Industrie-PCs für Bahn- und Verkehrsanwendungen: Standards, Technologien und Innovationen

Robustheit und Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb:

PCs für Bahnanwendungen und Verkehrsmanagement müssen den rauen Umgebungsbedingungen angepasst sein – von Temperaturen, Staub und Feuchtigkeit über die Beanspruchung durch Schock und Vibration in Zügen, U-Bahnen und Bussen bis hin zum Schutz vor Vandalismus und unerwünschten Zugriff. Dabei ist außerdem die Eignung für den dauerhaften, wartungsfreien Betrieb zu beachten. PCs und Systeme, die speziell für industrielle Anforderungen entwickelt wurden, zeichnen sich hier besonders aus. Sie arbeiten oft ohne Lüfter und damit ohne mechanische Teile und basieren auf industrietauglichen Komponenten, die den Einsatz in einem erweiterten Temperaturbereich ermöglichen. Hinzu kommen Gehäuse, die für maximale Widerstandsfähigkeit ausgelegt sind.

Langzeitverfügbarkeit:

Ein weiteres wichtiges Kriterium für die Auswahl eines Industrie-PCs für Bahn- und Verkehrstechnik ist die Langzeitverfügbarkeit: Sie gewährleistet, dass ein Verkehrssystem über einen möglichst langen Zeitraum identisch verfügbar ist. Außerdem können Komponenten damit auch nach vielen Jahren im Betrieb identisch ersetzt werden. Das ermöglicht im Falle eines Defekts einen schnellen Austausch, ohne Anpassungen am Gesamtsystem vornehmen zu müssen.

Energieeffizienz und robuste Stromversorgung:

Ein breiter Eingangsspannungsbereich und Schutz vor Überspannungen stellen einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb sicher, auch bei kurzfristigen Störungen in der Stromversorgung. Außerdem können PCs mit flexibler Stromversorgung autark betrieben werden, zum Beispiel mit Photovoltaik beim Einsatz in Infrastruktur- und Verkehrsanwendungen. Immer wichtiger sind auch die Energieeffizienz und eine generell geringe Energieaufnahme der PC-Systeme. Das schont Ressourcen und spart Kosten.

Neben den grundsätzlichen Anforderungen für Industrie-PCs gelten für den Einsatz in Bahntechnik und Verkehr spezifische Normen und Standards, die insbesondere bei In-Vehicle-Anwendungen und in sicherheitskritischen Bereichen beachtet werden müssen. In den vergangenen Jahren ist die Einhaltung dieser Vorgaben zunehmend strenger geworden – völlig berechtigt und zum Beispiel in Folge des verheerenden Seilbahnunglücks in Kaprun (Österreich). Die wichtigsten Standards für Industrie-PCs in Bahnanwendungen und Verkehr sind:

 DIN EN 50155:  Diese europäische Norm legt die Anforderungen an elektronische Geräte in Schienenfahrzeugen fest. Dazu gehören Temperatur-, Feuchtigkeits-, Schock- und Vibrationsbeständigkeit sowie elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

 DIN EN 50562:  Definiert Prozesse, Schutzmaßnahmen und Dokumentationsanforderungen für die Sicherheit konventioneller elektrischer Bahnanlagen und -Anwendungen.

 DIN EN 45545:  Die Norm definiert die Brandschutzanforderungen für Materialien und Komponenten in Schienenfahrzeugen. Sie stellt sicher, dass Industrie-PCs den strengen Anforderungen an den Brandschutz genügen.

 DIN EN 60077-1 / 60077-2:  Norm für elektrische Betriebsmittel auf Schienenfahrzeugen. Diese Norm legt die allgemeinen Betriebsbedingungen für und Anforderungen an alle elektrischen Betriebsmittel fest, die in Hauptstromkreisen, Hilfsstromkreisen sowie in Steuer-, Regel- und Überwachungsstromkreisen usw. auf Bahnfahrzeugen installiert sind.

 DIN EN IEC 61373:  Diese internationale Norm spezifiziert die Anforderungen an die Vibrations- und Schockfestigkeit von elektronischen Geräten, die in Bahnfahrzeugen eingesetzt werden.

 ISO 26262:  Obwohl ursprünglich für die Automobilindustrie entwickelt, gewinnt diese Norm für funktionale Sicherheit auch in der Bahn- und Verkehrsbranche an Bedeutung, insbesondere bei autonomen und vernetzten Systemen.

Wie eingangs beschrieben kommen Industrie-PCs für den Einsatz in Schienenfahrzeugen und Verkehrsanwendungen in sämtlichen Formen und Varianten vor – von Industrial PC Systemen zum Einbau in Racks über Touch- und Panel-PCs bis hin zu Embedded Box-PCs in vielfältigen Gehäuseformen und mit unterschiedlicher Rechenleistung. Bei all diesen Systemen sind aktuell eine Reihe von häufigen technologischen Anforderungen und Trends erkennbar:

• Modulare Bauweise & Skalierbarkeit: Für flexible Anpassbarkeit, Erweiterbarkeit in der Zukunft und die Umsetzung von Produktvarianten eignen sich modulare Industrie-PCs. Je nach Anforderung und Projekt kann das auch durch ⇒ Bus-Erweiterungen für PCs realisiert werden. Für Skalierbarkeit sorgen PCs, die mit verschiedenen Prozessoren erhältlich sind, zum Beispiel mit der neuen ⇒ Intel Core Ultra Generation.
• Konnektivität & Cybersecurity: Internet of Things, Vehicle-to-everything (V2X) und das Teilen von Standort- und Fahrplandaten sowie weiterer Informationen in Echtzeit steigert die Sicherheit und Effizienz von Bahn- und Transportanwendungen. Industrie-PCs können dafür mit WLAN und Bluetooth sowie mit Modulen für die Datenübertragung in 5G-Netzwerken ausgestattet werden. Ein besonderes Augenmerk muss dabei auf der wachsenden Bedrohung durch Cyberangriffe liegen. Moderne IPCs bieten dafür erweiterte Sicherheitsfunktionen und Update-Fähigkeit. Eine besondere Technologie für die Vernetzung ist die ⇒ Zeit-Synchronisierung zur präzisen Positionsbestimmung autonomer und vernetzter Fahrzeuge.
• Edge Computing und KI: Immer komplexere Datenverarbeitungen bis hin zum Einsatz künstlicher Intelligenz finden direkt auf den PC-Systemen statt, ohne Einsatz von Cloud-Technologien oder externen Computern. Das wird durch immer höhere Rechenleistung der Prozessoren ermöglicht, sowie durch ⇒ GPUs, NPUs und andere Recheneinheiten, speziell für KI & Machine Learning, die in Industrie-PCs integriert werden.

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