快速、可靠、高效率 新一代铁路通讯网络应用(上)
- 黄恺橙/台北
从200年前建立的第一套现代化铁路网络系统开始,网络系统在铁路技术应用上甚少有技术上的变革。甚至有不少铁路网络系统仍使用最初的「肉眼观察」(Mark I eyeball)方式。但对于未来更为快速的铁路运输设备,像是磁浮列车等,无线数据技术将有助于提升铁路网络系统。
当动态影像技术刚开始接触大众时,观众对于屏幕上会动的列车感到相当讶异,甚至觉得惊恐。在不断变化的市场预期和技术进步,列车通信技术也经历了类似的过渡情况。专业人士必须准备好接受这些新的挑战和风险,避免被新技术影响而措手不及。
简单地说,就是现代化的铁路通讯系统必须做得更多。铁路通讯网络系统的应用在今天必需要有更大的带宽、更实时的反应、而且还要更可靠。以下将就这几点来加以说明。
现代旅客期待更高层次且方便的安全和服务。为了满足这些高期望,车载通讯业者除要提供车上实时监控系统外,还需要提供包括新闻,天气,游戏,甚至上网的娱乐系统,来满足铁路运营商、客运业者、乘客。当然,所有这些应用都需要足够的带宽。因此必须让足够的带宽成为可能,才能让语音、视频和列车控制网络上的其他数据数据得以传输,也才能简化操作和维护的程序。
老式铁路列车控制系统是依照信息发出,然后再以人工操作的方式,将视觉信号、轨道电路加以组合传送出去。这种方法需要比较长的反应时间(尤其是因应需要而将轨道画分成更长的闭塞区间时),一方面是因信号处理速度缓慢,另一方面也是为了安全考量。在引入「Communication-based Train Control」(CBTC)后,运输和发车的效率提升不少,并且在不需要影响安全的考量下,允许在操作上缩减闭塞区间的长度,提高运输的效能。但是,若使用的是一套不具有实时反应的CBTC系统时,还是需要较长的系统传输和反应时间,且系统在使用上也较为繁琐,与过去的类比技术相比,并没有进步多少。因此一个具有实时反应效能的CBTC系统能够同时兼顾在安全的考量下,提高发车班次和运输载客的效率,来达到铁路营运商的要求。
由于越来越多的铁路营运商使用先进的车载资通讯网络系统,因此新一代的车载通讯网络系统必须具有相当的可靠性,才能应付不同使用环境的需求。特别是车载网络通信系统设备必须有足够的弹性和强韧,克服机械操作时特殊要求和严峻环境,像是过热、当机、或是环境振动和电磁干扰。像是MOXA AWK-4000和AWK-6000系列的IP68工业无线网络设备,就是专为严酷环境下的工业应用而设计,在交通应用中震动和冲击等环境因素干扰下也能可靠运作。
工业等级无线技术的发展让铁路营运商在布线难题中获得解放,但对于有移动需求的车载通讯网络系统来说,要如何运用无线技术也是另一个挑战。目前所有可用的无线技术解决方案,无线区域网络(WLAN)解决方案能在功能和成本上取得最佳平衡。WLAN显然是一个更好的选择,可以使车载通讯提供者鱼与熊掌兼得。它提供最大的带宽和最低的总成本。WLAN不仅安装成本低,而且也没有必要支付费用给卫星或数据服务提供商。车载通讯网络技术可以取得这最后一块拼图,发展优化的漫游技术使 WLAN可支持移动的列车通讯网络系统,甚至在相对的高速下也可支持。(本文由四零四科技提供,黄恺橙整理)