Renfe Cercanías - r Fernandez y r Morales

Cercanías Renf e

SISTEMAS DE COMUNICACIONES EN TRENES DE CERCANÍAS SEMINARIO DE COMUNICACIONES FERROVIARIAS, MADRID 23 MARZO 2004

SISTEMAS DE COMUNICACIONES EN TRENES DE CERCANÍAS Autor: Rafael Fernández Pérez (RENFE-CERCANÍAS) – Director de Trenes de Cercanías. 1

Introducción

El parque de trenes de Cercanías de RENFE está constituido por 551 unidades automotoras eléctricas y diésel cuyas características más importantes se indican en la siguiente tabla: Tabla 1

DENOMINACION

TIPO DE

Nº COCHES /

Potencia

Nº

UIC

PROPULSION

UNIDAD

De pié

Sent.

Total

(kW)

UT

440R

3

411

296

707

2.320

110

446

3

240

486

726

2.400

167

3

234

468

702

2.400

183

450

6 (2 pisos)

836

1.008

1.844

2.960

2x24

451

3 (2 pisos)

410

498

908

1.480

12

2-3-4-5

288-720

126-277 414-997

1.270-2.200

7

2/3

116-207

124-200 240-407

840

2/22

447

ELÉCTRICA

462/3/4/5 (tren CIVIA) 592

DIÉSEL

PASAJEROS

Estas unidades están operando en los 11 mayores núcleos urbanos de España con un servicio de más de 446 millones de viajeros durante el año 2003 y con una demanda superior a los 1.515.000 viajeros/día.

UT 446

2

UT 447

UT 450

Arquitectura de comunicaciones en Trenes de Cercanías

El desarrollo tecnológico ocurrido en RENFE-CERCANIAS desde 1.990 y los actuales requerimientos técnicos demandados en la explotación de trenes de cercanías exigen la coexistencia de sistemas de comunicaciones que permitan la transmisión de voz y datos entre tren y tierra así como el posicionamiento de los mismos.

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Por ello actualmente los trenes de cercanías de RENFE disponen todos ellos de un sistema tren-tierra que permite la transmisión de voz a través de un sistema de radiotelefonía analógico basado en el estándar UIC 751-3 (1º Canal) estando la utilización del mismo reservada exclusivamente a funciones de control y regulación del tráfico de trenes. Esta arquitectura se completa con tres canales adicionales basados en la telefonía móvil digital GSM que proporcionan la comunicación entre distintos centros de control de tierra y los siguientes sistemas embarcados: •

2º Canal GSM

•

Sistema de Cuenta de Pasajeros (CUPER)

•

Sistema de Medida de Consumo Energético y Ahorro Energético

El 2º Canal GSM permite fundamentalmente la comunicación de voz entre maquinista y los Centros de Información de Cercanías (CIC) estando estos distribuidos geográficamente en cada una de las gerencias operativas. La información intercambiada entre tren y tierra está relacionada con la explotación comercial de los trenes de cercanías. Este sistema de 2º canal GSM está implantado en 250 trenes del núcleo de Madrid y en la totalidad de las UT 462/3/4/5 (tren CIVIA). El sistema CUPER calcula el nº de pasajeros que viajan en el tren. Una alfombrilla electrónica colocada en cada puerta de acceso al tren calcula el nº de pasajeros que suben y bajan en cada estación. La localización de la estación se realiza mediante GPS y mediante la distancia recorrida por el tren. Estos datos son almacenados en el sistema embarcado (CUPER) y transmitidos a un terminal de tierra (CENCUPER) diariamente mediante una conexión GSM de datos. El sistema CUPER está implantado en 90 trenes y en la totalidad de las UT 462/3/4/5 (tren Civia).

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TERMINALES DE TIERRA 1º CANAL TREN-TIERRA

2º CANAL GSM

CONTADOR VIAJEROS

MEDIDA DE CONSUMOS

SATELITE RADIO ANALOGICA

GSM

1º CANAL TREN-TIERRA

2º CANAL GSM

CONTADOR VIAJEROS

MEDIDA CONSUMOS

VOZ

VOZ

DATOS

DATOS

ARQUITECTURA DE COMUNICACIONES EN TRENES DE CERCANIAS

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Sistema de Medida de Consumos y Ahorro Energético

Este sistema tiene como funciones el cálculo y análisis de la energía eléctrica consumida en cada UT así como la desconexión de sistemas auxiliares con el objetivo de obtener un ahorro energético. 3.1

Cálculo y Análisis de la Energía Eléctrica Consumida

El sistema permite realizar distintos cálculos de los consumos energéticos del tren tales como la energía consumida total, la energía consumida estando la unidad parada y la energía regenerada durante el frenado eléctrico. Estos datos son calculados en el sistema embarcado para luego ser enviados diariamente a través de dos SMS al terminal de tierra q ue los almacena en una base de datos. El terminal de Consumos Energéticos puede generar informes relativos al coste de la energía consumida en cada tren teniendo en cuenta los diferentes costes de la misma en diferentes horas del día, el balance de energía consumida y regenerada es almacenada en intervalos de 1 h. El consumo energético de cada unidad proporciona un control de los costes de explotación los cuales serán necesarios en un futuro inmediato cuando se separen la infraestructura de la operación. El sistema permite visualizar los parámetros más importantes relativos a consumo energético (intensidad, tensión de catenaria, tensión de batería, potencia, velocidad, etc.) en tiempo real en el terminal de tierra.

PARAMETROS DE CONSUMO ENERGETICO EN TIEMPO REAL

3.2

INFORME DE CONSUMO ENERGETICO

Desconexión de Sistemas Auxiliares encaminados al ahorro energético

Las actuaciones de ahorro energético están encaminadas a la desconexión de los equipos de aire acondicionado y alumbrado cuando la unidad está inactiva.

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Estos consumos suponen un significante porcentaje de la energía total consumida de la unidad cuando está esta inactiva. El sistema permite el cierre automático de las puertas y la desconexión del alumbrado y el aire acondicionado cuando la unidad permanece durante un periodo de tiempo inactiva y se hace a través del puesto de control de tierra. 3.2.1 Equipos Los equipos embarcados del sistema de medida de consumo de energía y ahorro energético en el tren son los indicados a continuación: • • • •

1 Transductor de tensión 1 Transductor de intensidad 1 Sistema microprocesador 1 Módem GSM

TRANSDUCTORES DE TENSION Y DE INTENSIDAD

SISTEMA MICROPROCESADOR Y MODULO GSM

Todos los equipos han sido diseñados y ensayados bajo la normativa ferroviaria para equipos electrónicos. Este sistema ha sido desarrollado por Bombardier Transportation en una estrecha colaboración con RENFE y está operativo en 204 UTs (446, 447 y 450) del área de Madrid. Un módulo de localización de trenes vía GPS puede ser incorporado el cual permite asociar la energía consumida al trayecto recorrido. 4

Arquitectura de Comunicación en los Trenes CIVIA (UT 462/3/4/5)

Las unidades CIVIA utilizan una nueva arquitectura de comunicaciones (SCC) basada en los estándares de telefonía móvil digital GSM y GPRS que permiten la transmisión de voz y datos entre el tren y tierra así como en el estándar GPS que permite el posicionamiento geográfico de la misma a través de satélite.

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TREN CIVIA

Esta arquitectura está representada en la figura 1. CENTRAL COMMUNICATION SYSTEM (CCS) CAB 1

CAR A1-B1

CAR A3-A4

CAR A2-B2

CAB 2

BUS 2 RS485 AUDIO

PASSENGER INFORMATION SYSTEM

GSM-GPRS-GPS COMMUNICATION CONTROL UNIT

HANDSET TERMINAL

HANDSET TERMINAL

OUTPUTS 8 CONTACTS INPUTS GSM-GPS ANTENNA ETHERNET

16 CONTACTS PORTABLE PC

CENTRAL CCU

BUS 1 RS485

PASSENGER COUNTER (CUPER)

SUPERVISION AND CONTROL

VIDEO INFORMATION

NEW EQUIPMENT

GSM GPRS

2º GSM CHANNEL

PASSENGER COUNTER (CENCUPER)

ENERGY CONSUMPTION

TRAIN MAINTENANCE

VIDEO INFORMATION

RENFE´S APPLICATION TERMINALS IN REMOTE BASE-GROUND

FIGURA 1: ARQUITECTURA DE COMUNICACIONES EN EL TREN CIVIA

4.1

Equipos embarcados:

La central de comunicaciones (CC) es el centro neurálgico del sistema embarcado. Tiene como funciones principales el establecimiento y gestión de las comunicaciones con los distintos terminales de tierra así como las comunicaciones internas con otros equipos embarcados. Realiza también funciones de procesamiento y almacenamiento de datos relacionados con el consumo energético y averías del tren así como la localización geográfica del tren a través de GPS.

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La comunicación interna entre la CC y los distintos equipos embarcados se realiza a través de dos buses locales RS 485. El bus 1 comunica la CC con el Sistema de Cuenta de Pasajeros (CUPER), el Sistema de Supervisión y Control (Cosmos) y el Sistema de Video-Información (VI) mientras que el bus 2 comunica con el Sistema de Información al Viajero (SIV) y los terminales de teléfono del 2º Canal GSM. Una línea de audio transmite señales analógicas de voz entre la CC y los terminales de teléfono de2º Canal los cuales disponen de un dispositivo de manos libres. La CC dispone de un sistema de seguridad interno que permite rechazar aquellas llamadas de teléfono procedentes de números de teléfono no identificados.

CENTRAL DE COMUNICACIONES (CC)

TERMINAL DE TELÉFONO

La central de comunicaciones (CC) es configurada mediante un PC portátil a través del estándar Ethernet de alta velocidad o remotamente a través del Terminal de Mantenimiento de Trenes. Los equipos embarcados han sido diseñados y ensayados conforme a la exigente normativa ferroviaria para equipos electrónicos en donde se contemplan, entre otros, ensayos de vibraciones y choques, ensayos climáticos y ensayos de compatibilidad electromagnética. Así mismo existe una única antena compartida para la emisión-recepción de información a través del sistema GSM y GPS. 4.2

Equipos de Tierra

La configuración del SCC está constituida por 5 terminales de tierra:

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4.3

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•

2º Canal GSM: Permite fundamentalmente la comunicación de voz entre maquinista y el centro de información de cercanías (CIC) y es el mismo que el utilizado para los trenes previos.

•

Consumo energético: Permite contabilizar los consumos energéticos de cada tren así como configurar remotamente los parámetros de ahorro energético del tren y es el mismo que el utilizado para los trenes previos.

•

Terminal de cuenta de pasajeros (CENCUPER): Permite contabilizar el nº de pasajeros que entran y salen del tren en cada estación.

•

Mantenimiento de Trenes: Permite visualizar en tiempo real las averías del tren así como almacenar un histórico de las mismas.

•

Video-informacion: Permitirá en el futuro cambiar los contenidos del sistema de video-información embarcado via GSM.

Terminal de Mantenimiento de Trenes (TMT)

El Sistema de Supervisión y Control basado en el protocolo TCN detecta los fallos más importantes de los equipos embarcados. Esta información técnica es grabada y almacenada en el propio sistema a través de diferentes alarmas y puede ser visualizada a través de las pantallas del IHM. Existe tres tipos de alarma dependiendo de la gravedad de las mismas (averías, anomalías y estados) los cuales pueden ser mostradas en tiempo real a través de una conexión de datos GSM entre la CC y el terminal TMT. Cuando el Sistema de Supervisión y Control genera una alarma de avería un SMS es enviado de la central CC al terminal TMT donde el equipo de asistencia técnica de trenes identifica el tren dañado y analiza en tiempo real el estado del resto de alarmas a través de una conexión GSM de datos. La CC puede almacenar las alarmas de averías y anomalías del tren durante un periodo de 3 años aunque es posible la descarga de las mismas en el terminal TMT a través de una conexión de datos GSM de manera automática. El TMT almacena una base de datos con todas las alarmas del tren CIVIA. Esta información permite analizar y obtener estadísticas de los fallos de los diferentes equipos embarcados. El terminal TMT dispone así mismo de la posibilidad de conocer determinadas variables de estado del tren (puerta abierta/cerrada, tensión de catenaria, tensión de batería, potencias, velocidad, etc .) en tiempo real mediante conexión de datos vía GSM.

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LISTA DE ALARMAS EN LA PANTALLA DEL TERMINAL TMT

4.4

ALARMA DE AVERÍA RECIBIDA VIA SMS

Módulo GPS

La CC incorpora un módulo GPS cuyas funciones más importantes son las siguientes: •

Sincronización de los relojes del tren: El reloj electrónico de la CC se sincroniza con la hora del módulo GPS cuando existe una diferencia de tiempo superior a 1 segundo. Este reloj actúa como patrón horario dentro del tren sincronizándose los relojes del Sistema de Mando y Control y del registrador con esta referencia horaria.

•

Localización geográfica del tren: El equipo registrador del tren utiliza las coordenadas GPS del SCC para localizar el lugar donde se realizan las incidencias. Estas coordenadas son dadas al registrador por el GPS a través del bus TCN.

El SCC ha sido desarrollado por la empresa SEPSA en estrecha colaboración con RENFE estando operativo en los 6 trenes CIVIA que están en explotación comercial.

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