IBS Japan

AmtrakのEmpire Builder鉄道線の Chicago発SeattleおよびPortland行の複数のユニット（MU）は、旅の殆どを1つの車両編成で移動します。しかし、Spokane（分岐点）に到着すると複数ユニット（MU）は、1つがSeattle行の編成、そして他はPortland行の編成に夫々分割された短い車両として編成されます。このような列車を旅の途中で車両を分割する機能は、鉄道オペレータがリソースの活用および複数の市場向けの長距離旅客サービスのスケジュールのためにより効率的かつ柔軟な方法を提供する必要があります。さらに、複数ユニット（MU）列車がもたらす利点は、長距離都市間鉄道路線に限定されるものではありません。

行の途中で列車を分割する車両の再編成は、鉄道オペレータが都市間や首都圏の大量高速輸送鉄道システムの両方のためにエネルギーーの削減、より効率的にリソースを割り当てることを可能にします。国や都市により異なりますが一般的に例えば、地下鉄システムは、時間帯や既設により常にフルキャパシティで運用をする必要がない場合があります。それにより、オフピーク時により少ない車両編成また、旅客が多いピークの時間帯に多くの車両の増発を含む編成を再構成する機能は、エネルギーーコストと運用コストを削減します。

複数ユニット（MU）で構成された列車は、旅の途中で行き先変さらに伴う列車編成を再構成する必要がある場合、特に複数ユニットの編成内イーサネットネットワークの冗長性を保証するための課題が存在可します。まず、列車を再編成するために手動でネットワークを設定する場合は、イーサネットプロトコルの十分な知識が必要とされます。鉄道オペレータが、これを実行する方法がわからない場合、作業時間や人件費アップなどの増大が発生します。さらに、再編成（即ち、列車編成の追加または削減）の間に、それぞれのネットワークシステムのトポロジー変更の原因で再起動する必要があると、セキュリティ上の問題が発生する可能性があります。特に、旅客情報システムや乗客のWi-Fiアクセスといったオンボードサービスの破壊は、多くの乗客が困惑や動揺に繋がり全体的に顧客満足度を傷つける可能性が高くなります。

既存の冗長方式

ソリューションに必要な数は、冗長性を備えた鉄道オートメーションネットワークおよび複数ユニット（MU）のECN（Ethernet Consist Network＝編成内の支線LAN）を提供するために活用することができます。これらの中で最も一般的なものは、伝統的なリング・カップリング、高速スパニングツリープロトコル（RSTP）およびDRC(ダイナミック・リング・カップリング)があります。これらは、それぞれ自体に欠点と利点がありますが、その中でDRC(ダイナミック・リング・カップリング)は、複数ユニット（MU）のECNに対してユニークな冗長性要件に必要な優れたソリューションを提供します。

従来のリングカップリング：

リングカップリングは、複数ユニットのECN（Ethernet Consist Network＝編成内イーサネットネットワーク）の冗長性を保証するために使用する伝統的な方法です。プロセスには2つのステップがあります：

1. シングル編成のイーサネットスイッチを冗長リングの形成のために接続します。冗長性は、バックアップパスとしてリング内を1つのリンクに識別することにより冗長性が実現できます。通常、このバックアップパスのトラフィックは、パケットがエンドレスにリングを周るルーピングから防ぐためにブロックされています。しかし、リング内のアクティブパスの１つに障害が発生すると、バックアップパスが自動的に駆動され、それによってパケットは、リング内のすべてのスイッチと接続することができます。
2. 2以上の編成を組み合わせた列車編成を形成する場合、隣接する編成の個々の冗長リングは、大きな冗長ネットワークを形成するために一緒に"結合"します。この場合、列車オペレータは、イーサネットスイッチの設定ユーティリティをアクセスする必要があるため、どのリンクが"プライマリパス"として割り当てるか、どのリンクが"バックアップパス"として割り当てるかを手動で構成します。

欠点は、列車が編成を変更するたびに、列車オペレータは、カップリングトポロジを再構成する必要があります

Rapid Spanning Tree Protocol（高速スパニングツリープロトコル）：

高速スパニングツリープロトコル、略してRSTPは、多くのイーサネットスイッチ製造会社が彼らのマネージドスイッチ製品に実装しているオープン規格です。RSTPは、オンボードイーサネットスイッチの自動的な設定をサポートすることで、確かにプラスとなりますがRSTPの冗長性を使用する鉄道編成内ネットワーク上のノード数は、一般的に列車あたり40イーサネットスイッチと制限されています。さらに、RSTPを鉄道編成内ネットワークで再接続する場合、すべてのネットワーク伝送は、約3秒間ブロックされてしまいます。この僅か数秒間のネットワーク遅延は、一般的な企業ネットワーク内では許容されるかもしれませんが、長距離を運用する鉄道車両の旅客情報システム、CCTV監視システム、オンボードWi-Fiアクセスおよびマルチメディア・エンターテイメントサービスにおいて一時的に数秒でも停止することは、多くの鉄道乗客からのクレームの対象となります。

ダイナミック・リング・カップリング（DRC）：

列車のイーサネットスイッチは、どのポートを冗長ポートとしてまた、どのポートを通常ポートとして自動的に決定できる場合、従来のリングカップリングおよびRSTPの問題を克服することができます。これはまさに、ダイナミック・リング・カップリング（DRC）を提供する最大の利点です。DRCにより、各リング内の2ポートは、オペレータからのいかなる設定の要求を必要とすることなしに、どのペアを冗長モードに設定すべきかを自動的に識別します。DRCは、鉄道オペレータが迅速に運用効率を合理化しまた、設定エラーを最小限に抑え、列車接続編成および再接続をスムーズに実現することができます。

ダイナミックリングカップリングは、自動的に各リング内の2つのポートをオペレータの介入なしでアクティブまたは非アクティブにするかどうかを識別

2台の Moxaイーサネットスイッチは、リングカップリングスイッチとして接続されている場合、ダイナミック・リング・カップリングは、オペレータからの支援なしにどちらのポートを非アクティブとして設定また、ブロックするかを認識します。これにより 列車がMoxaの先進的な高速のリング冗長技術を享受することができます。また、同時に幾度も再配置するために十分な柔軟性があります。

その結果、DRCは、ヒューマンエラーがなくまた、CCTV監視、Wi-Fiアクセス、旅客情報システムに使用される編成内イントラネットワークデバイスからの干渉がなく自動的に1秒未満にネットワークの冗長リングを構成できます。

鉄道のために機能する冗長性

高いネットワークの可用性、信頼性、および効率性を重要な目的とする鉄道オペレータが長距離列車のための複数ユニット（MU）の編成内イーサネットネットワークを導入する際は、様々な考慮を必要とします。旅の途中で車両を再編成する場合、オンボードイーサネットスイッチのための自動設定をスピーディに提供するだけでなくダイナミック・リング・カップリング技術が編成内ネットワークのリカバリをMoxaのEN 50155マネージドイーサネットスイッチ上で1秒未満を保証します。さらに、編成内イントラリカバリを20ミリ秒未満で提供します。RSTPとは異なり、ダイナミック・リング・カップリングは、再オリエンテーションの間に編成内イントラネットワークが中断されることはありません。その結果、すべてのイーサネットネットワークサービスは、今日の長距離鉄道の乗客やオペレータがCCTV監視、Wi-Fiアクセス、旅客情報システム、公共アナウンスメントシステムおよびその他の多くに期待するようになり、旅の途中でカップリングスイッチを再編成する場合でも中断なく乗客がシームレスにサービスを享受することが可能となりました。

Moxaの最新IPベースのソリューションについては、「海外の鉄道入札に使える次世代スマート鉄道を支える最新の鉄道技術」をご覧ください。