Der Ethernet Switch für die Straßenbahn – das muss er können

So entstehen Anforderungen an Ethernet-Switches für Straßenbahnen

Den Fahrgästen eine angenehme Fahrt anbieten zu können, ist oberstes Ziel eines jeden Verkehrsbetriebs. Dazu gehört auch eine hohe Servicequalität, die in modernen ÖPNV-Fahrzeugen größtenteils durch die Technik bestimmt wird. Personenzählsysteme sind ausschlaggebend für eine optimale Fahrzeugauslastung. Überwachungskameras verhelfen zu mehr Sicherheit und Ordnung in der Straßenbahn. Diese sowie viele andere Geräte können sich an Bord des Fahrzeugs befinden. Sie nutzen ein Netzwerk, das von Switches bereitgestellt und kontrolliert wird. Die Netzwerkanforderungen bestimmen also darüber, was ein Ethernet-Switch für den Einsatz in S-Bahnen können muss.

Wie groß sind Flotte und Straßenbahnen?

Für kleinere Verkehrsbetriebe mögen einfachere Switches ausreichen, um den Fahrgästen einen guten Service anbieten zu können. Um das Personenzählsystem, die Entwerter und den Boardrechner miteinander zu verbinden, muss der Switch nicht viel können, außer qualitativ und langlebig sein, einfach zu bedienen, kompakt und möglichst kostengünstig.

Betreiber von Straßenbahnen haben jedoch deutlich höhere Ansprüche an Switches. Die Fahrzeuge sind groß und zeichnen sich durch komplexe digitale Systeme aus, die ein i.d.R. überdurchschnittlich hohes Fahrgastaufkommen bedienen sollen. Entsprechend hoch sind auch die Anforderungen an die eingesetzten Ethernet-Switches – sowohl in Bezug auf ihre Funktionalitäten, als auch auf ihre Portdichte.

Für welche Anwendungen soll der Switch eingesetzt werden?

Je nachdem, für welche und wie viele Anwendungen ein Switch zum Einsatz kommt, sind vor allem folgende technische Eigenschaften von Bedeutung:

• Portanzahl: Jedes Onboard-Gerät benötigt einen eigenen Port, an den es angeschlossen wird. Auf diese Weise wird auch die Portanzahl bestimmt, die jeder Switch im Netzwerk haben soll.

• Portbasierte Verteilung der IP-Adressen (DHCP): Dadurch bekommt jeder Netzwerkteilnehmer seine einmalige IP-Adresse zugewiesen und kann mit anderen Komponenten im Netzwerk kommunizieren.

• Stromversorgung über den Switch (PoE): Einige Onboard-Geräte erfordern Power over Ethernet. Um dies zu gewährleisten, soll der Switch über ausreichend PoE-Ports verfügen.

• Trennung der Kommunikationskanäle (VLAN): Vor allem in geteilten Netzwerken kann sich z.B. aus Sicherheits- und Datenschutzgründen der Bedarf nach einer Trennung der Kommunikationskanäle der einzelnen Geräte ergeben.

• Ausfallsicherheit: Anspruchsvolle Netzwerke, wie sie in Trams und S-Bahnen vorzufinden sind, benötigen zusätzliche Absicherungen gegen Fehler und Ausfälle. Switches mit integriertem Bypass-Relais garantieren einen unterbrechungsfreien Informationsfluss durch sofortige Umleitung der Daten im Falle von einem oder mehreren Ausfällen. Dies ist insbesondere bei Ring-Topologien, die an sich komplexer sind und deswegen ein Extra an Sicherheit benötigen.

• Bordnetzspannung: Die gängige Spannung von 24 Vdc kann bei manchen Straßenbahnen abweichen. So weisen manche Schienenfahrzeuge eine Spannung von 36 Vdc auf. Ethernet Switches, die für den Einsatz in S- und U-Bahnen bzw. Trams konzipiert sind, können auch einer höheren Spannung standhalten.

Wie hoch ist der Digitalisierungsgrad in Ihrem Betrieb?

Digitale Geräte in Straßenbahnen bzw. Trams erfordern die Verwendung geeigneter Switches. Je digitalisierter ein Fahrzeug, desto anspruchsvoller sein IP-Netzwerk und entsprechend auch die Ethernet Switches. Denken Sie dabei auch an Digitalisierungsprojekte, die sich innerhalb der nächsten Jahre ergeben könnten.

Welche Topologie hat das IP-Netzwerk?

Schienenfahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs weisen i.d.R. komplexere Onboard-Netzwerke auf, die oft als Ring-Topologie ausgeführt werden. Diese haben einen Vorteil: Tritt an einem Gerät ein Fehler auf, so verläuft die Datenkommunikation einfach in die andere Richtung. Aufgrund ihrer Komplexität werden Ring-Topologien mit Hilfe von Managed Switches umgesetzt, die über intelligente Verwaltungsfeatures (Spanning Tree) verfügen und dadurch auch im Fehlerfall für die reibungslose Funktion des Netzwerks sorgen.

Hat der Switch die erforderlichen Zulassungen?

Genauso wie andere Komponenten und Geräte, die in Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs eingebaut werden, unterliegen auch Ethernet Switches speziellen Vorschriften für Schienenfahrzeuge: EN 50155 beschreibt die elektrischen sowie die Umweltbedingungen für den Betrieb; EN 50121 die Anforderungen hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV); EN 45545 die Brandschutzanforderungen. Eine Konformitätserklärung durch den Hersteller und ein technischer Prüfbericht eines akkreditierten Labors bescheinigen die Einhaltung dieser Normen.