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Fa De aculdade Tele esenvolv M e de En emanu vimento Mestrado Inte Or ngenhar utençã Fe de uma dado Alberto Tese s egrado em En M rientador: Pro Co-Orie ria da U ão de M errovi platafor os nas UT o dos San submetida no ngenharia El Major de Auto of. Dr. Adria entador Eng. Julho de 2 Universid Materia iário rma rem TE-2240 ntos Sob o âmbito do lectrotécnica omação ano Carvalho Costa Franc 2008 dade do al Circ mota para 0 bral e de Compu o - FEUP co o Porto culante a extracç utadores e ção de

Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário · O transporte ferroviário encontra-se, nos dias de hoje, envolvido num ambiente de concorrência permanente com os outros meios

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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Desenvolvimento de uma

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Telemanutenção de Material Circulante

Desenvolvimento de uma

Mestrado Int

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Telemanutenção de Material Circulante

Desenvolvimento de uma

Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Orientador:

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário

Desenvolvimento de uma dados

Alberto dos Santos Sobral

Tese submetida no âmbito do

egrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Major de Automação

Orientador: Prof. Dr.

Co-Orientador Eng. Costa Franco

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Telemanutenção de Material Circulante

Ferroviário Desenvolvimento de uma plataforma remota para

dados nas UTE

Alberto dos Santos Sobral

Tese submetida no âmbito do

egrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Major de Automação

Prof. Dr. Adriano Carvalho

Orientador Eng. Costa Franco

Julho de 2008

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário

plataforma remota paranas UTE-2240

Alberto dos Santos Sobral

Tese submetida no âmbito do

egrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Major de Automação

Adriano Carvalho

Orientador Eng. Costa Franco

ho de 2008

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Telemanutenção de Material Circulante

plataforma remota para2240

Alberto dos Santos Sobral

egrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Adriano Carvalho - FEUP

Orientador Eng. Costa Franco

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Telemanutenção de Material Circulante

plataforma remota para extracção de

egrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Telemanutenção de Material Circulante

extracção de

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© Alberto dos Santos Sobral, 2008

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Resumo O transporte ferroviário encontra-se, nos dias de hoje, envolvido num ambiente de

concorrência permanente com os outros meios de transporte. As indústrias deste sector, responsáveis pelo desenvolvimento, operação e manutenção do Material Circulante Ferroviário têm assumido um papel activo no estabelecimento de sinergias a fim de vencer o desafio da competitividade com as restantes empresas do sector.

O trabalho descrito neste documento visa no desenvolvimento duma aplicação de aquisição de dados como suporte a sistemas de monitorização e diagnóstico remoto de material circulante ferroviário.

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Abstract The train service is involved in an environment of permanent competitiveness with other

means of transport. Industrial sector responsible for the development, action and support of

Railways Rolling Stock (RRS) have assumed an active role in synergies establishment in order to

win the challenge of competitiveness with remaining sector enterprises.

The work described in this document aims at developing an application for data

acquisition in order to support systems for remote diagnosis and monitoring of railway rolling

stock.

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Agradecimentos

Agradeço em primeiro lugar aos meus pais, seguindo-se os colegas e amigos do curso com o qual passei estes últimos anos.

Queria agradecer também ao Eng.º. Costa Franco e ao Professor Adriano Carvalho pela criação desta oportunidade de estágio que apreciei bastante.

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IX

Índice

Índice ix

Lista de Figuras xi

Lista de Tabelas xiii

Abreviaturas xv

1. Introdução 1

1.1 Enquadramento ................................................................................................................... 1

1.1.1 EMEF ........................................................................................................................... 2

1.2 Estrutura do documento ...................................................................................................... 3

2. Revisão bibliográfica 5

2.1 Introdução ........................................................................................................................... 5

2.2 Projecto – ROSIN ................................................................................................................ 6

2.2.1 TCN – Train Communication Network ........................................................................ 7

2.2.2 Aplicação do projecto ................................................................................................. 10

2.2.3 RoMain - Railway Open Maintenance ....................................................................... 10

2.2.4 Resumo ....................................................................................................................... 15

2.3 Projecto – TrainCom ......................................................................................................... 16

2.3.1 Normalização, uniformização das tecnologias ........................................................... 17

2.3.2 Infra-estruturas de comunicação comboio/solo .......................................................... 17

2.3.3 Manutenção e monitorização remota .......................................................................... 18

2.3.4 EuRoMain – European Railway Open Maintenance ................................................. 19

2.4 Projecto – InteGRail .......................................................................................................... 21

2.5 Conclusão .......................................................................................................................... 22

3. Especificação do Sistema 23

3.1 Introdução ......................................................................................................................... 23

3.2 Sistema de Diagnostico de Avarias Inteligente ................................................................. 24

3.2.1 Operar como Sistema de Apoio à Decisão ................................................................. 25

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X

3.2.2 Integração na filosofia de manutenção RCM .............................................................. 26

3.2.3 Características do Sistema .......................................................................................... 28

3.2.4 Resultados ................................................................................................................... 31

3.3 Arquitectura da Série UTE 2240 ....................................................................................... 32

3.3.1 Localização e disposição de equipamentos ................................................................. 33

3.3.2 Redes de comunicação ................................................................................................ 35

4. Suporte ao Desenvolvimento 39

4.1 Introdução .......................................................................................................................... 39

4.2 Plataforma de comunicações ............................................................................................. 40

4.3 Metodologias para o acesso a dados .................................................................................. 42

4.3.1 Descrição de cenários ................................................................................................. 43

4.3.2 Enumeração dos métodos ........................................................................................... 47

4.4 Estudo do protocolo WorldFIP .......................................................................................... 48

4.4.1 Princípios de operação ................................................................................................ 48

4.4.2 Serviços principais ...................................................................................................... 51

4.4.3 Base de dados em tempo real distribuída .................................................................... 52

4.4.4 Modelo em camadas – descrição ................................................................................ 54

4.4.5 Gestão de rede ............................................................................................................. 58

4.5 Escolha do método ............................................................................................................ 62

4.5.1 Exemplo de pesquisa .................................................................................................. 64

5. Desenvolvimento da aplicação 71

5.1 Introdução .......................................................................................................................... 71

5.2 Software ............................................................................................................................ 72

5.3 Fase de testes ..................................................................................................................... 77

6. Conclusões e Perspectivas de Desenvolvimento 81

6.1 Perspectivas de desenvolvimento ...................................................................................... 81

Anexo A 85

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XI

Lista de Figuras FIGURA 2.1 – ARQUITECTURA DO TCN - TRAIN COMMUNICATION NETWORK [7] .......................... 8

FIGURA 2.2 – ARQUITECTURA DO SISTEMA ROMAIN [7] ................................................................ 11

FIGURA 2.3 – META DADOS, CONFIGURAÇÃO AUTOMÁTICA [10] ................................................... 13

FIGURA 2.4 – SEQUÊNCIA DE INICIALIZAÇÃO DO ROGATE [10] ..................................................... 15

FIGURA 2.5 – TRAINCOM – INTEGRAÇÃO DE DIFERENTES TECNOLOGIAS [11] ............................... 18

FIGURA 2.6 – ARQUITECTURA E INFRA-ESTRUTURAS DE COMUNICAÇÃO DO SISTEMA DE

MANUTENÇÃO REMOTO [11] ................................................................................................... 19

FIGURA 3.1 – AUTOMOTORA ALLAN-0350 ..................................................................................... 25

FIGURA 3.2 - ARQUITECTURA DO PROJECTO PILOTO ....................................................................... 25

FIGURA 3.3 – SISTEMA DE AUTOMAÇÃO E CONTROLO DA SÉRIE ALLAN 0350 [12]. ....................... 29

FIGURA 3.4 – AUTOMOTORA MODO ONLINE ................................................................................... 30

FIGURA 3.5 – SDAI – PRINCIPAL INTERACÇÃO ENTRE MÓDULOS .................................................. 31

FIGURA 3.6 - UNIDADE TRIPLA ELÉCTRICA DA SÉRIE 2240 ............................................................ 32

FIGURA 3.7 – DISPOSIÇÃO DOS VEÍCULOS DA UTE-2240 [13] ........................................................ 32

FIGURA 3.8 - LOCALIZAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE COMANDO E CONTROLO [13]....................... 33

FIGURA 3.9 – ARMÁRIOS DE EQUIPAMENTOS .................................................................................. 34

FIGURA 3.10 – TOPOLOGIAS DAS REDES DE COMUNICAÇÃO ........................................................... 35

FIGURA 3.11 – REDE FIP-TCS DE COMBOIO EM CONFIGURAÇÃO MÚLTIPLA ................................. 36

FIGURA 4.1 – 1. PLATAFORMA DE COMUNICAÇÕES EMBEBIDA NA ALLAN-0350 2. REESTRUTURA

DA PLATAFORMA DE COMUNICAÇÕES A IMPLEMENTAR NAS UTE_2240 ............................... 41

FIGURA 4.2 – CARACTERÍSTICAS DO PC EMBEBIDO - MOXA[14] .................................................. 42

FIGURA 4.4 – DDU, MENSAGENS DE AVARIA, ALERTA E ALARME [13]. ......................................... 44

FIGURA 4.3 – DDU, REPRESENTAÇÃO DE VARIÁVEIS DE ESTADO DE DISPOSITIVOS ASSOCIADOS AO

PCE [13] ................................................................................................................................. 44

FIGURA 4.5 – MÓDULOS DO EQUIPAMENTO BCE (µMICEF) - UNIDADE ELECTRÓNICA DE COMANDO

DE FREIO [16]. ......................................................................................................................... 45

FIGURA 4.6 – MÓDULOS DO MPTCS............................................................................................... 46

FIGURA 4.7 – ORGANIZAÇÃO DO SOFTWARE NO MPTCS E MPTIS ............................................... 46

FIGURA 4.8 – ARQUITECTURA EM CAMADAS DO WORLDFIP [18] .................................................. 48

FIGURA 4.9 - WORLDFIP-PRINCIPIOS DE OPERAÇÃO[18] ............................................................... 49

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XII FIGURA 4.10 – TRAMA ASSOCIADA AO IDENTIFICADORES [18] ...................................................... 50

FIGURA 4.11 – TRAMA ASSOCIADA A DADOS [18] ........................................................................... 50

FIGURA 4.12 – DIAGRAMA DE BLOCOS DOS SERVIÇOS [18] ............................................................ 51

FIGURA 4.13 – DESCRIÇÃO DAS VARIÁVEIS [18] ............................................................................. 53

FIGURA 4.14 – CODIFICAÇÃO DOS DADOS [18] ............................................................................... 54

FIGURA 4.15 – DIAGRAMA TEMPORAL DE UMA TRAMA FIP [18] .................................................... 54

FIGURA 4.16 – EXEMPLO DE UMA TABELA DE VARRIMENTO [18] ................................................... 55

FIGURA 4.17 – FORMATO DAS TRAMAS [18] ................................................................................... 56

FIGURA 4.18 – LEITURA E ESCRITA LOCAIS [18]. ............................................................................ 57

FIGURA 4.19 – LEITURA REMOTA [18]. ........................................................................................... 57

FIGURA 4.20 - SERVIÇOS PARA A GESTÃO DE REDE [18] ................................................................. 58

FIGURA 4.21 – TIPOS DE PROCESSOS DE APLICAÇÃO NAS ESTAÇÕES WORLDFIP [18]. .................. 59

FIGURA 4.22 – MÚLTIPLOS AES ...................................................................................................... 60

FIGURA 4.23 - MAPA DA ALOCAÇÃO DO ESPAÇO DOS IDENTIFICADORES DAS VARIÁVEIS ............. 61

FIGURA 5.1 – DIAGRAMA DE ESTADOS DA THREAD MAIN .............................................................. 72

FIGURA 5.2 – DIAGRAMA DE ESTADOS DA THREAD GPS ................................................................ 74

FIGURA 5.3 – DIAGRAMA DE ESTADOS DA THREAD MPTCS .......................................................... 74

FIGURA 5.4 – DIAGRAMA DE ESTADOS DA THREAD DATAMANEGER .............................................. 75

FIGURA 5.5 – MECANISMO DE TROCA DE DADOS ENTRE THREADS ................................................. 76

FIGURA 5.6 – ESTRUTURA DE DADOS CRIADO PELA THREAD MPTCS, RELATIVO ÁS VARIÁVEIS DOS

EQUIPAMENTOS DA UTE-2240 ............................................................................................... 76

FIGURA 5.7 – DIAGRAMA DE ESTADOS DA THREAD FILESENDER ................................................... 77

FIGURA 5.8 – EXEMPLO DA APLICAÇÃO DE TESTES PARA AJUDA NA INTERPRETAÇÃO DAS

VARIÁVEIS LIDAS .................................................................................................................... 78

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XIII

Lista de Tabelas

TABELA 2.1 – DESCRIÇÃO DOS META DADOS PARA A CONFIGURAÇÃO AUTOMÁTICA ................... 13

TABELA 2.2 - – DESCRIÇÃO DOS META DADOS PARA A CONFIGURAÇÃO AUTOMÁTICA

(CONTINUAÇÃO) ..................................................................................................................... 14

TABELA 3.1 – DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE CONTROLO, (EC) ............................................ 34

TABELA 4.1 – EXEMPLO DO CONTEÚDO DE UM FICHEIRO EXTRAÍDO DO PCE, REFERENTE AO

CAMPO EFFORT_DEMAND ....................................................................................................... 43

TABELA 4.2 – DDU, PROCEDIMENTOS E CASO DE AVARIA [15]. ..................................................... 44

TABELA 4.3 – EXEMPLOS DE CÓDIGOS DE AVARIA DO BCE [16]. ................................................... 45

TABELA 4.4 – DESCRIÇÃO DAS ZONAS 1,5 DA ALOCAÇÃO DE IDENTIFICADORES ........................... 61

TABELA 4.5 - DESCRIÇÃO DAS ZONAS 2,3,4,6 E 8 DA ALOCAÇÃO DE IDENTIFICADORES ................ 62

TABELA 4.6 – COMPARAÇÃO DAS SOLUÇÕES ENCONTRAS ............................................................. 64

TABELA 4.7 – ENDEREÇOS FÍSICOS DOS EQUIPAMENTOS DA REDE FIP-TCS E FIP-TIS ................. 67

TABELA 4.8 – VARIÁVEL BCE-OUT PARA AJUDA NA CONSULTA DO ANEXO ................................ 68

TABELA 4.9 – SIGNIFICADO DO BYTE0 DO EXEMPLO ...................................................................... 68

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XV

Abreviaturas

µMICEF Unidade electrónica de comando de freio

µMICEF Unidade electrónica de comando de freio

ACE Unidade electrónica de comando do conversor auxiliar

BA Bus Arbiter

BCE Unidade electrónica de comando de freio

CMMS Computerized Maintenance Management System

CP Comboios de Portugal, EP

CTG Centro de Telegestão

DCU Unidade electrónica de comando e controlo de portas

DDU Monitor do Maquinista

DESK Mesa de comando de condução

EDDN European Diagnostic Data Network

EDI Indicador de destino Exterior

EMEF Empresa de Manutenção de Equipamento Ferroviário, SA

EuRoMain European Railway Open Maintenance

FDI Indicador de destino Frontal

FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

FIP Factory Instrumentation Protocol

FIP-TCS Rede FIP de Comando e Controlo

FIP-TIS Rede FIP de Informação

FTP File Transfer Protocol

GPRS General Packet Radio Service

GPS Global Positioning System

GSM-R Global System for Mobile Communication - Railway

HTML HyperText Markup Language

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XVI HTTP Hypertext Transfer Protocol

HVAC Unidade electrónica de comando do ar condicionado

IA Inteligência Artificial

ID Indicador de destino

IEC International Electrotechnical Commission

InteGRail Intelegent Integration Rail

LASI Logistic Application Standardization and Interoperability

LISA Software de gestão de rede WorldFIP

M Veiculo Motor

MCF Material Circulante Ferroviário

MPTCS Processador de rede TCS

MPTIS Processador de Rede TIS -

MVB Multifunction Vehicle Bus

PCE Unidade electrónica de comando de tracção

PIS Passenger Information System

RAM Reliability, Availability, Maintainability

RCM Reliability Centered Maintenance

RDF Relatório Diário de Fiabilidade

RDF Relatório Diário de Fiabilidade

RIOM Módulos de entradas-saidas

RoGate Railways Open Gateways

RoMain Railway Open Maintenance

ROSIN Railway Open System Interconnection Network

RP Veiculo reboque.

RSC Rádio Solo Comboio

RTP Real-Time Transport Protocol

SAD Sistema de Apoio à Decisão

SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

SDAI Sistema de Diagnostico de Avarias Inteligente

SDI Sistema de Diagnóstico Inteligente

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XVII SGBD Sistema de Gestão de Base de Dados

SIG Sistema de Informação Geográfico

TCN Train Communication Network

TCP-IP Transmission Control Protocol - Internet Protocol

TCS Train Control System

TIS Train Information System

TNM Train Network Management

TrainCom Integrated Communication System for Intelligent Train Applications.

UIC Union Internationale des Chemins de Fer

UITF Unidade de Inovação e Tecnologia Ferroviária

UTE-2240 Unidade Tripla Eléctrica da série 2240

WorldFIP Factory Instrumentation Protocol

WTB Wire Train Bus

XML Extensible Markup Language

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Capítulo 1

1. Introdução

1.1 Enquadramento

O trabalho descrito neste relatório enquadra-se no desenvolvimento e aplicação de ferramentas e metodologias de aquisição de dados, para suporte a sistemas de monitorização e diagnóstico remotos de material circulante ferroviário. Foi desenvolvido no decorrer de um estágio curricular efectuado na Empresa de Manutenção de Equipamento Ferroviário, SA (EMEF) na recente Unidade de Inovação e Tecnologia Ferroviária (UITF).

Um projecto piloto de telemanutenção foi já desenvolvido, aplicando a monitorização e diagnóstico remoto em quatro automotoras diesel-eléctricas.

Dos resultados obtidos com este projecto piloto, e tendo em conta as previsões daí inferidas, permitiram abrir o caminho à extensão da telemanutenção. Adoptando-se uma nova estratégia procurou-se uma nova série de material circulante, que constitui-se uma mais valia à utilização da telemanutenção, não só pela necessidade duma monitorização e diagnóstico remoto, como também por se tratar duma série mais extensa e com maior importância.

Foi então do âmbito deste trabalho proceder à exportação da telemanutenção para as Unidades Triplas Eléctricas da série 2240, como alvo da nova estratégia. Sendo imposto a utilização de tecnologia já desenvolvida e testada no projecto piloto, nomeadamente na reutilização de uma plataforma de comunicações. Constituindo-se assim, um novo desafio, não só pelo o facto de se adaptar todo um sistema, como também por se desconhecer à partida qual a metodologia a seguir na aquisição dos dados desta série de material circulante.

Deste modo, o objectivo deste trabalho focou-se no estudo de diferentes metodologias por forma a implementar uma solução que demonstre ser simples e segura, abrangente a todos os sistemas do veículo, com demonstração de resultado dentro do prazo estipulado.

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2 CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO

1.1.1 EMEF

A EMEF é uma empresa da área metalomecânica, constituída em Dezembro de 1992. A sua laboração iniciou-se a 30 de Janeiro de 1993 como sociedade anónima detida a 100% pela CP – Caminhos de Ferro portugueses, actualmente, CP - Comboios de Portugal. Tem como actividades principais a reparação, a manutenção e a reabilitação de veículos ferroviários.

Inicialmente a EMEF foi constituída com 5 pólos, os Serviços Centrais de Lisboa (SCL), Grupo Oficinal do Porto (GOP), Grupo Oficinal do Entroncamento (GOE), Grupo Oficinal do Barreiro (GOB) e Grupo Oficinal da Figueira da Foz (GOF), apenas com actividades de reparação e reabilitação.

Alargando a sua área de actividade à manutenção do material ferroviário em 21 de Novembro de 1994, passaram também a fazer parte da EMEF os seguintes estabelecimentos: a Região de Manutenção de Lisboa (incluindo as oficinas de manutenção de Campolide, Oeiras e Santa Apolónia -ML), a Região de Manutenção do Norte (incluindo as oficinas de manutenção de Contumil, Boavista, Mirandela, Livração, Régua e Sernada do Vouga - MN), a Manutenção de Material e de Mercadorias no Entroncamento (MRM), a Região de Manutenção Sul (incluindo as oficinas de manutenção do Barreiro e de Vila Real de Santo António - MS) e a Região de Manutenção Centro (incluindo as oficinas de manutenção do Entroncamento, Coimbra e Figueira da Foz - MC).

Em Novembro do mesmo ano, a EMEF iniciou negociações com a TRANSDEV (empresa que faz a operação do Metro do Porto) no Grupo Oficinal do Porto (GOP), com vista a assegurar a manutenção qualificada de material circulante a afectar ao metro ligeiro de superfície da área metropolitana do Porto.

Em 9 de Março de 1999 preparou-se para a internacionalização das suas actividades com a participação de 35% na constituição da FERTREM – Operações Ferroviárias Internacionais, S.A., das quais fazem parte também a FERBRITAS e a FERNAVE.

Em Agosto de 2000 a Empresa obteve a certificação de qualidade de acordo com a norma NP EN ISO 9002.

A 1 de Janeiro de 2002 foi criada a Manutenção da Figueira da Foz.

A 11 de Março de 2003 obteve a certificação de qualidade de acordo com a norma NP EN ISSO 9001:2001.

A 11 de Março de 2006 obteve a certificação de qualidade de acordo com a norma NP EN ISSO 9001:2000.

Actualmente a oficina da Boavista, pertencente à MN, e o Grupo Oficinal da Figueira da Foz (GOF) estão já desactivados e a Manutenção de Material e de Mercadorias do Entroncamento (MRM) passou a ficar dependente do Grupo Oficinal do Entroncamento (GOE).

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ESTRUTURA DO DOCUMENTO 3

Neste momento, as suas actividade incidem sobre uma variedade de veículos, abrangendo toda a frota da CP (locomotivas, automotoras, carruagens e vagões) e ainda veículos pertencentes a outros clientes (vagões, máquinas pesadas e ligeiras de manutenção de via).

1.2 Estrutura do documento

Este documento está estruturado da seguinte forma, no segundo capítulo é apresentado um conjunto continuado de programas europeus, como um exemplo de projectos na área da telemanutenção ferroviária.

O terceiro capítulo é dedicado à descrição do Sistema de Diagnostico de Avarias Inteligente (SDAI), seguindo-se da apresentação do projecto piloto de telemanutenção. Neste capítulo apresentam-se a Unidade Tripla Eléctrica da série 2240, juntamente com os seus sistemas e equipamentos.

No quarto capítulo são descritos os requisitos necessários ao desenvolvimento da aplicação objectivo deste trabalho. Começa-se por apresentar a plataforma de comunicações e a reestruturações efectuadas. São apresentadas e descritas as diferentes metodologias encontradas para se acederem aos dados da UTE-2240. É apresentado o estudo efectuado ao protocolo de rede WorldFIP. Terminando-se com a justificação da escolha do método a utilizar.

O quinto capítulo é dedicado á descrição da arquitectura e funcionalidades da aplicação desenvolvida para a aquisição e processamento dos dados necessários à telemanutenção do veiculo.

Por último, o sexto capítulo diz respeito ás conclusões e ás perspectivas de desenvolvimento do trabalho implementado.

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Capítulo 2

2. Revisão bibliográfica

2.1 Introdução

Os transportes públicos, especialmente os transportes ferroviários, tem vindo a fazer parte integrante da estratégia europeia, que inclui um esforço de investigação envolvendo uma série de projectos. Estes projectos visam na solução em aberto dos muitos problemas em diversas áreas de aplicação. Mostrando ter um papel fundamental no futuro da economia europeia, o progresso nesta área necessitou de avançar em direcção a um desenvolvimento em conjunto, tirando partido das novas tecnologias [1].

Apresenta-se de seguida um conjunto continuado de programas europeus, não só pelo seu carácter normativo, mas também pela respectiva criação de projectos que visaram na validação de normas e apresentação de diversas arquitecturas. Dando-se especial enfoque às infra-estruturas que dão suporte nas áreas monitorização e manutenção remota, e à comunicação entre o material circulante ferroviário e sistemas de apoio terrestres.

Breve descrição dos temas abordados nos projectos:

ROSIN (1996 -1999) – Railway Open System Interconnection Network. Especificação e

validação de uma plataforma aberta, que será a base para uma nova geração de veículos,

constituído por uma rede que interliga diferentes sistemas e equipamentos adequada a uma

ampla gama de aplicações a bordo [2].

o Romain - Railway Open Maintenance. Definição e validação de um sistema

completo de suporte a manutenção de material circulante ferroviário. O qual

permite monitorizar e diagnosticar remotamente equipamentos a bordo dos

comboios [1].

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6 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA TrainCom (2000-2003) - Integrated Communication System for Intelligent Train

Applications. Partindo do projecto ROSIN este projecto é intencionado ao

desenvolvimento de um sistema de comunicações para aplicações de apoio à manutenção,

no domínio ferroviário, integrando a rede de bordo, GSM-R e tecnologias de Internet [3].

o EuRoMain (2002-2004) – European Railway Open Maintenance. Partindo das

infra-estruturas de comunicação anteriormente desenvolvidas pretende-se definir

novos “standards” e abrir portas para uma nova organização de manutenção a

nível europeu [4].

InteGRail (2005 - 2008) – Intelegent Integration Rail. Desenvolvimento de um sistema de

informação, integrador de vários subsistemas ferroviários[5].

2.2 Projecto – ROSIN

Nos meados da década de 90 o sistema de transporte ferroviário tinha experimentado um novo crescimento que revelava ter um importante impacto social a nível mundial no domínio dos transportes. Tornado necessário, desde então, implementar novas medidas como antecipação às novas necessidades emergentes, tais como a interoperabilidade ferroviária (de veículos e/ou equipamentos), o apoio ao comissionamento e manutenção, a comunicação com infra-estruturas de apoio em terra e a introdução de novos serviços e tecnologias.

O projecto ROSIN tem por objectivo a validação de uma plataforma aberta e completa, que será a base para uma nova geração de veículos, constituído por uma rede que interliga diferentes sistemas e equipamentos.

Tirando partido de 10 anos de esforço para especificar uma normalização para redes de comunicação em comboios (TCN) [6], desenvolvida no âmbito da Comissão Electrotécnica Internacional (IEC) do Comité Técnico 9, Grupo de Trabalho 22, este projecto focou-se na elaboração de uma solução abrangente. Indo estritamente ao encontro dos requisitos dos utilizadores, onde foi validada e amplamente demonstrada, utilizando a tecnologia disponível, numa vasta gama de aplicações. De salientar que foram também considerados os requisitos de comunicação necessários a aplicações de telemanutenção incluindo tecnologias de internet pelo seu baixo custo de acesso aos dados do comboio.[1][7] .

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PROJECTO – ROSIN 7

2.2.1 TCN – Train Communication Network

2.2.1.1 A necessidade de um standard

O fabrico de um comboio, ou até mesmo a de um único veículo de transporte ferroviário, metropolitanos ou eléctricos, é uma tarefa complexa que envolve diferentes subsistemas electrónicos, muitas vezes fornecidos por diversos fabricantes. A interligação e controlo desses subsistemas não é simples, já que cada fabricante utiliza interfaces e protocolos proprietários.

Os problemas surgem também a nível de comboio, como é o caso dos comboios internacionais que são constituídos por veículos de diferentes países, com frequentes acções de acoplamento e desacoplamento durante a operação diária. A interoperabilidade entre diferentes veículos só pode ser alcançada por meio de especificações internacionais, como as emitidas pela UIC (Union Internationale des Chemins de Fer), a fim de permitir um funcionamento em conjunto.

No passado era suficiente definir um cabo comum, formado por muitos pares de fios, um para cada um dos serviços necessários (lâmpadas, portas, …).

No entanto a nova arquitectura dos comboios exige uma maior eficácia, expansibilidade e facilidade de reconfiguração do sistema de comunicação digital, que deve basear-se num conjunto adequado de especificações padrão por forma a garantir a compatibilidade entre os subsistemas e entre os veículos.

A IEC (International Electrotechnical Commission) em colaboração com a UIC deram inicio a um novo Grupo de Trabalho (WG 22) inserido no Comité Técnico 9 (TC9), em 1988, com o objectivo de finalizar uma especificação completa de rede, dada pelo nome TCN (Train Communication Network).

O objectivo do WG22 foi o de normalizar "as estruturas internas das redes de comunicação em comboios, garantindo a transferência dos dados entre aparelhos electrónicos programáveis instalados em diferentes veículos e a interface entre estas redes e equipamentos para utilizadores " [7].

Demorou muitos anos e um grande esforço para chegar a uma versão final, sendo que em 1999 a TCN tornou-se numa norma internacional resultando assim na IEC 61375-1[6].

2.2.1.2 Concepção geral da arquitectura

A arquitectura da rede TCN abrange todos os aspectos relevantes encontrados nas configurações dos veículos ferroviários. Estruturada em dois níveis hierárquicos, representada na Figura 2.1, facilmente se reconhece a rede de comboio, que liga os veículos, e a rede de veiculo,

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8 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA que interliga os diversos equipamentos em cada veiculo, também habitualmente designada por WTB (Wire Train Bus) e MVB (Multifunction Vehicle Bus) respectivamente. De salientar que quer WTB como MVB são implementadas com redundância.

Figura 2.1 – Arquitectura do TCN - Train Communication Network [7]

A rede WTB pode ser constituída até 32 nós, que satisfaz a necessidade de todos comboios de passageiros, normalmente composta até 22 veículos. Um dos nós actua como mestre ficando a controlar o acesso á rede.

Uma das principais características da WTB é a sua capacidade de auto-configuração, incluindo a ligação do nó á rede e a atribuição dinâmica de um endereço. Este processo é chamado de inauguração, tornado assim simples ao nó mestre de aceder aos restantes nós e atribuir-lhes um intervalo de tempo especifico para o envio de dados.

De referir que a principal diferença entre a rede de comboio e a rede de veículo é que esta última está optimizada para eficientemente tratar dados de tráfego, constituídos por pequenos pacotes, provenientes de um elevado número de dispositivos. Além disso, a rede de veículo tem de cobrir distancias mais curtas, não mais de 200m comparando com os 860m de comprimento máximo da rede de comboio.

Um dispositivo especial, chamado de Gateway, com a função de juntar a WTB com MVB torna possível a troca de dados entre quaisquer dois dispositivos localizados no mesmo veiculo ou em diferentes veículos do comboio.

Os dados trocados são divididos por duas categorias:

Dados curtos e periódicos relativos a variáveis de processos. Com um

comportamento determinístico por forma a garantir-se o envio de dados dentro de

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PROJECTO – ROSIN 9

um intervalo de tempo preciso, informação permanentemente actualizada com

periodicidades da ordem dos milisegundos a vários segundos.

Dados esporádicos orientados a eventos, como mensagens. Informação que deve

ser enviada sem grandes limitações de tempo.

Os dados transferidos sobre a TCN dependem da aplicação. Sendo transportados do dispositivo produtor para o consumidor independentemente do seu conteúdo. Assim normas ao nível da aplicação podem definir com precisão o formato e semântica dos dados para um tipo específico de aplicação. Por exemplo, a UIC abordando aplicações convencionais ferroviárias, descreve os dados que são esperados que sejam transmitidos através da rede de comboio, definindo o seu formato, semântica, uso, requisitos temporais num documento apropriado denominado por UIC leaflet 556 [8].

2.2.1.3 Vantagens da TCN

TCN representa uma plataforma padrão de comunicação para todos os tipos de aplicações a bordo dos comboios. As aplicações podem ser simplesmente construídas independentemente do local de onde os dados consumidos provêem, ou independentemente da forma como enviar a informação produzida para outros dispositivos. Todos estes serviços são automaticamente fornecidos pela rede a todas as aplicações, possibilitando que dispositivos simples e baratos coexistem com complexos computadores a bordo. Permitindo-se assim a existência de sistemas distribuídos de controlo.

Como uma interface padrão de comunicação, TCN facilita a interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes e de diferentes países.

A disponibilidade de uma infra-estrutura padrão de comunicação integrada nos comboios torna também mais fácil a introdução de novos serviços, de forma a aumentar a competitividade ferroviária.

No entanto, a TCN não se confina a um único comboio. Por meio de uma ligação via Rádio pode ser criada uma comunicação comboio solo introduzindo esta rede no conceito de rede global.

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10 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.2.2 Aplicação do projecto

Um protocolo comum de comunicação é essencial mas não o suficiente para garantir a interoperabilidade. Ao nível das aplicações deve existir uma formato padronizado para a troca de dados, permitindo um acesso transparente e independente do fabricante a equipamentos e subsistemas.

Para fazer face a esta necessidade e contribuir para o desenvolvimento e validação da TCN, foi criado na União Europeia o projecto ROSIN. Envolvendo uma ampla representação das indústrias ferroviárias europeias (ADtranz, Alstom, Ansaldo, CAF, Firema, Siemens,..), e alguns centros de investigação, foram delineadas para este projecto as seguintes áreas de aplicação:

Transporte em massa e questões de interoperabilidade de sistemas a bordo.

Aplicações ligadas a comboios de passageiros relacionado com novos serviços tal

como sistemas de informação de passageiros.

Comboios de transporte de mercadorias e questões especificas relacionadas com a rede

de comunicação.

Aplicações de interface relacionadas com normalização do formato dos dados e com o

novo sistema de comunicação comboio-solo, como suporte à telemanutenção, baseado

em tecnologias de internet e ligações GSM rádio.

Destas áreas de aplicação interessa salientar a última mencionada, nomeadamente em referir as ferramentas criadas para o seu desenvolvimento. Apresenta-se na próxima secção uma descrição funcional dessas mesmas ferramentas.

2.2.3 RoMain - Railway Open Maintenance

A nova organização da industria ferroviária, composta por empresas distintas que lidam com infra-estruturas e com comboios, coloca novas exigências na forma como os problemas são planeados, em campos relacionas com a qualidade de serviço como a manutenção.

Para alcançar uma redução no número de falhas e tempos mais curtos na reparação de material circulante ferroviário, foram previstas com grande necessidade, o introdução de novas ferramentas que permitam a monitorização e diagnóstico remoto.

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PROJECTO – ROSIN 11

Com vista ao desenvolvimento de um sistema que integrasse tais funcionalidades foi criado o RoMAIN (Railway Open Maintenance).

A possibilidade de controlar remotamente qualquer equipamento a bordo, recebendo mensagens do seu estado e condições de funcionamento, permite um acompanhamento em tempo-real dos sistemas, como também o de planear uma intervenção mais adequada para a manutenção dos veículos.

Além disso, o facto de ter acesso a esses dados juntamente com a sua descrição, sem directamente ter acesso a documentação e informação dos fabricantes, pode levar à criação de uma organização Europeia de manutenção, capaz de dar assistência a qualquer comboio.

2.2.3.1 Arquitectura do sistema

Figura 2.2 – Arquitectura do sistema RoMain [7]

Seguindo a representação da Figura 2.2, os dados de qualquer equipamento a bordo são recolhidos por meio de uma rede de comboio normalizada (TCN ou FIP1) e encaminhados através

1 FIP ou a mais recente normalização WorldFIP (Factory Instrumentation Protocol), protocolo de rede de campo

implementado também em diversos veículos ferroviários.

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12 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA de um gateway (RoGate – Railways Open Gateways) para uma estação em terra por intermédio de uma ligação de rádio (p.ex. GSM-R).

O núcleo do RoGate reside num servidor GLASS [9], que se trata de um sistema remoto de monitorização baseado em tecnologia WEB. Neste servidor cada componente, que descreve um veículo ou equipamento conforme a solicitação, encontra-se representado por um objecto Proxy. Cada Proxy retém os dados actualizados do respectivo equipamento. Esta abordagem garante que os pedidos do cliente deste serviço são completamente dissociados dos processos críticos de controlo [10].

A documentação dos componentes encontra-se alojada nos servidores dos fabricantes sobre a forma de paginas Web relativas por exemplo a manuais de utilização, guias de instalação.

Assim para a operatividade do sistema RoMain são impostas uma série de funcionalidades:

Um formato especifico de dados para a identificação dos equipamentos.

Uma base de dados central onde todos os equipamentos tem de ser registados juntamente com uma hiperligação aos documentos do fabricante.

Um formato normalizado dessa documentação por forma a tornar mais fácil a sua distribuição.

A adopção do TCP-IP e protocolos HTTP permite a utilização da Internet como uma infra-estrutura internacional de comunicação, que juntamente com características de segurança adequadas, possibilita a resolução de alguns problemas de normalização [1][7].

2.2.3.2 Configuração automática

Para tornar a manutenção numa tarefa dedicada à monitorização e diagnóstico remoto, sem desperdício de tempo na instalação e configuração aquando da inclusão de novos veículos no sistema, é necessário o armazenamento de informação “extra” no próprio veiculo. Esta informação (metadata) faculta:

A obtenção, pela Internet, de documentação do material circulante ferroviário.

A geração automática, no RoGate, de cada Proxy relativa ao veiculo e a equipamentos.

.

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PROJECTO – ROSIN 13

.

Figura 2.3 – Meta dados, configuração automática [10]

A solução mais flexível, ao armazenar informação no veículo, passa por encontrar o volume mais pequeno de dados suficiente para identificar os diferentes componentes. Esta estrutura de dados deve ser definida durante o processo de construção dos veículos e equipamentos, e guardada num dispositivo dedicado, geralmente num dos ‘nós’ da rede localizado em cada veículo. Esta estrutura de dados está graficamente representada na Figura 2.3, com uma breve descrição na Tabela 2.1 e Tabela 2.2

Tabela 2.1 – Descrição dos meta dados para a configuração automática

Identificação do veiculo Variáveis do processo

Nº UIC: identificador único do veiculo

atribuído pela UIC.

Nº Serie: número serie do veiculo.

Tipicamente este campo identifica um veiculo

dentro dum empresa.

Nome Fabricante

Nome Modelo

Descrição: campo textual que descreve o

veiculo.

Versão hardware

Versão Software

Lista das variáveis exportadas por este veiculo,

necessárias as aplicações de manutenção.

Nome: nome lógico para a variável na rede

Tipo

Descrição: campo textual que descreve uma

variável de processo.

Endereço: endereço de rede da variável de

processo.

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14 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Tabela 2.2 - – Descrição dos meta dados para a configuração automática (continuação)

Parâmetros de configuração Lista de equipamentos

Informação especifica sobre o veiculo (p.ex dará da

ultima revisão)

Nome: nome do parâmetro

Tipo

Descrição: campo textual que descreve o

parâmetro de configuração

Valor: valor actual sobre um formato e

tamanho livre

Identificação de equipamento: semelhante à

identificação do veiculo. Apesar de não existir

uma identificação única de equipamento é

construída uma combinação de nome

fabricante, modelo, versão hardware e

software.

Parâmetros de configuração

Variáveis do processo

2.2.3.3 Processo de inicialização

Quando o RoGate é ligado a um novo veículo é corrido um processo de inicialização. Após este processo, o Rogate fornece para a manutenção as páginas Web com os valores actualizados do veículo e equipamentos[10]. O procedimento de inicialização, Figura 2.4, consiste nos seguintes passos:

1. O RoGate pergunta ao ‘nó’ do veículo pela sua estrutura de dados de manutenção.

2. O ‘nó’ do veículo responde com a estrutura de dados adequada.

3. O RoGate pergunta á directoria do componente pela sua documentação. Esta tarefa é

executada usando como chave de pesquisa uma combinação do Nome fabricante,

Modelo, Versão de Hardware e Software no caso de um equipamento e o Nº UIC no

caso de um veiculo.

4. A directoria do componente redirecciona o pedido para a actual localização dessa

documentação.

5. A resposta ao pedido de documentação vem num único ficheiro compactado.

6. O RoGate extrai os ficheiros e armazena-os localmente.

7. O RoGate gera localmente cada Proxy, que é responsável pela actualização de páginas

Web com o estado actual das variáveis que correm no componente real.

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PROJECTO – ROSIN 15

Figura 2.4 – Sequência de inicialização do RoGate [10]

2.2.4 Resumo

Tirando partido do esforço desenvolvido para a normalização TCN, o projecto de investigação ROSIN veio dar um substancial contributo para a modernização do transporte ferroviário. Nomeadamente na criação de soluções especificas, nas diferentes áreas de aplicação, necessárias para manter um papel relevante na Europa.

Interessa destacar a ferramenta RoMain que forneceu uma método de acesso remoto a dados de veículos ferroviários, como suporte à manutenção, englobando as seguintes características:

Baixo custo.

Acesso universal.

Interface “amigável”.

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16 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Documentação “on-line” de material circulante ferroviário.

Adicionalmente, a particularidade de configuração automática torna exequível a instalação do sistema em qualquer veículo sem o conhecimento prévio dos seus diversos dispositivos.

Por fim, é de notar que para este projecto foi implementado, num veiculo real, um protótipo da ferramenta RoMain, com especial atenção ao desenvolvimento do RoGate e com a simulação das outras funcionalidades.

2.3 Projecto – TrainCom

Utilizando os resultados obtidos no anterior projecto ROSIN, o projecto TrainCom [3], ambicionava ir mais longe na implementação de tecnologias no domínio dos transportes ferroviários.

Com este projecto pretendia-se desenvolver um sistema padrão de comunicações que forma-se o suporte à manutenção e gestão de frota remota, com monitorização em tempo real. Com base neste sistema, que oferece um acesso remoto a equipamentos a bordo, pretendia-se desenvolver aplicações relacionadas com a informação dinâmica a passageiros e de interoperabilidade de locomotivas.

Para o desenvolvimento deste projecto foram delineadas cinco áreas de actividade (sendo apenas descritas aquelas que demonstram interesse no domínio desta trabalho):

Normalização, uniformização das tecnologias desenvolvidas.

Infra-estruturas de comunicação comboio – solo. (com base no RoGate).

Sistema dinâmico de informação a passageiros.

Manutenção e monitorização remota.

Interoperabilidade de locomotivas.

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PROJECTO – TRAINCOM 17

2.3.1 Normalização, uniformização das tecnologias

O ponto de partida do TrainCom fundamentou-se nas normas e tecnologias existentes no momento, como o TCN , na altura, norma IEC 61375-1. Esta norma define uma solução completa para a rede de comunicação abordo dos comboios, juntamente com GSM (ou a versão ferroviária – GSM-R) como um padrão de comunicação sem fios.

O projecto tem em meta o desenvolvimento de um método de ensaio adequado à TCN (que passa à norma IEC 61375-2), permitindo uma fácil e rápida compatibilidade de testes na certificação de equipamentos ferroviários.

Fez parte também dos objectivos contribuir para se estabelecer um quadro normativo, a nível europeu, para novas aplicações e produtos no sector ferroviário.

Este quadro normativo formará a base para uma nova geração de veículos ferroviários inteligentes, destinados a satisfazer as necessidades e expectativas dos cidadãos e das empresas europeias.

2.3.2 Infra-estruturas de comunicação comboio/solo

Com vista ao desenvolvimento de um sistema confiável de comunicações capaz de integrar as seguintes tecnologias, Figura 2.5:

Uma rede normalizada a bordo (TCN, FIP, …).

Uma ligação rádio (baseada em GSM, ou GSM-R quando disponível).

Protocolos e linguagens de internet de alto nível (TCP-IP, HTTP, XML, JAVA, …)

para o encaminhamento de mensagens e dados, formatação e a sua representação.

O módulo já desenvolvido para interface de redes, RoGate.

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18 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Figura 2.5 – TrainCom – Integração de diferentes tecnologias [11]

2.3.3 Manutenção e monitorização remota

Esta actividade tem a finalidade de especificar e desenvolver uma arquitectura e alguns elementos básicos para apoio a um sistema de manutenção remoto recorrendo às infra-estruturas de comunicação comboio – solo, Figura 2.6.

Os objectivos específicos desta actividade são:

Aceder aos dados abordo do comboio a partir de centros de manutenção remotos.

Integração de informação proveniente de diferentes fontes.

Alcançar a compatibilidade entre os centros de manutenção e os comboios.

Uniformizar protocolos de transmissão e formatos de dados.

Os resultados irão orientar intenções de exploração dos operadores ferroviários e fabricantes para o inicio ao desenvolvimento de um produto completo, que no futuro possam ser incorporado em todos os novos dispositivos e sistemas a bordo dos comboios, permitindo a uma nova e ampla organização de manutenção europeia.

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PROJECTO – TRAINCOM 19

Figura 2.6 – Arquitectura e infra-estruturas de comunicação do sistema de manutenção remoto [11]

2.3.4 EuRoMain – European Railway Open Maintenance

O EuRoMain[4] foi criado dentro do âmbito do projecto TrainCom, para tratar especificamente da monitorização e diagnóstico remoto de material circulante ferroviário como um sistema global de manutenção a nível europeu.

Tendo em conta os objectivos anteriormente determinados para este sistema, como também nas linhas base definidas no RoMain (projecto ROSIN), foram implementadas as seguintes especificações ao projecto:

Normalização de formatos e modelos para a troca de dados, abrangido pela EDDN

(European Diagnostic Data Network)[4].

Interfaces e aplicações para apoio à manutenção, tratado pela LASI (Logistic

Application Standardization and Interoperability)[4].

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20 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.3.4.1 EDDN

O principal objectivo desta actividade era o de definir normas para a troca de dados entre os vários sistemas. A finalidade dos dados para o diagnóstico era o de fornecer informação imediata para as estações em terra, de modo a que os operadores possam conhecer o estado de cada dispositivo, como também o de planear com antecedência as operações de manutenção.

Dois casos são possíveis para a inicialização das comunicações:

Ensaio remoto: comunicação iniciada pelo centro de manutenção, estabelecendo-se

uma ligação entre os computadores na estação terrestre e os dispositivos a bordo. Onde

através de uma interface Web é mostrado o estado actual dos diferentes dispositivos.

Notificações de alarme: comunicação iniciada por um dispositivo a bordo do

comboio, aquando da ocorrência de um evento significativo. As ocorrência podem ser

provocadas por uma falha de um dispositivo, ou por uma alerta sobre um estado

irregular.

Para a troca de dados de diagnóstico foi seleccionada uma linguagem comum baseada em XML (eXtensible Mark-up Language), resolvendo a maior parte dos problemas de comunicação, tais como dificuldades na interpretação, perda de informação durante operações de exportação e importação dos dados. Para a coerência na apresentação dessa informação foram desenvolvidos os respectivos DTD (Document Type Definition) e XLS (Extensible Style Language).

Por fim, a informação recolhida é armazenada numa base de dados de diagnóstico onde possa ser organizada e entregue às aplicações de apoio à manutenção.

2.3.4.2 LASI

Nesta actividade foram tratadas as aplicações e ferramentas de apoio à manutenção. Para o desenvolvimento de novas em mais poderosas ferramentas foram desenvolvidas as seguintes aplicações:

Gestão das configurações: destinado a manter actualizada uma base de dados de cada

item instalado num veículo. Descrevendo cada item de um forma hierárquica e

funcional. Este tipo de informação é necessária para o plano das operações de

manutenção preventiva e correctiva..

Sistemas de gestão e manutenção: permitindo planear e optimizar actividades de

manutenção, de modo a ser mantido um elevado nível de fiabilidade e segurança. Para

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PROJECTO – INTEGRAIL 21

alcançar este objectivo torna-se necessário dispor dos dados provenientes dos veículos

(como determinado em EDDN).

Ferramentas estatísticas: permitem gravar, apresentar e analisar os dados relativos às

falhas dos veículos, como também o calculo de RAM (Reliability, Availability,

Maintainability). Os fabricantes podem usar estes dados para melhorar a manutenção

preventiva e identificar oportunidades de actualizar unidades especificas.

Ferramentas de análise de falhas: com base em metodologias como RCM

(Reliability Centred Management) e CBM (Condition Based Management) para gerir a

funcionalidade de equipamentos e das consequências em caso de falhas.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): oferecendo uma interface e

suporte ás aplicações desenvolvidas.

2.4 Projecto – InteGRail

O projecto INTEGRail tem como objectivo o desenvolvimento de um sistema de informação holístico e coerente, integrando a grande maioria dos subsistemas ferroviários, por forma a serem atingidos padrões optimizados de performance global da indústria ferroviária, nomeadamente no que respeita a capacidade, velocidade média e pontualidade, segurança e gestão eficiente dos activos. Para esta implementação ser possível recorreu-se a Sistemas Inteligentes de Manutenção Ferroviária de MCF. Neste projecto europeu foram utilizadas ferramentas de IA, tais como tecnologia associada a sistemas multi-agente.

A razão da sua utilização é a criação de sistemas de agentes cooperativos e proactivos, que realizem um sistema de gestão de manutenção igualmente proactivo e preditivo.

Com esta breve referência pretende-se salientar que este projecto não é intencionado a substituir os sistemas existentes mas sim dar continuidade aos produtos desenvolvidos em projectos precedentes.

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22 CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.5 Conclusão

Os três projectos (ROSIN, TraiCom, InteGRail) fazem parte de um processo sucessivo e continuado, para o desenvolvimento e progresso de todo um sector ligado aos transportes ferroviários, a nível europeu.

Com a apresentação destes projectos pretende-se especialmente mostrar todos os sistemas e respectivas arquitecturas, e integração de diferentes tecnologias, desenvolvidas no âmbito da monitorização e diagnóstico remoto de material circulante ferroviário.

Com estes resultados é pretendido formar uma linha base, sempre que possível, para a implementação da aplicação de apoio e suporte de dados de MCF, objectivo deste trabalho.

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Capítulo 3

3. Especificação do Sistema

3.1 Introdução

Este trabalho visa no projecto e desenvolvimento de um sistema para fornecimento de dados necessários a ferramentas do tipo SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) aplicado à manutenção de material circulante ferroviário.

Estes dados constituídos por mensagens resultantes dos sistemas de diagnósticos a bordo, como também, por variáveis provenientes dos diferentes equipamentos e transdutores instalados no MCF formam o suporte essencial para a operação de uma sistema de diagnóstico inteligente de avarias no apoio à manutenção [12].

Neste capítulo começa-se por fazer uma breve descrição ao sistema de diagnóstico inteligente de avarias, onde se referência também ferramentas de Inteligência artificial utilizadas na sua implementação. Para uma demonstração de resultados deste sistema, foi desenvolvido um projecto piloto de telemanutenção aplicado em quatro automotoras diesel eléctricas da série Allan 0350. A arquitectura e funcionalidades deste projecto piloto de telemanutenção, encontram-se também definidas neste capítulo, nomeadamente a parte integrada nas automotoras (plataforma de comunicações), e a parte de suporte a todas as tecnologias e ferramentas, do sistema de diagnóstico inteligente, instalados no centro de telegestão.

A título de referência, seria interessante fazer uma comparação, em termos das funcionalidades de conversor de protocolos e de acesso remoto, entre esta plataforma e o RoGate, desenvolvido no âmbito do projecto RoMain[1] (projecto descrito no capitulo 2 deste documento).

Dos resultados obtidos com este projecto piloto, e tendo em conta as previsões dai inferidas, permitiram abrir o caminho à extensão da telemanutenção. Adoptando-se uma nova estratégia procurou-se uma nova série de material circulante, que constitui-se uma mais valia à utilização da telemanutenção, não só pela necessidade duma monitorização e diagnóstico remoto, como também por se tratar duma série mais extensa e com maior importância, funcionando assim como um factor multiplicador de resultados.

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24 CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO SISTEMA

Com vista à exportação da telemanutenção para uma nova série de material circulante ferroviário, é pretendido reutilizar uma plataforma de comunicações como um dos componentes constituintes do protótipo anteriormente desenvolvido e testado.

O material circulante, ao qual se pretender implantar a telemanutenção trata-se das Unidades Triplas Eléctricas da série 2240, denominando-se simplesmente por UTE-2240. As UTE-2240 são constituídas por um sistema de comando e controlo distribuído, característica que se diferencia do material circulante utilizado no projecto piloto. Daí a necessidade de neste capitulo proceder-se à apresentação da arquitectura das UTE-2240, como base para um estudo do sistema ao qual é necessário efectuar uma intervenção, por forma a extrair os dados necessários à telemanutenção.

3.2 Sistema de Diagnóstico de Avarias Inteligente

O Sistema de Diagnóstico de Avarias Inteligente (SDAI) [12], como um projecto integrador desenvolvido pela CP-EMEF, abrange um estudo sobre o Custo do Ciclo de Vida (CCV) do Material Circulante Ferroviário. Este estudo engloba, desde a fase inicial de desenvolvimento do projecto, operação e manutenção do MCF, todos os parâmetros funcionais que de algum modo podem influenciar o CCV, desenvolvendo-se o conceito integrado de RAMS – “Reliability, Availability, Maintainability and Safety”.

Os parâmetros Fiabilidade, Disponibilidade, Manutibilidade, Segurança e Custo do Ciclo de Vida do MCF são directamente influenciados pela eficiência do Sistema de Diagnóstico Inteligente (SDI) utilizado no apoio à exploração/manutenção ferroviária no decorrer do potencial vida definido pelo fabricante.

O primeiro estágio de desenvolvimento do SDAI foi do tipo “Knowledge Based Systems” (KBS) orientado ao diagnóstico técnico utilizando ferramentas da Inteligência Artificial (IA), evidenciou-se por adoptar e associar a filosofia de manutenção (RCM) “Reliability Centered Maintenance”. Para uma demonstração real de resultados, este projecto dirigiu-se para uma aplicação no terreno integrando quatro veículos devidamente equipados e o Centro de Telegestão (CTG) sediado nas instalações da EMEF- Grupo Oficinal do Porto.

Como última etapa desenvolvida para o projecto deu-se a implementação dessa aplicação, para tal, foram gradualmente equipadas 4 automotoras da Série de Automotoras Diesel da CP – Allan 0350(ver Figura 3.1), com uma plataforma de comunicações que permitiu de uma forma filtrada a recolha remota de dados para o CTG de MCF, Figura 3.2. Desta forma criou-se um sistema baseado numa arquitectura cliente - servidor.

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SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE AVARIAS INTELIGENTE 25

As grandes linhas de orientação do SDAI conferem-lhe as seguintes funcionalidades:

Operar como Sistema de Apoio à Decisão (SAD)[12].

Integração na filosofia de manutenção RCM[12].

Figura 3.1 – Automotora Allan-0350

Figura 3.2 - Arquitectura do projecto piloto

3.2.1 Operar como Sistema de Apoio à Decisão

O SDAI para operar como SAD é orientado às funções de:

Gestão da Manutenção (orientado ao Operador de Manutenção): Responsáveis

pelos diferentes níveis de manutenção, disponibilizando no dia a dia e em tempo real

“aproximado” toda a informação relativa ao estado operacional das frotas de veículos

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26 CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO SISTEMA

envolvidas. Possibilitando no curto prazo uma eficiente gestão de chamada dos

veículos à oficina e a preparação do trabalho de manutenção em oficina – recursos

humanos, ferramentas e sobresselentes, reduzindo-se assim os tempos de imobilização

do MCF, e a médio longo prazo a optimização dos ciclos de manutenção e dos demais

recursos a este associados;

Exploração Comercial (Orientado ao veículo): Diagnosticar Online as avarias

surgidas no decorrer da exploração do material circulante, sugerindo ao pessoal da

condução e da manutenção em linha uma lista de acções de desempanagem rápidas.

Actualização de informação: com o Upload de informação para sistemas PIS e de

entretenimento em geral.

Gestão de Operações: Providenciar informação sobre a health condition do MCF,

suportando a decisão de o manter ao serviço sob um determinado conjunto de

condições técnicas;

Projecto de Reengenharia Favorecer o feedback automático dos dados de

manutenção e exploração para os fabricantes, despoletando acções de reengenharia

(ex. actualização de software remota) com vista ao aumento da fiabilidade intrínseca

do MCF.

3.2.2 Integração na filosofia de manutenção RCM

A metodologia RCM providencia uma forma prática e estruturada de se alcançarem resultados optimizados na estratégia de manutenção adoptada para cada sistema alvo. O objectivo central é o determinar das acções necessárias para garantir que os activos físicos cumprem as funções que lhe são exigidas no enquadramento do seu contexto operacional.

Um dos aspectos determinantes na implementação dos programas de gestão de manutenção é a obtenção de informação/dados suficiente sobre a performance de uma dada frota de MCF, tais como falhas correlacionadas, avarias e outras medidas que permitam aferir a condição do equipamento.

A avaliação, agrupamento e comparação de uma quantidade apreciável de informação, cada vez mais comum com a cresecente automatização dos sistemas/processos embarcados no MCF não poderão ser geridos de forma eficiente por um sistema de informação generalista (não customizado) no qual é dada importância apenas a parâmetros de integração global.

Na metodologia RCM, diferentes tipos de componentes e equipamentos conduzem inevitavelmente ao desenvolvimento de distintas políticas de manutenção, que envolvem naturalmente uma grande variedade de padrões de modos de falha. A análise destes padrões exige, para além do background knowledge dos fabricantes, o conhecimento e formação pericial do operador de manutenção, que devem ser harmoniosamente integrados na ferramenta RCM que é o

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SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE AVARIAS INTELIGENTE 27

Computerized Maintenance Management System (CMMS) composto neste projecto pelos seguintes módulos constituintes do SDAI:

Sistema de Gestão de Base de Dados (SGBD).

MCF com bakbone de comunicações e rede inteligente de sensores.

CTG de MCF – Servidor do Sistema Pericial com o respectivo Motor de Inferência

embebido (ferramentas de inteligência artificial).

SIG: Sistema de Informação Geográfico.

Arquitectura Cliente-Servidor, disponibilizada de forma simples e eficiente por um

browser Internet.

O SGBD é baseado em SQLSERVER© com upgrade planeado para um ORACLE© server. Foi seguido um modelo, em que os modos de falha e as actividades de manutenção se encontram ligadas no SGBD.

O equipamento embarcado dispõe de plataforma de comunicações GPRS. Dentro do equipamento embarcado encerram-se ainda os sensores, que procurou seguir o standard IEEE 1451.

O CTG e MCF permite o alojamento da SGBD, e detém o motor de inferência do sistema.

O SIG foi desenvolvido de forma a ter capacidades de identificação prática da localização do MCF.

Finalmente a Arquitectura Cliente-Servidor suporta todo o sistema. Neste âmbito, a integração dos Sistemas Periciais2, do qual o SDAI é um exemplo, surge como uma ferramenta de valor acrescentado em diferentes etapas da abordagem/execução desta estratégia de manutenção.

De acordo com o exposto, concluí-se que o SDAI é de facto uma ferramenta RCM, cuja integração está a ser implementada sob as seguintes vertentes;

Na fase de planeamento e execução do estudo RCM, com os peritos e facilitadores,

o SDAI desempenha um papel importante na localização sustentada dos

2 Sistemas Periciais: aplicação computacional cuja resposta se assemelha à resposta de um perito na área de intervenção.

São estruturados em dois componentes distintos, o motor de inferência, constituído por um conjunto de regras sobre o

domínio de aplicação, e a memória do sistema contendo a aprendizagem obtida até um determinado estágio de

desenvolvimento sendo a memória do sistema – SGBD. O motor de inferência avalia face a um novo input, o grau de

confiança associado à resposta fornecida ao utilizador.

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28 CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO SISTEMA

modos/padrões de falha presentes em cada uma das funções/sistemas estudados,

permitindo a avaliação da sua importância e o seu impacto na fiabilidade e

manutenibilidade do sistema ferroviário em estudo.

Na etapa posterior de implementação da metodologia RCM, o SDI vai utilizar os

outputs do estudo RCM, nomeadamente das Decision worksheet, para que nas tarefas

denominadas por ON CONDITION TASKS, que justifiquem recolha de dados remota,

utilizar esta informação para a tomada de decisão sobre que tarefas de manutenção a

efectuar.

3.2.3 Características do Sistema

3.2.3.1 Na automotora Allan 0350

Cada veículo dispõe de uma plataforma de comunicações constituída por um embedded PC com funções de router, dispondo de um Sistema Operativo Linux que providencia uma arquitectura aberta para comunicações com diferentes protocolos de comunicação. (ver Figura 3.2)

Parâmetros/sistemas como os abaixo referidos, são de monitorização remota possível e foram muito úteis para o desenvolvimento deste projecto:

Tensões/Correntes indesejáveis.

Variáveis do sistema de frenagem.

Sistema de Portas.

Rolamentos.

Filtros.

Pressão / temperatura: óleo, água, ar comprimido, etc

Máquinas rotativas diversas.

A obtenção por parte da plataforma de comunicações, nomeadamente do embedded PC, das variáveis anteriormente referidas efectua-se por intermédio de uma comunicação ModBus com o autómato da automotora. As variáveis necessárias para monitorização encontram-se assim todas disponíveis nesse autómato, uma vez que esta série de MCF caracteriza-se por apresentar um sistema de comando e controlo centralizado, Figura 3.3.

Nesta plataforma de comunicações existe também um receptor GPS, que comunica com o embedded PC, formado assim o suporte de dados ao Sistema de Informação Geográfico (SIG) como um dos módulos do SDAI.

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SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE AVARIAS INTELIGENTE 29

3.2.3.2 No centro de telegestão

O sistema SDAI encontra-se suportado numa Arquitectura Cliente-Servidor. Esta arquitectura disponibilizada via browser Internet, com o intuito em oferecer aos utilizadores (CP e EMEF – Grupos Oficinais e Manutenções) um conjunto de informação agrupada em front-ends desenvolvidos de forma customizada, para suporte ao apoio à decisão ao conjunto de decisores (a diferentes níveis) envolvidos no processo de Gestão do MCF.

Este sistema é por defeito do tipo time-trigger (15/15 min), e event-tigger caso ocorra um alarme. De salientar também o comportamento proactivo do sistema, ao estar dotado para cada variável de níveis de alerta, que lhe permite a antecipação, na maioria das situações, da avaria.

Destacam-se de seguida algumas das vantagens já disponibilizadas pelo sistema:

Possibilidade de qualquer computador com intranet CP/EMEF, terem acesso a

diferentes front-ends do sistema.

Possibilidade de os utilizadores terem acesso em tempo-real ao estado operacional de

uma dada frota de MCF – desenvolvimento da Newsletter RDF (Relatório Diário de

Fiabilidade) – Suporte à Decisão.

Possibilidade de o utilizador consultar o histórico técnico do MCF, de forma a ter

acesso a alertas e alarmes (existindo links para visualização de toda a informação

relevante associada), bem como a tendências de evolução de variáveis, sustentando a

tomada de decisões a tomar, por parte das Manutenções ou do Gestor da Frota. Neste

Figura 3.3 – Sistema de automação e controlo da série Allan 0350 [12].

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30 CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO SISTEMA

ponto será relevante também a indicação clara sob a forma gráfica, relativamente aos

pontos de alerta/alarme.

Possibilidade de se pesquisar qualquer variável que esteja a ser monitorizada pelo

sistema (sob a forma de gráfico cartesiano multi-variável ou de tabela) para datas já

passadas ou então para o dia actual.

Acesso a Sistema de Informação Geográfica (SIG).

Possibilidade de colocar uma automotora no modo online, tendo o utilizador uma

actualização da informação com uma periodicidade de 30 segundos. Nesta situação a

arquitectura do sistema faz toda a gestão de acessos concorrenciais.

O SDAI dispõe também de um módulo interno de manutenção intrínseca, que permite de entre outras potencialidades a detecção de avarias nas redes de sensores inteligente dos veículos.

Parte destas funcionalidades encontram-se representadas nas Figura 3.4 e Figura 3.5.

Figura 3.4 – Automotora modo Online

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SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE AVARIAS INTELIGENTE 31

Figura 3.5 – SDAI – Principal interacção entre módulos

3.2.4 Resultados

Durante a fase de ensaios do projecto piloto, foram previstos os seguintes resultados:

Análise CP - Comboios de Portugal aponta para um aumento da disponibilidade em 8% (+ 2800 h, + 59.200 km)

Cumprimento Ciclo Manutenção Preventivo: +1150 h. Diagnósticos errados não

permitem a saída do veículo de acordo com o programado.

Diminuição Visitas por Avaria: + 1650 h. Parte dos problemas são resolvidos nas

Visitas Programadas & Equipas de Intervenção Rápida no terreno e não veículos

necessariamente na oficina.

Análise EMEF aponta para uma redução dos custos de manutenção.

Manutenção Preventiva: - 8,5 % (37.400 Euros) - Maior rapidez de diagnóstico off-

line.

Manutenção Correctiva: - 10,5 % (44.400 Euros) - Situação induzida pelo célere e

preciso diagnóstico on-line efectuado pelo SDAI

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32 CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO SISTEMA

3.3 Características da Série UTE 2240

A Unidade Tripla Eléctrica da série 2240, UTE-2240 (ver Figura 3.6), é uma unidade automotora formada por três veículos, Figura 3.7:

Reboque piloto1, (RP1).

Motora com pantógrafo, (M).

Reboque piloto2, (RP2).

Por se tratar de uma unidade automotora todos os veículos são destinados ao transporte de passageiros, onde o designado por Motora possui os bogies motores constituído por quatro motores eléctricos de tracção, e os designados por Reboque incluem cada um a cabine de condução.

Conforme a necessidade de utilização, podem-se acoplar até três automotoras, para formar um comboio mais comprido e de maior capacidade. A esta configuração dá-se o nome de operação em tracção múltipla ou com comando múltiplo.

Figura 3.6 - Unidade Tripla Eléctrica da série 2240

Figura 3.7 – Disposição dos veículos da UTE-2240 [13]

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CARACTERÍSTICAS DA SÉRIE UTE 2240 33

3.3.1 Localização e disposição de equipamentos

Em cada veículo encontram-se distribuídos diferentes equipamentos, dos quais, equipamentos de comando e controlo dos diversos subsistemas necessários à operação da UTE-2240. São exemplo desses subsistemas sistemas como, sistema de tracção, sistema de freio, sistema do conversor auxiliar, sistema de comando e controlo de portas, sistema de ar condicionado. Para além da evidente importância que estes equipamentos desempenham no sistema de automação da unidade, interessa salientar que deles provêm dados fundamentais necessários à telemanutenção, tais como:

Medidas dos diferentes transdutores.

Variáveis de estado de operação dos vários módulos associados a cada equipamento.

Mensagens de alertas e registo de falhas dos sistemas de diagnóstico instalados nos

equipamentos (quando aplicável).

Na Figura 3.8, com a consulta da Tabela 3.1, é possível encontrar uma representação esquemática da disposição dos equipamentos de comando e controlo nos respectivos veículos.

Figura 3.8 - Localização dos equipamentos de comando e controlo [13]

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34 CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO SISTEMA

Armário de equipamentos no Veiculo M Armário de equipamentos no Veiculo RP1,2

Tabela 3.1 – Descrição dos equipamentos de controlo, (EC)

Sigla Descrição

EC1 Processador de rede TCS - MPTCS

EC2 Processador de Rede TIS - MPTIS

EC3 Unidade electrónica de comando de tracção - PCE

EC4 Unidade electrónica de comando de freio – BCE (µMICEF)

EC5 Unidade electrónica de comando do ar condicionado - HVAC

EC6 Unidade electrónica de comando do conversor auxiliar - ACE

EC7 Unidade electrónica de comando e controlo de portas - DCU

EC8 Módulos de entradas-saidas para TCS – RIOM

EC9 Módulos de entradas-saidas para TIS – RIOM

EC10 Mesa de comando de condução - DESK

Existem também equipamentos destinados ao auxilio de informação tais como o monitor do maquinista (DDU), indicadores de destino e mensagens (ID)(EDI)(FDI), unidade de comunicação da cabina (ACU), unidade amplificadora de áudio (APU) entre outros auxiliares.

De seguida mostra-se na Figura 3.9 a disposição, no armário de equipamentos, de alguns módulos referidos anteriormente quando estes se localizam no interior dos respectivos veículos.

Figura 3.9 – Armários de equipamentos

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CARACTERÍSTICAS DA SÉRIE UTE 2240 35

3.3.2 Redes de comunicação

O comando e controlo da UTE-2240 é completamente informatizado, com a excepção de algumas funções consideradas de segurança que são de comando via condutores, ou seja, seguem um lógica de ligação eléctrica dedicada, como o requisito de alguma actuações de emergência e o caso do comando de portas3, estas ligações são reconhecidas como linhas de comboio.

O sistema de transmissão de dados, entre os vários equipamentos descritos na secção anterior, encontra-se repartido por três redes de campo FIP4. De uma forma geral esta repartição justifica-se para cobrir as diferentes necessidades do sistema de informação - TIS (Train InformationSystem), e do sistema de comando e controlo - TCS (Train Control System). As diferentes topologias das redes de comunicação, como a sua interligação, encontram-se representadas na Figura 3.10 de onde se destacam:

A rede de informação, FIP-TIS, ao nível de UTE.

A rede de comando e controlo, FIP-TCS, ao nível de comboio.

A rede de comando e controlo, FIP-TCS, ao nível de UTE.

3 Apesar do comando de portas efectuar-se por uma ligação dedicada, informações de estado relativas a cada

equipamento seguem pela rede FIP de informação.

4 Redes de campo FIP implementadas segundo o protocolo WorldFIP.

Figura 3.10 – Topologias das redes de comunicação

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36 CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO SISTEMA 3.3.2.1 Sistema de comando e controlo

O sistema de comando e controlo é baseado na utilização de duas redes FIP-TCS, ambas redundantes por razões de segurança, garantindo assim uma maior fiabilidade nas comunicações dos equipamentos deste sistema.

Estas redes são geridas por dois módulos processadores de rede MPTCS1 e MPTCS2, localizados em cada unidade no veiculo M (ver Figura 3.8 e Figura 3.9). Os módulos MPTCS operam segundo o modo redundante “Hot-standby”, onde se pode considerar um módulo como “master” e o outro como “slave” (este último recebe a mesma informação, mas mantêm-se em reserva e substituirá o primeiro em caso de avaria).

A rede FIP-TCS de comboio para além de oferecer o suporte físico para a troca de dados entre equipamentos do sistema de informação e do sistema de comando e controlo, possibilita a transferência de dados, entre unidades, quando se opera numa configuração múltipla, Figura 3.11.

Fica ao encargo do protocolo de rede seleccionar como arbitro de rede apenas um MPTCS, quando em configuração múltipla. A redundância deste sistema, dos módulos e interligações de rede, é gerida por um processamento dedicado e independente integrado nas MPTCS.

Quanto aos equipamentos deste sistema convém referir que as mesas de condução (DESK) e os módulos de entrada-saída (RIOM) também são cada um deles redundantes.

Figura 3.11 – Rede FIP-TCS de comboio em configuração múltipla

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CARACTERÍSTICAS DA SÉRIE UTE 2240 37

3.3.2.2 Sistema de informação

Na UTE-2240, existe também um sistema de informação que recorre à rede FIP-TIS, não duplicada (sem requisitos de segurança elevados), para transmissão de dados ao maquinista e aos passageiros. A FIP-TIS possui apenas um único módulo de processamento de rede MPTIS, e destina-se a gerir a apresentação de:

estado do comboio (operacionalidade, avarias e recomendações) no monitor de

condução (DDU).

Mensagens sonoras e escritas através dos indicadores de destino interiores e exteriores

instalados na UTE (ID, EDI, FDI).

A obtenção de informação dos diversos equipamentos desta rede efectua-se por intermédio dos módulos de entrada-saida (RIOM) respectivos, que comunicam com os equipamentos por uma rede série 485.

Quando em configuração múltipla, todos os MPTIS comunicam entre si através da rede FIP-TCS de comboio, para efeitos de gestão de informação.

3.3.2.3 Redes Série e CAN

Nesta unidade encontram-se dois tipos de redes série:

Rede Série 485: como já referido é utilizada para comunicação com equipamentos que

transmitem dados auxiliares relativos à condução e informação de passageiros.

Rede Série 232: utilizada a nível local por alguns equipamentos, oferecendo uma

interface para recolha de dados para a sua manutenção.

Alguns equipamentos como as mesas de condução (DESK) e as unidades electrónicas de comando de tracção (PCE), possuem uma rede interna de gestão de dados através de um sistema de comunicações CAN.

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Capítulo 4

4. Suporte ao Desenvolvimento

4.1 Introdução

Após a anterior apresentação do projecto piloto de telemanutenção, juntamente com a descrição da série alvo de material circulante (UTE-2240) destinada a suportar a monitorização e diagnóstico remoto torna-se necessário efectuar um estudo para se proceder à sua integração.

Como um produto testado e desenvolvido, no projecto piloto, foi imposto reutilizar a plataforma de comunicações embebida nos veículos, procedendo-se naturalmente às devidas alterações de software e a modificações pontuais no hardware da plataforma.

Neste capítulo começa-se por fazer uma análise descritiva da plataforma de comunicações, sob o ponto de vista de utilização parcial das suas funcionalidades, por forma a facilitar a adaptação de características impostas pela integração de uma nova série de material circulante. Apresenta-se assim, uma arquitectura já reestruturada, desta plataforma de comunicações, constituída apenas com elementos essenciais necessários à comunicação entre as UTE-2240 e o centro de telegestão.

Esta nova estratégia de exportar a telemanutenção ás UTE-2240, veio trazer um novo desafio, não só pelo o facto de se adaptar todo um sistema, como também por se desconhecer à partida qual a metodologia a aplicar para a extracção de dados. Esta indefinição do método a utilizar, advêm da dificuldade em encontrar uma única solução que demonstre ser:

Simples. Por forma a ser implementada na plataforma de comunicações e em

minimizar o risco e interferência com os restantes equipamentos críticos de controlo.

Abrangente. De modo em obter todos os dados necessários à telemanutenção,

provenientes dos vários equipamentos dispersos pelos veículos da UTE.

Desenvolvimento não moroso, cuja a demonstração de resultados da sua

implementação não se estenda para além do prazo deste trabalho.

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40 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

Da análise efectuada aos equipamentos da UTE-2240 (interfaces disponibilizadas e a software proprietário, quando aplicável), como ainda do estudo ao sistema informação e de comando e controlo (redes de comunicação), foi possível estipular uma abordagem inicial composta por diferentes metodologias de acesso aos dados.

Por último, convém referir que esta abordagem teve uma dificuldade adicional, pelo facto de não existirem documentos técnicos e software proprietário referentes a alguns equipamentos.

Como o caso dos módulos processadores de rede FIP (MPTCS, MPTIS), pela ausência de um manual completo referente ao uso das suas interfaces, e também das unidades electrónicas de comando de freio (BCE -µMICEF), pela ausência do software de manutenção e diagnóstico local (ver na Figura 3.8, Figura 3.9 a disposição dos equipamentos). Esta ausência, justifica-se pelo facto de se tratar de uma série de veículos ainda em garantia, pelo que intervenções neste equipamentos são da responsabilidade dos fabricantes.

Assim, um estudo do protocolo de redes de comunicação implementado nesta serie de veículos, WorldFIP, veio a revelar-se num factor importante para ultrapassar as dificuldades anteriormente referidas, como também no factor indispensável na escolha da metodologia a utilizar.

4.2 Plataforma de comunicações

Como suporte ao desenvolvimento de uma aplicação fornecedora de dados, necessários para a monitorização e diagnóstico remoto das UTE-2240, é reutilizada a plataforma de comunicações que foi desenvolvida no projecto piloto de telemanutenção. Nesta plataforma desenhada especificamente para comunicar com as automotoras Allan-0350, necessitou-se de proceder a uma pequena reestruturação aos seus equipamentos de modo a possibilitar a integração da nova série de material circulante.

Deste modo apresenta-se na Figura 4.1 a modificação efectuada, onde essencialmente se utilizam os seguinte equipamentos:

Modem GPRS.

Receptor GPS.

PC embebido.

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PLATAFORMA DE COMUNICAÇÕES 41

O modem GPRS e o receptor GPS estão ligados via ligação série RS232 ao PC embebido. O receptor GPS, ao fornecer a localização do veículo permitirá oferecer funcionalidades como:

Localização geográfica, em tempo real, dos veículos.

Ocorrências de alarmes e eventos associados a uma localização especifica.

Pedido tipo event-trigger para a monitorização activado na passagem de um troço de

linha particular.

Oferecer uma nova fonte de sincronização para a plataforma de comunicações e para

todos sistemas do comboio, pela atribuição de data e hora proveniente dos dados do

GPS.

O modem GPRS estabelece a comunicação entre o veiculo e a estação em terra (centro de telegestão), possibilitando a troca de dados orientado a uma arquitectura cliente-servidor, suportada por exemplo por um protocolo FTP.

Do PC embebido, MOXA UC-7420, destacam-se a variedade das interfaces disponibilizadas (ver Figura 4.2) nomeadamente as interfaces série (RS232/422/485), USB, LAN Ethernet 10/100MB, PCMCIA, que possibilitam diferentes abordagens para a comunicação com a UTE-2240. De salientar as suas características de robustez físicas, adequas ao funcionamento no meio ferroviário [14].

Figura 4.1 – 1. Plataforma de comunicações embebida na Allan-0350 2. Reestrutura da plataforma de comunicações a implementar nas UTE_2240

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42 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

No MOXA encontra-se pré-instalado com o sistema operativo Linux (Kernel MontaVista embedded Linux 2.4.18), oferecendo uma plataforma aberta de desenvolvimento de software. Num PC podem ser desenvolvidas aplicações, sendo posteriormente recompiladas e exportadas para o MOXA, com recurso ao GNU Cross Compiler fornecido. Assim, neste PC embebido é possível o desenvolvimento de uma aplicação que procede à comunicação, armazenamento e interpretação dos dados.

Apenas se demonstrou a reestruturação básica da arquitectura do hardware desta plataforma, sendo que as necessárias alterações ao software serão demonstradas após a definição da metodologia a utilizar para a extracção dos dados.

4.3 Metodologias para o acesso a dados

Como referido anteriormente, a próxima etapa para o desenvolvimento de uma aplicação passou por se encontrar uma metodologia, para a obtenção de variáveis e mensagens provenientes dos diversos equipamentos da UTE-2240, que seja simples, abrangente e de desenvolvimento não demorado.

Figura 4.2 – Características do PC embebido - MOXA[14]

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METODOLOGIAS PARA O ACESSO A DADOS 43

De facto, esta acção tratou-se numa nova e diferente abordagem, relativamente aos procedimentos de rotina efectuados aquando da intervenção de reparação e/ou manutenção dos sistemas e equipamentos do veículo.

De seguida elabora-se uma descrição de diferentes cenários relativos aos procedimentos habituais, de quando é necessário efectuar leituras das medidas dos sensores, do registos de avarias, e de verificação de estados nos diferentes equipamentos.

4.3.1 Descrição de cenários

Para os equipamentos PCE (dois no veículo M), ACE (um por cada veiculo RP), ver Figura 3.8 e Figura 3.10, existe uma interface série RS-232 presente em cada um dos equipamentos, que possibilita a obtenção de dados para a monitorização e diagnóstico local.

Este procedimento é executado por intermédio de um PC ligado pontualmente a cada módulo e correndo um software proprietário em ambiente Windows. Este software permite a leitura de medidas online de sensores associados ao equipamento, traçado da tendência de variáveis analógicas, leitura das mensagens do registo de avarias, exportando essa informação para ficheiros .csv, um exemplo do conteúdo desses ficheiros pode ser consultado na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 – Exemplo do conteúdo de um ficheiro extraído do PCE, referente ao campo effort_demand

Download Date : 15-04-2008 11:56:37 PCE - effort_demand

Date a_effort_vs_speed a_effort_vs_power a_effort_lw_valid a_effort_limit

00:00:05.1 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000

00:00:06.0 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000

00:00:07.1 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000

00:00:08.2 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000

00:00:09.2 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000

00:00:10.1 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000

00:00:11.0 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000

No monitor do maquinista DDU (um em cada veiculo RP, na cabina do maquinista) chegam, pela rede FIP-TIS, informações relativas ao estado de cada equipamento e dispositivos associados como também mensagens e localização das avarias. Na Figura 4.3, pode ver-se um exemplo da representação do estado dos dispositivos associados ao PCE, quando se opera numa configuração múltipla, neste caso com 3 unidades. Na Figura 4.4, são visualizadas mensagens de alerta, avaria e alarme como também a sua localização. Nas DDUs são também sugeridos procedimentos a efectuar no caso da ocorrência de algumas avarias. Um exemplo desta informação pode ser consultado na Tabela 4.2.

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44 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

Figura 4.4 – DDU, mensagens de avaria, alerta e alarme [13].

Tabela 4.2 – DDU, procedimentos e caso de avaria [15].

Código Avarias Procedimento 062604 Avaria no A.C. do salão do RP1 Localizar o equipamento no menu de

informação. Verificar o estado dos disjuntores. No caso de disjuntor aberto rearma-lo no painel de controlo do ar condicionado ou no armário BT.

0E2F02 Sobreaquecimento do

compressor auxiliar

A temperatura do compressor auxiliar atingiu o

limite superior. O compressor auxiliar

encontra-se bloqueado. Esperar pelo seu

arranque automático.

Figura 4.3 – DDU, representação de variáveis de estado de dispositivos associados ao PCE [13]

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METODOLOGIAS PARA O ACESSO A DADOS 45

Nos equipamentos BCE (também referenciados como µMICEF [16]) existe uma módulo dedicado com uma interface RS-232, no entanto não se dispõe do devido software para a comunicação. Nestes equipamentos sempre que é necessário fazer uma leitura dos dispositivos ligados no BCE, ou obter as mensagens de avarias ocorridas procede-se à interpretação dos códigos alfanuméricos que surgem no display da carta referenciada como Interface na Figura 4.5.

Esta carta, permite assim, através dos botões de pressão escolher para se ler os códigos das mensagens de avaria (exemplo na Tabela 4.3), para se executar um ciclo de leituras das mediadas dos diferentes sensores e estado dos actuadores, como adicionalmente podem ser pedidos acções auto teste.

O facto de não se dispor de um software, semelhante ao dos PCE e ACE, para comunicação com o módulo do equipamento BCE, nem de existir informação nos manuais do equipamento, veio a tornar-se numa dificuldade acrescida uma vez que se desconhece a forma como comunicar pelo terminal RS232.

Figura 4.5 – Módulos do equipamento BCE (µMICEF) - Unidade electrónica de comando de freio [16].

Tabela 4.3 – Exemplos de códigos de avaria do BCE [16].

Código Descrição Tipo de Avaria

1S31 Saida de potencia 5 da MB04B em curto-circuito. X

12 Falha no sinal do sensor de velocidade X

CAA1 Carga demasiado alta no B42.1 X

Nos equipamentos MPTCS e MPTIS (árbitros da rede FIP-TCS e FIP-TIS) existe uma carta dedicada, com uma interface RS232, para a configuração das redes FIP e execução de manutenção deste equipamento, (ver Figura 4.6). Neste equipamento são executados diversas aplicações de software, na Figura 4.7 encontra-se representada a respectiva organização, onde:

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46 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

MONITOR (LISA BOOT) controla o Hardware e operações de Download.

SYSTEM (LISA) gere as comunicações de rede e outros serviços.

APPLICATION gere as funções de controlo ou informação do comboio.

DVA DATABASE contém os detalhes das viagens do comboio e as mensagens de áudio e

texto, só no MPTIS.

Destas aplicações, interessa referir o software LISA, pois este é executado pelo terminal RS232 dos MPTCS e MPTIS. O LISA é uma aplicação orientada ao pedido de comandos via porta série para execução das suas funções, podendo ser executado abertamente pelo uso do Hyperterminal do Windows. A sua execução é iniciada pela recepção do caracter ‘ENTER’, sendo também possível obter a lista de todos os comandos suportados. No entanto, sobre esta aplicação apenas se dispõe, nos documentos do equipamento [17], informação relativa à configuração da porta serie, e à explicação de alguns comandos simples e intuitivos, de entre os muitos outros disponibilizados.

Assim, da lista de comandos conhecidos fazem parte a execução de funções como: auto teste dos módulos do equipamento, listagem dos equipamentos presentes na rede, obtenção das mensagens de erro relativas ao estado das comunicações de cada equipamento ligado á rede e apagar memoria do registo de erros.

Figura 4.6 – Módulos do MPTCS

Figura 4.7 – Organização do Software no MPTCS e MPTIS

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METODOLOGIAS PARA O ACESSO A DADOS 47

4.3.2 Enumeração dos métodos

Antes de se passar à enumeração dos diferentes métodos sugeridos para se extraírem os dados do veículo, convém mostrar o seguinte aspecto da topologia da rede do veículo.

Existem uns terminais de acesso directo à rede FIP TIS e TCS, localizado no armário de equipamentos no veículos RP da UTE-2240 (ver Figura 3.9), que apesar de não ser um procedimento habitual, como os referidos anteriormente, possibilita mais uma nova abordagem para a obtenção dos dados.

Como solução para o desenvolvimento de uma aplicação, integrada na plataforma de comunicações, foram encontrados os seguintes métodos:

Integrar a plataforma de comunicações, como um equipamento pertencente à rede FIP-

TIS ou FIP-TCS.

Explorar os MPTCS e MPTIS, nomeadamente o software LISA, por forma a saber se é

possível a obtenção das variáveis do processo pela interface RS232 do equipamentos

MPTCS ou MPTIS.

Ligar a plataforma de comunicações numa rede sem fios. Por um conjunto de módulos

RF, estabelecer uma ligação remota aos equipamentos que disponham de porta série.

Todas estas soluções tiram partido das interfaces disponibilizadas pelo Moxa, podendo ser explorados os terminais RS-232, interface PCMCIA para possível placa de rede FIP, ou soluções semelhantes utilizando USB.

De modo a encontrar a melhor solução, nomeadamente em tentar validar as duas primeiras, existiu a necessidade de se estudar o protocolo de rede implementado nas UTE-2240.

Assim com o estudo do protocolo WorldFIP esperava-se tomar conhecimento das configurações necessárias a instalar um equipamento na rede, como também em conhecer as ferramentas e serviços disponibilizados por forma a explorar um software de gestão de comunicações instalado num módulo processador de rede FIP.

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48 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

4.4 Estudo do protocolo WorldFIP

WorldFIP é um protocolo de redes de campo desenhado para fornecer uma ligação entre o nível zero (sensores e actuadores) e o nível um (controladores, PLC,..) em sistemas de automação. O protocolo WorldFIP está completamente especificado e faz parte da norma europeia de redes de campo EN50170 . A estrutura do sistema de comunicações FIP esta dividida em três camadas, cuja as suas funções correspondem ao modelo OSI (Open System Interconnection) da ISO( International Standard Organization):

1. Camada física, physical layer.

2. Camada de ligação de dados, data link layer. 7. Camada de aplicação, application layer.

Figura 4.8 – Arquitectura em camadas do WorldFIP [18]

4.4.1 Princípios de operação

Qualquer rede FIP é composta por estações ou nós que estão interligados por intermédio do barramento da rede. Existem dois tipos de nós, os nós produtores/consumidores e o árbitro de rede(BA), Figura 4.9. De salientar que, excepcionado o BA, qualquer nó pode ser consumidor ou produtor, podendo por vezes ser dos dois tipos ao mesmo tempo.

Pela rede FIP circulam os valores de variáveis listadas e identificadas, tais como, medidas dos sensores, comandos dos actuadores, variáveis dos autómatos. Um produtor de dados é informado para transmitir as variáveis que possui pela recepção de um código correspondente.

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ESTUDO DO PROTOCOLO WORLDFIP 49

Uma variável no sistema é identificada com o recurso a um identificador único, codificado em 16 bits, significando assim existirem 65535 variáveis que podem ser endereçadas. O pedido é transmitido pelo árbitro de rede que gere o direito à comunicação de todas as partes envolvidas.

Este árbitro transmite periodicamente os identificadores das variáveis, que por esta razão contém uma lista com todas as variáveis (lista elaborada aquando da especificação da aplicação).

Figura 4.9 - WorldFIP-Principios de operação[18]

A informação transmitida é enviada a todos os nós ligados na rede, broadcast, podendo assim ser utilizada por um ou vários consumidores que fazem parte da mesma lista do identificador dessa informação.

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50 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

Este procedimento é geralmente realizado sem aviso, onde os consumidores apenas executam uma detecção de erro nas tramas de dados, baseado no respeito das limitações de tempo. Assim, todos os dados estão associados a um tempo de vida limitado.

É assegurada uma actualização periódica dos dados incluídos na lista do BA, onde a rede FIP procede a uma actualização em tempo real para um sistema distribuído de base de dados. Existe também uma transmissão aperiódica de dados, que toma lugar no tempo que resta da comunicação periódica, necessária por exemplo ao envio de eventos. Por fim, está disponível um serviço de envio de mensagens para uso geral, sob a forma de uma comunicação aleatória.

De uma forma geral, os processos anteriormente descritos, (envio periódico, aperiódico e mensagens) são assegurados pela transmissão de tramas referentes a dados, Figura 4.11, e por tramas referentes aos identificadores, Figura 4.10.

Figura 4.10 – Trama associada ao identificadores [18]

Figura 4.11 – Trama associada a dados [18]

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ESTUDO DO PROTOCOLO WORLDFIP 51

4.4.2 Serviços principais

Os serviços oferecidos pela camada de ligação de dados e pela camada de aplicação são de dois tipos:

Serviços periódicos/ aperiódicos (chamados por MPS ao nível da camada de aplicação

e A/P na camada de ligação de dados) .

Serviços de transmissão de mensagens (chamados por SUB-MMS na camada de

aplicação e MSG na camada de ligação de dados).

Figura 4.12 – Diagrama de blocos dos serviços [18]

Os serviços periódicos/ aperiódicos são especialmente adaptados aos requisitos de tempo real do sistema de comunicações, sendo usados para:

Periodicamente actualizar a base de dados distribuída entre os vários itens dos

equipamentos do sistema de controlo.

Actualizar, a pedido, um item dessa base de dados.

Calcular o tempo de coerência associado à base de dados.

Calcular o estado de consistência associado às configurações da base de dados

Os serviços de mensagens são usados principalmente para os modos de funcionamento e de configuração das aplicações distribuídas de tempo real.

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52 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

4.4.3 Base de dados em tempo real distribuída

Para a troca de dados em tempo real, a rede FIP comporta-se como uma base de dados distribuída, sendo actualizada periodicamente, ou a pedido. Esta base de dados em tempo real distribuída é implementada tendo em conta:

Consistência dos dados.

Modelo Produtor/ Distribuidor/ Consumidor

Estrutura de variáveis.

4.4.3.1 Consistência dos dados

Consistência temporal da produção: esta propriedade significa que os dados foram

produzidos ao mesmo tempo. Isso ajuda a garantir que todos os valores foram

amostrados no mesmo instante.

Coerência no tempo na transmissão: indica que os dados chegam ao consumidor na

mesma faixa de tempo.

Consistência espacial do valor das variáveis: diz respeito ao uso de listas de

variáveis idênticas de aplicações distintas em diferentes estações. Indicando aos

utilizadores da mesma lista que as copias dos valores das variáveis são idênticas em

todos.

4.4.3.2 Modelo Produtor/ Distribuidor/ Consumidor

O produtor de um item de dados é uma aplicação responsável pela produção periódica ou não, sincronizada ou não, com outras aplicações e produções.

O distribuidor de dados è responsável pela transferência entre o produtor e todos os consumidores desses dados.

Os consumidores são aplicações, que ao serem executadas, requerem dados. O uso dos dados pode ser periódico ou não, sincronizado ou não com outras aplicações.

A distribuição do dados deverá garantir as características temporais das produções no que diz respeito ao consumo e disponibilização desse dados de acordo com as exigências do

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ESTUDO DO PROTOCOLO WORLDFIP 53

consumidor. A distribuição pode ser, assim, periódica ou não, sincronizada ou não, com outras aplicações.

Este modelo privilegia os consumidores. Além disso, a função de distribuição é estaticamente desenhada e configurada, podendo ser modificada aquando da sua operação de modo a satisfazer as necessidades temporais dos consumidores.

4.4.3.3 Estrutura de variáveis

Uma variável é definida como um item abstracto de informação, ou objecto, designado por um único nome no sistema de controlo. Os atributos são associados a este nome (ver Figura 4.13), correspondendo as seguintes características:

Atributos gerais como o número de identificação ou o tipo de variável. O tipo de

variável pode ser simples (booleano, inteiro, decimal, …) ou complexo (tabela,

estrutura).

Atributos estáticos definidos principalmente durante a configuração e relativo a

mecanismos locais das variáveis como a sincronização, o produtor e consumidor.

Atributos dinâmicos que caracterizam os dados, bem como as eventuais informações

para avaliar a sua validade.

Figura 4.13 – Descrição das variáveis [18]

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54 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

4.4.4 Modelo em camadas – descrição

4.4.4.1 Camada física

Os dados enviados pelo barramento são codificados em Manchester II (split-phase code ) [18]. Esta codificação tem a vantagem de simultaneamente enviar os dados e o sinal clock. O código Manchester deve ser capaz de codificar logicamente, Figura 4.14:

"0", "1" como representação da informação a ser transmitida. "V+", "V-" usado para delimitar as tramas. "EB+", "EB-" usado para restaurar o estado da linha após a transmissão de um

delimitador e para limitar os períodos sem transmissão.

Figura 4.14 – Codificação dos dados [18]

O exemplo na Figura 4.15 descreve os sinais no início e fim de uma trama FIP codificado em Manchester II.

Figura 4.15 – Diagrama temporal de uma trama FIP [18]

4.4.4.2 Camada de ligação de dados

Todas as trocas e acessos ao barramento são geridos pelo árbitro de rede. A função do BA consiste em dar a vez a cada elemento tendo em conta os serviços requeridos pela aplicação. Assim existem três funções:

Varrimento periódico das variáveis. Varrimento de variáveis a pedido.

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ESTUDO DO PROTOCOLO WORLDFIP 55

Transmissão de variáveis a pedido.

O BA, pode assegurar uma função de sincronização de modo a garantir uma duração constante do ciclo de varrimento. Cada tipo de varrimento, acontece respectivamente numa janela periódica, aperiódica para variáveis, seguindo-se duma janela aperiódica para mensagens terminando com uma janela de sincronização. Estas quatro janelas formam um ciclo elementar. Este ciclo elementar como a sua duração são definidos aquando da configuração.

Durante a janela de sincronização, o BA realiza um loop de espera até ao fim do tempo do ciclo elementar, de modo a passar ao ciclo seguinte. Este loop é realizado pela transmissão repetida de um identificador de variável que não tem produtor, nem consumidor e portanto não tem resposta.

Figura 4.16 – Exemplo de uma tabela de varrimento [18]

Cada ciclo elementar consiste numa sucessão de tramas relativas ao mesmo serviço. A gestão de operação elementar consiste em controlar a sucessão de tramas compondo a transacção.

O formato da tramas associadas aos diferentes tipos de transacção são mostrados na Figura 4.17.

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56 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

Figura 4.17 – Formato das tramas [18]

Onde as tramas do BA, com as especificações ID_DAT, ID_MSG, ID_RQ1/2 como também as tramas emitidas pelos produtores, RP_DAT, RP_MSG_ACK, RP_MSG_NOACK, RP_RQ1/2, constituem os mecanismos base para:

Transacção periódica duma variável.

Pedido e transacção aperiódico de uma variável.

Pedido e transacção de uma mensagem.

4.4.4.3 Camada de aplicação

Os vários serviços da camada de aplicação permitem o acesso a variáveis e à sincronização

das aplicações do utilizador com os diversos itens dos equipamentos. Da Figura 4.12 é possível

observar que as variáveis são acessíveis pela interface MPS, como também que o acesso das

mensagens é efectuado via a interface SUB-MMS. Existindo assim, vários serviços ligados ao

MPS e SUB_MMS. Tomando o MPS como exemplo, é suposto ser fornecido ao utilizador

serviços de leitura/escrita local/remota, indicadores do sucesso de transmissão/recepção, e

consistência temporal e espacial dos dados.

Leitura e escrita local

As funções de controlo automático tem na sua interface de comunicações, uma imagem local das variáveis produzidas ou consumidas. Por intermédio de serviços de leitura e escrita locais, é possível lidar com essas imagens. O valor consumido, pela acção duma leitura local, é o resultado da última actualização do mecanismo de distribuição gerido pelo distribuidor. O valor

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ESTUDO DO PROTOCOLO WORLDFIP 57

produzido, para uma escrita local, é colocado à disposição do sistema de comunicação do distribuidor, que se encarrega da distribuição por todos os consumidores, Figura 4.18.

Figura 4.18 – Leitura e escrita locais [18].

Os mecanismos de leitura e escrita locais são independentes da actividade da rede. Uma leitura local dá acesso a uma lista de variáveis que provêm de vários itens de equipamentos.

Leitura e escrita remota

O serviço de leitura remota permite ao consumidor saber o valor da variável presente no nó produtor. O valor assim recebido, resultado da acção de um pedido, bem como para todos os consumidores desta variável, corresponde ao último valor produzido.

Na Figura 4.19 está representado este mecanismo:

1. Pedido de leitura remota.

2. Actualização do pedido através do distribuidor

3. Procura do produtor

4. Broadcast do valor pelo produtor

5. Confirmação da leitura remota.

Figura 4.19 – Leitura remota [18].

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58 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO Escrita remota aplica-se o mesmo principio, excepto que neste caso o produtor inicializa a distribuição.

Serviços adicionais

Serviços adicionais de actualização, como de indicação são também disponibilizados. Existindo também serviços de qualidade, de modo a informar o consumidor sobre a validade dos dados produzidos e consumidos, onde se adiciona um valor booleano produzido na camada de aplicação, esta informação consiste na:

Validação da produção, (update statuses).

Validação da transmissão, (promptness statuses).

4.4.5 Gestão de rede

A gestão de rede consiste num conjunto de ferramentas e serviços usados para gerir as comunicações.

Existem duas famílias de serviços de gestão de rede, Figura 4.20.

SM_MPS: um conjunto de serviços de gestão de rede baseados no MPS

SMS: um conjunto de serviços de gestão de rede baseados em serviços de mensagens

Figura 4.20 - Serviços para a gestão de rede [18]

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ESTUDO DO PROTOCOLO WORLDFIP 59

Os recursos das comunicações estão representados na MIB (Management Information Base), Figura 4.20.

Existem essencialmente três funções de gestão de rede:

Gestão do modo de operação:

o Inicio/ paragem de comandos

o Validação/ Invalidação de comandos

o Comandos de Reset

o Funções de leitura e escrita

Gestão da configuração:

o Criação de objectos

o Destruição de objectos

o Iniciação/ paragem de entidades de comunicação

Gestão de falhas e níveis de performance:

o Leitura de contadores

o Reset dos contadores

Uma estação WorldFIP tem dois tipos distintos de processos de aplicação, (AP):

O utilizador AP que realiza funções das aplicações distribuídas.

O SMAP (System Management Application Process) que trata das funções de gestão

de rede.

A Figura 4.21 mostra as duas estações, cada uma contendo uma AP e um SMAP.

Figura 4.21 – Tipos de processos de aplicação nas estações WorldFIP [18].

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60 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

Assim, uma estação tem um AP que trata do diálogo usando as variáveis contidas no AE (Aplication Entity), como também um SMAP que comunica usando as variáveis contidas no SMAE (System Management Application Entity).

Por razões de segurança, ou problemas com a limitação de SM_MPS, uma estação WorldFIP pode gerir até oito entidades de aplicação (AE/SEi), Figura 4.22.

Figura 4.22 – Múltiplos AEs

Os serviços SM_MPS são usados para:

Atribuir um endereço físico e tagName.

Donwload remoto dos identificadores.

Leitura remota (releitura das configurações).

Controlo remota das operações( Inicio, paragem, validação de um ou mais AE/SEs)

Monitorização remota (leitura do estado de operação dos AE/SEs)

Relatórios (contagens de erros e avaliação dos níveis de performance dos dispositivos)

Gestão da presença ou identificação das variáveis.

Gestão da lista de estações presentes.

Por forma a se usarem os serviços do SM_MPS, definidos anteriormente, é necessário uma alocação do espaço dos identificadores, que quando uma estação fica atribuída com o seu endereço físico criam-se as variáveis de gestão de rede. Os identificadores dessas variáveis são assim uma função desse endereço físico.

Uma vez que os identificadores, no WorldFIP, são codificados em 16bits, 65536 variáveis identificadas podem ser endereçadas. A Figura 4.23 mostra a alocação do espaço dos identificadores que cada estação deve respeitar.

Este espaço de alocação esta dividido em oito zonas separadas. Onde cada zona contém os identificadores que desempenham um papel especifico. Existem assim, identificadores globais,

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ESTUDO DO PROTOCOLO WORLDFIP 61

zona 6 (9000 a 9FFF), como também identificadores genéricos que passam a identificar especificamente cada variável com um identificador único e global a todo o sistema.

Por exemplo: Na zona 1, XX diz respeito ao endereço físico das estações. Onde uma estação com o endereço 47 hex passa a poder representar os seus dados por 16 identificadores, 0047, 0147, 0247, … , 0E47, 0F47.

Figura 4.23 - Mapa da alocação do espaço dos identificadores das variáveis

Tabela 4.4 – Descrição das zonas 1,5 da alocação de identificadores

Zona 1

Esta zona contem os identificadores das variáveis físicas alocadas. Cada estação tem 16 variáveis alocadas, que podem ser produzidas e consumidas. Quando uma estação sabe do seu endereço físico, são criado estes identificadores, constituídos por o endereços físico representados por XX e pela numero a sombreado da variável. Se o numero duma estação for 45 hex, serão criados os identificadores 0045, 0145, …, 0E45, 0F45. Esta zona contem então 4096 identificadores

Zona 5

Esta zona é a descrição da zona 1. Por cada identificador esta zona contem uma variável de descrição associada da.

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62 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

Tabela 4.5 - Descrição das zonas 2,3,4,6 e 8 da alocação de identificadores

Zona 2 e 3

Zona dos identificadores de gestão de rede. Quando uma estação sabe do seu endereço físico são criados os identificadores associados com os serviços suportados SM_MPS. Por exemplo, se a estação 45 hex suportar todo os serviços SM_MPS, ela gere 3 AE/SEs e pode ser comandada por 3 gestores. São criadas as seguintes variáveis na entidade SMAE: 1045 Identificação da variável produzida 1145 Relatório da variável produzida 1345 monitorização remota da variável produzida 1445 presença da variável produzida 1845 Gestor1 monitorização remota da variável consumida 1945 gestor2 … 1A45 Gestor 3 … 2045 AE/SE1 monitorização remota da var consumida 2145 AE/SE1 leitura remota da var consumida 2245 AE/SE2 … 2345 AE/SE2 … 2445 AE/SE3 … 2545 AE/SE3 … O agente SM_MPS dialoga com o gestor consumindo e produzindo esta variáveis. Nestas 2 zonas existem 8192 identificadores.

Zona 4

Zona de alocação livre. APs podem escolher identificadores nesta zona para representar variáveis de aplicação que são parte da aplicação distribuída. Esta zona contém 20480 identificadores. A descrição das variáveis desta zona encontram-se na zona 8.

Zona 6

Esta zona contem identificadores universais alocados. Usado para codifica variáveis de interesse geral, tal como, identificadores para alocar a tagName , …

4.5 Escolha do método

O método baseado na utilização do software LISA (a aplicação da interface série, que é executada nos MPTCS MPTIS) tinha como principal dificuldade a compreensão da sintaxe e da respectiva semântica dos comandos disponibilizados.

A título de curiosidade, o facto de serem apresentados termos tanto em inglês, como em francês, juntamente com o facto de não existir documentação completa deste software, dificultava a interpretação de certas abreviaturas e definições.

Com o estudo do WorldFIP, foi possível tomar conhecimento do princípios de operação das comunicações, e dos serviços disponibilizados para as aplicações.

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ESCOLHA DO MÉTODO 63

Desta forma, sequencialmente formam interpretadas e validadas os comandos do LISA. Com este software veio a confirma-se que existiam funções semelhantes ás descritas anteriormente pelo WorldFIP.

Dos vários elementos do WorldFIP, destacam-se aqueles que directamente contribuíram para a interpretação do LISA:

Estações/ equipamentos na rede possuem uma TagName ao qual o sistema lhe atribui

um endereço físico de 1 byte.

As variáveis produzidas ou consumidas são identificadas por um identificador único

global a todo o sistema. Cada identificador é representado por 2bytes onde byte menos

significativo corresponde ao endereço físico da estação.

Os serviços de gestão de rede (SM-MPS, SMS). De facto a maioria das funcionalidades

do LISA dão suporte a estes serviços, onde existem funções de gestão do modo de

operação, de configuração e de falhas e níveis de performance.

Todo este procedimento, de interpretação do software LISA, resultou num processo moroso, no entanto com resultados positivos. Foi então possível, pelo pedido sequencial de comandos obter pela interface série um cópia das diferentes variáveis produzidas e consumidas dos equipamentos presentes na rede.

Das soluções encontradas, para a obtenção de dados na UTE-2240, apresentam-se na Tabela 4.6 um pequeno resumo relativo às vantagens e desvantagens, e dos recursos a utilizar para a sua implementação.

a. Integrar a plataforma de comunicações, como um equipamento pertencente à rede FIP-

TIS ou FIP-TCS.

b. Explorar os MPTCS e MPTIS, nomeadamente o software LISA, por forma a saber se é

possível a obtenção das variáveis do processo pela interface RS232 do equipamentos

MPTCS ou MPTIS.

c. Ligar a plataforma de comunicações numa rede sem fios. Por um conjunto de módulos

RF, estabelecer uma ligação remota aos equipamentos que disponham de porta série.

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64 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

Tabela 4.6 – Comparação das soluções encontras

Solução Vantagens Desvantagens

a. Solução abrangente: na medida em que torna-se

possível obter todas as variáveis que circulam na

rede.

Eficiente: pelo facto de se obterem as variáveis o

mais rapidamente possível. Para variáveis

periódicas o WorldFIP trata de assegurar o seu

determinismo.

Medida intrusiva: pelo facto de se ter que ligar

aos terminais de rede FIP. Uma configuração

incorrecta pode interferir com o bom

funcionamento dos equipamentos

Hardware adicional: requer equipamento

adicional ao existente para se instalar a plataforma

na rede FIP.

Software adicional: necessário software para se

configurar a plataforma adequando aos parâmetros

da rede FIP.

b. Medida não intrusiva: pelo facto de se recorrer a

uma interface dedicada para a gestão da rede.

Sem hardware adicional: O Moxa dispõe da

interface serie necessária para esta comunicação.

Desajustado: por se utilizar um terminal

desenhado para interface com um utilizador.

Juntamente com os dados vem também caracteres

para a formatação e visualização dessa informação,

que devido ao débito da porta serie, 9600bps, torna

lento as sucessivas leituras das variáveis.

c. Resultados imediatos: pelo razão de se utilizar

software já existente para o efeito.

Medida restritiva: pelo facto de nem todos os

equipamentos disporem de interface serie local.

Hardware adicional: são necessários módulos RF

para se acederem remotamente aos equipamentos.

Difícil integração: não se conhece o

comportamento de módulos RF neste meio

ferroviário.

A escolha do método recaiu sobre a opção de utilizar o software LISA, por forma a se obterem as variáveis do processo necessárias para a monitorização e diagnóstico remoto das UTE-2240. Assim, sugere-se a instalação da plataforma de comunicações no armário de equipamentos do veiculo M. Onde por intermédio de uma ligação RS-232 liga-se o Moxa ao MPTCS ou MPTIS.

De seguida, demonstra-se um exemplo de como através dos comando LISA foi possível obter as variáveis.

4.5.1 Exemplo de pesquisa

Este próximo exemplo serve para se demonstrar uma aplicação prática da utilização do software LISA com o objectivo em obterem-se as variáveis pretendidas. Desta forma pretende-se ilustrar uma sequência de resultados, aquando da exploração e interpretação do LISA, que

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ESCOLHA DO MÉTODO 65

permitiram chegar ao objectivo pretendido. Nesta fase de exploração do LISA, o procedimento efectuado para se usarem as suas funções, foi com o recurso a um pc ligado via porta série ao MPTCS e MPTIS, utilizando o HyperTerminal do Windows como interface. O exemplo que se segue foi obtido através do MPTCS para a consulta das variáveis pertencentes ao equipamento BCE que se localiza no veiculo RP1.

Um passo importante para se iniciar passa por saber qual o endereço físico que cada equipamento possui, para que desta forma se conheçam os identificadores das variáveis produzidas e consumidas no sistema. Na Tabela 4.7 encontra-se os endereços físicos dos equipamentos de rede FIP-TCS e FIP-TIS. O WorldFIP atribui um endereço a cada equipamento, na fase de inicialização da rede, pela leitura das TagName de cada equipamento. Estas TagName estão armazenadas nos Dataplug inseridos nos equipamentos.

Assim, pelo cruzamento de informação entre os manuais dos equipamentos [15][16][17][19] e a utilização dos comandos encontrados no LISA foi possível a obtenção dos endereços físicos.

Com o envio do comando hfipv eqt ident visualizou-se a TagName associada ao endereço físico atribuído ao equipamento. (ex endereço 00 atribuído ao MPTCS).

Com o comando hfipv eqt list visualizou-se todos os endereços físicos atribuídos aos equipamentos presentes na rede FIP-TCS do veículo.

LS.0x1F00.0 LISA>hfipv eqt list ====================== | No | ETAT ABONNE | |--------------------| | 00 | OPERATIONNEL | | 14 | OPERATIONNEL | | 15 | OPERATIONNEL | | 17 | OPERATIONNEL | | 18 | OPERATIONNEL | | 19 | OPERATIONNEL | | 1A | OPERATIONNEL | | 32 | OPERATIONNEL | | 33 | OPERATIONNEL | | 34 | OPERATIONNEL | | 35 | OPERATIONNEL | | 1E | OPERATIONNEL | | 1F | OPERATIONNEL | | 20 | OPERATIONNEL | | 0A | OPERATIONNEL | | 0B | OPERATIONNEL | | 0F | OPERATIONNEL | | 10 | OPERATIONNEL | ======================

LS.0x1F00.0 LISA>hfipv eqt ident Eqt 00 : 01 0D MPTCS00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 X00 04 17 01 0F LNK X 14120 E93 Eqt 14 : 01 0D TRVS33937600001005f02 01 0F TIER00897001E 1 Eqt 15 : 01 0D TRVS33937600001026f05 01 0F TIER00897001E 1 Eqt 17 : 01 0D TRVS33937600001097f0B 01 0F TIER00897001E 1 Eqt 18 : 01 0D TRVS38937600001285h09 01 0F TIER00897001E 1 Eqt 19 : 01 0D TRVS33937600001027f05 01 0F TIER00897001E 1 Eqt 1A : 01 0D TRVS33937600001048f06 01 0F TIER00897001E 1

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66 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO De seguida, com o comando hfipv per list obteve-se todas as variáveis consumidas e produzidas associadas a cada equipamento. (ex. BCE1->1E: as variáveis produzidas identificam-se por 051E e as consumidas por 061E) A noção de produzido e consumido refere-se sempre ao MPTCS.

LS.0x1F00.0 LISA>hfipv per list =================================================================================== | Eq |fam| Type |P/C| ID |Size|Image 1| Valid |Promptitud|Rafraichis|NbDisp| |=================================================================================| | 00 | 2 | Local | P | 3000 | 1 | 1 | oui ( 0)| 900.0 ms | 900.0 ms | - | | 00 | 2 | Local | C | 00FF | 1 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | 0 | | 00 | 2 | Interne | P | 0000 | 5 | 1 & 2 | oui ( 0)| 45.0 ms | 45.0 ms | - | | 00 | 2 | Interne | C | 0001 | 5 | 1 & 2 | oui ( 0)| 75.0 ms | -- | 0 | | 00 | 2 | Interne | P | 9805 | 8 | 1 & 2 | oui | 45.0 ms | 90.0 ms | - | |---------------------------------------------------------------------------------| | 14 | 2 | Distant | P | 4014 | 2 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 14 | 2 | Distant | C | 3014 | 7 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 15 | 2 | Distant | P | 4015 | 2 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 15 | 2 | Distant | C | 3015 | 7 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 17 | 2 | Distant | P | 4017 | 2 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 17 | 2 | Distant | C | 3017 | 7 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 18 | 2 | Distant | P | 4018 | 2 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 18 | 2 | Distant | C | 3018 | 7 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 19 | 2 | Distant | P | 4019 | 2 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 19 | 2 | Distant | C | 3019 | 7 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 1A | 2 | Distant | P | 401A | 2 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 1A | 2 | Distant | C | 301A | 7 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 32 | 1 | Distant | P | 0532 | 16 | 1 | oui ( 0)| 900.0 ms | 900.0 ms | - | | 32 | 1 | Distant | C | 0632 | 32 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 33 | 1 | Distant | P | 0533 | 16 | 1 | oui ( 0)| 900.0 ms | 900.0 ms | - | | 33 | 1 | Distant | C | 0633 | 32 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 34 | 1 | Distant | P | 0534 | 16 | 1 | oui ( 0)| 900.0 ms | 900.0 ms | - | | 34 | 1 | Distant | C | 0634 | 32 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 35 | 1 | Distant | P | 0535 | 16 | 1 | oui ( 0)| 900.0 ms | 900.0 ms | - | | 35 | 1 | Distant | C | 0635 | 32 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 1E | 0 | Distant | P | 051E | 16 | 1 | oui ( 0)| 900.0 ms | 900.0 ms | - | | 1E | 0 | Distant | C | 061E | 24 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 1F | 0 | Distant | P | 051F | 16 | 1 | oui ( 0)| 900.0 ms | 900.0 ms | - | | 1F | 0 | Distant | C | 061F | 24 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 20 | 0 | Distant | P | 0520 | 16 | 1 | oui ( 0)| 900.0 ms | 900.0 ms | - | | 20 | 0 | Distant | C | 0620 | 24 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 0A | 1 | Distant | P | 400A | 4 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 0A | 1 | Distant | C | 300A | 16 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 0B | 1 | Distant | P | 400B | 4 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 0B | 1 | Distant | C | 300B | 16 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 0F | 1 | Distant | P | 400F | 18 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 0F | 1 | Distant | C | 300F | 28 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | |---------------------------------------------------------------------------------| | 10 | 1 | Distant | P | 4010 | 18 | 1 | oui ( 0)| -- | -- | - | | 10 | 1 | Distant | C | 3010 | 28 | 1 & 2 | oui ( 0)| 335.0 ms | -- | 0 | ===================================================================================

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ESCOLHA DO MÉTODO 67

Um procedimento semelhante foi executado para validação dos endereços físicos dos equipamentos presentes na rede FIP-TIS, o resultado pode ser consultado na Tabela 4.7.

Tabela 4.7 – Endereços físicos dos equipamentos da rede FIP-TCS e FIP-TIS

Equipamento DEC HEX TCS MPTCS00 0 0 MPTCS01 1 2 RIOM1 20 14 RIOM2 21 15 RIOM4 23 17 RIOM5 24 18 RIOM6 25 19 RIOM7 26 1A DESK1 50 32 DESK2 51 33 DESK3 52 34 DESK4 53 35 BCE1 30 1E BCE2 31 1F BCE3 32 20 ACE1 10 0A ACE2 11 0B PCE1 15 0F PCE2 16 10 TIS MPTIS 0 0 RIOMA 20 14 RIOMB 21 15 RIOMC 22 16 DDU1 40 28 DDU2 41 29

Uma vez conhecidos todos os identificadores das variáveis, pelo processo descrito anteriormente, recorre-se ao comando hfipv per readvar <var number> por forma a se visualizar o conteúdo de cada variável. Assim, para a visualização das variáveis do equipamento BCE1 envia-se o comando hfipv per readvar 0x051e para as visualizar os 16bytes das variáveis produzidas pelo MPTCS, e hfipv per readvar 0x061e para os 24bytes das variáveis consumidas pelo MPTCS.

LS.0x1F00.0 LISA>hfipv per readvar 0x061e ================ | 0x061e | 024 | ================ Variable consommee Data : 4c 01 02 00 07 00 58 00 00 4c 00 01 07 02 d5 00 00 00 00 00 00 00 00 00

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68 CAPÍTULO 4 - SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO

Por fim a descrição do conteúdo de cada variável pode ser consultada no Anexo A. Neste anexo consta um exemplo das tabelas do equipamento BCE referente ao conteúdo das variáveis consumidas e produzidas.

O conteúdo das variáveis, mostrado pelo LISA em valores hexadecimais, deve ser devidamente seccionado. Desta forma cada byte da variável pode representar:

um conjunto de oito bits referente a estados de sensores e actuadores, como também à

existência de alertas e avarias detectadas.

Um valor analógico com a resolução de 8bits de uma medida de um transdutor.

Por vezes para uma maior resolução são agrupados 2bytes consecutivos para

representação de valores analógicos

Tomando como exemplo anterior a variável produzida pelo MPTCS em direcção ao BCE1, tem-se na Tabela 4.8 uma ajuda para a consulta do anexo, e na Tabela 4.9 o exemplo do significado do byte 0.

Tabela 4.8 – Variável BCE-OUT para ajuda na consulta do anexo

Byte number 0 1 2 3 4 5 6 7 8

1A 60 00 00 00 70 58 53 00 …

Tabela 4.9 – Significado do Byte0 do exemplo

Variavel Descrição valor 0 To know whether the cab is active or

not 1 = the cab of the car is active 0

A

0 Auxiliary brake activated 1 = no auxiliary brake 1

0 CONVEL activated 1 = CONVEL is ON (powered-up) 0

0 Electrodynamic brake not available on propulsion case 1

1 = Electrodynamic brake NOK 1

0 Electrodynamic brake not available on propulsion case 2

1 = Electrodynamic brake NOK 1

1

0 Brake test request 1 = test request 0

0 Propulsion not available on propulsion case 1

1 = propulsion NOK 0

0 Propulsion not available on propulsion case 2

1 = propulsion NOK 0

LS.0x1F00.0 LISA>hfipv per readvar 0x051e ================ | 0x051e | 016 | ================ Variable produite Data : 1a 60 00 00 00 70 58 53 00 00 44 00 00 00 00 00

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ESCOLHA DO MÉTODO 69

Estas tabelas foram elaboradas pelo cruzamento de informação entre os manuais do equipamento e o software proprietário existente para o diagnóstico local em alguns equipamentos. Assim, para algum equipamentos, como o caso do PCE e ACE, tendo em conta o software referido na secção 4.3.1, o conteúdo das variáveis foi inferido pela descrição exposta nos manuais e na forma como se agrupavam no software proprietário. Deste modo, em alguns casos a sugestão inicial do conteúdo de algumas variáveis necessitou de uma validação.

Na fase testes da aplicação desenvolvida foi necessário para as variáveis de alguns equipamentos proceder a sua validação com recurso ao métodos referidos na secção 4.3.1 Descrição de Cenários.

Este procedimento mostrou-se uma tarefa exaustiva, pelo tempo despendido, mas com resultados positivos.

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Capítulo 5

5. Desenvolvimento da aplicação

5.1 Introdução

O método escolhido para se acederem aos dados (variáveis e mensagens do processo),da UTE-2240, consiste na utilização de um software de gestão de rede existente nos módulos processadores da rede FIP, MPTCS e MPTIS. A aquisição dos dados é efectuada por intermédio de uma interface RS-232, com o objectivo em ligar os módulos processadores de rede à plataforma de comunicações.

Esta plataforma de comunicações foi submetida a uma reestruturação do seu hardware, e com a escolha deste método, encontra-se perfeitamente adaptada para dar o suporte à aquisição e tratamento dos dados necessários à monitorização e diagnóstico remoto desta série de material circulante.

Acompanhando a reestruturação efectuada na plataforma de comunicações, do projecto piloto de telemanutenção, veio a necessidade em adaptar todo o software, previamente desenvolvido, a esta nova arquitectura. Juntamente com a devida adaptação ao software, desenvolveu-se uma aplicação orientada à comunicação com os módulos processadores de rede FIP.

Por fim, este software final, integrado no PC embebido da plataforma de comunicações, desempenha as seguintes funcionalidades:

Armazenamento dos dados do receptor GPS.

Gestão de pedidos, interpretação e armazenamento dos dados proveniente do MPTCS,

MPTIS.

Envio da informação para o centro de telegestão, através do modem GPRS, segundo o

protocolo FTP.

Suporte de reconfiguração remota dos módulos pela recepção de um único ficheiro.

Suporte de actualização remota do software do sistema.

Envio de dados em dois modos, time-trigger (modo por defeito) e event-trigger

(aquando da ocorrência de alarmes), eventos dos alarmes reconfiguráveis.

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72 BIBLIOGRAFIA

5.2 Software

Tendo em conta a arquitectura da plataforma de comunicações, constituída por diferentes módulos, onde o PC embebido comunica com o MPTCS, MPTIS, receptor GPS, modem GPRS por diferentes terminais série. Assim, por forma a rentabilizar melhor todas estas actividades concorrentes desenvolveu-se uma aplicação muti-thread.

Tirando partido do facto do Moxa possuir o sistema operativo Linux, recorreu-se a biblioteca distribuída com este sistema operativo para implementar a programação concorrente usando as Kernel-level threads. Com esta implementação garante-se, por exemplo, que quando uma thread atribuída ao processamento de um dado módulo bloqueia, não corrompe as restantes threads do processo.

O software desenvolvido encontra-se assim estruturado em diferentes módulos, cada um com o objectivo em executar as funcionalidades anteriormente referidas. De seguida, passa-se a descrever os principais módulos implementados pelo software, nomeadamente nas cinco threads que tratam individualmente do processamento dos periféricos e das que gerem a consistência dos dados criados.

A thread Main (ver Figura 5.1) é a responsável pela criação das restantes threads do processo, onde inicialmente se procede à leitura do ficheiro Settings por forma a obter-se as configurações dos diferentes módulos. Após ter configurado cada módulo, fica continuamente a processar os periféricos locais do Moxa, tais como apresentar informação textual no LCD, executar funções das teclas, até ser premida a tecla com a ordem de sair.

Figura 5.1 – Diagrama de estados da thread Main

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SOFTWARE 73

Um exemplo do ficheiro Settings usado para se obterem as configurações, está representado a seguir. Este ficheiro é constituído por secções, onde a sintaxe utilizada para indicar o inicio das configurações de cada modulo é:

#<nome_modulo>

Seguido dos parâmetros a configurar:

<parâmetro>=<valor>

Neste ficheiro, por exemplo, foram configurados para o módulo GPS: a porta de comunicação série onde está ligado o receptor GPS, a taxa de transmissão de dados e o tempo por defeito de espera entre leituras.

//este é o ficheiro de settings da aplicacao //de manutencao #info unidade=UTE 2271 #DATMAN //tempo de espera entre criação de ficheiros) //está em milisegundos delay=10000 //enviar ficheiros criados com intervalo multiplicado pelo delay senddelaymult=6 //servidor de destino remotehost=89.214.203.113 remoteuser=moxa remotepass=moxa remotedir=/temp2 //directorio para monitorizar monitorpath=/root/emef_UTE_v000/send //folder for history files, including sent sentfolder=/root/emef_UTE_v000/sent #GPS //porta onde o gps está port=/dev/ttyM6 //velocidade da ligacao ao gps baud=4800 //tempo de espera entre leituras do gps em millisec delay=9500 #app allowexit=1 allowreboot=1 cpudelay=100 startlight=0 togglelight=1 #MPTCS port=/dev/ttyM3 delay=10000 alarm= default BCE=1-2-3 PCE=1-2 #eof

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74 BIBLIOGRAFIA

A thread GPS (ver Figura 5.2) efectua ciclicamente a comunicação com o receptor GPS ligado numa porta RS-232 do Moxa. Neste ciclo são armazenados os dados relativos ao GPS (latitude, longitude, altitude hora e data, número de satélites, qualidade do sinal e velocidade) numa estrutura de dados, para a partilha. Adicionalmente sempre que o sistema não estiver configurado com data e hora é atribuído a data e hora recebidas pelo receptor GPS.

Figura 5.2 – Diagrama de estados da thread GPS

A thread MPTCS (ver Figura 5.3) é responsável por gerir a comunicação via porta série com o MPTCS. Nela reside o código dos comandos e respectiva interpretação da informação necessária para se extraírem os dados obtidos por intermédio do LISA. No início da sua execução, é carregado a lista de equipamentos de onde se pretendem extrair os dados (lista configura no ficheiro Settings) transformado numa sequência de comandos a enviar. Até que chegue o pedido de terminar é executado ciclicamente esta sequência de comandos e armazenados os dados já interpretados numa estrutura de dados a partilhar.

Figura 5.3 – Diagrama de estados da thread MPTCS

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SOFTWARE 75

A thread DataManager (Figura 5.4) tem como função principal a criação de um ficheiro constituído com toda a informação necessária a enviar para o centro de telegestão.

Assim, de modo a manter uma consistência dos dados a enviar procede à leitura de uma forma sequencial e atómica da estrutura de dados partilhados pela thread GPS e thread MPTCS, juntando a informação da identificação do veículo. Tratando-se de programação concorrente a consistência e atomicidade dos dados criados é garantida garças ao uso de mecanismos de exclusão mutua como o mutex da biblioteca pthread.h.

Posteriormente é criado o ficheiro, atribuindo a data e hora ao nome do ficheiro. Onde pela ocorrência de um alarme ou chegado o tempo de ciclo por defeito é movida para a directoria Enviar, caso contrário e movido para a directoria Armazenar.

Antes deste ciclo de leituras e criação do ficheiro, a thread começou por alocar uma espaço de memória dedicado as dados do GPS, MPTCS e da identificação do veiculo. Isto deve-se ao facto de estes dados não ocuparem sempre o mesmo espaço, pois foi permitido a opção de no ficheiro Settings de se poder escolher qual os equipamentos destinados à recolha de dados. Assim, naturalmente o tamanho dos dados armazenados e posteriormente enviados dependem da configuração colocada no ficheiro Settings.

Figura 5.4 – Diagrama de estados da thread Datamanager

Na Figura 5.5, representa-se o mecanismo utilizado para a troca de dados entre as threads. Onde um exemplo de como a informação trocada entre a thread MPTCS e a thread DataManager está representado na estrutura de dados da Figura 5.6

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76 BIBLIOGRAFIA

Figura 5.5 – Mecanismo de troca de dados entre threads

Figura 5.6 – Estrutura de dados criado pela thread MPTCS, relativo ás variáveis dos equipamentos da UTE-2240

A thread FileSender (Figura 5.7) está continuamente a verificar a directoria Enviar à espera de um novo ficheiro. Assim que chegue um novo ficheiro a esta pasta e caso seja a primeira vez, estabelece uma ligação à internet via GPRS, configura os parâmetros da conta cliente FTP , e envia o ficheiro juntamente com a informação do IP da ligação. Este procedimento é executado ciclicamente, sendo que aquando de um envio bem sucedido envia para a directoria Armazenar uma cópia desse ficheiro.

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FASE DE TESTES 77

Figura 5.7 – Diagrama de estados da thread FileSender

O ficheiro criado, com a informação dos dados provenientes do GPS, com as variáveis dos equipamentos e com a identificação do veículo, é construído igualmente ao ficheiro Settings.

Deste modo existem 3 sessões relativas aos dados dos módulos que se vão enviar. (GPS, MPTCS, INFO). Onde a sintaxe do nome do módulo é:

#<nome_modulo>

E os respectivos dados deste módulo

<nome_variavel>=<valor>

Um exemplo desse ficheiro pode ser observado na secção seguinte aquando da demonstração de resultados aos testes da aplicação na plataforma de comunicações.

5.3 Fase de testes

A fase de testes consiste na validação dos diferentes módulos da aplicação desenvolvida em ambiente real. Isto significa que se seguiram com os testes, por forma a comunicar efectivamente com os equipamentos da UTE-2240.

Interessa referir que estes testes foram efectuados em veículos parqueados nas instalações da EMEF. Em que estas intervenções, mesmo que não intrusivas, como era o caso, foram reportadas à empresa proprietária (CP), e ao fabricante (Alstom), pelo facto de o veículo ainda se encontrar em garantia.

A fase de testes iniciou-se com o processo de se validarem as tabelas que descrevem o conteúdo das variáveis dos diferentes equipamentos. Com este propósito, foi desenvolvida uma

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78 BIBLIOGRAFIA aplicação em PC, que implementava apenas o funcionamento do módulo de software dedicado à comunicação com o MPTCS. Deste modo, foi possível a comparação dos valores interpretados por esta aplicação e os obtidos por exemplo com o software de diagnóstico local dos PCE.

Com esta comparação tornou-se possível a validação das tabelas, como também o do correcto funcionamento do módulo de software MPTCS. Um exemplo da aplicação de teste a este módulo de software encontra-se na Figura 5.8, onde se acrescentou somente informação textual para a consola, ajudando assim na interpretação das variáveis.

Figura 5.8 – Exemplo da aplicação de testes para ajuda na interpretação das variáveis lidas

Por fim, passou-se ao teste de toda aplicação já integrada na plataforma de comunicações. Onde se validaram as reestruturações efectuadas no hardware e da correspondente adaptação de funcionalidades efectuadas ao software da plataforma.

Como resultado deste teste apresenta-se de seguida o ficheiro a enviar para o centro de telegestão, contendo os dados do veículo, e da localização geográfica do veículo.

Neste ficheiro constam as variáveis dos equipamento BCE, como resultado da lista de opções colocado no ficheiro Settings.

. . . . . . #MPTCS port=/dev/ttyM3 delay=10000 alarm= default BCE=1-2-3 #eof

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FASE DE TESTES 79

Ficheiro a enviar ao centro de telegestão, onde se procede à monitorização destes dados.

#BCE

BCE1_IN_byte0=01001100

BCE2_IN_byte0=01000000

BCE3_IN_byte0=01001100

BCE1_IN_byte1=00000001

BCE2_IN_byte1=00000001

BCE3_IN_byte1=00000001

BCE1_IN_byte2=00000010

BCE2_IN_byte2=00000011

BCE3_IN_byte2=00000001

BCE1_IN_byte3=00000000

BCE2_IN_byte3=00000000

BCE3_IN_byte3=00000000

BCE1_IN_byte4=00000111

BCE2_IN_byte4=00000111

BCE3_IN_byte4=00000111

BCE1_IN_byte5=00000000

BCE2_IN_byte5=00000000

BCE3_IN_byte5=00000000

BCE1_IN_LoadWeigh=44.0

BCE2_IN_LoadWeigh=56.0

BCE3_IN_LoadWeigh=41.5

BCE1_IN_Brkereal_Rp=0.00

BCE2_IN_Brkereal_Rp=0.00

BCE3_IN_Brkereal_Rp=0.00

BCE1_IN_Brk_The.cab=0.00

BCE2_IN_Brk_The.cab=0.00

BCE3_IN_Brk_The.cab=0.00

BCE1_IN_MainRes_The=3.80

BCE2_IN_MainRes_The=3.80

BCE3_IN_MainRes_The=3.80

BCE1_IN_testresults=00

BCE1_IN_softwre.ref=01.07.02

BCE1_IN_life_signal=213

BCE2_IN_testresults=00

BCE2_IN_softwre.ref=01.07.02

BCE2_IN_life_signal=177

BCE3_IN_testresults=00

BCE3_IN_softwre.ref=01.07.02

BCE3_IN_life_signal=160

BCE1_OUT_byte0=00011010

BCE2_OUT_byte0=00011010

BCE3_OUT_byte0=00011011

BCE1_OUT_byte1=01100000

BCE2_OUT_byte1=01100000

BCE3_OUT_byte1=01100000

BCE1_OUT_byte2=00000000

BCE2_OUT_byte2=00000000

BCE3_OUT_byte2=00000000

BCE1_OUT_ElctEffrt1=0

BCE1_OUT_ElctEffrt2=0

BCE1_OUT_Load_M=56.0

BCE1_OUT_Load_Rp1=44.0

BCE1_OUT_Load_Rp2=41.5

BCE1_OUT_MasterCtrl=0

BCE1_OUT_M/Brk/Cst=00

BCE1_OUT_lifeSignal=68

BCE2_OUT_ElctEffrt1=0

BCE2_OUT_ElctEffrt2=0

BCE2_OUT_Load_M=56.0

BCE2_OUT_Load_Rp1=44.0

BCE2_OUT_Load_Rp2=41.5

BCE2_OUT_MasterCtrl=0

BCE2_OUT_M/Brk/Cst=00

BCE2_OUT_lifeSignal=60

BCE3_OUT_ElctEffrt1=0

BCE3_OUT_ElctEffrt2=0

BCE3_OUT_Load_M=56.0

BCE3_OUT_Load_Rp1=44.0

BCE3_OUT_Load_Rp2=41.5

BCE3_OUT_MasterCtrl=0

BCE3_OUT_M/Brk/Cst=00

BCE3_OUT_lifeSignal=229

#GPS

time=08:55:01

date=08/06/11

satellites=3

quality=1

warn=A

latitude=41.214032

longitude=-8.662533

altitude=26

speed=0.000000

#INFO

unidade=UTE 2277

#eof

Por fim a comunicação, a obtenção e visualização, no centro remoto de telegestão veio a validar a conformidade das configurações das comunicações GPRS, com a troca e dados pelo protocolo FTP.

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Capítulo 6

6. Conclusões e Perspectivas de Desenvolvimento

O objectivo principal estipulado para este trabalho foi concretizado. Face ao desconhecimento inicial de uma abordagem para a aquisição de variáveis do veículo, foi encontrada uma solução que possibilitou a obtenção dos dados de uma forma segura e abrangente.

O estudo do protocolo de rede WorldFIP revelou-se no elemento fundamental na exploração e interpretação de um software de gestão de rede, superando-se assim a dificuldade inicial pelo facto da inexistência de documentação apropriada.

Deste modo foi possível a escolha de uma metodologia, de entre três sugeridas no início do projecto, em que:

Possibilitou a obtenção de resultados a prazo deste trabalho.

Foi possível a aquisição de variáveis pertencentes a todos os equipamentos de interesse

à monitorização e diagnóstico remoto.

A sua implementação não foi intrusiva, respeitando assim os padrões de segurança

necessários neste tipo de sistemas.

6.1 Perspectivas de desenvolvimento

Nesta aplicação desenvolvida ficou pendente a aquisição de mensagens do sistema. Sendo no entanto de fácil aplicação a aquisição das massagens de erro e estado de comunicação dos equipamentos. O mesmo não se aplica as mensagens referentes ao diagnóstico local de alguns equipamentos. A sua aquisição requer o mesmo processo de validação que aquele efectuado para as variáveis.

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82 BIBLIOGRAFIA

Como uma perspectiva ao desenvolvimento desta aplicação sugere-se explorar a redundância dos módulos processadores de rede FIP-TCS. Onde ligando a plataforma de comunicações aos dois módulos, pretende-se aumentar o débito de dados recebidos pela porta série. Assim serão repartidos os pedidos de variáveis pelos dois módulos, duplicando-se o débito de dados do presente momento.

Outro facto a explorar está relacionado com configuração em tracção múltipla, ou seja, quando estão mais do que uma unidade acopladas. Sugere-se que desta forma, as plataformas existentes em cada unidade cooperem entre si funcionado de forma redundante.

Por fim, e seguindo o exemplo implementado pelos projectos europeus referenciados no inicio deste relatório, sugere-se uma reformulação no formato dos dados trocados entre plataforma de comunicações e o centro de telegestão.

Assim, em vez da sintaxe, #<nome_modulo>, <nome_variavel>=<valor>, para os dados a enviar guardados no formato TXT sugere-se uma equivalente implementada em XML. Pela característica modular do software desta aplicação esta alteração será de fácil implementação.

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Bibliografia

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[5] InteGRail., "Intelligent Integration of Railway Systems." [Online] http://www.integrail.info/default.htm.

[6] IEC, TC9 WG22., "TCN - Train Communication Network." 1999. 61375 - 1.

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[8] UIC, International Union of Railways., "Information transmission in the train." UIC - leaflet 556.

[9] Robert Itschner, Claude Pommerell, Martin Rutishauser., "GLASS: Remote Monitoring of Embedded Systems in Power Engineering." IEEE Internet Computing, Volume 2, Number 3. May-June 1998.

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[11] TrainCom., "Integrated Communication System for Intelligent Train Applications." [Online] http://www.traincom.org/.

[12] Franco, Augusto Costa., "Sistema de Diagnóstico de Avarias Intelegente para Manutenção Ferroviária." Uma aplicação no campo ferroviário utilizando racíocinio baseado em casos, Tese de mestrado. Porto : FEUP, Novembro 2001.

[13] Alstom., "Unidades Triplas Eléctricas Série 2240." Manual de Conduçao, Revisão C, Contrato CP nº 550000987. Junho 2004.

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84 BIBLIOGRAFIA [14] MOXA., "UC-7420/7410 User’s Manual." Fourth Edition. November 2005.

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[15] Alstom., "Train Information Network." Manual de Manutenção de Componetes UTE serie 2240. Contrato CP Nº 5500000987.

[16] Frenos, KNORR., "DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ELECTRÓNICO µMICEF." Monitorización Inteligente y Control Electroneumático de Freno. 05.09.03. ISTL 17030/1.

[17] Alstom., "Unidade Central de Processamento." Manual de Manutenção de Componetes UTE série 2240. Contrato CP Nº 5500000987.

[18] ALSTOM., "FIP Network General Introduction." France : s.n., 2000. ALS 50249 b-en.

[19] Alstom., "Train Control Network." Manual de Manutenção de Componen UTE serie 2240. Contrato CP Nº 5500000987.

[20] CENELEC., "EN 50170." General Purpose Fied Communication System, Vol 3/3 (WorldFIP).

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Anexo A BCE - OUTPUT

Byte Variavel Descrição #bit Anotações 0 To know whether the cab is

active or not 1 = the cab of the car is active 1

0 Auxiliary brake activated 1 = no auxiliary brake 1

0 CONVEL activated 1 = CONVEL is ON (powered-up) 1

0 Electrodynamic brake not available on propulsion case 1

1 = Electrodynamic brake NOK 1

0 Electrodynamic brake not available on propulsion case 2

1 = Electrodynamic brake NOK 1

0 Brake test request 1 = test request 1

0 Propulsion not available on propulsion case 1

1 = propulsion NOK 1

0 Propulsion not available on propulsion case 2

1 = propulsion NOK 1

1 Fade in progress 1 = Fade is activated 1

1 Wheelslide detection in PCE1 1 = wheelslide detected 1

1 Wheelslide detection in PCE2 1 = wheelslide detected 1

1 CONVEL activation 1 = CONVEL is active 1

1 Status of B09.4 valve 1 = B094 valve is ON 1

1 Status of emergency brake 1 = emergency brake active 1

1 B07 pressure 1 = IOz_NB_B07PRESS_LI 1

1 Boolean spare 1

3 Electrical effort achieved by propulsion case 1

Signed byte :1 bit = 1 kN -40 (brake) to 60 (propulsion)

8

4 Electrical effort achieved by propulsion case 2

Signed byte :1 bit = 1 kN -40 (brake) to 60 (propulsion)

8

5 Motor car loadweigh in Tons Unsigned byte :1 bit --> 0,5 Ton 0x00 --> 0 Ton, 0xC8 (200) --> 100 Tons, 0xFF --> 127,5 Tons

8

6 Trailer 1 loadweigh in Tons Unsigned byte :1 bit --> 0,5 Ton 0x00 --> 0 Ton, 0xC8 (200) --> 100 Tons, 0xFF --> 127,5 Tons

8

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86 ANEXO A

7 Trailer 2 loadweigh in Tons Unsigned byte :1 bit --> 0,5 Ton 0x00 --> 0 Ton, 0xC8 (200) --> 100 Tons, 0xFF --> 127,5 Tons

8

8 Master controller analog value in percent. Negative when braking.

Signed byte : -128 --> - 100%, -100 --> - 100%, 0 --> 0%, 100 --> 100%, 127 --> 100%

8

9 Motor / brake / coast selection Unsigned byte :0 = coast, 1 = motor, 2 = brake, others values = coast

8

10 Life signal Unsigned byte : 0 --> 255 8

11 Integer spare 8

BCE - INPUT

Byte Variavel Descrição # Anotações 0 Control Arranque Compressor 1 = Started, 0 = Stopped 1

0 Control Caudal Compressor Fault 1 = Fault C.C 1 0 Compressor Control Equipment

Fault 1 = Fault E.C.C 1

0 Compressor Command Fault 1 = Fault M.C 1 0 Compressor Over Temperature

Fault 1 = Over temperature 1

0 CONVEL brake actuation 1 = CONVEL applies brake 1

0 To advise when Emergency brake is activated

1 = Emergency brake activated 1

0 Electric Brake Cut Off 1 = E.B. cut off 1

1 Safety loop status 1 = closed 1

1 Speed sensor fault 1 = fault 1

1 One axle failure 1 = fault 1

1 Several axle failure 1 = failure present 1

1 Wheelslide control system fault 1 = fault 1

1 AW4.1 B02.B control bloc failure

1 = fault 1

1 AW4.1 B09.3 control bloc failure 1 = fault 1

1 Blending activation 1 = activated 1

2 Vehicle identification No use 1

2 Vehicle identification No use 1

2 CB08A FIP bus card failure 1 = fault 1

2 EB01B.1 card failure 1 = fault 1

2 EB01B.2 card failure 1 = fault 1

2 Load sensor fault 1 = fault 1

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ANEXO A 87

2 Pressure sensor fault 1 = fault 1

2 Electric Brake fault 1 = fault 1

3 Braking fault 1 = fault 1

3 One pressure transducer failure 1 = fault 1

3 General brake failure 1 = fault 1

3 Main pipe pressure sensor fault 1 = fault 1

3 To advise when magnetic valve of the boggie 1 is isolated (B17.1)

1 = isolated 1

3 To advise when magnetic valve of the boggie 2 is isolated (B17.2)

1 = isolated 1

3 MB03 fault 1 = fault 1

3 MB04 fault 1 = fault 1

4 Pressure threshold in brake cylinder at boggie 1 level (B20.1)

1 = pressure > 0,8 bar, 0 = pressure < 0,5 bar

1

4 Pressure threshold in brake cylinder at boggie 2 level (B20.2)

1 = pressure > 0,8 bar, 0 = pressure < 0,5 bar

1

4 Holding brake activation 1 = activated 1

4 Low speed threshold 1 = speed > 5 km/h, 0 = speed < 3 km/h

1

4 Brake substitution in progress 1 = substitution in progress 1

4 To advise when parking valve is isolated (B18.F)

1 = isolated 1

4 Hardware output of BCE for switch pressure B18.H

1 = output set to 1 1

4 Hardware output of BCE for switch pressure B18.G

1 = output set to 1 1

5 To advise when parking brake is released (B18.H). Value of the pressure shall be filtered (or with hysteresis) to avoid glitching

1 = pressure > 6 bars 1

5 To advise when parking brake is applied (B18.G). Value of the pressure shall be filtered (or with hysteresis) to avoid glitching

1 = pressure < 1,8 bars 1

5 To advise when propulsion is cut 1 = propulsion is cut 1

5 Wheelslide fault 1 = fault 1

5 Wheelslide detection 1 = Wheelslide on progress 1

5 Incorrect service condition detected

1 = incorrect service condition detected

1

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88 ANEXO A

5 Train cut detected 1 = train cut detected 1

5 Boolean spare 1

6 Loadweigh of the car in Tons Unsigned byte :1 bit --> 0,5 Ton 0x00 --> 0 Ton, 0xC8 (200) --> 100 Tons, 0xFF --> 127,5 Tons

8

7 Brake Pipe (BP) real pressure Unsigned byte :1 <--> 0,05 bar 8

8 B02.B Transducer pressure (Brake Pipe theoretical pressure)

Unsigned byte :1 <--> 0,05 bar 8

9 B09.3 Transducer pressure for service brake (Main Reservoir Pipe (MRP) theoretical pressure)

Unsigned byte :1 <--> 0,05 bar 8

10 Selftest results Unsigned byte : 0 : not executed, 1 : execution in progress, 2 : finished without fault, 3 : finished with fault, 4 : aborted

8

11 X value among the X.Y.Z software reference

Unsigned byte. 8

12 Y value among the X.Y.Z software reference

Unsigned byte. 8

13 Z value among the X.Y.Z software reference

Unsigned byte. 8

14 Life signal Unsigned byte : 0 -> 255 8

15 Integer spare Unsigned byte 8

16 Integer spare Unsigned byte 8

17 Integer spare Unsigned byte 8

18 Integer spare Unsigned byte 8

19 Integer spare Unsigned byte 8

20 Integer spare Unsigned byte 8

21 Integer spare Unsigned byte 8

22 Integer spare Unsigned byte 8

23 Integer spare Unsigned byte 8