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António José Duarte Figueiredo Guilherme dos Santos Localização

1. e reeeerera re reeaa e reean rrenan erananrenna Tabela 16 Caracter sticas adicionais para o GSM R serranas Tabela 17 Exemplo de entradas para a base de dados para o LDA cccccccseeeeeeceeeeeeeeeeees 6 CONCLUS ES E VIS O DO FUTURO Localiza o de Comboios Via R dio CAP TULO 1 o A i e Es INTRODU O 1 1 Motiva o e Enquadramento Com o aparecimento de novas tecnologias os sistemas de comunica es foram evoluindo existindo actualmente um sistema celular privado da REFER Rede Ferrovi ria Nacional EP designado por Sistema R dio Solo Comboio permitindo este comunica es de voz e dados O R dio Solo Comboio RSC um sistema de transmiss o que visa essencialmente a comunica o entre o agente regulador da circula o e os maquinistas com o objectivo de transmitir informa es auxiliares de explora o Para esse efeito a linha ferrovi ria encontra se dividida em v rios tro os denominados por sectores de regula o Em cada sector de regula o funciona um sistema de R dio Solo Comboio independente existindo um canal de voz que permite estabelecer as seguintes comunica es Agente regulador lt gt Maquinista fun o mais usual Agente regulador lt gt Revisor Agente regulador lt gt Passageiros Agente regulador lt gt Esta o Esta o lt gt Maquinista Por concep o do sistema apenas poss vel o estabelec
2. Code phase e Carrier Phase cccccccccccccccsecccccuseecceuececsuueeecsuueecsauecessuueeessseeeseueeesseneeessuesessgeeenas 26 Figura 31 Compara o entre os c digos do sat lite e do receptor l erre 26 Figura 32 Compara o entre os c digos do sat lite e do receptor 1 erre 27 Figulaso Codigo C AVErsSUS PONadOra at okiiaa ds cnet a aaa aeden gauche aE aN 27 Figura 34 Determina o da Hora Precisa I ccccsssceccsscecceeececcseecceuececseuececseeeeeseuseeessueeessuseeessaeeessaaeees 28 Figura 35 Determina o da Hora Precisa Il ccccssccccssscecceeececcesececeeceeceueeecseueeeseeeecseueeesseseeessagseeeseneees 28 Figura 36 Determina o da Hora Precisa II eee rear rear rre narra narra anna erenanana 28 Figura 37 Determina o da Hora Precisa IV ccccsecccccseeeeeceeeeeeseeeeeeeeeeeeseeeeeeseeeeeseeeeeeseaeeesseeeeessgeeeesaeees 29 Figura 38 Plano de requeNCIaS asas ssa stedisbadivnes dadniedaw nabo pucbso Ea ao dass Dadas danada ia aninia cas Dado Ou ads nar Saiu 32 FIquraSY Valores JeETFO asim esisan ias iias sida sitio asia daria nad nais aii agia E ice ia iai Senda 33 Figura 40 N mero de Sat lites visualizados num dia reter aeereraaa aaa eraa nana earenaanaa 33 Figura 41 Entidades do sistema GSM cccccccescccceeeeeccesececceueeeceeeeeceusecsauseesseueeessaeeeesaueeesseneseeensagsees
3. Modem GSM P gina 57 Localiza o de Comboios Via R dio Em resumo para extender a rede do R dio Solo Comboio para o GSM foi necess rio desenvolver uma extens o do algoritmo da ORD colocar uma placa filha na ORD instalar um m dulo de GSM e redesenhar a placa SE550 ILO 3 4 2 1 Altera es necess rias de hardware As altera es efectuadas dispensaram altera es de cablagem exterior utilizando o cabo e o suporte de antena j instalados e sem necessidade de novas fura es Para tal foi necess rio gt Incluir um m dulo GenSM 2 da SAGEM m dulo GSM no interior do sub bastidor Tx Rx gt Substituir a ORD pela ORD alterada acr scimo de duas portas RS 232 gt Substituir o conversor DC DC por um conversor DC DC da MELCHER de refer ncia EP 3040 7R e com duas tens es de sa da 13 6 Vpc 8A e 3 6Vpc 1A gt Incluir um combinador de antena KATHREIN 728954 gt Substituir a antena actual pela antena dual mode K702061 do mesmo fornecedor gt Substitui o no SE550 da carta SE550 ILO Altera o da cablagem interna do sub bastidor Tx Rx Nota 1 As liga es aos sistemas de Interfonia e de An ncio a Passageiros continuaram tal como estavam Nota 2 As comunica es em fonia atrav s da rede GSM s o em half duplex por imposi o da BG550 e do microtelefone usado 3 4 2 2 Altera es necess rias de programa o Foi necess rio especificar e desenvolver novos algoritmos para permitir o
4. P gina 75 Localiza o de Comboios Via R dio 08 Ora 545 4 M 46 9 M campo vazio campo vazio N mero de Sat lites que foram monitorizados HDOP Altitude Metros acima do n vel do mar Altura do ge ide n vel do mar abaixo do elips ide WGS84 tempo em segundos desde a ltima actualiza o Identifica o ID da esta o DGPS GLL Posi es Geogr ficas Latitude e Longitude GLL 4916 45 N 12311 12 W 225444 A 4916 46 N 252 W 225444 A Latitude 49 16 45 N Longitude 1250 2LL 412 W Dados calculados s 22 54 44 UTC Dados v lidos GSA DOP do GPS e sat lites activos GSA A 3 04 05 09 12 24 2 5 1 3 2 1 39 A DA a NO HH MN e W UM Selec o autom tica dos c lculos em 2D ou 3D M manual C lculos a 3D PRN dos sat lites usados para o c lculo espa o para 12 DOP HDOP VDOP GSV Sat lites em monitoriza o GSV 2 1 08 01 40 083 46 02 17 308 41 12 07 344 39 14 22 228 45 75 2 1 08 01 40 J83 46 N mero de frase dos dados completos Frase 1 de 2 N mero de sat lites monitorizados N mero PRN do sat lite Eleva o graus Azimute graus Pot ncia do sinal quanto mais alto melhor lt repetir at 4 sat lites por frase gt Podem existir at 3 frases GSV num pacote de dados RMC Recomenda o GPS m nima recomendada Dados de tr nsito RMC 225446 A 4916 45 N 12311 12 W 000 5 054 7 191194 020 3 E 68 225446 A 4916 45 N T2311 127W OO 054 7
5. o de 1 Linha Posto Fixo NEC Portugal Edi o 2000 Sistema R dio Solo Comboio Curso de Manuten o de 1 Linha Posto M vel NEC Portugal Edi o 2000 Revista FERXXI da Associa o para o Desenvolvimento Ferrovi rio ADFER Drane C Positioning Systems in Intelligent Transportation Systems Artech House Publishers Boston e London Localiza o de Comboios Via R dio SITES g et 20 WWW UIC asso fr 21 www alcatel com 22 www ertms com 23 www eirene uic org 24 www etsi org 25 www invensys com 26 www alstom com 27 www transport bombardier com 28 www ansaldo it 29 www railjournal com 30 www galileosworld com 31 www siemens com 32 www trainweb org P gina 151
6. o vai precisar e do aspecto econ mico Eis algumas quest es que se podem considerar antes de tomar uma decis o Necessita se de uma posi o fixa ocasional ou de um encaminhamento exacto Necessita se de medir exactamente a velocidade A economia mais importante do que a precis o O consumo de pot ncia um factor importante Ter o receptor que operar em altas condi es din micas sujeito a acelera es e altas velocidades v v v v v Com tantos receptores no mercado til delinear os tipos principais de receptores dispon veis suas filosofias de projecto e algumas vantagens e desvantagens Um receptor localiza um sat lite pela recep o de seu sinal Sinais de apenas quatro sat lites s o necess rios para obten o de uma posi o fixa tridimensional mas desej vel que um receptor localize mais do que quatro sat lites simultaneamente Quando o utilizador se desloca o sinal de um sat lite pode ser bloqueado repentinamente por algum obst culo restando um n mero de sat lites suficientes para orienta o A maioria dos receptores localiza 8 a 12 sat lites simultaneamente Um receptor n o melhor do que outro por localizar mais sat lites A localiza o de sat lites significa conhecer suas posi es N o significa que o sinal daquele sat lite est sendo usado no c lculo da posi o A Principais caracter sticas de um receptor Podemos referir resumidamente que as principais caracter
7. Para garantir a cobertura a possibilidade de utiliza o e o acesso necess rio pelo menos para o ATC o radio comboio e o grupo de comunica es para as principais vias ferrovi rias uma rede especial de r dio com cobertura de r dio optimizada para cada c lula ter que ser realizada ao longo das vias A linhas ferrovi rias regionais e autocarros de servi o ferrovi rio podem ou usar o GSM p blico ou dever o ser inclu das dentro da rede do GSM R passo a passo para manter o investimento em n veis razo veis Por este motivo a planifica o das frequ ncias ter de ser cuidadosamente ajustada para permitir uma cobertura optimizada em ambos os casos para o tr fego de longo curso assim como redu o da cobertura para as linhas ferrovi rias regionais evitando assim a interfer ncia intercelular Estrutura t pica de um rede de GSM R Como resultado do crit rio anteriormente mencionado a arquitectura t pica de uma rede de GSM R em ambos os sistemas SSS e BSS Base Station Subsystem usam redund ncias dadas como dispon veis da tecnologia do GSM existente Posteriormente alguns conceitos adicionais ser o implementados como se demonstra de seguida A Figura 129 e a Figura 130 mostram estruturas realizadas com a tecnologia existente e comum s redes p blicas e na Figura 131 mostra se uma proposta de estrutura com medidas de seguran a muito elevadas que se encontra em desenvolvimento m Hoe He He He He rs Li
8. Visualiza o de n meros funcionais Chamada de Voz de Broadcast Chamada de Voz de Grupo Estabelecimento R pido de Chamada Servi os Priorit rios Centro de confirma o P gina 106 Opera o na banda de frequ ncias do EIRENE e banda de frequ ncias do GSM padronizado Funcionalidades do GSM para m veis com velocidades m ximas Numera o do canal de acordo com o GSM Fase 2 Equalizador para alta velocidade de 500 Km h Encaminhamento orientado por c lulas para Encaminhamento das chamadas originadas no comboio dependendo n meros de marca o anne da localiza o do mesmo r pida N meros funcionais para cada fun o do comboio de acordo com o plano de numera o da EIRENE Visualiza o do n mero funcional em vez do MSISDN transporte de informa o adicional Comunica o t pica de trunked r dio ponto para multiponto 1 emissor MOC ou MTC v rios receptores Ser usada principalmente para chamadas de emerg ncia ferrovi ria Comunica o t pica de trunked r dio ponto para multiponto v rios expedidores MOC ou MTC v rios receptores emissor seguinte Ser usado para Chamadas ferrovi rias de emerg ncia Comunica es entre a equipa de manobradores Opera es de manuten o da via Estabelecimento da chamada inferior a 1 segundo conforme especificado pelo EIRENE para chamadas ferrovi rias de emerg ncia Gest o dos n veis de prio
9. informa o de mercadorias e outros servi os usando os servi os de dados do GSM Duas necessidades podem ser claramente identificadas pelo mercado Por um lado maior largura de banda necess rio Por outro lado muitas aplica es como servi os de telem tica ou muitas aplica es ferrovi rias t m baixas taxas de transmiss o de dados e t m uma t pica transmiss o burst 4 Come ando com uma taxa de transmiss o de dados de 14 4 Kbps esta ser aumentada com tecnologia de comuta o de circuito de dados O HSCSD High Speed Circuit Switched Data ira usar agrega o de canais para permitir uma elevada transmiss o de dados Come ando com 28 8 Kbps taxas de transmiss o de 64 Kbps como a da ISDN s o tecnicamente poss veis com o HSCSD Contudo servi os de comuta o de circuitos como o HSCSD necessitam de dois TCH Traffic Channel como um m nimo por liga o Assim aconselha se o HSCSD como uma boa escolha para aplica es com constrangimentos de tempo real r gidos e com transfer ncia de dados volumosos Uma introdu o tecnol gica no GSM a introdu o do GPRS Com a implementa o do GPRS as redes do GSM ser o alargadas para a transmiss o em modo de pacote e com interfuncionamento directo com as rede de IP Elementos da rede de GPRS s o constru dos adicionalmente para a implementa o da infra estrutura da rede O GPRS ira suportar ambas as transfer ncias de dados tipo volumoso ou tipo burst co
10. realizada e controlada pela aplica o de algoritmos nos computadores do ATC com um algoritmo MAC Message Authentication Code de 64 bits Protec o contra a perda de dados realizada utilizando o protocolo HDLC High Level Data Link Control protocol entre os computadores fixos e m veis do ATC Dados tipo burst n o recebidos correctamente ser o reconhecidos pelo HDLC e repetidos novamente Sistema de Comunica o ETCS a bordo Aplica es ETCS ao a M E EME ETcsa longo da via FLIIN M vel kordo RAC RIC FBC RIC Figura 134 Estrutura global do Sistema ETCS Todos os dados relevantes do ETCS s o geralmente transmitidos entre o ETCS do lado da via e a aplica o ETCS a bordo do comboio Figura 134 No seu estado final o ERTMS ETCS P gina 107 Localiza o de Comboios Via R dio dever substituir os sistemas de sinaliza o existentes e os de controlo do comboio Em geral informa o como os valores limites de velocidade condi es do comboio e dados da via s o transferidos entre as aplica es da via e as que est o a bordo do comboio A posi o do comboio a velocidade o n mero de ve culos e outras informa es julgadas relevantes ser o transmitidas para o RBC Figura 135 O handover entre RBC pode ser executado quer pela a exist ncia de dois m veis de GSM R dispon veis no comboio para o ETCS com cada um ligado a um RBC ou quer guardando recursos de rede com procedimentos de handover
11. Destinatario GSM ORD Um das FA cujo endere o identificado nos dois pri meiros carac teres da SDM Netbeui REGULADOR 1 ore gu es 4 Saidas digitais BD MSG g TCP IP COMP REFER P Dever A I Device 10 Figura 85 Envio de SDM para FA C Envio de SDM das FA para o PC do Permanente As SDM podem ser transmitidas por dois modos distintos gt Atrav s do RSC gt Usando a rede GSM O protocolo existente entre FA e ORD foi ampliado no sentido da FA poder especificar qual o meio de transmiss o a ser usado no envio da SDM ao PC do Permanente Para tal as mensagens da FA para a ORD t m um campo denominado TYP VVVV WV TYP 00 TYP 01 TYP 02 TYP 06 TYP 15 SDM enviada atrav s do RSC SDM enviada atrav s da rede GSM liga o de dados atrav s da rede GSM ACK NACK Exemplo Dados GPS Device 10 STX SEQ DST ORG TYP LEN f CHK ETX 03 01 00 10 01 42 X 56460 Y 4202780 N 37 58 14 W 8 28715 230 03 P gina 63 Localiza o de Comboios Via R dio 3 4 3 3 Transmiss o de Dados Ficheiros via GSM A transmiss o de dados em formato livre e modo transparente permite estabelecer uma liga o l gica entre o PC do Permanente e um utilizador do bus RS 485 atrav s da rede GSM Figura 86 Para esta nova facilidade foi desenvolvido um protocolo para gt Estabelecer a liga o de dados gt Terminar a li
12. Especifica o GPS minima recomendada Dados de tr nsito GPVTG Encaminhamento e Velocidade terrestre GPZDA Tabela 10 Mensagens NMEA 0183 suportadas Podemos activar ou desactivar cada envio da mensagem independentemente e controlar a velocidade de actualiza o em cada informa o que enviada Caso o receptor tenha bateria ira reter as defini es de sa da quando for desligado e ele pr prio reconfigura se para as mesmas defini es quando for ligado novamente Caso n o tenha bateria quando o receptor reiniciar f lo no estado por defeito Todas as mensagens NMEA s o formatadas em frases que come am com o caracter ASCII e termina com os caracteres ASCII lt CR gt lt LF gt Um endere o de cinco caracteres ocorre depois do caracter ASCII Os dois primeiros caracteres s o da identifica o do emissor que GP para o caso de equipamento GPS e os tr s ltimos caracteres s o para o formato da frase ou para a identifica o da mensagem da lista acima mostrada De notar que as mensagens NMEA n o t m um tamanho fixo Os campos que cont m as mensagens s o limitados pelo caracter ASCII O m ximo comprimento para qualquer mensagem NMEA de 79 caracteres A verifica o feita atrav s do ou exclusivo dos oito bits de dados de cada caracter na frase entre o exclusiv e o opcional ou o CS CheckSum Os oito bits do CS s o enviados como caracteres ASCII O envio das mensagens acima listadas s
13. LI LADA DZ OO Dados calculados as 22 54 46 UTC Alarme do receptor de navega o A OK V alarme Latitude 49 16 45 N Longitude 12371125F W Velocidade terrestre n s TMG Verdadeiro Data dos c lculos 19 Novembro 1994 Varia o magn tica 20 3 E Verifica o obrigat ria VTG Encaminhamento e velocidade terrestre VTG 054 7 T7 034 4 M 005 5 N 010 2 K P gina 76 05447 T 034 4 M UU SN ORP TMG verdadeiro TMG magn tico Velocidade terrestre n s Velocidade terrestre quil metros por hora Localiza o de Comboios Via R dio 4 2 4 Carta de Interface Universal ORD A Interface Universal ORD Figura 93 e Figura 94 visa a correcta integra o de diferentes sistemas traduzindo protocolos encaminhando dados ou mesmo controlando os equipamentos Quando posicionada em pontos estrat gicos num sistema a Interface Universal providencia solu es de compatibiliza o entre interfaces Dados adquiridos por diferentes equipamentos telemetria GPS DGPS etc podem ser recolhidos pela ORD e encaminhados para diferentes equipamentos de comunica es GSM Tetra Iridium Trunk GSM R etc A ORD como n cleo do sistema integrado ter a tarefa de centralizar e encaminhar toda a troca de informa o coordenando todos os equipamentos e traduzindo informa o entre eles A ORD uma plataforma aplicacional muito vers til oferecendo uma elevada capacidade de costumiza o Oferece uma vasta gama de i
14. Medi o do C digo C A Codigo C A Pseudo Medidas o Medi o da Hora Posi o do receptor velocidade Rel gio e c lculos da hora Figura 87 Diagrama de Blocos simplificado de um receptor GPS Os dados necess rios para navega o s o as pseudo medidas relativas a quatro sat lites e as posi es absolutas dos mesmos fornecidas na mensagem GPS digital As informa es Doppler s o utilizadas como informa o adicional para melhorar a precis o da posi o do utilizador As pseudo medidas s o fornecidos na sa da de um ciclo de c digo As posi es dos sat lites s o calculadas a partir dos dados contidos numa mensagem GPS digital Os efeitos Doppler s o obtidos na sa da de um ciclo da portadora Os receptores s o classificados segundo a aplica o civil c digo C A ou militar c digo P b somente com um sinal L1 ou com sinais L1 e L2 c aquisi o s rie paralela ou multiplexada de sinais dos sat lites d n mero de canais e uso em velocidades altas m dias e baixas P gina 66 Localiza o de Comboios Via R dio A recep o das frequ ncias L1 e L2 permite corrigir os erros devido propaga o atmosf rica O modo de aquisi o consiste na forma como os sinais dos sat lites s o captados pelo receptor a s rie a mensagem de um sat lite s captada ap s o final da recep o da mensagem do sat lite anterior normalmente num nico canal receptor b paralela as mens
15. especifica es se recolhem nas TSI Technical Specifications for Interoperability e que juntamente com as suas especifica es de provas formar o parte das normas CENELEC Commite Europ en de Normalisation Electrotechnique Ao longo da via ferrovi ria os principais elementos constituintes do sistema ERTMS s o gt EUROBALISE nas suas duas variantes ou seja de dados varaveis ou fixos gt Equipamento de liga o ao encravamento LEU Line side Electronic Unit gt RBC Estes estao interligados da forma que se mostra na Figura 161 Level 1 _ ENCODER Train s Train INTERFACE o LOCALINPUTS Ea s to INTERLOCKING Train s Train u u n o LOCAL INPUTS ROLLING KEY CENTRALISED STOCK DATA CENTRALISED DISTRIBUTION INFRASTRUCTURE INTERLOCKING CONTROL SERVER MAINTENANCE CENTRE DATA SERVER Level 2 3 ROUTE MAP LOCAL ROUTE MAP DATA MAINTENANCE DATA Figura 161 Arquitectura do Equipamento de Via Ao nivel do equipamento de bordo temos gt A futura cabina com o MMI gt O interface STM Sao estes os elementos funcionais basicos que constituem o equipamento do ERTMS numa cabina de condu o A futura arquitectura de liga o est ilustrada na Figura 162 P gina 130 Localiza o de Comboios Via R dio K interface TRAIN Cs INTEGRITY BALISE S_ gt ANTENNAS 2 gt LOOP CE ANTENNAS nf RADIO MOBILE TERMINAL SE
16. gt Maquinista Comunica es para opera es de manuten o da via Comunica es Ferrovi rias de apoio Comunica es locais e de Comunica es Locais em Esta es e Dep sitos longa dist ncia n o operacionais de voz e Gs RENA dados Comunica es de longa dist ncia Comunica es orientadas Servi os para o Passageiro para o Passageiro Figura 127 Aplica es do GSM R identificadas pelo EIRENE P gina 97 Localiza o de Comboios Via R dio Contudo as bandas de frequ ncias livres para o uso do GSM R podem diferir nalguns pa ses individualmente especialmente nos pa ses n o membros da UIC devido a regulamentos nacionais por exemplo a banda do GSM R estar ocupada por sistemas de telecomunica es militares ou de seguran a nacional etc Existindo a necessidade das frequ ncias do GSM R serem coincidentes e devido ao facto anteriormente mencionado leva necessidade da exist ncia de realiza o de acordos Se as frequ ncias estiverem fora da banda do GSM R as aplica es do GSM ser o poss veis mas quando o tr fego se fizer atrav s de uma fronteira terrestre poder ficar sem funcionar devido a diferentes limites de frequ ncia 5 3 4 Aplica es do GSM R definidas normalmente pelo EIRENE As necessidades de comunica o foram estudadas e identificadas pelos representantes dos operadores ferrovi rios europeus e com todas as aplica es que permitem uma opera o econ mi
17. o de x temos 2 2 2 2 2 2 me 25 D D a TM 2 y y onde D a dist ncia medida entre a MS e a BTS i Segundo o mesmo racioc nio para i 2 3 obtemos 2 Z 22 2 2 2 x 548 y X y D D 6 V2 V3 2 y y Equacionando estas duas equa es lineares e resolvendo para x e para yy obtemos PES vy 7 G y y C1 i 2 x x y y x y y x x C x x Cl 2 y y x x y yo x x 7 de P gina 37 Localiza o de Comboios Via R dio Onde 2 2 2 2 2 C x x y D D 8 2 2 2 2 2 C x x y D D Ent o dada a posi o das BTS e as medidas das dist ncias D c t pode se obter uma estimativa da posi o da MS utilizando a Equa o 7 2 5 5 1 C lculo das dist ncias reais ao m vel U E e T5 P X m BIS BTS Vamos considerar para o c lculo da Figura 42 Representa o do problema em posi o de um m vel tr s BTS situadas nas coordenadas cartesianas coordenadas BTS x1 y1 0 0 BTS X2 y2 0 5000 BTS x3 y3 7000 0 Para podermos efectuar uma compara o entre a posi o calculada pela triangula o e a sua posi o real sabemos partida que o m vel se encontra na posi o x yu 1500 2000 Calculando a dist ncia real entre a MS e cada uma das esta es base BTS BTS BTS a partir da Equa o 4 obt m se D 0 1
18. o Geral de Funcionamento E constitu da por 6 placas montadas em camada sob o Painel Frontal e formando com este um conjunto amov vel facilitando desta forma opera es de manuten o mesmo com a unidade em funcionamento As placas em causa s o Placa de Teclas Superior Placa de Teclas e Leds Placa do Display Placa do Conversor Placa Interface ptico Placa Interface de udio v v v v vw Quatro cablagens independentes realizam a interliga o com as 4 fichas existentes no painel posterior fundo da caixa e que se destinam interliga o ao altifalante microtelefone alimenta o e sistema de interfonia em algumas variantes esta ltima ficha com destino ao Sistema de Interface n o montada Uma interliga o adicional constitu da por um par de fibras pticas FO atravessando o painel posterior serve de interliga o exclusiva com a unidade transceptora C Placa Interface de Audio A placa de Interface de Audio destina se principalmente a promover os diversos encaminhamentos de udio das v rias origens poss veis Figura 64 P gina 52 v v v v v Localiza o de Comboios Via R dio Mic Microtelefone do Maquinista Mic HD EAR U C Standard Ear BG AF R dio AF R dio Tx do Sistema de Interfonia Par 3 e 4 Tom de Aviso Tom Para os v rios destinos poss veis v v v v Ear Microtelefone do Maquinista Ear HD Mic U C Standard BG Mic BG AMPL POT Altifala
19. o UJT que vai fazer disparar o tiristor SCR Quando a tens o aos terminais do condensador C2 que se carrega via R3 atinge o valor que inicia a condu o do transistor unijun o este provoca o disparo do tiristor e simultaneamente a descarga do condensador C2 reiniciando se assim o ciclo de carga quer de C2 quer de CE A forma de onda resultante a que est representada na Figura 11 E Ss 130me aprox apror i segundo apror oO Figura 11 Forma e Caracter stica dos Impulsos Na recep o os impulsos s o transferidos para o rel de via atrav s do bloco receptor Este conjunto faz com que o rel n o possa excitar se ou manter se se a energia recebida n o for suficiente ou se a rela o entre as partes positiva e negativa dos impulsos n o estiver compreendida entre limites convenientes E isto exclui qualquer possibilidade de excita o ou de manuten o intempestiva por correntes parasitas continuas ou de forma sinusoidal P gina 12 O receptor bastante simples limitando se a rectificar separadamente os impulsos positivos e os impulsos negativos carregando respectivamente os condensadores Cl e C2 que ir o assim conservar a energia suficiente para manter o rel de via excitado durante o per odo em que n o ocorrem novos impulsos O bloco receptor alimentado pela pr pria energia proveniente da via e composto por duas c lulas integradoras I e II cujos n meros de e
20. o associadas com o grupo e por isso guardado no GCR P gina 114 Localiza o de Comboios Via R dio B4 Voice Broadcast Service Actualmente as redes de GSM s o desenhadas para as liga es point to point Os utilizadores ferrovi rios e outros utilizadores profissionais necessitam da funcionalidade chave de chamadas point to multipoint como as que est o dispon veis dos conhecidos PMR Private Mobile Radio ou PAMR Public Access Mobile Radio Como introdu o s funcionalidades acima mencionadas dentro do GSM o chamado teleservi o ASCI TS 92 o VBS foi especificado na fase 2 do GSM O VBS caracterizado pelos seguintes pontos chave m Um n mero de chamada de broadcast combina todos os membros de um certo grupo e tem a estrutura mostrada na Figura 140 m Para cada chamada de broadcast uma rea de servi o formada independentemente do n mero das c lulas atribu da 7 Marcando o numero da chamada de broadcast inicializa as liga es de inicializa o paralela dentro de todas as c lulas da rea de servi o atribu da Todos os membros deste grupo que estejam na rea de servi o ser o chamados para receber uma notifica o de uma chamada de voz de broadcast que vir de seguida m Dependendo do ID da chamada alguns membros priorit rios do grupo chamado podem decidir juntar se chamada Se o n mero da chamada de broadcast for marcado o MSC reconhece este n mero como pertencendo a um grupo de br
21. o de pot ncia 5 3 5 2 Exig ncias de qualidade do GSM R As exig ncias de qualidade do GSM R s o baseadas nas recomenda es de QoS Quality of Services dos par metros do GSM Uma vez que estes n o est o definidos com muito detalhe e aplica es ferrovi rias diferentes necessitam de diferentes QoS a defini o da QoS no meio ferrovi rio um processo em estudo em ambas as organiza es do EIRENE e MORANE assim como entre os operadores ferrovi rios e fornecedores As exig ncias de QoS mencionadas na P gina 102 Localiza o de Comboios Via R dio Tabela 14 para um ETCS mais r gido est o em parte aprovadas pelo MORANE e submetidas para valida o As exig ncias da QoS para outras aplica es ferrovi rias est o abaixo destes valores Dura o das falhas de transmiss o Par metros de Qualidade Valor Pedido Probabilidade 6 1 100 Tempo de recupera o sem distor o 100 Coeficiente de erro 10 h 100 Tabela 14 Par metros de QoS para o GSM R ETCS 5 3 5 3 Exig ncias de planeamento da rede de GSM R O planeamento da rede de comunica es para redes ferrovi rias tem de ter em conta especialmente os seguintes crit rios Aplica es de GSM R e modelos de tr fego resultante Os modelos do tr fego das redes ferrovi rias diferem dos da rede m vel p blica Os subscritores ter o uma maior BHCA Busy Hour Call Attempt SCI Subscriber Controller Input e ain
22. o de receptores GPS com outros sensores como os medidores de inclina es uso de procedimentos de medida usando girosc pios uso de medi es de andamento utilizando a contagem de rota es do eixo 4 3 1 Tecnologias para T neis Sinais de sat lites GPS e DGPS RDS n o est o imediatamente dispon veis em t neis e os sinais r dio s o propensos a interfer ncias electromagn ticas num meio fechado como um t nel parte das t cnicas tradicionais baseadas na via ou no comboio introduzidas inicialmente outra area importante de novos desenvolvimentos para potenciais aplica es ferrovi rias incluem t cnicas baseadas no espalhamento do espectro de r dio atrav s de micro ondas Doppler e meios optoelectr nicos Estes s o sensores locais baseados numa comunica o comboio via Nos EUA existe um projecto para aplica o da tecnologia por navega o r dio para melhorar o ATC O sistema consiste em balizas r dio colocadas na via com cerca de 10 metros de intervalo assim como exist ncia de transmissores e receptores a bordo dos comboios e em esta es de controlo O sistema participa num modo sincrono numa rede com time slots bem definidos facilitando a determina o da localiza o em conjun o com uma transfer ncia segura da informa o de controlo Outros sistemas simples s o baseados em ciclos indutivos ou em transponders magn ticos Num sistema baseado em ciclos indutivos a posi o do ve culo obtida atrav
23. para o tempo de entrada dos dados os cen rios para o melhor o t pico e o pior caso s o os seguintes Melhor caso Tempo Comando de entrada menor Comando de Processamento Comando de envio menor 10 50 10 70 ms Caso t pico Tempo Entrada de quaisquer dados num per odo de um segundo Comando de Processamento Saida de quaisquer dados num per odo de um segundo seguinte a um processamento de um comando 0 5 0 05 0 475 1 025 seg Pior caso Tempo Entrada come ada num per odo de um segundo Saida acabada num per odo de um segundo seguinte fl 2 seg C DGPS Este receptor pode ser usado em modo DGPS para aplica es que necessitem de 1 a 5 metros de precis o O receptor utiliza a correc o do formato bin rio da Motorola ou do RTCM 4 2 2 3 Escolha do Receptor a utilizar Apesar do receptor da Garmin ter um melhor leque de caracter sticas nomeadamente uma maior capacidade de monitoriza o de sat lites melhor precis o de posicionamento GPS possibilidade de interface de comunica o RS 232 com outros sistemas e de menores dimens es foi escolhido o receptor da Motorola uma vez que se adapta fisicamente melhor ORD do Radio Solo Comboio atrav s de uma melhor compatibilidade mec nica e el ctrica e por imposi o da NEC Portugal Por isso a ORD ir incorporar este receptor e manter o seu tamanho original no sistema R dio Solo Comboio levando a que n o exista qualquer altera o rel
24. rea elevada ou atingir uma posi o do RBC Radio Block Center Dentro das esta es ferrovi rias dever o ser reduzidas ao m nimo P gina 103 Localiza o de Comboios Via R dio Cobertura r dio O planeamento da rede de r dio depende principalmente dos dados geogr ficos e morfol gicos do terreno Assim uma cobertura b sica poder ser sempre calculada com modelos existentes usando mapas digitais da respectiva rea Estes modelos necessitam de ser ajustados para o sector ferrovi rio e chegar s elevadas probabilidades de localiza o Um mapa t pico de cobertura para a ferrovia poder ser visto na Figura 132 A rea a negro mostra o nivel de 85 dBm cobertura do comboio mas mesmo as reas vizinhas mais brilhantes s o suficientes para uma cobertura normal de um port til Figura 132 Mapa de um planeamento t pico de uma rede de r dio Cuidados ter o que se ter com zonas n o cobertas e com interfer ncias co canal e canal adjacente Zonas n o cobertas poder o ser suprimidas quer com localiza es optimizadas para BTS e ou antenas Onde isto n o resolva o problema repetidores adicionais poder o ser usados P gina 104 Localiza o de Comboios Via R dio 5 3 5 4 Redes de ensaio com o GSM R As redes de ensaio DIBMOF Valid na Alemanha e MORANE em Fran a Alemanha e Italia j foram completamente montadas DIBMOF Valid ou est o em funcionamento desde 1997 MORANE como se pod
25. ria flash permite manter o registo de dados por longos per odos de tempo P gina 78 Figura 96 Interface de Extens o para GPS Carta Filha Localiza o de Comboios Via R dio Conector de 25 pinos Entradas Saidas Sistema de L com a Modem Localiza o Placa Principal R dio N Transceiver Extens o da 433 MHz Carta Principal Figura 97 Esquema Geral Adaptagaa de Entradas saidas Controlo de Rel s Protec o Lai Anal gicas Analosicas Pot ncia saidas Hurn ricas Forta s rie 1 COLD Controlador Modem Sere FFSE 1 Ca T Modem Adapta o RARE po FFSE 2 de Sinais LO Transceiver Liga o aD ANd GPa 433 Mhz Optra 4L Fok Bus da Extens o da Carta Principal Figura 98 Esquema Funcional As portas s rie s o de interface RS 232 com n veis TTL podendo se utilizar a COMS e a COMO para efectuar essa opera o A porta s rie COMS permite a transfer ncia de comandos e de posi es enquanto que a porta s rie COM6 permite efectuar uma correc o da posi o modo diferencial O GPS fornece numa das suas bases um sinal PPS Pulse Per Second peri dico de 1 segundo sincronizado por sat lite Esse sinal pode permitir por exemplo a sincroniza o da transmiss o vindo de diversas interfaces O modo DGPS modo diferencial necessita do emprego de duas liga es s rie Uma trama de correc o dever ser fornecida ao GPS para que ele corrija a posi o Essa trama de
26. sendo estas obtidas atrav s dos dados contidos nas sub tramas de informa o da mensagem de navega o A hora UTC referenciada ao meridiano de Greenwich sendo mantida pelo USNO United States Naval Observatory A hora do sat lite obtida atrav s dos rel gios at micos deles Estes rel gios s o monitorizados nas esta es de controlo estando sincronizados com a hora do GPS A hora do GPS semelhante UTC mas as descontinuidades existentes na hora UTC introduzidas devido aos segundos de ajuste leep seconds n o s o contabilizadas por forma a permitir uma maior simplicidade de opera o Cada sat lite envia na sub trama 1 da mensagem de navega o a informa o referente ao n mero da semana WN Week Number Os sat lites contabilizam a hora do GPS de uma nica maneira que est relacionada com o modo como s o gerados os c digos pseudo aleat rios 2 4 4 1 C digo pseudo aleat rio O c digo pseudo aleat rio uma parte fundamental do GPS Fisicamente simplesmente um c digo digital muito complexo que quase se parece com ru do el ctrico puro H v rias boas raz es para esta complexidade a forma complexa assegura que o receptor n o sincroniza acidentalmente nenhum outro sinal As formas s o t o complexas que se torna praticamente improv vel que um sinal mal formatado tenha exactamente a mesma forma destes Desde que cada sat lite tenha o seu pr prio c digo esta complexidade d garantias
27. 2 Determina o da hora precisa Sabemos que a luz viaja a 300 000 quil metros por segundo Se o sat lite e o receptor estiverem sem sincronismo mesmo que seja 1 100 do segundo a medi o da dist ncia pode ser P gina 27 Localiza o de Comboios Via R dio deslocada de 3 000 Km Os sat lites t m um rel gio at mico pelo que a sua precis o bastante est vel No caso dos receptores pode se trabalhar utilizando rel gios com exactid o moderada para tal basta fazer uma medi o extra com um sat lite Uma medi o de uma dist ncia extra pode resolver um sincronismo imperfeito do receptor Dai porque anteriormente j se referiu que teoricamente tr s medi es s o suficientes Atrav s da trigonometria sabemos que se tr s medi es perfeitas localizam um ponto no espa o tridimensional ent o quatro medi es imperfeitas podem eliminar qualquer desvio de medida da hora Sup e se que o rel gio do receptor n o perfeito como um rel gio at mico Digamos que est um pouco adiantado de modo que quando se pensa que meio dia ser o realmente 11 59 59 da manh Vejamos o que pode ser melhorado para os c lculos da posi o Digamos que na realidade estamos a A e quatro segundos do sat lite A e seis segundos do 3 pee B sat lite B Em duas dimens es estes dois intervalos seriam suficientes para nos localizar em um ponto Vamos cham lo X Figura 34 4 sagundos Ent o X onde realm
28. 2 A S inal hime je wm rere Figura 107 Programa de Localiza o das Coordenadas de GPS do Posto Movel DED SD di ei ceu eee ang Demos Dai ot eee Bea eh re coho be Etam ohm neem de TEESE re A E EAN NO DOCM e Araj bem e ms Figura 108 Localiza o do Posto M vel Passados alguns segundos a posi o GPS do posto m vel visualizada no cran do PC a sua respectiva localiza o no mapa conforme se pode ver na Figura 108 P gina 82 Localiza o de Comboios Via R dio 4 3 Localiza o de Comboios em T neis O problema da localiza o de comboios em t neis e outras localiza es onde sinais r dio e de sat lite s o bloqueados ou interferidos por m mais complicado e mant m se como um tema de investiga o adaptando se muitos desenvolvimentos de outros campos de navega o ao envolvimento ferrovi rio Tradicionalmente as formas mais comuns de detec o de comboios como elementos de seguran a critica dos sistemas de sinaliza o t m sido levados a cabo por meios de circuitos de via Apesar dos avan os tecnol gicos como o SSI Solid State Interlocking centros de controlo electr nico e blocos de r dio a detec o da passagem dos comboios atrav s do uso de circuitos de via mant m se como o b sico da sinaliza o ferrovi ria na maioria das linhas Uma alternativa aproximada ao circuito de via consiste no uso de contador de eixos baseado nos princ pios
29. E NEL CORRENTE DA ANTENA fee CANAL amp BUS DE DADOS ALIMENTA O DA BATERIA Figura 91 Diagrama de Bloco do Receptor Oncore Este receptor Figura 92 tem oito entradas paralelas capazes de monitorizar oito sat lites simultaneamente O receptor recebe um sinal GPS L1 1575 42 MHz da antena devendo ser alimentado com uma fonte de 5 V A capacidade do tempo de recupera o inerente sua arquitectura A banda dos sinais L1 transmitidos dos sat lites GPS passam atrav s de um filtro passa banda com uma banda estreita e ent o s o amplificados por um pr amplificador contido dentro do m dulo da antena Filtrados e amplificados os sinais da banda L1 vindos do m dulo da antena s o ent o encaminhados para a sec o de processamento de sinais RF do m dulo receptor atrav s dum simples cabo coaxial de interliga o Este cabo de interliga o fornece a alimenta o de 5 V que necess rio para a pr amplifica o do sinal no m dulo da antena A sec o de processamento do sinal RF de um receptor Oncore na placa de circuito impresso cont m os necess rios circuitos para a convers o dos sinais GPS recebidos do m dulo da antena O sinal da frequ ncia interm dia resultante ent o passado por um c digo de oito canais e transportado para a sec o de correla o do receptor onde um simples conversor anal gico digital converte o sinal da frequ ncia interm dia numa sequ ncia digital antes da separa o
30. Figura 142 os dados do ATP da via para o comboio s o transmitidos atrav s do uso de circuitos de via codificados passando a informa o atrav s do carril a percorrer Este conhecido como um sistema de transmiss o continuo porque os dados s o passados para o comboio sem qualquer tipo de interrup o Por m este m todo tem limita es nomeadamente perdas de transmiss o em cant es longos pelo que o comprimento efectivo de um circuito de via reduzido a cerca de 350 metros O equipamento tamb m caro e vulner vel s condi es de meteorologia adversas a interfer ncias electr nicas a estragos a vandalismos e a roubos Para ultrapassar algumas destas desvantagens introduziu se uma solu o com transmiss o intermitente de dados atrav s de balizas electr nicas colocadas em intervalos espa ados ao longo da via Direc o da Marcha Comboio Painel do Processador Maquinista y Taqupmetro nterface Antena O Balizas de Localiza o Balizas de Sinaliza o colocadas entre os carris colocadas entre os carris Caixa de Controlo Electr nico situada ao longo da Via o TETE Dados da k Sinaliza o a Figura 143 Balizas de Transmiss o de c digo para o sistema ATP Normalmente sao usadas duas balizas Figura 143 e Figura 144 sendo uma de localiza o para informar 0 comboio onde se encontra e outra baliza de sinaliza o para transmitir o estado das sec
31. GSM com as suas in meras esta es base possui os alicerces necess rios de um sistema de localiza o compar vel ao GPS Existem procedimentos nas actuais redes GSM que servem para gest o e controlo das mesmas que podem ser utilizadas num sistema de localiza o e Cell ID ou identifica o de c lulas identifica a c lula ligada BTS onde se encontra o utilizador Esta informa o necess ria para o funcionamento da rede obtida atrav s da interroga o dos MSC depois de ter enviado ao m vel uma mensagem de servi o A partir do n mero de BTS a posi o do m vel obtida efectuando um pedido na tabela dos equipamentos onde figuram as suas coordenadas geogr ficas A precis o n o excede o raio da c lula ou seja mais ou menos 200 metros nas cidades e at 60 quil metros fora delas Dado que existem frequentemente tr s c lulas dispostas em p tala por cada instala o de antenas poss vel precisar a posi o num arco de c rculo de 120 e Time Advance TA Consiste em medir sob a forma de um sinal r dio o tempo de tr nsito de ida e volta de uma mensagem de servi o entre o m vel e a esta o de base mais pr xima e Network Measurement Results NMR Confia ao terminal o cuidado de avaliar simultaneamente o n vel e a qualidade do sinal recebido proveniente da antena da c lula Para alguns servi os de localiza o esta informa o suficiente mas para servi os que necessitam de maior precis o
32. Neste caso temos dois sistemas b sicos que garantem a cobertura de uma forma duplicada Figura 119 Cobertura em t neis com uma grande extens o com redund ncia 4 3 3 Conclus es Podemos concluir que a solu o apresentada simples e de baixo custo quando compar vel a solu es com recurso a balizas a furos directos em t neis para obten o do sinal de GPS interac o com outros sistemas anteriormente descritos ou com a integra o de um girosc pio Os erros de precis o situam se nos piores casos na ordem das centenas de metros podendo estes serem mais ou menos cr ticos dependendo da sua utiliza o final e da quantidade de tr fego local Sabendo se que os comboios para circularem a velocidades maiores necessitam de raios de curvatura maiores verificando se nesse caso que o erro de precis o fica fortemente diminu do sendo compar vel aos erros de precis o do GPS Para al m disso esta solu o muito mais imune a interfer ncias electromagn ticas do que os outros sistemas descritos Solu es integradas de v rios sensores acima descritos requerem verifica es de consist ncia e o uso de t cnicas de redund ncia anal tica no caso de sinais vindos de sensores que estejam avariados ou pare am irreais As tecnologias acima referidas ou uma solu o integrada ter o de ser avaliadas em termos do seu desempenho comparativo isto precis o confian a manuten o considera es de envolvimen
33. Posto Regulador com qualquer dos outros elementos do sistema O equipamento constitu do por um bastidor e uma consola de fonia Figura 51 Figura 51 Consola de fonia P gina 45 Localiza o de Comboios Via R dio 3 3 2 Tipos de Mensagens Nas comunica es do sistema existem tr s tipos de mensagens gt de fonia gt status SDM As mensagens de fonia sao moduladas em fase Dentro das mensagens status podemos considerar dois tipos de modula o Frequency Shift Keying FSK e Fast Frequency Shift Keying FFSK As mensagens em FSK sub udio a 50 Baud s o emitidas continuamente pelos Postos Fixos durante as conversa es e assinalam aos Postos M veis o estado dos Postos Fixos Estas mensagens s o transmitidas na banda sub udio para n o perturbarem a troca de mensagens de fonia e a raz o da sua velocidade de transmiss o ser baixa deve se ao tipo de modem usado que n o permite velocidades superiores As mensagens FSK a 1200 bits s s o usadas para comunica o entre Postos Fixos e Posto Regulador via linha telef nica polling e mensagens de tr fego As mensagens em FFSK a 1200 bits s s o usadas na chamada selectiva e no servi o de status entre Posto M vel e Posto Regulador As SDM moduladas em FFSK a 1200 bits s surgiram pela necessidade de dotar os Postos M veis de um canal de dados a 1200 bits s para que futuramente se possam interligar a pain is informativos bilh tica e novas funcionalidad
34. VBS poss vel com o eMLPP ou como uma chamada normal sem prioridade e pr reserva A Figura 140 mostra um t pico broadcast de voz P gina 115 Localiza o de Comboios Via R dio Sd ti Passagem N vel E A lu R dio E C lula R dio D K po a Pt tecto i oiraostribilo f me da Rede GSM Regulador de Comboios Figura 140 T pico broadcast de voz para uma rea de servi o dedicada B5 Voice Group Call Service Tal como o VBS o VGCS ser introduzido no GSM no chamado teleservi o ASCI TS 91 como especificado na fase 2 do GSM Adicionalmente s funcionalidades prescritas no VBS o VGCS caracterizado pelo ponto chave que o emissor actual pode variar durante a chamada Os membros do grupo s ouvem normalmente o VGC em curso Assim que o emissor inicial do VGCS parar de falar ele indica que libertou o uplink Todos os membros do grupo ser o notificados que podem agora requisitar um uplink para ser o pr ximo emissor atrav s do uso da sua fun o push to talk PTT Um canal duplex dedicado ser alocado na c lula respectiva A inicializa o de um canal duplex para o pr ximo e ou qualquer emissor subsequente da seguinte forma O emissor inicial liberta o uplink e altera o downlink comum nesta c lula se ele um subscritor m vel Um poss vel novo emissor envia um pedido de uplink O BSC que serve esta rea selecciona o primeiro UPLINK REQUEST e apresenta o ao M
35. banda de frequ ncias muito larga mas cont m somente sinais encriptados para servi os comerciais e servi os p blicos de regula o Alem disso um sinal E6 pode sofrer interfer ncias dos radares e o risco de degrada o do sinal ainda n o foi avaliado em detalhe O sinal E5 oferece uma grande largura de banda para sinais de servi o livre mas sofre interfer ncias de DME Distance Measurement Equipment especialmente em altitudes elevadas Uma divis o do sinal no espectro em E2 L1 E1 possibilita l bulos principais em El e E2 terem somente uma pequena sobreposi o de correla o com o sinal L1 actual mas necessita de unidades sofisticadas de monitoriza o de c digos no receptor Uma vantagem dos sinais E5 e E2 L1 El que estes podem ser localizados na banda do ARNS 4eronautical Radio Navigation Service e por isso poder o ser teis na avia o P gina 32 Localiza o de Comboios Via R dio De interesse especial s o os pares de sinais E2 L1 E1 L1 e E5a L5 Estes podem permitir a toda a sec o de r dio frequ ncia de um receptor que possua convers o anal gica digital serem id nticas para os respectivos pares de sinais Dois receptores id nticos podem ter atrasos diferentes resultantes da selec o destes pares de sinais Estes incluem o sinal BOC Binary Offset Carrier do servi o livre na banda L superior com uma sobreposi o da correla o com o sinal L1 actual O sinal BOC do servi o p blico regulado t
36. bordo dos sat lites que est o em sincronismo com a pr pria hora do GPS Os sat lites emitem c digos e dados de navega o em duas frequ ncias usando uma t cnica denominada por CDMA Code Division Multiple Access Existem apenas duas frequ ncias em uso pelo sistema designadas por L1 1575 42 MHz e L2 1227 6 MHz Cada sat lite transmite nessas frequ ncias mas com c digos diferentes daqueles que s o transmitidas por outros sat lites Estes c digos s o escolhidos por terem propriedades de correla o cruzada muito baixa entre si Os dados de navega o providenciam toda a informa o necess ria para que o receptor consiga determinar a localiza o do sat lite ao fim da transmiss o do sinal Assim com o c digo utilizado poss vel com o receptor calcular o tempo de propaga o do sinal e da determinar a dist ncia sat lite utilizador sendo necess rio para tal um rel gio no aparelho receptor Utilizando esta t cnica para medir a localiza o a tr s dimens es requer que as medi es feitas a partir do sistema TOA seja efectuada por quatro sat lites Se o rel gio do receptor estivesse sincronizado com os rel gios dos sat lites apenas tr s medi es seriam necess rias Contudo utiliza se geralmente um rel gio de cristal nos receptores de navega o de modo a minimizar o custo complexidade e tamanho do receptor Por isso s o necess rias apenas quatro medi es para determinar o offset do rel gio do recept
37. c lculos de triangula o A janela de c lculo bastante reduzida gra as a uma localiza o pr via pelo procedimento de identifica o de c lulas Cell ID o que suprime os minutos de inicia o que penalizam o GPS Correlacionando os dados da rede GSM com os do GPS obt m se possivelmente a melhor precis o Uma desvantagem a fraca penetra o do sinal dos sat lites de GPS Cada m todo tem vantagens e desvantagens logo nenhum dos m todos satisfaz a totalidade dos requisitos 2 5 5 C lculo da Posi o de um M vel pelo M todo da Triangula o num Sistema GSM Pretende se determinar a posi o de um m vel U conhecendo a posi o de tr s BTS como ilustrado na Figura 42 Dado um TA medido na BTS i temos a equa o t D c 3 onde 4 a distancia medida entre a MS e a BTS i x a posi o conhecida da BTS i x a posi o desconhecida da MS e c a velocidade da luz Como a dist ncia e o tempo est o ambos relacionados pela velocidade da luz as equa es podem ser desenvolvidas baseadas no tempo ou na dist ncia Cada par de circunfer ncias intersecta se em dois pontos que definem uma recta A intersec o de duas dessas rectas define a posi o do um ponto x Neste caso escolhemos as rectas resultantes da intersec o das circunfer ncias 1 e 2 e das circunfer ncias 2 e 3 da Figura 23 Resolvendo o sistema da equa o 4 para i 1 2 e resolvendo em ordem coordenada y em fun
38. circulando em zonas equipadas dentro de cada RBC ter uma nica identidade gt Seguimento da localiza o de cada comboio equipado dentro da rea do RBC 9 4 6 3 ATLAS 300 O ATLAS 300 Figura 165 um equipamento radio de supervis o de velocidade baseado em sistemas de controlo de comboios com opera o em cant o m vel baseado no GSM R para as comunica es da via para o comboio e as EUROBALISE s o usadas como equipamento de transmiss o principalmente para referencia o da localiza o O RBC providenciar informa o para os comboios e conhece cada comboio atrav s da sua identidade nica A localiza o do comboio e a supervis o da sua Integridade s o realizadas ao longo da via pelo RBC em coopera o com o comboio GSM antennas icons Control Centre MAR TLOCH Trad j intenooking interface EB relays ete z al Eurobalipe Radars Whine ls Eurcbalise Ri ape antennas tentor do Figura 165 ATLAS 300 Num sistema de cant o fixo a via fixa por diversas sec es e geralmente s permitido um s comboio em cada cant o Num cant o m vel a rea definida pela dist ncia de frenagem e pelo comprimento do comboio Deste modo permite se um melhor uso da via com menores intervalos entre comboios Os benef cios deste equipamento s o gt Interoperacionalidade gt Velocidades superiores a 500 Km h gt ATP Pagina 134 v v v v VW Localiza o de Comboios Vi
39. com base no sistema ETCS European Train Control System cuja aplica o desej vel para determinadas linhas da REFER requerem como suporte um sistema de transmiss o de muito maior d bito que o R dio Solo Comboio Para al m de um canal de voz dever o ser consideradas m ltiplas transmiss es de dados do posto de comando para as cabines de condu o em circula o e vice versa nomeadamente e envio de mensagens de pedido e autoriza o de avan o entre o posto de comando e os diferentes comboios e envio de mensagens do posto de comando para a cabine de condu o com indica o das velocidades m ximas para diferentes tro os e indica es de altera o de marcha e envio de mensagens cadenciadas dos comboios para o posto de comando com a indica o da dist ncia percorrida e da velocidade instant nea e envio de mensagens do comboio para o posto de comando associadas passagem por uma baliza se estas forem instaladas para separa o de cant es ou para sincronismo da posi o dos comboios Este cen rio conduz a uma transmiss o simult nea de mensagens por diferentes canais e a uma frequ ncia elevada de envio de mensagens por canal O sistema de comunica o a utilizar dever ser concebido por forma a permitir a transmiss o segura dos dados que n o introduza atrasos e que garanta o processamento de todas as mensagens necess rias sem congestionamento Essas prerrogativas s o satisfeitas utilizando uma rede p b
40. com tecnologia de segunda gera o A estrutura da rede ainda celular mas a liga o e os servi os s o iguais para a ISDN do lado das redes fixas Beneficios destas vantagens do GSM R e o facto de este sistema j ter alguns anos no mercado comercial mas ainda em progresso devido s especifica es e aos desenvolvimentos promovidos A nova tecnologia da terceira gera o actualmente especificada e em implementa o chamada UMTS ira adicionar largura de banda a pedido dos sistemas de comunica o m veis Isto necess rio desde que exista uma clara evid ncia que as aplica es m veis de dados est o num mercado de r pido crescimento Com o UMTS aplica es de verdadeira multim dia com uma velocidade de transmiss o de dados muito elevada em modo de tempo real ser tornado poss vel Em contradi o o GPRS com GSM que abria o mercado para aplica es com elevada taxas de dados nunca ter uma velocidade de transmiss o compar vel ao do UMTS P gina 142 Localiza o de Comboios Via R dio Actualmente n o existe uma evid ncia real que o UMTS poder ser do interesse para os operadores ferrovi rios nos pr ximos anos Aplica es especificadas pelo EIRENE e outras aplica es previs veis apenas necessitam das funcionalidades caracter sticas como as especificadas na fase 2 e fase 2 do GSM O GPRS ir ser uma extens o bem vinda das redes de GSM R devido ao facto que a transfer ncia de dados tipo burst ira
41. como para mercadorias e uma melhor coordena o tanto operativa como dos sistemas de sinaliza o b Incremento do uso comercial dos caminhos de ferro ao facilitar os procedimentos de gest o log stica entre os mesmos c Redu o nos custos devido optimiza o da frota de material m vel dos operadores opera es conjuntas entre diferentes operadores simplifica o das opera es de manuten o e abertura do mercado aos novos operadores d Aumento dos n veis de seguran a devido harmoniza o dos sistemas de mando e controlo e Redu o do custo dos equipamentos ao aplicar se conceitos de padroniza o e modularidade f Abertura de subministradores e ofertas competitivas g Projectos conjuntos de desenvolvimento h Nova oportunidade de postos de trabalho nos caminhos de ferro e na industria e melhoria das condi es de trabalho do pessoal ferrovi rio devido a um melhor entendimento dos regulamentos de circula o de comunica es e de sinaliza o 1 Melhoria das condi es de trabalho do pessoal ferrovi rio devido a uma melhor coordena o e entendimento dos regulamentos de circula o das comunica es e da sinaliza o 5 4 5 2 Principais equipamentos que constituem o ERTMS ETCS A Computador de Bordo Central O Computador de Bordo Central tamb m conhecido por EVC European Vital Computer e ir processar toda a informa o recebida pelo comboio atrav s das EUROBALISE GSM R et
42. danetaudecinenicpantecia a send dunatenevdaraineubneeueiaraeaeeweaenamibieneeniad 47 2 oA OSLO S IMOVEIS ane audi e dd Ea ie nai ae e 47 3 3 4 1 Sub Bastidor do Posto M vel cccssccccseseecceeseecceuseecseseeeceseesseeeecsaeeeseeeessgeeessageeessssaeees 49 4 2 anscentor mE OOO CP HN a ias Asas shes RAGE ae Soe ARES Dada SAS a ai sa abas hase DS eens UA ae ao 50 3 3 4 3 Unidade de Recolha de DadOS sa samessuseasaaodatadacindoaanap dan idea nana Da did daN AGU da a dai dd dna dd 51 3 3 4 4 Carta de Interface com o Sistema de An ncio aos Passageiros cecceceseeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeees 52 3 3 4 5 Unidade de Comando BG550 CPN tesisinin anaana eaa aE aaia i 52 SSMA HSA ANENA on E O O E teas Cabal erent 54 3 3 4 Protocolo Movel ORD srn a a a a a 54 3 4 Posto M vel com Up Grade GSM erre aerea r aaa rena ra narra anne anna a aeee encena are anna 55 SA Jus EO CIN AG ain Ra REU DOR A Od A 55 SA ee 6 Orade CSN dest Reno en re oe eee ee ee ee ne eee eee ere 56 3 4 2 1 Altera es necess rias de NALFAWALE cccccccccceccnecceeccecceeececceeeauecsueteeeseetsuecseeseecseeteeegeeeeeees 58 3 4 2 2 Altera es necess rias de PFOGrFAMAGA O cecccecccseccceeeceeceeeeeseeeceeeseueeseeeseeseeeseeeseeeaeeeseeees 58 3 4 2 3 Novo Sistema de Radia o ii erreereeeereereaneeeaeeea eram eeen rea eeanrea area re aanaeeanna 58 34 24 Modem GSM usei iuniesin sora a Re
43. de SMS e ou por GPRS aquando da comercializa o deste sistema A segunda dificuldade constata se aquando da aus ncia da cobertura GSM dentro de t neis assim como a impossibilidade de aceder nestes locais ao sinal GPS Para ultrapassar esta segunda quest o foi estudado e proposto no final do Capitulo 4 uma solu o economicamente vi vel recorrendo se a um sistema de taquimetria que equipa todas a Unidades Motoras Para ultrapassar a aus ncia de sinal GSM em t neis e tamb m em outros locais os operadores ferrovi rios ter o de assegurar junto de um dos operadores de comunica es m veis a devida cobertura Na aus ncia de sinal GSM nas linhas equipadas com cobertura do sistema R dio Solo Comboio poderemos fazer o envio dos dados de localiza o GPS por este meio alternativo Uma aplica o real deste sistema de localiza o encontra se a ser j instalado nalgumas Unidades Motoras o sistema Train Office descrito no inicio do Capitulo 5 que interligado com o R dio Solo Comboio com GSM e GPS permitir para al m da localiza o real do comboio fazer uma gest o adequada do Material Circulante do pessoal e das mercadorias transportadas 6 2 Vis o do Futuro 6 2 1 Interoperacionalidade nos Sistemas de Localiza o por Sat lite Durante a fase de defini o do sistema Galileo a Comiss o Europeia pretende que exista um elevado grau de interoperacionalidade com os sistemas contempor neos Este foi o maior ob
44. de aviso absoluto do cant o nomeadamente na sec o da linha que pode ser considerada ocupada quando qualquer comboio entrou nessa sec o e tamb m pode ser monitorizado quando o comboio deixar essa mesma sec o Por m est se a trabalhar na detec o de comboios utilizando o pr prio comboio por meio da rota o do eixo como integrante do sistema de controlo CARAT Computer And R dio Aided Train Actualmente os resultados dos testes em ve culos conseguem determinar o seu estado actual nomeadamente em movimento e em declive inclina o s o estes pressupostos que est o inerentes ao m todo de contagem do n mero de rota es do eixo e sugere se uma t cnica de correc o do erro da posi o como uma melhoria O uso do GPS com uma precis o de 50 metros na rede ferrovi ria do Reino Unido tem vindo a ser investigado como parte integrante de sistemas de monitoriza o como o OLIVE Overhead Line Inspection by Vehicular Equipment O desempenho que tem vindo a ser demonstrado pode ser considerado como satisfat rio Com significado particular tem sido a recupera o r pida de sinais depois de ter sido interrompida a linha de vista com os sat lites T neis pontes barreiras e edif cios altos na linha de vista ocorrem frequentemente nas linhas da redes ferrovi rias Portanto interrup es da recep o do sat lite podem afectar significativamente parte de uma viagem Uma solu o para este problema baseado na integra
45. de um receptor de dois canais que ele normalmente custa muito mais e utiliza mais pot ncia D Receptores Cont nuos Receptores que podem monitorizar quatro ou mais sat lites simultaneamente podem dar posi es e velocidades instant neas Isto pode ser muito valorizado em aplica es de alta din mica ou com muita precis o como o levantamento topogr fico e ou com prop sitos cient ficos Existem em configura es de 4 6 8 e mesmo 10 e 12 canais Al m da vantagem bvia de medir continuamente uma posi o estes receptores de multicanais podem tamb m eliminar o problema de GDOP Geometric Dilution Of Precision Em vez de se basear em c lculos de quatro sat lites alguns dos sistemas monitorizam todos os sat lites vis veis para fornecer um m nimo absoluto de GDOP Naturalmente a desvantagem destes tipos de sistemas s o seu tamanho custo e consumo de pot ncia 4 2 2 Estudo de dois receptores GPS Tendo em vista a integra o do sistema GPS no sistema R dio Solo Comboio foram estudados dois receptores GPS sendo um da GARMIN e outro da MOTOROLA para posterior utiliza o aquando da integra o do sistema GPS 4 2 2 1 Receptor GPS GARMIN da S rie 25LP O receptor GPS GARMIN da S rie 25LP Figura 88 tem um sensor pr prio projectado para um amplo espectro de aplica es dos sistemas da OEM Original Equipment Manufacturer Este receptor poder monitorizar simultaneamente 12 sat lites fornecendo um
46. de uso reservado 2 3 3 1 Precise Positioning Service O modo PPS Precise Positioning Service utilizado por utilizadores autorizados com equipamentos de criptografia e receptores especialmente equipados para tal E usado pelo Departamento de Defesa americano pelas for as militares aliada aos EUA ag ncias do governo P gina 18 Localiza o de Comboios Via R dio americano e alguns utilizadores civis seleccionados pelo governo americano observat rios laborat rios etc Oferece uma precis o aproximada de gt 22 metros horizontalmente gt 27 7 metros verticalmente e gt 100 nanosegundos de supervis o actualiza o 2 3 3 2 Standard Positioning Service Utilizadores civis do mundo inteiro usam o SPS Standard Positioning Service sem qualquer custo ou restri es E o uso normal do GPS O SPS possui uma menor precis o inserida propositadamente pelo Departamento de Defesa Americano Oferece uma precis o aproximada de gt 100 metros horizontalmente AA gt 156 metros verticalmente e mA CARGA GPS gt 340 nanosegundos de supervis o actualiza o 2 3 4 Sinais Transmiss o Dados para o Sat lite Dados para o S o utilizados dois tipos de sinais um para a determina o de posi o para os utilizadores e outro para eventuais correc es necess rias nas configura es dos sat lites Figura 19 Dados para a Base de Controlo 2 3 4 1 Dados para Esta
47. digo pseudo aleat rio Figura 33 C digo C A versus Portadora por si s Essencialmente este m todo baseia se na contagem do n mero exacto de per odos da portadora entre o sat lite e o receptor O problema que a frequ ncia da portadora dificil de adquirir porque muito uniforme Todos os ciclos se parecem uns com os outros O c digo pseudo aleat rio por outro lado intencionalmente complexo para ser mais f cil saber qual o ciclo que se est a examinar Assim o truque no Carrier Phase GPS usar t cnicas de Code Phase para primeira an lise Se a medida de c digo pode ser feita com uma precis o digamos de um metro ent o s resta alguns comprimentos de onda da portadora para considerar quando tentamos determinar qual o ciclo que marca a extremidade do impulso de cronometragem Solucionando esta ambiguidade da fase da portadora em poucos ciclos torna se o problema muito mais trat vel e como os processadores dentro dos receptores s o cada vez mais poderosos poss vel fazer este tipo de medida sem o ritual de medidas que os receptores militares necessitam Geralmente pensa se no GPS como um recurso de navega o ou posicionamento mas o facto que qualquer receptor de GPS est sincronizado com o tempo universal fazendo dele a maior fonte dispon vel de tempo preciso C digo Pseudo Aleat rio do Receptor Figura 32 Compara o entre os c digos do sat lite e do receptor I Portadora 2 4 4
48. do desenvolvimento e costumiza o como de produ o A capacidade da mem ria e as interfaces podem ser facilmente configuradas de acordo com os requisitos da aplica o reduzindo n o s os custos de projecto como o tempo gasto na sua concretiza o Esta carta de interface universal constitu da de um modo gen rico pelos blocos da Figura 95 CONECTOR S RIE 1 CONECTOR S RIE 2 CONECTOR SERIE 3 CONECTOR SERIE 4 FLASH EPROM 512K SRAM M37710 32K Mem ria de Salvaguarda de 31 bytes 4 Entradas Anal gicas 8 ou 10 bits 4 Entradas Digitais 4 Saidas Digitais Sinal Opcional para a Placa Filha Rel gio de Controlador de Tempo Real wale Bus I2C Figura 95 Diagrama de Blocos da Interface Universal A ORD gere todo o posto m vel do sistema R dio Solo Comboio atrav s de uma liga o RS 232 RS 485 e tamb m directamente por comandos l gicos de hardware 4 2 5 Interface expandida para GPS Carta Filha Ap s a escolha do receptor GPS foi solicitada OCTUOR Systeme em Fran a devido s rela es comerciais existentes entre esta empresa e a NEC Portugal que integrasse o receptor GPS numa placa de circuito impresso como extens o sua Interface Universal ORD ficando perfeitamente integr vel com a mesma A interface expandida com o GPS integrado Figura 96 permite a localiza o geogr fica do m vel sendo a interliga o com o r dio assegurada pelas interfaces propostas Uma mem
49. e portanto impedir o funcionamento dos circuitos de via A corrente necess ria ao funcionamento do CdV circula em sentidos opostos em ambos os carris fechando se atrav s do enrolamento fio grosso da CI de recep o cujo enrolamento atravessa na totalidade e sempre no mesmo sentido pelo que induz no secund rio enrolamento fio fino uma tens o que vai ser aplicada ao receptor do CdV conforme se visualiza na Figura 8 lt f 190000 Figura 8 Delimita o dos Circuitos de Via B Principio de Funcionamento O emprego do CdV de ITE especialmente adequado nos casos em que o estado dos carris ou dos rodados n o permite obter um bom contacto el ctrico entre a roda e o carril devido entre outras causas sua oxida o Os impulsos de tens o e de pot ncia elevadas asseguram a ruptura das pel culas isolantes e a diminui o das resist ncias de contacto Por esta raz o os ITE devem ser empregues nas esta es sobretudo nas linhas que devido a menor utiliza o contenham zonas em que o shunt de outros tipos de CdV possa ser dificil As suas utiliza es em plena via devem ter em considera o que a pot ncia dos impulsos diminui muito rapidamente com a dist ncia emiss o pelo que o CdV pode perder as suas caracter sticas particulares do shunt numa parte do seu comprimento P gina 11 Localiza o de Comboios Via R dio O seu funcionamento baseia se na utiliza o de impulsos de curta
50. e do ILO na porta s rie Esta vigil ncia permite gerir correctamente um eventual conflito com v rias chamadas futuras Num caso critico a ORD estar apta para recusar pr ximas chamadas do GSM Localiza o de Comboios Via R dio Train Antena Dual Rand 450 470 MHz e 806 980 Mhe Diplexer HIGH tg SESSU k SDM i FUTURE APLICATIONS SDM 04 15 Figura 72 Unidade de Recolha de Dados com GSM Para evitar a modifica o do sistema UR ATC algumas mensagens de status podem ser enviadas pelo GSM A ORD ira determinar o suporte de radio para o status de transi o em fun o do numero de status A placa SE550 ILO colocada entre o r dio SE550 e o interface ILO teve de ser redesenhada A RS 232 vinda do SE550 e do interface ILO passou para a interface da Octopuce Um switch para o udio de Baixa Frequ ncia foi colocado nesta placa permitindo a liga o do udio de baixa frequ ncia entre o interface ILO e o SE5500 ou entre o interface ILO e o GSM Na posi o por defeito o udio de baixa frequ ncia ligado entre o SE550 e o interface ILO montagem original A ORD ira determinar a temporiza o para o switch de baixa frequ ncia O modem GSM o GenSM 2 900 Figura 73 Este m dulo ligado Octopuce pela porta COMA pe la a _ F Micro Fit _ e q connector Back cap 4 rr kin Front cap___ SUB HD connector connector _Extractible SIM holder Figura 73
51. eee ererena e reeaa rrenan rrenan reaaa acre eacanrarannneaa 15 Figura 16 Evolu o do Sistema NAVSTAR GPS ebrei a aaa EE a aai 16 Figura 17 Orbitas dos Sat lites GPS seoce jus atsia a Tia RS A RD pla ad 17 Figura 18 Esta es de Monitoriza o do GPS eee rer ear re aerea aeee aerea arena an nanado 18 Figura19 Controlo e uso do GPS easta ins eea Unitau Si ductive dened Date dad Adee ie DD 19 Figura 20 Formato dos Dados do GPS erre eeeerena area aan rena narra nene ra nan ea aaa rannanraraanaaaa 20 Fiquia ZAC RRR ee O po A ee eC ne ee ee eee eee 20 Figura 22 Exemplo UNIGIMENSIONAl a a wcn eae al ee ees 21 Figura 23 EXeMplo DIGIMENSIOMA es sa ietnessietat ake E cared ded debate Aldatas SU UU DS ES ra eee 21 Figura 24 Zonas do espa o poss veis com uma medi o ccccceccceeeceeeaeeeceeeeeeeeeeeeseeeeeueeseeeseeeeaeeeaeeesaes 22 Figura 25 Zonas do espa o poss veis com duas MEACICOES cceceeccceeeceeeeceeeceeeeseeeseeeeeeeeseeeseeesaeeeaeeesaes 22 Figura 26 Pontos do espa o poss veis com tr s medi es eee ree erre nara arena 22 Figura 27 Ruido de NINO 4 acesa sds alates pedal ecb aati SG onc fabled a aad a eased a a Ga ad dete air tb das 25 Figura 28 Compara o do ru do de fundo com o c digo pseudo aleat rio 1 25 Figura 29 Compara o do ru do de fundo com o c digo pseudo aleat rio Il 26 Figura 30
52. es de monitoriza o espalhadas pela Terra processando todos os dados e envia a correc o e sinais de controlo para os sat lites O segmento de controlo monitoriza o desempenho total do sistema corrige posi es do sat lite e reprograma o sistema com o padr o necess rio No mapa da Figura 18 encontra se a distribui o P gina 17 Localiza o de Comboios Via R dio das esta es de monitoriza o Cada esta o de monitoriza o monitoriza de uma forma constante cada sat lite Todas as esta es de monitoriza o vigiam os sat lites determinam o seu desempenho operacional verificam os par metros e passam estas informa es para a esta o de controlo principal A esta o principal pode ent o determinar os par metros da rbita de um sat lite corrente e transferir dados de correc o para esse mesmo sat lite A determina o do n mero de sat lites a circular volta da terra com os planos de rbita dos sat lites juntamente com a estrutura de comando e controlo faz com que o GPS assegure que um n mero minimo de 4 sat lites estejam dispon veis para determinar de dia ou de noite em qualquer lugar da superficie da terrestre uma posi o precisa de um determinado objecto atrav s de um receptor GPS O aspecto da precis o espacial com o m nimo de recursos necess rios oferecendo uma informa o segura conseguido na localiza o de cada esta o de monitoriza o assegurando se da posi o exacta
53. es de via a percorrer O processamento de dados e outras fun es do ATP s o similares ao sistema de transmiss o cont nuo ir te 5 4 2 1 Funcionamento do ATP com Balizas O sistema ATP com balizas funciona como se mostra no diagrama simplificado da Figura 145 A baliza para o sinal A2 encarnado est localizada antes do sinal Al E Mad para dar ao comboio que se aproxima a dist ncia de Figura 144 Par de Balizas P gina 118 Localiza o de Comboios Via R dio paragem O comboio 2 ira captar o seu comando de paragem neste ponto para que possa parar antes do alcance da baliza para o sinal A3 Baliza do Direc o da Marcha Baliza do F Sinal A Sinal A3 Sinal At Sinal A C3 Comboio 1 Comboio 2 pe ne CANT O CANTAO At Ponto de Paragem CANTAO A E ir Figura 145 Localiza o das Balizas ao longo da Via Na Figura 146 o comboio parou a seguir ao sinal A2 e este ira esperar at o comboio 1 deixar o cant o A2 para alterar o aspecto do sinal para verde Na realidade o comboio 2 n o se ira colocar em marcha uma vez que ele necessita que o maquinista fa a o reset ao sistema para permitir que o ATP do comboio seja inicializado Por esta raz o este tipo de ATP normalmente usado em sistemas de condu o manual Baliza do Baliza do Sinal A Sinal AS Sinal Al Sinal A pe Comboio 2 re od uw Gi CANT O CANT O At Ponto de Paragem CANT O A 989 E E aa Figura 146 Parage
54. fonia via GSM A recep o de um ALARME interrompe a chamada GSM No caso de estar a decorrer um chamada GSM e surgir uma chamada do Regulador a chamada GSM fica em stand by por um per odo parametriz vel findo o qual a chamada terminada P gina 61 Localiza o de Comboios Via R dio gt Se a conversa o Regulador Maquinista terminar durante o per odo de stand by a chamada GSM ser retomada gt Quando o PM est envolvido numa chamada GSM e chega uma chamada do PR em vez da chamada ficar em espera poss vel terminar a chamada GSM 5 segundos ap s Com esta medida evita se que o PM esteja a ser taxado pelo facto de estar em espera gt Quando o PM est envolvido numa chamada RSC com o PR e chega uma chamada GSM o modem GSM do PM deve responder com o sinal de ocupado gt poss vel o envio e recep o de STATUS e SDM atrav s do sistema RSC durante o decorrer da chamada GSM 3 4 3 2 Transmiss o de Dados H tr s possibilidades de transmiss o de dados entre o Permanente de trac o e um dos dez utilizadores do bus aberto RS 485 do Posto M vel e SDM via RSC e SDM via GSM e Transmiss o de dados via GSM em formato livre e modo transparente a 9600 bits s A Envio de Short Data Message O SDM um transportador de mensagens em formato livre entre os equipamentos embarcados e o Posto Regulador B Envio de SDM do PC do Permanente para as FA sade REGULADOR 1 FERMANE
55. funcionamento do up grade GSM descrito anteriormente gt Emissor Receptor SE550 gt ORD gt Algoritmos para o dispatcher do Permanente de Trac o 3 4 2 3 Novo Sistema de Radia o A Diplexer O diplexer DIPX 500 800 Figura 74 para combinar ou separar as duas bandas de O 500 MHz e de 800 1300 MHz Figura 75 da PROCOM torna poss vel o uso de uma s antena p para a opera o de dois transceivers um em cada banda conforme se apresenta na Figura 76 Figura 74 Diplexer Utilizado A antena dever ser uma de dual frequency isto dever ser ressonante na frequ ncia actual nas suas duas bandas de frequ ncia Os transceivers podem ser usados independentemente e n o ter o influ ncia degradante um sobre o outro Tipicamente o diplexer instalado perto dos transceivers e um s cabo usado entre o diplexer e a antena O diplexer usado convenientemente quer para esta es base quer para m veis As principais tarefas do diplexer s o de proteger a entrada do receptor individual de ser interferida pelo transceiver na banda contr ria e de assegurar um caminho de baixas perdas entre o transceiver e a antena que n o est carregado pela outra sec o P gina 58 Localiza o de Comboios Via R dio O diplexer pode trabalhar com qualquer tipo de transceiver operando dentro das bandas de frequ ncias dos 0 500 MHz e dos 800 1300 MHz As antenas de dual frequency est o dispon
56. mas na pr tica um assunto delicado porque at agora ainda nenhum operador adoptou o sistema de cant o vari vel e est se com algum cepticismo para faz lo num futuro pr ximo Curva de Frenagem Curva de Frenagem yara o Comboio 2 tara o Comboio 1 l Velocidade Normal Direc o da Marcha Curva de Frenagem E para o Comboio 3 Comboio 3 Comboio 2 Comboio 1 Figura 148 Sinaliza o de Cant o M vel Principio Te rico do Sistema Considera se que essencial manter sempre uma dist ncia de paragem segura entre comboios O que digno de se fazer tornar consistente a localiza o e o comprimento dos cant es com a velocidade e localiza o do comboio Esta flexibilidade necessita de uma transmiss o r dio designada por CTBC Communications Based Train Control ou TBS Transmission Based Signalling que melhor do que uma transmiss o do circuito de via para detectar a localiza o a velocidade e a direc o dos comboios dizer lhes qual a sua velocidade de circula o permitida 5 4 3 1 Cant o M vel e Transmiss o R dio Numa linha ferrovi ria equipada com cant o m vel esta normalmente dividida em reas ou regi es estando cada uma sob o controlo de um computador e cada uma com o seu sistema de transmiss o r dio Figura 149 Cada comboio transmite a sua identifica o localiza o direc o e velocidade para o computador da rea que efectuar os c lculos necess rios para um
57. n cleo de ferro e enrolamento de grande sec o feito com barra com tomada no seu ponto m dio O enrolamento fio fino das CI esta bobinado sobre o mesmo circuito magn tico que o enrolamento barra pelo que o conjunto se comporta como um transformador A utiliza o da CI exclui a possibilidade de usar CdV de corrente continua No cabo ou cabos ligando os pontos m dios de duas CI adjacentes circula a corrente de retorno de trac o que a soma das correntes que circulam em cada um dos carris e que atravessam em sentidos opostos os meios enrolamentos das CI resultando uma pequena magnetiza o do seu n cleo dado que os campos produzidos sendo opostos e de valor semelhante tendem a anular se Se a via estiver electricamente desequilibrada a corrente que circula num carril passa a ter um valor bastante diferente da que circula no outro e o campo magn tico resultante na CI afasta se de zero podendo o funcionamento do CdV vir a ser perturbado por gt satura o da CI Queda do rel de via gt indu o no secund rio da CI devida corrente de trac o e suas harm nicas Por 1sso necess rio que as intensidades da corrente de retorno em cada uma das filas de carris duma zona 1solada sejam sensivelmente do mesmo valor sendo admiss vel um desequilibro da ordem de 10 do valor nominal De facto tem se verificado na pr tica que uma assimetria da ordem dos 30 A j suficiente para distorcer o sinal
58. nas liga es da WAN Wide Area Network aos RBC A rede de RBC compara os dados de tr fego de todos os comboios na sua respectiva rea e transmite os valores de velocidade limite para cada comboio individualmente Fertil da Estado do Comboio velocidade posi o Peso n de vag es GPS Antena EL Ri Balise passiva Radio Block Center Figura 135 Diagrama funcional do ETCS Os n veis 2 3 do ETCS t m dois objectivos principais proporcionar interoperacionalidade internacional e optimizar o uso da via f rrea O segundo objectivo obtido pelo uso de um sistema de r dio como o GSM R para troca de informa o de sinaliza o S poss vel uma estrutura de cant o m vel para a opera o de comboios sem sinais fixos instalados Com uma estrutura de cant o m vel as dist ncias entre comboios podem sempre ser mantidas numa dist ncia de seguran a necess ria Do ponto de vista do GSM R todas as funcionalidades necess rias para o canal cinzento do ETCS est o actualmente dispon veis A transmiss o de dados ser feita via BS 24 2400 Kbps e o RBC ser ligado via ISDN a um interface Sm Mais detalhes sobre as necessidades da QoS e dos aspectos de planeamento da rede encontram se noutros cap tulos deste trabalho B Comunica es operacionais de voz Comunica es operacionais de voz para os caminhos de ferro podem principalmente ser realizados com o GSM standard com servi os
59. navega o terrestre e mar tima avia o civil levantamentos topogr ficos constru o minas estudos geod sicos deforma es originadas por sismos gest o e contabiliza o dos recursos naturais aplica es no campo agr cola determina o do tamanho de parcelas de terreno ocupadas com determinada cultura apoio no combate a fogos por meios a reos poss vel calcular a dimens o do fogo de modo a determinar os recursos humanos necess rios telecomunica es actividades ao ar livre entre outras 2 3 2 Estrutura do GPS Presentemente o sistema GPS implementa um sistema de posicionamento ptimo estando inteiramente operacional cumprindo todas as especifica es estabelecidas nos anos 60 O sistema providencia informa o sobre o posicionamento tridimensional e velocidade de um modo preciso continuo e universal tendo que se utilizar um equipamento receptor apropriado O sistema GPS Pagina 16 Localiza o de Comboios Via R dio dissemina uma forma de coordenadas universais temporais denominadas por UTC Universal Time Coordinated Existe mundialmente uma rede terrestre de controlo e monitoriza o que monitoriza o estado dos sat lites Esta rede faz tamb m o upload de dados sobre a navega o para os sat lites O sistema GPS utiliza um conceito de tempo de chegada denominado por TOA Time Of Arrival As transmiss es via sat lite s o referenciadas a frequ ncias at micas altamente precisas a
60. nitidamente baixar a transfer ncia volumosa de dados nas redes ferrovi rias Adicionalmente a comunidade ferrovi ria ira ter de apelar novamente para o espectro de frequ ncias Espera se que o UMTS ir estar no mercado com a sua primeira release nos pr ximos anos Para alcan ar a estabilidade e as caracter sticas os operadores ferrovi rios poderiam aceitar um outro sistema de comunica o mas deveria ser antecipado de 2 a 3 anos Para sintetizar o UMTS est definitivamente atrasado e oferece funcionalidades que actualmente n o s o necess rias pelos operadores ferrovi rios Como as redes de GSM R existentes ir o oferecer liga o ao UMTS ent o os conjuntos de caracter sticas ser o equilibrados acreditando se que o GSM R ira beneficiar com as caracter sticas do UMTS Se os operadores ferrovi rios pensarem realmente no UMTS ira ser principalmente no campo dos servi os para passageiros como permitir aplica es multim dia nos comboios Sendo assim o UMTS poder ser introduzido no GSM R como uma extens o quer pela reutiliza o da infra estrutura do GSM quer pela simples liga o das redes UMTS p blicas s redes de GSM R sempre que desejado 6 2 8 Conclus o PC PERMANENT Figura 167 Futuro das Comunica es Ferrovi rias em Portugal No momento actual e relativamente ao sistemas R dio Solo Comboio conv m garantir compatibilidade com o GSM R e ainda a possibilidade de explora o simult nea do futu
61. o controladas com o formato da mensagem da Motorola NMEA Envio de mensagens seguindo a especifica o NMEA t m a forma amp PMOTS CS lt CR gt lt LF gt Todos os par metros de envio s o separados por virgulas limitadoras O caracter P identifica a mensagem com o formato do propriet rio P o MOT a designa o do fabricante para a Motorola e o G para identifica o de GPS No caso onde mais do que uma mensagem de envio preparada durante o mesmo intervalo de segundo o receptor GPS ira enviar todas as mensagens preparadas mas ira ter em aten o o limite do n mero de bytes transmitidos por cada segundo que s o de 375 bytes Para o caso de v rias mensagens enviadas se a pr xima mensagem a enviar couber dentro dos 375 bytes de comprimento ent o esta ser enviada Por exemplo as mensagens a enviar totalizam 334 bytes e est o prontas a enviar Se o utilizador necessitar de mais 80 bytes de mensagens ent o os 414 bytes irao ser enviados Posteriormente se requisitar mais de 70 bytes de mensagens ent o o seu envio n o sera feito Normalmente envia se um grupo de frases em intervalos de tempo pr determinados mas geralmente n o ultrapassam a velocidade de uma por segundo GGA C lculo dos Dados GPS GGA 123519 4807 038 N 01131 324 E 1 08 0 9 545 4 M 46 9 M 42 T2359 Dados calc lados as 12 35 19 UTC A307 038 N Latitude 48 07 038 N QUIS SAE Longitude TIS 240 E Origem O inv lida 1 GPS 2 DGPS
62. o da dist ncia percorrida cccccseeceeceeeeeeceeeeeeeeeeeesaeeeeeseeeeesaeeeesaaeeeesnsaeees 85 Figura 111 Cobertura GSM num t nel 1 errar era rea aee renan rrenan area ane reeeaa rrenan 87 Figura 112 Cobertura GSM num t nel Il cece e eerere eae ree aee re nan rra nan eeaaa erra nan rrenan 87 Figura TAS IRepelidor EXtCllOlticssactecchtemiaewsracec ce Sida raridade dd RO Ia a ture ices 87 FIgura IA REDeldor MEO sn a asi ad air ea Dalai ad gi eai ER Coote a 87 Figura 115 Repetidor exterior colocado entrada do tunel cccceecceseeeeceeeeeeeeeeeeeeeseeeeseeeesseeeeaeeeeseeeeesees 88 Figura 116 Dois repetidores exteriores colocados nas entradas do t nel eee 88 Figura 117 Cobertura GSM com redund ncia ccccccseeeecceeeeeaeeeeeeeeeeeeseeeeeeeeeceessaeeeeseeeeesaneeesseeeeesesaeeees 88 Figura 118 Cobertura em t neis com uma grande extens o eee eeerereaa aerea 89 Figura 119 Cobertura em t neis com uma grande extens o com redUNCANCIA cc ceeeeeeeeeeeeceeeeeeeaeeees 89 5 OS SISTEMAS DE GEST O COMUNICA ES E DE SINALIZA O FUTUROS Figura 20 Arquiteciura Geral cas iansa a aaS CARR ATT AE ada dado SAS ARES Aged iei End ES de da Geisa 93 Figura 121 Arquitectura do Sistema Train Office errar aere nene ree aa ere nan era nan renanaereaaa rrenan 93 Figura 122 Interior de uma Locomotiva equipada com Train
63. o de Gest o Receptor GPS OS receptores GPS Figura 19 Controlo e uso do GPS Os sat lites GPS transmitem em duas frequ ncias na faixa UHF Ultra High Frequency para uso em dois modos O primeiro o modo de precis o ou PPS que usa as duas frequ ncias eo segundo o modo normalizado ou SPS que usa apenas uma frequ ncia Como j foi dito o modo mais preciso para uso militar e utilizadores autorizados e n o est dispon vel para uso civil O sinal base um c digo pseudo aleat rio gerado por um computador dentro dos sat lites O modo normalizado transmitido a uma taxa de 1 023 000 bits por segundo O c digo simples e cont m apenas 1 023 bits de informa o e pode ser decifrado rapidamente O sinal repetido a cada milisegundo com a informa o b sica da posi o do sat lite em rela o Terra O receptor GPS possui o mesmo algoritmo que gerou o c digo pseudo aleat rio emitido pelo sat lite Igualando os padr es do c digo o receptor sincronizado com o sinal emitido pelo sat lite dando se o primeiro passo na determina o da LOP Line of Position Este processo designa se por Aquisi o Inicial de Posi o Os dados de navega o do GPS para determina o da sua localiza o est o baseadas no tempo decorrido para a transmiss o dos bits de dados do sat lite para o receptor GPS 2 3 4 2 Dados para os sat lites Uma trama Figura 20 consiste em 1 500 hits e dividid
64. provoca a queda do rel de via quando est o reunidas as condi es mais desfavor veis para a queda deste O shunt de ensaio o valor de resist ncia escolhido para ser utilizado nos ensaios de shunt dos circuitos de via quando se efectuam as suas regula es calibragens e controlos As condi es de shunt do material circulante dependem de numerosos factores com destaque para o estado dos seus eixos e para a resist ncia de contacto roda carril que depende da press o efectiva exercida pela roda sobre o carril H no entanto eixos ou rodas deliberadamente isolados como o caso de v rios ve culos utilizados pela via para repara o manuten o da caten ria A seguran a de funcionamento dos encravamentos realizados pelos circuitos de via implica que estes detectem imediatamente a presen a de qualquer shunt aus ncia de temporiza o queda Al m disso dado que o funcionamento do circuito de via pode ser alterado por numerosas causas exteriores sobretudo necess rio evitar as consequ ncias de eventuais perdas breves do shunt por meio duma temporiza o trac o Esta temporiza o pode estar ou n o integrada no receptor do circuito e em geral de 2 segundos embora se possa recorrer a valores superiores se necess rio B Delimita o dos Circuitos de Via UM71 Figura 5 Delimita o dos CdV UM71 O conjunto auto transformador indut ncia dos carris blocos de sintonia BAI e BA2 confor
65. que o receptor n o apanhar o sinal de outro sat lite acidentalmente Assim todos os sat lites podem usar a mesma frequ ncia sem interferirem uns com os outros Na realidade o c digo pseudo aleat rio permite ao DOD controlar o acesso ao sistema Mas ainda h outra raz o para a complexidade do c digo pseudo aleat rio uma raz o que crucial para fazer o GPS econ mico Os c digos geralmente usam t cnicas de espalhamento P gina 24 Localiza o de Comboios Via R dio espectral que permitem ganhos de processamento elevados Esta a raz o porque os receptores de GPS n o precisam de antenas com grandes pratos para receber os sinais GPS H dois tipos de c digo pseudo aleat rio O primeiro c digo pseudo aleat rio chamado de c digo C A Coarse Acquisition Faz a modula o da portadora L1 repetindo se a cada 1023 bits e modula a uma taxa de 1 MHz Cada sat lite tem um c digo pseudo aleat rio nico O c digo C A a base para o uso civil do GPS O segundo c digo pseudo aleat rio o chamado c digo P Preciso repete se com muito menos frequ ncia e modula ambas portadoras L1 e L2 a uma taxa de 10 MHz Este c digo usado para fins militares e pode ser codificado Quando codificado chamado de c digo Y Considerando que c digo P mais complicado que o C A ent o tamb m mais dificil para os receptores o adquirirem Esta a raz o porque muitos receptores militares come am a adquirir o sinal C A pr
66. que o sistema anteriormente descrito mas a quantidade de transmiss o ser muito maior 5 4 3 3 Um primeiro sistema de Cant o M vel O primeiro sistema de cant o m vel chama se SELTRAC Speed Enforcement System Track e usado no Canad e em Londres Este sistema Figura 151 j contempla a transmiss o m vel de dados mas a transmiss o normal atrav s de montagem ao longo da via de ciclos de indu o que est o colocados entre os carris e que cruzam se em cada 25 metros para permitir ao comboio verificar a sua posi o Os dados s o passados pelos VOBC Vehicle On Board Computer e pelos VCC Vehicle Control Centre atrav s de ciclos O VCC controla a velocidade do comboio 2 atrav s da verifica o da posi o do comboio 1 e do c lculo da sua curva de frenagem segura Comboio 2 Comboio 1 Ciclos Distribuidos ao Longo da Via Figura 151 Sistema SELTRAC da Alcatel O sistema SELTRAC n o necessita de maquinista e totalmente autom tico Em caso de falha do sistema onde o comboio ter de ser conduzido manualmente existem contadores de eixos para verificar a sua posi o e n o ser sob o controlo dos ciclos Talvez a sua maior desvantagem sera a necessidade de cabos cont nuos colocados ao longo da via com uma coloca o dispendiosa e com possibilidade de danifica o durante a manuten o da via A principal diferen a entre este sistema e os mais modernos est na transmiss o electromagn tica de
67. rapido TTFF Time To First Fix e um segundo para uma actualiza o dos dados de navega o assim como um baixo consumo de energia A sua capacidade de grande alcance encontra se nas exig ncias de sensibilidade para navega o terrestre e tamb m nas exig ncias din micas de um Figura 88 Receptor GARMIN elevado desempenho na avia o O projecto deste receptor utiliza a tecnologia para montagem em placas assim como integra o de circuitos para conseguir um melhor desempenho enquanto se minimiza espa o e pot ncia As capacidades do hardware combinado com a intelig ncia do programa torna este receptor f cil de integrar e de usar O receptor foi projectado para resistir a condi es de funcionamento dificeis mas dever ser montado num local fechado fazendo parte de um sistema mais vasto O sistema poder comunicar atrav s da escolha de n veis CMOS TTL ou RS 232 compat veis com os canais de comunica o bidireccionais respectivos A elevada precis o da sa da de um PPS Pulse Per Second poder ser utilizada em aplica es que necessitem de uma medida hor ria de elevada precis o Uma mem ria pr pria recarreg vel atrav s de uma bateria permite ao P gina 69 Localiza o de Comboios Via R dio receptor memorizar dados fundamentais como os par metros das rbitas dos sat lites ltima posi o data e hora Uma n o vol til tamb m usada para memorizar os dados da configura o do receptor mesmo que a b
68. refinamento e verifica o das leituras de velocidades instant neas Finalmente meios de correla o ptica est o em investiga o atrav s da utiliza o de diodos laser Esta tecnologia s foi at agora aplicada para monitoriza o de equipamento localizados por cima das unidades e na inspec o dos movimentos entre a roda e o carril Esta uma tecnologia promissora para o futuro devido sua imunidade a interfer ncias electromagn ticas e a tecnologia ptica tem vindo a ser cada vez mais utilizada em v rias aplica es de comunica o via comboio 4 3 1 1 Alternativa de localiza o com o R dio Solo Comboio com GPS em T neis Uma vez que numa rede ferrovi ria os t neis s o na sua larga maioria de pequenas extens es de comprimento nomeadamente em Portugal em m dia os t neis t m 500 metros ou menos de extens o e para al m disso s o t neis em alinhamento recto Sabendo se tamb m que todos os comboios em circula o est o equipados com taquimetros e ou com tac grafos podemos integrar os sinais vindos destes equipamentos no sistema R dio Solo Comboio e atrav s de um r pido processamento ao n vel do algoritmo da ORD poderemos continuar a saber a localiza o do comboio aquando da aus ncia do sinal GPS e envi lo para um centro de gest o e controlo de tr fego ferrovi rio atrav s do GSM Sendo assim teriamos o diagrama de blocos no posto m vel que se mostra na Figura 109 Antena GPS A
69. rias actuais Isto manifestamente uma redu o do esfor o de opera o e de manuten o para o operador A estrutura de uma rede t pica de GSM GSM R baseada para a rede ferrovi ria basicamente n o difere muito de uma rede PLMN normal e das suas extens es em termos de elementos da rede interfaces normalizadas e liga es O modelo optimizado de frequ ncias reutiliz veis para aumentar a capacidade da rede as microc lulas em reas com elevada densidade como em esta es ferrovi rias e as solu es de cobertura com handover sens vel s velocidades est o na base da introdu o do GSM p blico e assim poder s ser ligeiramente modificado para o uso ferrovi rio espec fico Existem diferen as na forma e no projecto da rede devido s necessidades especiais das redes ferrovi rias As necessidades especiais das redes de GSM R s o devido s seguintes exig ncias das aplica es usando o GSM R Comunica es sem falhas para velocidades at aos 500 Km h Uso eficiente de um n mero limitado de frequ ncias 20 C I Carrier to Interference ratio de 12 dB m nimo o EIRENE exige 15 dB 95 de cobertura para 95 do tempo numa cobertura da rede especifica com um nivel superior a 90 dBm Uma rela o do sucesso do handover superior a 99 5 mesmo entre redes GSM R Disponibilidade da utiliza o elevada de ambos os caminhos de transmiss o e equipamento de rede dependente das aplica es em us
70. s de uma altera o da sequ ncia na transi o ou na fase do ciclo quando o comboio viaja sobre balizas As balizas s o transponders magn ticos usadas para transmitir informa o pr P gina 83 Localiza o de Comboios Via R dio programada do equipamento de via para o comboio que pode ser usada para informar o operador do comboio da sua posi o absoluta Um sensor da velocidade de Doppler foi desenvolvido para aplica es ferrovi rias e tem sido ensaiado como uma das entradas para um sistema de navega o de ve culos Este sistema baseado no efeito de Doppler isto altera se a frequ ncia aparente da onda se o observador est em movimento relativamente ao transmissor O transmissor neste caso opera a 24 GHz Os caminhos de ferro franceses utilizam uma combina o do radar de Doppler e transponders passivos para um sistema de controlo de movimentos de comboios em tempo real Este sistema trabalha filtrando os dados medidos no radar de Doppler realizando pequenos ajustes na dist ncia atrav s dos dados da din mica do comboio para gerar um valor exacto e segura para a dist ncia percorrida Um outro sistema de controlo de comboios intermitente e instant neo combina os dados do cabo de sinaliza o com as avan adas tecnologias baseadas em sensores de velocidade e de posicionamento A exist ncia de taquimetro no eixo e de dados do radar de Doppler podem ser introduzidos num processador a bordo do comboio levando a um
71. se ia que eles eram iguais Quando o sinal A tem n vel l gico High B um High quando A sinaliza Low B um Low Mas pode se ver que se por um lado eles se equivalem por outro est o um pouco desfasados D para notar que o sinal A est na realidade frente do B De facto podia se transladar o sinal quase meio ciclo e estes ainda se equivaleriam em termos l gicos Isso um problema do Code Phase GPS Neste caso estamos a comparar c digo pseudo aleat rio que t m uma largura de per odo de quase um micro segundo E velocidade de luz um micro segundo s o quase 300 metros de erro No entanto os fabricantes de receptores propuseram m todos para se ter a certeza que os sinais est o quase perfeitamente em fase Os receptores militares contornam esta problem tica come ando por processar o c digo pseudo aleat rio e depois passam para medidas baseadas na frequ ncia da portadora para aquele c digo Esta frequ ncia da portadora muito mais alta logo os seus impulsos s o mais pequenos resultando numa maior exactid o O c digo pseudo aleat rio tem uma taxa um pouco acima de 1 MHz mas a frequ ncia da C digo CA C digo Pseudo Aleat rio portadora tem uma frequ ncia acima de 1 GHz mais r pida 1000 vezes Figura 33 A velocidade da luz o sinal de 1 57 GHz do GPS tem um comprimento de onda de aproximadamente vinte cent metros assim o sinal da portadora pode agir como uma refer ncia muito mais precisa que o c
72. seja conceptualmente poder ser poss vel dividir outras camadas em v rios n veis de separa o A candidatos cionalidade em cada n vel n o exaustiva e ira acomodar as necessidades emergentes do estudo em progresso Os n veis de 1 a 5 ser o OS principais ao n vel t cnico O n vel 6 ivel estuda as poss veis eine necessidades de constru o Euro fix de um conceito Dados liga o aproximado que ira conter t cnicos legais comerciais e Institucionais n veis lista dos interopera Navega o a Vai ontrolo Hu Controle lh f nstincional fdo Veiculo l all Frac Proc Dados EI IT ermuiral e Ea GHSS Mivel 2 Dados GHSS Acr scimoa dados Dados LAASIGEAS UMTS G5 M UMTS FP GPS em interiores Figura 166 Possibilidade de interoperacionalidade em cada camada A interoperacionalidade com as comunica es m veis da terceira gera o poder ser um bom exemplo Neste caso dever ser analisada em v rios n veis P gina 138 L Para garantir a interoperacionalidade no nivel 1 num sistema integrado UMTS Galileo os sinais RF do UMTS n o dever o interferir nos sinais do sistema Galileo No n vel 2 o UMTS poder transportar mensagens de integridade ou de diferencia o do sistema Galileo O UMTS pode tamb m assegurar a cobertura do posicionamento no interior de edif cios usando o sistema UMTS como transporte dos dados actualizados da
73. sticas de um receptor s o P gina 67 Localiza o de Comboios Via R dio gt Permitem armazenar pontos numa mem ria atrav s de coordenadas lidas numa carta gt Os pontos armazenados numa mem ria podem ser combinados originando rotas que quando activadas permitem que o receptor analise os dados e fique informado de por exemplo tempo hor rio prov vel de chegada dist ncia at o pr ximo ponto dist ncia at o destino hor rio de nascer e do p r do sol rumo que deve manter para chegar ao pr ximo ponto da rota etc gt Gravar numa mem ria o deslocamento permitindo tra ar o caminho de volta ao ponto de partida gt Os receptores instalados nos carros dos pa ses onde existem mapas digitalizados computadores de bordo trazem na sua mem ria mapas detalhados de cidades e endere os teis como restaurantes lojas hot is etc B Receptores de Sequenciamento Todos os receptores GPS necessitam receber informa o de quatro sat lites no minimo para calcular uma posi o exacta Receptores de sequenciamento utilizam um canal nico e mudam este canal de um sat lite para o pr ximo para receber dados Eles normalmente tem menos circuitos e por isso s o mais baratos e consomem menos pot ncia Infelizmente o sequenciamento pode interromper o posicionamento e limitar sua precis o geral Dentro deste grupo est o os receptores pot ncia limitada com um canal receptores de um canal receptores d
74. um sistema global independente do GPS mas complementar e compat vel com este sob controlo civil O projecto Galileo ser realizado em duas fases gt A primeira levar a um servi o complementar geoestacion rio de radionavega o europeu EGNOS European Geostationary Overlay Servive que utilizar as duas constela es de sat lites existentes GPS e GLONASS aperfei oando lhes a fiabilidade e a precis o por conjuga o com um sat lite Inmarsat gt A segunda em coopera o com a uni o europeia e a ag ncia espacial europeia ESA European Space Agency levar cria o de uma constela o de 30 sat lites com rbitas n o geostacion rias a cerca de 29994 km de altitude designada por GalileoSat Este sistema ser colocado a disposi o da comunidade aeron utica para atender a todas as suas exig ncias em mat ria de navegacao incluindo a assist ncia a aterragem de precisao Sera tamb m de grande utilidade para todos os utilizadores de sistemas de comunica es m veis maritimas e terrestres sistemas de navega o posicionamento salvamento etc Pensa se que o Galileo estar totalmente operacional em 2008 mas entrar em funcionamento em 2005 O Galileo ira disponibilizar 3 tipos de servi os gt OAS Open Acess Service Ser um Servi o de acesso aberto a todos os utilizadores com caracter sticas similares ao SPS dispombilizado pelo GPS com uma precis o absoluta na ordem dos 6 metro
75. uso do GPRS para os n veis 2 3 do ERTMS ETCS ira ser uma solu o a longo prazo P gina 141 Localiza o de Comboios Via R dio 6 2 6 Poss veis aplica es futuras com o GPS GSM Como ja foi dito os futuros sistemas de sinaliza o ferrovi ria ir o ser instalados em todas as linhas de alta velocidade e nas linhas principais de cada pa s europeu Sendo assim temos as linhas regionais de m dio baixo tr fego nas quais n o financeiramente vi vel instalar este futuros sistemas Os operadores poder o nesses locais potencializar as possibilidades de utiliza o dos sistemas GPS GSM em funcionamento conjunto A associa o destes dois sistemas poder tornar se uma ferramenta muito poderosa que permitir atrav s da localiza o do comboio via GPS accionar transmiss o de voz e dados para locais espec ficos da via atrav s do sistema GSM Eis alguns exemplos gt Informa o de aproxima o de um comboio quer atrav s de som quer atrav s de dados para os apeadeiros esta es e passagens de n vel em linhas regionais Esta informa o sonora tamb m ser til para equipas de manuten o que se encontrem a trabalhar ao longo da via nomeadamente em locais de dif cil resguardo de pessoas e ferramentas como s o os t neis e pontes gt Altera o autom tica dos dados das velocidades m ximas permitidas em balizas de informa o vari vel como s o os casos de afrouxamento motivados por obras de manute
76. veis para ambas as aplica es em esta es base ou m veis Att dB O B EEE ENA IT soa Ea N Teran SE O Ss eee DIPLEXER DIPX 500 800 60 i TRANSCEIVER 100 Ennio 450 470 MHz O 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 f MHz n Figura 75 Diagrama de Radia o do Diplexer Figura 76 Diagrama de Liga es do Diplexer B Caracter sticas Gerais gt Frequ ncia 0 lt 500 MHz e dos 800 lt 1300 MHz gt Maxima Pot ncia Entrada 35 Watt por cada entrada gt Perdas de Inser o 0 lt 500 MHz lt 0 5 dB 800 lt gt 1300 MHz lt 0 5 dB gt Isolamento Entrada de Baixa para Alta frequ ncia gt 45 dB gt Imped ncia 50 Q em todos os terminais 3 4 2 4 Modem GSM A Introdu o O modem GSM da WAVECOM WMO2 Figura 77 um terminal para fax e transmiss o de dados servi os de mensagens curtas originados em m veis servi os de mensagens curtas terminados em m veis e chamadas de voz SIM 4 ES Figura 77 Modem GSM Figura 78 Cart o SIM P gina 59 Localiza o de Comboios Via R dio Os conectores ligados estrutura garantem as liga es de sa da e de entrada Uma protec o remov vel usado para inserir o cart o SIM tipo Micro SIM da Figura 78 Um Led indica o modo de funcionamento Fun es em modo GSM Padr o 900 MHz Classe 4 2 Watt 1800 1900 MHz Classe 1 1 Watt Interface S rie RS 232 MO e MT SM
77. viagem de um sinal r dio a chave do GPS logo os rel gios de sincronismo tem de ser bastante bons Nos sat lites a cronometragem tende a ser perfeita porque estes t m rel gios at micos extremamente precisos a bordo O sat lite e o receptor precisam de sincronizar os seus c digos pseudo aleat rio de forma precisa para todo o sistema funcionar mas se os receptores precisassem de rel gios at micos o GPS seria uma tecnologia em extin o porque nesse caso seria um sistema demasiado caro principalmente para uso civil Se os rel gios dos receptores fossem perfeitos ent o todas as esferas de sat lite se cruzavam num nico ponto que a localiza o da posi o Mas com rel gios imperfeitos uma quarta medida n o cruzar com os tr s primeiros Assim o computador do receptor refere que h uma discrep ncia nas medidas em resultado de n o deve haver sincroniza o em rela o ao tempo universal Como qualquer atraso em rela o ao tempo universal afectar bastante as medidas o receptor procura um nico factor de correc o com o qual se pode subtrair em todas as medidas de cronometragem e que os far cruzar num nico ponto Aquela correc o devolve ao rel gio do receptor a sincroniza o com o tempo universal e assim tem se direito a tempo de precis o at mico duma maneira razoavelmente barata num aparelho GPS Ap s a correc o aplicada a todas as medidas temos um posicionamento preciso Outra consequ ncia deste pr
78. 0 Posto M vel com GSM Pormenor do Modem GSM ccccecccccsseeeeeeeeeeesaeeeeesaeeeeeaeeeeesaaeeessaaeees 56 Figura 1 PostoM vel com GSM essaie S od Dna a ec a ees tere 57 Figura 72 Unidade de Recolha de Dados COM GSM cccccsseccceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeeessaeeeeseaeeeeseeeeesseeeesaeeees 57 Figura 7 8 Modem CSM ante gas aaah Fa oe ah oN ee eh ee MA eh eee hg 57 Figura 74 Diplexer UMNZACO ise Eco De Ed at ba darted e a a esid vier 58 Figura 75 Diagrama de Radia o do DIPIOXeL ccccceccccneeeeeeeeeceeeeeaeeeeaeeeseeeeseeeessaeeeaaeeeseneesaneeeaeeeeseeeesees 59 Figura 76 Diagrama de Liga es do DIPIOXeL cccccccceccccneeeeeeeeeceeeeeeeeeeaeeeeseeeesaeesaaeeeseeeeseeeesaaeeeaeeeeseeeesees 59 Figura r Modem CSM ccs ec tes ete ee 59 Figura TS Cantao SIM Dement erent eee E nt re dus aro gado Bee re ee A E 59 Figura 79 UQE com duas cabines de condu o cccccseececceeeeeceeeeeeeeeeeeeaeeeeeseeeeesaeeeeesaeeeeeseeeeessneeeesaeees 60 Figura 80 Antena Dual Band usas dad ada a a e ata dd ias ida e a ia a ias ai 61 Figura 81 Diagrama do Permanente do Radio Solo Comboio com GSM ea 61 Figura 82 Estabelecimento de uma chamada de fonia via GSM ccccccccecccceeeeeaeeeaeeeeceeeseeeesseeeeseeeesaes 61 Figura 83 Envio de SDM via R dio Solo COMDOIO cccccccsecceeceeeeeeeeeeeeeaeeeeeseeeesseeeeesaaeeesseeeeesseeeeessaaeees 6
79. 12 Vpt Para carregar OCTOLOAD e modificar n de Assinante 12 Vince Figura 102 Esquema de Liga es do Posto M vel Ap s a instala o de todos os programas atr s referenciados para o bom funcionamento do sistema necess rio proceder configura o do seu hardware Sendo assim necess rio executar o programa Octoload para configura o do rel gio e de todos os par metros protocolares necess rios comunica o da ORD com o sistema GPS n meros de telefone GSM velocidade de P gina 80 Localiza o de Comboios Via R dio comunica o n mero de bits tipo de paridade e quais as portas s rie utilizadas Ap s serem inseridos todos estes dados ser a partir deste programa que irao ser descarregados para a ORD 4 2 7 Coloca o ao Servi o do Sistema de Localiza o via GPS Ap s a instala o dos v rios programas necess rios para o bom funcionamento do sistema de localiza o via GPS torna se necess rio fazer correr as suas aplica es e fazer as respectivas liga es quer no Posto Fixo quer no Posto M vel 4 2 7 1 Posto M vel No Posto M vel necess rio ligar a ORD j configurada antena de GPS e a sua porta s rie COM3 ligada ao modem GSM Este por sua vez est ligado a uma antena de GSM por onde irao ser enviados os dados sobre a sua localiza o conforme representado na Figura 102 e visualizado na Figura 103 Quer a ORD quer o modem GPS s o alimentados com uma t
80. 13 Rel de Via Pagina 13 Localiza o de Comboios Via R dio 2 2 2 Sistema de Contadores de Eixos O sistema de Contadores de Eixos utilizado para uma localiza o menos precisa de comboios podendo variar o seu comprimento entre a emiss o e a recep o at s dezenas de quil metros Este sistema n o permitem a detec o de um carril partido visto que n o utilizam os carris como condutores O sistema de contadores de eixos um equipamento vital para a detec o de comboios sendo A AOS E uma alternativa ao sistema de Figura 14 Sistema de Contador de Eixos Instalado circuitos de via Este sistema autom tico de monitoriza o da ocupa o da linha feito atrav s de um contador de eixos colocado junto aos carris Figura 14 E geralmente usado para monitorizar sec es de cant o e pode operar independentemente do estado da via ou do comprimento da sec o dessa via na Via 2 2 2 1 Descri o Funcional Os sistemas de contadores de eixos s o usados para monitoriza o autom tica da ocupa o da via S o os mais teis em blocos de sec o de via onde existe um balastro fraco em t neis onde as condi es climat ricas s o bastante h midas ou como cobertura a uma zona com circuitos de via como sistema redundante O sistema de contadores de eixos consiste numa unidade central em linhas de transmiss o e dois pontos de detec o que marcam o fim da sec o de linha a
81. 1999 para a linha de Cascais Em 1992 o sistema sofreu altera es profundas passando a permitir comunica es de voz e dados em simult neo num nico canal r dio O primeiro destes sistemas foi implementado na linha do Norte onde cada Sector de Regula o era equipado com um sistema isolado ou seja sem liga o aos outros Sectores de Regula o da mesma linha Em 1997 e na linha da Beira Alta surgiu a integra o de Reguladores e os primeiros CTC onde os Sectores de Regula o deixaram de ser sistemas isolados e onde j poss vel caso um dos Reguladores se retire do seu posto o seu tr fego de dados e voz podem ser comutados por rede para outro Regulador ou seja poss vel trocar ou concentrar fun es entre diferentes posi es de opera o P gina 40 Localiza o de Comboios Via R dio Em 1999 o sistema da linha de Sintra foi substitu do por um sistema com novas facilidades ou seja a transmiss o de dados em grande quantidade recorrendo as mensagens SDM Short Data Message Gra as s SDM poss vel a mudan a autom tica de Sector de Regula o o que anteriormente s era poss vel efectuar manualmente Em 2000 houve uma altera o ao n vel dos Postos M veis de modo a suportar a integra o GSM cuja a instala o no material circulante se iniciou em 2002 E em 2005 est previsto uma nova altera o a evolu o para o GSM R 3 3 Descri o Geral do Sistema R dio Solo Comboio O sistema de
82. 2 FiqurarSA ENVIO de SDM Via GSM salas adia sds ott cab lace Dia aU Sb CA Sh on ala nb Se ai dia ab casa Da Mid a 62 Figurar65 Envio de SEM para FA pato oa SU a ad a 63 Figura 66 Transmiss o de Dados via GSM errean ses eee ce den ceeded ias oe 64 4 EVOLU O DO R DIO SOLO COMBOIO Figura 87 Diagrama de Blocos simplificado de um receptor GPS e eeeerereeereearerena 66 Figura S6 Receptor GARMIN essas cos accel tao a cabo eins a Sa lots ideal AS a Sa doa a cadens 69 Figura 89 Diagrama de Blocos do Receptor GARMIN ccccccseeeceeeeeeeeeeeeeeeseeeeeseeeseeseeeeesseeeeeseeeeeesaeeeeees 71 Figura 90 Arquitectura T pica de Aplica o cccccccsecccececeeeceeecceeecseeceueccucecaeecscecseessueesaeeseeessuseeseeeseaeesas 71 Figura 91 Diagrama de Bloco do Receptor Oncore ccccccceeccceeeeeeeeeeeeeesaeeeeseeeeesaeeeeessaeeessaeeeesaeneeessaaeees 72 Figura 92 Receptor GPS da OncOne siscaseisigriis as dgarosadEs A edccuc ad a a bobvask aban a 73 FOTI SSOR O ame a ame i A a DO TROS m OR n er eee eee eee eee 77 Figura 94 Aspecto da carta de Interface Universal OCtODUCE ccccccceecccceececeeeecaeeeeaeeeesueeeseueessueeesneeeeaes 77 Figura 95 Diagrama de Blocos da Interface Universal ccccccseeceeceeeeeeeeeeeeeeeeeeesaeeeeesaaeeessaeeeessaeeeeesaeees 78 Figura 96 Interface de Extens o para GPS Carta Filha cc cecccccseeceeceeeeeeeeeeeeeae
83. 46 Localiza o de Comboios Via R dio Maquinista lt gt Revisor Maquinista lt Passageiros Reguladore lt gt Revisor Regulador lt Passageiros v v v v 3 3 3 2 Posto Port til O Posto Port til PP constitu do essencialmente por uma unidade de comando e uma bateria que est o alojados num recept culo pl stico As suas principais diferen as relativamente aos Postos M veis s o gt N o transmite nem recebe mensagens status gt N o pode ser interligado ao sistema de An ncio a Passageiros gt A sua unidade de comando tem um interface diferente gt Tem um procedimento de opera o diferente Figura 53 Posto Port til 3 3 4 Postos M veis Posto M vel a designa o dada ao conjunto de equipamento instalado nas locomotivas Figura 54 e que garante a comunica o via r dio entre o comboio e o Posto Regulador do Sector de Regula o em que este se encontra registado As comunica es poss veis s o gt Comunica o de fonia entre o maquinista e os passageiros atrav s do sistema de An ncio aos Passageiros gt Comunica o de fonia entre o maquinista e o revisor atrav s do sistema de interfonia gt Comunica o de fonia entre o PR e os passageiros atrav s do sistema de Anuncio aos Passageiros directamente ou por interven o do maquinista gt Comunica o de fonia com outros PM gt Comunica o de fonia com os Postos de Esta o do respectivo SR Todas esta
84. 500 0 2000 2500m lreal Dy a 0 1500 5000 2000 3354m 9 D a 7000 1500 0 2000 5852m Calculando o tempo real de ida e volta do sinal da cada uma das BTS ao m vel pela Equa o 3 obt m se Ta 2500 3x10 83usx2 16 645 T a 3354 3x10 11 18usx2 22 36 us 10 T a 5852 3x10 19 5usx2 39 0 us 2 5 5 2 Posi o calculada pela triangula o pelo sistema GSM Os c lculos necess rios para aplicar a triangula o s o obtidos atrav s de timing advances TA os atrasos de viagem de propaga o arredondados para o inteiro mais pr ximo por excesso do per odo de bit Tg 48 13 us s o estimados pelo BTS de forma a manter o alinhamento das tramas no esquema de acesso FDMA TDMA Frequency Division Multiple Acess Time Division Multiple Access 5 Visto que os TA s o n meros inteiros um c lculo absoluto da dist ncia D TA A 2 onde A c Th 1108 m c 3 x 10 m s velocidade da luz P gina 38 Localiza o de Comboios Via R dio T real 4 49 gt T 5 B Llc real 6 059 gt T 7 11 B T ul 10 56 gt Ty I B Temos ent o que 8 6 D eae ls 5 2X10 3 09x10 em 2 T 10 10 Dsl 1H 3875m 12 8 6 D T Gel en AO 3 69x10 6088m 2 2 Obtendo assim as dist ncias entre a MS e cada uma das esta es base BTS BTS2 BTS gt Atrav s da Equa o 8 calculamos os valores para C 17640664
85. 98 ETSI TC SMG European digital telecommunicationns system Phase 2 Radio subsystem synchronization GSM 05 10 ETSl European Telecommun Standards Institute January 1994 Version 4 4 0 GELB A et al Applied optimal estimation The MIT Press Cambridge Mass 1974 ETSI TC SMG European digital telecommunications system Phase 2 Radio subsystem synchronisation GSM 05 10 ETSI European Telecommunications Standards Institute May 1996 6th edn Pagina 149 Localiza o de Comboios Via R dio 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Pagina 150 ETSI STC SMG1 Nokia Telecommunications Report of locationservices Doc TDoc SMG1 418 95 Method for positioning GSM mobile stations using absolute time delay measurements Electron Lett vol 33 no 24 pp 2019 2020 Nov 1997 Denaro R P Simulation and Analysis of Differential GPS Proceeding of the ION National Meeting San Diaego January 1984 GPS Made Easy Letham Lawrence Canada 1996 Kaplan E D Understanding GPS Principles and Applications Artech House Publishers Boston e London Manual de Opera o do receptor GPS 25 LP fabricado pela Garmin Manual de Opera o do receptor GPS Oncore fabricado pela Motorola Sistema R dio Solo Comboio Curso de Manuten o de 1 Linha Posto Regulador NEC Portugal Edi o 2000 Sistema R dio Solo Comboio Curso de Manuten
86. AS 1 INTRODU O 2 SISTEMAS DE LOCALIZA O Figura 1 Pain is de visualiza o de tr fego num CTC eerere rea ree narra aaa eranaanrenna 5 Figura 2 Localiza o de COMDOIOS viva vitnccvaGveceneactraenaii vanes savanauvax vusendacgboucelevanch Leona ado DANA a GDA Raia dd 6 Foura s Circuito de Via INTO a tesa tahoe oe cide Sei af sida ali a CD id Rob E E dad da A 7 Figura Circuito de Via OCUD AG O seats ited pedis dele etraceectcence E a E E EE 7 Figuta o Delimita ao dos CAV UMT sas arraia dela ds ado ada NS ESSA E ae Us Dad ad ada 8 Figuta 6 Formados Sinais emitidos asas eee eae ee ee eS 9 Figura 7 Circuilode Via TE ear ala a eee eee ene eee 10 Figura 8 Delimita o dos Circuitos de Via eeeeereee aeee nana rena nora nan rra nan ea aaa ere nan erenanaaa 11 Figura BIOCO EMISSOR 1 us ess ssssaa tosa car iis e Sad DD eects O aa a 12 Figura 10 Bloco EMmisSOr 1 as stir a sees bse mates sa dias das Diga n dA Sedes pda a 12 Figura 11 Forma e Caracter stica dos Impulsos ccceccccsseeceeeeeeeeeeeeeeeseeeeeeseeeeesseeeeeseeeessaeeeesaaeeeeensaeees 12 Figura 12 BIOCO RECO DIOR ss sai e a Meta an ornate iene a aaa al anette uae diesen alse tates 13 Figura To REle de VA sacanear davi Rasa danada doada A da 13 Figura 14 Sistema de Contador de Eixos Instalado na Vid ce ccceccccseeeeeceeeeeeseeeeeseeeeeesaeeeesaeeeeessaeeessaeeees 14 Figura 15 Sistema de Contador de Eixos
87. BRE Universidade de Aveiro Departamento de Electr nica e Telecomunica es 2003 Ant nio Jos Duarte Localiza o de Comboios via R dio Figueiredo Guilherme dos Santos BRE Universidade de Aveiro Departamento de Electr nica e Telecomunica es 2003 Ant nio Jos Duarte Localiza o de Comboios via R dio Figueiredo Guilherme dos Santos Disserta o apresentada Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necess rios obten o do grau de Mestre em Engenharia Electr nica e Telecomunica es realizada sob a orienta o cient fica do Doutor Nuno Miguel Gon alves Borges de Carvalho Professor Auxiliar do Departamento de Electr nica e Telecomunica es da Universidade de Aveiro e co orienta o cient fica do Engenheiro Am rico Rodrigues Soares da Divis o de Integra o de Sistemas da NEC Telecomunica es e Sistemas SA o j ri Presidente Vogais Professor Doutor Jos Carlos da Silva Neves Professor Catedr tico da Universidade de Aveiro Professor Doutor Francisco Ant nio Bucho Cercas Professor Associado do Instituto Superior de Ci ncias do Trabalho e da Empresa Professor Doutor Nuno Miguel Gon alves Borges de Carvalho Professor Auxiliar da Universidade de Aveiro agradecimentos com uma enorme satisfa o que aproveito este espa o para expressar algumas palavras para com as pessoas que das formas mais diversas me ajudaram ao longo desta disserta o Um
88. CE SOpF dura o separados por intervalos nd relativamente longos Isto permite a injec o na via de tens es da ordem da centena de Volt com uma pot ncia 3 instant nea de alguns kW mas com uma Es q CRIA du pot ncia m dia que se situa na casa dos TVA 50 VA Os impulsos tem forma so Figura 9 Bloco Emissor 1 Via assim trica e s o produzidos por um bloco emissor com uma cad ncia de 176 aaa por minuto cerca de 3 por segundo Os E Tr qu esquemas da Figura 9 e da Figura 10 E ilustram o principio de funcionamento deste CdV O condensador CE carrega se atrav s do enrolamento da CIA CI da Alimenta o enquanto o tiristor S1 n o EEL conduz Quando este tiristor recebe um inn a L ARA R5 150K comando adequado passa ao estado de condu o provocando a descarga de CE atrav s da CIA o que induz uma tens o no secund rio respectivo que est ligado via A repeti o destas descargas Ea E oo comandada por uma base de tempo res ae cad ncia ja referida de 176 impulsos por Figura 10 Bloco Emissor II minuto Os impulsos de alta tens o s o obtidos pela descarga comandada pelo tiristor SCR do condensador CE sobre uma bobina CIA ou TVA e transferidos para a via atrav s do seu secund rio A cad ncia destes disparos produzida pelo circuito da base de tempo em que o conjunto R3 C2 comanda o transistor unijun
89. E 164 que foi marcado Registo Um maquinista ou outro agente aquando do registo do comboio no respectivo n mero funcional estabelece di logo duma USSD via MSC VLR com o HLR onde o seu MSISDN est guardado HLRmobile Este HLR estabelece um di logo com o HLRnctiona Verificando o chamamento do MSISDN O HLRanctional por sua vez estabelece o reencaminhamento da chamada do n mero funcional para o MSISDN Depois de completar o registo do subscritor conseguido uma confirma o do registo P gina 110 Localiza o de Comboios Via R dio S um MSISDN pode registar se sob um n mero funcional Utilizadores que tentem registar se num n mero funcional j em uso ser o rejeitados Do mesmo modo um numero funcional nico dentro do HLRnctional N o pode ser duplicado Inicializa o da chamada Na inicializa o da chamada o MSC VLR ligado ao regulador do comboio GSMC executa uma an lise dos d gitos e detecta o n mero funcional Atrav s da interroga o do HLR quer nacional quer internacional o reencaminhamento para o n mero e a localiza o VMSC Visited MSC detectado e a chamada para o MSISDN estabelecida Apresenta o da identidade funcional Com os servi os suplementares do GSM tais como o CLIP CLIR Calling Line Identification Presentation Calling Line Identification Restriction e COLP COLR COnnected Line Identification Presentation COnnected Line Identification Restriction os n m
90. E DE TABELAS 1 INTRODU O 2 SISTEMAS DE LOCALIZA O Tabela 1 Frequ ncias dos CdV UM71 ir eeereerea rear e ear eea rear ea eram eee area nneano Tabela 2 Factores que afectam a precis o eee eee rr ea ere anna Tabela 3 Precisoes do Sistema tasas onde isa hice hs ene asd a nae tide pew Ss Tabela 4 Precis es Locais do Sistema eee eeerereerree e cerae a erene aerea aa ennda tabela 5 Modula o dos SinalS safa ee eo aa aa 3 O SISTEMA DE COMUNICA ES R DIO SOLO COMBOIO Tabela 6 Tabela das frequ ncias do RSC ccecccecccsscccseeeeneeneeeceeetaeeceeeeeneenneeseeetaneeaeeteetaneeaas Tabela 7 F es em modo CSM sua gerir ido Siad da SS a aii Tabela 8 Modo de funcionamento do Led 4 EVOLU O DO R DIO SOLO COMBOIO Tabela 9 Protocolo do Inlehlace css sa sia A a a OS A GA cae A eh tT Tabela 10 Mensagens NMEA 0183 suportadas eee neraere arenas Tabela 11 Tabela de Estados ssa ita ses ins dat bt cea aa SUG EA SEEN GUS LOS dunas ira SUE SS a dad Tabelar12 Calculo do Crro COMELI O sas tias bs rsdnio ao sb Ss ES De SS DU di a DI dl 5 OS SISTEMAS DE GEST O COMUNICA ES E DE SINALIZA O FUTUROS Tabela 13 Tempos de estabelecimento de chamadas definidos pelo EIRENE Tabela 14 Par metros de QoS para o GSM R ETCS eee eee Tabela 15 Redes de ensaio MORANE
91. ERTMS ETCS e circulando em zonas equipadas dentro de cada RBC ter uma nica identidade Seguimento da localiza o de cada comboio equipado dentro da rea do RBC Providenciar entradas para encravamentos e liberta o de rotas baseado se na informa o recebida do comboio P gina 135 Localiza o de Comboios Via R dio CAP TULO 6 o A e ir CONCLUS ES E VIS O DO FUTURO 6 1 Conclus es No inicio desta disserta o foi definido como objectivo principal a integra o do sistema de localiza o GPS no sistema de comunica es R dio Solo Comboio de modo a permitir efectuar uma monitoriza o real do comboio sobre uma rede ferrovi ria De forma a concretizar este objectivo o trabalho foi dividido em v rias etapas Inicialmente come ou se por estudar os sistemas de localiza o de comboios actualmente usados especialmente para vias ferrovi rias Ao verificar se que estes sistemas s s o usados em linhas ferrovi rias principais de elevado tr fego constatou se que existe uma falha no conhecimento da localiza o de comboios em vias ferrovi rias secund rias de m dio e baixo tr fego Para colmatar esta lacuna estudou se o sistema de localiza o com maior utiliza o no meio civil o GPS com a perspectiva de o integrar num meio de comunica o r dio que permitisse a transmiss o dos dados da localiza o do comboio para um posto regulador de tr fego Uma vez que quase todas as Unidades
92. Esta velocidade de transmiss o ent o para ser partilhada por todos os utilizadores de GPRS presentes na c lula nesse tempo preciso Para al m disso esta velocidade de transmiss o de dados afectada pela raz o C lula Interfer ncia dispon vel na chamada de r dio Outra vantagem do GPRS deriva da tecnologia de comuta o de pacotes Capacidade de multi sess es num simples m vel evita a necessidade de v rios m veis um para cada aplica o Numa segunda fase o GPRS ir tamb m providenciar a transmiss o de dados Point to Multipoint Em previs o est o a transmiss o Multicast IP Multicast e chamada de dados em grupo O nico outro tipo de transmiss o de dados com capacidades de broadcast no GSM a SMS CBS n o oferece uma velocidade de transmiss o de dados equivalente e n o dever ser usado para aplica es de seguran a critica devido ao seu comportamento em tempo n o real 6 2 5 1 Hip teses de aplica es ferrovi rias com o GPRS Excluindo as aplica es criticas em tempo real todas as aplica es ferrovi rias baseadas na transfer ncia de dados podem ser suportadas pelo GSM R como as seguintes Transfer ncia de ficheiros Informa es de broadcast Sistema de correio electr nico Rotas de ve culos e de mercadorias Intranet ferrovi ria m vel Servi os para passageiros como Escrit rio m vel compra reserva de bilhetes on line O actual n vel 1 do ERTMS ETCS baseado
93. FER R dio Solo Comboio Esta o Base o 5650 467 700 467 750 467 775 467 825 467 875 467 625 467 675 467 725 467 750 467 800 467 2L Posto M vel Tabela 6 Tabela das frequ ncias do RSC Cada Sector de Regula o SR s pode suportar at 32 Esta es Base devido ao endere amento das EB Nos centros de Controlo de Tr fego Centralizado ou nos Postos de Comando Locais PCL encontra m se instalado s o s Posto s Regulador es PR cuja fun o ser a de estabelecer controlar e supervisionar todo o tr fego de mensagens O sistema constitu do por dois tipos base de equipamento gt Equipamento fixo gt Equipamento m vel port til e transport vel Na Figura 44 temos um exemplo de SR 1 Sector da Linha do Norte Figura 44 1 Sector da Linha do Norte 3 3 1 Equipamento Fixo H a considerar tr s tipos de equipamento fixo gt Postos Reguladores gt Postos Fixos gt Postos de Esta o P gina 42 Localiza o de Comboios Via R dio 3 3 1 1 Postos Reguladores Posto Regulador a denomina o que se d ao equipamento de telecomunica es que permite a explora o e supervis o das comunica es em cada Sector de Regula o Existem dois tipos de PR gt Posto Regulador sem Integra o de Reguladores gt Posto Regulador com Integra o de Reguladores Na Figura 45 podemos observar o PC Personal Computer do PR a consola de fonia e a impressor
94. Motoras do Material Circulante se encontram equipadas com o sistema de comunica es R dio Solo Comboio e recentemente algumas destas Unidades come aram a ser equipadas com o up grade GSM integrado no R dio Solo Comboio escolheu se este meio de comunica o para a transmiss o dos dados de localiza o Para tal estudou se o sistema R dio Solo Comboio b sico at integra o do GSM assim como um estudo tendo em vista a escolha do receptor GPS que pudesse ser facilmente integr vel Como se viu na Figura 108 o sistema GPS foi integrado com sucesso no sistema de comunica es R dio Solo Comboio permitindo a localiza o do comboio ao longo da via ferrovi ria Este sistema foi posteriormente apresentado publicamente em Julho de 2002 aos operadores ferrovi rios nacionais numa sess o realizada no Hotel Tivoli Tejo junto Gare do Oriente em Lisboa atrav s de um prot tipo instalado a bordo de um comboio de passageiros em servi o comercial entre as esta es de Lisboa Santa Apol nia e Tomar Existem dois problemas principais que carecem de melhoramento O primeiro prende se com a forma da transmiss o dos dados do posto m vel para o posto fixo Como j foi dito esta P gina 136 Localiza o de Comboios Via R dio transmiss o foi assegurada atrav s do GSM com uma chamada continua de dados o que extremamente oneroso No entanto no futuro est previsto o desenvolvimento desta comunica o ser feita atrav s
95. NSORS Figura 162 Arquitectura do Equipamento a Bordo Formando parte do sistema e como v nculo de enlace entre os elementos em via e os elementos a bordo definiu se o m dulo de comunica es EURORADIO sobre o sistema de r dio GSM R 5 4 5 8 Situa o Actual Actualmente existem v rias linhas piloto nomeadamente em Fran a Reino Unido It lia Alemanha e Espanha em fase de iniciar as provas de funcionamento e valida o assim como um primeiro tro o experimental de n vel 2 na Su a posto ao servi o e que actualmente se encontra em provas Al m destas linhas piloto existem contratos comerciais no Reino Unido Holanda It lia Espanha e em paises do leste europeu como Hungria e Rom nia 0 4 6 ATLAS O ATLAS uma solu o da Alstom e fornece todas as solu es necess rias para gerir uma rede ferrovi ria a partir de um Centro de gest o da rede para um ATP encravamentos e produtos de sinaliza o tradicionais O ATLAS uma solu o modular com tr s n veis de fun es diferentes o ATLAS 100 o ATLAS 200 eo ATLAS 300 9 4 6 1 ATLAS 100 O ATLAS 100 Figura 163 um equipamento de transmiss o baseado no sistema de controlo de comboios a ser usado como sobreposi o ao sistema de sinaliza o usados actualmente com a opera o de cant o fixo Este equipamento incorpora um centro de controlo encravamentos e produtos tradicionais de sinaliza o No ATLAS 100 a regula o do tr fego ger
96. NTE S CE V iro jr IF E A 4 Entradas digitais POSTO M VEL COMP REFER na hee EI H qn 4 Entradas digitais 4 EH ater digitais A Es Device 11 11 SESOCEN E PERMANENTE Figura 83 Envio de SDM via Radio Solo Comboio Figura 84 Envio de SDM via a As SDM podem ser transmitidas por dois processos gt Atrav s do R dio Solo Comboio Figura 83 Atrav s da rede GSM Figura 84 Sabendo que uma SDM pode conter at 96 caracteres de Informa o e que o primeiro e o segundo caracter representam o endere o do destino temos SDM 00 ORD SDM 01 SE 550 usada para alterar grupo de frequ ncias SDM 02 04 GSM Login SDM 05 15 Reservado para FA Pagina 62 Localiza o de Comboios Via R dio Exemplo Mudan a Autom tica de Frequ ncia para GRUPO 62 via RSC STX SN MNIUNIT TRAIN LOCO BASE LEN INPH DATA CHKJETX Do lado do MMI o Permanente dever entrar com o conte do da SDM de acordo com o protocolo j existente O Permanente dever especificar tamb m qual o meio de transmiss o a usar GSM ou R dio Solo Comboio Neste caso o protocolo dever ser definido e poder ter como ponto de partida o protocolo usado pela ORD standard O Permanente tem de informar o n mero de assinante GSM de dados do destinat rio A SDM seguir o seguinte trajecto Figura 85 gt VV VV WV Computador do Permanente Modem GSM ou telef nico Rede GSM
97. OFFICO ccccccccccccceeccceeeccsececeeeeseeeesseeeeaeeeeeaes 94 EIQUIS Te ae AO EEE AOE E PEE EE a o te a A 94 POU eZ A AO OO O opine Ga pra seems ca asas NS dd r R 94 Figura 125 Aloca o de Frequ ncias na Gama dos 900 MHZ erra eareraananma 95 Figura 126 Fluxograma para Especifica o e Valida o do GSM R eee ererenaam 96 Figura 127 Aplica es do GSM R identificadas pelo EIRENE e eee 97 Figura 128 Arquitectura completa do sistema GSM ereta rere area er ear re aeee aaa naaa 98 Figura 129 Arquitectura do GSM R para vias de baixa velocidade e reas rurais ccccceeceeeeeeeeeeees 100 Figura 130 Arquitectura do GSM R para vias equipadas com O ETCS erre 101 Figura 131 Estrutura de rede totalmente duplicada com c lulas de r dio overlay 102 Figura 132 Mapa de um planeamento t pico de uma rede de r dio erre 104 Figura 133 Participa o das diversas organiza es no ERTMS e eeeeerereeererenanm 107 Figura 134 Estrutura global do Sistema ETCS erre eeerena e eea aee re nan ere nana reaaaaerenan o 107 Figura 135 Diagrama funcional do ETCS eee ere ae neree ana ere narra nano ra nene renan reaaaaeranan o 108 Figura 136 Comunica es operacionais de voz e fun es requeridas do GSM R 109 Figura 137 Endere ament
98. OMI RS 485 liga o s Futuras Aplica es FA e COM2 RS 232 liga o ao ATC Automatic Train Control e COMS3 RS 232 liga o ao Transceptor As entradas e sa das digitais s o ligadas de acordo com o esquema da Figura 63 3 3 4 4 Carta de Interface com o Sistema de An ncio aos Passageiros A carta de Interface com o Sistema de An ncio aos Passageiros faz a adapta o dos n veis udio entre a recep o do emissor receptor SE550 e o sistema de an ncio a passageiros tal como definido na norma UIC Union International de Chemin de fer n 568 3 3 4 5 Unidade de Comando BG550 CP N A Unidade de Comando BG550 CP N consiste na modifica o da Unidade de Comando Standard BG550 de modo a possibilitar a gest o quer das comunica es internas Maquinista Revisor quer das comunica es externas via r dio Maquinista Regulador Revisor Regulador e em qualquer dos casos em modo Half Duplex O seu mbito de aplica o encontra se integrado no Sistema R dio Solo Comboio CP N Esta Unidade encontra se instalada junto ao Maquinista que a operar de acordo com as solicita es manifestadas quer localmente quer atrav s da rede r dio em que se encontra inserido Esta unidade de comando est interligada ao microtelefone altifalante e sistema de interfonia A Caracter sticas T cnicas e Alimenta o 13 2 VDC 10 8 15 6 Voc e Consumo tens o nominal 350 mA stand by B Descri
99. P gina 98 Localiza o de Comboios Via R dio O SSS Switching SubSystem baseado no sistema de comuta o digital com mais sucesso mundialmente EWSD Elektronisches WahlSystem Digital Digital Switching System Todas as fun es de registo como o VLR HLR EIR e GCR s o realizadas como implementa es de algoritmos na plataforma EWSD Isto d aos operadores a oportunidade de seleccionar flexivelmente a estrutura do n do GSM dependendo do crescimento da rede e da estrutura organizacional Na maior parte dos casos o MSC o VLR o EIR e o GCR ser o instalados num nico elemento da rede e o HLR e o AC num segundo elemento Claro que num sistema ferrovi rio poder seleccionar se a instala o dos MSC VLR EIR GCR SSP HLR AC combinados e fraccionar elementos da rede dedicada com o futuro crescimento da rede Isto inclui um bom custo efectivo e uma simp tica manuten o da rede sa da Usando elementos das redes p blicas de comunica o m vel garante se um sistema de alta rentabilidade porque a redund ncia de hardware e as fun es algoritmicas para o tratamento de erros de hardware e de programa o est o j inclu dos Tamb m estes elementos est o largamente difundidos e tecnologicamente comprovados atrav s do seu uso nas redes p blicas ao longo de v rios anos Organiza es de manuten o e canais de distribui o est o dispon veis e n o ser o necess rios serem estabelecidos para as necessidades ferrovi
100. S Modo de Texto e PDU ponto a ponto Broadcast de C lulas Fax Assincronos 2400 4800 9600 bps Dados Modo Transparente e Nao Transparente No modo Transparente so 300 1200 1200 75 bps Fax 2400 4800 7200 e 9600 bps udio FR EFR Tabela 7 Fun es em modo GSM B Caracter sticas el ctricas O elemento est permanentemente ligado quando ligado fonte de alimenta o A gama da tens o de alimenta o de 5 a 32 Vpc e com uma terra de O V C Descri o das interfaces O modem compreende diversas interfaces entre as quais as seguintes Funcionamento do ed indicando o estado de opera o Antena externa Liga es s rie e de controlo Alimenta o Protec o do cart o SIM v v v v v D Funcionamento do Led Estado do Led OFF Elemento desligado N o preparado ON Elemento ligado Ligado rede PISCANDO LENTAMENTE Elemento ligado Modo de espera PISCANDO RAPIDAMENTE Elemento ligado Tabela 8 Modo de funcionamento do Led Um cart o SIM necess rio para operar na rede de GSM No caso de duas cabines independentes ser o necess rios 2 cart es SIM Figura 79 UQE 350 UQE 355 3 4 2 5 Antena Utilizou se uma antena nica tipo dual band com as mesmas fura es na base da antena actualmente usada e que utiliza portanto quer o SIM 1 SIM 2 SOLU O 2 SIM S COM O MESMO N MERO DE ASSINANTE Figura 79 UQE com duas cabines de condu
101. SC O MSC serve o primeiro UPLINK REQUEST de todas os BSC na rea do grupo chamado O novo emissor confirma o seu pedido de uplink O outro membro do grupo consegue a notifica o de uplink aceite ou rejeitado O canal de duplex para o novo emissor ligado Se o ltimo emissor libertar a chamada de grupo e um novo pedido ser definido e o MSC libertar o VGCS depois de um per odo de tempo administravel Uma aplica o t pica do VGCS da chamada ferrovi ria de emerg ncia mostrada na Figura 141 P gina 116 Localiza o de Comboios Via R dio Registos numa Chamada de Grupo Cont m os dados relacionados com a Chamada de Grupo isto mm EE Identifica o do Grupo E Prioridade rede subscritor IN a _ Classe de estabelecimento da chamada Md r pida normal Um Canal de Broadcast por c lula para todas as chamadas de grupo Dispatcher Emissor Um TCH SACCH Segiunte 2 Area de Chamada de Grupo por c lula e por Camada ee grupo si UPLINK REQUEST Figura 141 Chamada ferrovi ria de emerg ncia 5 4 ERTMS ETCS 5 4 1 O Sistema actual de Controlo de Autom tico de Comboios O c digo de sinaliza o do ATP contido no circuito de via transmitido para o comboio Estes s o detectados e captados pelas antenas montadas nos ve culos extremos do comboio por debaixo da cabine de condu o Estes dados s o passados pa
102. UA O A LU Alliant isi ara dsa ao a DO ce Dad RS o da 131 OA CSA TLAS si ns CAR eu eai TA et ese el 131 540 cee ATENAS OO asse ene e Sa E O a a 131 DO 2 S O 20O tee eer eer ne re e eee ee ee me ee eee oe ee ee eee emo eee ee 133 5AO SAAMAS 300 rata mE SO ete OG re ar ne ne oe ee ee 134 6 CONCLUS ES E VIS O DO FUTURO B31 COMCIS OCS RO CARD O o ite ie eee E CREDO PD DIR O ARAME RO DO RARE ND RS 136 62 VIS O GO UUUNO patasno ds ia ar tn aA a ae aden a cad e ad ted ca de ue 137 6 2 1 Interoperacionalidade nos Sistemas de Localiza o por Sat lite seeeceeeeeeeaeeeeeeeeaees 137 DZA EVOCO UO CSM saias sia sn ia aa ee alias SS 139 6 2 3 Uso de uma IN para o GSM R err erer erre re aeee aaa eae re aerea arena r aan ere anna 139 6 2 4 Evolu o dos servi os de dados no GSM ccc ccc eecccecccseeeeneeeeeeeeeeeaeeseeeceueeaueeeeeeteeeeneenseetneeaness 140 6 2 5 GPRS no envolvimento Termoviaro sssini iiaeaa na aa Re aad serasa las baseadas ent t ad dunas 140 6 2 5 1 Hip teses de aplica es ferrovi rias com o GPRS e ereeereeeereerreannea 141 6 2 6 Poss veis aplica es futuras com o GPS GSM erre erereeere erre re aa ranano 142 6 2 7 Evolu o para o UMTS istorinis oeae a a e e E a E SRT SAAE O Des O ED 142 20 CONCIUS O st tae ae mee O dd aa Rd a OC ee Rear Pee cree a a a 143 7 ACR NIMOS 8 REFER NCIAS 9 SITES NDICE DE FIGUR
103. _CONFIG_GPS ETTEETT LIRE POSITION GPS ORE RAZ OCTOPUCE J C LIRE ENTREES C LIRE ENTREES ANALOG C ECRIRE HORLOGE C LIRE VERSION COMO 8Nc C TEST DEBUG SELECTION RELAIS Display ASCII Stan ikTermexoc ination I 4 appel 318201530 7 oZ Transporteur j Num ro d appel Type p E Message J Aquittement ACK Message Hex I7 Acquittement NACK Num 2 ALT ART Len Jo Num 2 E E Num 12 Num 50 Num 45 Type Time Type jo Num 2 Dm a E O E O a Type Type EE 3 lo P Acquittement BEL I Acquittement BS Acquittement DATA IV Checksum automatique Paara Mara Num rique Analogique Sec 23 Min 23 Heujzo Day Monje N Dfi Yeajm Type l Mode fo Num ro relais 820 I Tx selection relais on 211 AM Figura 106 Janela do programa que permite a comunica o entre o Posto M vel e o Fixo Ou seja de 5 em 5 segundos o Posto Fixo ira interrogar o Posto M vel da sua posi o e este ir responder lhe Toda esta comunica o feita via GSM atrav s de uma chamada continua de dados estando previsto em caso de comercializa o o desenvolvimento desta comunica o ser feita atrav s de SMS e ou por GPRS General Packet Radio Services in GSM Posteriormente necess rio executar o programa de localiza o e iniciar a leitura das coordenadas do GPS para acompanhar a evolu o da localiza o do Posto M vel de a Epa cu bea doa ai Dever a F SOSH amp
104. a o MSC VLR ira inserir a prioridade dentro da mensagem de inicializa o da chamada para o BSC O BSC ir avaliar a prioridade e dar acesso ao canal apropriado para cada estabelecimento de chamada ou de handover As chamadas de alta prioridade podem ter acesso a recursos normalmente a serem usados por chamadas de baixa prioridade como aqueles que utilizadores de baixa prioridade ocupam correntemente em conversa o ser o pr reservados Isto particularmente importante em aplica es de seguran a critica onde os utilizadores devem ser notificados imediatamente e n o podem esperar numa fila de espera por um canal de r dio livre A prioridade e a pr reserva s o aplic veis para o VGCS VBS e para servi os p blicos gerais As esta es m veis compat veis com a fase 2 eMLPP podem executar a funcionalidade autom tica de chamadas em espera sem qualquer interac o do utilizador para as chamadas de eMLPP de alta prioridade que chegam durante a ocupa o por outras chamadas de baixa prioridade A chamada de mais baixa prioridade ser posta em espera enquanto que a chamada eMLPP de alta prioridade ser estabelecida Isto melhora a facilidade de manuseamento e a taxa de sucesso da chamada para chamadas de alta prioridade Para o uso desta caracter stica com chamadas point to point o subscritor chamador chamado dever ter uma subscri o de eMLPP no HLR para uso com as prioridades do eMLPP no VGS ou no VBS que s
105. a R dio Instala o e custos de manuten o mais baratos do que o ATLAS 200 Menor LCC Transmiss o continua de GSM R Opera o em cant o m vel para existirem menores dist ncias entre comboios Nenhum sinal ao longo da via As principais fun es a bordo s o gt gt C lculo do perfil de velocidade din mica tendo em conta as caracter sticas de circula o do comboio que s o conhecidas a bordo Compara o da velocidade actual do comboio com a velocidade permitida e considerar a aplica o do freio se necess rio Sinaliza o da cabine para o maquinista Selec o do valor mais restritivo das diferentes velocidades permitidas em cada localiza o onde ir ser feita a circula o O comboio l as EUROBALISE e envia a sua posi o relativa s balizas detectadas para o RBC O comboio recebe a regula o do tr fego e todas as caracter sticas da via perfis de velocidade est tica e dist ncias a percorrer atrav s do GSM R O comboio monitoriza a sua integridade e envia esta informa o ao RBC As principais fun es ao longo da via s o gt gt Determinar a regula o do tr fego para cada comboio individualmente Transmitir a regula o do tr fego e os dados da infra estrutura a cada comboio individualmente Encravamento para controlo do equipamento ao longo da via como aparelhos de mudan a de via Centro de controlo para gest o da rede Sendo cada comboio equipado com o
106. a consideravelmente A geometria dos sat lites torna se importante quando se usa o receptor GPS pr ximo de edif cios ou em reas montanhosas ou vales Quando algum sat lite bloqueado a posi o relativa dos restantes determinar a precis o ou mesmo se a posi o pode ser obtida Um receptor de qualidade indica n o apenas os sat lites dispon veis mas tamb m onde est o no c u azimute e eleva o permitindo ao operador saber se o sinal de um determinado sat lite est a ser obstru do Outra fonte de erro a interfer ncia resultante da reflex o do sinal em objectos Como o sinal leva mais tempo para alcan ar o receptor este entende que o sat lite est mais longe do que na realidade Outras fontes de erro atraso na propaga o dos sinais devido aos efeitos atmosf ricos e altera es do rel gio interno Em ambos os casos o receptor GPS projectado para compensar os efeitos Para se calcular a precis o do sistema multiplica se o resultado da Tabela 2 pelo valor do DOP Dilution Of Precision mostrado no receptor GPS Em boas condi es o DOP varia de 3 a 7 Assim a precis o de um bom receptor num dia normal ser de 3x390cm a 7x390cm ou seja de 10 a 30 metros aproximadamente Em resumo as principais fontes de erro do GPS s o as seguintes a erro devido geometria dos sat lites com rela o ao observador b desvios dos rel gios dos sat lites c atraso de propaga o e processamento dos sinais pelo
107. a em cinco sub tramas de 300 bits Uma trama transmitida a cada 30 segundos Cada sub trama transmitida a cada 6 segundos As 3 primeiras sub tramas possuem dados de rel gio e da rbita correc es do rel gio do sat lite s o enviadas na primeira sub trama na segunda e terceira sub trama s o enviados par metros para realiza o da sua rbita A quarta e quinta sub trama s o usadas para a transmiss o de diferentes configura es para o sistema conhecidas como p ginas de configura o Um conjunto de 25 P gina 19 Localiza o de Comboios Via R dio tramas 125 sub tramas fazem uma completa gest o do sistema gest o dos sat lites sendo enviado num per odo de 12 5 minutos SUB TRAMA 1 SUB TRAMA 300 BITS 6 SEGUNDOS 4 TLM How ADOS CORREC O RELOG SAT L T UMA TLM DADOS DA RBITA DO SATEL 1 TRAMA DE DADOS TLM How DADOS DA RBITA DO SAT L II 25 P GINAS DA SUB TRAMA 4 E 5 12 5 MINUTOS TLM HOW OUTROS DADOS IONOF UTC etc NDA TLM HOW DADOS DE ROTAS P TODOS SAT L L UMA PALAVRA 30 BITS 24 DE DADOS 6 DE PARIDADE TLM TELEMETRY WORD amp BITS PREAMBLE DADOS PARIDADE ihe 17 BITS TEMPO DA SEMANA DADOS PARIDADE HANDOVER WORD i Figura 20 Formato dos Dados do GPS Cada sub trama cont m bits de paridade permitindo a verifica o dos dados e corrigir eventuais erros bits para dados de navega o dados para parametriza o do rel gio
108. a introduz uma forte atenua o Para melhorar as condi es de transmiss o entre a emiss o e a recep o h que introduzir na via condi es que reduzam a causa da atenua o Portanto para contrariar o efeito indutivo recorre se a condensadores ditos condensadores de compensa o Os condensadores de compensa o t m uma capacidade de 22uF e s o dispostos de forma regular ao longo dos carris Com a via compensada a distribui o da amplitude do sinal ao longo da via passa a fazer se de forma ondulat ria e atenuada embora com uma atenua o muito inferior a da via n o compensada 2 2 1 2 Circuitos de Via ITE O CdV ITE mais recente do que o CdV UM71 encontrando se instalado principalmente em esta es e apresenta uma maior imunidade a interfer ncias electromagn ticas do que os CdV UM71 Tamb m usado para accionamento autom tico de passagens de n vel um equipamento cuja aplica o requer juntas mec nicas coladas ou n o e que em certas condi es pode atingir comprimentos da ordem dos 1500 metros P gina 10 Localiza o de Comboios Via R dio A Delimita o dos Circuitos de Via ITE Os circuitos de via de impulsos de tens o elevada Figura 7 s o delimitados apenas por juntas isolantes associadas a liga es indutivas Estas CI asseguram a continuidade do retorno da corrente de trac o sem afectar o funcionamento dos CdV pois s o constitu das por auto transformadores com
109. a pr pria posi o atrav s das balizas colocadas ao longo da via em determinados intervalos que confirmam a posi o do comboio com a que tem a bordo no mapa computadorizado da linha Liga o da Area de Handover Zona da area de Sobreposi o Liga es Liga es R dio Radio Figura 150 Uso de reas no CTBC e dos procedimentos de Handover entre elas A passagem de um comboio de uma rea para outra feita atrav s de uma transfer ncia exterior usando as liga es r dio e adicionalmente uma liga o f sica entre dois computadores de P gina 121 Localiza o de Comboios Via R dio reas adjacentes Figura 150 Nas reas de sobreposi o quando um primeiro comboio atinge a fronteira de uma nova rea o computador da rea antiga contacta o computador da rea nova e alerta o para supervisionar o sinal de um novo comboio Informa tamb m o comboio para alterar o seu c digo de r dio de modo a sincronizar se com a sua nova rea de circula o Quando a nova rea de circula o assegura a identifica o do comboio garante se a transi o e a transfer ncia ficar assim completa Outra vers o do sistema de cant o m vel tem os computadores de localiza o a bordo do comboio Cada comboio sabe onde se encontra relativamente a todos os outros comboios e ir estabelecer a sua velocidade de seguran a usando estes dados Neste caso tem se a vantagem de necessitar de menos equipamento ao longo da via do
110. a que regista continuamente as mensagens recebidas pelo PR Figura 45 PC Consola de fonia e impressora Figura 46 Bastidor Na Figura 46 pode se observar o bastidor de um Posto Regulador com Integra o de Reguladores A Posto Regulador sem Integra o de Reguladores Bastidor EB DADOS EB FONIA PSS es Ss oS PE FONLA Figura 47 Posto de Regulador sem Integra o P gina 43 Localiza o de Comboios Via R dio O Posto Regulador sem Integra o composto por um regulador que controla um n mero fixo de Esta es Base e Postos Esta o PE ao longo de uma determinada linha Este tipo de sistema usado nos Postos de Comando Locais Este sistema tem a composi o mostrada na Figura 47 Verificamos que o PC do Regulador tem uma impressora duas placas de rede uma para a rede externa e outra para a rede interna para que no futuro se possa fazer a integra o de Reguladores uma consola de fonia e uma liga o ao sistema de sincroniza o hor ria da REFER No lado esquerdo do esquema temos o bastidor que tem a matriz de udio para a fonia ST330 e um modem para os dados A ST330 respons vel pela comunica o udio das EB e dos PE e para a rede fixa de telefones Tem ainda uma sa da para um gravador que grava todas as conversa es existentes A ST330 e o modem est o por sua vez ligados s LAK Interface de Alta Imped ncia A LAK permite a adapta o de n veis imped
111. a separa o segura dos comboios e transmite esses dados para o comboio seguinte P gina 120 Localiza o de Comboios Via R dio Area ce Liga o da Area de Handover Erro Liga es Radio oe l Liga es i R dio a Comboios Figura 149 Transmiss o R dio para o sistema de Cant o M vel A liga o r dio entre cada comboio e o computador da rea continua e por isso o computador sabe sempre a localiza o de todos os comboios na sua rea Ele transmite para cada comboio a localiza o do comboio que segue sua frente e fornece lhe a curva de frenagem que permite ao comboio parar antes de atingir o comboio da frente Ffectivamente um sistema din mico de dist ncias a percorrer sendo um sistema CTBC Uma caracter stica do cant o fixo tem de ser mantida ou seja as necessidades de uma dist ncia entre comboios que permita uma paragem total a qualquer velocidade Desta forma assegura se que se a liga o r dio for perdida o ltimo dado guardado a bordo do comboio seguinte ira provocar a sua paragem antes de atingir o comboio precedente 5 4 3 2 Cant o M vel Actualiza o da Localiza o Como j se referiu os comboios que circularem num sistema de cant o m vel reportam a sua posi o continuamente para o computador da rea por meios a bordo do comboio para a esta o r dio localizada ao longo da via Cada comboio confirma tamb m a su
112. a taxa devida Um servi o interessante seria o utilizador do telem vel em quest o saber a sua localiza o exacta a qualquer momento Obter informa es por exemplo de restaurantes e sua localiza o em rela o sua actual posi o 2 5 2 Caracteristicas Gerais GSM O sistema GSM constitu do por entidades isoladas Como se mostra na Figura 41 essas entidades est o ligadas por interfaces de acordo com as especifica es do ETSI European Telecommunications Standards Institute 2 5 2 1 Mobile Station A Mobile Station MS o equipamento GSM do utilizador a parte do sistema GSM que o utilizador comum consegue ver o telefone Pao m vel Como existem diversos fabricantes que produzem estes equipamentos as especifica es de funcionamento da MS possuem grande detalhe 1 As MS em GSM s o independentes da operadora A identifica o do subscritor EEE tea at obtida de um SIM Subscriber Identify Module Figura 41 Entidades do sistema GSM que necessita ser introduzido na MS para que esta funcione O SIM cont m o IMSI International Mobile Subscriber Identity que identifica o subscritor perante a rede Cont m tamb m informa o necess ria encripta o das liga es efectuadas A MS identificada por um IMEI International Mobile Equipment Identify Sem o SIM n o poss vel efectuar nem receber chamadas Com uma excep o s o permitidas chamadas para o 112 n mero internacional de emer
113. a ter especifica es pr prias e diferentes do sistema GSM p blico actual sendo necess rio um estudo pormenorizado do mesmo para ser poss vel integrar a o sistema de localiza o desenvolvido no mbito da presente disserta o de Mestrado 1 3 Estrutura Este documento encontra se estruturado em 6 cap tulos organizados da seguinte forma No cap tulo 2 feita uma descri o dos sistemas de localiza o existentes nomeadamente os que t m por base o sistema GPS sendo este descrito detalhadamente Faz se tamb m refer ncia aos sistemas de localiza o de comboios actuais existentes ao longo da linha ferrovi ria assim como as possibilidades de localiza o via GSM No cap tulo 3 abordado e descrito o sistema R dio Solo Comboio e as suas evolu es ao longo do tempo tendo em vista a resposta s necessidades crescentes de desempenho e de operacionalidade que se espera de uma rede de comunica es ferrovi ria No cap tulo 4 descrito a forma de integra o do sistema GPS no sistema R dio Solo Comboio assim como uma poss vel solu o a implementar futuramente para a falha do sistema GPS em ambientes fechados por exemplo em t neis No cap tulo 5 s o descritos alguns sistemas de gest o de tr fego ferrovi rio Train Office de comunica es ferrovi rias futuros GSM R e de sinaliza o ferrovi ria ERTMS ETCS European Rail Traffic Management System European Train Control System Todos estes si
114. a um com 9 sat lites igualmente espa ados dentro de uma rbita circular O raio orbital de 29994 Km e com uma inclina o de 56 graus Para fornecer a redund ncia orbital necess ria e permitir uma recupera o r pida no caso de uma falha existem tr s sat lites de reserva para substitui o um em cada plano orbital Na Figura 40 apresenta se o n mero de sat lites acima dos 10 graus de eleva o m nima para um dia inteiro com a combina o dos sistemas GPS e Galileo 2 5 Localiza o em Redes M veis GSM 2 5 1 Introdu o Numa poca em que grande a competi o em telecomunica es os operadores de redes m veis procuram constantemente novas formas de se distinguir dos demais e aumentar os seus lucros Uma das melhores formas de o conseguir a oferta de servi os altamente personalizados E aqui que a localiza o se torna bastante til Os termos posicionamento m vel e localiza o m vel s o por vezes utilizados como tendo o mesmo significado mas n o essa a realidade Posicionamento m vel refere se determina o P gina 33 Localiza o de Comboios Via R dio da posi o do dispositivo m vel Localiza o m vel refere se estimativa da localiza o em fun o da opera o de posicionamento do dispositivo m vel A finalidade do posicionamento m vel a de providenciar servi os baseados na localiza o LBS Location Based Services onde se incluem os servi os de emerg ncia U
115. a um ou mais MSC O VLR armazena informa o sobre todos os subscritores que est o utilizando a rea de um dos MSC 2 4 2 6 Equipment Identity Register O Equipment Identity Register EIR um registo opcional A sua fun o registar os IMEI dos terminais m veis em uso 2 5 3 Classifica o dos Sistemas de Localiza o Uma possibilidade para classifica o dos sistemas de localiza o ter em conta a posi o onde feita a medida da posi o e onde se utiliza essa informa o A classifica o til quando se faz uma avalia o de um determinado sistema de localiza o para uma determinada aplica o 4 e Self Positioning O receptor a localizar efectua medi es de transmissores geograficamente distribu dos e utiliza essas medi es para determinar a sua posi o e Remote Positioning Receptores colocados em v rios locais medem o sinal proveniente ou reflectido do objecto a localizar Essas medi es s o comunicadas a uma central onde s o combinadas e analisadas de forma a obter uma estimativa da posi o do objecto e Indirect Positioning Um sistema self positioning que envia os dados da posi o para uma local remoto denominado como indirect remote positioning Um sistema remote positioning que transmite a posi o do objecto para o objecto denominado como indirect self positioning P gina 35 Localiza o de Comboios Via R dio 2 5 4 T cnicas de Localiza o Uma rede
116. ada ao longo da via e transmitida para o comboio atrav s das EUROBALISE A detec o do comboio e a supervis o da sua integridade s o realizadas pelo equipamento que se encontra ao longo da via O Euroloop pode providenciar uma permiss o da liberta o da ordem de frenagem de um modo semi continuo Assim existe um melhor desempenho semelhante a uma autoridade podendo receber a informa o para passar o sinal antes de se atingir o fim mencionado pelo regulador de tr fego P gina 131 Localiza o de Comboios Via R dio ICONE Control Centre Iniertace EB relays Dto Eurobaliso Radars Whoels Eurobalite eer ate SEY ST BMARTLITCR Encoder intoriooking Figura 163 ATLAS 100 Os benef cios deste equipamento s o v v v v Interoperacionalidade Velocidades superiores a 500 Km h ATP Evolu o para o ATLAS 200 e ATLAS 300 As principais fun es a bordo s o Recep o da regula o de tr fego e caracter sticas da via Perfis de velocidade est ticas e dist ncias relatadas pela transmiss o das EUROBALISE Selec o do valor mais restritivo das diferentes velocidades permitidas em cada localiza o onde ir ser feita a circula o C lculo do perfil de velocidade din mica tendo em conta as caracter sticas de circula o do comboio que s o conhecidas a bordo Compara o da velocidade actual do comboio com a velocidade permitida e considerar a aplica o do freio
117. ae a Ee oie egy E ops ENN Antena Antena GPS iih GSM R dio Solo L n gt Ss ee TAS lem lt Antena a O 4 A ind n Te ya 2 Antena GSM GPS Antena Rede R dio Q f TAG Sensores gt Sensores Terminal Port til Unidade de Controlo Central da Locomotiva Servidor de Comunica es GSM Operador de Telecomunica es Gestor de Opera es Gestor de Clientes Gestor de Figura 120 Arquitectura Geral 5 2 3 Estrutura O Train Office Figura 121 sabe com exactid o e em tempo real o posicionamento geogr fico dos comboios pelo recurso ao GPS a sua composi o atrav s de identificadores individuais dos ve culos Tag a sua tripula o pela utiliza o de cart es pessoais de identifica o e a sua mercadoria pela Declara o de Expedi o IDENTIFICA O OE WAGOES Tags WAN CENTRO DE MONITORIZA O SET a A woh e i E FeEEDa f Ea T Expedi o j S i i E Fal a Figura 121 Arquitectura do Sistema Train Office P gina 93 Localiza o de Comboios Via R dio O sistema permite a identifica o dos tripulantes de cabina por forma a ser poss vel em qualquer momento determinar o comboio a que os mesmos est o afectos Ser tamb m poss vel registar as tarefas realizadas por esse mesmo pessoal durante o seu per odo de servi o Permite tamb m fazer a associa o de locomotivas a comboios indicando o seu po
118. agens de v rios sat lites s o captadas simultaneamente em v rios canais receptores c multiplexada as mensagens de v rios sat lites s o captadas num processo de multiplexagem atrav s de um nico canal receptor Os receptores s rie e multiplexados utilizam um ou dois canais um para recep o de mensagens e outro para localiza o e controlo Os receptores paralelos utilizam de 4 a 8 canais Cada receptor apresenta a sua vantagem particular em fun o do custo da precis o e da simplicidade A tend ncia actual no fabrico de receptores utiliza hardware com antenas tipo micro strip integrados com pr amplificadores de RF processadores de sinais digitais e programas com algoritmos de processamento de sinais c lculo e controlo monitoriza o As classifica es de receptores em fun o da din mica referem se ao movimento din mico de transla o e de rota o a que as antenas ficam sujeitas durante a aquisi o dos sinais Manobras com elevadas acelera es velocidades e movimentos angulares por exemplo avi es ca as em manobras s o exemplos de ve culos com alta din mica Ve culos com m dia din mica s o por exemplo autom veis submarinos avi es etc Ve culos com baixa din mica s o por exemplo navios avi es cargueiros e de passageiros 4 2 1 1 Crit rios de Selec o A obten o do equipamento correcto para seu uso espec fico requer uma an lise cuidadosa nomeadamente que tipo de informa
119. ages 34 Figura 42 Representa o do problema em coordenadas cartesianas eee 38 3 O SISTEMA DE COMUNICA ES R DIO SOLO COMBOIO Figura 43 Disposi o B sica de uma Rede R dio Solo Comboio e eeeerereerereranea 41 Figura 44 1 Sector da Linha do Norte ccccccecccccsseecceeeeecceeececceueeecauececseuecessegeessueeeeseueeesseusseeesseesessageees 42 Figura 45 PC Consola de fonia e impressora eee erere errar er aerea nr re aerea erre a arena 43 Foura DO BASHOOR sssnrs ps gu ias ads cla e dna bc bu Sa Ro dad 43 Figura 47 Posto de Regulador sem Integra o e eereereree renan cera erae arena rena reeea na neaaao 43 Figura 48 Posto de Regulador com Integra o erre aeere ne rea aa eaaanenaaaenaaa renan eanannnana o 44 Figura 49 Casa Abrigo Torre e Antenas erre eeereeee e ereee acer eea rrenan ceeaa aee eena e rereenaceeaaa o 45 Fgura Dol OR Bastidor ARDE RS PRUDENTE a RR RAE EEES 45 Figura l Consola de TONA nais rises ae ea e a a E aida da Da 45 Figura 52 Posto 1 FAMSPOMAVE eserse ieee A R udain GDE dl CER ne 46 Fouad SS POSTO POA aa Sb Sd D O 6 a a he aah dae eaeeneaee se 47 Figura 54 Consola de lonid a sas ee ee ee SD 47 Figura 55 Consola de fonia e Sub bastidor ccccccseececcsececceseeeceeeseeceescecceuecesseueeessuuceessueeessaneeeessagsessages 47 Figura 56 Constitui
120. ama o Informatizada de Itiner rios assegura o estabelecimento de itiner rios conforme programa o predefinida podendo execut los de forma auto m tica libertando os operadores de tarefas de rotina Graficagem Autom tica de Circula es permite conhecer para toda a rede comandada o grau de cumprimento do hor rio estabelecido e antecipar a previs o das consequ ncias num futuro parametriz vel fornece indica es em situa es de explora o normais e perturbadas Atrav s do CTC pretende se atingir uma melhor utiliza o dos recursos existentes o aumento da capacidade de transporte uma melhor gest o de atrasos uma melhor qualidade de servi o melhorias nos enlaces entre comboios ou destes com outros modos de transporte melhor gest o de hor rios optimiza o da m o de obra e redu o de custos de manuten o redu o do tempo para resolu o de conflitos e uma mais eficiente informa o aos passageiros Figura 1 Pain is de visualiza o de tr fego num CTC A localiza o de comboios e a garantia da sua integridade como se visualiza na Figura 1 e na Figura 2 baseia se na informa o recebida dos sistemas de localiza o Circuitos de Via e Contadores de Eixos instalados ao longo da via ferrovi ria Existem tr s possibilidades para estes sistemas Ocupado visto que se encontra um comboio no local normalmente sinalizado a encarnado Livre quando n o existe qualq
121. amb m de broadcast nos sinais E2 L1 E1 e a t cnica de combinar todos os sinais espalhados no espectro ainda est por definir A portadora dos sinais do sistema Galileo est centrada na mesma frequ ncia 1575 42 MHz tal como o sinal L1 actual E necess rio um coerente processamento do espalhamento do espectro de ambas as bandas no futuro receptor RTK para obter uma portadora da fase na frequ ncia central No espectro da banda L as bandas E5a e E5b est o localizadas com uma frequ ncia central de 1176 45 MHz e 1207 14 MHz A banda E5b separada da L5 Ambas as bandas t m largura de 24 MHz e est o alocadas para a ARNS Utilizando a L5 a E5a e a E5b antecipa se um eventual n vel moderado de interfer ncia pela DME usada pela avia o A monitoriza o coerente dos sinais E5a e E5b ira produzir baixas taxas de erros devido ao ru do t rmico mesmo abaixo de 1 cent metro Ter se tamb m uma baixa taxa de erro dos dados das rbitas Na Figura 39 mostra se os valores caracter sticos do c digo pseudo aleat rio de monitoriza o devido ao ru do t rmico de um receptor RTK GPS L GPS CIA E2 L1 E1 BOC 2 2 E a ESb ARBOG 15 10 E5a oul Sb OPSEK 10 GPS GAL total 00 00 06 00 12 00 18 00 24 00 Erro em Hora Figura 39 Valores de Erro Figura 40 N mero de Sat lites visualizados num dia A constela o do sistema Galileo consiste em 27 sat lites em tr s planos orbitais cad
122. ancias e simetria assimetria entre as linhas Tx e Rx de fonia e de dados e o cabo telef nico de 1200 Q de imped ncia caracter stica A LAK apresenta uma imped ncia de 12 kQ a linha telef nica de modo a n o carregar os pares telef nicos B Posto Regulador com Integra o de Reguladores Humm asa VE Ca ERR EI 7 ER FE FONIA a o TILAK 2 hani a E n biie 1 Bea ti i A i am A PARE F tm o 1 a ai H E a ay Ts A a7 X hy ram z o SERA pe Font 4 a 1 EB FONIA EB a me Figura 48 Posto de Regulador com Integra o Posteriormente com o aparecimento dos centros de Controlo de Tr fego Centralizado houve a necessidade de se instalarem v rios reguladores no mesmo local para se poder centralizar as comunica es Para satisfazer essa centraliza o o Sistema R dio Solo Comboio sofreu algumas altera es para poder oferecer as novas facilidades Supervisor SIR Sistema de Integra o de Reguladores etc de modo a tornar o sistema mais flex vel para quem o opera e gere P gina 44 Localiza o de Comboios Via R dio A principal diferen a entre este tipo de Regulador e o anterior o SIR que um comutador de udio com comandos e fun es de controlo que possibilitam a sua integra o com outros equipamentos e que foi desenvolvido para integra o num sistema de comunica es udio ferrovi rias Este SIR permite comutar a
123. ando O detector de polaridade para identifica o do PTT gerado pelo Revisor no sistema de interfonia P gina 53 Localiza o de Comboios Via R dio O controlo digital na totalidade realizado com l gica combinat ria Um oscilador constru do em torno de inversores destinado a controlar o piscar dos sinalizadores e a intermit ncia do tom de aviso 3 3 4 6 Antena Os Postos M veis usam a antena K702121 da Kathrein da Figura 65 E uma antena omnidireccional com 3 dB de ganho 3 3 4 7 Protocolo M vel ORD O m vel est ligado ORD atrav s de uma porta RS 232 O formato da transmiss o 1200 bit s 8 bits sem paridade 1 start bit 2 stop bit v v v v v As mensagens s o definidas como se segue STX STH STL CHK ETX Figura 65 Antena do Posto M vel STX In cio de texto 02 STH Byte mais significativo MSB da mensagem de status ASCII STL Byte menos significativo LSB da mensagem de status ASCII CHK Checksum ETX Fim de texto 03 Quando o m vel recebe a mensagem da ORD responde ACK quando a mensagem correcta 06 NACK quando existe qualquer erro 15 Quando ocorre um erro a unidade que enviar repete a mensagem duas vezes Se o erro persistir a unidade que envia sinaliza aos utilizadores No caso do m vel o display apresenta FALHA EM TRANSM DADOS Reparti o de Status As mensagens de status permitidas entre regulador via m vel e a ORD s o defi
124. at lite C as zonas do espa o poss veis para a localiza o reduzem se a dois pontos poss veis Se soubermos tamb m que estamos a 13000 Km de um sat lite C existem apenas dois pontos no espa o onde a superf cie esf rica de 13000 Km intercepta a circunfer ncia da intercep o das superf cies esf ricas de 11000 Km e 12000 Km como se pode ver na Figura 26 A decis o em qual desses dois pontos que realmente a posi o correcta feita atrav s de uma quarta medi o de dist ncia a outro sat lite ou podemos fazer uma suposi o Em geral um dos pontos uma solu o absurda ou ent o o ponto incorrecto o que est mais longe da superficie terrestre Os receptores GPS disp em v rias t cnicas para distinguir os pontos correctos dos incorrectos Pagina 22 Figura 26 Pontos do espa o poss veis com tr s medi es Localiza o de Comboios Via R dio Se soubermos que o ponto que pretendemos localizar est na superficie terrestre apenas um dos dois pontos obedece a esta condi o ficando assim a localiza o que pretendiamos conhecer perfeitamente identificada Por outro lado se estivermos seguros da altitude como o caso dos marinheiros que se encontram ao n vel do mar podemos eliminar uma das medi es da dist ncia aos sat lites efectuadas mantendo o conhecimento exacto da localiza o do ponto pretendido Nas figuras mostradas pode se substituir uma das esferas por outra cujo o ce
125. ateria falhe A Caracter sticas Este receptor proporciona uma s rie de caracter sticas que lhe permitem uma f cil integra o e uso tais como 1 2 3 z P gina 70 Precis o para uma navega o completa providenciada pelo SPS Projecto compacto ideal para aplica es em espa o reduzido Receptor de elevado desempenho monitorizando at 12 sat lites enquanto disponibiliza um r pido TTFF e um baixo consumo Capacidades diferenciais que utilizam correc o em tempo real RTCM R dio Technical Commission for Maritime Services levando a erros menores do que 5 metros de precis o O rel gio e a mem ria do receptor s o garantidos por uma bateria interna que se recarrega durante o normal funcionamento ou por uma fonte de energia externa opcional A inicializa o do utilizador n o necess ria Dois canais de comunica o e selec o das velocidades de transmiss o permitem uma interface com uma elevada capacidade e flexibilidade Elevada precis o de sa da de um PPS para medidas temporais precisas O tamanho do impulso por defeito de 100 milisegundos por m configur vel em incrementos de 20 em 20 milisegundos at 980 milisegundos Dados de sa da num formato digital N veis de tens o de entrada flex veis entre 3 6 Vpc e 6 Vpc com protec o para sobretens es Constru o totalmente protegida para as protec es do EMI e RFI B Desempenho Monitoriza at 12 sat
126. c P gina 125 Localiza o de Comboios Via R dio B Antena do comboio A Antena do comboio ir excitar as EUROBALISE e receber a informa o vinda das mesmas Figura 153 C JRU O JRU Juridical Recorder Unit grava a informa o originada na viagem do comboio e y rwd similar s fun es de uma caixa preta nos avi es Figura 153 Antena D Specific Transmission Modules O funcionamento dos tr s n veis do ERTMS vistos mais adiante complementam se de forma muito importante com o modo STM Specific Transmission Modules Este equipamento torna poss vel a leitura dos sistemas j existentes e instalados pelos comboios equipados com o ERTMS ETCS Deste modo permite se uma natural migra o desde os diferentes sistemas nacionais de ATP para o sistema ERTMS e o ponto chave para a implementa o de uma forma natural do sistema ERTMS em linhas j existentes formando parte essencial da estrat gia de migra o dos sistemas nacionais ao ERTMS ETCS e da extens o deste sistema s linhas convencionais Definiu se este interface como padrao para a interoperacionalidade ja que desta forma permitir a circula o de comboios atrav s dos diferentes paises com diferentes m dulos STM circulando n o s por linhas equipadas com ERTMS ETCS mas tamb m atrav s de linhas convencionais onde se mantenha por raz es Figura 154 STM pr ticas e operacionais o sistema nacional Na Figura 154 representou
127. c apresentam se agora v rios exemplos A posi o de um ponto no espa o pode ser determinada a partir de medidas da dist ncia desse ponto a posi es bem conhecidas no espa o Consideremos agora alguns exemplos que ilustram esta situa o Na Figura 22 consideramos o caso i de uma dimens o Queremos determinar a posi o do ponto U Se a posi o do sat lite Sl e a dist ncia ao sat lite xl forem conhecidas ent o podemos dizer que o ponto U se encontra esquerda de Sl ou 4 direita de Sl De forma a determinar a posi o real de U necess rio saber a dist ncia de U a outro sat lite de posi o conhecida Nesta figura a posi o do sat lite S2 e a dist ncia ao sat lite x2 permitem determinar univocamente a posi o de U Na Figura 23 consideramos o caso bidimensional Queremos determinar a posi o do ponto U Neste caso vamos necessitar da localiza o de tr s localiza o de tr s sat lites S1 S2 S3 e da distancia dos mesmos ao ponto U No caso bidimensional o tra ado de um ponto com dist ncia constante a um ponto fixo uma circunfer ncia Logo dois sat lites e duas dist ncias ao ponto U d o origem a duas S U 54 Figura 22 Exemplo unidimensional Figura 23 Exemplo bidimensional Pagina 21 Localiza o de Comboios Via R dio circunfer ncias que se intersectam em dois pontos dando origem a duas solu es poss veis E necess rio por isso um terceiro sat lite que
128. ca das comunica es ferrovi rias actualmente e no futuro Na Figura 127 apresentam se as aplica es do GSM R que foram identificadas pelo EIRENE 5 3 5 GSM R Sistema de comunica es ferrovi rias para o presente e para o futuro 5 3 5 1 A rede de GSM R e a sua estrutura Devido ao facto de o GSM R ser baseada nas recomenda es da fase 2 e 2 do GSM todas as principais configura es e descri es de interface n o ser o descritas aqui A informa o da funcionalidade do GSM convencional suposta como a que foi especificada na ETSI SMG para a fase 2 e 2 mas ser completada de acordo com as necessidades surgidas A estrutura b sica da arquitectura de uma rede PLMN Public Land Mobile Network GSM standard com as suas interfaces mostrado na Figura 128 Intelligent Switching subsystem SSS Network Other networks Base station subsystem BSS _ A E N Operation maintenance subsystem station a ABC Administration and Billing Center EIR Equipment Identification Register SMP Service Management Point AC Authentication Center HLR Home Location Register SMS Short Message Service BSC Base Station Controller MSC Mobile Services Switching Center SSP Service Switching Point BTS Base Tranceiver Station GCR Group Call Register VLR Visitor Location Register CBS Cell Broadcast Service SCP Service Control Point VMS Voice Mail Service Figura 128 Arquitectura completa do sistema GSM
129. cabine actualizado constante ETCS a mente e nao se necessita a e de sinais ao longo da via Interlocking trainborne Track Circuit Balise fixed message Figura 159 Nivel 2 do ERTMS ETCS Resumidamente temos gt N o s o necess rios sinais ao longo da via gt Regula o do tr fego atrav s do GSM R gt Posicionamento do comboio atrav s da EUROBALISE 9 4 5 6 N vel 3 do ERTMS ETCS O n vel 3 do ERTMS ETCS permite a implementa o do cant o m vel atrav s da utiliza o de um sistema de transmiss o r dio de funcionamento semi continuo ou cont nuo o qual permite a detec o da posi o do comboio e a supress o da sinaliza o lateral Figura 160 A verifica o da integridade do comboio Interlocking and feita no pr prio Radio Block comboio portanto os Center circuitos de via nao sao necessarios e pode se ae TCS R circular em cant o trainborne vel Balise fixed message Figura 160 N vel 3 do ERTMS ETCS Em resumo temos P gina 129 Localiza o de Comboios Via R dio Regula o do tr fego atrav s do GSM R Localiza o do comboio atrav s das EUROBALISE Integridade do comboio verificada a bordo do mesmo Cant es m veis v v v v 5 4 5 7 Estrutura Geral do ERTMS ETCS A implementa o deste sistema requer componentes normalizados O sistema ERTMS foi desenvolvido baseando nos numa s rie de componentes normalizados cujo funcionamento e
130. ces Life Cycle Cost Line side Electronic Unit Line Feed Line Of Position Less Significant Bit Loop Transmission Module metro Message Authentication Code Multiple Carrier Phase Ambiguity Resolution Mobile Country Code Multi Level Precedence and Pre emption service Man Machine Interface Mobile Network Code Mobile Originated Mobile Originated Call MObile RAdio for Railways NEtworks in Europe Memorandum of Understanding Mobile Subscriber ou Mobile Station Most Significant Bit Mobile Switching Centre Mobile Station ISDN Number Mobile Terminated Mobile Terminated Call NAVigation System with Time And Ranging NetBIOS Extended User Interface Localiza o de Comboios Via R dio National Marine Electronics Association Network Measurement Results Number Portability Services Network Termination Point Module Open Acess Service Original Equipment Manufacturer Overhead Line Inspection by Vehicular Equipment Unidade Recolha Dados Precision Private Automatic Branch eXchange Public Access Mobile Radio Personal Computer Posto de Comando Local Personal Digital Assistant Plesiochronous Digital Hierarchy Position Dilution Of Precision Packed Data Traffic Channel Posto Fixo Phase Locked Loop Public Land Mobile Network Phase Modulation Posto M vel Private Mobile Radio Posto Port til Precise Positioning Service Pulse Per Second Posto Regulador Pseudo Random Noise Public Switched Telephone Network Post
131. chegou finalmente ao ponto de providenciar substancialmente maiores n veis de desempenho para os caminhos de ferro Um maior sucesso tem vindo a ser conseguido nos testes de interoperacionalidade em Madrid Sevilha e em Viena Budapeste Os testes de via em It lia foram efectuados em 2001 A revis o das especifica es foram aprovadas em Fevereiro de 2002 e est o agora a caminho de serem introduzidas nas especifica es t cnicas para a interoperacionalidade Existe um n mero de projectos comerciais em v rios estados de desenvolvimento como os da West Coast Main Line no Reino Unido de Roma N poles em It lia na Su a de Berlim Halle Leipzig na Alemanha de Atenas na Gr cia e de Madrid Lleida em Espanha que t m sido determinados e financiados parcialmente pela Comunidade Europeia Os pa ses da Uni o Europeia est o agora a passar formula o das leis necess rias que irao fazer o uso do ERTMS baseado nas solu es de sinaliza o obrigat rias n o s em todas as novas linhas de alta velocidade mas tamb m em todas as instala es de sinaliza o Como resultado de todas as actua es indicadas para conseguir a interoperacionalidade atrav s dos Pa ses Europeus de esperar a gera o de importantes beneficios tanto para a sociedade em geral como para o sector ferrovi rio tais como a Incremento do mercado ferrovi rio dado que um tr fego sem fronteiras supor uma redu o no tempo de viagem para os passageiros assim
132. cional interoperativo de controlo autom tico de comboios uma iniciativa europeia nascida a partir do objectivo de definir e introduzir um tr fego inter europeu e um sistema de comando controlo do comboio As organiza es encarregadas para tal s o as que se encontram na Figura 133 O ETCS ser implementado como padr o dentro do ERTMS um sistema ATP ATC modular harmonizado que usa o GSM R como sistema de transmiss o Uma portadora padr o ser usada para transmitir dados entre os computadores m veis e fixos do ATC Esta liga o de transmiss o olhando para um crit rio de seguran a um canal cinzento porque quer dizer que o equipamento ETCS de seguran a usa o GSM como uma camada de transporte sem seguran a Caminhos de Ferro Estados EUTOpeUS tia eek teil a Membros Reguladores EEIG UIC e meee Comunidade Europeia Ind stria de ea oa Sinaliza o ndustria de Ferrovi ria Telecomunica es BUGS MORANE Figura 133 Participa o das diversas organiza es no ERTMS No entanto esta camada de transporte sem seguran a usa princ pios de l gica redundante e protege a informa o do ETCS de erros aleat rios e sistem ticos Assim o GSM R n o necessita de hardware seguro Protec o contra ataques maliciosos s o poss veis atrav s do uso de mensagens cifradas mas depende da decis o do operador ferrovi rio A seguran a dos dados
133. combina o com outros sistemas por exemplo GSM poder o permitir um melhoramento em termos de velocidade de comunica o oferecendo ao consumidor final uma gama de servi os cada vez maior Por isso em linhas ferrovi rias secund rias n o equipadas com os sistemas de localiza o j descritos CdV e Contadores de Eixos o GPS integrado com o GSM num sistema de comunica es pode fornecer rapidamente a localiza o e a velocidade de um comboio a um posto de comando centralizado Seguidamente ira ser feita uma apresenta o geral do sistema GPS cujos os seus principais objectivos de funcionamento s o a Aux lio navega o em tr s dimens es com elevada precis o nos c lculos da posi o b Navega o em tempo real c Boa imunidade a interfer ncias d Cobertura total 24 horas por dia e Obten o r pida das informa es transmitidas pelos sat lites P gina 15 Localiza o de Comboios Via R dio 2 3 1 Evolu o do GPS O GPS actual um sistema de navega o por sat lite de elevada precis o implementado e controlado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos DOD Department Of Defense A arquitectura b sica deste sistema foi aprovada pelo DOD em 1973 tendo sido 5 anos mais tarde lan ado o primeiro sat lite da constela o Em 1995 e ap s 10 bili es de d lares de custos de desenvolvimento o sistema GPS foi finalmente declarado operacional Figura 16 sendo a constela o a
134. comunica es R dio Solo Comboio um sistema centralizado e devido a isso qualquer comunica o em fonia carece de autoriza o pr via do Posto Regulador As linhas ferrovi rias est o divididas sob o ponto de vista de regula o em um ou mais sectores Assim cada Sector de Regula o respons vel pela regula o de um tro o de via As comunica es entre as Esta es Base EB equipamento que faz a comunica o entre o comboio e regulador e os Postos M veis PM equipamento que se encontra no comboio para estabelecer a comunica o com o regulador s o feitas atrav s de um grupo de frequ ncias na banda dos 450 MHz e cada sector possui 3 frequ ncias de emiss o e uma de recep o ou seja cada EB emite em fj fz ou f e recebem em f4 e os PM emitem em f e recebe em fi fo ou f Figura 43 As EB est o dispostas de modo a que a primeira EB emite em fi a segunda em f a terceira em f e as seguintes continuam neste ciclo de frequ ncias ou seja fi fo f3 fi f3 etc Esta sequ ncia feita de modo a poder reutilizar as frequ ncias e a n o existir interfer ncias entre elas isto quando se volta a usar fi o sinal da EB anterior com a mesma frequ ncia m nimo e confundido com o ru do ambiente n o sendo considerado pelo PM E Posto Regulador Posto M vel jm Figura 43 Disposi o B sica de uma Rede R dio Solo Comboio O PM vai se registando nas varias EB ao longo da li
135. correc o pode ser transmitida pela COM6 e vir do conector de 25 pinos RTCM 4 2 6 Antena A fam lia GPS da Oncore inclui uma antena activa GPS oferecendo um elevado desempenho e com um tamanho compacto A antena activa GPS da Oncore Figura 99 projectada para operar com a fam lia de receptores da Motorola an assim como muitos receptores GPS de outros fabricantes sendo Figura 99 Antena de GPS da Oncore o seu diagrama de radia o o que se apresenta na Figura 100 P gina 79 Localiza o de Comboios Via R dio Este sistema fornecido com aplicativos de programa o que permitem ap s a sua instala o configurar o respectivo hardware Para al m disso necess rio ter instalado o programa da Microsoft MapPoint 2001 Europe com o respectivo m dulo complementar de GPS tamb m da Microsoft Em resumo necess rio instalar e correr o seguinte software gt Programa Octoload gt Programa Microsoft MapPoint 2001 Europe gt Programa com o m dulo complementar de GPS da Microsoft Todo o programa ter como base os esquemas de liga o ilustrados na Figura 101 e Figura 102 para os Postos Fixos e M veis Ou seja ser necess rio configurar as duas ORD com o programa Octoload Cross Sectional View Figura 100 Diagrama de Radia o da Antena de GPS utilizada Antena GSM 1 Ype FE pe Figura 101 Esquema de Liga es do Posto Fixo Antena GPS Antena GSM
136. cseeeeeeeeeeeeeeeeeesaeeeeeseeeesseeeeesaeeeesaneeeseaaes 78 ADO AM CN Creer Cera a Rc A O Cie eet ee Drea RS A per oe oer Tere eee 79 4 2 7 Coloca o ao Servi o do Sistema de Localiza o via GPS ee eeccceeccceecceeeeaneeceeeeneeaeeteeeeaneeaes 81 A2 SOS O IVI ON CN raras aiii To UT E a E 81 AZ po OSUO PIO spa saio paid RS TR id a ceased 81 A213 COlOCACAO dO SEI VIC silas cate sved tdi cra add sad gado bis budista e ii 81 4 3 Localiza o de Comboios em T neis ccceecceeeccseecseeteneecseetseetenseceeetseetenseceetaeecaeetsueteatensesetentenseess 83 4 Sd k Tecnologias para TUNGIS asa a E ee ara eae aoe 83 4 3 1 1 Alternativa de localiza o com o R dio Solo Comboio com GPS em T neis 84 4 3 2 Cobertura GSM em tunes cccccceesccccsseecceeseecceececseseeecsscecseueeessaueeeseueeessegeeesseseesegeeesessensesseges 86 AO dC ONCIUSOCS cs css telat o aa tones E ada en da mied eas renee tgs Ate a a gu 89 5 OS SISTEMAS DE GEST O COMUNICA ES E DE SINALIZA O FUTUROS SA INVOQU O radio a E SID a O US E ai 91 BZ SIStema rain OMICS ando ess a ee AN a A a RA SRA RS a 91 By E OU AO PERENE EAR A E RE PA NR 2 ARRAIS AR E AD 91 5 2 2 Arquitectura geral do sistema assar san eevarwanccuacot ca asssdenesva FER cea veiw ene sevdatsdateicune dE Doi Ega pia 92 DZ OE SINTA suspen aoe auescenssui oa a a id ten Gleeson 93 re esac etree eres gate gc ance ae Db cad ou o al o cn bastem
137. ctualmente formada por 24 sat lites organizados em 6 planos orbitais O seu funcionamento baseia se na triangula o de sinais especialmente codificados provenientes dos seus sat lites que ao serem processados posteriormente em receptores GPS permitem obter informa es relativas sua posi o e velocidade Para al m disso s o tamb m poss veis medidas de tempo e informa es do estado f sico dos pr prios sat lites Para a obten o de posi es tridimensionais latitude longitude e altitude necess ria a recep o de 4 sinais exigindo portanto a visibilidade m nima de 4 sat lites Inicialmente idealizado para fins militares existem milhares de civis por todo o mundo que o utilizam nas mais diversas aplica es Este sistema apresenta alguma imunidade a condi es meteorol gicas adversas assim como ao ru do el ctrico estando no entanto sujeito necessidade de manter os sat lites em linha de vista Existem actualmente dois sistemas p blicos de GPS o Americano NAVSTAR NA Vigation System with Time And Ranging e o Russo GLONASS Global naya Navigatsionnaya Sputnikova Sistem e atribui se normalmente ao primeiro o nome GPS 30 25 20 N de Sat lites o 4 N Sat Operacionais E Desactiva es A N de Lan amentos Figura 16 Evolu o do Sistema NAVSTAR GPS Hoje em dia o GPS pode ser encontrado nas mais diversas aplica es tais como em
138. d origem a uma terceira circunfer ncia para obtermos uma solu o un voca para a posi o do ponto U De forma an loga no caso tridimensional necess rio saber a localiza o de quatro sat lites e as quatro dist ncias ao ponto U de forma a obtermos a solu o un voca da posi o do ponto U O tra ado de um ponto com dist ncia constante ao ponto U d origem a uma esfera A intersec o de duas esferas d origem a uma circunfer ncia Esta circunfer ncia intersecta outra esfera de onde obtemos duas solu es poss veis Para determinar a posi o un voca do ponto U necess rio o quatro sat lite j referido 2 4 1 Princ pios de navega o por sat lite O conceito b sico do GPS simples Se soubermos que nos encontramos a uma determinada distancia do sat lite A digamos a 11000 Km isso reduz realmente a zona espacial na qual podemos estar a superficie de uma esfera imagin ria centrada no sat lite A e de raio 11000 Km como se v na Figura 24 Se ao mesmo tempo soubermos que nos encontramos a 12000 Km de outro sat lite B reduz se ainda mais a zona espacial em que podemos estar A zona do universo em que nos encontramos simultaneamente a 11000 Km do sat lite A e a 12000 Km do sat lite B s o os pontos de intersec o das duas superf cies esf ricas ou seja os pontos de uma circunfer ncia como se v na Figura 25 Se tamb m soubermos a dist ncia a que nos encontramos de um terceiro s
139. da um tempo de conversa o mais longo Aplica es como o ETCS ainda necessitar o de um canal de tr fego durante a viagem completa do comboio Por seu turno o n mero de subscritores bastante baixo em compara o com a PLMN Caracter sticas como o ASCI Advanced Speech Call Item o VGCS Voice Group Call Service ou o VBS Voice Broadcast Service ter o algum impacto para o modelo de tr fego Requisitos para a possibilidade de utiliza o Como j foi mencionado a disponibilidade de utiliza o do canal r dio um dos crit rios chave para o GSM R especialmente se o ETCS for considerado Por isso estruturas de rede redundante t m que ser constru das onde quer que sejam realmente necess rias Topologia ferrovi ria Uma t pica topologia ferrovi ria inclui terreno plano e montanhoso As tradicionais vias ferrovi rias t m diversas curvas mas com a constru o de novos tro os est se a tentar evitar as curvas Velocidade do comboio Dependendo da m xima velocidade prevista para o comboio o comprimento das zonas de handover necessitam de ser planeadas com muito cuidado Facilidades da transmiss o e de sites Em muitos casos os operadores ferrovi rios j t m facilidades de transmiss o e sites das tradicionais redes anal gicas anteriormente constru das Para reutilizar esses sites um conceito de migra o necessitar de ser estabelecido Zonas de handover As zonas de handover n o dever o ter uma
140. dada por Dit c ty tsi Pagina 23 Localiza o de Comboios Via R dio onde c a velocidade da luz D definido como o valor real da pseudo dist ncia do receptor ao sat lite i tg definido como o tempo real de transmiss o do sat lite i ty o tempo real da recep o Do ponto de vista pr tico dif cil se n o imposs vel obter o tempo correcto do sat lite ou do receptor Os tempos que se obt m s o relacionados com o tempo correcto por Va ty Ab Ca tu T but onde Ab o erro do rel gio do sat lite but o erro do rel gio de receptor Al m do erro do rel gio existem outros factores que influenciam as medi es Alguns desses erros podem ser corrigidos outros n o Os erros causam imprecis o na posi o do receptor O erro do rel gio do receptor n o pode ser corrigido atrav s da informa o recebida Logo considerado como uma inc gnita Resulta ent o que a Equa o 1 tem de ser modificada Obtemos ent o x x y 2 2 b 2 1 1 2 3 4 onde b o erro do rel gio do receptor expresso em dist ncia que est relacionado com bu por by c bu Vai ser necess ria mais uma equa o para conseguir resolver as quatro inc gnitas Assim necessitamos dos dados de quatro sat lites observados simultaneamente para obter um sistema de quatro equa es e determinar Xu Yu Zu bu 2 4 4 Hora GPS A hora calculada de 3 formas hora do sat lite hora do GPS e UTC
141. dade de servi o que levem a Um padr o internacional europeu com um m nimo de modifica es nas aplica es ferrovi rias Ensaiar a sua opera o em redes moveis p blicas Um custo efectivo e econ mico da realiza o e da opera o Uma padroniza o dos componentes dos sistemas de transmiss o como os que s o usados no mercado p blico a inexist ncia de implementa es espec ficas para o meio ferrovi rio minimiza o investimento Servi os ferrovi rios espec ficos e sistemas de transmiss o r dio modernizados Necessidades gerais para futuro sistema de comunica es m vel para os caminhos de ferro Uma integra o de todos os servi os ferrovi rios dentro de uma nica rede de comunica es Uma alta seguran a e disponibilidade assim como uma transmiss o de qualidade para velocidades at 500 Km h Uma capacidade de integra o suave com novos servi os definidos no futuro At algum tempo atr s a UIC considerou que uma frequ ncia comum era o elemento chave de uma opera o efectiva a n vel internacional para um sistema de comunica es ferrovi rias A banda designada para tal foi a dos 450 460 MHz sendo esta usada pela maioria dos sistemas de comunica o ferrovi rios e mais nenhuma banda de frequ ncias est dispon vel para receber as poss veis aplica es de r dio no futuro Outro dos problemas que parte das bandas de frequ ncias usadas actualmente s poder o ser r
142. dados que o SELTRAC utiliza necessitando de cabos ao longo da via enquanto que os outros sistemas s o baseados em r dio necessitando apenas do ar como meio de transmiss o O sistema SELTRAC est a ser modernizado de forma a permitir o uso de transmiss o baseada em r dio 5 4 4 Conclus es A sinaliza o ferrovi ria tem tradicionalmente necessidade de uma quantidade enorme de hardware dispendioso para ser distribu do ao longo da via e desta forma exposto a condi es climat ricas vari veis vandalismo roubo e uso pesado Devido grande distribui o no espa o a P gina 122 Localiza o de Comboios Via R dio manuten o dispendiosa e por vezes restrita a per odos de tempo de aus ncia de circula o As falhas s o dificeis de localizar e tamb m de dificil acesso Por estas raz es os operadores ferrovi rios t m vindo a tentar reduzir o equipamento de sinaliza o ao longo da via e em consequ ncia reduzir custos de manuten o A redu o de equipamento ao longo da via poder levar tamb m redu o dos custos de instala o O cant o m vel requer menor equipamento ao longo da via do que os sistemas de cant o fixo Existe ainda outro objectivo muito mais importante para os operadores que a maior capacidade A norma para a maior parte das linhas de metro de 30 comboios por hora ou de 2 em 2 minutos de intervalo Est em discuss o se este melhoramento em sistemas de alta capacidade poss
143. de cada sat lite atrav s de uma supervis o continua Estes dois factores s o necess rios para assegurar uma precis o tridimensional na determina o da posi o localiza o geogr fica Colorado Sprin si ra Master Control ae a Hawa Monitor Station ES A Monitor Station k i pi Sk wale j F I os i as Ascension Island ae Diego Garcia romito Station Monitor Station Monitor Station Figura 18 Esta es de Monitoriza o do GPS 2 3 2 3 Segmento do Utilizador O segmento do utilizador do GPS consiste nos receptores GPS Os receptores GPS convertem os sinais dos sat lites em posi o velocidade e tempo estimado Quatro sat lites no m nimo s o necess rios para calcular as quatro dimens es x y z posi o e t tempo Os receptores GPS s o usados para orienta o navega o posicionamento determina o do tempo e outros recursos A navega o a fun o prim ria do GPS e usada por utilizadores de avi es navios ve culos e de receptores port teis Tamb m usado por observat rios astron micos por empresas de telecomunica es e laborat rios cient ficos podendo se configurar sinais controlados por frequ ncias espec ficas para um determinado objectivo de estudo ou experimental 2 3 3 Servi os de Posicionamento do GPS O GPS oferece dois modos de opera o um mais simples para utilizadores civis comuns e outro mais preciso
144. de eles s o semelhantes cross correlation dividindo o sinal em per odos de tempo e marcando todos os per odos onde eles se assemelham Figura 28 Figura 28 Compara o do ruido de fundo com o c digo pseudo aleat rio I Como ambos os sinais s o basicamente formas aleat rias em termos de probabilidades temos que em cerca de metade do tempo estes ser o equivalentes e metade n o o ser o Se fizermos uma contagem e dermos um ponto 1 quando eles se igualam e tirarmos um 1 quando eles n o o forem terminaremos com uma contagem a zero porque os 1 cancelar o os 1 Assim se um sat lite de GPS come ar a transmitir impulsos na mesma forma que o c digo pseudo aleat rio esses sinais embora fracos tender o a aumentar o ru do de fundo aleat rio na mesma forma que se P gina 25 Localiza o de Comboios Via R dio usa para compara o Sinais de fundo que estavam na fronteira de ser um 1 ir o ser ampliados e come ar a existir mais igualdades Figura 29 Figura 29 Compara o do ruido de fundo com o c digo pseudo aleat rio II Mesmo que esse min sculo aumento s coloque um em cada cem impulsos acima da linha de decis o podemos fazer uma contagem t o grande quanto quisermos e assim comparar os sinais durante um tempo mais longo O sistema pode funcionar usando sat lites menos poderosos e os receptores tamb m n o precisam de antenas grandes como a televis o por sat lite Medir o tempo de
145. de localiza o utilizados e do sistema de comunica es R dio Solo Comboio ou seja foi descrito o estado da arte Neste cap tulo ser o enumeradas e descritas todas as etapas e altera es realizadas que permitiram a concretiza o pr tica do objectivo principal desta disserta o ou seja a Integra o do sistema de localiza o GPS no sistema de comunica es R dio Solo Comboio No final dado um particular destaque localiza o de comboios em t neis ferrovi rios atrav s da utiliza o de m todos alternativos para ultrapassar a aus ncia do sinal GPS neste ambiente adverso 4 2 R dio Solo Comboio com integra o de GPS Posto M vel A localiza o exacta de um comboio de uma import ncia critica de seguran a como parte de um sistema seguro de sinaliza o Outra rea importante da aplica o a monitoriza o e a gest o da manuten o preventiva da via e da infra estrutura Detec o de carril partido avalia o da geometria da via e medi es da estrutura necessitam de uma detec o da posi o exacta e r pida A motiva o para estes desenvolvimentos vem do facto da necessidade de experimentar tecnologia apropriada para reduzir o intervalo entre comboios e aumentar a fluidez do tr fego em sistemas de sinaliza o e controlo ou para realizar uma gest o da manuten o preventiva mais efectiva na via e na infra estrutura atrav s de aplica es de monitoriza o Novos desenvolvi
146. di es de velocidade Alguns receptores utilizam rel gios baratos num esfor o de manter os custos baixos e o resultado s o medidas de velocidade imprecisas B3 Receptores de multiplexagem r pida de um canal Os receptores de multiplexagem r pida de um canal s o bastante similares aos receptores de sequenciamento de canal nico acima mencionados mas movem se de sat lite para sat lite muito mais rapidamente A vantagem que se pode fazer medi es de intervalos enquanto se monitoriza a mensagem de dados de um sat lite Deste modo pode funcionar continuamente e menos sens vel s inexactid es dos rel gios P gina 68 Localiza o de Comboios Via R dio C Receptores de Sequenciamento de dois canais Adicionando se um segundo canal a um receptor GPS aumenta se sua capacidade significativamente Isto significa que ele pode captar sinais sob condi es mais adversas e pode localizar sat lites mais perto do horizonte J que um canal pode monitorizar continuamente dados de posi o enquanto que outro est ocupado com a monitoriza o do pr ximo sat lite um receptor de dois canais nunca precisa interromper as suas fun es de navega o As medi es de velocidade podem ser muito mais precisas Na realidade um bom receptor de dois canais pode utilizar uma estrat gia de c lculo que ir evitar quaisquer imprecis es que o rel gio do receptor possa adicionar aos c lculos de velocidade A desvantagem
147. dor ligado em regra a uma das extremidades da zona que se pretende cobrir Este gerador pode ser uma fonte de corrente continua ou alterna modulada ou n o ou ainda um emissor de impulsos 2 Uma linha de transmiss o formada principalmente pelas duas filas de carris Estas filas devem ter boa condutibilidade el ctrica e estar suficientemente isoladas entre si e em rela o terra Em cada uma das extremidades da zona elas est o limitadas electricamente gt por Juntas Isolantes JI de tipo mec nico coladas ou n o gt por circuitos com imped ncias denominados Juntas El ctricas de Separa o JES 3 Um receptor ligado na outra extremidade da zona P gina 6 Localiza o de Comboios Via R dio Este receptor pode ser um simples rel ou um dispositivo que receba a corrente transmitida pela via e que pode mesmo efectuar a filtragem a amplifica o bem como a transforma o da energia ou do sinal recebido permitindo a excita o dum rel designado por rel de via Um bom funcionamento dum circuito de via traduz se por gt Excitacao do seu rel de via quando a zona esta livre Figura 3 gt Queda do seu rel de via no caso contr rio Figura 4 Como j foi dito a delimita o dos circuitos de via pode ser feita por juntas isolantes coladas ou n o ou por juntas el ctricas de separa o Estas asseguram que o retorno da corrente de trac o se possa fazer pelos dois carris sem qualquer interru
148. dos canais Este sinal da frequ ncia interm dia digitalizado ent o encaminhado para um processador de P gina 72 Localiza o de Comboios Via R dio sinais digitais onde o sinal dividido em oito canais paralelos para detec o de sinais c digos de correla o monitoriza o da portadora e filtragem Figura 92 Receptor GPS da Oncore Os sinais processados s o ent o encaminhados de um modo s ncrono para a sec o do microprocessador Nesta sec o controla se os modos de opera o do receptor GPS descodifica se e processa se os dados do sat lite usados para calcular a posi o velocidade e hora Para manter a RAM Random Acess Memory activa necess rio providenciar o arquivo dos dados das rbitas do sat lite par metros de opera o informa o do calend rio e outro tipo de informa o Para prevenir a perda deste tipo de informa o quando o receptor Oncore desligado uma bateria externa de 5 V necess ria assim como a reten o do valor do rel gio de tempo real A Protocolo do Interface Este receptor tem duas portas de dados s rie do tipo TTL A primeira porta configurada como uma porta de um equipamento de comunica o de dados e providencia o controlo principal e o caminho de dados entre o receptor Oncore e o sistema controlador A segunda porta para o DGPS do RTCM para correc es das entradas Para ligar este receptor a uma porta RS 232 sera necess rio colocar um circuit
149. e ou Drop in Drop out multiplexer n o necessariamente t o alta como numa BTS e num BSC e mesmo que exista uma seguran a da BTS muito alta n o iria aumentar o prazo de utiliza o do sistema Por isso em aplica es ferrovi rias com exig ncias elevadas de seguran a far se uso de uma arquitectura em oop multi sequencial Al m disso a interliga o das BTS em dois loops diferentes diminuir as consequ ncias de uma simples falha de uma BTS ou de um BSC BTS BTS PV nae ose n HH HH Duas BSC interligadas em loop multi sequencial fo Liga o em loop multi sequencial ZC Ay bE Hh a Figura 130 Arquitectura do GSM R para vias equipadas com o ETCS Liga o em Joop multi sequencial As BTS est o ligadas num Joop multi sequencial Fisicamente poder o ser ligadas dessa maneira num loop at 7 BTS Por raz es de seguran a s 4 BTS est o ligadas Se agora a liga o da frente falhar a BTS ir comutar sem falhas para a liga o da retaguarda Isto significa que as chamadas em linha n o cair o pela perda de uma liga o na transmiss o No caso prescrito o risco do cabo como sendo o caminho cr tico reduzido O operador pode agora escolher entre ligar dois cabos dedicados mesmo que separados por um cabo blindado solu o de seguran a ou usando liga es l gicas no anel da fibra ptica PDH Plesiochronous Digital Hierarchy SDH Synchronous Digital Hie
150. e C 1951881 gt Atrav s da Equa o 7 calculamos os valores de x 1399 me y 1764 m Como j explicado anteriormente os c lculos necess rios para aplicar a triangula o s o obtidos atrav s de TA Por causa dos erros de estima o e quantiza o os c lculos da dist ncia obtidos v em afectados por erros com valor m ximo de A 2 A 8 692 m De facto as especifica es t cnicas 5 enunciam que a estimativa de erro devido ao ru do e interfer ncias deve estar entre E E onde E A 4 x A 8 e x varia de O at 1 contabilizado para a velocidade do MS enquanto que os erros de quantiza o n o excedem em amplitude A 4 277 m Os erros de c lculo para uma dist ncia superior a 100m tornam desprez veis a contribui o da diferen a de altitudes entre a MS e as BTS importante notar que para a determina o da terceira coordenada necess rio existir uma quarta BTS dispon vel o que se torna um pouco dificil em casos de ambientes com macro c lulas Verificou se que no exemplo o erro cometido foi de Xgrro 101 me yprro 236 m ou seja bastante inferior ao erro m ximo que se pode cometer No entanto o erro m ximo que se pode cometer bastante superior aos erros m dios do sistema GPS Comparando os sistemas de localiza o por GSM e GPS pode se dizer que o GSM tem as seguintes vantagens Melhor cobertura em reas urbanas Este sistema pode ser usado para outras funcionalidades E as seguint
151. e LocaliZa O is sasasmGuisasircsmras dio neia das seara nano aii pasa seed Dar asda 35 204A CCNICAS de LOCAIIZA O ss paisana ia aaa EIS SS DA AA 36 2 5 5 C lculo da Posi o de um M vel pelo M todo da Triangula o num Sistema GSM 37 2 5 5 1 C lculo das dist ncias reais ao m vel U 2 0 ececcceeeeecseeeeeseeeeeeaeeeeeeeeeeeeseeeeeeseeeeesaeeeesaeeeeeeas 38 2 5 5 2 Posi o calculada pela triangula o pelo sistema GSM essere 38 3 O SISTEMA DE COMUNICA ES R DIO SOLO COMBOIO St INUOQU O PE aa nS RO ada a E a Se a gaga O 40 3 2 Evolu o do Sistema R dio Solo Comboio rn ana airia eair i Aa kaa ENE ERENER 40 3 3 Descri o Geral do Sistema R dio Solo Comboio cccecccseccceeeeeeeeeseeceeeeeeeeaneeceeeeeneeaeeceeeteneesneetsaees 41 S SS EQUIpamento RIXO as ps dusro ra suas aa bi cla e 42 Sud Nelo OSIOS Reguladores anais pandas gnu ob asian sra nisi ads astadiatas qadiaab o nddaa ada nada earls datas abade 43 Di Sli 2 POSTOS EKOS mi a E 45 or Wi OS OSS EStACdO si a Una 45 3 392 Tipos de MENSADENS susana adia atacada ando AD nada ads dos aaa dando ns dnadia Lig nadas dns Grand 46 3 3 3 Equipamento Transportavel e Port til 0 0 0 0 ccc ccccccceceeeeeeeeeeeeeeee cece eeseeeeaeeeseeeseeeeseeeseeeseeeeaeseeseeeaes 46 20 05 12 POSTOS RAN SDOMAVEIS vices Ss foe ies sents Sonhos ret etlts ache Saa 46 Did OFZ POSTO PORTA LI izes
152. e da localiza o baseado na IN Alguns operadores ferrovi rios encontram dificuldades para gerir os direitos de acesso ao MSC simplesmente para alterar entradas da base de dados acima mencionadas Eles tamb m P gina 112 Localiza o de Comboios Via R dio preferem que grupos de utilizadores n o tenham acesso base de dados operacional Por isso est em desenvolvimento uma LDA Location Dependent Addressing baseada na IN A funcionalidade como a que foi acima referida O servi o caracter stico descrito um exemplo e um reflexo das necessidades correntes dos projectos existentes descritos pelo EIRENE providenciando facilidade de utiliza o boa rela o econ mica e sinergia entre os meios de telecomunica es Isto constitui uma solu o que os caminhos de ferro podem facilmente implementar Na rede de GSM R os ficheiros de encaminhamento da IN est o guardados para direccionar todas as chamadas com a marca o de short numbers que dever o ser carregados via IN para o sistema com uma IN providenciado o ID da c lula como a informa o da localiza o Esta informa o ser guardada na base de dados da IN no conjunto dos dados dos n meros de marcha O sistema com uma IN ent o entregar a informa o de encaminhamento com um n mero E 164 para a rede do GSM R A rede do GSM R estabelecer ent o a chamada para o regulador respons vel Figura 139 Alguns operadores ferrovi rios requerem u
153. e de um futuro processamento assim como o ltimo sentido da direc o rumo recebido via GPS Quando se tem um comboio localizado dentro de um t nel e em movimento este deve imediatamente come ar a contar o n mero de impulsos vindos do taquimetro tac grafo N e tendo se j pr programado o di metro da roda D sabe se a dist ncia percorrida d num intervalo de tempo atrav s de azxDxN n d onde n o n mero de impulsos por rota o enviados pelo taquimetro tac grafo Posteriormente atrav s do ltimo sentido da direc o 0 enviado pelo GPS e guardado em mem ria podemos saber qual foi o deslocamento cartesiano do m vel AX Ax dxcos lt gt Aron Ay dxsen amp S Aja Figura 110 C lculo da varia o da dist ncia percorrida P gina 85 Localiza o de Comboios Via R dio Seguidamente atrav s de um simples c lculo sabemos quais s o as novas coordenadas da latitude e da longitude do m vel LATITUDEnova LATITUDEAnriga A LAT LONGITUDENov AE LONGITUDE ANTIGA A LONG Finalmente memoriza se e envia se estas ltimas coordenadas atrav s do GSM para o respectivo centro de controlo e gest o Deve se ter em conta que esta proposta s deve ser aplicada em locais onde se possa considerar genericamente que um t nel ferrovi rio relativamente recto e deste modo podemos aproveitar a capacidade existente na ORD do sistema R dio Solo Comboio e do taquimetro taquigrafo existente em q
154. e dois canais e os mais antigos receptores de multiplexagem r pida de um canal B1 Receptores pot ncia limitada de um canal Os receptores de pot ncia limitada de um canal est o voltados para portabilidade e s o normalmente projectados para uso com pequenas baterias Para limitar o consumo de pot ncia fazem somente uma leitura da posi o uma ou duas vezes por minuto e desligam se automaticamente nesse intervalo A sua principal desvantagem a fraca precis o interface limitado e sua incapacidade de medir velocidade uma vez que o sistema se desliga entre medi es n o podendo manter a continuidade necess ria para calcular a velocidade com precis o B2 Receptores de canal unico Tais como os receptores anteriores os receptores de canal nico utilizam um canal nico para fazer toda a monitoriza o dos sat lites Os receptores normalizados de canal nico n o est o limitados pela pot ncia e podem ficar ligados continuamente Isto significa que eles podem ser um pouco mais precisos e podem medir velocidade se n o houver significativas acelera es ou mudan as de direc o Uma vez que somente um nico canal precisa ser utilizado para receber a mensagem de dados de um sat lite como tamb m para realizar c lculos de intervalos eles n o podem ser utilizados para posicionamento cont nuo Al m disso por raz es t cnicas a instabilidade dos rel gios dos receptores afecta directamente a precis o das me
155. e para aumentar a quantidade de servi os ser utilizar um sistema equivalente ao GSM P gina 2 Localiza o de Comboios Via R dio Por isso fundamental compreender o sistema GSM e integra lo com o sistema actual pois a transi o em sistemas reais como estes n o se pode realizar abruptamente al m disso a rede actual de GSM p blica pelo que a responsabilidade de seguran a dos comboios n o pode transitar completamente para as m os de entidades externas que se sabem ser fal veis Recentemente integrou se o sistema R dio Solo Comboio com a rede p blica GSM e utilizam se os dois sistemas simultaneamente permitindo n o s ter todos os servi os anteriores como tamb m acrescentar novos servi os sobre o GSM Um desses novos servi os seria o envio da posi o real do comboio Essa posi o pode ser lida atrav s de um m dulo GPS Global Positioning System e ser enviada periodicamente para o posto regulador atrav s do sistema R dio Solo Comboio permitindo assim fazer uma monitoriza o real do comboio sobre a rede ferrovi ria Este o principal objectivo da presente disserta o de Mestrado Ultimamente novos projectos de redes m veis para comboios t m surgido na ind stria especializada Um dos mais importantes o GSM R que abandona completamente o sistema R dio Solo Comboio e n o utiliza redes p blicas GSM criando de raiz uma rede totalmente aut noma de GSM para a rede ferrovi ria Este novo sistem
156. e ver na Tabela 15 Como ja foi dito anteriormente o objectivo destes projectos de testar e validar a cobertura especialmente em t neis e em terrenos dif ceis das aplica es definidas pelo EIRENE MORANE assim como as condi es de funcionamento da alta velocidade para ambas as transmiss es de voz e dados Pais SAE Origem Destino Elementos da Rede Estado errovi rio Gare de Chessy direc o Ensaios Fran a SNCF Lion Roissy PRCI Paris er eee MORANE Monchi CAI direc o Lille desde 1997 DIBM valido DBAG 1 MSC VLR HLR AC desde 1995 Alemanha Mannesmann Estugarda Mannheim 1 TRAU 1 BSC 11 Ensaios ARCOR BTS MORANE desde 1997 1 MSC VLR HLR AC Ensaios Italia FS Prato en PJ 1 TRAU 1 BSC 19 MORANE BTS desde 1997 Tabela 15 Redes de ensaio MORANE 5 3 6 Caracter sticas e aplica es 5 3 6 1 Caracter sticas fornecidas pelo GSM normalizado A maior parte dos agentes ferrovi rio j est o equipadas com m veis de GSM normalizado de diferentes operadores de PLMN Assim os servi os do GSM fase 2 j est o dispon veis para eles dependendo quais os servi os que foram subscritos At agora o principal uso para aplica es de voz tais como comunica es solo comboio Este uso do GSM para trabalhadores ferrovi rios n o muito satisfat rio O tempo que est em linha ter de ser pago a um operador de PLMN aumentando assim o custo para comunica
157. eSLP Sensor Porta Porta 2 Impulsos Por Segundo Tensao de Alimenta o Figura 90 Arquitectura T pica de Aplica o Podemos ainda dizer que P gina 71 Localiza o de Comboios Via R dio 1 Esta placa cont m um receptor sens vel A possibilidade de adi o de uma protec o electromagn tica pode ser necess ria para prevenir interfer ncias indesej veis de outros circuitos vizinhos 2 Este receptor usa uma pot ncia aproximada de 0 5 Watt a 0 85 Watt dependendo da tens o de alimenta o e das condi es ambientais O uso de ventoinhas n o recomend vel uma vez que pode causar mudan as de temperatura r pidas que podem afectar temporariamente a estabilidade e a frequ ncia do oscilador interno 3 Interrup es no sinal de RF podem aumentar o tempo de aquisi o A localiza o da antena com uma linha de vista livre para todas as direc es do c u ir causar um melhor desempenho 4 Tem um sinal forte de informa o para os sat lites vis veis 4 2 2 2 Receptor GPS ONCORE da MOTOROLA O receptor GPS ONCORE da Motorola providencia nos a posi o velocidade hora e informa o do estado dos sat lites monitorizados atrav s de uma porta s rie Um diagrama de blocos funcional simplificado do receptor Oncore mostrado na Figura 91 CONECTOR DA ANTENA E CANAL 1 i CANAL 2 E CANAL 3 j CONVERSOR PARA CANAL 4 BAAS FREQUENCIAS f CANAL S CANAL E CIRCUITO SENS VEL
158. ea area aeee ease eeseeeeaeeesaeesseeeseeeeaeeeseeesaess 118 5 4 2 1 Funcionamento do ATP com Balizas raras 118 5 4 2 2 Evolu o para um Sistema Intermitente cecccceececeeeeceeeeseeeeseueeseeeesseeeeseeeesseeessneees 119 So Cant o MOVE se cads ceia eo ir o ace caio a a de E 120 5 4 3 1 Cant o M vel e Transmiss o R dio e eerereeeeeeea aeee na na erana rrenan erenane 120 5 4 3 2 Cant o M vel Actualiza o da Localiza o cece eeccceccceeeeeeeeneeeceeetaneeneeeteeeeaneeaeeeteeetaneenes 121 5 4 3 3 Um primeiro sistema de Cant o M vel errar rea rer arena anna 122 A CONCMISOCS sas usa anos a AESA USO RIOS tenn Soa at 122 DAD O que CO ERIS ssa a as ed Dadas Lutas bas da sb Ian EL UD Saab 123 54 5 historia do ER TING ces ohh dio asi Gh les real be adil seta Da ath A aes Sealine 124 5 4 5 2 Principais equipamentos que constituem o ERTMS ETCS cece eececeeeceeeeaeeeneeeneeeteneeaes 125 545 3 Niveis do ER TIM S E TCS usadas eco ass se a a PSA aaa 127 545 4 Nivel 1 do ERIMS ETOS quais dE it a ete eal A ee el A ea Se ae lel Sao 127 5 4 5 5 N vel 2 do ERTMS E TOS mirra ete oedaniestedacah CS aca ss ibe oh dead ce adaga dada cess kaiadewicednnads 128 5 4 5 6 Nivel S do ERT MS ET CS aiia Sadia ext den de fa a EU ad Mem 129 5 4 5 7 Estrutura Geral do ERTMS ETCS e eeererenaereaa aerea erana ne renaneranane 130 Do OO J
159. eeeesaeeeesaeeeesaaeeeesneeees 78 Figura Esquema SSI A fe ae aa a a Se eed RA a ale oa aot ates 79 Figura 96 Esquema FUNCIONA a adiar es tida Casa SA ada RR aii doada doa nada 79 Figura 99 Antena de GPS da ncore cc ccecccccseccccceeeecceeececcaueeecseueeecsuececseaecessuseeesaseecsauecessegeeeesseeseesaeees 79 Figura 100 Diagrama de Radia o da Antena de GPS utilizada errar 80 Figura 101 Esquema de Liga es do Posto FixO eee reree crer ceeaeneree arena renan nenado 80 Figura 102 Esquema de Liga es do Posto MOVel cccccccccsscesesececsececeucensueessseesseeeseeessueesseeeseneeseneas 80 Figura 103 Imagem do POsto MOVEL aaa akties asda sda rae aaa DS a Guta aches 81 Figura 104 Imagem do POSTO FIXO sire rac asi ta sia ron raras neWanhiah E 81 Figura 105 Imagem do Posto FIKO iescosccccazsosstus ER rn OO E DAR GAI ORAS RR seausmwens eeetcacmmeenans nt TA EUR eae 81 Figura 106 Janela do programa que permite a comunica o entre o Posto M vel e o Fixo 82 Figura 107 Programa de Localiza o das Coordenadas de GPS do Posto MOvel ccccseeeeeeseeeeeeeeeees 82 Figura 108 localiza o do Posto M vel orren aii as ned nag dict sare ws cease oes Gas a E pened ewe ene 82 Figura 109 Esquema de Liga o alternativa para o RSC com GPS em t neis cc ceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 84 Figura 110 C lculo da varia
160. eenesnce 94 Bie 1 IN OQQUIC O cesar Too soci stele nie sane ise aga once stare oleae cis Sd a Pew Swen 94 5 3 2 GSM R A solu o preferencial validada e especificada pela UIC riem 96 SSE 6 E PR a RECEBER AN NS RAN a A RR EEN RR E 97 5 3 4 Aplica es do GSM R definidas normalmente pelo EIRENE rr 98 5 3 5 GSM R Sistema de comunica es ferrovi rias para o presente e para o futuro 98 5 3 5 1 A rede de GSM R e a sua estrutura eeeeereeeereren ee eeeee ac erene acer eenaceranaareeaasanera 98 5 3 5 2 Exig ncias de qualidade do GSM R nesteeseen i eaaa a aa iaaea a i aa 102 5 3 5 3 Exig ncias de planeamento da rede de GSMC R cecceceecccccseeeeeeeeeeeseeeeeeseeeeeeseeeeesaaeeeesaaeees 103 5 3 5 4 Redes de ensaio com o GSM R 2 0 eecccceecccccseeceeeeeeeeeeeeeeesaeeeeeeaeeeeeseeeeesseeeeseaeeeesaeeeesaaeeeesaeess 105 5 3 6 Caracter sticas e aplica es e reereeeeeree renan eee a area erre aaa een ne aerea an era aan anna 105 5 3 6 1 Caracter sticas fornecidas pelo GSM normalizado eee 105 5 3 6 2 Conjunto de caracter sticas adicionais e aplica es GSM R i rr 105 DAS ERTMSETOS mn eer sO Ee te ee eee Gen 117 5 4 1 O Sistema actual de Controlo de Autom tico de Comboios ie 117 5 4 2 Transmiss o por balizas e eereeeer erre
161. elecommunications Code Division Multiple Access CdV CENELEC Cl Localiza o de Comboios Via Radio Circuito de Via Comite Europ en de Normalisation Electrotechnique Caixa Indutiva Cell Identifier Caixa de Imped ncia lado emiss o Alimenta o Caixa de Imped ncia lado Recep o Calling Line Identification Presentation Calling Line Identification Restriction Complementary Metal Oxide Semiconductor COnnected Line identification Presentation COnnected Line identification Restriction Caminhos de Ferro Portugueses EP Normaliza o CP Carriage Return CheckSum Craft Terminal Controlo Tr fego Centralizado Decibel Corrente Cont nua Digital Enhanced Cordless Telecommunication Differential GPS Diplexer Distance Measurement Equipment Department Of Defense Dilution Of Precision CCITT Recommendation Numbering plan for the ISDN era Esta o Base European Digital Subscriber Signalling System Enhanced Full Rate European Geostationary Overlay Servive Electronic Industries Association Equipment Identification Register European Integrated Railway radio Enhanced NEtwork ElectroMagnetic Interference enhanced Multi Level Precedence and Pre emption service Enhanced Observed Time Difference European Rail Research Institute European Rail Traffic Management System European Space Agency European Train Control System European Telecommunications Standards Institute Estados Unidos da Am rica European Vital Comp
162. em liga es de dados de circuitos comutados Uma vez que esta aplica o requer inicializa o de chamada para cada interlocking electr nico a sinaliza o carregada na rede de GSM R altamente a considerada enquanto a transmiss o de dados tipo burst s o bastante curtos Uma vez que n o existe exig ncias estritas para o comportamento em tempo real esta aplica o dever ser baseada no GPRS depois da sua valida o nas redes p blicas Os actuais n veis 2 3 do ERTMS ETCS requerem liga es de dados de circuitos comutados com atrasos de transfer ncia abaixo dos 450 ms e taxas de erro de transmiss o de bits extremamente baixas A liga o de seguran a critica estabelecida ponto a ponto atrav s do protocolo HDLC entre o computador ATP no comboio e o RBC Actualmente n o existe nenhuma evid ncia clara se o atraso da transfer ncia abaixo dos 450 ms pode ser atingido com o GPRS especialmente se a rede estiver em subcarga e se a raz o C I estiver diminuindo Al m disso o protocolo HDLC como um protocolo ponto a ponto n o pode ser usado com o GPRS Tomando isto em considera o o GPRS dever ser validado num envolvimento carregado que poder ser uma via equipada com o ERTMS ETCS para garantir que uma situa o de carga real aquela rede ferrovi ria Por outro lado parceiros industriais do ERTMS ETCS necessitam de definir um interface de pacote de dados com um protocolo de seguran a Sendo assim acredita se que o
163. ens o de 12 Vpe 4 2 1 2 Posto Fixo Na ORD do Posto Fixo as suas portas s ries COM2 e COM4 ir o ligar s portas s ries COMI e COM2 do PC respectivamente A liga o entre a porta s rie COM4 da ORD e a COM do PC servir para transmitir os dados do protocolo NMEA 0183 Por fim a porta s rie COM3 da ORD ira ligar ao modem GSM que por sua vez ira estar ligado antena GSM conforme se pode ver na Figura 101 Figura 104 e Figura 105 De igual modo as tens es de alimenta o do modem GSM e da ORD s o de 12 Vpc Figura 103 Imagem do Posto M vel a P Figura 104 Imagem do Posto Fixo Figura 105 Imagem do Posto Fixo 4 2 7 3 Coloca o ao Servi o Para se colocar este sistema de localiza o ao servi o necess rio executar a aplica o que permite a comunica o de dados entre o Posto M vel e o Posto Fixo Figura 106 nesta aplica o que se configura a leitura da posi o GPS coloca o do n mero de GSM a ser chamado e o per odo de para a interroga o do Posto Fixo para este informar a sua localiza o GPS neste caso colocou se 5 segundos com chamamento autom tico P gina 81 Localiza o de Comboios Via R dio fls Simu EXOC i Terminal BEREEEtLIF LIRE POS ie TIE PC gt gt OCTOPUCE EXOC 3 0 15 10 2001 C DECROCHER mC FIN APPEL MD LIRE_NUM_AR MOS ECRIRE_STATUT MEDE ECRIRE_STATUT_DATA MOTTA C URE_MSG_OCTOPUCE etre ECRIRE_ALERTE EPP ECRIRE
164. ensaios localizados o de especificar desenvolver testar e validar prot tipos para uma rede de GSM R de modo a assegurar a globalidade dos requisitos encontrados como necess rios no sistema de comunica es ferrovi rio O per odo de valida o ficou completo no final de 1999 Ambas as institui es EIRENE e MORANE elaboraram uma s rie de especifica es que permitem aos operadores ferrovi rios obter individualmente uma opera o plena e validarem os novos produtos do sistema GSM R 5 3 3 Geral As necessidades funcionais dos sistemas de comunica o ferrovi rios podem ser divididos em duas sec es Requisitos da EIRENE normalmente definidos pelos transportes ferrovi rios Europeus Requisitos espec ficos provenientes das necessidades de cada operador ou pais O objectivo principal da UIC o uso da banda do GSM R para realizar comboios Internacionais de alta velocidade atravessando fronteiras terrestres sem necessidade de altera o de equipamentos Para o conseguir cada operador ferrovi rio individualmente teve de negociar com as entidades reguladoras nacionais de telecomunica es a reserva desta banda de frequ ncias ATC Necessidades da Sinaliza o Ferrovi ria O ControloRemoto Comunica es Operacionais Maquinista lt gt Regulador rea de Emerg ncia de Broadcast Comunica es em Manobras Comunica es Operacionais de Voz Comunica es Operacionais Maquinista lt
165. ente estamos e a posi o e A x 5 Segundos que obteriamos se todos os rel gios estivessem a funcionar perfeitamente No caso do rel gio do receptor estar adiantado um segundo da nos a distancia at o sat lite A como cinco segundos e a distancia at o sat lite B como sete segundos fazendo com que os dois c rculos se interceptem num ponto diferente XX Figura 35 Ent o XX seria onde o receptor imperfeito nos coloca Parece nos uma resposta perfeitamente correcta porque n o temos meio de saber se o receptor est adiantado Acrescentando outra medi o nos c lculos no exemplo de duas dimens es isso significa um terceiro sat lite teriamos na realidade se Figura 34 Determina o da Hora Precisa I 5 Segundos hora incorreta e iraniana raca 7 Seguncos hora lneoreta tiv ssemos rel gios perfeitos um sat lite C a oito segundos da posi o XX A situa o seria semelhante indicada na Figura 36 O desenho da Figura 36 mostra a situa o tal como ela realmente Todos os tr s c rculos se interceptam no ponto X porque estes c rculos representam os verdadeiros intervalos at aos tr s sat lites Agora vamos acrescentar o desvio ao desenho As linhas pontilhadas mostram os pseudo intervalos causados pelo rel gio adiantado O termo pseudo intervalo utilizado para descrever intervalos que cont m erros normalmente erros de tempo Note se que enqua
166. ente que se baseia na recolha de dados em tempo real a partir dos comboios e de um modo geral na transmiss o de voz e de dados entre os comboios e os centros de gest o O sistema engloba as seguintes funcionalidades 1 Apoio gest o do material circulante conhecimento on line da localiza o de cada ve culo e do percurso realizado por cada ve culo em determinado per odo 2 Apoio gest o de pessoal circulante confirma o da tripula o de cada comboio e possibilidade da realiza o da folha de tarefas no computador de bordo 3 Seguimento de comboios sistema de georeferencia o GIS e sistema de graficagem atrav s da utiliza o do GPS desenvolvido nesta disserta o 4 Apoio gest o do transporte de mercadorias desde a requisi o do seu transporte at a sua entrega emiss o da Declara o de Expedi o e acompanhamento do percurso da mercadoria com informa o ao cliente e estimativa do prazo de entrega 5 Impress o a bordo do Boletim de Circula o e Frenagem e c lculo dos dados do ATP 6 Visualiza o do hor rio din mico no Computador de Bordo 7 Pesquisa sobre o hist rico realizado nomeadamente no que respeita a comboios e material circulante 8 Comunica es de voz entre os comboios e os centros com chamada directa via n mero de comboio ou para o centro pretendido 9 No futuro pretendem se implementar processos de informa o ao p blico de apoio manuten o e de t
167. eros reais de telefone ser o apresentados no utilizador chamado e no inicializador da chamada Com o UUS 1 a identidade funcional de ambos os utilizadores chamado e inicializador ser o inseridos na chamada e apresentados nos seus moveis terminais Anula o do registo O MSISDN registado para um n mero funcional ser anulado o seu registo pelo o utilizador estabelecendo um di logo entre o USSD atrav s do MSC VLR para o HLR onde o seu MSISDN guardado HLR mobile Neste HLR estabelecido um di logo para o HLReunctional AP S verifica o do MSISDN chamado O HLRanctional por sua vez cancela o reencaminhamento da chamada do n mero funcional requerido para o MSISDN Ap s completada a anula o do registo o subscritor recebe uma confirma o dessa anula o A anula o do registo tamb m poss vel para o administrador da rede e pode ser poss vel em certas circunst ncias para utilizadores especiais B2 Endere amento dependente da localiza o O endere amento dependente da localiza o Figura 138 providencia um encaminhamento autom tico das MOC Mobile Originated Call para os destinos pr definidos relativos rea geogr fica onde os subscritores est o localizados Toda a rede ferrovi ria dividida em diferentes tipos de reas de servi o monitoriza o de comboios controlo de comboios sistemas de alimenta o subesta es de energia Um comboio numa viagem por exemplo de Paris para V
168. es da organiza o ferrovi ria e o servi o pobre e n o seguro devido fraca cobertura da via ferrovi ria Por outro lado o principal uso para comunica es de voz puras o que n o aumenta nem satisfaz a aplica o desse tipo de comunica o nas organiza es ferrovi rias Para al m disso o GSM oferece teleservi os poderosos servi os de apoio e servi os suplementares que est o normalmente desactivados Mesmo sem a introdu o do GSM R os operadores ferrovi rios podem j ter benef cios do GSM V rias aplica es podem facilmente ser baseadas no GSM fase 2 quer na banda de frequ ncias do GSM p blico ou na banda de frequ ncias do GSM R ou mesmo numa mistura de ambos Quando introduzido o GSM R manter dispon veis as caracter sticas de fundo para os operadores ferrovi rios e ter caracter sticas e fun es adicionais como especificado pelo EIRENE MORANE 5 3 6 2 Conjunto de caracter sticas adicionais e aplica es GSM R Adicionalmente s caracter sticas do corrente GSM o EIRENE MORANE definiu caracter sticas e funcionalidades que ser o descritas seguidamente P gina 105 Localiza o de Comboios Via R dio Deslocamento na Banda de frequ ncias do EIRENE BTS frequ ncia para tr fego internacional Banda de Frequ ncias do GSM R Equalizador desenvolvido para o GSM R Endere amento dependente da localiza o Endere amento De seguimento funcional Follow Me
169. es desvantagens Custo elevado para providenciar cobertura em reas rurais onde existem poucas BTS A precis o pior do que a comparada com o DGPS Existe um n mero limite de utilizadores que o GSM pode suportar Ma cobertura em zonas rurais P gina 39 Localiza o de Comboios Via R dio CAP TULO 3 o A mi er ir O SISTEMA DE COMUNICA ES R DIO SOLO COMBOIO 3 1 Introdu o Como o objectivo central desta disserta o o de possibilitar a utiliza o do sistema de localiza o GPS nas Unidades Motoras de uma frota ferrovi ria teve de se escolher um sistema de transmiss o de dados do Posto M vel para um Posto Fixo Para tal foi escolhido o sistema de comunica es R dio Solo Comboio que se encontra instalado a bordo das Unidades Motoras que com a sua recente integra o do sistema GSM permite uma transmiss o r pida de dados Deste modo podemos transmitir dados do sistema GPS para um posto de comando central para possibilitar uma gest o precisa e din mica da frota ferrovi ria objectivo deste cap tulo fazer uma descri o geral do sistema de comunica es R dio Solo Comboio desde o seu inicio at ao seu estado actual com a integra o do sistema GSM 3 2 Evolu o do Sistema R dio Solo Comboio O primeiro sistema R dio Solo Comboio apareceu em Portugal em 1988 na linha de Sintra permitindo apenas comunica o de voz Este primeiro sistema foi transferido em
170. es tais como mudan as autom ticas de grupo de frequ ncia Sleeping Mode etc Uma mensagem SDM pode suportar at 96 caracteres no seu campo de dados Existem tr s tipos de mensagem SDM gt Normal Durante um conversa o entre Maquinista e Regulador se chegar uma SDM este t m que ficar em modo de espera na base at a conversa o acabar gt Prioritario ou de Alta Prioridade Durante um conversa o entre Maquinista e Regulador se chegar uma SDM este ira se sobrepor a conversa gt Mensagens de Resposta Informam o computador REFER sobre o resultado da transmiss o de uma SDM Ex Mobile answer Mobile doesn t answer Mobile Registered Base station Busy Base Station doesn t exist SDM not send SDM sent Error Alive Message 3 3 3 Equipamento Transportavel e Port til 3 3 3 1 Postos Transport veis O Posto Transport vel PT o mesmo conjunto de equipamentos que integra um Posto M vel com excep o da Unidade de Recolha de Dados e da placa de interface com o sistema de An ncio a Passageiros Este conjunto de equipamento encontra se montado numa mala de dimens es reduzidas Figura 52 O PT destina se a ser usado temporariamente em ve culos que n o possuam o equipamento do Posto M vel Estes PT podem operar no sistema R dio Solo Comboio n o oferecendo todavia a facilidade de transmiss o de mensagens de status e as interliga es Figura 52 Posto Transport vel P gina
171. est o a entrar ou a sair da sec o de via monitorizada Posteriormente num arm rio ao longo da via encontra se uma unidade que consiste num A parte mais saliente da roda de um ve culo ferrovi rio que o mant m firme no carril P gina 14 Localiza o de Comboios Via R dio avaliador do contador de eixos e se necess rio um outro avaliador necess rio como os CdV para locais com necessidade de maior precis o ou de vigil ncia das condi es da via carril partido 2 2 2 2 Benef cios da Utiliza o de Contadores de Eixos Eis alguns dos benef cios na utiliza o do sistema de contadores de eixos nos sistemas de sinaliza o ferrovi ria gt Bastante usado em reas entre esta es em sec es de linha funcionando por blocos e em t neis onde as condi es climat ricas s o bastante desfavor veis h midade gua etc Funcionamento independente do estado da via Comprimento da sec o do cant o ilimitado Baixos custos por ciclo de vida Simplicidade e rapidez na sua instala o assim como uma f cil manuten o Sistema indiferente interfer ncia electromagn tica existente na via provenientes do retorno das correntes de trac o v v v v v 2 3 Sistema GPS O GPS um sistema de localiza o que consiste em determinar as coordenadas geogr ficas de um determinado dispositivo que ira ser referenciado como sendo um posto m vel Estes postos m veis receptores GPS em
172. esta disserta o minha M e pelos in meros sacrif cios feitos ao longo da sua vida no sentido de ultrapassar as diversas dificuldades da vida com o objectivo final de me apoiar ao m ximo na minha vida pessoal acad mica e profissional resumo A evolu o tecnol gica que se verificou nos sistemas digitais proporcionou o aparecimento de novos servi os com aplica o ferrovi ria As comunica es r dio desempenharam desde sempre um papel importante na gest o explora o e manuten o do transporte ferrovi rio O trabalho apresentado nesta disserta o descreve a evolu o dos sistemas de localiza o usados nos caminhos de ferro Pela import ncia vital inerente de seguran a o sistema de comunica es R dio Solo Comboio alvo nesta disserta o de um estudo mais aprofundado com altera es significativas atrav s da integra o no seu funcionamento dos sistemas GSM e GPS Por fim perspectiva se tamb m o futuro dos sistemas de gest o de sinaliza o e de comunica es ferrovi rias dos quais se real a os mais importantes para seguran a da circula o o ERTMS ETCS eo GSM R abstract The technological evolution which we have seen in digital systems have proportionated the appearance of new services with railway application since the beginning The radio communications have performed a very important duty in the network railway management exploration and maintenance The work presented i
173. eutilizadas depois de um consider vel per odo de migra o A banda dos servi os m veis dos 900 MHz demonstra ser a banda de frequ ncias mais apropriada por v rias raz es como sejam a propaga o r dio e a disponibilidade de sistemas Em consequ ncia a especifica o da norma em vigor da EIRENE European Integrated Railway Radio Enhanced Network foi estabelecida pela UIC Esta especifica o avalia os sistemas em crescimento como o GSM e o TETRA TErrestrial Trunked R dio na vertente da sua funcionalidade Em 1995 a UIC seleccionou o GSM como a mais apropriada tecnologia para fazer face aos requisitos espec ficos do caminho de ferro Desde essa altura o GSM assim como outros sistemas tiveram consider veis avan os em direc o s funcionalidades pretendidas De facto o GSM tem actualmente mais de 180 redes globais em aproximadamente 100 pa ses Com cerca de 70 milh es de assinantes m veis tendo uma taxa de crescimento de 50 leva a que actualmente e sem qualquer d vida seja o GSM o l der mundial nos sistemas de comunica o m veis assim como nos pr ximos tempos Em 1995 o ETSI reservou duas bandas de frequ ncias _ Ei internacionais de 876 880 MHz MS B76 a 240 315 uplink e 921 925 MHz BS GSM R Uplink downlink para os sistemas EIRENE Downlink em TR 25 09 a partir de agora ae ar designada por banda do GSM R a oes las a Assim a exig ncia chave para o tr fego internacional e
174. evante a n vel do espa o e desenho exterior no posto m vel onde esta situa o extremamente critica devido ao espa o extremamente exiguo das cabines de condu o Por fim o aspecto econ mico e as rela es comerciais entre a NEC Portugal e a Empresa fornecedora da ORD OCTUOR Systeme em Fran a tamb m estiveram na base desta decis o 4 2 3 Norma NMEA 0183 O NMEA est dedicado educa o e ao desenvolvimento da ind stria electr nica da Marinha assim como o mercado que a serve E uma associa o sem lucros que composta por fabricantes distribuidores intermedi rios institui es educacionais e outras entidades interessadas P gina 74 Localiza o de Comboios Via R dio nas ocupa es electr nicas perif ricas da marinha A norma NMEA define um interface electr nico e um protocolo de dados para comunica o entre a instrumenta o da Marinha O receptor escolhido suporta o formato NMEA 0183 para o formato de envio de dados GPS O envio de dados no formato padronizado NMEA 0183 permite um interface directo atrav s de uma porta s rie para uma instrumenta o de navega o electr nica que suporta mensagens de sa da especificas No receptor escolhido s o suportadas as seguintes mensagens de envio NMEA mostradas na Tabela 10 GPGGA Calculo dos dados GPS GPGLL Posi o geogr fica Latitude Longitude GPGSA DOP do GPS e Sat lites activos GPGSV Sat lites GPS monitorizados GPRMC
175. ferrovi ria pode usar qualquer dado de posi o como o GPS informa o de balizas ou outras que ele possa fornecer via IP P gina 139 Localiza o de Comboios Via R dio Servi os associados como uma VPN Virtual Privat Network ou um NPS Number Portability Services podem desenvolver a efici ncia operacional e diminuir custos de comunica o na rede ferrovi ria Converg ncia fixa para m vel pode ser usada para integrar as redes fixas ferrovi rias existentes no GSM R Muitas outras aplica es ir o caminhar para as necessidades dos caminhos de ferro num futuro pr ximo Assim acredita se que a introdu o de uma plataforma IN na rede de GSM um investimento seguro a longo prazo com beneficios na funcionalidade e na opera o de rede 6 2 4 Evolu o dos servi os de dados no GSM Nas redes do GSM p blico este at data um sistema centrado na voz As capacidades de dados do GSM n o t m sido muito usadas apesar do seu avan o nas capacidades de dados As duas maiores raz es para tal podem ser identificadas como As taxas de transmiss o de dados dos servi os suportados pelo GSM s o muito baixas 9 6 Kbps m xima Aplica es e terminais n o est o dispon veis a tempo da introdu o de servi os na rede Actualmente a situa o est a mudar rapidamente Acesso Internet m vel e servi os telem ticos est o a um passo do uso do p blico em geral como a identifica o de ve culos
176. frota foi feito neste cap tulo um estudo do sistema GPS nomeadamente ao n vel do seu conceito b sico de funcionamento ou seja a triangula o Por fim e com a expans o das redes m veis de GSM apresenta se um exemplo da utiliza o deste sistema para localiza o de Postos M veis terminando com uma compara o critica com o sistema GPS 2 2 Sistemas de Localiza o Ferrovi ria Com o sistema de Controlo Tr fego Centralizado CTC permite se a partir de uma esta o visualizar comandar e administrar toda a circula o numa linha ferrovi ria A partir de um sistema de projec o v deo ser o visualizadas as localiza es dos comboios os aspectos dos sinais informa o luminosa a posi o das agulhas e o estado das passagens de n vel entre muitas outras informa es O CTC possibilitar aos operadores com uma vis o global da linha uma resposta em tempo real a todas as situa es que possam ocorrer Este sistema constitu do com ferramentas auxiliares de visualiza o de hor rios previstos e de informa o em tempo real de atrasos ou P gina 4 Localiza o de Comboios Via R dio avan os dos comboios vai permitir aos operadores uma optimiza o da circula o numa linha ferrovi ria Em resumo o CTC est dotado das seguintes funcionalidades Seguimento Autom tico de Comboios permite acompanhar a evolu o do movimento de todas as unidades aut nomas activas e existentes na rede Progr
177. g ncia 2 P gina 34 Localiza o de Comboios Via R dio 2 5 2 2 Base Transceiver Station A BTS Base Transciever Station a entidade que comunica com a MS Normalmente a BTS possui v rios r dio transmissores cada um a comunicar numa frequ ncia 2 5 2 3 Base Station Controller Cada BSC Base Station Controller controla a pot ncia de centenas de BTS O BSC faz a gest o de um grande n mero de procedimentos relacionados com a configura o de chamadas localiza o e mudan a de c lula chamado de handover para cada MS O controlo de handover conseguido analisando o resultado das medi es enviadas da MS durante uma chamada e ordenando a MS a efectuar um handover se necess rio A an lise continua de medi es de muitas MS requer um consider vel poder computacional o que se torna um aspecto importante a ter em considera o no desenvolvimento do BSC 2 5 2 4 Mobile Switching Centre O Mobile Switching Centre MSC um switch ISDN Integrated Services Digital Network normal com funcionalidades acrescidas para conseguir manipular subscritores m veis A fun o b sica do MSC a de comutar liga es de dados e voz entre BSC entre MSC entre outras redes GSM e redes n o m veis O MSC tamb m efectua um determinado n mero de fun es associadas aos subscritores m veis 2 5 2 5 Location Registers A cada MSC esta associado a Visitor Location Register VLR Um VLR pode estar associado
178. ga o cadeia Liga o cadeia estrela ers ers Liga o estrela Figura 129 Arquitectura do GSM R para vias de baixa velocidade e reas rurais Liga o em estrela As BTS est o ligadas ao BSC numa liga o em estrela Este tipo de liga o aplica se especialmente para BTS sectorizadas com diversas portadoras P gina 100 Localiza o de Comboios Via R dio Liga o em cadeia As BTS est o ligadas ao BSC sequencialmente numa liga o em cadeia Sempre que uma BTS falhe ou a liga o Apis Interface entre o BSC e a BTS esteja com problemas um comutador de rel s atrav s do PCM30 liga se pr xima BTS O comutador de liga o ser comutado sem falhas para a liga o Liga o em cadeia estrela As BTS est o ligadas ao BSC numa liga o em cadeia estrela sequencialmente As primeiras duas BTS est o ligadas em cadeia depois da segunda BTS existem v rias cadeias ligadas em estrela A vantagem est numa melhor utiliza o dos cabos de comunica o ferrovi ria existentes Finalmente em caso de falha da BTS ou da liga o igual ao primeiro tipo de liga o descrito Para os casos anteriormente descritos o caminho cr tico sempre o cabo de liga o das BTS Uma vez que a seguran a quer do fio de cobre quer do cabo de fibra ptica em combina o com a necess ria termina o da linha quer seja NTPM Network Termination Point Module Modem HDSL High speed Digital Subscriber Lin
179. ga o de dados A liga o de dados pode ser iniciada por ambas as partes o PC do Permanente ou por um utente das FA Eis um exemplo gt O permanente inicia uma chamada de dados gt O PC do Permanente envia uma mensagem para informar A ORD que deve ir para o modo transparente O utente FA endere ado informado que os dados que se seguem lhe s o destinados Outras FA devem ignorar esses dados por n o lhe dizerem respeito gt A ORD vai para o modo transparente Agora O PC do Permanente e o FA endere ado estabelecem a liga o l gica e podem dialogar usando protocolos espec ficos gt A ORD monitoriza o fluxo de dados entre o modem GSM e o FA Se n o circular Netbeui dados durante um per odo de 10 segundos a ORD termina a liga o A liga o de dados pode tamb m ser iniciada por uma FA Uma vez que a ES liga o de dados esteja comp rereR estabelecida podemos considerar que o PC do Permanente e a FA est o logicamente ligados Podem ser usados protocolos de transfer ncia de ficheiros Z modem X modem Kermit etc REGULADOR1 PERMANENTE t o Rea gt I Ficheiro Dados Figura 86 Transmissao de Dados via GSM Pagina 64 Localiza o de Comboios Via R dio CAP TULO 4 Mas mi a EVOLU O DO R DIO SOLO COMBOIO 4 1 Introdu o At este instante foi preocupa o primordial deste estudo fazer uma descri o geral dos sistemas
180. gridade e localiza o do comboio assegurada por circuitos de via P gina 127 Localiza o de Comboios Via R dio Enquanto o sinal estiver encarnado tem que se esperar e n o passar as balizas ETCS trainborne Track Circuit Balise Figura 157 Nivel 1 com EUROBALISE sem permissao da libertacao da ordem de frenagem Caso o sistema seja montado com EUROBALISE com permiss o da liberta o da ordem de frenagem temos Figura 158 gt Sobreposi o aos sistemas de sinaliza o actuais gt Regula o do tr fego atrav s das EUROBALISE Uma vez que se tem a permiss o da liberta o da ordem de frenagem e tendo se j recebido a nova autoriza o para ultrapassar este sinal antes de atingir as balizas pode se acelerar imediatamente quando o sinal passar a verde Loop Balise Figura 158 N vel 1 com EUROBALISE com permiss o da liberta o da ordem de frenagem 9 4 5 5 N vel 2 do ERTMS ETCS O n vel 2 do ERTMS ETCS permite a circula o sem sinaliza o lateral utilizando as capacidades de detec o do sistema de via instalado e permitindo o controlo da velocidade do comboio atrav s da utiliza o de um sistema de transmiss o r dio de funcionamento semi continuo ou cont nuo Figura 159 P gina 128 Localiza o de Comboios Via R dio Radio Block Center A regula o do tr fego e o estado da via v m totalmente atrav s de informa o r dio portanto o cran da
181. grupos de utilizadores como companhias de transporte de mercadorias operadores ferrovi rios regionais e outros sem permitir o acesso rede de GSM R Assim terminais de apoio a cliente podem ser colocados em qualquer ponto necess rio dentro ou fora das organiza es com acesso limitado s fun es necess rias Como se mostrou atr s plataformas IN s o muito mais flex veis para operar Alguns operadores europeus com redes de comunica o ferrovi ria j tiveram de decidir a implementa o do endere amento funcional em plataformas IN Para estes clientes est implementado uma solu o IN baseada neste servi o que totalmente interoper vel com outras redes de GSM R baseada no HLR como proposto pelo EIRENE MORANE Outro exemplo o LDA Location Dependent Addressing A actual implementa o do servi o baseada no MSC providencia um n vel de exactid o limitado pela c lula de GSM Servi os de localiza o na fase 2 do GSM que ainda n o est o completamente especificados ir o permitir uma exactid o de 10 a 100 metros Os operadores ferrovi rios continuar o a necessitar de um maior n vel de exactid o dependendo da aplica o Por isso foi decidido juntamente com alguns operadores europeus de comunica es ferrovi rias implementar o LDA numa plataforma IN Os dados da posi o podem ser fornecidos via protocolo IP Internet Protocol para a IN fazendo a fonte de dados muito flex vel O operador de rede
182. ha de Dados A Interface Universal ORD Figura 62 visa a correcta integra o de diferentes sistemas traduzindo protocolos encaminhando dados ou mesmo controlando os equipamentos A ORD realiza a interliga o entre o transceptor e os equipamentos do m vel sendo respons vel pela interpreta o e encaminhamento dos comandos e dados recebidos pelo Transceptor A ORD providencia solu es de compatibiliza o entre interfaces Dados adquiridos por diferentes equipamentos telemetria GPS DGPS etc podem ser recolhidos pela ORD Device 1 11 e encaminhados para diferentes equipamentos de comunica es RSC GSM Tetra Iridium Trunk GSM R etc De um modo resumido as suas caracter sticas gerais s o Flash Memory 512K SRAM 32K Quatro entradas anal gicas Quatro entradas digitais isoladas Quatro saidas digitais isolada Quatro interfaces s rie RS 232 v v v v v v v ALARMES DIGITAL OUTPUTS MOBILE POST 4 Entradas digitais 4 Saidas digitais Device 11 SE550 CP N UR ATC Figura 62 Portas S rie da Unidade de Recolha de Dados Micro controlador M37710 a 14 7456 MHz ISIS TRIE Figura 63 Esquema el ctrico de entradas e sa das digitais Disp e de 3 portas s rie 2 RS 232 e 1 RS 485 4 entradas digitais e 4 sa das digitais conforme se visualiza na Figura 62 e Figura 63 As portas s rie tem a seguinte fun o P gina 51 Localiza o de Comboios Via R dio e C
183. hanced Observed Time Difference ser poss vel passar de um para o outro de acordo com o ambiente ou ent o correlacionar os dois De forma a satisfazer alguns requisitos referidos anteriormente tr s m todos de localiza o foram normalizados pelo T1P1 sub comit do American TI Standards Committee dedicado a Wireless Mobile Services and Systems Os m todos normalizados pelo T1P1 s o e Time of Arrival TOA necessita de v rias esta es base atentas s varia es do sinal do m vel e que as mesmas calculem a triangula o de forma a obter a sua localiza o Tem a vantagem de funcionar com os equipamentos m veis existentes e a desvantagem de precisar de grande investimento em infra estruturas de suporte e Enhanced Observed Time Difference o equipamento m vel tem de estar atento as varia es de sinal de v rias esta es base e tem de efectuar medi es de diferen a de tempos de tr nsito Estas medi es s o utilizadas no c lculo da triangula o para P gina 36 Localiza o de Comboios Via R dio determinar a posi o do m vel Este m todo implica altera es nos equipamentos m veis mas ao mesmo tempo um menor investimento em infra estruturas e Assisted GPS Este m todo imp e o desenvolvimento de um terminal m vel que inclua um n cleo de terminal GPS dedicado recep o dos dados brutos que prov m dos sat lites Esses dados s o de seguida transmitidos para um servidor no qual s o efectuados os
184. iena passa atrav s destas reas por exemplo reas de controlo de comboios A liga o entre um maquinista e o regulador da rea respectiva dever ser f cil de estabelecer O maquinista n o dever ter necessidade de digitar n meros longos depois de ele ter decidido em que rea est Por isso o maquinista s digitar short numbers como definido no planeamento da numera o da EIRENE Estes short numbers ser o automaticamente convertidos nos correspondentes n meros longos dos controladores de comboios respons veis pela rea onde o comboio se encontra em viagem Se o comboio est a passar numa rea controlada por dois controladores a liga o ser efectuada para ambos os controladores Est o em implementa o ambas as vers es de endere amento dependente da localiza o baseada no MSC e j avaliada pelo MORANE ou baseada na IN Ambas as funcionalidades s o interoper veis como exigido pelo EIRENE MORANE P gina 111 Localiza o de Comboios Via R dio Regulador A Regulador B Regulador C TIS TATA Aas OTE MSC Encaminhamento para inicializagao da chamada na C lula 4 BSC C lulat C lula2 C lula3 C lula 4 C lula5 5 C lula6 C lula7 ws A G sua Regulador da rea A Regulador da rea B Regulador da rea C Figura 138 Endere amento dependente da localiza o 1 B2 1 Endere amento dependente da localiza o baseado no MSC A funcionalidade realizada com o
185. imeiro e posteriormente passam para o c digo P Ha um sinal de baixa frequ ncia inserido nos c digos de L1 que cont m informa o sobre as rbitas dos sat lites as correc es de rel gio destes e outras informa es relativas ao estado do sistema O ex rcito mant m ainda acesso exclusivo ao mais preciso c digo pseudo aleat rio o c digo P Tem dez vezes a frequ ncia do c digo civil C A logo potencialmente muito mais preciso e muito mais dif cil interceptar Quando codificado s os receptores militares com a chave de encripta o adequada o podem adquirir Como este c digo modulado usando duas portadoras permite assim combina es sofisticadas destas frequ ncias para ajudar na elimina o de erros causados pela atmosfera O c digo pseudo aleat rio n o s age como um sinal de cronometragem sincroniza o mas tamb m permite amplificar os sinais de sat lite mais fracos A superf cie terrestre est inundada em ru do el ctrico aleat rio Se seleccionarmos os receptores frequ ncia do Figura 27 Ru do de fundo GPS vemos um sinal aleatoriamente variado ou seja o ru do de fundo da terra Figura 27 O sinal de GPS estar assim contido no meio deste ru do O c digo pseudo aleat rio parece se muito com ru do de fundo mas existe uma importante diferen a a forma das suas varia es conhecido Para comparamos uma sec o do c digo pseudo aleat rio com o ru do de fundo e procuramos as reas on
186. imento de uma nica comunica o de fonia em cada momento A gest o da prioridade das comunica es assegurada pelo agente regulador E tamb m poss vel estabelecer comunica o a partir da rede telef nica interna da REFER TELECOM para o interior dos comboios e vice versa utilizando o canal de voz Este tipo de comunica es passa sempre pelo agente regulador que a autoriza que lhe concede uma ordem de prioridade e que efectua a comuta o necess ria liga o entre as duas redes Esta facilidade actualmente utilizada apenas para comunica o entre o permanente de trac o e os maquinistas P gina 1 Localiza o de Comboios Via R dio O canal de voz pode difundir uma mensagem de alarme desencadeada por qualquer agente regulador maquinista ou chefe de esta o mensagem essa que se sobrep e s outras comunica es e recebida por todos os postos O d bito de informa o do sistema R dio Solo Comboio permite a transmiss o de dados mas com capacidade muito limitada Actualmente o R dio Solo Comboio transmite dados relativos a informa es do tipo n mero de marcha do comboio estado do ATP Automatic Train Protection esta o base etc dados esses que s o recolhidos num computador central dedicado para o efeito e partilhados atrav s da rede inform tica interna pelos rg os interessados Os sistemas de sinaliza o simplificada utilizando a comunica o entre o posto de comando e o maquinista
187. inc pio que qualquer receptor de GPS decente precisar de ter pelo menos quatro canais de modo a que possa fazer as quatro medidas simultaneamente Mas para a triangula o funcionar n o s precisamos de saber dist ncia mas tamb m precisamos saber exactamente onde os sat lites est o C digo Figura 30 Code phase e Carrier Phase Figura 31 Compara o entre os c digos do sat lite e do receptor I O Code phase e Carrier Phase Figura 30 referem se ao sinal particular que se usa para medidas de cronometragem Atrav s da frequ ncia da portadora do GPS pode se melhorar a precis o do GPS significativamente Um receptor de GPS determina o tempo de viagem de um Pagina 26 Localiza o de Comboios Via R dio sinal de um sat lite comparando com o c digo pseudo aleat rio que ele pr prio est a gerar com um c digo id ntico ao sinal do sat lite Figura 31 O receptor translada o seu c digo no C digo Pseudo Aleat rio do Sat lite tempo at existir sincroniza o com o c digo 1 ms do sat lite A quantidade de translada o do c digo necess ria igual ao tempo de viagem do sinal O problema que os bits ou ciclos do c digo pseudo aleat rio s o bastante largos ou seja mesmo em condi es onde tenhamos sincroniza o ainda podemos ter erros bastante significativos tendo em conta a precis o esperada para o sistema Considere se os sinais da Figura 32 Comparando os em termos l gicos dir
188. inimo Instala o e custos de manuten o mais baratos do que o ATLAS 100 Menor LCC Life Cycle Cost Transmiss o continua de GSM R v v v v v v v v As principais fun es a bordo s o gt C lculo do perfil de velocidade din mica tendo em conta as caracter sticas de circula o do comboio que s o conhecidas a bordo gt Compara o da velocidade actual do comboio com a velocidade permitida e considerar a aplica o do freio se necess rio gt Sinaliza o da cabine para o maquinista gt Selec o do valor mais restritivo das diferentes velocidades permitidas em cada localiza o onde ir ser feita a circula o gt O comboio l as EUROBALISE e envia a sua posi o relativa s balizas detectadas para o RBC gt O comboio recebe a regula o do tr fego e todas as caracter sticas da via perfis de velocidade est tica e dist ncias a percorrer atrav s do GSM R P gina 133 Localiza o de Comboios Via R dio As principais fun es ao longo da via s o gt Determinar a regula o do tr fego de acordo com o sistema de sinaliza o para cada comboio individualmente gt Transmitir a regula o do tr fego e os dados da infra estrutura a cada comboio individualmente gt Encravamento para controlo do equipamento ao longo da via como aparelhos de mudan a de via e sinais opcionais gt Centro de controlo para gest o da rede gt Sendo cada comboio equipado com o ERTMS ETCS e
189. ions for Interoperability Transistor Transistor Logic Time To First Fix Transformador de alimentagao circuito monocarril Transmissor Unidade de Comando Local Ultra High Frequency Union International de Chemin de fer User Identifier Number Unipolar Junction Transistor Universal Mobile Telephone System Uninterrupted Power Supply Unidade de Registo United States Naval Observatory Unstructured Supplementary Service Data Universal Time Coordinated User to User Signalling 1 Volt Ampere Voice Broadcast Service Vehicle Control Centre Vertical Dilution Of Precision Voice Group Call Service Visitor Location Register Visited MSC Vehicle On Board Computer Virtual Privat Network Voltage Standing Wave Ratio Track Made Good and Ground Speed Watt Wide Area Network Week Number Time and Date ZentralVerband der Elektroktechnik urd ElektronikIndustrie 1 2 3 4 9 6 7 Localiza o de Comboios Via R dio REFER NCIAS a i e Es Mobile Station MS conformance specification ETS 300 607 1 GSM 11 10 ETSI recommendation 1997 Michel Mouly The GSM system for Mobile Communications Palasieu France 1992 Tsui J Bao Yen Fundamentals of global positioning system receivers A Software Approach Chapter 2 Wiley series in microwave and optical engineering C Drane M Macnaughtan C Scott Positioning GSM Telephones IEEE Communications Magazine April 19
190. istema SELTRAC da Alcatel sa a ee ee 122 Figura 152 No futuro todos estes sistemas ser o substitu dos pelo ERTMS ETCS cccccceeceeeneeeeeeeees 124 Figura A SAC NA torta co dias a E a E tse ctlae 126 Figura 194S UM sos hac Ra a SR qa to N 126 Fiquia SS MM assassina erase a rete Dra a a eee ene RA o da a 127 Figura 156 EUROBALISE ss sad io a esir a Usada ava Ste cdots orate eaten a 127 Figura 157 N vel 1 com EUROBALISE sem permiss o da liberta o da ordem de frenagem 128 Figura 158 N vel 1 com EUROBALISE com permiss o da liberta o da ordem de frenagem 128 Figura 159 N vel 2 do ERTMS ET CS assess cece nedeodcn sateen ieudanccavaed E aa a a eiaa raO E ooo dae dude asa 129 Figura 160 Nivel 300 ERTMS ETC S cues sels ess st pr os pas Obs A BU N E NA 129 Figura 161 Arquitectura do Equipamento de Via eee eee rear re aerea ee arara eae ana 130 Figura 162 Arquitectura do Equipamento a Bordo eee erre re arara ana 131 Figura TOOS ATLAS TO 0 sas tas NAU er er ED Sina ree eg oe ASS nn Eae sides ee 132 Figura 164 ATLAS 20000525 a RUSSOS nasua O lo es LAS aci pad 133 PIUA IOSA 0 8 mascar e E nee eer er eere 134 6 CONCLUS ES E VIS O DO FUTURO Figura 166 Possibilidade de interoperacionalidade em cada camada ccceeccsececeeeeaeeeseeceeeeaeeeseeesaees Figura 167 Futuro das Comunica es Ferrovi rias em Portugal NDIC
191. jectivo deste projecto A gama de sistemas mencionados como candidatos para a interoperacionalidade acima referida incluem o GPS GLONASS EGNOS SBAS Loran C Eurofix e UMTS Universal Mobile Telephone System Por m o termo interoperacionalidade ainda n o est bem definido e tem significados diferentes para muitas das pessoas envolvidas Para al m disso tamb m esperada a defini o das necessidades para a compatibiliza o destes sistemas mas tamb m aqui existem v rios significados diferentes Tamb m se tem falado em integra o Portanto tenta se criar uma estrutura que observe os problemas de um ponto de vista real agrupando todos os t picos necess rios em fun o da interoperacionalidade claro que faz sentido que o sistema Galileo trabalhe harmoniosamente com a maior parte dos sistemas poss veis A defini o da interoperacionalidade dos sistemas de localiza o por sat lite deve consistir nos seguintes pontos Defini o de uma metodologia e identificar todas a possibilidades de interoperacionalidade Defini o de uma metodologia para estruturar a possibilidade da interoperacionalidade Deve se criar m todos coerentes de an lise para a interoperacionalidade do sistema Galileo pondo o respectivo receptor no cora o de um sistema por camadas Isto uma razo vel aproxima o desde que o receptor do sistema Galileo seja o primeiro elemento activo para interagir com o sinal vindo do pr prio siste
192. lica de GSM Global System for Mobile Communication na modalidade de SMS Short Message Service e a m dio prazo utilizando uma rede GSM dedicada denominada por GSM R Global System for Mobile Communication for Railway applications Um sistema assim desenvolvido e aplicado em linhas para isso vocacionadas com a fun o de sinaliza o de comando e controlo da circula o pode complementarmente absorver as fun es desempenhadas pelo actual R dio Solo Comboio fun es auxiliares ao comando da circula o 1 2 Objectivos A gest o de transportes p blico implica que uma grande parte do or amento seja gasta na seguran a desses mesmos transportes Nas empresas ferrovi rias este facto ganha especial import ncia pelo que a correcta gest o e localiza o de comboios fundamental V rios sistemas de localiza o t m sido utilizados mas com elevados custos pois normalmente implicam altera es f sicas de toda a rede Com o aparecimento das telecomunica es principalmente com as comunica es r dio novos sistemas surgiram permitindo n o s a localiza o de comboios mas tamb m o aumento da seguran a principalmente devido possibilidade de transmiss o de dados entre o maquinista e o regulador No entanto recentemente os sistemas de r dio para utiliza o p blica tiveram uma grande prolifera o aumento das suas capacidades e cobertura um desses exemplos a rede GSM Portanto o passo l gico seguint
193. lites s at 11 com o PPS activo Ciclo de actualiza o 1 segundo Precis o da posi o DGPS inferior a 5 metros GPS 15 metros 100 metros com SA activa Precisao da velocidade de 0 2 m s Precis o da hora de 1 microsegundo C Interfaces Dois canais de n vel CMOS TTL ou compat veis com n veis RS 232 com selec o da velocidade de transmiss o pelo utilizador Interface NMEA 0183 National Marine Electronics Association Entradas gt Posi o inicial data e hora Localiza o de Comboios Via R dio gt Dados terrestres e comandos de configura o em modo diferencial PPS activo e calend rio Sa das gt Posi o velocidade e hora Estado do receptor e dos sat lites gt Identifica o da esta o de refer ncia diferencial e dados RTCM gt Geometria e erros estimados Entradas de correc o diferencial em tempo real Sa da hor ria num PPS Formato opcional dos dados de sa da em TTL bin rio Dados em formato bin rio PNR D Diagramas de Blocos e M todo de Aplica o O diagrama de blocos deste receptor o que se encontra representado na Figura 89 Na Figura 90 apresenta se uma forma de integrar este receptor GPS com um sistema de processamento externo Conversor de Baixo Ru do para Baixa Frequ ncia Oscilador Local Processador de Banda Base I O L1 GPS i FLASH Figura 89 Diagrama de Blocos do Receptor GARMIN GARMIN GPS
194. m a vantagem de os derradeiros recursos da rede dos canais de tr fego frequ ncias poderem ser usados economicamente Uma vez que o GPRS representa a nica oportunidade de real ar o GSM R seguidamente descrevem se as maiores vantagens e os poss veis constrangimentos do GPRS no envolvimento ferrovi rio 6 2 5 GPRS no envolvimento ferrovi rio Um dos principais problemas para o GSM R a efici ncia espectral O uso econ mico de frequ ncias de especial import ncia para as comunica es ferrovi rias do operador visto que a P gina 140 Localiza o de Comboios Via R dio banda de frequ ncias da UIC limitada a 4 MHz 20 canais de rede digital ou em modo de comuta o de circuitos 150 canais de tr fego O GPRS como um servi o de pacotes de dados restringe o uso do canal de tr fego ao tempo da transmiss o do pacote de dados respectivo V rios utilizadores at 8 podem aceder simultaneamente a um PDTCH Packet Data Traffic Channel Isto faz com que o GPRS seja excepcionalmente bastante adequado para qualquer aplica o que necessite de transfer ncia de dados tipo burst numa taxa de transmiss o de dados baixa guardando assim o TCH para outras aplica es Para transmiss o volumosa de dados o GPRS pode oferecer uma velocidade de transmiss o at 120 Kbps usando reservas adiantadas e sistemas de codifica o de canais com todos os oito time slots dispon veis para uma frequ ncia de transmiss o
195. m ao Sinal usando o sistema ATP Intermitente 5 4 2 2 Evolu o para um Sistema Intermitente A desvantagem do sistema de balizas a de que uma vez que o comboio tenha recebido a mensagem de indica o de velocidade ou de paragem ele ir reter essa mensagem at passar por outra baliza ou ter parado Isto quer dizer que se o cant o imediatamente frente estiver desimpedido antes do comboio 2 atingir o seu ponto de paragem e o aspecto do sinal tenha passado a verde o comboio continuar a ter a mensagem de paragem e ir parar mesmo que j n o tenha necessidade de o fazer Baliza do Baliza interm dia Baliza do Sinal A do Sinal A Sinal AJ Sinal Ad Sinal A re Comboio 2 ne ne CAHT O CAHTAO At Ponto de Paragem CANT O A ii Figura 147 Introdu o de uma Baliza interm dia para actualiza o do Sistema ATP a bordo Para evitar a situa o de uma paragem desnecess ria pode ser colocada uma baliza interm dia Figura 147 Desta forma actualizar a informa o do comboio aquando da P gina 119 Localiza o de Comboios Via R dio aproxima o ao ponto de paragem e ser permitido ignorar o comando de paragem se o sinal j estiver verde Mais do que uma baliza interm dia poder ser providenciada se necess rio 5 4 3 Cant o M vel Com o desenvolvimento da tecnologia de sinaliza o t m existido v rios refinamentos no sistema de cant es mas nos anos mais recentes a nfase tem
196. m servi o de localiza o em redes m veis possui imensas aplica es e Centros de Chamadas de Emerg ncia Com o aumento da utiliza o do telem vel os centros de emerg ncia t m vindo a notar um aumento bastante significativo do n mero de chamadas de emerg ncias efectuadas a partir de terminais m veis Quando a chamada de emerg ncia efectuada a partir de um n mero fixo atrav s do n mero que chega ao centro poss vel chegar morada de quem precisa de ajuda No caso dos telem veis isso n o poss vel pois n o existe informa o sobre a localiza o do mesmo na altura da chamada Acontece tamb m muitas vezes que o emissor n o sabe descrever a sua localiza o correcta Assim com um servi o de localiza o seria poss vel proceder a uma ajuda mais eficaz De forma a proceder ajuda o mais eficazmente poss vel o servi o de localiza o extremamente importante na localiza o de chamadas de emerg ncia efectuadas a partir de um telefone m vel e Aplica es relacionadas com assuntos legais Agentes policiais e autoridades legais possuem aplica es para o servi o de localiza o que n o est o relacionadas com as chamadas de emerg ncia Por exemplo o servi o de localiza o serviria para localizar um telem vel roubado e Aplica es comerciais Com o servi o de localiza o seria poss vel proceder se a uma factura o din mica em que consoante a localiza o do terminal assim seria cobrada
197. ma O receptor ter de ter duas fun es b sicas Dever receber e descodificar o sinal de RF e processar os dados residentes no sinal para calcular a informa o da posi o da velocidade e da hora Estas duas fun es b sicas do receptor poder o estar numa aplica o isolada ou integrada num sistema de multicamadas como por exemplo Poder estar integrado com informa o de outros sistemas de navega o para providenciar uma solu o integrada e precisa P gina 137 Localiza o de Comboios Via R dio A solu o de navega o pode ser integrada num sistema de navega o e de comunica o O sistema de navega o e de comunica o pode estar integrado num ve culo e todos os sistemas existentes podem ser integrados posicionamento comunica o luzes etc Os proximos niveis podem ser vistos em conjunto como por exemplo em sectores de transportes regi es geogr ficas em institui es etc Mas deve se manter uma an lise baseada num conceito de utiliza o que abranger todos os aspectos Criando se uma estrutura l gica de camadas com aplica o integrada deve se identificar a possibilidades de interoperacionalidade em cada uma das camadas definindo n veis de interoperacionalidade que s podem ter lugar num n vel adequado A Figura 166 mostra a possibilidades principais de interoperacionalidade do sistema Galileo em cada camada Note se que a camada do receptor est dividida em dois n veis ou
198. ma maior exactid o na precis o da informa o de localiza o do que s o ID da c lula para evitar a 3 previs vel falta de precis o nas wl fronteiras das c lulas Estes operadores of WH f se d d E Encaminhamento baseado fat Number Regulador C A po em emnir um em Celulas Liga o dalitatacids interface e o formato dos dados de localiza o retirados de outras fun es F Regulador n 3 da rea A do comboio Com a solu o IN estes Ea dados podem ser usados como equador A informa o de localiza o providenciando assim uma solu o espec fica para o cliente que pretende uma elevada exactid o na localiza o Estas solu es feitas por medida n o podem ser providenciadas sem a IN C lula 3 C lula Regulador rea B Regulador Regulador B C lula 1 da Area C Figura 139 Endere amento dependente da localiza o II B3 eMLPP enhanced MultiLevel Precedence and Preemption As organiza es ferrovi rias t m necessidades de desempenho elevado nalguns tipos de comunica o especialmente para o canal de r dio e para o estabelecimento muito r pido de chamadas A aplica o ERTMS ETCS tem a necessidade de uma liga o de dados continuo Se o handover para c lulas vizinhas mal sucedido devido congest o no canal de r dio um servi o de pr reserva necess rio para permitir um acesso imediato ao canal de tr fego ocupado por uma aplica o de baixa
199. me se representa na Figura 5 apresenta simultaneamente para cada circuito de via gt Uma imped ncia terminal suficiente para permitir o funcionamento normal dos equipamentos de emiss o e de recep o Normalmente nas normais condi es de funcionamento o shunt num Circuito de Via feito atrav s dos rodados dos comboios Esta a forma b sica de detectar um comboio num Circuito de Via Pagina 8 Localiza o de Comboios Via R dio gt Uma imped ncia muito baixa para impedir a propaga o da sua frequ ncia para fora dos seus limites Al m disso dada a sua muito baixa imped ncia para a frequ ncia da corrente de trac o devido presen a do auto transformador assegura o reequilibro da corrente de retorno de trac o se houver um desequilibro importante ou se se verificar um carril partido Esquematicamente teremos para uma sequ ncia de 3 zonas Z1 Z3 e Z5 No caso de juntas 1solantes a continuidade do circuito de retorno da corrente de trac o conseguida sem afectar o funcionamento dos CdV utilizando auto transformadores com enrolamento de grande sec o feito com barra com tomada no seu ponto m dio S o as Caixas Indutivas CI ou liga es indutivas mencionadas aquando dos CdV ITE mais adiante C Principio de Funcionamento Os CdV UM71 utilizados em Portugal s o de corrente alterna de frequ ncia compreendidas entre 1700 e 2600 Hz Devido s fugas longitudinais e diafo
200. mento Dependente da Localiza o eMLPP Regulador lt gt Maquinista Endere amento Funcional Endere amento Dependente da Localiza o Grupo fechado de utilizadores Comunica es para Opera es de Manuten o da Via Endere amento Funcional Endere amento Dependente da Localiza o eMLPP em Comunica es Operacionais Regulador lt gt Maquinista Comunica es Ferrovi rias de Apoio Figura 136 Comunica es operacionais de voz e fun es requeridas do GSM R O endere amento funcional permite a defini o de n meros funcionais quer no HLR como j foi avaliado pelo MORANE quer na IN Intelligent Network dependendo da solu o escolhida Estes n meros funcionais representam se por exemplo pelos n meros da marcha do comboio mais o c digo da fun o No inicio da viagem ou do trabalho do maquinista ou de outros agentes estes registam o seu n mero m vel MSISDN Mobile Station ISDN Number no n mero funcional FN Functional Number do comboio Figura 137 A partir de agora at anula o do registo uma chamada para o n mero funcional dos maquinistas ser sempre reencaminhada para obter o MSISDN dos maquinistas respectivos Desde que a possibilidade de interpela o internacional esteja dispon vel a chamada para um n mero funcional ser processado em qualquer das redes P gina 109 Localiza o de Comboios Via R dio ferrovi rias participantes No final da viagem o
201. mentos na tecnologia de navega o como os baseados em sat lites GPS e em particular o DGPS integrados com os sistemas de r dio para transmitir sinais corrigidos t m providenciado sistemas terrestres com uma boa precis o a um custo razo vel onde os sinais de r dio e sat lite s o acess veis Tendo em vista mais um desenvolvimento do R dio Solo Comboio e pensando nas necessidades de localiza o dos operadores ferrovi rios anteriormente descritas principalmente em linhas ferrovi rias onde ainda n o existem os m todos de localiza o P gina 65 Localiza o de Comboios Via R dio anteriormente descritos Circuitos de Via ITE UM71 e Contadores de Eixos foi realizado e testado com sucesso a integra o do sistema GPS no sistema R dio Solo Comboio 4 2 1 Receptores GPS Os sinais dos sat lites n o penetram em locais de vegeta o densa vales estreitos cavernas ou na gua Montanhas altas ou edif cios pr ximos tamb m afectam sua precis o Para o uso aut nomo deve se providenciar uma extens o para fixar uma antena externamente Al m de receber e descodificar os sinais dos sat lites os receptores s o verdadeiros computadores que permitem v rias op es de refer ncias sistemas de medidas sistemas de coordenadas armazenamento de dados troca de dados com outro receptor ou com um computador etc Alguns modelos t m mapas muitos detalhados nas suas mem rias O princ pio b sico de funcionamento da tra
202. n o da via ou por altera es pontuais das condi es da via gt Possibilidade de monitoriza o e controlo da velocidade do comboio atrav s da velocidade fornecida pelo sistema GPS em vias n o equipadas com o sistema ATP gt Sabendo se a localiza o do comboio poderemos accionar c maras de video para monitoriza o do estado da via a frente do comboio Isto particularmente til em locais montanhosos onde se verificam regularmente derrocadas de pedras ou aluimento de terras e que posteriormente provocam acidentes com alguns danos f sicos e materiais gt Atrav s do sistema GSM poderemos transmitir dados de informa o sobre um determinado local critico da circula o na via para um centro de controlo tal como a informa o meteorol gica em declives acentuados onde por vezes comboios pesados de mercadorias n o conseguem subir devido forte humidade existente ou ent o fazem no muito lentamente provocando grandes atrasos na circula o Tamb m o envio de informa o de vigil ncia das cabines de condu o ou parques de dep sito de comboios poder ser bastante til 6 2 7 Evolu o para o UMTS Sistemas de comunica es m veis come aram cerca de 30 anos atr s com sistemas anal gicos com capacidades de rede limitadas Estes e tamb m as redes anal gicas celulares na gama dos 450 MHz e do 900 MHz s o consideradas as de tecnologia da primeira gera o Sistemas como o GSM devem ser considerados
203. n this dissertation describes the evolution of the localization systems used in railways Due to the inherent safety importance the Track to Train communications system is object in this dissertation of a more examination thoroughly due to significant changes with the integration of GSM and GPS systems in his functioning Finally this dissertation foresees the future of management and signalling systems as well as the railway communications with a very important safety in the railway traffic In this particular case the systems ERTMS ETCS and GSM R NDICE GERAL 1 INTRODU O 1 1 Motiva o e Enquadramento sssini a anib audio Sesi duas aa nad wed Laos aa abd ahead 1 k2 OBJECUVOS aire ai ites ee canta Des icaa Danda as a nba dd cab Dogs obcecada rata GO cet aa 2 Ale ESTU Gir O aig aloes Po da a a a E O a aa 3 2 SISTEMAS DE LOCALIZA O 2 VEN OS IO ainda Sd A A E RR N 4 2 2 Sistemas de Localiza o Ferrovi ria ccseccceccceeceeseececceeeeaeeceeeteneeaueeceeeesneeaneeceesteneeaneeteeseeneeseetaneenes 4 Zee Wes CIPCUMOS dE Vas cii onda ls bico o niaodos custas ral gas dc Dia a 6 22141 Circulo Ge via JM Til a Son SAS Aa 8 De 1 2 Circuitos Je Via Dy easier a a he eae eee ls 10 2 2 2 Sistema de Contadores de EIXOS cccccssececcssececceseeccaececceseeccegeeecseeeeseueeessegeeessueeeesegeeeessegeeeeas 14 2 2 2 1 Descri o FUNCIONAL cccecceecceeccseeeeeceeeceecseeceeceeeeseecaeeenee
204. ndo o desempenho e a funcionalidade do sistema assim como a continua o do suporte do GSM padronizado a curto ou longo prazo As redes de GSM R ir o de certeza ser beneficiadas da evolu o for ada vinda do vasto mercado do GSM p blico Este capitulo ira concentrar se naqueles campos particulares onde a evolu o do GSM j est especificada e nos interesses particulares para os caminhos de ferro mantendo na ideia que muitos outros melhoramentos tamb m poder o vir a ser aplic veis 6 2 3 Uso de uma IN para o GSM R A tend ncia comum no GSM p blico de implementar novos servi os suplementares n o nos elementos da rede do GSM mas na IN As vantagens s o claras e evidentes Os operadores de rede n o necessitam de fazer os v rios up grades dos elementos de rede quando introduzem novos servi os na sua rede Os servi os s o baseados nos SIB Service Independent building Blocks que ir o permitir projectos modulares de servi os e reutiliza o de SIB A introdu o de novos servi os poss vel em tempo e custo salvaguardando a base Com a pr xima padroniza o do interface CAMEL Customized Applications for Mobile Networks Enhanced Logic a IN torna se interoperacionavel Assim a introdu o de novos servi os numa rede de v rios fornecedores n o mais dependente das caracter sticas coincidentes entregues pelos diferentes fornecedores Acesso a um servi o pr prio pode ser poss vel para
205. necess rio utilizar em conjunto m todos de triangula o Seja qual for o procedimento utilizado para a localiza o atrav s da rede GSM disp e se de uma excelente cobertura urbana mesmo no interior dos edif cios Em contrapartida essa cobertura degrada se fora das cidades A baixa densidade dos pontos de interesse que permitiriam assinalar os servi os de localiza o por vezes proporcional Por vezes em servi os de navega o dependentes da localiza o o GSM n o consegue satisfazer os utilizadores que se encontram fora dos centros urbanos Outra solu o reside no sistema de localiza o por sat lite GPS J existem alguns terminais GSM que integram um receptor deste tipo enquanto os PDA Personal Digital Assistant podem ser dotados de extens es que respondem a essa fun o No entanto e para al m da m cobertura dentro das cidades o GPS apresenta diversos inconvenientes Requer a integra o num terminal de grande dimens o assim como importantes recursos dedicados simultaneamente a recep o dos sinais aos c lculos de triangula o e execu o das aplica es Por outro lado o tempo de inicia o da troca de dados com os sat lites por um receptor GPS demora v rios minutos O GPS apresenta como grandes vantagens a sua precis o e o servi o gratuito Como as qualidades e defeitos do GSM e GPS s o complementares surgiu o GPS assistido Aliando o GPS assistido a um procedimento como por exemplo o EOTD En
206. nha fazendo scanning s tr s frequ ncias e seleccionando a que recebe com n vel de sinal mais elevado Existem 4 grupos de frequ ncias atribu das REFER pelo ICP Instituto das Comunica es de Portugal como se pode observar na Tabela 6 A exist ncia de quatro grupos de frequ ncias deve se ao facto das linhas dos caminhos de ferro de Portugal estarem interligadas em certos pontos do Pa s A cada linha atribu do um grupo distinto de frequ ncias de modo a que essas frequ ncias possam ser reutilizadas ao longo da mesma linha Nos pontos de interliga o com outras linhas o grupo escolhido o da linha principal Por exemplo na viagem Lisboa Nelas Linha do Norte Linha da Beira Alta no ponto de bifurca o Pampilhosa o grupo de frequ ncias o da Linha do Norte Mas quando o comboio sai da Pampilhosa em direc o a Nelas ele muda de grupo de frequ ncia para o da Linha da Beira Alta isto porque o inicio da Linha da Beira Alta na Pampilhosa A explica o para se mudar de grupo de frequ ncia prende se com o facto de que se as Esta es Base da Linha da Beira Alta tivessem o mesmo grupo de frequ ncias iria existir interfer ncias entre os sinais da Linha do Norte e da Linha da Beira Alta e o comboio n o saberia P gina 41 Localiza o de Comboios Via R dio em que Esta o Base se deveria registar Com a mudan a de grupo de frequ ncias este problema j n o se coloca Frequ ncias atribu das a RE
207. nhas RS 232 RS 232 COM 3 URD COM 2 UR ATC Octopuce R3 485 COM 1 Figura 67 Diagrama do Posto M vel do R dio Solo Comboio sem GSM RS nar SE 550 io ILO da RSHI TIL Deughterborad 1 F g z 4 ML wich P Dighal Input ai 4 lines 5 ORD aces UR ATC i i GSM K J FA I l Figura 70 Posto M vel com GSM Pormenor do Modem GSM 3 4 2 Up Grade GSM O equipamento r dio SE550 o Interface de Liga o Optica ILO a UR ATC e o hardware da Octopuce n o foram alterados S o bloco SE550 ILO que teve de ser redesenhado Com esta nova montagem a ORD necessitou de 6 portas s rie Figura 71 P gina 56 O SE550 o computador de Futuras Aplica es e a UR ATC s o os mesmos da montagem original A COM64 ira ficar afecta ao m dulo de GSM Figura 72 Para resolver a falta de duas portas s rie na ORD adicionou se uma placa filha A placa filha da interface da Octopuce disp e das duas portas s rie suplementares Estas portas ser o ligadas no SE550 e no ILO Com o novo diagrama do PM da Figura 68 para se usar o GSM o sistema da ORD dever interceptar um comando da BG1 ou da BG2 Para uma transi o entre o radio SE550 e o ILO o comando do ILO recebido pela ORD ir ser gerado na porta s rie SE550 Durante uma chamada telef nica o audio de Baixa Frequ ncia BF ira comutar para o r dio A ORD determina a actividade entre as mensagens do SE550
208. nia transversal os CdV instalados em vias paralelas devem funcionar com frequ ncias diferentes Estabeleceram se quatro frequ ncias base duas por cada via gt paraa via V1 1700 e 2300 Hz gt para a via V2 2000 e 2600 Hz O sinal emitido Figura 6 modulado em frequ ncia para assegurar uma protec o contra as correntes parasitas e as harm nicas da corrente de trac o produzidas quer pelos motores el ctricos quer pelos restantes equipamentos existentes a bordo dos comboios A modula o ou desvio de frequ ncia de 10 Hz em rela o frequ ncia nominal mudando automaticamente ao fim de 64 per odos o que significa que ao fim de 128 per odos se repete a situa o inicial Sinal emitido para a via MAANA HAY A VVV i Sinal de modula o ts CID x 64 CURA x 66 CEB x 64 Figura 6 Forma dos Sinais emitidos CIFA x 64 D Frequ ncias Reais Consequentemente as frequ ncias que realmente se encontram na via n o s o nominais mas outras afastadas de 10 Hz como se mostra na Tabela 1 Numa via dupla a via V1 poder ser a via ascendente enquanto que a via V2 seria a via descendente P gina 9 Localiza o de Comboios Via R dio Frequ ncia Base Fr as Reais Hz V1F1 1700 V1F2 2300 V2F 1 2000 V2F2 2600 Tabela 1 Frequ ncias dos CdV UM71 E Compensa o da Via Devido ao seu car cter indutivo para a gama de frequ ncias destes CdV a vi
209. nidas como se segue ORD lt gt M VEL 01 a 16 para transmiss o ao regulador gt M VEL ORD 01 a 16 emitidas pelo regulador gt 20 a 29 mensagens de controlo enviadas pelo m vel ORD Com as mensagens de controlo 20 a 29 o m vel informa a ORD dos diferentes estados ou eventos relativos ao m vel Por exemplo quando a ORD envia a mensagem de status ao m vel P gina 54 Localiza o de Comboios Via R dio este transmite a ao regulador Se a transmiss o tem sucesso o m vel envia a mensagem de status 20 ORD Significado de mensagens MENSAGEM SIGNIFICADO 20 Mensagem transmitida com sucesso 21 Mensagem sem sucesso 22 Ultima mensagem ainda n o foi enviada 23 N o se encontra no modo CP N 24 a 29 Vago 3 4 Posto M vel com Up Grade GSM 3 4 1 Introdu o A integra o do GSM surge para tentar resolver a falta de comunica o entre os Postos de Comando Locais Centros de Tr fego Centralizados com os Postos M veis nas linhas onde n o existe cobertura de R dio Solo Comboio Assim surgiu a ideia de integrar o GSM no R dio Solo Comboio utilizando uma das operadoras existentes da rede GSM Figura 66 Com esta integra o a transmiss o de dados passa de 1200 bits s para 9600 bits s Esta altera o feita ao n vel dos componentes do bastidor do Posto M vel e na mudan a para uma antena dual mode Sendo assim usa se a mesma consola de fonia e n o necess rio efectuar novas fura e
210. nsmiss o dos sinais GPS o Spread Spectrum Espalhamento do Espectro que consiste em espalhar o espectro do sinal transmitido e re compactar o espectro no receptor aumentando com isso a rela o sinal ruido na recep o e a imunidade a interfer ncias A Figura 87 apresenta uma estrutura b sica de um receptor GPS A antena deve ter caracter sticas omni direccionais para poder captar qualquer sat lite em qualquer regi o no horizonte e ser isotr pica para ter igual ganho em todas as direc es Antenas helicoidais c nicas ou cil ndricas e antenas do tipo micro strip s o tamb m utilizadas A primeira etapa de RF consiste num pr amplificador com um baixo factor de ru do e filtros para eliminar sinais com frequ ncias pr ximas dos sinais Ll e L2 Ap s esta etapa os sinais Ll e L2 s o convertidos para frequ ncias interm dias mais baixas Os ciclos de c digo e da portadora recuperam os sinais digitais codificados e os efeitos Doppler na portadora respectivamente O ciclo de c digo utiliza t cnicas de correla o para sincronizar os sinais codificados C A ou P Os dados digitais da mensagem GPS s o recuperados ap s um ciclo de c digo Misturador Mensagem de Navega o Alinhamento dos bits de dados Pr Amplificador e Conversor ope sas elmo ma ug para Baixa Frequ ncia s de dados GC Descodifica o dos dados Posi o Controlo do Codigo Velocidade e Posi es do sat lite Hora Correc es de Pseudo Medidas
211. nte Rx do Sistema de Interfonia Par 3 e 4 De acordo com as decis es tomadas por um pequeno circuito de controlo quando estimulado pelos comandos acess veis ao Maquinista e ao Revisor REGULADOR MAQUINISTA EAR BG a BG AMPL POT R DIO AF R DIO REVISOR SISTEMA INTERFONIA PAR 3 4 EAR HD MIC HD MAQUINISTA Figura 64 Esquema do Interface udio Tendo em conta os diferentes n veis de udio presentes nas origens desde 1 mV at 600 mV como tamb m os diferentes n veis de udio necess rios aos destinos desde 1 mV at 775 mV o processamento de udio dever amplificar e atenuar de acordo com a situa o Atendendo ao elevado ganho necess rio em alguns casos cerca de 58 dB e ao ponto de funcionamento mais adequado para os comutadores anal gicos optou se por em todos os casos dar uma pr amplifica o ou pr atenua o aos sinais de entrada de modo a lev los a 100mV realizar as comuta es e de seguida dar a amplifica o final ou atenua o final No processamento de udio encontra se tamb m inclu do gt gt O gerador de tom de aviso baseado num oscilador em ponte de Wien com frequ ncia de oscila o aproximadamente de 450 Hz O amplificador de pot ncia antecedido por um amplificador de ganho ajust vel atrav s das teclas de volume O circuito h brido para realizar a convers o da transmiss o a 2 fios do sistema de Interfonia para 4 fios na Unidade de Com
212. ntena GSM ENTRADAS DIGITAIS 12 Ype Para carregar OCTOLOAD 12 Vine e modificar n de Assinante IMPULSOS DO TAQUIMETR O EOU TAC OGRAFO Figura 109 Esquema de Liga o alternativa para o RSC com GPS em t neis P gina 84 Localiza o de Comboios Via R dio O algoritmo a desenvolver para processamento dos dados vindos do taquimetro tac grafo deve ter em conta os princ pios b sicos da seguinte tabela de estados ENTRADAS SA DA COMENT RIO Coordenadas do GPS amp ursos aa Via GSM Taquimetro Taco grafo Enviar as coordenadas do Comboio em movimento Existem Com Impulsos GPS em c u aberto i Enviar a ltima Comboio parado em c u Existem Sem Impulsos E coordenada em mem ria aberto Enviar as coordenadas a Comboio em movimento N o existem Com Impulsos actualizadas com recurso eee ee l dentro de um t nel dist ncia percorrida 7 Enviar a ultima Comboio parado dentro Nao existem Sem Impulsos is coordenada em mem ria de um t nel Tabela 11 Tabela de Estados Como se pode verificar sempre que exista sinal do GPS deve ser enviada essa mesma coordenada via GSM Caso contr rio a ORD dever processar os dados vindos do taquimetro tac grafo juntamente com a ltima coordenada recebida pelo GPS e enviar a coordenada resultante atrav s do GSM Para tal torna se necess rio que o algoritmo da ORD guarde em mem ria a ltima coordenada resultante e enviada pelo GSM para a necessidad
213. nterfaces anal gicas ou digitais modems GPS ou DGPS transmissor integrado short range half duplex liga es pticas laser infravermelhos etc As suas caracter sticas t cnicas de um modo resumido s o gt Tens o de Alimenta o 9a 12 Voc gt Consumo T pico 150 mA gt Micro Controlador M37710 trabalhando a 14 7456 MHz gt Flash Memory 512K gt RAM Est tica de 32 K gt Rel gio de Tempo Real gt 4 entradas anal gicas gt 4 entradas digitais isoladas gt 4 sa das digitais isoladas gt 4 liga es s rie RS 232 fh ii md dis pri A REALL rity ru a Ti a gt ks o AL PE bea iil i inh UP PAD q i EEA TE E Ma Gi h cy BE i err id a i a CEL e win ECE ji i rar TIE 5 Eh H Hna E aL a ES dE off Tr PA in ia x E PRP PRE LP ior j TT il cu mil O ed aa da ha 4 Ui ie a iig iF ii aq l b e nei drg e i fel 4 He Png KI 1 no i PO Uai Pa Oi RAA ceh ATOR SYTT Figura 94 Aspecto da carta de Interface Universal Octopuce P gina 77 Localiza o de Comboios Via R dio O micro controlador de 16 bits e a capacidade de mem ria tornam a ORD num poderoso sistema embebido Baseada no micro controlador Mitsubishi M37710 com extenso suporte de algoritmos a ORD uma solu o econ mica e flex vel tanto a n vel
214. nto as horas adiantadas de A e de B ainda se interceptam em XX a hora adiantada de C n o est perto desse ponto Figura 37 Portanto n o existe nenhum ponto que possa estar realmente a cinco segundos de A sete segundos de B e nove segundos de C N o existe XX ponte incorreta wt Figura 35 Determina o da Hora Precisa II Areas che Figura 36 Determina o da Hora Precisa III 4 n E r ee rs A explica o torna se mais f cil de se entender com diagramas e estes ser o muito mais f ceis de se desenhar se trabalharmos somente em duas dimens es E claro que o GPS um sistema tridimensional mas o princ pio que est a ser discutido funciona do mesmo modo em duas dimens es P gina 28 Localiza o de Comboios Via R dio nenhum meio f sico onde essas medi es se possam interceptar Neste caso e visto se obter um erro de localiza o o algoritmo do receptor come a a subtrair ou adicionar tempo a mesma quantidade de tempo em todas as medi es Este processo Interactivo corre at que se consiga uma 5 Segundos solu o que deixe todos os Intervalos no mesmo ponto Essencialmente ele descobre que p subtraindo um segundo a todas as medi es pode E OES fazer com que todos os c rculos se interceptem na E eget num nico ponto E assim conclui que o rel gio est adiantado um segundo A tr s dimens es significa que necessitamos realmente de realizar qua
215. ntro coincida com o centro da terra e cujo o raio seja igual ao da terra mais a altitude Quase todos os receptores se podem comutar para funcionarem deste modo a duas dimens es na qual o c lculo de uma posi o poder ser mais r pido e mais preciso Resumindo se pretendemos conhecer a localiza o de um ponto num espa o tridimensional precisamos de conhecer tr s dist ncias a tr s sat lites se conhecermos a altitude do ponto que pretendemos saber a localiza o s necessitamos de conhecer duas dist ncias a dois sat lites No entanto se quisermos ser absolutamente t cnicos a trigonometria diz nos que necessitamos saber a dist ncia a quatro sat lites para eliminar a ambiguidade Por problemas t cnicos devido a uma quest o de sincronismo do rel gio do receptor ainda necess ria mais uma medi o para garantir a sincroniza o temporal A medi o da dist ncia a que se encontra o receptor GPS dos sat lites calculada a partir do tempo de propaga o do sinal que enviado pelos sat lites esta t cnica conhecida por TOA No entanto necess rio conhecer a posi o exacta de cada sat lite Os sat lites t m rbitas em traject rias perfeitamente conhecidas controladas e corrigidas constantemente pelo equipamento terrestre do Departamento de Defesa Americano O receptor GPS a partir da informa o que recebe dos sat lites da refer ncia temporal e da imforma o contida no pr prio receptor do posicionamen
216. o Cobertura dentro dos t neis Melhoria da cobertura nas esta es ferrovi rias e nas zonas reas de manobras Tempo de estabelecimento da chamada como os abaixo indicados em 95 de todos os casos ficando 5 em menos do que 1 5 vezes o per odo de tempo descrito Tabela 13 Tempo de Estabelecimento Classe Tipo de Chamada e Charada Classe Chamada de Emerg ncia Ferrovi ria lt 1s Classe la Chamada de Grupo urgente de M vel para M vel lt 2s Todas as operacionais cobertas pelas acima Classe II lt 5s mencionadas Classe Ill Todas as chamadas de baixa prioridade lt 10s Tabela 13 Tempos de estabelecimento de chamadas definidos pelo EIRENE Pagina 99 Localiza o de Comboios Via R dio Estas exig ncias s o mais ou menos aplic veis para os diferentes tipos de aplica o do GSM R Tipicamente a rede de GSM R projectada com v rias c lulas el pticas ao longo da via com antenas direccionais orientada na direc o da via Dentro das esta es ferrovi rias exigido um aumento do tr fego pontos quentes enquanto que as necessidades em termos de velocidade s o reduzidas Por isso tipicamente em esta es ferrovi rias maiores teremos c lulas sectorizadas Em reas menos populacionais com vias de baixa velocidade e liga es de autocarro apenas se necessita em m dia de uma liga o de voz Estas c lulas podem radiar como c lulas omnidireccionais reas rurais sem o ETCS
217. o P gina 60 Localiza o de Comboios Via R dio cabo quer o suporte j instalados Figura 80 A utiliza o de uma nica antena obrigou ao recurso de um combinador de antenas diplexer j visto que se instalou no interior do sub bastidor Tx Rx 3 4 3 Modo de Utiliza o Caracter sticas T cnicas Bandas de frequ ncia 414 428 MHz e dos 870 960 MHz VSWR lt 1 5 Ganho 0 dB Polariza o Vertical Pot ncia Maxima 500 Watt a 50 C 3 4 3 1 Chamada de Fonia Figura 80 Antena Dual Band uN Man p R 900 10 Machine Interface do PC do en i me TE Permanente consola per JR mite iniciar uma chamada de RS232 para usando a rede GSM ou Public Switched Telephone Network Figura 81 e Figura 82 0 MMI sina lizar tamb m as chamadas recebidas Al m de outras a serem especificadas ser o implementadas no MMI as VOZ PSTN LCF E a FUNIA um comboio 7 T FONIA DR CT E RS232 Gravador de Fonia cs seguintes funcionalidades gt Sinaliza o de recep o de chamada gt Visualizar o n mero de assinante do originador da chamada gt Estabelecer chamadas gt Gest o do short dialling gt Funcionalidades do siste ma especificas que Deve Figura 81 Diagrama do Permanente do Radio Solo Comboio com GSM Sistema Celular GSM ser referido Figura 82 Estabelecimento de uma chamada de
218. o Transport vel Push To Talk Quality of Services Quadrature Phase Shift Keying Railway Access Code Random Acess Memory Radio Block Center Radio Data System REde FERrovi ria Nacional EP Radio Frequency RF Interference Recommended Minimum Specific GPS Transit Data R dio Solo Comboio R dio Technical Commission for Maritime Services Real Time Kinematic Radio Transmission Module Receptor Stand Alone Control CHannel Safety of live Access Service Satellite Based Augmentation System Subscriber Controller Input Service Control Point Synchronous Digital Hierarchy Short Data Message Transceptor do RSC segundo Speed Enforcement System TRACk Service Independent building Blocks Subscriber Identify Module Pagina 147 Localiza o de Comboios Via R dio TRAU ZVEI P gina 148 Sistema de Integra o de Reguladores Special Mobile Group Service Management Point Short Message Service SPeed Monitoring Unit Standard Positioning Service Symbols Per Second Sector de Regula o Static RAM Solid State Interlocking Service Switching Point Switching SubSystem Specific Transmission Modules Time Advance Transmission Based Signalling Triple Carrier Phase Ambiguity Resolution Traffic CHannel Transmission Control Protocol Time Division Multiple Access TErrestrial Trunked RAdio Train Interface Unit Telecommunication TeLeMetry word Time Of Arrival Transcoding Rate Adaption Unit Technical Specificat
219. o conversor de n veis TTL para RS 232 e vice versa Sempre que um dado chega este guardado num buffer que servido tamb m pelo programa de opera o do receptor O buffer pode ser servido a cada segundo Formato Motorola NMEA 0183 RTCMSC 104 Bitsdedados 8 1 BB J 8 Tabela 9 Protocolo do Interface B Tempo de Processamento Quando ligado e se os sat lites dispon veis s o monitorizados a posi o actual do receptor fica dispon vel Se nenhum sinal de sat lite recebido a ltima posi o conhecida fica dispon vel O tempo de resposta da mensagem ser o tempo desde a transmiss o do primeiro byte P gina 73 Localiza o de Comboios Via R dio dos dados at transmiss o dos ltimos bytes dos dados enviados O comando para o tempo de processamento ser aumentado desde que este fique dependente da entrada da mensagem no buffer para ser processada Para o melhor caso de processamento o comando de envio dever chegar imediatamente antes da entrada dos dados no buffer para processamento e o envio da resposta dever ser a primeira ou a nica sa da do receptor Para o pior caso de processamento o comando de entrada dever chegar imediatamente a seguir entrada dos dados no buffer para processamento e o envio da resposta dever ser a ltima resposta enviada Assumindo 1 ms por transmiss o de um byte de dados e 50 ms para processamento de comandos e assumindo uma distribui o uniforme
220. o do Posto M vel e ieeereeeeeerena na erana nara aa nene nan rrenan eee na nara nana erenan o 48 Figura 57 Diagrama do Posto M vel tas tecss serie aerial a pa 49 Figura So Transceptor SESS0 C PEN se rasgada aa sas Sn saia ada a da SS 49 Figura 59 Unidade de Recolha de DadOS isa sa usam sizaotas caso nda G saGano da SUE DAR paid se nd ane cad 49 Foura CO BESSOCPREN seas assar Edna Pi agia e SDS si Oe wel ender oes dy T a ceed 49 Figura 61 Diagrama El ctrico do Posto M vel erre eerre renan rea an renan er aan ee an rrea a rana o 50 Figura 62 Portas S rie da Unidade de Recolha de Dados eterna nereeaa area an aerananamo 51 Figura 63 Esquema el ctrico de entradas e sa das digitais e erereerreaeaee na neeaaearana 51 Figura 64 Esquema do Interface udio ccccccccsccscscscsscsescessceesseecseusseesseeseesessesssusseesseessessaessensnsssuesensns 53 Figura 65 Antena do POSlO MOVEN dessas ei na caus thst a a aa e aE Ea 54 Figura 66 Esquema do funcionamento da fonia via GSM errar ererena aeee rrenan rrenan 55 Figura 67 Diagrama do Posto M vel do Radio Solo Comboio sem GSM erram 56 Figura 68 Diagrama do Posto M vel do R dio Solo Comboio COM GSM eee 56 Figura 69 Posto M vel COM GSM cccccccccccseeeeeceeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeeseeeeesaeeeeeeseeeeeseeeesseeeeeseeeesseeseeeesaeeeeesaaeees 56 Figura 7
221. o dos comboios na sua rede gt Gest o de Tr fego Negociar com a gest o de tr fego e da infra estrutura de modo a assegurar a poss vel optimiza o da capacidade das linhas e a utiliza o do efectivo do material circulante O sistema ERTMS define tr s n veis de funcionamento Cada n vel compat vel com os n veis inferiores Um comboio equipado com o n vel 3 deve poder circular em vias com o n vel 2 ou n vel 1 sem nenhuma outra interven o Pelo contrario um comboio equipado com um n vel 1 logicamente n o capaz de funcionar em linhas equipadas com n veis 2 ou 3 Este sistema tem as seguintes caracter sticas Interoperacionalidade Velocidades superiores a 500 Km h ATP Menores intervalos entre dois comboios consecutivos Opera es com cant es m veis N vel 3 v v v v VW 5 4 5 4 N vel 1 do ERTMS ETCS O n vel 1 do ERTMS ETCS visa melhorar a seguran a de circula o fornecendo indica es aos comboios atrav s da transmiss o pontual e discreta das informa es do sistema de via instalado repetindo deste modo as informa es fornecidas pela sinaliza o lateral existente Neste n vel existem EUROBALISE com e sem permiss o da liberta o da ordem de frenagem Nos sistemas com EUROBALISE sem permiss o da liberta o da ordem de frenagem existir Figura 157 gt Sobreposi o aos sistemas de sinaliza o actuais gt Regula o do tr fego atrav s das EUROBALISE gt Inte
222. o funcional principais encaminhamentos erre 110 Figura 138 Endere amento dependente da localiza o l cccceeccceseeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeeaeeeeeseeeeeseeeeesaaeees 112 Figura 139 Endere amento dependente da localiza o Il eee nerenane 113 Figura 140 T pico broadcast de voz para uma rea de servi o dedicada is 116 Figura 141 Chamada ferrovi ria de emerg ncia ccccseececceeeeeceeeeeeaeeeeesaeeeeeseeeeeeseeeeesaeeeeeseaeeesseeeeseesaees 117 Figura 142 Transmiss o continua do c digo para o sistema ATP eee eere area 117 Figura 143 Balizas de Transmiss o de c digo para o sistema ATP eee 118 Foa ida Pardo BAIIZAS suas aii dd a landed aia a a ua bode ss 118 Figura 145 Localiza o das Balizas ao longo da Via ereta renan reaaa renan eraa nene nana 119 Figura 146 Paragem ao Sinal usando o sistema ATP Intermitente erre 119 Figura 147 Introdu o de uma Baliza interm dia para actualiza o do Sistema ATP a bordo 119 Figura 148 Sinaliza o de Cant o M vel Principio Te rico do SiSteMa cccccseeeeeseeeeeeeeeeeeeaeeeeeeaees 120 Figura 149 Transmiss o R dio para o sistema de Cant o M vel e eeerereererenanm 121 Figura 150 Uso de areas no CTBC e dos procedimentos de Handover entre elas i 121 Figura 151 S
223. o interior do comboio nas esta es ou at em casa atrav s da Internet sobre o hor rio e eventuais atrasos Para o operador a gest o das tripula es e do pr prio parque de material poder ser mais agilizada devido informa o em tempo real E quanto P gina 91 Localiza o de Comboios Via R dio carga a bordo s o evidentes as vantagens de se saber a cada momento por onde andam as mercadorias transportadas e quando se prev a sua entrega aos clientes O Train Office pode ser export vel dado que mais nenhum operador ferrovi rio europeu disp e de um sistema t o completo Existem algumas experi ncias na Alemanha e na Inglaterra mas que exigem muita interven o humana Em Portugal este sistema pioneiro porque consegue fazer tudo dentro do comboio sem interven o do exterior At ao fim de 2003 espera se equipar 52 locomotivas e algumas dezenas de carruagens e vag es com o equipamento necess rio para lan ar o Train Office numa fase experimental Estima se que dentro de dois anos toda a frota da ferrovi ria desde os Alfa Pendulares at mais simples automotora que circule numa linha regional esteja permanentemente vigiada por este sistema que ter um centro de monitoriza o em Lisboa e v rios centros de gest o do pa s Construiu se um mapa digital de todas as linhas f rreas nacionais para poder acompanhar a circula o de todas as composi es Em resumo o Train Office um sistema de gest o abrang
224. o t nel Caso exista necessidade de redund ncia devem ser colocados dois repetidores separados em cada entrada e a transmitirem os seus sinais para duas BTS diferentes Figura 116 devendo estas estarem colocadas perto do t nel Para uma melhor cobertura sugere se uma solu o mista entre um repetidor ligado por fibra ptica e sinais transmitidos atrav s de um leaky feeder r00 m Figura 116 Dois repetidores exteriores colocados nas entradas do t nel Devido a um planeamento ptimo da rede a BTS poder n o estar perto da abertura do t nel e por isso sugere se na Figura 117 uma alternativa para assegurar uma cobertura r dio dentro de um t nel com 1400 metros Onde se considerar a necessidade de redund ncia deve se ter dois repetidores ligados a duas BTS diferentes atrav s de fibra ptica Figura 117 Cobertura GSM com redund ncia Quando a BTS localizada perto do t nel um divisor ir dividir o sinal da antena dentro do t nel cobrindo a primeira parte do t nel em aproximadamente 800 metros Um HUB ptico P gina 88 Localiza o de Comboios Via R dio atrav s de fibra ligar os repetidores locais dentro do t nel cobrindo deste modo a restante extens o do t nel 3000 m Figura 118 Cobertura em t neis com uma grande extens o Quando a redund ncia exigida por raz es de seguran a duas BTS est o ligadas ao sistema de repetidores do t nel como se ilustra na Figura 119
225. oadcast O MSC vai buscar toda a informa o necess ria do GCR chamado Este GCR guarda tabelas com O ID do grupo 1 a7 d gitos dependendo do ID da rea do grupo chamado O ID da rea do grupo chamado MCC MNC LAC CJ A refer ncia do grupo chamado um campo codificado com 27 bits bin rios contendo o ID do grupo e o ID da rea do grupo A lista de c lulas correspondendo area do grupo chamado no maximo 50 c lulas A lista de dispatcher correspondendo s refer ncias do grupo chamado at 6 dispatchers Refer ncia a uma informa o sobre se a chamada est activa ou n o por grupo chamado Uma informa o sobre os codecs Informa o de seguran a Adicionalmente cada membro de um grupo chamado tem de ter uma subscri o no HLR para este teleservi o O MSC liga ao dispatcher com uma liga o duplex n o importando se ele originado num m vel ou numa rede fixa e inicializa o setup das liga es half duplex dentro de cada c lula da rea do grupo chamado requisitado Os membros do grupo actualmente nesta rea ser o chamados e ligados atrav s de um canal comum de downlink que quer dizer que eles podem s ouvir a chamada Se um membro do grupo entrar na c lula depois do inicio do broadcast de voz ele ira juntar se ao broadcast de voz em curso na altura da sua entrada Se um membro do grupo deixa a rea de broadcast de voz ele ser desligado A inicializa o do
226. omo base para o desenvolvimento industrial Todo este projecto inclui um novo equipamento a bordo baseado numa arquitectura computacional aberta EUROCAB um novo sistema descontinuo para transmiss o de dados EUROBALISE e um novo sistema de transmiss o continuo EURORADIO No final de 1993 o Conselho da Uni o Europeia emitiu uma directiva de interoperacionalidade e foi tomada a decis o de criar uma estrutura para definir uma especifica o t cnica para a interoperacionalidade EBICAB 700 10 000 EBICAB 900 BIB _ INDUSI LZB SELCAB OO sn KHP 7 SBNUM ZUE EBICAB 700 Cito PTS A AMDUSIVU Alstom a si Alcatel Ansaldo CSEE Bombardier Invensys Siemens Es Others Figura 152 No futuro todos estes sistemas serao substituidos pelo ERTMS ETCS Pagina 124 Localiza o de Comboios Via R dio Em 1995 a Comunidade Europeia definiu uma estrat gia global para o avan o do desenvolvimento do ERTMS com o objectivo de preparar a sua futura implementa o na rede ferrovi ria europeia A estrat gia global inclui fases de desenvolvimento e de valida o O objectivo da fase de valida o o de fazer testes em larga escala em pontos localizados em diferentes pa ses No ver o de 1998 a UNISIG que inclui as companhias europeias de sinaliza o foram informadas para finalizar as especifica es e foram entregues em 1999 Com o final das especifica es do ERTMS em Abril de 2000 o ERTMS
227. omposi o com o Hand Held depois colocar o mesmo num suporte pr prio junto ao computador de bordo por forma a que a informa o do Hand Held que corresponde composi o do comboio transite para o computador de bordo Figura 122 Interior de uma Locomotiva equipada com Train Office EA A a i piat puti gn tanik W itt Figura 124 Hand Helds 5 3 GSM R 5 3 1 Introdugao As companhias de caminhos de ferro t m um numero elevado de necessidades diferentes de comunica o para opera o e manuten o das suas redes ferrovi rias Estas necessidades de comunica o s o acompanhadas actualmente por diferentes solu es de sistemas t cnicos levando a que exista necessidades diferentes para cada servi o ferrovi rio quer na transmiss o de voz ou de P gina 94 Localiza o de Comboios Via R dio dados Para al m disso alguns dos sistemas actuais j foram instalados muitos anos atr s levando a que estejam ultrapassados e com necessidades de serem substitu dos por sistemas tecnol gicos bastante mais avan ados Os modernos operadores ferrovi rios t m a necessidade de serem orientados para um padr o de r dio digital que cumpram as suas necessidades actuais feitas actualmente com sistemas de r dio trunked e non trunked ou com sistemas de fios assim como as suas novas necessidades desenvolvidas a partir das liga es entre comboios internacionais custos de imobiliza o e quali
228. opeia P gina 123 Localiza o de Comboios Via R dio 5 4 5 1 Hist ria do ERTMS Actualmente os comboios europeus s o equipados com mais de seis sistemas diferentes de navega o Figura 152 Cada um extremamente caro e ocupa espa o na cabine de condu o Um comboio que passe de um pa s europeu para outro dever seleccionar o sistema de opera o respectivo assim que atravessar a fronteira Tudo isto aumenta o tempo de viagem e custos de manuten o e de operacionalidade Com tend ncia para as privatiza es os governos actuais reclamam pela responsabiliza o do sector agora mais do que nunca e os operadores dever o ser competitivos Os operadores ferrovi rios necessitam de oferecer velocidade e comodidade n o s para comboios de alta velocidade mas tamb m para todos os comboios das linhas principais e igualdade para opera es com mercadorias Segundo a decis o tomada pelo Ministro dos Transportes Europeu em Dezembro de 1999 a Uni o Europeia decidiu fazer um projecto para an lise dos problemas relacionados com a sinaliza o e controlo do tr fego ferrovi rio No final de 1990 a ERRI European Rail Research Institute criou um grupo de peritos ferrovi rios A200 para desenvolver as necessidades do ETCS Em Junho de 1991 a ind stria Eurosig e os operadores ferrovi rios UIC ERRI e A200 chegou a acordo no principio da firme co opera o com o objectivo de considerar as especifica es exigidas c
229. or latitude longitude e altitude de um determinado utilizador Para melhor identificar os par metros que afectam o funcionamento do GPS este dividido em tr s segmentos principais a Segmento espacial constitu do pelos sat lites b Segmento de controlo constitu do pelas esta es terrestres que controlam o desempenho e o funcionamento do sistema c Segmento utilizador constitu do por todos os utilizadores do sistema 2 3 2 1 Segmento Espacial O segmento espacial formado pelos sat lites que est o em rbita Consiste em 24 sat lites em 6 rbitas diferentes com 4 sat lites em cada rbita Os sat lites percorrem a rbita em torno da Terra a cada 12 horas a uma altitude de aproximadamente 20 200 Km e est o inclinados 55 graus em rela o a linha do Equador E poss vel visualizar 6 a 10 sat lites a monitorizar a mesma rea por alguns momentos Isto fornece redund ncia visto que apenas 4 sat lites s o necess rios para uma determina o tridimensional da posi o Na Figura 17 temos basicamente a distribui o de cada rbita em rela o Terra 2 3 2 2 Segmento de Controlo Figura 17 rbitas dos Sat lites GPS Todos os 24 sat lites s o controlados pelo segmento de controlo em Terra Este controlo feito por uma esta o de controlo principal localizada no Colorado nos Estados Unidos Ela respons vel por monitorizar a rbita dos sat lites com o auxilio de 5 esta
230. p o evitando a fragilidade relativa da junta mec nica corte nos carris que permite a realizar sec es de via independentes bem como as pancadas dos rodados que a se verificam Carril Cant o TT pe Corrente Direc o da Marcha y BEN E m Alimenta o Alimenta o l mpada do sinal Figura 3 Circuito de Via livre Junta lsolante Rodado da frente a do comboio Alimenta o Alimenta o l mpada do sinal Figura 4 Circuito de Via ocupado Seguidamente apresenta se uma descri o resumida dos Circuitos de Via mais utilizados actualmente nas vias ferrovi rias Circuito de Via UM71 e Circuito de Via de Impulsos de Tens o Elevada ITE P gina 7 Localiza o de Comboios Via R dio 2 2 1 1 Circuito de Via UM 71 O Circuito de Via UM71 pode ser aplicado em vias com ou sem juntas mec nicas sendo recomendada pelo fabricante a compensa o da via para circuitos com comprimentos superiores a 500 metros dado o caracter indutivo que esta apresenta para a gama de frequ ncias utilizadas de 1700 a 2600 Hz Por este facto este Circuito de Via pouco imune a interfer ncias electromagn ticas existentes na via como por exemplo frequ ncias originadas em motores de trac o diesel ou retorno de correntes de trac o A Shunts O shunt limite de funcionamento o valor da resist ncia n o indutiva mais elevada que ligada entre as filas de carris da zona isolada
231. par metros para altera o de certas sec es da rbita do sat lite outros par metros do sistema e flags s o transmitidos para permitir o funcionamento correcto do mesmo v v v v v 2 3 5 Differential GPS 2 3 5 1 Princ pios Gerais qye O DGPS Differential GPS um m todo para eliminar erros na leitura de um receptor GPS oferecendo maior precis o Este processo baseia se no princ pio de que a maioria dos erros constatados pelos receptores GPS s o comuns em determinados f mah i x PLIGA O DE DADOS locais Estes erros comuns s o causados por diversos factores tais como varia o do rel gio na a di bidad lecti SPS PPS d Posi o Posi o isponibilidade selectiva ou emu an as Conhecida Dennis nas condi es de propaga o das ondas de r dio na Figura 21 DGPS ionosfera Se o receptor GPS est localizado num local onde as coordenadas geogr ficas s o conhecidas por outro meio cartografia por exemplo a diferen a entre as coordenadas conhecidas e as coordenadas calculadas pelo GPS fornece um valor de refer ncia a ser corrigido Figura 21 P gina 20 Localiza o de Comboios Via R dio Estes receptores s o frequentemente designados por Esta es Bases O erro determinado pela esta o base pode ser usado pelos receptores GPS Para memorizar esse erro nos receptores GPS podemos gravar os dados da esta o base e do receptor que s o posteriormente processados junto
232. para Localiza o de um ponto eee area eer erre aeen 23 2 4 3 Medi es da pseudo dist ncia erre rena era nene nee area ncea nana anca eae e arara aee aanea o 23 DAA HOE Po RG RENDER arama iit RR NR ER ods MEDO REIS eee ee Oe 24 2 4 4 1 C digo pseudo aleat rio e a O E E E E E narrada 24 2 4 4 2 Determina o da hora precisa eee rena ere aerea ee aeee rr ea re arena rena ere ana 21 2 4 5 Factores que afectam a precis o do sistema ereta eree erre ere erre ananana 29 2d Dr Sistema Gall O acct elas iss cs go a us Ei E D da 2 a r 30 2 5 Localiza o em Redes M veis GSM ir eeeeeeereen rea eeea era eea aerea rea rea aeee area re ear erea arena 33 2O NOE CAO susana nisi dead Tg a o jp a US a SE Da 33 2 5 2 Caracierisicas Gerais GoM asas ans a da A ee R es ele cud eh take 34 20 2 SMODE SIQUON soot tebe ais saido dane de da dane ae des dna ds san renda dd io tener dead aee lara Bin 34 2522 Base PFa Ros is LAST ARS E 7 6 q UDN ED O O R e ainil 35 2 5 2 3 Base Station Controle 35 2 5 2 4 Mobile Switching Centre ccccccccccseccccceseccccuecccceuececseueeecsuececcaueeecsugeeesseeeeseueeesseseeessuesenseneeegas 35 202 0 LOCION TRCGISICMS si tatai tail aie cacatesd E Da aa ad Gaita a dunia Sd oasis adiar andado 35 2 4 2 0 Equipment Identity REOISIC uai iai iad end As 35 2 5 3 Classifica o dos Sistemas d
233. prioridade As chamadas ferrovi rios de emerg ncia necessitam de um imediato estabelecimento de chamada na sua respectiva rea n o importando se existem canais de r dio dispon veis O servi o de pr reserva ira libertar os pedidos de chamadas de baixa prioridade para libertar os canais de tr fego para o estabelecimento de chamadas de emerg ncia Assim estas chamadas dever o ser estabelecidas em 1 segundo ou menos devido necessidade de um estabelecimento r pido de uma chamada As comunica es de manobras e comunica es de suporte a comboios necessitam de diferentes prioridades do que outros tipos de comunica o Por isso s o requeridos adicionais n veis de prioridade P gina 113 Localiza o de Comboios Via R dio Actualmente as redes de GSM fornecem apenas acesso limitado a certas classes como as est ticas e em filas de espera e priorit rias s chamadas que possuem a fun o de estabelecimento de chamada priorit ria Estas fun es s o muito limitadas uma vez que a prioridade s pode ser dada por esta o base acesso de classe est tica ou por subscritor e n o pode variar dependendo por 1sso da situa o da rede e da necessidade de prioridade Para al m disso se todos os canais de tr fego estiverem em uso ou se existir j congest o n o existe nenhuma oportunidade de ser atendido restando lhe esperar com uma prioridade elevada numa fila de espera at que o canal de tr fego possa estar di
234. que muitos operadores ao especificarem a tecnologia de cant o m vel podem questionar se sobre o destino dos circuitos de via de cant o fixo que lhes poder servir de retaguarda assim como detec o de carril partido Por 1sso e no mbito das novas tecnologias em especial as que utilizam transmiss o por r dio e com o intuito de as uniformizar no espa o europeu surgiu o sistema ERTMS O ERTMS est estruturado em tr s n veis de modo a acomodar toda a diversidade quer funcional quer operacional pretendida para uma dada instala o em termos de seguran a de circula o e aumento de capacidade da linha Depois de uma d cada passada os gigantes industriais e os governos europeus tiveram de se esfor ar para conseguir uma interoperacionalidade de modo a que os comboios possam atravessar fronteiras sem qualquer tipo de paragem De modo a ultrapassar estas incompatibilidades o projecto do ERTMS tem vindo a ser iniciado para criar um nico padr o de sinaliza o atrav s da Europa 5 4 5 O que o ERTMS O ETCS o novo sistema de controlo e comando da circula o enquanto que o GSM R o novo sistema de r dio para comunica o de voz e dados O ERTMS pode ser considerado da seguinte forma ERTMS ETCS GSM R Juntos o ETCS e GSM R eles formam o ERTMS ou seja o novo sistema de sinaliza o e de gest o do tr fego ferrovi rio para a Europa possibilitando a interoperacionalidade atrav s da rede ferrovi ria eur
235. r o c lculo do posicionamento atrav s dos novos receptores RTK Real Time Kinematic que fornecem uma maior precis o atrav s do uso de sinais portadores de fase Os benef cios do RTK t m origem na adi o de um n mero de sinais de alta qualidade que melhoram a geometria dispon vel com mais sat lites que ir o reduzir o factor de PDOP Position Dilution Of Precision O benef cio mais valioso ser o aumento da resolu o das ambiguidades encontradas nas portadores de fase assim como as tentativas do receptor de determinar o n mero desconhecido de ciclos completos entre uma onda recebida e outra gerada localmente Um sinal adicional totalmente dispon vel designado por L5 e centrado nos 1176 45 MHz ficar dispon vel na nova gera o do GPS Os sinais L5 e L2 ser o um componente de dados livres para amplificar os sinais portadores de fase O sistema Galileo tamb m ira providenciar outros sinais que podem ajudar substancialmente no processo de resolu o de ambiguidades da portadora de fase muitas vezes designados por TCAR ou por MCAR Multiple Carrier Phase Ambiguity Resolution O c digo de uso civil no sinal L5 pode ser considerado de modo semelhante ao c digo P existente actualmente Os sinais L5 e L2 permitem uma monitoriza o coerente da fase e do c digo evitando as perdas encontradas quando o receptor tem de calcular os bits desconhecidos da mensagem de navega o A integra o do tempo isto o per odo para a co
236. ra um descodificador a bordo e ser o alvo de um processamento seguro A velocidade permitida verificada e comparada com a actual velocidade e se a velocidade permitida for excedida iniciada uma aplica o do freio Nos sistemas mais modernos os dados da dist ncia a percorrer at ao pr ximo ponto de informa o s o tamb m transmitidos para o comboio Os dados s o tamb m enviados para um display na cabine que permite ao maquinista atrav s de uma condu o normal responder e conduzir o comboio dentro da gama de velocidades permitida Sentido da Marcha Comboio Painel de Processador Maquinista i Tl Dados da Sinaliza o ad Retirado was Gerador de do Carril aes Codigo Figura 142 Transmiss o cont nua do c digo para o sistema ATP P gina 117 Localiza o de Comboios Via R dio Ao longo da via o aspecto do sinal informa o luminosa das sec es posteriores s o monitorizados e passados para um gerador de c digos para cada cant o dist ncia f sica minima entre comboios O gerador de c digos envia o c digo apropriado para o circuito de via sendo este detectado pela a antena do comboio e passado para o computador de bordo Como j foi referido o computador ira verificar a velocidade actual do comboio com a velocidade permitida pelo c digo recebido e ira provocar uma aplica o do freio se a velocidade do comboio for excessiva 5 4 2 Transmiss o por balizas No exemplo da
237. ransmiss o de dados t cnicos da mercadoria 5 2 2 Arquitectura geral do sistema Na Figura 120 poderemos identificar os principais elementos da arquitectura do sistema nomeadamente Tag Identificador do vag o e da carga que transporta com possibilidade de aquisi o de sinais de sensores que monitorizam o estado dos rg os do vag o e da carga e com comunica o r dio Unidade de Controlo de Locomotiva Computador embarcado interligado ao sistema R dio Solo Comboio com m dulo de localiza o GPS dispondo de comunica o GSM Terminal Port til Terminal de introdu o de dados e leitura da Tag a curta dist ncia para acompanhamento da execu o das opera es nas gares de triagem e terminais nomeadamente para actualiza o da informa o armazenada nas Tag GPS Conjunto de sat lites do sistema de localiza o GPS Servidor de Comunica es Computador ligado por linha dedicada para troca de dados com o Operador de Telecomunica es assegurando o envio e recep o das P gina 92 Localiza o de Comboios Via R dio mensagens trocadas entre as Tag e UCL Unidade de Comando Local com as apli ca es dos Terminais de Gest o Terminais de Gest o Esta es de trabalho ligadas em rede com o servidor de comunica es correndo programas de tratamento da informa o recolhida dos vei culos de modo a permitir o desempenho das respectivas fun es M DE S a er
238. rarchy solu o econ mica Dois BSC interligadas em 00p multi sequencial As BTS est o ligadas a dois BSC diferentes em loop multi sequencial interligando se uma a uma entre si P gina 101 Localiza o de Comboios Via R dio No caso prescrito ambos os riscos de falha do cabo e falha da BTS ou do BSC s o reduzidos Com um adequado planeamento da rede estas c lulas interligadas podem ser planeadas quer como uma rede de overlay underlay usando a HCS Hierarchical Cell Structure com caracter sticas comprovadas ou como c lulas vizinhas Todos os casos acima descritos s o tipos de liga es n o modificadas poss veis com o GSM da fase 2 Para receber regularmente com uma seguran a elevada sem um nico ponto de falha no interior do GSM R a seguinte arquitectura dever ser seguida ou seja uma estrutura de rede totalmente duplicada Figura 131 Estrutura de rede totalmente duplicada com c lulas de r dio overlay O caso sugerido e mostrado na Figura 131 opera com uma estrutura de rede totalmente duplicada quer com c lulas de r dio seguidas ou alternadas Estes dois n veis de rede permitem a exist ncia de redund ncia devido a necessidades de seguran a No entanto ter de ser definido os seguintes par metros com o cliente operador respectivo Prioridade da c lula Al ou Bl Utiliza o de outros par metros hier rquicos de c lulas Administra o de subscritores Distribui
239. ridade de acordo com o EIRENE isto pr reserva de canais de tr fego de baixa prioridade para o ETCS e chamadas ferrovi rias de emerg ncia no caso de todos os canais de tr fego estarem ocupados Mapeamento do eMLPP do GSM para diferentes equipamentos como PABX telefones e terminais ISDN Confirma o da VBS e VGCS de subscritores individuais dedicados aquela chamada atrav s de uma identifica o do utilizador Para distribuir chamadas GSM R no Siemens Transportation comboio para diferentes utilizadores Systems aumenta a efici ncia do canal Tabela 16 Caracter sticas adicionais para o GSM R UUS 1 MOC e MTC Sistema de Chamada de Voz de Broadcast ASCI de acordo com o GSM Fase 2 Sistema de Chamada de Voz de Grupo ASCI de acordo com o GSM Fase 2 Estabelecimento r pido de chamada dependendo da prioridade eMLPP de acordo com o GSM Fase 2 MLPP como especificado para a ISDN Desenvolvido pelo ICN Desenvolvido pela MSC VLR e HLR AC planeado para uma IN MSC VLR e HLR AC planeado para uma IN MSC VLR MSC VLR HLR AC BSC e BTS novo algoritmo de registo GCR no MSC MSC VLR HLR AC BSC e BTS novo algoritmo de registo GCR no MSC MSC VLR HLR AC MSC VLR HLR AC BSC e BTS novo elemento de rede GCR Workstation do Regulador PABX PABX ISDN PC Localiza o de Comboios Via R dio A Controlo Autom tico de Comboios O novo sistema interna
240. ritos neste cap tulo sistemas que ir o ser utilizados num futuro muito pr ximo ao nivel da gest o do tr fego ferrovi rio Train Office das comunica es ferrovi rias GSM R e da sinaliza o ERTMS ETCS Chama se a particular aten o para o sistema Train Office que j faz a utiliza o da integra o do sistema GPS no mbito ferrovi rio e que foi o objectivo central desta disserta o 5 2 Sistema Train Office 5 2 1 Introdu o um sistema inovador que permite em tempo real saber a posi o de cada comboio a sua tripula o a carga transportada e as carruagens ou vag es que o comp em Chama se Train Office ao projecto que est a ser instalado nos comboios portugueses conjugando uma ideia simples com tecnologias sofisticadas Trata se de dotar todo o material circulante locomotivas automotoras carruagens vag es de mercadorias com uma chapa identificadora parecida com as da Via Verde e embarcar a bordo um terminal de computador ligado a um sat lite atrav s do sistema GPS e que comunicar os dados aos centros de gest o pelo R dio Solo Comboio via GSM Desta forma ser poss vel saber a posi o exacta do comboio ao longo da linha e recolher a partir do seu interior informa es sobre a sua tripula o o atraso as carruagens em circula o e at a carga a bordo quando se tratar de comboios de mercadorias Entre outras coisas o Train Office poder prestar informa es aos passageiros que est o n
241. ro sistema digital e do sistema r dio solo comboio CP N durante a fase de migra o Ou seja um sistema indiferente ao meio de comunica o r dio utilizado poder operar tendo como meio de suporte um sistema r dio anal gico r dio solo comboio CP N sistema trunking MPT 1327 etc ou um sistema r dio digital TETRA GSM GSM R ou UMTS bastando para tal usar o m dulo e o driver respectivo Figura 167 P gina 143 Localiza o de Comboios Via R dio CAMEL CARAT CAS CBS CBTC CCIR CCITT CDMA Pagina 144 ACRONIMOS F 7 Authentication Center Ampere espira Anuncio a Passageiros Aeronautical Radio Navigation Service Advanced Speech Call Items American Standard Code for Information Interchange Automatic Train Control Automatic Train Protection Bloco de sintonia Baixa Frequ ncia MMI do RSC Busy Hour Call Attempt Basic Input Output Systems Binary Offset Carrier bits por segundo Binary Phase Shift Keying Base Station Base Station Controller Base Station Subsystem Balise Transmission Module Base Transceiver Station Coarse Acquisition ou Clear Acquisition Carrier to Interference ratio Corrente Alterna Customized Applications for Mobile Networks Enhanced Logic Computer And Radio Aided Train Controlled Acess Service Cell Broadcast Service Communications Based Train Control Commit Consultatif International des Radiocommunications Committee for International Telegraph amp T
242. rrela o do sinal recebido e do gerado localmente n o dependendo dos bits de dados Esta situa o acontece porque os bits de c digo e de P gina 31 Localiza o de Comboios Via R dio dados est o separados localmente uns dos outros tornando L5 e L2 em sinais muito mais robustos do que os actuais Ll e L2 Os esquemas de modula o e das frequ ncias portadoras do sistema Galileo permitem um acesso deste sistema com os receptores de posicionamento RTK Na Figura 38 visualiza se o plano de frequ ncias e na Tabela 5 mostra se como os novos esquemas de modula o e de multiplexagem podem ser utilizados L5 E5a a ES E5b a LS sinal GPS civil 1176 45 ra 107 44 J sinal Galileo Civil E a EA sinal Galileo Comercial E sinal GPS de Precis o sinal Galileo de Precis o MHz 5 Sinal n o Civil 1220 L2 E6 gt 1227 60 1278 75 fF MHz Figura 38 Plano de Frequ ncias sem too Portadora MHz Dados 1207 14 QPSK 250 sps 1278 75 BPSK 5 1000 sps Tabela 5 Modula o dos Sinais 10 2 10 O sistema Galileo oferece v rios sinais de navega o de broadcast nas bandas de frequ ncia E5a E5b E6 e E1 L1 E2 Os sinais de utiliza o livre ser o emitidos na E5a E5b e El L1 E2 e estar o dispon veis para utilizadores com os futuros receptores RTK Geralmente cada banda de frequ ncias dispon vel tem vantagens e desvantagens especificas Por exemplo a E6 uma
243. s Isto designado por t cnica de post processing De outra forma transmite se os dados da esta o base para o receptor onde o c lculo feito em tempo real Este processo chamado de real time dgps 2 2 5 2 Precis o com DGPS Esta a faixa de precis o que o Departamento de Defesa garante para um 300 m 100 m ea A a de servi o padr o dispon vel para os utilizadores civis 25m 10m Receptores port teis com DGPS 5m 1m Receptores melhorados com rotinas de mapeamento Im 10cm Receptores com rotinas de mapeamento de maior precis o Receptores desta classe possuem t cnicas sens veis de medi o de 10cm mm ae frequ ncia 2 4 GPS TRIANGULA O Triangula o o processo atrav s do qual se pode determinar a posi o de um r dio transmissor medindo a dist ncia radial ou a direc o do sinal recebido de tr s ou mais pontos diferentes A triangula o utilizada nas comunica es para determina o da posi o geogr fica de utilizadores Reflex es de sinal em edif cios altos torres de gua torres de comunica o e em outros obst culos podem prejudicar a realiza o da triangula o Por este motivo devem ser efectuadas no m nimo duas triangula es independentes para confirmar a posi o De forma a explicar com maior detalhe como atrav s da triangula o poss vel determinar a posi o de um determinado ponto seja um receptor GPS receptor m vel de r dio et
244. s rbitas dos sat lites No n vel 3 a posi o calculada pela triangula o de um sinal UMTS pode ser comparada com a posi o derivada do sistema Galileo atrav s de um filtro de navega o No n vel 4 a liga o ao UMTS pode ser usada para transferir os dados da localiza o para um mapa ou um cartaz digitaliza o No n vel 5 a interoperacionalidade provavelmente poder n o ser necess ria para o UMTS Finalmente no n vel 6 existe a quest o dos constrangimentos legais ou institucionais que podem ser envolvidos num conceito de utiliza o Ou seja no n vel 6 as quest es legais institucionais t cnicas e comerciais t m de ser estudadas Os candidatos implementa o de interfaces comerciais comuns ter o de ser identificados O formato dos dados dever ser compat vel para uma f cil interoperacionalidade Localiza o de Comboios Via R dio 9 A frequ ncia de trabalho a ess ncia de um simples ponto t cnico Este deve ser caracterizado por acordos internacionais 10 A estrutura do sinal dever ser t o importante como a frequ ncia visto que as velocidades de transmiss o dos dados dos sinais t m um forte impacto na largura de banda 6 2 2 Evolu o do GSM Devido rota o de equipamento na rede de GSM 900 1800 e 1900 este manter se altamente competitivo dentro da pr xima d cada Isto ir garantir o investimento dos fornecedores na investiga o e no desenvolvimento aumenta
245. s mas cuja qualidade de servi o n o est garantida dispon vel em todo o globo terrestre mediante a utiliza o de um receptor de baixo custo P gina 30 Localiza o de Comboios Via R dio CAS 1 Controlled Acess Service 1 Um servi o restrito a utilizadores profissionais mediante o pagamento de uma assinatura com a mesma precis o que o OAS com desempenho locais e regionais melhorados pela utiliza o das componentes locais e regionais Utiliza duas frequ ncias com o sinal id ntico ao utilizado pelo OAS mas com parte da mensagem codificada dando aos utilizadores integridade de informa o como garantia da qualidade do servi o CAS 1 e hip tese de adicionar informa o como correc es diferenciais Disponibiliza uma terceira frequ ncia para aplica es de alta precis o TCAR Triple Carrier Phase Ambiguity Resolution gt CAS 2 Controlled Access Service 2 Acesso restrito a utilizadores autorizados um servi o de alta precis o para aplica es estrat gicas que disponibiliza dois servi os gt GAS Governmental Access Service SAS Safety of live Access Service Precis es do sistema Servi o Posi o Velocidade Tempo Efic cia CASI Tabela 3 Precis es do Sistema Precis es locais do sistema Tabela 4 Precis es Locais do Sistema Futuramente com a moderniza o prevista para os sistemas de navega o por sat lite podemos beneficia
246. s nem passar nova cablagem para o efeito Em resumo este desenvolvimento visou gt Dar ao PM acesso rede p blica de GSM possibilitando a comunica o directa em fonia entre o Permanente de Trac o e Maquinista gt Aumentar a capacidade de transmiss o de dados SMS passando a velocidade de transmiss o de 1200 para 9600 bits Neth eui nd ATU i Figura 66 Esquema do funcionamento da fonia via GSM Pagina 55 Localiza o de Comboios Via R dio Como se pode observar pela Figura 66 O funcionamento da fonia via GSM independente da rede f sica do R dio Solo Comboio mas se no decorrer de uma chamada GSM o Regulador precisar comunicar com o maquinista esta chamada GSM posta em modo de espera e s retomada quando a liga o via R dio Solo Comboio acabar ou seja o R dio Solo Comboio prevalece sobre o GSM Esta capacidade adicional de transmiss o de dados a 9600 bps pode ser usada no Depot Management que apresenta algumas vantagens relativamente a solu o preconizada para o R dio Solo Comboio pois dispensa infra estruturas e a velocidade de transmiss o oito vezes superior Para se implantar estas novas facilidades necess rio reconfigurar o hardware e o algoritmo do Posto M vel que tinha o diagrama da Figura 67 passar a ter o da Figura 68 Figura 69 Posto M vel com GSM 4 TTL RS 232 RS 232 TTL Board SE ILO TTL BLE Entradas Digitais 4 li
247. s circuitos dos sat lites P gina 29 Localiza o de Comboios Via R dio d erros devido a traject rias m ltiplas dos sinais e efeitos da atmosfera sobre a velocidade e a traject ria de propaga o dos sinais transmitidos f erros devidos resolu o e ru do do receptor do utilizador g erro na determina o da posi o dos sat lites erro de rbita Fontes de Erro T pico Erro M dio Gerado Erro do rel gio do sat lite 60 cm Erro das rbitas 60 cm Erros dos receptores 120 cm Atmosf rico Ionosf rico 360 cm Total raiz quadrada da soma dos quadrados 390 cm Tabela 2 Factores que afectam a precis o Alguns erros na determina o das rbitas devem se s caracter sticas das mesmas visto que os sat lites do GPS est o submetidos s seguintes perturba es potencial terrestre atrac o lunissolar e press o de radia o solar incluindo os efeitos da sombra da Terra Para se conseguir a precis o necess ria para algumas aplica es espec ficas todas essas perturba es devem ser consideradas simultaneamente 2 4 6 Sistema Galileo O sistema Galileo a resposta europeia em sistemas de navega o e posicionamento por sat lite O Galileo ira disponibilizar servi os de procura e salvamento posicionamento velocidade e tempo de alta precis o para aplica es comerciais governamentais e de seguran a mediante a utiliza o de receptores de baixo custo Ser
248. s como a que se apresenta na Figura 111 com repetidores ligados por fibra ptica e com cobertura assegurada por cabo radiante P gina 86 Localiza o de Comboios Via R dio Figura 111 Cobertura GSM num t nel 1 D Os t neis mais pequenos podem ser cobertos com repetidores ligados a uma antena que transmite o sinal para uma BTS como se pode ver na Figura 112 Esta solu o tamb m pode ser utilizada em t neis de maior extens o dependendo da prefer ncia e necessidades do operador ferrovi rio Figura 112 Cobertura GSM num t nel II Como j foi referido a cobertura r dio em t neis pode ser feita de v rias maneiras dependendo de diversos factores como o comprimento do t nel e a exist ncia de equipamento r dio pr ximo do local Os repetidores utilizados podem ser de dois tipos quanto sua localiza o A Repetidores colocados entrada do t nel quando este tem uma curta extens o Figura 113 B Repetidores ligados por fibra ptica colocados dentro do t nel Figura 114 eway or 4 way split combiner Sl Repetidor GSM Conversor Figura 113 Repetidor Exterior Figura 114 Repetidor Interior P gina 87 Localiza o de Comboios Via R dio Se o t nel for inferior a 700 metros de comprimento deve se colocar apenas um repetidor exterior numa das entradas do t nel como se visualiza na Figura 115 TOO rm Figura 115 Repetidor exterior colocado entrada d
249. s comunica es udio de um Regulador para outro atrav s de uma matriz de comuta o Esta comuta o feita para que se possa concentrar o tr fego de voz e dados num nico Posto Regulador de modo a assegurar o bom funcionamento do sistema para o caso de um dos outros Postos Reguladores n o estar activo por qualquer motivo A outra diferen a da exist ncia de rede local LAN Local rea Network que liga todos os Postos Reguladores uns aos outros de modo a ser poss vel a comuta o de dados entre os Postos de Reguladores Figura 48 3 3 1 2 Postos Fixos Por defini o d se o nome de Posto Fixo PF ao conjunto de equipamentos distribu dos criteriosamente ao longo da linha e que garantem a cobertura r dio entre os Postos Reguladores e os Postos M veis Transport veis e Port teis Figura 49 e Figura 50 Um PF genericamente constitu do por gt gt gt gt Sub bastidor BS Base Station 770 CP N Sistema de antenas Torre Sistema de terras de protec o Cabo coaxial Acess rios coaxiais Protector coaxial Sistema de alimenta o gt gt gt gt Figura 49 Casa A E Aaa a rigo Torre e Antenas Figura 50 Bastidor 3 3 1 3 Postos de Esta o Posto de Esta o a designa o dada ao conjunto de equipamento instalado em cada uma das Esta es dos Caminhos de Ferro e que permite ao respectivo Chefe de Esta o estabelecer comunica o atrav s do
250. s fornecedores de GSM Redu o dos custos de manuten o servi os de log stica e de organiza o s para um nico sistema Disponibilidade para evolu es t cnicas tecnologia num estado da arte A defini o e normaliza o dos requisitos que definem o GSM s o provenientes das aplica es pretendidas e de acordo com a fase 2 e 2 da normaliza o do GSM Esta situa o envolveu organiza es e entidades ferrovi rias o ETSI e parceiros industriais Figura 126 Elabora as necessidades para um novo padr o de comunica o comum para os Caminhos de Ferro D corpo ao padr o de ETSI comunica o ferrovi ria definindo EIRENE as caracteristicas funcionais e a ETSI SMG interoperacionalidade das redes de GSM R a Desenvolve e testa sistemas PARCEIROS baseados no GSM R atrav s de INDUSTRIAIS MORANE especifica es definidas pelo EIRENE Figura 126 Fluxograma para Especifica o e Valida o do GSM R A fun o dos operadores ferrovi rios no EIRENE a defini o dos requisitos para o GSM R e as necessidades funcionais que garantam a interoperacionalidade entre as diferentes redes de comunica o ferrovi ria P gina 96 Localiza o de Comboios Via R dio O MORANE MObile RAdio for Railways Networks in Europe um cons rcio de operadores ferrovi rios fabricantes de elementos para o GSM e organiza es de investiga o O objectivo do projecto MORANE e dos seus
251. s liga es t m de ser executadas atrav s do PR A comunica o entre PM e PR pode ser efectuada em fonia ou atrav s de mensagens status e sera desenvolvido mais adiante Figura 54 Consola de fonia Figura 55 Consola de fonia e Sub bastidor Pagina 47 Localiza o de Comboios Via R dio Na Figura 55 pode se observar o sub bastidor de um posto m vel e a sua respectiva consola de fonia Na Figura 54 pode se observar a consola BG 550 no painel de comandos do Maquinista na sua cabine de condu o A constitui o do PM pode ser visualizada na Figura 56 ANTENA BATERIA Locomotiva Activa 110V 2 5 A PL4 CABO COAXIAL RG 2234 SK1 ARMARIO TX RX ALARMES Da SAIDAS Unidade DIGITAIS RS252 Pares jie ATC FUTURAS APLICACOES CABO UIC 560 de Es 6 Pores Figura 56 Constitui o do Posto M vel Assim um PM constitu do por Figura 57 e um sub bastidor Tx Rx que por sua vez composto por um transceptor SE550 CP N Figura 58 uma ORD Unidade de Recolha de Dados Figura 59 um conversor DC DC 60 140 12 Voc uma carta de interface com o sistema de An ncio a Passageiros AP VV v v uma unidade de comando BG 550 CP N tal como se mostra na Figura 60 um microtelefone Peiker um altifalante de 10W Peiker uma antena Kathrein P gina 48 Localiza o de Comboios Via R dio E q FO ORD RS485 Figura 57 Diagrama do Pos
252. se conceitualmente a forma da situa o actual do equipamento e conex o dos STM a um equipamento EUROCAB e indicam esquematicamente a forma de funcionar dos comboios preparados para circular por redes nacionais e por linhas internacionais ou nacionais equipadas com sistema ERTMS ETCS ETCS STMA STMB E MMI No MMI Figura 155 ser recebida toda a informa o vinda atrav s das EUROBALISE GSM R etc e que processada pelo computador central a bordo da unidade sendo a informa o relevante mostrada ao maquinista atrav s do cran do MMI no painel de condu o Ir mostrar informa o tal como a velocidade permitida a actual regula o de tr fego e a dist ncia ao objectivo determinado pelo regulador F EUROBALISE A EUROBALISE transmite o perfil de velocidade o gradiente da linha e a informa o da localiza o para os comboios No n vel 1 do ERTMS ETCS a regula o do tr fego dada pela EUROBALISE Existem EUROBALISE fixas ou vari veis O sistema EUROBALISE tem uma pot ncia emitida da antena para a baliza a 27 095 MHz e a transmiss o dos dados da baliza para o ve culo a 4 MHz 500 Kbps Figura 156 P gina 126 Localiza o de Comboios Via R dio Figura 155 MMI Figura 156 EUROBALISE 5 4 5 3 Niveis do ERTMS ETCS O sistema ERTMS tem como objectivo principal de funcionalidade nos seguintes dois aspectos gt Comunica es Ferrovi rias Assegurar uma segura opera
253. se necess rio Sinaliza o da cabine para o maquinista As principais fun es ao longo da via s o P gina 132 Determinar a regula o do tr fego de acordo com o sistema de sinaliza o Transmitir a regula o do tr fego e os dados da infra estrutura ao comboio Encravamento para controlo do equipamento ao longo da via como aparelhos de mudan a de via e sinais Centro de controlo para gest o da rede Localiza o de Comboios Via R dio 0 4 6 2 ATLAS 200 O ATLAS 200 Figura 164 um equipamento r dio baseado num sistema de controlo r dio que pode ser usado como sobreposi o ao sistema de sinaliza o usados actualmente com a opera o de cant o fixo GSM antennas Train fi It MNIS Bus Control Centre Train PE Eouiorment iimm na SMARTLOCK Intorface j inienookin EB relays I ad gic Eurobaliso Radars STM Eu mbalito antennas antennas lt a BG Figura 164 ATLAS 200 Este equipamento incorpora um centro de controlo encravamentos e produtos tradicionais de sinaliza o A regula o do tr fego gerada ao longo da via e transmitida para o comboio atrav s do GSM R As EUROBALISE s o usadas como equipamento de transmiss o principalmente para referencia o da localiza o Os beneficios deste equipamento s o Interoperacionalidade Velocidades superiores a 500 Km h ATP Evolutivo para o ATLAS 300 Sem sinais ao longo da via ou ent o em n mero m
254. seesueceeeseeseeteeesaessuetseesseeeaeetseenaes 14 2 2 2 2 Benef cios da Utiliza o de Contadores de EiXOS cccccceecccsecceeeteneeeeeeteeetaneeeeeeeeetsneenseees 15 2 SISO AMOR O ups eo cair O a ai ak ceca nce dio E E 15 2 VOI CAO dO OPS ais ies serias E Tais d SEIS tada aaa do ge tados 16 Ze ES dO OPS areas A ora Da DST a Ra eee 16 250 2 SCOMENIO Espacial assistia pia ias atadas GR Ai a ieee a aa 17 2 3 2 2 Segmento de Controlo apaa raara arae aa oeaan na bedera annia aan ei aueri 17 2 3 2 3 oegmento do Uil Zadon a a a ana ese 18 2 3 9 SSEIVICOS de Posicionamento dO GPS aeria a a a a aaa 18 2 9 9 1 Precise POSINONING Servi Eed rea EE E este ede nae a dass ias 18 2 99 42 otandara POSINONING SOVICE aaa es a S 19 234s SimaiS TANSIMMS SAO penaa R EE E Er 19 2 3 4 1 Dados para os receptores GPS eterna rea re aan rre ane aaa ra aerea an rananano 19 2 3 4 2 Dados para OS SATCIES sia tot aa aaea E db no casal das inde tee cca 19 2 20 SDC PONG PS us incas soa ia atas etc dai a gd cuia satemebr toad qu mora ab Em dad ia q LS DR 20 29 001 PRIMCIDIOS CNIS pra se aeiou saia dado a coa Tais n seda E N 20 220 2 Precis o COM DORSO Seus A pune O a Da Opa A he a ed a 21 245 GPRS IRIANGULA O reteset chee ud denser a Sia aa aa ta Sa Sn asaagaS 21 2 4 1 Princ pios de navega o por sat lite errar eee ea aerea ee arena ren aee arandos 22 2 4 2 Equa es B sicas
255. ser monitorizada Cada ponto de detec o consiste numa caixa de liga o electr nica e numa zona em contacto com o carril Existem dois tipos de pontos de detec o que diferem unicamente na sua frequ ncia de transmiss o Este pontos de detec o t m a tarefa de contarem os eixos individuais do comboio que est a passar nesse local Na zona de contacto com o carril existe duas partes id nticas Figura 15 Cada uma possui uma cabe a transmissora e outra receptora colocadas uma no lado interior e outra no lado exterior do carril A caixa electr nica de liga o montada perto da linha e tem a tarefa de encaminhar os impulsos vindos do carril para um cabo de telecomunica es para a unidade central O sistema de contadores de eixos detecta os eixos assim que estes entram na sec o da via controlada pelos pontos de detec o e do mesmo modo assim que saem dessa sec o A ocupa o da via determinada com a ajuda de um ponto contador que incrementado por cada eixo que entra nessa sec o de via e decrementado por cada eixo que sai dessa sec o Quando o contador est a zero a via encontra se livre O sistema de contadores de eixos usa o verdugo como o crit rio da detec o do eixo de modo a diferenciar com outras partes de metal como a zona dos freios electromagn ticos Para al m da detec o atrav s da contagem dos eixos este sistema detecta a direc o de viagem do comboio de modo a estabelecer se os eixos
256. servi o de encaminhamento espec fico da c lula do GSM e fornecido pela Siemens como caracter stica de venda da Cell Oriented Routing of Short Numbers Esta funcionalidade est dispon vel tamb m em muitas redes m veis p blicas e usam por exemplo servi os de informa o local do tr fego rodovi rio Com o endere amento dependente da localiza o baseado no MSC ser determinado com a possibilidade de exactid o da c lula desde que nenhuma outra informa o de localiza o esteja dispon vel Isto implica uma falha de exactid o dentro de algumas centenas de metros desde que as c lulas vizinhas estejam sobrepostas As c lulas s o identificadas por meio do LAC Location Area Code e do CI Cell Identifier Para cada short number ser memorizado numa tabela Tabela 17 contento as c lulas relevantes e os n meros de destino Defini o 1 089 13xx 4711 Regulador da Esta o A 1 212 212 089 13xx 4713 Revis o do Material da Esta o A 4 069 13xx 4711 Regulador da Esta o B Tabela 17 Exemplo de entradas para a base de dados para o LDA Se uma chamada for inicializada com um short number o MSC reconhece a marca o abreviada avalia o LAC CI e selecciona o n mero correcto de destino Depois a liga o ser automaticamente estabelecida Se um comboio estiver a passar entre duas reas de servi o controlo a liga o ser estabelecida para ambos os controladores B2 2 Endere amento dependent
257. sicionamento e fun o se se tratar de composi o com m ltipla trac o Sabe se tamb m a localiza o do material fora do comboio esta o em que ficou depois de efectuado o ltimo comboio Todas as cabinas de condu o do a material motor equipadas com R dio Solo 7 Comboio com GSM ser o equipadas com um computador e um leitor de cart es contactless que permitir ao maquinista e ao operador de apoio identificarem se ao entrar numa cabina como se pode ver na Figura 122 Existirao na 1 fase 8 centros de gest o em que cada um ser equipado com um computador um gravador de voz um telefone GSM e uma UPS Unidade de Alimenta o Ininterrupta O centro de monitoriza o composto pelo servidor do sistema por um computador de opera o e pelo servidor dos gravadores dos centros Todo o material circulante envolvido locomotivas automotoras carruagens vag es de mercadorias ser dotado com duas Tag a instalar nas partes laterais do ve culo As Tag Figura 123 s o identificadores individuais de cada ve culo locomotivas vag es e carruagens que ter o um registo Figura 123 Tag inform tico das suas caracter sticas fixas tara comprimento peso freio etc O Hand Held Figura 124 um equipamento de pequenas dimens es que faz a leitura autom tica e o armazenamento dos dados recolhidos das Tag por contacto local No in cio do comboio o operador de apoio far a leitura das Tag de toda a c
258. sido colocada na tentativa de conseguir se trabalhar com cant es vari veis e fixos conjuntamente Conseguindo se isto temos a vantagem de poder variar as dist ncias entre comboios de acordo com a sua velocidade actual e com as velocidades relativamente uns aos outros E como a aplica o das regras de distanciamento na estrada onde n o necess rio manter a total dist ncia de paragem ao carro da frente porque ele n o ira parar instantaneamente Se dois ve culos se movem mesma velocidade o ve culo que vai atr s poder viajar imediatamente atr s do da frente porque quando este travar o detr s ir tamb m travar Se o segundo ve culo deixar alguns metros de intervalo para o tempo de reac o do seu sistema de travagem assim como para varia es da sua efici ncia de travagem tudo ira funcionar perfeitamente No mais regulado mundo ferrovi rio por m n o poder ainda ser aplicada esta teoria sem a garantia de uma dist ncia de paragem total segura entre comboios No diagrama da Figura 148 as dist ncias entre comboios que est o viajando mesma velocidade do comboio da frente e tendo todos as mesmas capacidades de frenagem podem teoricamente circularem com dist ncias entre eles de poucos metros Apenas para permitir uma margem para o tempo de reac o e para erros menores os comboios podem circular com dist ncias m nimas de 50 metros entre eles e a uma velocidade inferior a 50Km h Por m isto est correcto na teoria
259. sincero obrigado e profunda estima para os meus Orientadores Professor Doutor Nuno Borges de Carvalho e Engenheiro Am rico Rodrigues Soares por todo o apoio cientifico e pedag gico bem como pelos in meros coment rios efectuados ao longo desta disserta o O meu profundo agradecimento ao Engenheiro Fernando M Almeida Redondo cujas as suas ideias e palavras me encorajaram a iniciar esta disserta o assim como todas as suas dilig ncias junto da NEC Portugal e por todo o apoio necess rio para a escrita da mesma Agrade o NEC Portugal como institui o por me ter acolhido pela log stica e facilidades disponibilizadas e a todos que colaboram nesta institui o e que contribuem para o bom ambiente humano que aqui se vive nomeadamente aos Engenheiros Armando Xavier e Herm nio Paulos assim como aos T cnicos Jo o Paulo Jo o Carlos e Jo o Trindade pela disponibilidade que sempre demonstraram Neste particular um especial agradecimento ao Engenheiro Bruno Fialho pela colabora o aconselhamento e paci ncia prestada ao longo deste trabalho Igualmente agrade o a todas a pessoas que se cruzaram comigo e que de algum modo me transmitiram conhecimentos do mbito ferrovi rio permitindo a redac o da presente disserta o Agrade o ao Sr Nicolas Erb da UNIFE Union of European Railway Industries pela autoriza o de reprodu o neste trabalho das figuras referentes ao sistema ERTMS Finalmente dedico
260. spiras s o escolhidos por forma a obter tens es da mesma ordem de grandeza nos terminais dos condensadores Cl e C2 respectivamente carregados pela parte negativa e pela parte positiva de cada impulso atrav s dos diodos Dl e D2 conforme mostra no esquema da Figura 12 O rel de via Figura 13 constitu do por dois elementos VI e V2 de imped ncias elevadas alimentados pelos condensadores Cl e C2 do bloco receptor carregados respectivamente com as tens es UCleUC2 O elemento V1 de 6 800 ohm constitu do por dois enrolamentos Localiza o de Comboios Via R dio Gli BR ES ESEC a I RI CI oo q RR FO A ji Figura 12 Bloco Receptor gt NI de 40 400 espiras colocado no ramo B1 do circuito magn tico onde cria um fluxo F1 gt N2 de 17 800 espiras colocado no ramo B2 onde cria um fluxo fl O elemento V2 de 24 000 ohm com um nico enrolamento gt N2 de 144 000 espiras colocado no ramo B2 onde cria um fluxo f2 Devido disposi o das espiras no ramo B2 os fluxos fl e f 2 opdem se um ao outro e a sua resultante F2 igual a f2 fl Em funcionamento normal F1 e F2 s o do mesmo sentido e adicionam se no ramo B3 bem como na armadura m vel cuja atrac o provocada se cada um dos fluxos ultrapassar 80 A e Ampere espira Se Fl F2 se tornarem inferiores a 70 A e o rel Cal Watt tato Entreferro Armadura m vel Rel de via Figura
261. spon vel Para introduzir as funcionalidades acima mencionadas dentro do GSM a chamada ASCI eMLPP foi especificada na fase 2 do GSM B3 1 R pido estabelecimento de chamadas Actualmente nas redes de GSM com projectos optimizados da rede permitem tempos de estabelecimentos de chamadas volta de 3 5 a 10 segundos dependendo da estrutura da rede e da Interac o entre a esta o m vel e a rede O r pido estabelecimento de chamadas por exemplo chamadas de emerg ncia directas outras chamadas de grupo ou radiodifus o de voz tem o objectivo de encurtar o tempo de estabelecimento da chamada o mais poss vel O r pido estabelecimento de chamadas basicamente dependente do tempo de processamento da chamada no HLR AC e no MSC VLR que t m de ser o mais curtos poss veis Adicionalmente autentica o e mensagens cifradas ser o desactivadas para estas chamadas B3 2 Preced ncia e pr reserva Para introduzir uma classifica o de prioridades foram introduzidas at 7 n veis diferentes de prioridade do eMLPP 2 n veis de rede e 5 n veis de subscritor Um ou mais n veis de prioridade podem ser atribu das a subscritores m veis De acordo com o MORANE o n vel 1 da rede reservado para chamadas ferrovi rias de emerg ncia e o n vel 2 de rede para o ETCS A prioridade por defeito e a prioridade m xima ser guardada no HLR com os dados relacionados do subscritor Quando uma chamada de prioridade eMLPP iniciad
262. st garantida Na Figura Todas as frequ ncias em MHz GSM R 125 mostrado a aloca o destas boa Figura 125 Aloca o de Frequ ncias na Gama dos 900 MHz frequ ncias na banda dos 900 MHz P gina 95 Localiza o de Comboios Via R dio A UIC tamb m criou v rios requisitos para novos servi os a incluir no sistema GSM sendo pontos de trabalho no ETSI SMG European Telecommunications Standards Institute Special Mobile Group para cumprir com as exig ncias do sistema ferrovi rio de r dio m vel Estas exig ncias de servi os foram normalizadas com o GSM Fase 2 Em 1997 a UIC EIRENE constituiu um MoU Memorandum of Understanding com o objectivo de introduzir o GSM R nas suas institui es filiadas que tenham pelo menos tr fego internacional Este MoU foi aceite at agora por mais de 30 membros da UIC A introdu o do GSM R nestes pa ses e nomeadamente nos caminhos de ferro um facto consumado que teve o seu inicio desde 1998 5 3 2 GSM R A solu o preferencial validada e especificada pela UIC A escolha do GSM R pela comunidade ferrovi ria foi motivada pelo seu forte potencial em Suportar numerosas aplica es devido ao car cter de rede da ISDN Obter interoperacionalidade entre redes de comunica o ferrovi ria Uso eficiente de recursos frequ ncias de r dio cablagem etc Reduzir os custos de aprovisionamento um s sistema leva a existir um mercado adicional para o
263. stemas ir o complementar se e est o actualmente todos numa fase de implementa o em diversos pa ses europeus Por fim no cap tulo 6 apresentam se as conclus es desta disserta o assim como uma vis o para o futuro dos caminhos de ferro europeus com a integra o dos v rios sistemas actuais e futuros descritos ao longo desta disserta o P gina 3 Localiza o de Comboios Via R dio CAP TULO 2 o A e a SISTEMAS DE LOCALIZA O 2 1 Introdu o H muito que a esp cie humana necessita de se orientar E a partir dos prim rdios da navega o que se constata um n mero crescente de inventos assistindo o homem nas suas viagens tais como compasso astrol bio e b ssola Actualmente o conceito de localiza o baseado em sistemas muito mais avan ados baseando se em sinais electromagn ticos com altas taxas de transmiss o e de precis o Atrav s destes sistemas podemos gerir centralmente frotas de ve culos e fundamentalmente assegurar condi es de seguran a colaterais nomeadamente numa gest o da circula o ferrovi ria Neste cap tulo ir o ser descritos os sistemas de localiza o ferrovi ria actuais que pela sua fiabilidade e seguran a s o bastante utilizados em sistemas de sinaliza o integrados Com o objectivo de integrar o sistema de localiza o mais utilizado no meio civil o sistema GPS para possibilitar aos operadores ferrovi rios mais uma ferramenta de gest o da sua
264. suplementares e teleservi os actualmente dispon veis A Figura 136 dever dar uma ideia sobre quais os servi os necess rios e que funcionalidades adicionais dever o ser adicionadas quer fase 2 do GSM e ou do EIRENE A especifica o para comunica es de manobras est ainda em estudo dentro do EIRENE n o estando ainda claro como ser assegurada a liga o do sinal a ser implantado P gina 108 Localiza o de Comboios Via R dio B1 Endere amento funcional Muitas organiza es t m os seus funcion rios deslocados e com tarefas diariamente alteradas N o s estes subscritores mas tamb m outras aplica es s o endere adas por n meros de telefone e por n meros nomes funcionais Actualmente estas tabelas de n meros de telefone e n meros nomes funcionais t m de ser cruzados manualmente para permitirem a identifica o e a obten o da pessoa ou da aplica o que tem a subscri o a um n mero permanente Endere amento Funcional Comunica es Operacionais entre Endere amento Dependente da Regulador lt Maquinista Localiza o eMLPP eMLPP com rapido estabelecimento da Area de Emerg ncia de Broadcast chamada Ve Rs eMLPP VGCS Transmiss o do Sinal Comunica es em Manobras assegurada Servi o de Multi Chamada Grupo fechado de utilizadores Instrumenta o Comunica es Operacionais entre e Cablagem a bordo ou Sistema de Maquinista lt Maquinista Endere amento DECT Endere a
265. tina dane d Sinais Lana e nadar sau eae na sie asia A 59 OTC NV UNG ANENA eaa cd a Cn da a rena eeert Senter meer Tt 60 24 Modo de WI UZ GAO 3 anta ia rias a ja DR e ded ean esata A a A dd 61 349 1 Chnamada de FOnia cs eis pmisessas ds cassa ad e td ca Gera E Dad US Ge lead 61 24 3 2 FANSmMISS o de DAGOS ua aaa od tne hh each ah pa a E 62 3 4 3 3 Transmiss o de Dados Ficheiros via GSM cccccecceeceeeeeeseeeeeeseeeeesaeeeeseeeeeeeseeeeesaeeeesaeees 64 4 EVOLU O DO R DIO SOLO COMBOIO Ae Me OO GAG ates ssi asa ais san ODDS RES AOS ADORO ra q O nese ea nee 65 4 2 Radio Solo Comboio com integra o de GPS Posto M vel errar ererenanm 65 4 2 1 Receptores GPS sieeve secs RSRS RN DR DDR RE CR SD DR DEDE DRE O ES 66 A2 Ce nos de OCC CaO piscas uit a nd pr O a da 67 4 2 2 Estudo de dois receptores GPS ai ee SE Ae ee 69 4 2 2 1 Receptor GPS GARMIN da S rie 25LP errar ere ar er an rraannna 69 4 2 2 2 Receptor GPS ONCORE da MOTOROLA errar rea nenaa 72 4 2 2 3 Escolha do Receptor a utilizar errar erre rear aerea arara arena ana 14 42 3 NormaNMEA OTE 3 sais tes bus das dado saido ba dad ya la Sud o aa dd deel ad Dad da Ca salts das ies ig Sins 74 4 2 4 Carta de Interface Universal ORD ccccccccccccssececceeeeceeececseeeecsuueeessuseesseseessaueessaueeessanaeseeseaes 77 4 2 5 Interface expandida para GPS Carta Filha ccccccceccec
266. to M vel Figura 58 Transceptor SE550 CP N Figura 59 Unidade de Recolha de Dados REV Mo Mc AL LAN tM ORO Y a A nao noo z008 Figura 60 BG550 CP N 3 3 4 1 Sub Bastidor do Posto M vel O diagrama el ctrico do sub bastidor Posto M vel o que consta na Figura 61 P gina 49 Localiza o de Comboios Via R dio P gina 50 ALIM 68 148 Vdc OCUPA O CABINA ALIMENTACAO BG556 ANUNCIO A PASSAGEIROS R5232 du ALARMES DA LOCOMOTIVA SAIDAS DIGITAIS BEEEREE BREE EE PREH DI UU Figura 61 Diagrama El ctrico do Posto M vel Caracter sticas T cnicas Alimenta o Consumo a tens o nominal Tensao nominal a saida do conversor 72 VDC nominais 50 a 140 VDC LSA 13 2 0 2 Voc 3 3 4 2 Transceptor SE550 CP N Caracter sticas T cnicas Banda de frequ ncia Gera o de frequ ncia Banda de comuta o de canais Espa amento entre canais N mero de canais Modos de opera o Frequ ncias interm dias Pot ncia da portadora Tipo de modula o Chamada selectiva e tons sub udio Sa da de udio Entrada de udio desvio nominal Tens o nominal de alimenta o 450 470 MHz Sintetizador PLL 20 MHz 12 5 KHz lt 1000 Simplex semi duplex 21 4 MHz e 455 KHz 1 6 Watt PM FM ZVEI CCIR EIA 0 25 mW em 600 Q 5 mV em 600 O 13 2 Voce 10 8 15 6 Vpc Localiza o de Comboios Via R dio 3 3 4 3 Unidade de Recol
267. to dos sat lites ao longo do tempo consegue saber constantemente e rigorosamente a posi o dos v rios sat lites em qualquer instante A partir da posi o dos v rios sat lites e das medi es temporais dos atrasos de chegada dos sinais dos sat lites ao receptor pode se calcular a posi o exacta deste 2 4 2 Equa es B sicas para Localiza o de um ponto Assumindo que as dist ncias s o exactas ent o tr s sat lites s o suficientes para determinar a posi o de um ponto Na Figura 23 est o representados tr s pontos com posi o r ou X1 Y Z1 r2 OU X2 Y2 Z2 r3 OU X3 Y3 Z3 e UM ponto com posi o desconhecida em r ou Xu Yu Zu Se a dist ncia entre cada um dos tr s pontos e o ponto U for determinada como D com i 1 2 3 ent o as dist ncias podem ser escritas como ie Aa Re ASL 1 Como temos tr s equa es a tr s inc gnitas podemos determinar os valores de Xu Yu Zu Teoricamente obter amos dois conjuntos de solu es uma vez que se trata de equa es de segundo grau Uma vez que estas equa es s o n o lineares dif cil resolv las directamente Contudo podem ser resolvidas de forma relativamente simples se utilizarmos a lineariza o e uma abordagem iterativa 3 2 4 3 Medi es da pseudo dist ncia Cada sat lite envia um sinal num determinado tempo ts O receptor recebe o sinal num instante t mais tarde A dist ncia entre o receptor e o sat lite i
268. to no meio ferrovi rio t neis aspectos relacionados com a seguran a e custo para os v rios tipos de via ferrovi ria Os comboios podem ser considerados em diferentes classes Em cada uma das classes um n mero de itens poder o ser considerados Claramente que as necessidades de localiza o para os v rios tipos de comboios e de outros sistemas de tr fego em massa s o diferentes P gina 89 Localiza o de Comboios Via R dio Os servi os de tr fego em massa s o r pidos e em percursos curtos e poder o necessitar de uma informa o da localiza o mais exacta do que os servi os de mercadorias que s o mais lentos e t m maiores intervalos entre eles e percorrem dist ncias maiores As diversas necessidades tamb m est o muito dependentes da aplica o da localiza o Por exemplo ve culos de teste usados pela infra estrutura monitoriza o da via e actividades de manuten o podem necessitar de um equipamento de localiza o mais sofisticado para serem confrontados com outros par metros que est o a ser gravados localmente mas podem n o necessitar da mesma verifica o rigorosa de seguran a considerada para aplica es de controlo de comboios sinalizacao Pagina 90 Localiza o de Comboios Via R dio CAP TULO 5 o A e a OS SISTEMAS DE GEST O COMUNICA ES E DE SINALIZA O FUTUROS 5 1 Introdu o Sabendo que os desenvolvimentos tecnol gicos s o constantes v o ser desc
269. tro medi es para eliminar qualquer erro Isto significa que n o se pode obter verdadeiramente Figura 37 Determina o da Hora Precisa IV uma posi o exacta at que se tenham quatro sat lites sobre o horizonte 2 4 5 Factores que afectam a precis o do sistema O Departamento de Defesa americano implantou um erro artificial no sistema chamado Disponibilidade Selectiva para resguardar a seguran a interna do pa s A Disponibilidade Selectiva foi cancelada em Maio de 2000 pois o continuo desenvolvimento tecnol gico permitiu ao Departamento de Defesa obstruir a precis o do sistema onde e quando os interesses americanos exigissem Com essa altera o o erro m dio de 100 metros na localiza o do receptor ficou dez vezes menor Um factor que afecta a precis o a Geometria dos Sat lites ou seja a localiza o dos sat lites em rela o uns aos outros sob a perspectiva do receptor GPS Se um receptor GPS estiver localizado sob 4 sat lites e todos estiverem na mesma regi o do c u sua geometria pouco fi vel Na verdade o receptor pode n o ser capaz de se localizar pois todas as medidas de dist ncia prov m da mesma direc o Isto significa que a triangula o pouco fi vel e a rea comum da intersec o das medidas muito grande isto a rea onde o receptor busca sua posi o cobre um grande espa o Com os mesmos 4 sat lites se espalhados em todas as direc es a precis o melhor
270. u do trabalho o agente dever anular o seu registo Isto aplica se tamb m para a altera o da direc o do comboio Se necess rio tamb m o operador da rede pode anular o registo de um subscritor O endere amento funcional ser para ser usado para comunica es solo comboio Rede Fixa Ferrovi ria L7 D Marca o MSISDN O Regulador digita o n MSC VLR EDSS 1 Terminal do do comboio e da fun o Regulador A aplica o adiciona PABX digitos para completar o n funcional E 164 O MSC encaminha a chamada depois de interrogar o registo do MSISDN HLR AC USSD E E wi registo anula o registo HLR m vel MSISDN MaqComb001 MSISDN MaqComb002 HLR funcional _ RAC CT UIN FNO01 RAC CT UIN FN002 MSISDN FunComb001 Figura 137 Endere amento funcional principais encaminhamentos B1 1 HLR baseado em endere amento funcional A funcionalidade realizada com a caracter stica FollowMe e os servi os de GSM de Subadressing de USSD Unstructured Supplementary Services Data e do UUS 1 User to User Signalling 1 Com o FollowMe o HLR cont m um registo adicional HLR functiona N meros funcionais poder o ser introduzidos dentro deste registo com o seguinte formato Desde que o regulador do comboio marque s o n mero funcional n mero de comboio mais c digo da fun o a aplica o por exemplo PABX Private Automatic Branch eXchange adicionada parte restante do n mero
271. ualquer comboio Para tal fizeram se c lculos para se ter uma no o real de quais s o os erros que esta proposta apresenta caso se optasse por ela e caso os t neis n o fossem em alinhamento recto DIST NCIA PERCORRIDA EM CURVA RAIO DA CURVATURA Tabela 12 C lculo do erro cometido De referir que na Tabela 12 considerou se que um comboio percorre poucas dist ncias em raios de curvaturas menores e percorre maiores dist ncias em raios de curvaturas maiores 4 3 2 Cobertura GSM em t neis Para que a informa o da localiza o de um comboio dentro de um t nel possa ser enviada para um Posto Regulador necess rio que exista cobertura GSM dentro dele Por isso torna se necess rio equipar um t nel com equipamento adequado para permitir a sua cobertura Para al m disso os sistemas de comunica o em t neis necessitam de ser usados n o s por agentes ferrovi rios mas tamb m por servi os de emerg ncia Isto implica que o sistema de comunica o r dio a ser instalado em t neis ter que ser semelhante e com os mesmos requisitos dos servi os de emerg ncia O sistema de comunica o em t neis pode ser baseado quer no GSM R ou no GSM p blico ou para aumento da seguran a numa combina o das bandas de frequ ncia dispon veis do GSM Apresenta se a seguir diferentes tipos de solu es para uma cobertura GSM em t neis As solu es com repetidores s o ideais em aplica es r dio dentro de t nei
272. uer composi o nesse local geralmente sinalizado a amarelo ou a cinzento Itiner rio Autorizado a zona para onde o comboio est autorizado a avan ar ap s terem sido garantidas todas a condi es de seguran a atrav s de um P gina 5 Localiza o de Comboios Via R dio processamento inform tico neste caso o local encontra se sinalizado a verde ou a branco a Itiner rio realizado de uma linha geral da esta o para b Um segundo comboio aguarda a sua vez de avan ar para uma linha desviada a esta o c O comboio inicia o deslocamento para a linha desviada d Chegada de um terceiro comboio com itiner rio ja realizado pela linha geral Continua o do deslocamento do primeiro comboio e Fim do deslocamento do primeiro comboio Realiza o do itiner rio para o segundo comboio que aguardava entrada da esta o Figura 2 Localiza o de comboios 2 2 1 Circuitos de Via Os Circuitos de Via s o sistemas utilizados para uma localiza o mais precisa de comboios podendo variar o seu comprimento entre a emiss o e a recep o entre algumas dezenas de metros at aos 1500 metros aproximadamente S o bastante teis em zonas de esta o onde existe maiores necessidades de pontos de informa o precisa e tamb m porque permitem a detec o de um carril partido visto que utilizam nos como seus condutores Um Circuito de Via CdV constitu do essencialmente por 1 Um gera
273. uter Elektronisches WahlSystem Digital Digital Switching System Futuras Aplica es Frequency Division Multiple Acess Fast Frequency Shift Keying Frequency Modulation Functional Number Fibra ptica Full Rate Frequency Shift Keying Governmental Access Service Group Call Register Geometric Dilution Of Precision Fix Data Geographic Information System Geographic Position Latitude Longitude Pagina 145 Localiza o de Comboios Via R dio GLONASS NetBEUI P gina 146 GLObal naya NAvigatsionnaya Sputnikova Sistem GPS General Packet Radio Services in GSM Global Positioning System DOP and Satellites in View Global System for Mobile Communication Global System for Mobile Communication for Railway applications Satellites in View High Level Data Link Control protocol Horizontal Dilution Of Precision High speed Digital Subscriber Line Home Location Register HandOver Word High Speed Circuit Switched Data Hertz Information and Communication Networks Vertrieb Deutschland Instituto das Comunica es de Portugal IDentification Interface de Liga o ptico International Mobile Equipment Identify International Mobile Subscriber Identity Intelligent Network Internet Protocol Infra Red Integrated Services Digital Network Juntas El ctricas de Separa o Juntas Isolantes Juridical Recorder Unit Kilograma Local Area Code Interface de Alta Impedancia Local Area Network Location Based Servi
274. vel uma vez que as maiores perdas da capacidade da linha ocorrem devido s paragens nas esta es e nas manobras nos terminais Isto determina o intervalo entre comboios para dois minutos ou mais dependendo do sistema de sinaliza o usado Problemas similares existem em terminais onde o tempo dispon vel para cruzamentos s o cr ticos Os sistemas de sinaliza o de cant o m vel neste aspecto n o podem providenciar muita melhoria Menores intervalos entre comboios podem contudo ser conseguidos em sistemas onde os comboios s o menores com velocidades menores e com n veis de passageiros baixos Por m para linhas subterr neas modernos sistemas de controlo de ventila o e de fumo requerem uma separa o que permita a circula o do ar em horas criticas Se um sistema de sinaliza o de cant o m vel permitir uma separa o de 50 metros alguns arranjos adicionais na ventila o poder o ser necess rios encarecendo o sistema Isto pode reduzir os benef cios do sistema de cant o m vel O pre o real que verdadeiramente poder ser ganho por qualquer operador usando um sistema de cant o m vel est na redu o de equipamento ao longo da via e a redu o dos custos de manuten o Melhor rentabilidade e uma localiza o de falhas mais r pida pode ser tamb m poss vel com a tecnologia associada ao cant o m vel Se a transmiss o baseada em r dio est inclu da pode ser conseguida uma melhoria total Um outro factor

António José Duarte Figueiredo Guilherme dos Santos Localização

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