Sistemas Embarcados y Redes de Comunicación en Trenes: Tecnología TCN
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Sistemas Embarcados y Redes de Comunicación para Trenes: TCN
Anteriormente, existía el problema de que cada país tenía su propio sistema de comunicación ferroviaria. Por ejemplo, en España, el ancho de vía era diferente, lo que complicaba la interoperabilidad.
En los años 80, un gran número de fabricantes presentaban problemas de compatibilidad y utilizaban buses diferentes.
La solución fue interconectar todo de manera local mediante lo que llamamos SISTEMA EMBARCADO. Este sistema es el encargado de recoger la información de todos los sensores para procesarla y tomar decisiones. Esto se realiza mediante un bus que conecta varios coches del tren.
La Necesidad de Estandarización en el Ferrocarril
Con el auge del ferrocarril, hubo más demanda de servicios con el uso de trenes internacionales, lo que necesitaba una estandarización que permitiera la intercambiabilidad de equipos de diferentes fabricantes para poder tener interacción.
Beneficios de la Estandarización TCN
La estandarización permite:
- Variar configuraciones durante el uso diario (trenes internacionales, suburbanos, metro).
- Gestión de datos: Información de pasajeros, datos para la central, diagnóstico del tren.
- Autoconfiguración y acoplamiento.
Impacto Económico de la Estandarización
En cuanto a la economía, se reducen costes mediante:
- Simplificación del mantenimiento.
- Globalización.
- Desarrollo.
Evolución del TCN
El primer TCN no era ni potente ni flexible porque carecía de diagnóstico avanzado, más comunicaciones y servicios integrados.
Hoy en día, sistemas como TRAIN COM cuentan con diagnóstico remoto en tiempo real y operan actualmente en seis países.
Origen del TCN
El TCN fue creado por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).
Servicios Digitales del TCN
Los servicios digitales incluyen:
- Centralización de la gestión.
- Control de tracción.
- Control de subsistemas del coche (iluminación, climatización, etc.).
- Supervisión general.
Arquitectura de Buses Jerarquizada
La arquitectura TCN tiene dos niveles:
- Bus de Tren (WTB - Wire Train Bus): Conecta los vehículos, es decir, todos los coches del tren. Comunica los equipos del mismo tren conectados por nodos que están dentro de los vehículos.
- Bus de Vehículo (MVB - Multifunction Vehicle Bus): Conecta el equipo embarcado dentro de un vehículo o en un grupo de vehículos.
Esta arquitectura se encarga de la comunicación y el intercambio de información. Los sensores solo envían información y los actuadores solo realizan una acción.
Diagrama conceptual: Bus de Tren > Nodo > Bus de Vehículo > Dispositivos.
Elementos de la Red TCN
Nodos
Los NODOS son puntos de conexión en el bus de tren. Dan continuidad al bus de tren (sería como una clema). Su misión es comunicar el Bus de Vehículo y el Bus de Tren.
Dispositivos
Los DISPOSITIVOS están formados por:
- Un controlador de bus, mediante el cual se conectan al bus de vehículo.
- Un procesador, que ejecuta la aplicación del dispositivo.
- Una memoria RAM.
Los equipos electrónicos que controlan son sensores y actuadores. Leen datos y los ponen a disposición del resto de equipos del tren.
Componentes Clave de un Dispositivo
El Procesador
El procesador es el encargado de realizar todos los cálculos posibles. Están compuestos por silicio y contienen miles de millones de transistores.
El Transistor
Un transistor es un componente que, mediante impulsos eléctricos, puede encenderse y apagarse (como un interruptor). El estado del transistor tendrá un valor de 1 o 0, dependiendo de si está encendido o apagado. A este valor se le llama BIT.
Del Transistor al Circuito
Los transistores que componen el procesador están distribuidos en circuitos internos. Estos circuitos están diseñados para realizar operaciones booleanas con los valores de los transistores. De este modo, forman circuitos más complejos hasta constituir un procesador completo.
Funcionamiento de un Transistor
Se puede entender "como un interruptor automático". Es similar a un interruptor simple, con la diferencia de que necesita otra señal eléctrica para activarse.
Otros componentes: Controlador de Bus, Memoria RAM.