Una piattaforma unica per i trasporti

Da un ambiente eterogeneo…
Bus e treni adibiti al trasporto pubblico utilizzano in misura sempre maggiore sistemi di comunicazione elettronici per garantire da un lato una maggiore economicità e affidabilità dei mezzi e dall'altro migliori standard, in termini di confort e di servizio, per gli utenti. Purtroppo la presenza di un numero sempre crescente di dispositivi oramai “datati” rappresenta un serio ostacolo al raggiungimento di una maggiore efficienza a livello di costi. La presenza di numerosi sottosistemi rappresenta un onere non indifferente per quanto concerne le riparazioni. Senza dimenticare che una struttura non omogenea è fonte di problemi di notevole entità per la rete di controllo e di acquisizione dati del trasporto pubblico che opera seguendo differenti modalità e utilizza strutture dati di vario tipo. Queste in sintesi le problematiche che SRWT e cinque operatori di trasporto regionale dovevano affrontare. Finora, sui circa 2.500 bus e tram della rete di trasporti, per la bigliettazione veniva utilizzato un computer di bordo con la associata console di visualizzazione per il guidatore. In aggiunta era stato previsto un secondo computer nella cabina di guida atto a espletare compiti di controllo dell'itinerario e di comunicazione, oltre che di controllo del display per le informazioni ai passeggeri, degli annunci di fermata e di interscambio. A causa della presenza di cinque operatori di trasporto separati, una per ogni regione della Vallonia, si era reso necessario il ricorso a parecchi sistemi che espletavano le medesime funzionalità. Tutto ciò contribuiva anche a complicare il lavoro per l'autista, poiché all'interno di ogni bus o durante il cambio di linea poteva trovarsi nella condizione di operare con un'infrastruttura differente.
Allo scopo di unificare i diversi apparati e conseguire una maggiore efficienza in termini di costi, SRWT/TEC ha deciso di equipaggiare l'intera flotta di mezzi con un nuovo sistema di gestione unificato. Quest'ultimo doveva essere basato su un singolo, in modo da centralizzare tutte le operazioni di elaborazione per emissione biglietti, annunci e informazioni per i passeggeri, identificazione della località, acquisizione dati, comunicazioni all'interno del veicolo (attraverso il bus Can), diagnostica del sistema e gestione delle comunicazioni interne/esterne. Al fine di aumentare la disponibilità e diminuire i costi di manutenzione dei veicoli era necessario ottimizzare il tempo medio di riparazione o Mttr (Mean time to repair). Un'ulteriore richiesta era rappresentata dalla possibilità di implementare future funzionalità come ad esempio telecamere posteriori, sistemi interni di video sorveglianza, connessione in rete con apparecchiature mobili o sistemi per il conteggio dei passeggeri.

… a una soluzione unificata
Nella fase di valutazione preventiva, SRWT/TEC ha esaminato parecchie soluzioni a livello di sistema, molte delle quali non erano in grado di offrire tutte le funzionalità richieste. Altre invece prevedevano il ricorso a sistemi di elaborazione distribuiti, onerose dal punto dell'implementazione hardware e che generalmente non garantivano la possibilità di un successivo consolidamento dell'hardware stesso. Complessivamente, tutte le soluzioni prese in considerazione comportavano oneri aggiuntivi in termini di costi e di manutenzione. In definitiva si trattava di scegliere tra soluzioni che prevedevano messe a punto di ampia portata oppure soluzioni aperte basata su progetti custom, opportunamente adattate per soddisfare le esigenze attuali e nel contempo in grado di far fronte a quelle future, come appunto quella proposta da Kontron con le sue piattaforme di elaborazione embedded. Kontron era già riconosciuta da SRWT/TEC come un fornitore di riferimento nel settore dei trasporti. Grazie all'ampia gamma di servizi Odm per lo sviluppo di sistemi custom, Kontron era in grado non solo di sviluppare e produrre il computer di bordo, ma anche tutte le periferiche richieste come ad esempio la console per il guidatore e i lettori di badge Rfid, assumendosi quindi la responsabilità dell'implementazione dell'intera piattaforma hardware. Per i responsabili di SRWT/TEC si trattava di una soluzione particolarmente efficiente: un unico fornitore in grado di gestire il progetto del sistema custom e realizzare tutti i componenti, core di elaborazione compreso. Un approccio di questo tipo permetteva di semplificare la gestione della catena di fornitura consentendo a SRWT/TEC di concentrarsi esclusivamente sulle attività di propria competenza.

Un contatto diretto
Il fatto di poter interagire direttamente con i responsabili dello sviluppo di Kontron e di ottenere risposte concrete a tutte le loro domande e alle loro esigenze - come ad esempio quelle relative all'ottimizzazione del progetto per ridurre il Mttr - ha rappresento un vantaggio di notevole entità per gli ingegneri di SRWT/TEC. Questi ultimi sono stati in grado di procedere alla programmazione del software applicativo per i nuovi sistemi grazie alla disponibilità delle schede di valutazione fornite da Kontron che hanno permesso di valutare le funzionalità del sistema di gestione nelle fasi iniziali del progetto. Grazie alla messa a punto di un flusso di lavoro particolarmente efficiente, i sistemi della serie Venturo sono stati annunciati nel 2010. L'integrazione del sistema di gestione nei veicoli sarà gestito da Fabricom-GTI, azienda partner in joint venture di Kontron, all'interno dei depositi degli operatori di trasporto regionali.

Venturo CBox: il computer centrale
Il nucleo centrale della piattaforma per la gestione del veicolo Venturo è il computer Venturo CBox, basato su processori Atom di Intel in architettura x86 e conforme alle specifiche EN50155. Rispetto a progetti basati su architetture Risc dedicate, una soluzione in architettura x86 assicura notevoli migliorie per quanto riguarda la parte grafica, maggiori prestazioni e la possibilità di gestire connessioni in rete particolarmente complesse. Si tratta di un fattore estremamente importante in quando il sistema di gestione sarà connesso in rete attraverso interfacce Ethernet e seriali, oltre che con reti Wlan e 3G Gsm. Un ulteriore vantaggio è rappresentato dal fatto che l'architettura x86 assicura un elevato livello di compatibilità software con i sistemi IT presenti nel centro di controllo. Essendo x86 un'architettura di tipo general-purpose, il sistema può garantire il supporto di future funzionalità, come ad esempio la videosorveglianza e la cartellonistica digitale. Per il progetto del sistema è stato deciso di utilizzare il computer-on-module nanoETXexpress-SP compatibile con le specifiche Com Express - di dimensioni pari a quelle di una carta di credito -che integra un processore Intel Atom estremamente efficiente in termini di consumi. I computer-on-module includono i componenti del nucleo centrale di elaborazione come il processore, chipset e interfacce Pc standard all'interno di un modulo a innesto con prestazioni scalabili. L'integrazione di componenti del sistema aggiuntivi e l'implementazione di interfacce specifiche per la particolare applicazione sono gestite attraverso una scheda carrier progettate dall'utente. Per garantire la massima compattezza dimensionale del computer di bordo vengono utilizzare due schede sovrapposte. La scheda carrier superiore integra nanoETXexpress-SP, 4 switch Ethernet e un Ssd o hard disk Sata per applicazioni automotive da 2,5” opzionale. La scheda inferiore contiene il modulo 3G Gsm per le comunicazioni wireless (che supporta gli standard HSxPA, Umts, Gprs ed Edge), un modulo WiFi per la connessione in rete in modalità wireless con Wlan Ieee 802.11/a/b/g, oltre a un modulo Gps con giroscopio e interfaccia per odometro (sensore elettronico di velocità) per la localizzazione relativa. In definitiva, il computer di bordo integra all'interno di un alloggiamento di alluminio robusto - caratterizzato da grado di protezione IP54 e che non richiede la presenza di ventole - tutti i componenti e le interfacce necessarie per il nuovo sistema di gestione del veicolo progettato per operare in intervalli di temperatura estesi, come richiesto per il funzionamento a bordo i bus.
Il progetto delle interfacce del computer di bordo è stato improntato a criteri di ergonomicità. I tre connettori per le antenne Gsm, Gps e Wlan sono posizionati sul lato dell'alloggiamento opposto a quello dove si trovano tutti gli altri connettori, in modo da assicurare un cablaggio più ordinato. Un connettore estremamente robusto a 90 pin per applicazioni automobilistiche gestisce tutti gli I/O oltre all'alimentatore. I canali Fast Ethernet possono essere collegati sfruttando 4 connettori M12, mentre un connettore DSUB a 50 pin viene utilizzato per riunire tutti i segnali di comunicazione e collegare l'unità di alimentazione alla console del guidatore attraverso un singolo cavo che può arrivare a 15 metri di lunghezza. Un approccio di questo tipo permette di ridurre il numero dei connettori di interfaccia, accelerando le operazioni di rimozione e di installazione dei sistemi, con conseguenze favorevoli sui tempi di manutenzione. Operazione quest'ultima abbastanza rara grazie a un Mtbf di 80.000 ore garantito sull'intervallo di temperatura compreso tra -25 e +70 °C.

Il sottosistema audio e voce Gsm
Progettato come sistema indipendente, il sottosistema audio e voce Gsm Venturo GBox abbina funzionalità di chiamate di emergenza con un commutatore audio integrato. Esso può essere posizionato dovunque in prossimità delle sorgenti audio per minimizzare il numero di cablaggi richiesto. Indipendentemente dal computer di bordo, il box audio espleta importanti funzioni di sicurezza. L'attivazione di uno dei due commutatori di emergenza avvia automaticamente una connessione vocale attraverso un modulo Gsm integrato. Ad esempio, in caso di emergenza una connessione vocale può essere instradata direttamente tra il compartimento dei passeggeri o tra la cabina dell'autista e il centro di controllo (deposito) mentre un Sms contenente i dati relativi alla localizzazione viene inviato automaticamente in modo da assicurare la necessaria assistenza. Per il controllo di queste opzioni di sicurezza di fondamentale importanza, così come delle tabelle di commutazione per cinque sorgenti audio differenti su tre uscite audio - di cui una amplificata - questo sistema dispone di un'unità di elaborazione Java embedded basata su un processore Arm 9. Ciò consente l'impiego del modulo Gsm Voice&Audio come dispositivo autonomo, indipendente da qualsiasi tipo di computer di bordo, garantendo in tal modo i più elevati livelli di affidabilità. Anche per Venturo GBox è stato adottato un cablaggio “intelligente” che prevede un connettore Sma per l'antenna e un connettore maschio rettangolare IP68 per applicazioni automobilistiche dotato di 56 pin posto sul lato opposto dell'alloggiamento, anch'esso caratterizzato da un grado di protezione IP54. Modulo di tipo fanless, Venturo GBox è conforme alle specifiche EN50155.

Una ricca dotazione di periferiche
Oltre ad aver sviluppato e prodotto il sistema di elaborazione centrale e il modulo Gsm voce e audio, Kontron ha anche messo a punto i componenti periferici richiesti come ad esempio la console per l'autista e il lettore di badge Rfid. La console, dotata di touch screen da 8,4”, è l'interfaccia operatore dell'intero sistema di gestione. Come opzioni sono previste una stampate per biglietti e un display fluorescente a due righe il cui compito è fornire informazioni all'utenza: entrambe possono essere integrate nella console del guidatore e controllata singolarmente dal computer di bordo attraverso interfacce RS-422 (EAI-422 in America). Poiché il sistema di gestione messo a punto da Kontron fa ricorso a interfacce standard, è possibile utilizzare console prodotte da altri fornitori. Il lettore di badge Rfid consente la lettura simultanea di due schede Rfid conformi alla normativa ISO 14443A/B. Le schede possono rimanere inserite in modo permanente e sicuro senza rischi di distruzione o distacco accidentale imputabili alle sollecitazione e alle vibrazioni che si generano durante il funzionamento del veicolo. Esso viene anche utilizzato per espletare compiti di autorizzazione e identificazione dell'autista e del controllore.