Bombardier

Le train "Ethernet" de Bombardier

Des trains régionaux allemands et néerlandais livrés actuellement par Bombardier comportent un réseau Ethernet embarqué. Cette utilisation du protocole Ethernet pour la gestion des données de commande de la rame est une première mondiale.

En effet, ce protocole n’avait jusqu’alors été utilisé qu’à de rares reprises, uniquement pour les systèmes de divertissement passagers. Par rapport aux réseaux conventionnels (Train Communication Network ou TCN),les systèmes Ethernet permettront de réduire les coûts tout en augmentant les fonctionnalités.
Jusqu’à présent, le seul exemple d’utilisation du protocole Ethernet dans des applications embarquées était la télévision en circuit fermé (CCTV) à des fins d’information et de divertissement.
La plupart des systèmes présents à bord d’un train utilisaient chacun un système d’interconnexion ou des réseaux différents, et le fonctionnement du train dépendait d’un réseau ferroviaire spécifique appelé TCN.
Or, les équipes de Bombardier Transportation ont maintenant mis au point un nouveau système dans lequel l’Ethernet gère l’ensemble des équipements embarqués de la rame. Si l’ancien et le nouveau réseau, les anneaux Ethernet et le réseau TCN, devront coexister dans les premiers projets étudiés, l’Ethernet est appelé à supplanter définitivement le réseau TCN d’ici deux à trois ans.

Le système de BombardierTransportation sera le tout premier à intégrer toutes les technologies intelligentes embarquées au sein d’un réseau Ethernet unique, les premiers projets ferroviaires sans réseau TCN reposant donc exclusivement sur un réseau Ethernet étant déjà dans les cartons à dessin des ingénieurs de l’entreprise.

Pour les trains régionaux livrés actuellement en Allemagne et aux Pays-Bas, le réseau Ethernet est déjà capable de déterminer la composition de la rame, à savoir le type de voiture,l’ordre dans lequel elles sont accouplées, et leur sens de marche (pour ouvrir les portes du bon côté, etc.), alors que le réseau TCN est utilisé pour les communications à travers la rame.
« Nous travaillons sur un projet dans lequel le réseau TCN ne sera conservé que pour les connexions locales, alors que les communications à l’échelle du train passeront par l’ETB (backbone Ethernet). La mise en service devrait débuter à la fin de l’été. C’est l’étape de transition vers une rame 100 % Ethernet. Le réseau achemine tous les types de données de commande, de sécurité et d’information des passagers, par ex. les données émises par les caméras de surveillance, les annonces passagers, les données d’exploitation du train et de contrôle des fonctions des voitures (ouverture/fermeture des portes, propulsion éclairage....). Toutes les fonctions, à l’exception de la signalisation et de l’accès à Internet seront gérées par le protocole Ethernet. » explique Klas Englund, responsable des produits TCMS chez Bombardier Transportation Suède.

Westermo fournit différents éléments de base du réseau : les switchs administrés avec anneau redondant, les switchs administrés de rame, les répéteurs embarqués et les switchs non administrés.
Une voiture contient en moyenne entre 2 et 4 switchs, et chaque rame entre 2 et 8 voitures. 400 switchs ont été livrés, avec à chaque fois, un switch faisant office de répéteur. L’utilisation de répéteurs n’est nécessaire que dans les rames longues car les segments Ethernet ne fonctionnent que sur une distance de 100 m.

Le principal intérêt du remplacement des réseaux TCN par des réseaux Ethernet est la réduction des coûts et l’amélioration des fonctionnalités. Les produits Ethernet durcis et les connaissances nécessaires à leur mise en oeuvre sont désormais largement diffusés, et ce, même pour des taux de transmission de données et des largeurs de bandes passantes importantes, alors que les connaissances et les équipements indispensables pour exploiter les réseaux spécifiquement ferroviaires sont très pointus et engendrent donc des coûts élevés. Les utilisateurs exigent, en outre, des bandes passantes de plus en plus importantes pour pouvoir faire face à des exigences de diagnostic plus fortes et pour gérer les fonctions de sécurité audio/vidéo ainsi que la télévision en circuit fermé (CCTV).

« Les candidats pour cette coopération étaient nombreux. Ces produits ont toutes les chances de définir de nouvelles normes des technologies ferroviaires. Si nous avons fait le choix de Westermo, c’est tout d’abord parce que leur gamme présentait un concept intéressant et prometteur qui pourrait servir de plateforme pour la mise en oeuvre de futures extensions. Nous avons, également apprécié les possibilités d’adaptation à nos besoins et d’intégration de nos solutions logicielles spécifiques à ces produits, » ajoute Klas Englund.
Une version avec des connecteurs M12 en façade ont été spécifiquement développés. Des ajustements ont aussi été opérés afin de se mettre en conformité avec la norme ferroviaire concernant la compatibilité électromagnétique (CEM) et avec quelques autres normes environnementales.
De leur côté, les ingénieurs de Bombardier ont mis au point un logiciel spécifique qui a été intégré aux switchs.

RedFox Rail est une série de commutateurs et de routeurs approuvés pour une utilisation ferroviaire conformément à la norme EN50155. RedFox Rail prend en charge 8 ou 12 ports de commutateur M12 10 / 100Base-TX et jusqu'à 4 ports de routeur M12 10 / 100Base-TX. Tous les ports prennent en charge la négociation automatique de la vitesse et de la connectivité duplex, le franchissement automatique et la polarité automatique. Les ports de routeur prennent également en charge une fonction de contournement, dans laquelle le commutateur contournera la communication en cas de perte d'alimentation ou de dysfonctionnement du commutateur. La gestion peut facilement être effectuée à partir de l'outil de configuration IP basé sur Windows, à l'aide de SSH ou de SNMP (v1 et v2c). RedFox Rail prend en charge la redondance du réseau de couche 2 grâce au protocole éprouvé FRNT v0 de Westermo pour la reconfiguration rapide de la topologie en anneau. Le protocole RSTP / STP peut également être utilisé en cas de topologie complexe. D'excellentes propriétés en temps réel sont proposées via la prise en charge prioritaire des couches 2 et 3 avec quatre files d'attente prioritaires. Les commutateurs prennent également en charge la surveillance IGMP pour une utilisation efficace de la bande passante et un client DCHP et un agent de relais. Plusieurs protocoles de routeur sont pris en charge par les versions de routeur RedFox Rail.

"A l'avenir, les produits Westermo seront utilisés sur tous les types de véhicules ferroviaires, des tramways aux locomotives", a conclu M. ENGLUND.