Anforderungen der Busse und Bahnen und die praktische Umsetzung von Ethernet auf Fahrzeugen des ÖPNV

VDV-Seminar: IBIS & Ethernet = IBIS-IP Anforderungen der Busse und Bahnen und die praktische Umsetzung von Ethernet auf Fahrzeugen des ÖPNV 24. Januar 2013, Köln Erfahrungen und Richtlinien aus Sicht von Daimler Buses E/EE / EvoBus / Erich Mecha / 24.01.2013 24.01.2013 1

Inhaltsverzeichnis: 1. Einführung, Erfahrungen aus IBIS- und Ethernet Integration 2. Status, Stand der Technik 3. Normen und Liefervorschriften 4. Roadmap Daimler Buses 5. Zusammenfassung und Ausblick 2

1. Entstehung und Entwicklung der IBIS-Systeme Zunehmender Einfluss auf die Fahrzeugintegration 2020 2010 2000 1980 1970 EBSF Projekt Telematik, Ferndiagnose, Bus-FMS Video- Überwachung Dienste / Services OLED Ticketing BiBo, CiCo Fahrgastzählung Fahrgast- Infotainment LED, LCD IRIS / Ampel- Steuerung Rollband Zielschild DVI, VGA Gigastar, Koax 1990 Digitale Radio RBL IBIS Bordrechner Ansage Verstärker Entwerter VDV IP-Kom-ÖV Funk RFID Antennen VDV-300 Neue Technologien WLAN, GPS, GSM, GPRS UMTS Ethernet, Switche AVMS, ITCS DPI Door-to-Door Routing 3

1. Erfahrungen aus IBIS Integration Schwerpunkte und Tendenzen Gemischte IBIS Architektur: IBIS Wagenbus und Ethernet. Anstieg von autonomen, nicht vernetzten Subsystemen. Weiterhin hoher Anteil von redundanten IBIS-Komponenten (z.b. Antennen, Audioquellen). Der Anteil der Komponenten mit Spannungsversorgung direkt von der Fahrzeugbatterie bzw. ohne Motorlauf ist gestiegen. Anstieg des Kabelvolumens und der Schnittstellen. Anstieg der Bauraumbelegung. Anstieg Antennenanzahl. Verschlechterung der Energie- und der Ökobilanz. Aufwand- und Kostenanstieg. 4

1. Erfahrungen aus Ethernet Integration Beispiele für Ethernet-Verkabelung als Kundensonderwunsch 5

2. Status, Stand der Technik Elektrik/Elektronik Architektur im Omnibus Die Elektrik/Elektronik-Architektur wird durch den CAN-Bus (ISO11898) bestimmt. Das CAN-Netzwerk besteht aus mehreren, untereinander verbundenen CAN-Systemen, z.b. Cabin-CAN, Powertrain- CAN, Door-CAN. Ethernet gehört nicht zur Standard Architektur im Omnibus. 7

2. Status, Stand der Technik Ethernet Architektur als Kundensonderwunsch Autonome Architektur, keine Anbindung an die Elektrik/Elektronik-Architektur des Fahrzeugs. Ethernet Switch Ethernet IBIS Bordrechner/Gateway 8

2. Status, Stand der Technik Ethernet Architektur als Kundensonderwunsch Teil-integrierte Architektur, Anbindung über ein Gateway an BusFMS. Ethernet Switch IBIS Bordrechner/Gateway Ethernet Fahrzeugsignale, BusFMS Fahrzeugschnittstelle, BusFMS 9

2. Status, Stand der Technik Ethernet-Basiskomponenten Ethernet-Switch Anschluss- Stecker Elektrische Leitung Eigenschaften M12, D-kodiert M12, D-kodiert Cat5e, 10/100/1000Base-T, Klasse D (100MHz), Leiteraufbau: flexibel Normen ISO 16750, ECE Regelung 10, EVO 132.40- -(ECE-R118.01) LV214 ISO 11801 und ISO 16553 LV212, EVO 132.40 - (ECE-R118.01) EBSF Konform 10

2. Status, Stand der Technik Bus-FMS Die führenden Bushersteller Europas bieten Bus-FMS seit 2006 an. Bei EvoBus wird BUS-FMS als Code EW10 seit Einsatz Euro 4 (März 2006) angeboten. Im September 2012 wurde Bus-FMS 00.03 veröffentlicht und befindet sich nun bei den Busherstellern in der Entwicklung. Bei EvoBus wird Bus-FMS 00.03 ab Q2.2013 verfügbar sein. Hinzu: Actual Engine Percent Torque High Resolution Fuel Consumption Aftertreatment 1 Diesel Exhaust Fluid Tank 1 Information TellTale Status: 19 Telltales hinzu 11

3. Normen und Liefervorschriften Vorgaben für elektrische Kabel und Komponenten 1-3 Einzelleitungen: LV112 (ISO 6722). Beschreibt u.a. den Aufbau einer Einzelleitung, die Prüfung der Materialeigenschaften auf mechanische, thermische und chemische Anforderungen. Mantelleitungen: LV212 (ISO 14572). Ähnlich LV112. Koaxialleitungen: LV213 Teil1. Ähnlich LV212, ergänzt um elektrische Übertragungseigenschaften, Dämpfungswerte usw. 13

3. Normen und Liefervorschriften Vorgaben für elektrische Kabel und Komponenten 2-3 Ethernetkabel: ISO 11801, ISO 16553 für elektrische Eigenschaften und LV212. Steckverbinder: LV214 beschreibt u.a. die Prüfvorschriften für elektrische Kontakte und Steckergehäuse. Brandschutz: EVO 132.40 (ECE-R118.01). Spezifiziert Brennverhalten von Innenraumausstattungs- und Isolationsmaterialien sowie elektrischen Leitungen und Komponenten. Das Kraftfahrt-Bundesamt (KBA) ist für die nationale Umsetzung der ECE-R118.01 verantwortlich und schreibt speziell akkreditierte Prüflabore vor. 14

3. Normen und Liefervorschriften Vorgaben für elektrische Kabel und Komponenten 3-3 Umgebungsbedingungen: ISO 16750, ISO 20653. Spezifikation von z.b. Temperaturgrenzwerten, Schutzklassen usw. Die Vorgaben sind abhängig vom Bauraum. Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): ECE Regelung Nr. 10 (gesetzliche Anforderungen). MBN 10284 (ISO/VDE Normen, die von Daimler angepasst werden; aktueller Stand der Technik) für Fahrzeuge und Fahrzeugkomponenten. 15

4. Roadmap Daimler Buses Flottenmanagement Neben der Bus-FMS-Schnittstelle bieten die OEMs teilweise proprietäre Schnittstellen für ihre eigenen Flottenmanagementsysteme an. Fleetboard, das Daimler-Flottenmanagementsystem für Trucks, ist seit 2011 in einer busspezifischen Variante verfügbar und kann über eine beliebige Bus-FMS-Schnittstelle versorgt werden (somit herstellerübergreifend nutzbar). Bei Bussen der Marken Mercedes-Benz und Setra kann Fleetboard ergänzend über einen Security Access eine vielfach größere Datenmenge nutzen. Alternative Flottenmanagement-Systeme werden kundenspezifisch integriert. 17

4. Roadmap Daimler Buses Flottenmanagement Kunde 3rd Party/Kunde 3rd Party Ortungssystem (z.b. GPS) Funk GPS Datenpräsentation (z. B. Web-Interface / Software-Client) Server (Internet oder lokal) Datenaufbereitung Datendistribution Bordrechner CAN Bordrechner Datenerfassung Zwischenspeicherung Kommunikationsmanagement FMS-Schnittstelle FPS 5 Datenquelle Sensorik 18

4. Roadmap Daimler Buses Telediagnose, Ethernet, Energiemanagement Telediagnose: In Entwicklung. Ethernet: Im Konzern auf der Roadmap. Mögliche Anwendung: Kamerabasierte Assistenzsysteme. Intelligentes Energiemanagement: In Entwicklung. 19

4. Roadmap Daimler Buses Bereitstellung von mehreren IBIS-Fahrzeugschnittstellen Anzahl Fahrzeug-Schnittstellen / Bauraumvolumen? Nachrüstung: IBIS-Sub-System 1 IBIS-System (Einbau im Werk) Im Werk Fahrzeug im Kundeneinsatz Fehlende Fahrzeugschnittstellen verursachen Kosten! 20

4. Roadmap Daimler Buses Bereitstellung von mehreren IBIS-Fahrzeugschnittstellen Anzahl Fahrzeug-Schnittstellen / Bauraumvolumen.. 3 2 Nachrüstung: IBIS-Sub-System 1 IBIS-System (Einbau im Werk) Im Werk Fahrzeug im Kundeneinsatz Der neue Mercedes-Benz Citaro verfügt über mehrere parallele Schnittstellen und zusätzliche Bauräume. Erweiterung auf weitere Baureihen. 21

4. Roadmap Daimler Buses EBSF: European Bus System Of The Future Integration der Fahrzeug-Schnittstellen gemäß EBSF-Vorgaben. Quelle: European Bus System of the Future, T236 EBSF Installation Requirements. 22

4. Roadmap Daimler Buses VDV: IP-KOM Einfluss auf die Fahrzeugarchitektur und die Integration. Quelle: VDV Status AK1 Juni 2012, VDV-DIN-AK-IBIS-IP. 23

5. Zusammenfassung und Ausblick Ethernet hält Einzug im ÖPNV. Zukünftiger Standard. Normen und Richtlinien geben den notwendigen Integrations-Korridor vor, und führen zu hoher Betriebs- und Fahrgastsicherheit. Daimler gestaltet aktiv den Markt mit Fleetboard, Telediagnose und Fahrzeugschnittstellen. Ethernet nimmt Einfluss auf die zukünftige Fahrzeugarchitektur: Cat7 Cat6 Cat5e Cat? IBIS Kundensonderwünsche Fahrzeug- Elektrik/ Elektronik Architektur IBIS Wagenbus Ethernet heute morgen CAN 25

Vielen Dank! 26