控创E2Brain系列产品在庞巴迪列车管理系统中的应用_控创_E2Brain系列

控创E2Brain系列产品在庞巴迪列车管理系统中的应用

2011/12/2 14:24:33

庞巴迪依赖E2Brain模块化计算机

▶控创E2Brain模块化监视器列车管理系统

　　庞巴迪公司的AGC(Autorail Grande Capacité)是本地和长途旅行的最新一代区域列车的一部分。多达220名乘客随着AGC滑行，最高时速160km/h（100英里）。确保列车提供卓越的安全性、舒适性和价值是开发它的庞巴迪工程师的优先选择。这种列车管理系统硬件和内核功能都是控创开发的，它是庞巴迪实现这一目标的基础。

　　该列车管理系统的操作和监视使用的图形用户界面(GUI)基于控创集团（总部设在德国考夫博伊伦）的模块化计算机E2Brain模块。E2Brain是庞巴迪 GUI的RISC处理器核心，列车员和维修人员用它来访问列车管理系统。

　　列车管理系统作为列车的中枢神经系统，监控列车的核心功能以及管理面向乘客的舒适系统。GUI是与列车管理系统联络的中心点，它连接到列车上的以太网。可见元素是每个动车两端各个指挥站(conductor station)的触摸屏，它为列车员和维修人员提供了一个符合人体工程学的用户界面。该GUI设计的可直观使用；它实时提供信息，允许快速做决定，还尽可能快地处理来自触摸屏的输入。

　　电子铁路应用的EN50155标准对庞巴迪的GUI有很高的要求，不仅仅是简单的运行特征。该标准假定列车上的电子系统将需要每天24小时地运行30年，即无故障地运行约250,000小时。这意味着列车控制系统必须设计得可承受最恶劣的环境条件：宽温范围(-40℃~+85℃)、温度、振动和电源波动。即使热量聚集，因此热耗散必须留在狭窄的范围：容易出现故障的风扇在列车电子系统中是禁止的，只允许被动冷却技术。

高度可定制的载板上的COTS模块

　　自定义设计一个外壳将庞巴迪的GUI集成到列车驾驶室。至于IT平台，庞巴迪需要一个能持续列车30年寿命的解决方案，但是又要具有足够的灵活性，可以与未来更高性能的技术整合。他们确定的解决方案基于模块化计算机(COM)，处理器和相应的芯片已经集成在一个COM上，用一个自定义设计的底板结合，上面只有庞巴迪系统需要的接口。该应用特有的功能位于底板上，它用螺丝拧在COM上，无振动。

　　如果应用程序以后需要更高性能的CPU，可以更换COM，无需重新开发底板。当然，反过来也是如此：底板可以变更，无需更换COM。

　　因此，COM概念允许绵延列车整个使用期限的生命周期，从而提供更大的投资安全性。客户特有解决方案的开发工作集中在底板的设计上，它降低了推向市场的时间和开发成本。

RISC模块化计算机

　　庞巴迪的GUI解决方案基于控创的E2Brain模块。它们均配备RISC处理器，比如XScale或PowerPC，规格为75 mm x 115 mm。由于种种原因，RISC CPU是唯一列车管理系统的现实可用的可视化及操作解决方案。庞巴迪GUI是一个“硬”实时应用，需要极其快速的处理器，同时要具有最小的功耗和热量排放。要符合铁路建设标准，x86 PC处理器没有问题。为了实现必要的计算速度，x86处理器要求非常高的频率，这将消耗太多的能量，并产生太多的热量。此外，PC处理器比具有同样性能的RISC CPU昂贵很多。最后，庞巴迪GUI设计为一个薄型客户端，它即不需要也不使用x86芯片上的丰富功能。

　　为了长期可用性，也需要使用RISC处理器：如果用PC处理器，无法开发设计为使用30年的应用，因为处理器的产品寿命和可用性不到10年。另一方面，RISC处理器，“活”得长得多——如果它们的生产被提前淘汰，那么COM概念允许CPU“软”迁移，有助于平稳过渡。

　　庞巴迪 GUI使用E2Brain EB8245，用一个330MHz的飞思卡尔PowerPC，提供465 MIPS Dhrystone(2.1)性能：最大化计算能力，无需风扇，最低的功耗。至于数据处理，该载板提供高达512MB的SDRAM，高达32MB的焊接式Flash（133 MHz，64 Bit），1MB缓冲的SRAM和E2Prom，用于应用和配置数据。这种性能水平允许列车管理系统处理列车的各种舒适性、核心系统和维护功能，不会出现任何重大系统情况。执行时间关键的命令时没有必要实施软件控制的优先级例程。

　　除了纯粹的处理器性能，E2Brain EB8245为用户提供工业和列车上的实时应用所需的功能和接口。

　　电源设计为“单一来源”，3.3伏特。标准版本的E2Brain模块温度规定为0℃~70℃。也能提供庞巴迪要求的-40℃~+85℃宽温范围。模块强劲的散热和机械设计使它们能够胜任在极其苛刻的环境条件下使用，比如在列车上（铁路规范：S2水平）。用户界面在Linux上运行，因为Linux是其他几种庞巴迪列车上使用的标准系统。

一旦使用了COM，就始终使用COM

　　“因为强大的竞争压力规范着市场，庞巴迪总是挑战更具吸引力的价格以提供更好的解决方案的；对于要在所有情况下获得最佳和最具成本效益的解决方案的公司来说，这是至关重要的。模块概念和控创提供的关键GUI解决方案的高效实现证明这是可能的。”Freddy Guillaume表示。“对于庞巴迪来说，同用正确的方法创建解决方案的合作伙伴合作，与它们的实现能力同样重要。作为我们控创集团，既满足我们的产品、发展知识的要求，也满足我们的项目管理经验的要求。”

控创E2Brain系列产品

　　E2Brain COM提供了无数创建客户特有解决方案的机会，因为使它们成为GUI项目的优秀选择的优势在其他情况下也很重要。E2Brain上配备的各种处理器使得在除了操作和控制之外的地方也可以使用它们，比如在计算密集型任务中。它们的范围从使用80MHz 摩托罗拉MPC8xx处理器的EB860，到使用266 MHz IBM 405 PowerPC处理器的EB405，到使用330 MHz MPC8245处理器的EB8245，再到使用533 MHz英特尔XScale IPX425处理器的EB425，一直到飞思卡尔MPC8540/8541 PowerPC处理器；新的处理器还在不断地增加到这个范围内。