfahrzeug

Die Gleisinspektion ist ein wesentlicher Bestandteil des Schienentransportsystems, und automatisierte Gleisinspektionsfahrzeuge bieten eine effiziente und genaue Alternative zu fehleranfälligen und zeitaufwändigen traditionellen manuellen Inspektionen. Inspektionsfahrzeuge können den Zustand der Gleise in Echtzeit überwachen, wie z. B. Abnutzung, Verformung, Risse und andere Probleme, während sie die für manuelle Inspektionen erforderliche Zeit und Kosten reduzieren, um die Stabilität und Sicherheit des Gleisbetriebs zu gewährleisten.



Anwendungsfall: Ein Hersteller von Gleiswartungs- und Inspektionsgeräten verwendete Cincoze-Bahncomputer in seinen automatisierten Gleisinspektionsfahrzeugen. Bilder werden von unter dem Zug installierten Lasersensoren und Kameras erfasst und vom Bildverarbeitungssystem analysiert, um die allgemeine Sicherheit der Gleise zu bewerten.

 Bahnsignalsteuerungssystem

Die Bahnsignaltechnik steht im Mittelpunkt des Bahnbetriebs. In modernen Systemen ist sie verantwortlich für die Verarbeitung von Sensordaten über Zugposition, Geschwindigkeit, Richtung und mehr, und sendet dann in Echtzeit Anweisungen zur Steuerung von Signalen, Weichen und anderen wichtigen Einrichtungen. Diese Systeme können auch die Route des Zuges entsprechend den aktuellen Verkehrsbedingungen anpassen, um die Betriebseffizienz der Gleise zu optimieren und einen sicheren und reibungslosen Transport zu gewährleisten.



Anwendungsfall: Ein Zugbetreiber in Asien integrierte den Cincoze DX-1100 in sein Bahnsignalsteuerungssystem, um das Management der Bahnzüge zu optimieren. Der Cincoze DX-1100 verarbeitet die Datensammlung von Sensoren in den Wagen und Signalsystemen und überträgt GPS-Daten in Echtzeit an das Zugleitzentrum, um eine präzise Verwaltung und effiziente Disposition der Zugbetriebe zu gewährleisten.

 Fahrgastinformationssystem

Das Fahrgastinformationssystem (PIS) verbessert das Fahrgasterlebnis, indem es aktuelle Informationen über die nächsten Haltestellen, Ankunftszeiten, Umsteigemöglichkeiten und Notfallankündigungen bereitstellt. Das System kann auch Unterhaltung unterstützen, wie Videos, Musik oder Nachrichten, um das Fahrerlebnis abwechslungsreicher zu gestalten und die Reise angenehmer und bequemer zu machen.



Anwendungsfall: Ein nordisches staatliches Eisenbahnunternehmen wollte Echtzeitinformationen über ein Fahrgastinformationssystem (PIS) bereitstellen, darunter Routenpläne, Ziele, Abfahrts- und Ankunftszeiten, Werbung und mehr, um das Fahrgasterlebnis zu bereichern und die Kundenzufriedenheit zu erhöhen. Sie entschieden sich für den flexiblen und robusten Cincoze DE-1000 Bahnsystem-Computer, um einen stabilen Betrieb des PIS-Systems zu gewährleisten.