Schnittstelle von Verkehrsüberwachungsgeräten zum FG4 EAK in Streckenstationen (VÜ-BUS)

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1 Schnittstelle von Verkehrsüberwachungsgeräten zum FG4 EAK in Dokument-Nr. Version Gültig ab Dokumenten- Status Verteilerstatus Arbeitsgruppe Anzahl Seiten öffentlich PLaPB Planungshandbuch der ASFiNAG AUTOBAHNEN- UND SCHNELLSTRASSEN-FINANZIERUNGS-AKTIENGESELLSCHAFT Rotenturmstraße 5 9, 1010 WIEN, Telefon +43 (0) , Telefax + 43 (0)

2 Änderungsberechtigte Name Firma / Abteilung Telefon - Nummer Fax - Nummer E - Mail Portschy Kurt ASFINAG BMG / E&M +43 (0) (0) kurt.portschy@asfinag.at Dokumentenfreigabe Erstellt von: Geprüft von: Prüfung gem. RL_012_ASF: Freigegeben von: Gesellschaft/Abt./Name Gesellschaft/Abt./Name Gesellschaft/Abt./Name Gesellschaft/Abt./Name Datum: Datum: Datum: Datum: Dokumentenhistorie Version gültig ab Dokumenten- Status Verteiler-Status Verantwortlicher Änderungsgrund öffentlich ASFiNAG Ersterstellung Druckdatum: Seite 2 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

3 Inhaltsverzeichnis 1 VORBEMERKUNG Allgemeines Haftung Sorgfaltspflicht VERFAHRENSBESTIMMUNGEN Prüfungen und Tests nach Auftragserteilung SPEZIFIKATION Leistungsmerkmale der TLS Allgemeines Funktionalität nach TLS Allgemeiner Systemausbau Ausgangspunkt Einsatz des VÜ-Geräts Einsatz eines VÜ-Repeaters Kommunikationsprotokoll Allgemeines Aufbau der OSI2-Schicht (serielle Kommunikation) Beschreibung Adressbyte Aufbau der OSI2-Schicht (TLSoIP Kommunikation) Aufbau der OSI7-Schicht Beschreibung VÜ-Identifier Anzeigeinhalt des WZG Druckdatum: Seite 3 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

4 1 VORBEMERKUNG 1.1 Allgemeines Das vorliegende Dokument dient der Standardisierung der Integration von Verkehrsüberwachungsanlagen in VBA Betriebsmittel. Zweck ist die Sicherstellung der übertragungstechnischen und funktionalen Interoperabilität. Diese Schnittstellenspezifikation ist vom AN verbindlich anzuwenden und umzusetzen. 1.2 Haftung Dieses Dokument wurde mit besten Wissen und Gewissen erstellt. Trotzdem können besondere Anforderungen (z.b. örtliche Gegebenheiten) an eine Planung erforderlich sein, welche in diesem Dokument nicht zur Genüge berücksichtigt sind. Es obliegt dem Anwender auf Basis seiner Prüf- und Warnpflicht die Konsistenz der Anforderungen im Hinblick auf die durchzuführende Planung zu prüfen und gegebenenfalls den Auftraggeber bei ordnungsgemäßer Sorgfalt erkennbaren Problemen zu warnen. 1.3 Sorgfaltspflicht Der Anwender dieses Dokuments hat bei der Umsetzung größte Sorgfalt anzuwenden und die Umsetzung derart zu gestalten, dass im Sinne des Auftraggebers das Leistungsziel erreicht wird Druckdatum: Seite 4 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

5 2 VERFAHRENSBESTIMMUNGEN 2.1 Prüfungen und Tests nach Auftragserteilung Seitens des Auftraggebers wird bei den Abnahmeprüfungen auf ein standardkonformes Verhalten der besonderer Wert gelegt und entsprechende Prüfungen bzw. Nachweise verlangt, welche sicherstellen sollen, dass eine Interoperabilität auch mit anderen Systemen problemlos sichergestellt ist. Es werden Tests auf folgenden 4 Stufen durchgeführt: a) Werksabnahme Labor / Kommunikationstest b) Tests zur Inbetriebnahme c) Probebetrieb d) Tests zur Übernahme Ziel der Tests ist der Nachweis, dass die Umsetzung des Projektes in allen Ausprägungen mit den vom Auftragnehmer eingesetzten Komponenten entsprechend des ggst. Planungshandbuches erfolgen kann und ggf. auftretende Fehler bereits frühzeitig vor der Erstinstallation erfasst und behoben werden können. Für den Fall der Nichterfüllung der jeweils spezifizierten Vorgaben hat der Auftragnehmer die Fehlersuche selbstständig weiter voranzutreiben und auch über die hier vorgegebenen Tests hinausgehende Untersuchungen durchzuführen (z.b. Untersuchen von Timingverhalten mittels Logic-Analyser, Digitaloszilloskop, IPSniffer, etc.). Ist eine Mängelbehebung im Rahmen der vom AN gewählten Lösung nicht möglich, so ist vom AN eine vertragskonforme alternative Lösung zu entwickeln. Das Test- bzw. Abnahmeprozedere muss in jedem Fall erneut durchlaufen werden. Druckdatum: Seite 5 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

6 3 SPEZIFIKATION 3.1 Leistungsmerkmale der TLS Allgemeines Nach TLS2002 gelten folgende Festlegungen für Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen: a) A Geschwindigkeitsüberwachung (FG8) b) A8 Anschluss einer Geschwindigkeitsüberwachungsanlage. Eine TLS2002 konforme Realisierung basiert auf einem optionalen FG8/EAK im VÜ- Gerät (A6.2.10) und einer direkten Verbindung vom VÜ-Gerät zu den relevanten FG4/EAK s über den VÜ Bus (A8) Funktionalität nach TLS2002 Das VÜ- Gerät muss zumindest folgende Funktionalitäten sicherstellen: a) Überwachung der FG254 ( Systemsteuerung ), z.b. dynamische Umadressierung der DE- Adressen b) Überwachung der FG4 ( Wechselverkehrszeichen und... ), z.b. Programmschaltung, Gruppen- DE s, Programm-Neuversorgung, Folgenummernüberwachung, Blind- und Testbetrieb, Anzeigen eines Anzeigequerschnittes verteilt auf mehreren EAK s. Die erforderliche Funktionalität im VÜ-Gerät ist vergleichbar mit der einer Unterzentrale, welche in diesem Zusammenhang nicht benötigt werden. Weiterhin ist das Protokoll zwischen FG4- EAK und VÜ- Gerät bzw. die Lokalbusüberwachung zum SM problematisch. So ist vorgesehen, dass das VÜ- Gerät selbstständig Abrufe erzeugen und eigene Jobnummern bzw. OSI3-Routingbytes vergeben kann. Da die Jobnummern bzw. OSI3-Routingbytes aber nicht mit der Unterzentrale / SM abgestimmt werden können, kann das dazu führen, dass der FG4- EAK von zwei unterschiedlichen Seiten die gleiche Jobnummer bzw. das gleiche OSI3-Routingbyte zugewiesen bekommt. Ein weiteres Problem stellen Gruppen- DE s dar, welche über einen Stellcode geschalten werden und auch nur eine Rückmeldung liefern. Auch das Ignorieren von herstellerspezifischen Telegrammen ist als sehr problematisch einzustufen, da die Funktionalität dem VÜ- Gerät nicht bekannt sein muss. Aufgrund der komplexen Funktionalität und der angeführten protokollbedingten Probleme werden für Neuentwicklungen von VÜ-Geräten die nachfolgenden Festlegungen zur Schnittstelle zu den FG4/EAK s getroffen. Das VÜ- Gerät bekommt zyklisch den aktuellen Anzeigeinhalt der WZG (einer oder mehrerer Anzeigequerschnitte), ohne den Aufbau und die Funktionsweise der einzelnen FG kennen zu müssen. Druckdatum: Seite 6 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

7 3.2 Allgemeiner Systemausbau Der allgemeine Aufbau des Systemkonzeptes wurde derart gestaltet, dass auch sehr komplexe Autobahnstrukturen einfach und effektiv überwacht werden können Ausgangspunkt Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für ein Verkehrsüberwachungssystem mit insgesamt 4 Anzeigequerschnitten, wie es in der Realität durchaus vorkommen kann. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass das vorliegende Beispiel im Wesentlichen auf die Möglichkeiten zur Erfassung des zufließenden Verkehrs aufmerksam machen soll. Der Anzeigequerschnitt am Kontrollpunkt muss nicht zwangsläufig vorhanden sein, weil es sich bei dem Kontrollpunkt um den Standort des Verkehrsüberwachungsgerätes handelt, welches nicht zwangsläufig an einem Anzeigequerschnitt positioniert sein muss. Hierbei ist der Begriff Anzeigequerschnitt nicht mit einem FG4-EAK zu verwechseln, auch wenn dies in der Regel der Fall sein wird. Es ist durchaus zulässig, mehrere Anzeigequerschnitte in einem FG4-EAK zu realisieren (also z.b. zwei VÜ-Busse in einem FG4- EAK) bzw. die Anzeigen mehrere FG4-EAK s in einem Anzeigequerschnitt zu integrieren (Anzeigen aus mehreren FG4-EAK s bilden einen mechanisch zusammenhängenden Anzeigequerschnitt). Ausgangspunkt für das Systemkonzept ist nicht der strukturelle Aufbau der Daten nach TLS, sondern der tatsächliche, mechanische Aufbau der Anzeigen auf der Autobahn. In Abbildung 1 existiert ein Kontrollpunkt zur Geschwindigkeitsüberwachung an einer dreispurigen Autobahn, welcher insgesamt aus drei Richtungen einen Verkehrszufluss aufweist. Jeder dieser Zuflusspunkte (Verkehrszufluss 1..3) besitzt eine andere Straßenund Anzeigentopologie und soll trotzdem in das Systemkonzept zur Verkehrsüberwachung eingebunden werden Einsatz des VÜ-Geräts Das VÜ- Gerät kann vier VÜ- Busse realisieren (siehe Abbildung 2). Jeder VÜ- Bus ist zuständig für eine bestimmte Anzahl von Anzeigen bzw. Anzeigenquerschnitte (Verkehrszufluss bzw. Kontrollpunkt) und kann durch eine RS422/ 485Verbindung (seriell) oder eine TCP/IP-Verbindung realisiert werden. Der Datenverkehr ist ein so genannter Einrichtungsverkehr, das heißt, alle Anzeigen senden zyklisch ihren aktuellen Anzeigeinhalt Einsatz eines VÜ-Repeaters Sollte die Anzahl der VÜ- Busse für das VÜ- Gerät zu groß sein, oder auf Grund der Entfernung der einzelnen Anzeigequerschnitte der Einsatz eines Modems notwendig werden, kann ein so genannter VÜ- Repeater (siehe Abbildung 3) zugeschaltet werden. Der VÜ- Repeater hat die Aufgabe aus mehreren physikalischen VÜ- Bussen einen VÜ- Bus zu bilden. Das heißt, dass er mehrere VÜ- Bus Telegramme zu einem VÜ- Bus Telegramm zusammenfasst. Druckdatum: Seite 7 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

8 3.3 Kommunikationsprotokoll Allgemeines Die Festlegung eines einheitlichen VÜ- Kommunikationsprotokolls zwischen Anzeigequerschnitt und VÜ- Gerät bzw. VÜ- Repeater hat zum Ziel, alle Komponenten gegenseitig austauschbar zu machen. Der syntaktische Aufbau des VÜ- Telegramms wird der TLS 2002 angelehnt. Bei Verwendung einer seriellen Kommunikation gelten die gleichen Bestimmungen wie bei der Anwendung von IEC (siehe TLS2002, Anhang 4). Bei Verwendung der Kommunikation über TCP/IP kommt die Spezifikation des TLS over IP- Protokolls zum Einsatz, welches in PLaNT beschrieben ist. In beiden Fällen gibt es einen OSI2-Teil (Sicherungsschicht) und einen OSI7-Teil (Anwendungsschicht - VÜ- Daten). Da die Kommunikation zwischen Anzeigequerschnitt und VÜ- Gerät bzw. VÜ- Repeater einen Datenverkehr ausschließlich in Richtung VÜ- Gerät vorsieht, kann das OSI2-Protokoll sehr einfach gehalten werden. Bei der seriellen Kommunikation wird auf Telegrammquittungen vollständig verzichtet, ein Kommunikationsausfall wird lediglich durch das Ausbleiben der Telegramme im VÜ- Ge rät bzw. VÜ- Repeater erkannt. Bei der Kommunikation über TLS over IP werden vom VÜ- Gerät in Richtung Anzeige querschnitt lediglich die Keep-Alive - und Quittungstelegramme gesendet. Der Anzeigequerschnitt selber benötigt keinerlei Telegramminformationen vom VÜ-Gerät, da er bei Kommunikationsausfall auch keinerlei Reaktionen durchzuführen hat. Die Erkennung eines Kommunikationsausfalls erfolgt durch das Ausbleiben der VÜ- Daten im VÜ- Gerät bzw. im VÜ- Repeater. Die Zeitspanne für das Sendeintervall der VÜ- Daten (Intervall 100 bis [ms]) bzw. die Zeitspanne für die Erkennung des Kommunikationsausfalls ist parametrierbar zu halten. Als Grundeinstellung für das Sendeintervall sollten 100 [ms] verwendet werden. Die Zeitspanne für die Erkennung des Kommunikationsausfalls sollte maximal die doppelte Sendeintervallzeit betragen. Sollte es zu einem Kommunikationsausfall kommen, sind die Messungen im Vorfeld des Kommunikationsausfalls (maximal doppelte Sendeintervallzeit) zu verwerfen. Beim Wechsel der Anzeigeinhalte muss ebenfalls geprüft werden, ob die Messungen im Vorfeld verworfen werden müssen. Abweichend vom festen Sendeintervall muss bei Änderung eines Anzeigeinhaltes in einem WVZ spontan ein neues Telegramm generiert und der Anzeigeinhalt dem VÜ- Gerät bzw. dem VÜ- Repeater mitgeteilt werden. Anschließend setzt das zyklische Sendeintervall neu auf. Der VÜ- Repeater darf ein selbst erstelltes Telegramm an das VÜ- Gerät nur dann weiterleiten, wenn alle Anzeigeinhalte der Anzeigequerschnitte aktualisiert worden sind, bzw. wenn mindestens ein Anzeigeinhalt sich geändert hat und Kommunikation auf allen VÜ- Bussen besteht. Druckdatum: Seite 8 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

9 3.3.2 Aufbau der OSI2-Schicht (serielle Kommunikation) Beschreibung Die OSI2-Schicht ist syntaktisch identisch mit dem in der TLS bekannten seriellen Protokoll nach IEC (siehe TLS2002, Anhang 4) für Lokal- und Inselbustelegramme. Es ist ausschließlich der Telegrammtyp Langtelegramm - variable Länge zu verwenden. Position Inhalt Erläuterung Byte 1 0 x 68h Startbyte 1 Byte 2 5 bis 255 Längenbyte 1 Byte 3 5 bis 255 Längenbyte 2 (Wiederholung Längenbyte 1) Byte 4 0 x 68h Startbyte 2 Byte 5 0 x 44h Steuerbyte (Erläuterung siehe unten) Byte 6 1 bis 254 Adressbyte (Erläuterung siehe unten) Byte... VÜ- Daten Byte 0 bis 255 Prüfsumme (Addition Byte 5+(6+n)) Byte... 0 x 16h Endzeichen Steuerbyte: Primary Funktion Erlaubte Funktionen: send/no reply Funktion 4 DNR Adressbyte Das Adressbyte kennzeichnet den Identifier des VÜ- Busses. Jeder VÜ- Bus, welcher ohne VÜ- Repeater an das VÜ- Gerät angeschlossen wird, bekommt eine eindeutige Adresse im Bereich von 1 bis 199. Jede Verbindung zwischen VÜ- Repeater und VÜ- Gerät bekommt eine Adresse im Bereich von 200 bis 209. Die Adressen im Bereich von 210 bis 254 sind für Testzwecke reserviert. Die Adressen 0 und 255 werden nicht verwendet. Die Adressen der VÜ- Busse für ein VÜ-Gerät dürfen nur einmal vergeben werden Aufbau der OSI2-Schicht (TLSoIP Kommunikation) Die OSI2-Schicht ist syntaktisch identisch mit dem in der TLS bekannten TLSoIP- Protokoll für TCP/IP basierte Verbindungen. Als Telegrammtyp wird der im TLSoIP- Protokoll reservierte MsgTyp 0000 mit der Version 0001 verwendet. Die Rollen der TCP/IP Verbindung, Server und Client sind mit dem AG abzustimmen. Druckdatum: Seite 9 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

10 Position Inhalt Erläuterung Byte 1 0 x 68h Startbyte Byte 2 0 x 01h Telegrammtyp Byte 3 0 bis Sequenznummer Low- Byte Byte 4 High- Byte Byte 5 0 bis 255 Reserve Byte 6 0 bis 255 Reserve Byte 7 0 bis 255 Längenbyte Low- Byte Byte 8 0 High- Byte Byte 9 0 Extra- High- Byte Byte 10 0 Extra- Extra- High- Byte VÜ- Daten Aufbau der OSI7-Schicht Beschreibung Die OSI7-Schicht beinhaltet die VÜ- Daten. Die VÜ- Daten bestehen aus einer festen Anzahl von Datensätzen, wobei jeder Datensatz aus zwei Bytes besteht. Das erste Byte beinhaltet den VÜ- Identifier und das zweite Byte den Anzeigeinhalt des WZG. Sollte die Anzahl der Datensätze vom parametrierten Wert abweichen ist das gesamte Telegramm zu verwerfen. Position Inhalt Erläuterung Byte 7 1 bis 126 Anzahl der WZG Byte 8 1 bis 255 VÜ- Identifier des WZG 1 Byte 9 0 bis 225 Anzeigeinhalt des WZG 1 Byte 10 1 bis 255 VÜ- Identifier des WZG 2 Byte 11 0 bis 225 Anzeigeinhalt des WZG 2 Byte... Byte... 1 bis 255 VÜ- Identifier des WZG n Byte... 0 bis 255 Anzeigeinhalt des WZG n VÜ-Identifier Jeder WZG bekommt einen VÜ- Identifier. Der Identifier darf pro VÜ- Gerät nur einmal vergeben werden und kennzeichnet den WZG mit seinem Standort und Anzeigeinhalten eindeutig Anzeigeinhalt des WZG Der Anzeigeinhalt des WZG gibt den aktuellen sichtbaren Zustand der Anzeige wieder. Druckdatum: Seite 10 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS

11 Bei aktiv leuchtenden Zeichen ist zusätzlich ein Helligkeitsgrenzwert zu parametrieren. Dieser Grenzwert beschreibt die Helligkeit ab der das Zeichen als ausgeschaltet gewertet werden muss. Der Inhalt des Bytes für den Anzeigeinhalt ist anlagenspezifisch und muss nicht identisch zum WVZ- Code der Unterzentrale sein. Trotzdem sollten sich die Werte an den Codierungen und Empfehlungen der TLS2002 orientieren (TLS2002, Anhang 7, Liste der WVZ-Code ). Alle an einem VÜ- Gerät angeschlossenen Anzeigequerschnitte bzw. Zeichen müssen dieselben Werte (WVZ- Codes) für identische Anzeigeinhalte verwenden. Folgende Werte für den Anzeigeinhalt sind reserviert: a) 00h Anzeige ist ausgeschalten (dunkel) bzw. defekt b) 01h bis FFh Anzeigeinhalt des WVZ Die Parametrierung der VÜ-ID s, der Codierung der Anzeigeinhalte und Helligkeitsgrenzwerte erfolgt im FG4 EAK. Druckdatum: Seite 11 von 11 Dokumentname: PLaPB VÜ-BUS