ВЫБОР СПОСОБА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ, ИЗМЕРЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Эффективность эксплуатации пассажирских вагонов зависит от времени простоя вагонов в ремонте. В современных вагонах значительно возросла сложность электрического оборудования, что на прямую отражается на времени поиска и устранения неисправностей. При этом очевидно, эффективность процесса поиск неисправностей значительно зависит от количества информации, которое получает ремонтный персонал. Обычно эти данные поступают от поездных бригад, эксплуатирующих пассажирские вагоны и зачастую не содержат информацию о режимах работы, вызывающих отдельные неисправности.

Сократить сроки простоя вагона в ремонте, улучшить качество ремонта можно путём предоставления ремонтным бригадам данных о режимах работы электрооборудования в рейсе. Для решения этой задачи требуется система контроля, измерения и передачи данных (СКИП) пассажирского вагона. Передачу данных от устройства СКИП ремонтным бригадам можно производить проводным или беспроводным способами. В настоящее время, наиболее целесообразным представляется использование беспроводную передачу данных, так как это упрощается и ускоряется процесс передачи данных. Кроме того данный способ не требует прокладки проводов, а следовательно и внесения изменений в электрической схеме вагона.

Важным моментом является пропускная способность выбранного канала. С учетом того, что объем накапливаемой информации составляет около 1Мб в сутки, то достаточно будет скорости 500 кб/сек, что, довольно, сильно удешевит устройство и обеспечит передачу данных за 20 суток в течение 3 минут.

Однако беспроводные системы передачи данных имеют ряд ограничений в применении на подвижном составе. Так следует учитывать, что в схеме вагона имеется много электромагнитных устройств, которые будут создавать помехи, кроме того, вагон сам по себе является стальной конструкцией, то есть экраном для радиоволн.

Проанализируем существующие в настоящее время способы передачи информации по беспроводной связи [1-3]:

1) Технология WiMAX

Данная технология в настоящее время мало развита в России, хоть и обладает несомненными плюсами – большой радиус действия (около 50 км) и большой скоростью – 28 МБ/c. Тем не менее такие показатели обходятся экономически дорого.

2) Технология Bluetooth

Данная технология предназначена для соединения компьютеров с периферийными устройствами и другими мобильными устройствами. Также данная технология позволяет устройствам связываться между собой, как только они появляются в зоне действия друг друга. Устройства Bluetooth могут работать сквозь препятствия, не требуя прямой видимости. Недостатком технологии является узкая полоса пропускания радиоканалов, что не позволяет обеспечить большую скорость передачи данных. Однако у этих устройств низкая стоимость.

3) IR-передача, или передача по ИК-порту

Передача данных осуществляется по средствам инфракрасного луча. К основным недостаткам беспроводного обмена информацией по инфракрасным каналам относятся недостаточная степень мобильности и проблема препятствий, поэтому для создания систем управления информационной поддержки имеет смысл рассматривать технологии беспроводной радиосвязи. Из-за этого несколько лет назад этот способ передачи был устранен на мобильных устройствах.

4) Wi-Fi

Данная технология разработана еще в 1991 году, и дословно расшифровывается как Wireless Fidelity, и в настоящее время является одной из наиболее популярных технологий для организации беспроводной передачи данных. Основными преимуществами данной технологии является:

- Широкое распространенность, почти все современные планшеты, ноутбуки, смартфоны имеют возможность подключения к сети Wi-Fi;

- Возможность применения на вагонах, так как к интернету можно подключиться практически везде, не только в том месте, где проложены провода.

- Простота подключения. Чтобы подключить новое устройство, достаточно лишь включить на нем функцию и сделать несложную настройку программного обеспечения.

Основными недостатками Wi-Fi являются:

- Если несколько устройств работают в спектрах соседних частот, например, 5,6,7 ГГц, то они могут создавать друг другу помехи. Поэтому для уменьшения помех сигналу лучше всего задавать не соседние частоты, а такие как 1,6,11.

- Wi-Fi имеет ограничение по радиусу действия, который в большей степени зависит от окружающей среды (наличия электромагнитных излучений).

5) Нелицензированные частоты

Наиболее распространена эта технология в промышленности. Разрешены для использования следующие частоты: 169/315/433/868/915/920 МГц. Радиус действия в условиях металлических конструкций около 15 метров, что вполне удовлетворяет нашим условиям.

Преимущества устройств передачи на нелицензированных частота:

- Рынок богат устройствами, основанными на этом способе передачи, уже имеющие организованную систему сбора и передачи данных.

- Достаточно высокая скорость передачи данных от 128 Кбит/сек и более.

- Устройства обладают низким энергопотреблением в режиме ожидания, сами формируют пакеты данных для передачи.

Основным недостатком является то, что эти устройства работают в пакетном и потоковом режиме. В пакетном режиме, данные могут не дойти до адресата, а во-вторых, при передаче данных по эфиру вносятся задержки. В потоковом режиме внешнее устройство должно обладать устройством против радиопомех и уметь отбрасывать «лишние» байты. Максимальная длина пакета ограничена несовпадением скорости передачи в эфире и в последовательном порту, расхождения номиналов и температурным уходом частоты кварцевых резонаторов.

6) Zig Bee

Надёжный протокол, с большой зоной покрытия, которая образуется благодаря ретрансляции данных от крайних точек сети к главному координатору.

Zig Bee являются самоорганизующимися и самовосстанавливающимися сетями, что значительно облегчает инсталляцию системы, т.к. узлы способны самостоятельно определять и корректировать маршруты доставки данных. Это хоть и является плюсом, но для индивидуального сбора данных с каждого вагона информации не требуется организовывать сеть. Кроме того, нужно учитывать, что вагон является экраном для радиоволн, и вследствие этого, сеть может не организоваться либо организоваться неправильно.

Стандарт оптимален для построения крупных сетей разнообразных устройств в масштабах предприятий и офисных зданий, а также локально распределенных объектов: загородные поселки, спорткомплексы, склады, базы, рынки и т.д. Для железнодорожного транспорта это способ передачи данных подходит меньше всего.

Таким образом, наиболее целесообразной технологией передачи информации по беспроводной связи представляются не лицензированные частоты. На данный момент этот тип передачи широко распространяется и есть возможность выбора из целого спектра частот: 433-915 МГц. Кроме того, существует большой выбор передатчиков. Несмотря на то, что вагон является экраном для радиоволн, внутри вагона их распространению практически ничего не мешает, учитывая то, что передача информации будет осуществляться во время стоянки, когда отключены мощные источники электромагнитных помех, такие как генератор.

Список литературы:

1. Бертсекас Д. Сети передачи данных / Д. Бертсекас, Р. Галлагер – пер. с англ. – М.: Мир, 2003. – 562 c.
2. Григорьев В.А. Сети и системы радиодоступа / В.А. Григорьев, О.И. Лагутенко, Ю.А. Распаев. – М.: Эко-Трендз, 2005. – 384 с.
3. Таненбаум Э.С. Компьютерные сети / Э.С. Таненбаум – СПб.: Питер, 2003.– 848 с.