WERA Innovations 2023 
Модернизацията на най-стръмната зъбчата железница в света Pilatusbahn включва изграждането на високонадеждна Ethernet мрежа за пренос на данни на Westermo
Преди повече от 130 години в Швейцария е открита железницата Pilatusbahn. Тя все още е най-стръмната зъбчата железница в света. Нейното строителство отнема само две години и тя е пусната в експлоатация през далечната вече 1889 г. Всяка година от май до ноември влакът се изкачва по маршрута от град Алпнахщад, намиращ се около езерото Алпнахт, до върха на планината Пилатус Кулм. Mетър след метър той минава покрай цъфтящи алпийски ливади, поразителни скални образувания и снежни полета. Но пионерският дух на компанията Pilatus-Bahnen, която експлоатира железницата, все още е жив. Компанията успява да превърне пътуването по маршрута в една от най-успешните дестинации за семеен туризъм в Швейцария. Поради големия наплив от желаещи да пропътуват този стръмен маршрут, железницата трябва да бъде модернизирана и оборудвана с по-големи и по-бързи мотриси, използващи най-новите технологии.
Надеждна комуникация и пренос на данни
В оригиналните вагони цялата система за управление на влака се основавала на механични и електромеханични елементи за управление. Замяната на старите вагони с нови мотриси трябва да позволи на повече гости да се изкачат в планината. За целта в тях е инсталирана модерна електронна система за управление на влакови мотриси от Actemium Schweiz LeitTec (Actemium). Установяването на добра връзка между наземните устройства за управление и движещите се влакове в най-голяма степен зависи от надеждната безжична комуникация и трансфера на данни.
Комуникационната мрежа за трансфер на данни с висока надеждност е от съществено значение за автоматичното управление на влака (ATO) и радиосистемата за контрол на движението на влака, като например PbS (базирана на позицията сигнализация), разработена от Actemium и използвана в зъбчатата железница на Pilatus-Bahnen. Отчитайки изключително високите изисквания към надеждността на мрежата, било необходимо решение за радиосистема, разработено специално за връзката между влаковете и наземните обекти.
Westermo – предпочитаният доставчик на мрежови технологии за жп индустрията
Компаниите Pilatus-Bahnen и Actemium са избрали Westermo за изпълнител на този проект. Решаващите фактори за това са големият опит на производителя в областта на комуникационните мрежи с висока експлоатационна готовност за железопътни транспортни средства и широката гама от надеждни продукти за пренос на данни, които отговарят на изискванията за надеждност и достъпност.
„Избрахме Westermo, защото сътрудничеството ни бе конструктивно и много ангажирано от самото начало на нашите разговори. Проект като този досега не бе реализиран и по същество той е прототип. За да можем да го осъществим, имахме нужда от партньори като Westermo, които активно допринасят със своето ноу-хау и ни подкрепят при проектирането. Текущите изменения в проекта винаги бяха подкрепяни от екипа на Westermo и изпълнявани с изключителен професионализъм. Можехме да разчитаме на тях по всяко време“, категоричен е г-н Патрик Блазер, оперативен мениджър и член на изпълнителния съвет на Pilatus-Bahnen.
Защитена мрежа за трансфер на данни
Комуникационната мрежа за Pilatusbahn е проектирана, доставена и монтирана директно в планината от инженерите на Westermo в тясно сътрудничество с Actemium. Базирана на резервирана архитектура с Ethernet кръгова топология, мрежата се състои от безжични и кабелни устройства на Westermo, които са разработени за максимална надеждност.
Мрежата трябва също да осигури баланс между две критични изисквания. Наред с покриването на високите технически изисквания, разходите за инфраструктурата също следвало да бъдат оптимизирани в най-голяма степен. Много важна роля при проектирането има и мрежовата сигурност. Взет е под внимание минималният стандарт за информационни и комуникационни технологии, както и препоръките на швейцарското правителство за киберсигурност в критични инфраструктури. Чрез щателно планиране е създадена криптирана мрежа за данни с няколко зони за сигурност, системи за мониторинг и видеонаблюдение.
Ethernet архитектура „влак-земя“ и детекция на края на влаковете
Резервираната Ethernet архитектура FRNT (Fast Recovery Network Topology) и собственият протокол за кръгова топология на Westermo за Ethernet мрежи с висока надеждност осигуряват резервиране на мрежата. Архитектурата с кръгова топология гарантира пренос на данни по други канали в малко вероятния случай на повреда на устройство или загуба на мрежова връзка. Освен това, за да се гарантира, че мрежата може да се управлява по надежден начин и е защитена отвън, редица функции за сигурност, като криптиране на данни, защита на портове, активни защитни стени и други механизми за защитена мрежа за пренос на данни вече са взети предвид още на етапа на концепцията и по-късно приложени при реализацията на проекта.
По маршрута са инсталирани инфраструктурни точки за достъп Ibex-RT-370, за да осигурят WLAN връзка с мотрисите, както и резервни маршрутизатори с функции на защитна стена на спирките. Бордовата мрежа се основава на управляеми маршрутизатори Viper-212A и клиенти Ibex-RT-320 , които комуникират чрез Wi-Fi връзка с наземните точки за достъп, т.нар. връзка „влак-земя“. Такава настройка на мрежата осигурява надеждна комуникация между влаковете и системата за управление.
Внедрена е също система, която предупреждава за опасността от сблъсък между влаковете с помощта на безжичната технология на Westermo. Автоматично се установява WLAN връзка между две мотриси, когато те се приближат една към друга. Тази връзка позволява на кормилните системи да обменят данни, което им позволява да се движат виртуално в тандем и да избягват сблъсъци.
Табло за радиооборудването на трасето
Контролното табло за радиооборудването за трасето (TRE Box) е инсталирано на върха на планината Пилатус Кулм. Но на върха през зимата често има над 10 метра сняг. За да се предпази инфраструктурата от тези големи маси от сняг и вода, таблото се демонтира частично през есента и се сглобява отново през пролетта. За да се опрости и рационализира този процес, от екипа на Westermo са разработили и монтирали контролен шкаф за радиооборудването, в който се намират WLAN точки за достъп, антени и разпределители на захранването. Тези TRE Box са доставени на Pilatus-Bahnen напълно окабелени, тествани и конфигурирани, което намалява разходите и времето при инсталирането и пускането им в експлоатация. Благодарение на усъвършенстваната система за монтаж и демонтаж, таблата могат лесно да се демонтират през есента и да се сглобят отново през пролетта. Системата също така гарантира, че антените, монтирани в TRE Box, са правилно ориентирани след повторното сглобяване на таблото.
Г-н Петер Чан, ръководител на проекта от страна на Actemium, заявява: „По време на целия проектен процес разчитахме на Westermo и успяхме да се възползваме от техния опит в областта на защитените индустриални мрежи и WLAN системи. Заедно разработихме и редактирахме мрежови концепции с интегрирана киберсигурност. Освен това Westermo ни подкрепи на място по време на пускането в експлоатация. Това ни спести много време и средства. Ще разчитаме на Westermo и за бъдещи проекти, тъй като надеждните мрежи за данни са в основата на нашия успех“.
