Přenosy dat o aktuální poloze hnacích vozů řady 560 v Jihomoravském kraji



Podobné dokumenty
APLIKAČNÍ SERVER POLOHA JAKO SOUČÁST ARCHITEKTURY KOMUNIKAČNÍ BRÁNY ŽBPS

MOŽNOSTI VYUŽITÍ APLIKACE AKTUÁLNÍ POLOHA KOLEJOVÝCH VOZIDEL V DOPRAVNÍCH SYSTÉMECH

Komunikační systémy v železniční dopravě

Satelitní navigace v informačních systémech dopravce. Plzeň Seminář ZČU Plzeň 1

RADOM, s.r.o. Pardubice Czech Republic

SVĚT WEBDISPEČINKU 01/2007 ČERVENEC

ZÁKLADNÍ PRINCIPY PRAŽSKÉ INTEGROVANÉ DOPRAVY

SYSTÉM PRO KONFIGURACI KOMUNIKAČNÍCH TERMINÁLŮ A VIZUALIZACI STAVOVÝCH DAT Z KOLEJOVÝCH VOZIDEL

Diagnostika zařízení měřicím vozem

Jak Švýcarské spolkové dráhy radikálně zvýšily propustnost své železniční infrastruktury. Michal Petrtýl, CSC

Železniční bezdrátová přenosová síť

SIMATIC S GPRS. Micro Automation. Promoters Meeting October Aplikace pro GPRS. Vzdálená stanice. Server SINAUT MICRO SC.

Identifikátor materiálu: ICT-3-03

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

GPS Monitor. Zbyněk Filip

ATEUS - OMEGA Komunikační řešení pro malé a střední firmy

Elektronická kniha jízd

Datové přenosy CDMA 450 MHz

Vypracoval: Ing. Antonín POPELKA. Datum: 30. června Revize 01

Měření elektrické energie pro kolejová vozidla MEEHDV

Stav vybavování hnacích vozidel a vlakového doprovodu společnosti ČD pro mobilní komunikaci

Menu =Prijimace

Využití vlastností digitálních přenosových sítí pro řízení železničního provozu

Diagnostika signálu vlakového zabezpečovače

PneuTel manuál 2016 AURIS CZ

Integrovaný dopravní systém Jihomoravského kraje. Ing. Jaromír Holec

SYSTÉM PRO SLEDOVÁNÍ VOZIDEL ELEKTRONICKÁ KNIHA JÍZD

Přechod od analogové k digitální komunikaci

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

CZ.1.07/1.5.00/

Wi-Fi aplikace v důlním prostředí. Robert Sztabla

DIAGNOSTIKA ERTMS NOVÝ DIAGNOSTICKÝ PROSTŘEDEK TÚČD

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

3.17 Využívané síťové protokoly

PROVOZNÍ PODMÍNKY SLUŽEB ALFA TELECOM s.r.o.

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

TW15 KONCOVÝ PRVEK MSKP. Popis výrobku Technická data Návod k obsluze. Technologie 2000 s.r.o., Jablonec nad Nisou

metodický list č. 1 Internet protokol, návaznost na nižší vrstvy, směrování

PROPUSTNOST ŽELEZNIČNÍ DOPRAVY

Definice pojmů a přehled rozsahu služby

verze 2.2 Trade FIDES, a.s., Dornych 57, Brno tel ,

IntraVUE Co je nového

AUDIS. strategický nástroj vzájemné komunikace mezi managementem společnosti, odbornými pracovníky i zástupci zaměstnanc. stnanců

ZÁKLADNÍ PRINCIPY IDS. Jednotný informační systém. Jednotný regionální dopravní systém, založený na. Jednotný přepravně - tarifní systém, umožňující

7. Aplikační vrstva. Aplikační vrstva. Počítačové sítě I. 1 (5) KST/IPS1. Studijní cíl. Představíme si funkci aplikační vrstvy a jednotlivé protokoly.

MADE TO PROTECT. zabezpečovací systém

Dispečerské řízení vozidel veřejné dopravy

Pilotní instalace dokrytí signálem v železničním prostředí

MAPOVÉ PODKLADY A VYUŽITÍ VÝPOČETNÍ TECHNIKY A GISU PRO TVORBU TRAS LINEK MAP BASIS AND USING OF COMPUTERS AND GIS FOR TRANSPORT LINE DESIGN

PROVOZNÍ PODMÍNKY SLUŽEB COPROSYS Ústí spol. s r.o.

Evropský digitální rádiový systém pro železnice - EIRENE

Modelová úloha Zabezpečení a správa budovy

Ústav automobilního a dopravního inženýrství. Datové sběrnice CAN. Brno, Česká republika

Semestrální práce z předmětu 37MK na téma : GSM-R

Přenosové zařízení B-GSM

1 Pro účely této vyhlášky se rozumí a) základnovou stanicí základnová stanice veřejné komunikační sítě,

Ing. Jaroslav Kačmařík, Ing. Břetislav Nesvadba Využití GIS v oblasti železniční infrastruktury

Mobilní sítě 3G a železniční bezdrátová přenosová síť

Ing. Jiří Kohout, Ph. D. projektový manažer dopravy

Elektronická Kniha jízd.

P2P komunikace I/O modulů řady E1200 I/O moduly s komunikací přes mobilní telefonní sítě

T-Cars Fleet Management

E35C. Komunikační modul Pro domácnosti. AD-FU/CU/GU verze 4.0. Technické údaje

JAK ČÍST TUTO PREZENTACI

EXTRAKT z české technické normy

Počítačové sítě. Lekce 4: Síťová architektura TCP/IP

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

Řídicí systém vozidla ve veřejné dopravě

Satelitní vyhledávání a monitorování vozidel

Uživatelský modul GPS

EXTRAKT z české technické normy

Komplexní informační systém v městské veřejné dopravě

GSM-R A ZABEZPEČENÍ DRÁŽNÍHO PROVOZU Jaroslav Vorlíček

Základní komunikační řetězec

EXTRAKT z mezinárodní normy

EVO 3 Návod k obsluze

Aplikace Grafická prezentace polohy (GRAPP)

Relační vrstva SMB-Síťový komunikační protokol aplikační vrstvy, který slouží ke sdílenému přístupu k souborům, tiskárnám, sériovým portům.

AKTIVNÍ RFID SYSTÉMY. Ing. Václav Kolčava vedoucí vývoje HW COMINFO a.s.

Adaptabilní systém pro zvýšení rychlosti a spolehlivosti přenosu dat v přenosové síti

Časová dostupnost krajských měst České republiky

ZÁKLADY INFORMATIKY VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ. Ing. Roman Danel, Ph.D. Ostrava 2013

Moderní telefonní ústředna

Č.j. MV /VZ-2014 V Praze 22. dubna 2015

Pokyny pro vyplnění SRF pro registraci vozidel v souladu s 2011/107/EU a platnými vnitrostátními právními předpisy

ŠKODA VAGONKA a.s. člen skupiny ŠKODA Transportation

Moderní technologie pro zvýšení přepravních výkonů a bezpečnosti a plynulosti v dopravě

DUM 16 téma: Protokoly vyšších řádů

Mobilní komunikace pro chytré měření v energetice a službách Ing. Jan Brzák, Vodafone CZ Ing. Tomáš Hejl, Landis+Gyr

zákaznický ceník platný od

GPS lokátor s online sledováním

1. Metody měření parametrů trolejového vedení

Očekávané vlastnosti a pokrytí ČR sítěmi LTE

ve znění změn č. 1, 2 a 3 (účinnost od )

B P L U S T V a. s. Obecně technické informace pro digitální bezdrátový obecní rozhlas DBOR-D.

Průmyslová komunikace přes mobilní telefonní sítě. Michal Kahánek

Bakalářské studium. Název předmětu státní závěrečné zkoušky: Předmět: TECHNOLOGIE A ŘÍZENÍ DOPRAVY. Povinný. Technologie a řízení dopravy

PRACOVNÍ NÁVRH VYHLÁŠKA. ze dne o způsobu stanovení pokrytí signálem televizního vysílání

Transkript:

David Žák 1, Lukáš Čegan 2, Zuzana Kleprlíková 3 Přenosy dat o aktuální poloze hnacích vozů řady 560 v Jihomoravském kraji Klíčová slova: ŽBPS, GSM, UDP, datové komunikace, vozidlový terminál, poloha vozu 1. Úvod Na kolejová vozidla ČD, a.s. byly od roku 2007 instalovány vozidlové terminály umožňující kromě hlasové také datovou komunikaci. Jedním z prvních realizovaných projektů s přenosem dat z vozidla do centrálních informačních systémů byla aplikace aktuální polohy vlaku, která slouží mimo jiné k přenosu dat o poloze vlaku do integrovaného dopravního systému Jihomoravského kraje, dále jen IDS JMK, kde tato data slouží zejména pro koordinaci navazujících spojů v přestupních uzlech. IDS JMK obsluhuje přibližně tři čtvrtiny území a více jak 85% počtu obyvatel Jihomoravského kraje. Na území obsluhovaném IDS JMK se mohou cestující přepravovat za stejných tarifních podmínek všemi tramvajovými, trolejbusovými a autobusovými linkami zahrnutými do IDS JMK a všemi osobními a spěšnými vlaky v tarifně integrovaných úsecích tratí Českých drah. [1] Část vlaků integrovaných do IDS JMK je tvořena elektrickými střídavými jednotkami řady 560, které obsahují dva hnací vozy a čtyři vložené vozy. Pravidelně se na jedné jednotce vyskytují hnací vozy po sobě jdoucích čísel (např. 001 a 002, 027 a 028 atd.). Na hnacích vozech jsou instalovány vozidlové terminály typu FXM20 (výrobce RADOM, s.r.o.). Pro studium funkce aplikace aktuální poloha kolejového vozidla a vlastností železniční bezdrátové přenosové sítě (dále jen ŽBPS) byly vybrány UDP datagramy, pomocí nichž je přenášena informace o aktuální poloze kolejového vozidla do centrální 1 2 3 RNDr. David Žák, Ph.D., nar. 1970, Univerzita Palackého Olomouc, specializace experimentální technika, nyní Univerzita Pardubice, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Katedra informačních technologií, Studentská 95, 532 10 Pardubice Ing. Lukáš Čegan, Ph.D., nar. 1978, ČVUT Praha, systémové inženýrství, nyní Univerzita Pardubice, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Katedra informačních technologií, Studentská 95, 532 10 Pardubice Ing. Zuzana Kleprlíková, nar. 1984, Univerzita Pardubice, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Katedra informačních technologií, Studentská 95, 532 10 Pardubice 1

komunikační brány ŽBPS. Následně je pro vybraná vozidla pohybující se v Jihomoravském kraji tato informace přenášena až do informačního systému IDS JMK. Informace o aktuální poloze kolejového vozidla pochází z GPS přijímače instalovaného na kolejovém vozidle a slouží k přesnějšímu a častějšímu určení polohy vlaku, než je možné zajistit z provozních aplikací operátora obsluhy dráhy. 2. Technické řešení Obecný popis vozidlového terminálu FXM20 Souprava vozidlového terminálu FXM20 je standardně konstrukčně řešena formou dvou ovládacích skříněk FCB20 pro obě čela vozidla (obr. 1) a vlastním blokem rádia FRB20. V případě elektrických jednotek řady 560 je však na každém hnacím voze instalován samostatný vozidlový terminál s jednou ovládací skříňkou, neboť je zde jen jediné pracoviště strojvedoucího. Oba vozidlové terminály na jednotce pracují nezávisle. [2] Ovládací skříňky jsou vybaveny jednak rozhraním pro komunikaci prostřednictvím analogové radiostanice systému TRS VS47, dále rozhraním pro komunikaci pomocí bloku rádia FRB20 a rovněž sériovým rozhraním RS232 pro diagnostiku a konfiguraci zařízení. Pro realizaci datových přenosů je FRB20 osazen rozšiřujícím modulem. Datový modul umožňuje přenos informací o poloze vlaku zjištěné z vestavěného GPS přijímače a datovou komunikaci s externími zařízeními na hnacím vozidle prostřednictvím sběrnice RS-485. Přenos z hnacího vozidla je realizován prostřednictvím technologií GPRS v privátním APN sítě veřejného GSM operátora. Obr. 1 Ovládací skříňka vozidlového terminálu v režimu GSM-R 2

Základní technické parametry vozidlového terminálu FXM20 [2]: provoz v síti komunikace technologie přenosů napájení TRS, GSM, GSM-R hlasová i datová CSD, SMS, GPRS 110Vss, 48Vss nebo 24Vss Železniční bezdrátová přenosová síť Vozidlové terminály FXM20 komunikují prostřednictvím ŽBPS, která zastřešuje více přenosových sítí a nad těmito sítěmi nabízí inteligentní služby, například funkční adresaci koncových zařízení na vozidlech prostřednictvím dynamického DNS na základě UIC označení vozu a/nebo čísla vlaku, funkce vozidla na vlaku, pořadí vozu a podobně. ŽBPS chápeme jako množinu přenosových sítí, komunikačních zařízení, rozhraní, protokolů a pravidel pro bezdrátovou komunikaci mezi objekty na železnici. ŽBPS je koncipována jako síť s centralizovaným přístupem mobilních prostředků do pevné sítě přes centrální komunikační bránu. Ta zajišťuje přístup k síti jednotným způsobem pro všechna koncová zařízení a na základě překladu adres a jmenných konvencí zajišťuje směrování konkrétních datagramů příslušným aplikačním serverům či koncovým zařízením. Podrobnější popis koncepce ŽBPS a principů datové komunikace je uveden v [3] a [4]. Vozidlové terminály slouží pro komunikaci koncových zařízení umístěných na kolejových vozidlech (například diagnostické systémy, displeje jízdních řádů, multiaplikační terminály, informační zařízení pro cestující, rychloměry, snímače identifikačních karet strojvedoucích, kamerové systémy, systémy na sledování polohy, elektroměry) prostřednictvím sítě ŽBPS s ostatními systémy. Mezi základní vlastnosti sítě ŽBPS patří použití otevřeného standardu TCP/IP (viz RFC 791), možnost řídit QoS (v rámci možností použitého typu přenosové sítě), možnost využití transportních protokolů TCP či UDP podle potřeb aplikací, jmenná adresace dle principů DNS, zajištění bezpečnostních pravidel (firewall, AAA - autentizace, autorizace a účtování) a možnost šifrování přenášené informace. 3

3. Aplikace aktuální poloha kolejového vozidla Aplikace aktuální poloha kolejového vozidla [5] je instalována na vozidlových terminálech kolejových vozidel a využívá vestavěných GPS přijímačů. V pravidelných intervalech a při některých změnách stavů kolejových vozidel odesílá informace na stacionární informační systémy o aktuální poloze kolejového vozidla. Pro přenos těchto zpráv byl zvolen protokol UDP vzhledem k minimální režii při přenosu dat a úspoře šířky přenosového pásma. Aplikace se dá systematicky rozdělit na 2 části mobilní a stacionární. Mobilní část aplikace na vozidlovém terminálu Úkolem mobilní části aplikace je odesílat v pravidelných intervalech na stacionární část aplikace zprávu obsahující mandatorně tyto údaje: číslo zprávy (cyklicky 0 až 255), označení vozu ve formátu UIC, status zprávy, aktuální datum a čas zjištěný z GPS přijímače (v UTC formátu), zeměpisná délka a šířka, rychlost, azimut, informace o radiové síti, do níž je přepnuta vozidlová radiostanice (TRS 150 MHz, TRS 450 MHz, GSM-R, GSM). [5] Volitelné položky zprávy jsou: číslo vlaku (přebírá se z vozidlové radiostanice), funkční kód vozidla na vlaku (přebírá se z vozidlové radiostanice), identifikace strojvedoucího (číslo identifikační čipové karty). Atribut status zprávy obsahuje informaci o tom, zda: vlak stojí (případně se pohybuje podprahovou rychlostí) nebo jede nadprahovou rychlostí, od odeslání minulé zprávy došlo: o k přechodu přes práh rychlosti (tedy k zastavení či rozjezdu), o změně informací (např. číslo vlaku, funkce vozidla na vlaku, identifikace strojvedoucího, radiové sítě používané vozidlovou radiostanicí), o k uplynutí nastavené časové periody (Δt 1 nebo Δt 2 ), o k ujetí nadlimitní vzdálenosti (Δs 1 nebo Δs 2 ), o k opoždění odeslání zprávy o poloze z důvodu nedostupnosti sítě, přes kterou by bylo možné zprávu o poloze odeslat. 4

Pravidla pro odesílání zpráv: 1. pravidelné zprávy o poloze se při pohybu nadprahovou rychlostí odesílají buď periodicky po uplynutí časového intervalu Δt 1 nebo při ujetí vzdálenosti Δs 1 od odeslání poslední zprávy podle toho, co nastane dříve, 2. pravidelné zprávy o poloze se při pohybu podprahovou rychlostí nebo stání odesílají buď periodicky po uplynutí časového intervalu Δt 2 nebo při ujetí vzdálenosti Δs 2 od odeslání poslední zprávy podle toho, co nastane dříve, 3. zpráva je odesílána při přechodu přes práh rychlosti (zastavení, rozjezd), 4. zpráva je odesílána při změně informací (např. číslo vlaku, funkce vozidla na vlaku, identifikace strojvedoucího, změna radiové sítě) a po spuštění aplikace. 5. V případě nedostupnosti nebo neplatnosti GPS dat se zprávy o poloze neodesílají. Všechny výše uvedené principy pro generování zpráv jsou volitelné a nastavují se pomocí konfiguračních parametrů. Pro nastavení správné funkce mobilní části aplikace je používána aplikace RCN Manager [6]. Obr. 2 uvádí hodnoty parametrů nastavené ve sledovaném období na vozidlových terminálech hnacích vozidel řady 560 (Δt 1 = 30s, Δt 2 = 300s, Δs 1 = 720m, Δs 2 = 100m, práh rychlosti pro zastavení 4 km/h, pro rozjezd 7 km/h, zprávy jsou odesílány při všech změnách stavů). Obr. 2 Parametry pro odesílání zpráv o poloze v aplikaci RCN Manager Odeslání zprávy je závislé na dostupnosti komunikačního kanálu. Pokud v okamžiku požadavku na odeslání zprávy není vozidlo v dosahu některé z přenosových sítí integrovaných v ŽBPS, pokračuje aplikace poloha v dalším zpracovávání a vyhodnocování dat z GPS přijímače. S každými vyhodnocenými daty opětovně 5

zjišťuje, je-li komunikační kanál dostupný a to až do doby, kdy se dostane do oblasti pokryté některé ze sítí integrovaných do ŽBPS. Prostřednictvím dostupné sítě odešle zprávu s aktuální polohou v daném okamžiku. Teprve od okamžiku odeslání je nově vyhodnocován čas Δt 1 a ujetá vzdálenost Δs 1, případně Δt 2 a Δs 2. Stacionární část aplikace poloha Zprávy o poloze vozidla jsou ve formě UDP datagramů odesílány z mobilní části aplikace na centrální komunikační bránu, kde jsou ukládány do databáze a distribuovány do všech dalších aplikací, které tyto informace požadují. Tímto chováním je zamezeno redundantním přenosům dat o poloze kolejových vozidel pro potřeby jednotlivých aplikací přes úzkopásmové bezdrátové přenosové sítě mezi kolejovými vozidly a stacionárními systémy. Přijatá data o poloze jsou také využita pro zajištění některých funkcí dynamického DNS, neboť obsahují informaci o čísle vlaku. Dále je možno tato data využívat v dispečerských systémech pro identifikaci rádiové sítě, do níž je vozidlová radiostanice přihlášena. 4. Faktory ovlivňující přenos UDP datagramů Kvalita přenosu dat zasílaných z vozidel na centrální komunikační bránu je závislá na řadě faktorů, které mohou významným způsobem ovlivňovat ztráty UDP datagramů na přenosové cestě. Správná identifikace těchto faktorů je jednou z možných cest k dosažení lepších výsledků na komunikačních trasách při přenosu dat. Pokud datagram o poloze není doručen, můžeme při zpracování vyjít ze znalosti poslední doručené a první následující doručené zprávy. Z atributů těchto zpráv lze určit počet nedoručených zpráv, lokalizovat území, kde byla nedoručená zpráva odeslána, známe časový interval, označení hnacího vozidla, rychlost pohybu vozidla a další údaje nezbytné pro vyhodnocení. Na kvalitu přenosů UDP datagramů z vozidla může mít vliv řada faktorů, například místo odeslání tj.- poloha vozu, rychlost vozu, vlastní vozidlový terminál, kvalita a vytížení přenosových sítí, ale i vnější vlivy jako například elektromagnetické rušení, počasí. Přenosy UDP datagramů v reálném prostředí nejsou téměř nikdy ovlivňovány pouze jediným faktorem, ale více vlivy působícími současně. Proto je potřeba pro jednotlivé analýzy provést vyfiltrování dat, která by mohla znehodnotit získané výsledky. Mezi taková data patří například místa, kde není signál použité sítě veřejného GSM operátora, nebo je tento signál velice utlumen. Každý odeslaný UDP datagram v těle zprávy obsahuje informaci o pořadí, tzv. číslo zprávy. Číslo zprávy je číslo typu byte, pro který je vymezen rozsah celých čísel 6

od 0 do 255. Mobilní část aplikace poloha přiřazuje cyklicky zprávám jejich čísla. Čísla scházející v sekvenci doručených zpráv odpovídají zprávám, které nebyly doručeny, takových ztracených zpráv může být i více za sebou. Při hledání těchto nedoručených zpráv budeme vycházet ze znalosti čísla poslední doručené zprávy, kde x je číslo této zprávy. Od této zprávy budeme hledat, podle času vygenerování zprávy, další doručenou zprávu, která byla odeslána ze stejného vozidlového terminálu a jejíž číslo označíme y. Počet zpráv, které v posloupnosti schází, označíme jako n. Výsledek dostaneme dosazením hodnot za x a y do rovnice: n = ( y x + 255) mod256. Pro každou doručenou zprávu tak známe, zda předchozí zpráva byla doručena a v případě, kdy nikoli, můžeme určit počet ztracených zpráv, časový interval, kdy byly odeslány, přibližnou rychlost vlaku a oblast, z níž byly odeslány. Tyto informace můžeme následně vyhodnotit, přičemž se vždy pokusíme eliminovat negativní vliv ostatních faktorů, například vyřazením dat odeslaných z oblastí, kde dochází k větším ztrátám při odesílání UDP datagramů. 5. Výsledky analýzy vlivů Analyzovaná data pochází z 18 hnacích vozů řady 560 v období od 1. ledna do 30. června roku 2010. Ve sledovaném období byly doručeny téměř 3 milióny zpráv o poloze. V tabulce 1 jsou uvedeny počty analyzovaných datagramů a stavové informace z těchto zpráv. Tab. 1 Přehled analyzovaných datagramů Parametr Počet zpráv Podíl Počet doručených zpráv 2 954 153 Počet vozidel řady 560 18 Počet nedoručených zpráv 37 289 1,26% Počet výpadků v doručování zpráv 25 205 0,85% Stav Vozidlo v pohybu (včetně rozjezdů) 2 278 051 77,1% Vozidlo v klidu (včetně zastavení) 676 102 22,9% Důvod odeslání zprávy Uplynutí času Δt 1 nebo Δt 2 2 102 626 71,2% Ujetí nadlimitní vzdálenosti Δs 1 nebo Δs 2 173 311 5,9% Rozjezd nebo zastavení 1 272 837 21,7% Změna doplňkových informací 76 748 2,6% 7

Pro omezení vlivu potenciálních nepřesností na studované faktory byly ze zpracování následně vyloučeny datagramy, které nevyhovovaly následujícím kritériím: a) vzdušná vzdálenost mezi dvěma po sobě doručenými zprávami ze stejného vozidlového terminálu menší nebo rovna 10 000 m, b) časový interval mezi dvěma po sobě doručenými zprávami ze stejného vozidlového terminálu menší nebo roven 3 600 s, c) GPS přijímačem udávaná rychlost pohybu vozidla menší nebo rovna 140 km/h (nesprávně vyhodnocená rychlost GPS přijímačem), d) GPS poloha mimo území ČR. Zavedením těchto podmínek eliminujeme vliv vypnutí vozidlového terminálu nebo nereálných hodnot získaných GPS přijímačem na analyzované výsledky. Vliv polohy Pro zjištění vlivu polohy vozidla na kvalitu přenosu zpráv o poloze byla studovaná oblast rozdělena na rastr o velikosti 100x100 m (sledované jednotky řady 560 se pohybují v 4 759 takových oblastech), v nichž byly vyhodnocovány tyto parametry: - počet doručených zpráv o poloze, - počet nedoručených zpráv o poloze s těmito zprávami sousedícími a podíl doručených zpráv o poloze z této oblasti, - počet výpadků při doručování zpráv o poloze s těmito zprávami souvisejícími a podíl výpadků při přenosu zpráv o poloze z této oblasti (za výpadek považujeme sadu po sobě bezprostředně jdoucích nedoručených zpráv), - počty doručených zpráv v závislosti na stavu (stání, rozjezd, zastavení, pohyb, ostatní). Pro následné vyhodnocení byly použity ty oblasti, kde počet doručených zpráv o poloze přesáhl 100. Tato hodnota byla zvolena z důvodu, aby jedna náhodně nedoručená zpráva o poloze nezpůsobila zařazení oblasti do jiné kategorie (tedy podíl doručených zpráv v takovém případě neklesl pod 99%). Pro vlastní zobrazení v mapových podkladech je přizpůsobena velikost a průhlednost barevně zobrazovaných oblastí aktuálnímu měřítku mapy, čehož je docíleno spojením více elementárních oblastí o velikostech 100x100 m do větších celků, např. 200x200 m, 500x500 m či 1 000x1 000 m. Takto velké oblasti je možné přehledně vizualizovat na mapě celé ČR. 8

Na obr. 3 je zobrazena část železniční sítě, po níž se pohybují sledovaná vozidla řady 560. Na obr. 4 je přiblížena část sítě pro detailní zobrazení jednotlivých oblastí. Místa označená žlutou, oranžovou a červenou barvou lze charakterizovat jako území, v nichž je nižší podíl doručených zpráv o poloze. Tabulka 2 zobrazuje rozsahy hodnot tohoto parametru pro jednotlivé barvy na obrázku, podíly počtu všech oblastí spadající do uvedené kategorie a podíl počtu všech zpráv došlých z těchto oblastí. Barva Tab. 2 Barevné kategorie oblastí v mapách Podíl doručených zpráv z oblasti Procento oblastí Procento zpráv Zelená Více než 99% 84,5% 81,3% Světle zelená 97% - 99% 6,8% 11,4% Žlutá 90% - 97% 5,6% 5,0% Oranžová 80% - 90% 1,4% 1,5% Červená Méně než 80% 1,6% 0,8% Lze předpokládat, že zvýrazněné oblasti budou pokryty nižší úrovní signálu GSM sítě nebo se v nich objevují přírodní či technické překážky snižující úroveň signálu sítě mobilního operátora. Ve zkoumané oblasti jde například o tunely na trati Brno Adamov. Obr. 3 Zkoumané tratě se sledovanými oblastmi o velikosti 1 x 1 km 9

Obr. 4 Detailnější pohled na oblasti v okolí Brna, kde docházelo ke ztrátám při přenosu UDP datagramů. Sledované oblasti mají velikost 200 x 200 m Vliv vozidlového terminálu a hnacího vozidla Pravděpodobnost přenosu UDP datagramu může být také ovlivněna konkrétním vozidlovým terminálem, jeho anténou a anténním svodem, stejně jako rušivými vlivy vznikajícími přímo při provozu daného hnacího vozidla. Obr. 5 ukazuje experimentálně zjištěné výsledky pro sledovanou skupinu vozidel. Pro vyhodnocení byly kalkulovány datagramy odeslané danými vozidly z oblastí, kde podíl doručených zpráv je větší nebo roven 99%. 10

Obr. 5 Podíl doručených zpráv o poloze z konkrétních vozů řady 560 U vozidel 005 a 022 je v grafu znatelný nižší podíl doručených zpráv v porovnání s ostatními vozidly, nicméně ani tyto hodnoty v principu neovlivňují funkčnost aplikace jako celku. Vliv denní doby Podíl doručených UDP datagramů můžeme sledovat také v závislosti na denní době, neboť s denní dobou se mění zatížení použitých přenosových sítí i počty odesílaných zpráv o poloze vozidel. Výsledky jsou zobrazeny z obr. 6, kde modrá křivka zobrazuje průměrný počet denně odeslaných zpráv v danou hodinu (po oříznutí minut) a červená křivka zobrazuje podíl doručených zpráv. Pro vyhodnocení byla použita data z oblastí, kde podíl doručených zpráv je větší nebo roven 99% a pro dny, kdy je větší než 97,5%. Z grafu je vidět větší množství odeslaných zpráv o poloze v denní době vzhledem k provozu sledovaných vozidel na jednotlivých vlacích, opětovný pokles v nočních hodinách a zřetelný vliv denní doby na podíl doručených zpráv. 11

Obr. 6 Závislost podílu doručených zpráv na denní době Vnější vlivy Z dlouhodobějšího časového hlediska můžeme sledovat i působení některých dalších vlivů. Proto byl sestaven graf viz obr. 7, ve kterém je vidět podíl doručených zpráv pro jednotlivé kalendářní dny v období od 1.ledna do 30.června 2010. Obr. 7 Podíl doručených zpráv v jednotlivých dnech v období od ledna do června 2010 12

Ve zkoumaném období je zjevný pokles podílu doručených zpráv v květnu a červnu 2010 oproti ostatním měsícům. Tento pokles by mohl být způsoben dlouhodobějším zhoršením počasí v tomto období, zejména nadprůměrnými úhrny srážek. Téměř pro celou Českou republiku se udává, že v květnu 2010 spadlo dvojnásobně až trojnásobně větší množství srážek, než je v tomto období zvykem. 6. Závěr Článek uvádí výsledky získané zpracováním doručených zpráv o poloze hnacích vozů řady 560 v první polovině roku 2010, konkrétně se zaměřil na rozbor vlivů ovlivňujících přenosy UDP datagramů z kolejových vozidel. Jednotlivé analýzy vlivů jsou přehledně doplněny grafy. Získané výsledky potvrzují správnou funkci celé aplikace, neboť s určitými ztrátami při přenosu UDP datagramů je třeba již z charakteru řešení vždy počítat. Na základě získaných výsledků je možné jednak označit oblasti s předpokládanou nízkou úrovní signálu GSM sítě či v budoucnu identifikovat vozidlové terminály, u nichž by narůstající chybovost mohla znamenat blížící se závadu. Porovnání denních statistik doručených zpráv zjevně zachycuje negativní vliv nepříznivého počasí na přenosy UDP datagramů počátkem května 2010. Skutečnost, že pro přenos zpráv o aktuální poloze vlaku jsou použity UDP datagramy, nám navíc umožňuje sledovat přenosové vlastnosti sítě ŽBPS. Pravidelné sledování klíčových parametrů může být zdrojem cenných informací o kvalitě a správné funkci sítě ŽBPS jako celku. 7. Definice a zkratky Zkratka APN DNS GPRS GPS GSM GSM-R IDS JMK IP Význam Access Point Name slouží k identifikaci služby v GPRS síti Domain Name System - hierarchický systém doménových jmen General Packet Radio Service - technologie 2,5 generace mobilních sítí určená pro přenos dat na bází přepínání paketů Global Positioning Systém navigační systém Global System for Mobile Communication GSM for Railways - mobilní síť typu GSM určená výhradně pro potřeby železnice Integrovaný dopravní systém Jihomoravského kraje Internet Protocol - datový protokol používaný pro přenos dat přes paketové sítě 13

QoS TCP UDP UIC ŽBPS Quality of Service kvalita služby Transmission Control Protocol protokol poskytující transportní služby v IP sítích se spojením User Datagram Protocol protokol poskytující transportní služby v IP sítích bez spojení International Union of Railways Mezinárodní svaz železnic Železniční bezdrátová přenosová síť 8. Literatura [1] Integrovaný dopravní systém Jihomoravského kraje (IDS JMK) [online]. 2010 [cit. 31.8.2010] Dostupné na: <http://www.idsjmk.cz/strucne.aspx>. [2] Žák, D., Sieber, V. Možnosti využití vozidlového terminálu FXM20 pro řízení železničního provozu. Příspěvek na konferenci Infotrans 2009, 28.- 29. dubna Pardubice, 1. vyd., Pardubice: Univerzita Pardubice, 2009., str. 127-132. ISBN 978-80-7395-171-9. [3] Šídlo, M., Žák, D. Železniční bezdrátová přenosová síť (koncepce, komunikační jednotka, GW ). Sborník 3. konference Moderní zabezpečovací, řídící a telekomunikační technika na tratích ČR jako součásti evropského železničního systému, České Budějovice, 2007, str. 221-224. [4] Márovec, A., Žák, D.: Železniční Bezdrátová Přenosová Síť. Vědeckotechnický sborník ČD č. 27/2009, Generální ředitelství Českých drah, Praha, 2009, ISSN 1214-9047, str. 26-43. [5] Pipek, K., Malík, P., Žák, D. Aplikace aktuální poloha kolejového vozidla popis aplikace, Pardubice: RADOM, s.r.o., 2008, PROJEKT TANDEM FT- TA3/031, KS 800. [6] Čegan, L., Žák, D.: Systém pro konfiguraci komunikačních terminálů a vizualizaci stavových dat z kolejových vozidel. Dopravní systémy 2008. Vyd. 1. Pardubice: Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice, 2008. Perner s Contacts ISSN 1801-674X, ročník třetí, číslo V., vyšlo 30.12.2008, str. 34-38. Pardubice, září 2010 Lektoroval: Michal Sklenář ČD, GŘ - Odbor informatiky 14