Das U-Bahn-System in Taipeh, genannt MRT (für Mass Rapid Transit), steht seit über zehn Jahren im Dienst der Einwohner von Taiwans Hauptstadt. Der Betreiber entschloss sich 2012 zur Aufrüstung des bestehenden Zugüberwachungs-Informationssystems, um dem steigenden Verkehrsaufkommen entgegen zu kommen und seinen Fahrgästen Premium-Service zu bieten. Im Januar 2012 begann das Projekt Aufrüstung von 22 Zügen mit insgesamt 301 Waggons. Spätestens Ende des Jahres soll es abgeschlossen sein.
Modulare Überwachungseinheit
Moxas ioPAC 8020-C, ein modularer E/A-Controller, wird im System als Fernüberwachungseinheit eingesetzt, um die Züge an die Hauptsteuereinheit des Zugüberwachungs- und Informationssystems im Führerhaus, Moxas Schienenverkehrscomputer V2426, anzubinden. Von dort aus übermittelt V2426 über drahtlose Datenübertragung Echtzeit-Statusinformationen rund um den Zug an die Leitstelle. Für die sichere drahtlose Datenübertragung sorgt das HSDPA-/ GPS-/ WLAN (11a/b/g/n)-Erweiterungsmodul im V2426. Die modular aufgebaute Fernüberwachungseinheit lässt sich nach Bedarf mit analogen und digitalen Ein-/Ausgangsmodulen sowie mit Ethernet-Switch-Modulen mit vier Schnittstellen zusammensetzen. Feder-Klemmleisten oder M12-Ethernet-Stecker sorgen für die zuverlässige Datenübertragung in Umgebungen mit starker Vibration. In jedem Waggon der MRT wird ein ioPAC 8020-C installiert, um wichtige Daten über die Betriebsführung, den Betrieb selbst sowie die Wartung des Zuges zu sammeln. Dazu gehören die Daten von an Bord installierten Signalgebern, des axialen Drucks, der Bremsen, der Klimaanlage, des Notstromaggregats, der Türen und des Fahrgastinformationssystems. Alle diese Systeme werden von verschiedenen Instrumenten an Bord überwacht und über 37,5-VDC-Ausgänge an ioPAC 8020-C übertragen. Dieser erkennt ein �??ON‘-Signal immer dann, wenn es eine Systemstörung gibt, und alarmiert automatisch die zentrale Steuereinheit. Jede der lokalen Fernüberwachungseinheiten ist in einer Ethernet-Chain angebunden. Damit die Fehlfunktion eines einzelnen Knotenpunkts nicht zu einem kompletten Systemausfall führt, sind die Steuereinheiten redundant, und die Ethernet-Relais-Bypass-Funktion des ioPAC 8020-C ist aktiv. Selbst wenn ein ioPAC 8020-C ausfiele, könnten die Daten deshalb immer noch an die Hauptsteuereinheit im Führerhaus weitergeleitet und dort gespeichert werden. Durch den Einsatz von IP-basierter Technologie und Wireless-Übertragung kann der Zugbetreiber den Zugsystemstatus aus der Leitstelle heraus fernüberwachen und erhält frühzeitig Warnungen über Fehlfunktionen. Beim nächsten Halt des Zuges lassen sich Wartungsarbeiten und Reparaturen ohne Verzögerung vornehmen.Da Platz in einem Zugwaggon Mangelware ist, sollten auch die Geräte für die Datenerfassung möglichst platzsparend konstruiert sein. Die Taipeh-MRT-Betreiber entschieden sich unter anderem deshalb für ioPAC 8020-C, weil das kompakte System so ausgelegt ist, dass es auf kleinstem Raum einfach um zusätzliche Ethernet-basierte Kommunikationsschnittstellen erweitert werden kann.
Informationen für die Fahrgäste
Das MRT-Projekt umfasst zusätzlich zur Erneuerung des Zugüberwachungs-und Informationssystems ebenfalls die Aufrüstung des Fahrgastinformationssystems. Die LED-Panels, welche die Fahrgäste in jedem Waggon über verschiedene Themen, wie Außentemperatur, Geschwindigkeit, Entfernung zu Haltestellen, Fahrtdauer und -Geschwindigkeit etc. informieren, sind über die Ethernet-Module im ioPAC mit dem Embedded-Computer im Führerhaus des Zugs verbunden, von wo aus sie die Informationen erhalten. Der V2426 wird dazu einfach um ein VGA-/DVI-I-Display-Modul erweitert. Duale Leistungsaufnahmen stellen die Datenübermittlung von der und zur zentralen Steuereinheit sicher und sorgen für ununterbrochene Kommunikation innerhalb des Steuernetzwerks. Der V2426-Computer im Führerhaus stellt die zuverlässige Speicherung der gesamten Zugstatusinformationen für die spätere Analyse sicher. Moxas Schienenverkehrscomputer verfügen über eingebaute sowie herausnehmbare Einschub-Laufwerke für 2,5-Zoll-SSDs oder HDDs. Die internen SATA-II-Speichereinschübe versorgen die Computer mit der Zuverlässigkeit, die in industriellen Anwendungen für die Datenpufferung und Speicherweiterung notwendig ist.
Schutz vor Erschütterungen
In Schienenfahrzeugen ist es besonders wichtig, dass die eingesetzten elektronischen Geräte den spezifischen Umgebungsbedingungen, wie Vibrationen und Stößen oder Temperaturschwankungen, angepasst sind. Handelsübliche Speichermedien wie Festplatten können Bewegungen und Erschütterungen, wie sie in solchen Fahrzeugen zu finden sind, nicht standhalten. Die Erschütterungen führen meist zu System-Instabilität und reduzieren den Lebenszyklus der Geräte deutlich. Dem lässt sich mit industriellen Festplatten oder SSDs (Solid State Drives) entgegenwirken. SSD-Lösungen sind jedoch umso teurer, je größer ihre Speicherkapazität ist. Eine günstigere Alternative ist daher der Einsatz eines besonderen Hardware-Designs, das die Auswirkungen von Erschütterungen und Vibrationen reduziert, so dass handelsübliche, preisgünstige Festplatten mit hoher Speicherkapazität vorbehaltslos eingesetzt werden können. So wird die Kosteneffizienz des Systems ohne Kompromisse bei Zuverlässigkeit oder Speicherkapazität erhöht. Moxas Entwickler haben die Gesetze der Physik und der asymmetrischen Gestaltung angewendet, um für Moxas Schienenverkehrscomputer einen Festplattenschutz zu erschaffen, der Erschütterungen und Vibrationen zuverlässig abdämpft. Ein Fahrgastinformationssystem lässt sich jedoch auch rein über Embedded-Computer steuern. So ist es der Fall bei Taiwans High Speed Rail. Seit 2007 starten Hochgeschwindigkeitszüge vom Bahnhof Tainan und verbinden diesen innerhalb von einer Stunde und fünfzig Minuten mit der Hauptstadt Taipeh oder in einer Stunde zwanzig Minuten mit dem Flughafen. Die so genannte Shalun Branch Route verbindet den Bahnhof für die Hochgeschwindigkeitszüge mit dem regulären Bahnhof von Tainan. Auf dieser Strecke wurde es dringend notwendig, die Fahrgäste mit Echtzeitinformationen zu den abfahrenden und ankommenden Zügen zu versorgen und sie jederzeit auf dem neuesten Stand bezüglich ihrer Anschlussverbindungen zu halten. In diesem Rahmen bot sich zusätzlich die Möglichkeit, die Fahrtzeit durch das Zeigen kurzer Filme und werblicher Informationen unterhaltsam zu gestalten. Dazu wurde ein modernes Fahrgastinformationssystem mit einem LCD-Monitor in jedem Waggon installiert. Nach rund einem Jahr Evaluations- und Installationsphase ist das System nun seit Januar 2012 in Betrieb. Die Shalun Branch Route wird von zwanzig Zügen befahren. Das neue Fahrgastinformationssystem ersetzte ein bestehendes, nicht Echtzeit-fähiges System. Je ein V2426-Embedded-Computer im Führerhaus der Züge arbeitet als Hauptsteuereinheit des Systems. Weitere Embedded-Computer sind jeweils in den einzelnen Waggons installiert und übernehmen die Übertragung der Daten auf die LCD-Bildschirme.
