Новое поколение технологий внедряется в транспортные средства

Новое поколение технологий внедряется в транспортные средства

В 2016 и 2017 годах компания Herman представила свои взгляды на будущее развития технологий в транспортных средствах общественного транспорта на ярмарках Czechbus. Эта презентация обозревала прошлое и настоящее, но также  предсказала их развитие в будущем. Визии, на которых основывались идеи, были ясны – это существенно возрастающие требования к методам вождения, передачи данных от перевозчиков и пассажиров, подобных данным для регистрации пассажиров (к примеру, база данных фотографий объемом в несколько Гб), онлайн передача видеозаписей с транспортных средств, передача различных журналов (например, событий с CAN-шины транспортного средства) и записей с транспортных средств (тахографов), доступ пассажиров к публичному Интернету с целью увеличения привлекательности транспортных перевозок с LTE модемами, онлайн рекламой или прямой трансляцией новостей (транспортные средства подключаются непосредственно к серверам новостей). То, что презентовалось в 2016 и 2017 году как идея, в настоящее время считается стандартом, и требуется в качестве стандартного оборудования транспортных средств. В статье дается краткое описание современных технологий и подходов, проявившихся в рамках реализации последних проектов компании Herman в области общественного транспорта за последний год.

Новое поколение бортовых компьютеров

EPIS 4.0C

Демонстрация новейшего бортового компьютера EPIS 4.0C, особенно подходящего для городского общественного транспорта.

Одним из значительных достижений в новых общедоступных технологиях является новое поколение бортовых компьютеров. Исторически эти устройства использовались только для управления периферийными устройствами или для простой связи с диспетчерской и информирования водителя о состоянии движения. Благодаря новым потребностям и функциональным требованиям была создана новая версия бортового компьютера EPIS — серия 4.0C, являющаяся продолжением проверенных EPIS 4.0A или же EPIS 4.0B. Новый бортовой компьютер EPIS 4.0C уже ориентирован на быструю связь 1 Гбит/с, USB 3.0 и быструю обработку данных. Существует несколько практических предпосылок для увеличения скорости и производительности:

  • Для передачи больших объемов данных требуется использование стандарта связи WiFi IEEE 802.11 ac в депо, что обеспечивает скорость передачи до 1 Гбит/с.
  • Возможность отображения видео с систем видеонаблюдения транспортного средства на ЖК-дисплее водителя требует мощной обработки изображений, особенно если нужно отображать картинку в режиме реального времени (задержка изображения составляет 100-200 мс, с учетом того, что потоки данных с камер этого типа способны достигать потоков до 25 Мбит/с на часто используемых компьютерных шинах).
  • использование модемов LTE в транспортных средствах, способных обеспечивать потоки данных со скоростью 40 Мбит/с и выше.
  • SSD диски для быстрого сохранения/извлечения больших объемов данных (сейчас стандартно 32 ГБ).
  • И другие функции, связанные с производительностью – одновременное ведение журнала, контроль и обновление периферийных устройств и т. д.

Для того, чтобы эти функции, новые стандарты беспроводной связи, обработка изображений, несколько цифровых детекторов, система TTS (преобразования текста в речь) и многое другое использовались эффективно, ядро ​​бортового компьютера должно быть соответственно адаптировано. Поэтому новый тип бортового компьютера также использует новую серию процессоров, обеспечивающая эти типы функций и связи. Благодаря этому система подготовлена ​​к увеличению и регулированию производительности за счет модульных изменений в HW — от одноядерных до четырехъядерных процессоров на платформе x86, расширения памяти с 1 ГБ до 4 ГБ, SSD-дисков и хранилищ различных размеров и тому подобное. Несмотря на то, что речь идет о HW концепции, принципиально отличной от прежде выпускаемых устройств серии EPIS 4.0B или EPIS 4.0A, этот новый тип целиком совместим со старыми версиями (кабели, механические и базовые функции). Этот принцип позволяет концептуальное распространение новых технологий в новых или старых транспортных средствах без необходимости изменения соединений транспортного средства или «повторного монтажа» держателя, и все может работать на одной версии «приложения SW».  Следовательно, эти бортовые компьютеры являются взаимозаменяемыми. Универсальность решения с точки зрения радиосетей доказала, что компьютер можно использовать для классических аналоговых сетей, сетей типа DMR или TETRA с использованием одного интерфейса.

Новое поколение системы регистрации пассажиров

Бортовой компьютер с регистрацией пассажиров EPIS 5A-FCS, включающий в себя кассовый аппарат и терминал EPP 5.0BK.

Бортовой компьютер с регистрацией пассажиров EPIS 5A-FCS, включающий в себя кассовый аппарат и терминал EPP 5.0BK.

Подобно тому, как меняются границы технологий в городском общественном транспорте, развивается и общественный рейсовый транспорт, берущий на себя ряд функций. В рамках постепенного развития в транспортных средствах общественного рейсового транспорта используется интеллектуальное переключение линий электропередач, автоматическое считывание показаний тахографов и CAN-шин, обработка записей с камер, предоставление Wi-Fi для пассажиров через единый интерфейс и другие функции, которые до сего времени были привычными скорее для городского общественного транспорта.  Опять-таки, тем, что продвигает вперед системы регистрации, являются способы регистрации пассажиров. Их развитие в основном ориентировано на использование бесконтактных платежных карт и электронных билетов. Эти новые принципы позволили использовать быстрые каналы данных в общественном рейсовом транспорте. Новые типы регистрации требуют быстрой и своевременной синхронизации данных пассажирских билетов на всех транспортных средствах транспортной системы таким образом, чтобы билет, купленный в одном транспортном средстве, был действителен и в транспортном средстве, на которое пассажир пересел (его нужно туда быстро передать).

Благодаря бесконтактным платежным картам исчезает необходимость в «физической» персонализации на пластиковых носителях (ODSIka, Карта г. Пльзень, InKarta), и создается новая «виртуальная» личность пассажира. Ее необходимо передать в систему регистрации пассажиров так, чтобы после считывания карты можно было легко и быстро идентифицировать пассажира. Растущее количество баз данных карт, зашифрованной информации о пассажирах и иных данных логически требует более высоких требований к емкости устройства, чем это имели до сих пор.

Компания Herman запустила на рынок новое поколение бортовых компьютеров с регистрацией пассажиров, учитывающее указанную растущую тенденцию. Новое устройство EPIS 5A-FCS основано на концепции нового поколения бортовых компьютеров EPIS 4.0C (см. выше) и, таким образом, обеспечивает модульную разработку как приложений, так и самого аппаратного обеспечения (обмен процессами — от 1 до 4 ядер, от 1 до 4 ГБ памяти, размеры SSD дисков и др.). Кроме того, кассовый аппарат (бортовой компьютер) оснащен большой яркой ЖК-панелью с диагональю 10,1“  и емкостным сенсорным управлением, включая интеграцию голосовой связи.

В рамках предлагаемого решения доступен внешний автономный блок регистрации EPP 5.0 со встроенным принтером, считывателем банковских карт, клиентским дисплеем и считывателем 2D-кода. Его можно использовать также в городском общественном транспорте вместе с бортовым компьютером EPIS 4.0x для продажи билетов без необходимости установки в транспортном средстве дополнительного экрана управления.

Новое поколение коммуникационных блоков UCU

Коммуникационный блок UCU 5.0xx, включая модуль V2X (самый распространенный блок общедоступного интернета в транспортных средствах общественного транспорта в Чешской Республике).

Коммуникационный блок UCU 5.0xx, включая модуль V2X (самый распространенный блок общедоступного интернета в транспортных средствах общественного транспорта в Чешской Республике).

Развитие мобильных технологий в Чешской Республике в сфере услуг передачи данных по-прежнему является весьма обсуждаемой темой, приносящей пользу пассажирам в виде расширения бесплатных интернет-услуг в транспортных средствах. И эта область беспроводных технологий постепенно развивается, а компания Herman, одна из немногих, кто решил на данный тренд отреагировать. На рынок поступило новое поколение универсальных коммуникационных блоков UCU 5.0xx.

В новом поколении коммуникационных блоков UCU 5.0xx удалось совместить в одном устройстве все технологии для связи транспортного средства со своим окружением. Устройства включают в себя до двух модемов LTE, модуль Wi-Fi с технологией IEEE 802.11 ac,  обеспечивающий связь для пассажиров или в депо, приемник GNSS (Global Navigation satellite systém) с поддержкой GPS, Glonass или технологии «Gallieo Ready», а также модуль V2X для прямой связи транспортных средств друг с другом или с транспортной инфраструктурой согласно стандарту C-ITS (см. ниже).

Эти устройства позволяют предоставлять пассажирам общедоступный Интернет стандарта 802.11 b, g, ac и в то же время обеспечивают связь с инфраструктурой оператора связи через полностью независимый GSM канал. Очевидно, что в настоящее время уже нет необходимости «прикрывать» двумя SIM-картами недостатки покрытия GSM-сигнала операторов. Эти сети довольно развиты, особенно в городских агломерациях, и их недостатки также постепенно уменьшаются в районах за пределами крупных городов. В настоящее время необходимо ориентироваться в первую очередь на безопасность связи или же на «надёжность» связи, т.е. когда можно предотвратить случаи исчерпания тарифа на «служебном» LTE.  Конфиденциальные данные обработки или другие технологические данные также часто передаются по общим каналам. Использование 2 LTE модемов в свою очередь позволяет физически раздельно передавать эти данные – служебные данные и данные общедоступного интернета.

По этой причине в модулях связи UCU 5.0 присутствуют два независимых LTE модема. При использовании двух модемов один из них обеспечивает обмен данными с инфраструктурой перевозчика (диспетчерская, технологические элементы и т. д.), а другой также обеспечивает подключение к интернету пассажиров. Оба канала связи, таким образом, безопасно разделены. Если имеется только один модем, поток данных в диспетчерскую и для пассажиров разделяется с помощью межсетевого экрана, встроенного в устройство.

Благодаря модульной архитектуре, в устройство можно интегрировать и другие технологии. Естественной является и возможность подключения к внутренним шинам транспортного средства (2xEthernet, включая 1x 1 Гбит/с, CAN, USB и т. д.), есть возможность интегрировать поведение маршрутизаторов данных, передачу потоков с камер и т. д.

V2X – Единый приоритетный проезд транспортных средств на перекрестках по стандарту C-ITS

В настоящее время в Чешской Республике существует несколько способов решения проблемы приоритетного проезда транспортных средств общественного транспорта на перекрестках в зависимости от операторов этих транспортных средств. Аналогичная ситуация и с интегрированной системой спасения (IZS). Во многих случаях такой индивидуальный способ решения приоритетного проезда усложняет ситуацию с подготовкой разработки современных перекрестков и введения приоритетного проезда, поскольку не каждый производитель контроллеров имел контакт с разными производителями и поставщиками решений в своем стандарте.

Решением вышеупомянутой ситуации является связь с использованием международного стандарта, такого как V2X. Благодаря этому решению упрощается разработка приоритетного проезда, как со стороны транспортного средства, так и со стороны контроллера. Связь V2X (также известная как C2C, C2X) — это новый общеевропейский стандарт (C-ITS) для связи между транспортными средствами, а также между транспортными средствами и транспортной инфраструктурой. Стандарт предназначен для всех транспортных средств на дорогах, но в его конструкции также учтены потребности общественного транспорта. Речь идет о локальной связи на частоте 5,9 ГГц. Такая коммуникация объединяет связь транспортного средства с окружающей средой, то есть как с окружающими транспортными средствами (обычными дорожными и транспортными средствами общественного транспорта или IZS ), а также с инфраструктурой (контроллеры перекрестков, интеллектуальные знаки, устройства для информирования водителей о ситуации на дороге, связь с умными (интеллектуальными)знаками, установка стрелочных переводов и т.д.).

Внедрение V2X в транспортных средствах общественного транспорта обеспечивает замену и объединение нескольких современных технологий, и в то же время предлагает множество новых функций. К ним относятся, например, информирование водителей об опасных ситуациях (динамичное предупреждение об ограничении скорости, предупреждение ближайших автомобилей об экстренном торможении или пробуксовке колес в трамвае, пересечение дороги с трамвайными путями), информация о поведении и состоянии транспортного средства (номер транспортного средства, рейса и маршрута, информация о том, что транспортное средство находится на остановке) или обеспечение непрерывности наличия (непрерывного отслеживания) транспортных средств на маршруте.

Эти функции обеспечивает блок UCU 5.0, если он имеет встроенный модуль V2X. Благодаря подключению к бортовому компьютеру EPIS, таким образом, можно представить информацию водителю автомобиля в удобной для него форме. Кроме того, по согласованию с контроллером перекрестка, можно порекомендовать транспортному средству двигаться с такой скоростью, чтобы оно проехало через перекресток без остановок.

 

Демонстрация того, что видит транспортное средство общественного транспорта, когда в рамках V2X связи контроллеры перекрестков передают сигнальные планы (красный/зеленый для отдельных полос дороги – серый является цветом прибытия (подъездной дороги)), а цветные точки с цифрами обозначают присутствие транспортного средства городского общественного транспорта.

Демонстрация того, что видит транспортное средство общественного транспорта, когда в рамках V2X связи контроллеры перекрестков передают сигнальные планы (красный/зеленый для отдельных полос дороги – серый является цветом прибытия (подъездной дороги)), а цветные точки с цифрами обозначают присутствие транспортного средства городского общественного транспорта.

Компания Herman первая в Чешской Республике и одна из первых в Европе предложила эту технологию в качестве стандарта для использования в общественном транспорте. Объем развертывания устройств с модулями V2X для координации транспорта был реализован в транспортных компаниях в городах Брно и Острава и, следует считать, является крупнейшим в своем роде во всей Европе.

Для дополнения контекста стоит упомянуть, что введение приоритетного проезда было осуществлено не только в рамках одного или двух перекрестков для демонстрации функциональности. В процессе совместной работы с компанией Brněnské komunikace a.s. и с поддержкой компании Dopravní podnik г. Брно, a.s. в рамках реализации проекта RIS II был создан проект приоритетного проезда городского общественного транспорта с различными производителями и типами контроллеров для 82 перекрестков.

В то же время более 20 перекрестков в городе Брно были оборудованы этой системой в реализации проекта C-ROADS (параллельный запущенный проект). Здесь нам также удалось доказать функциональную совместимость систем от разных производителей для транспортных средств  IZS, где блок связи транспортного средства V2X от одного производителя на транспортном средстве IZS является совместимым с устройствами V2X производителя Herman, расположенными в контроллерах перекрестка, и при проезде через перекресток он осуществляет приоритетный проезд транспортного средства. Это революционное решение, позволяющее ускорить внедрение интеллектуальных транспортных средств не только для  приоритетного проезда городского общественного транспорта.

Также стоит отметить, что установка UCU 5.0xx была одной из первых в Европе, одобренных Управлением железных дорог для эксплуатации на электротранспорте — трамваях и троллейбусах.

В рамках реализации проекта была создана также SW-платформа, визуализирющая трансляцию статуса перекрестков и транспортных средств в режиме реального времени (рисунок 4). Благодаря этой платформе визуализации, можно моделировать, анализировать и планировать события при создании или обновлении сигнальных планов. В будущем это поможет сэкономить много времени и энергии при тестировании новых сценариев.

Новые возможности управления ЖК-панелями

Современные коммуникационные технологии в корне меняют представление об информационных системах в транспортных средствах общественного транспорта и позволяют пассажирам предоставлять много актуальной информации. Одной из таких новых технологий являются, к примеру, динамические маркеры транспортных средств (виртуальные ELP), первое внедрение в реальную эксплуатацию которых мы осуществили (впервые в Чешской Республике) еще в январе 2015 года в сотрудничестве с PMDP.

Сегодня эта технология становится все более распространенной и является возможной в эксплуатации благодаря использованию устройств связи GSM в транспортных средствах. Однако, по мере расширения этих подходов и технологий возникает необходимость в стандартизации и унификации этих систем. Таким образом, компания Herman разрабатывает единый протокол управления LCD системами, позволяющий реализацию многих сценариев, таких как информация о ходе движения транспорта, отображение сообщений из диспетчерской, информация о дорожном движении и рекламная информация, отображение онлайн-новостей из общедоступных источников, …

Новое поколение switch переключателей

Демонстрация нового поколения 8-портовых switch переключателей.

Демонстрация нового поколения 8-портовых switch переключателей.

На протяжении многих лет компания Herman выпускает собственную линейку switch переключателей, ставших стандартом оснащения транспортных средств для некоторых операторов перевозок. В этом направлении также был достигнут значительный прогресс в реализованных проектах. Благодаря быстродействующим интерфейсам связи элементов управления, происходит объединение транспортной сети в исключительно Ethernet сеть. Это обеспечит дальнейшее постепенное развитие в области транспортных средств технологий, целиком основанных на базе Ethernet.

Чтобы постепенно достичь этой унификации с элементами в старых транспортных средствах, компания Herman внедрила универсальные блоки Ethernet с поддержкой интерфейсов IBIS. Благодаря этому решению, становится возможным использовать магистральную сеть Ethernet в качестве единой линии связи и в то же время интегрировать в эту систему более старые технологии, поддерживающие только стандарт IBIS. Для поддержки этой технологии требуется SW- адресация в бортовом управляющем компьютере. Эта система особенно подходит для подключения трамвайных транспортных средств. Кроме switch переключателей, поддерживающих IBIS, компания выпустила новые поколения конфигурируемых switch (настраиваемых переключателей), поддерживающих стандарт PoE 48 V для питания систем видеонаблюдения, включая новые стандарты, согласованные со спецификацией IEEE 802.11af.

Новое поколение APC

Новое поколение счетчиков пассажиров - UCP 02

Новое поколение счетчиков пассажиров — UCP 02

Компания Herman создала  собственное решение для системы подсчета пассажиров еще в 2015 году, когда оборудовала часть автопарка Транспортного предприятия г. Острава устройствами UCP 01. Это была система видеонаблюдения, основанная на стерео-зрении. Вычислительная мощность блока позволила достичь точности 95% при количестве 12 кадров в секунду. Вследствие требований рынка по получению более точных данных с точностью до 98 % или возможности различения объектов (детские коляски, дети и т. д.), была внедрена ​новая версия системы подсчета пассажиров UCP 02 с примерно в 10 раз большей вычислительной мощностью. Благодаря новому модулю управления, расположенному в каждом датчике, можно независимо подсчитывать отдельные вхождения с точностью 98 %, при этом вычислительная мощность позволяет в будущем расширить систему.

Система также предлагает программную платформу ADA для анализа данных от дверных датчиков, которая вместе с данными о дорожном трафике и данными об отправлении создает исчерпывающие аналитические данные для дальнейшего планирования движения транспорта и отчеты для проверки его загруженности. Частью SW платформы являются также картографические материалы для графической интерпретации занятости отдельных коммуникаций на карте рейсов.

Номера направлений транспортных средств

Новый тип индикатора направления VLP 08x35.

Новый тип индикатора направления VLP 08×35.

В Чешской Республике исторически введены номера направлений транспортных средств, которые размещаются за лобовым стеклом транспортного средства. Очевидно, эти номера мало о чем говорят рядовому пассажиру. Однако мало кто знает, что именно номера направлений являются существенным помощником для самих перевозчиков. Они позволяют однозначно и быстро идентифицировать транспортное средство снаружи. Это же позволяет намного быстрее справляться с кризисными ситуациями, а также «заменять» водителей на узловых хабах с большим количеством транспортных средств.

Компания Herman ввела генерацию номеров направлений в формате 10×14, что позволило отображать три числа в две строки.  Это установленный стандарт, исторически основанный на формате таблиц. Однако у такого формата были и свои недостатки. Он не позволял работать с размером шрифта, другим отображением и т.д. Мы выпустили новый «индикатор направления» в формате 08×35, позволивший отображать 6 символов в строке с разными размерами шрифта, инверсиями, мерцанием … Это универсальное решение, которое можно использовать для нескольких режимов отображения.

Новинки в области аварийных камер и систем видеонаблюдения

Благодаря новому поколению бортовых компьютеров и быстрых SSD дисков, теперь можно напрямую подключить аварийную камеру к бортовой системе. С помощью этого подключения можно одновременно сохранять запись с камеры через интерфейс USB 3.0 (USB 2.0) в быстрой флэш-памяти USB и одновременно на SSD-диске бортового компьютера.

Одновременно с этим решением было развернуто новое поколение систем видеонаблюдения с поддержкой файловой системы ex4. Использование такой файловой системы значительно увеличивает надежность записи и улучшает возможное восстановление данных в случае аварии.

Заключение

Еще несколько лет назад компания Herman предсказала развитие информационных, систем, а также и систем связи и управления в транспортных средствах общественного транспорта. Сегодня же все это является доступным стандартом, в разработках которого мы на протяжении всего времени принимали участие и продолжаем участвовать активно и сегодня.

Также очевидно, что стандартизация в области связи V2X будет постепенно расширяться и станет составляющей частью не только транспортных средств общественного транспорта, при этом обеспечивая совместимость между отдельными транспортными средствами и видами перевозок.