Hsgjahdjkahdamuhammad [620550]

UNIVERSITATEA „ POLITEHNICA ” DIN BUCUREȘTI
FACULTATEA TRANSPORTURI

Departamentul Telecomenzi și Electronică în Transporturi

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator științific
Sl.Dr.Ing. Maria Claudia Surugiu Absolvent: [anonimizat] 2017

UNIVERSITATEA „ POLITEHNICA ” DIN BUCUREȘTI
FACULTATEA TRANSPORTURI

Departamentul Telecomenzi și Electronică în Transporturi

Monitorizarea vagoanelor pe
calea ferată utilizând
identificarea prin
radiofrecvență

Coordonator științific
Sl.Dr.Ing. Maria Claudia SURUGIU Absolvent: [anonimizat] 2017

Cuprins
CAPITOLUL 1. MONITORIZAREA VAGOAN ELOR PE CALEA FERATĂ …………….. 1
1.1 IDENTIFICAREA PRIN RA DIOFRECVENȚĂ ………………………….. ………………………….. …… 1
1.1.1 Beneficiile unui sistem RFID ………………………….. ………………………….. …………….. 1
1.1.2 Funcționarea unui sistem RFID ………………………….. ………………………….. ………….. 1
1.1.3 Aplicații ale sistemului RFID ………………………….. ………………………….. …………….. 2
1.2 MARCAREA VEHICULELOR FEROVIARE ………………………….. ………………………….. …….. 4
1.2.1 Marcajul unificat al vehiculelor feroviare ………………………….. ………………………… 4
1.2.2 Marcajul numeric ………………………….. ………………………….. ………………………….. 5
CAPITOLUL 2. STADIUL ACTUAL LA NI VEL NAȚIONAL ȘI INTE RNAȚIONAL
AL MONITORIZĂRII VAG OANELOR PE CALEA FER ATĂ ………………………….. …………. 8
2.1 SISTEMUL NAȚIONAL – SINMAR -TMM ………………………….. ………………………….. …… 8
2.2 SISTEME INTERNAȚIONAL E ………………………….. ………………………….. …………………….. 9
2.3 ALTE SISTEME DE MONIT ORIZARE FOLOSITE LA CALEA FERATA ………………………….. 11
2.3.1 EIRENE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 11
2.3.2 GSM -R ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 17
2.3.3 Sistemul ERTMS/ETCS ………………………….. ………………………….. ………………….. 18
2.3.4 SATLOC ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 20
CAPITOLUL 3. RFID -IDENTIFICAREA PRIN R ADIOFRECVENTA …………………….. 23
3.1 STRUCTURA SISTEMULUI DE INDENTIFICARE ………………………….. ……………………….. 23
3.1.1 Desc riere schema bloc ………………………….. ………………………….. …………………….. 24
3.1.2 Transponder / eticheta RFID ………………………….. ………………………….. ……………. 24
3.1.3 Cititor RFID ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 25
3.1.4 Interfață HF ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 25
3.1.5 Unitatea de comandă ………………………….. ………………………….. ………………………. 26
3.1.6 Mijloace de tip middleware RFID ………………………….. ………………………….. …….. 26
3.1.7 Interfață de citire ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 27
3.1.8 Procesor și stocare de date ………………………….. ………………………….. ……………….. 27
3.1.9 Interfață de aplicație ………………………….. ………………………….. ……………………….. 27
3.2 PARAMETRII FUNCȚIONAL I AI SISTEMULUI ………………………….. ………………………….. . 28
3.2.1 Construcția unui sistem de operare RFID ………………………….. ……………………….. 28
3.2.2 Adaptarea impedantei la etichetele RFID ………………………….. ……………………….. 29
3.2.3 Codarea informațiilor scrise în etichete ………………………….. ………………………….. 33
CAPITOLUL 4. RFID PE CALEA FERATĂ ………………………….. ………………………….. ……. 34

4.1 STRUCTURA SISTEMULUI ………………………….. ………………………….. ……………………… 34
4.1.1 Aplicații majore ale sistemelor RFID ………………………….. ………………………….. … 37
4.1.2 Schema electrica a sistemului ………………………….. ………………………….. …………… 41
CAPITOLUL 5. PREZENTAREA MODULELO R PROIECTULUI ………………………….. 43
5.1 ARDUINO UNO R3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 43
5.2 CITITORUL RFID ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 44
5.3 ETICHETA RFID ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 48
5.4 CONVERTOR DE NIVEL LOGIC BIDIRECTIONA TX-RX………………………….. 48
5.5 SERVOMOTORUL ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 50
5.6 SCHEMA BLOC A SISTEMU LUI PROPU S ………………………….. ………………………….. …….. 51
5.7 SCHEMA ELECTRICA A SI STEMULUI PROPUS ………………………….. …………………………. 52
5.8 SCHEMA LOGICA ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 53
CAPITOLUL 6. ANALIZA FIABILITĂȚII SISTEMULUI ………………………….. …………… 54
6.1 TIPURI DE FIABILITATE ………………………….. ………………………….. ………………………… 56
6.2 MENTENABILITATEA ȘI I NDICATORII ACESTEIA ………………………….. ……………………. 57
6.3 CALCUL DE FIABILITATE ………………………….. ………………………….. ………………………. 59
CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 60
ANEXA 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 61
DICTIONAR EXPLICATIV DE TERMENI SI ABREVI ERI ………………………….. …………… 63
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 66

Memoriu justificat

În secolul XIX , deoarece totul în jur se dezvoltă, nevoile de materii prime și materiale
cereau crearea unor mijloace de transport cu capacități mai mari, mai puternice, sigure în
exploatare și care să se deplaseze cu viteze mari.Existența unei țări și dezvoltarea economică a
acesteia nu se poate face fără transporturi. Fără transporturi circulația materiilor și a
oamenilor ,legăturile între regiuni cu materii prime prelucrabile,desfacerea și distribuirea
marufurilor nu ar putea avea loc. Participarea la integrarea comunităților umane,la
dezvoltarea economică mondială și cel mai important la creșterea niveluui de civilizație.Toate
acestea au fost posibile prin intrmediul transporturilor.
Mai târziu o gama largă de tehnologii diverse, denumite împreună sisteme inteligente
de transp ort (ITS – Intelligent Transport Systems), oferă răspuns la multe dintre problemele
referitoare la transport. Sistemul ITS se bazează pe un ansamblu de tehnologii, precum cele
specifice prelucrării informației, comunicațiilor, controlului și electronicii.
Dezvoltarea tehnică și -a făcut simțită prezența în domeniu traficului feroviar și a
determinat extinderea rețelelor de cai ferate,creșterea gredului de confort al călătoriei,creștere
a vitezei de deplasare a trenurilor.
Transformările serioase și rapide ca re au avut loc în lume au determinat și pe plan
feroviar modificări care au impulsionat creșterea relațiilor de colaborare între diverse
administrații ale cailor ferate europene pentrua stabiliii o strategii comună în ceea ce privește
îmbunătățirea presta țiilor, eficientă investițiilor, orientarea cercetării științifice.În această
etapă de colaborare internațională a cailor ferate, pentru a face față concurenței altor mijloace
de transport s -au luat măsuri defensive ,respectiv mărirea productivității infr astructurii și a
materialului rulant dar și prin sporirea eficienței tehnice.
În acest sens U.I.C.(Internațional Union of Railways) realizează cercetări prospective
pentru viitorul cailor ferate, în cadrul sistemelor de transport, în continuă dezvoltare și pentru
optimizarea activității cailor ferate.
În domeniu feroviar o acțiune importantă ce trebuie efectuată de multe servicii ITS
este achiziționarea datelor referitoare la trafic și condițiile caii ferate.Acest lucru se poate face
prin senzori de trafic ,localizarea trenurilor prin sisteme de poziționare geografică și
monitorizarea automată a vagoanelor utilizând identificarea prin radiofrecvență.
Tehnologia identificării prin radiofrecvență (RFID) presupune stocarea informațiilor
prin intermediul unor cipuri electronice integrate în etichete (tag -uri) RFID Acestea putând fi
citite de la distanță de câțiva metri prin unde radio.
În prezent, etichetarea cu tag -uri RFID a fiecărui produs în parte este încă un spiratie,
deoare ce costurile sunt destul de sem nificative.În schimb, se utilizează pe scară tot mai largă
etichetarea RFID a cutiilor colective și a paleților, aducând beneficii ce justificare investiția

în echipamente. Aparitia tehnologiei de identificare prin radio -frecvența (RFID),a stârnit multă
vâlvă.. Prezentată acum mai bine de 30 de ani drept tehnologia care va revoluționa o varietate
largă de domeniie, RFID a contribuit într -adevăr, în proporții diferite, la succesul marilor
companii și grupuri de retail din lume.
Tehnologia RFID devine tot ma i mult parte integrantă a lanțurilor de distribuție și
retail, marile companii din retail au implementat și utilizează de multă vreme soluții RFID.
În proiectul de licență este descrisă și analizată cea mai folosită metodă de identificare a
mijloacelor de transport feroviar.Pentru a demonstra capabilitatea,ușurință folosirii și eficientă
tehnologiei RFID s -a simulat o trecere la nivel cu calea ferată cu detecția vehicululi feroviar
cu ajutorul cititoarelor RFID.

1
Capitolul 1. Monitorizarea vagoanelor pe calea ferată
1.1 Iden tificarea prin radiofrecvență
Identificarea prin radiofrecvență este cea mai avansată metodă de colectare automată a
datelor.RFID este un sistem de identificare asem ănător ce necesită un cititor și tag -uri speciale
sau cartele atașate/integrate în obiecte. Se utilizează reflecția unui fascicul luminos peste
eticheta care conține tipărit c odul,iar RFID folosește un câmp de radio frecvența de putere
mica.Acest câmp nu necesită o poziționare precisă a obiectului la citire,penetrează orice
material nemetalic nef iind necesar contactul direct cu echipamentul de citire.
Cele mai simple aplicații de proximitate pot fi comparate cu sistemele cod de bare, dar
cele mai sofisticate produse RFID pot interfață cu senzori externi pentru măsurarea unor
parametrii specifici, sau chiar sisteme GPS (Global Positioning Satellite system) pentru
urmărirea poziției unor obiecte cu ajutorul sateliților.
RFID se dorește a fi o metodă adițională de colectare a datelor ce poate fi utilizată
singular sau în combinație cu alte metode. Fi ecare formă de colectare a datelor are avantaje
proprii și un viitor utilizator trebuie să evalueze beneficiile fiecărei metode când dezvoltă un
sistem ce rezolva o problema particulară [1].
1.1.1 Beneficiile unui sistem RFID
Asemănăt or cu alte tehnologii de identificare sistemul RFID a jută la colectarea mai
rapidă a datelor și de asemenea lipsa factorului uman elimina încetinirea aunmitor procese și
erorile ce pot apărea.Spre deosebire de celelalte tehnologii de indetificare care nece sită
condiții speciale de operare,. (ex : cod -ului de bare este necesară asigurarea unui mediu fără
interferențe optice,cartelă telefonică impune contacte curate pentu tranferul datelor ) RFID
este folosit în medii variate.
Etichetele și cititoarele RFID n u conțin părți în mișcare,intre ținerea lor fiind foarte redusă.Pot
funcționa în medii cu ulei,umezeaza,praf.
1.1.2 Funcționarea unui sistem RFID
Sistemele RFID sunt formate din trei componente – un cititor , un transponder (tag de
radiofrecvență) și un compute r sau orice alt sistem de procesare a datelor [1].
Figură 1. Structura și funcționarea unui sistem RFID [1]

2
Sistemele RFID u tilizează transmisia prin radio frecvența. Cititorul conține
componente electronice care emit și recepționează un semnal spre și de la eticheta de
proximitate, un microprocesor care verifică și decodifică datele recepționate și o memorie
care înregistrează datele. Antena ce poate fi încor porata cititorului sau separata de acesta
permite transmisia și recepția datelor .
Eticheta conține un cip electronic ce face posibilă comunica ția cu cititorul. Acesta are
și o secțiune de memorie cu rol de stocare a codurilor de identificare sau alte date , fiind
activată odată cu comunicația.Câmpul electromagnetic emis de cititor într -o anumită zona
depinde de frecvența sistemului și de dimensiunile antenei.Când eticheta se află în zona
câmpului emis,semnalul generat de cititor este recepționat și se încep e comunicarea între cele
două.Semnalul generat de cititor oferă atât informații temporale cât și energia suficientă
pentru asiguraea funcționarii etichetei.
Când cititorul recepționează datele transmise de eticheta le decodifică și le supune
unui test de v alidare (CRC – cyclic redundancy check). Dacă datele sunt valide, sunt transmise
apoi unui computer prin intermediul unui protocol de comunicație
(ex: RS232, RS485).
1.1.3 Aplicații ale sistemului RFID
RFID este utilizat într -o arie mare de aplicații și domenii.
Controlul accesului
Controlul accesului se face prin cartele de proximitate purtate de angajați sau
vizitatori.Cititoarele sunt montate la uși de acces,intrarea parcarilo r sau în locuri de acces
special amanajate unde este necesar controlul accesului.
Când un deținător trece cartelă prin apropierea unui cititor ușa este deblocată numai dacă
persoană este autorizată pentru a trece.Înregistrările timpilor de intrare și de ieșire pentru
fiecare persoană sunt păstrate în memoria cititorului pentru o examinare și procesare
ulterioară,folosite la calculul pontajelor sau pentru plata utilizării parcărilor.
Sistemul poate fi folosit pentru a determina dacă o persoană se află sau nu într -o clădire în
situații de urgență sau pentru pacienții din spitale sau clinici d e tratament
Cartelele de club
Acestea sunt utilizare de către grupuri limitate de persoane respectiv membrii unor
cluburi sau clienți preferați.Acesta funcționează că și cartelele de control acces pentru a valida
accesul consumatorului la servicii special e,reduceri sau alte facilități.
Managementul deșeurilor
Pentru un mai bun control și operare agențiile de colectare a deșeur ilor utilizează
sistemele RFID. Etichetele sunt montate pe containere de deșeuri,cititoarele aflându -se pe
autovehiculele transportoa re.Acestea două lucrează împreună pentru a identifica clienții,tipul
deșeurilor,iregistrarea cantității și procesarea plăților.
Controlul servirii în cantine și restaurante
Cartele sau mici taguri RFID sub formă unei brățări permit o identificare ușoară a
angajaților și accesul la un sistem de vânzare automat (point of sale). Odată ce comandă a fost
corect introdusă, tagul este utilizat pentru a valida corectitudinea ei. Când comandă este gata
pentru servire, următorul angajat poate să facă comandă și să a ccepte plata. Utilizarea RFID
pentru permiterea accesului la finalizarea comenzii asigura calcularea unei corecte sume în
vederea plății pentru fiecare persoană. Rezultatul este rapid și exact, servirea fiind promptă,
clientul fiind pe deplin mulțumit.

3
Credite și tranzacții bancare
Cartelele inteligente conțin etichete RFID cu memorie adresabilă,fiind asemănătoare
cu etichetele pentru cartelele obișnuite utilizare în control acces,inventariere sau urmărirea
produselor.Cartelele inteligente sunt utilizate d es pentru operațiuni bancare unde informația
despre client și valoarea creditului să u este stocată chiar în memoria acesteia.Această
informație este actualizată de fiecare dată de câte ori clientul execută depozitare sau creditare
cu ajutorul cartelei.
Controlul și urmărirea produselor în procesul de fabricație
În vederea creșterii gradului de automatizare a producției s -a început folosirea
sistemelor RFID.Dacă un articol are o eticheta RFID atașată acesta poate fi urmări de -a lungul
procesului de fabricați e.Poate oferii informații exacte despre locul și starea articolului
deoarece datele sunt disponibile instantaneu dacă cititoarele montate în fluxul de fabricație
vor funcționa on -line.
Benzile transportoare echipate cu cititoare pot semnaliza un operator d e sosirea unui
nou lot de articole și respectiv tipul acestora în vederea alegerii operațiilor necesare
specifice.Etichetele atașate pot fi citite "din mers" fără a se opri sau încetini fluxul de
fabricație. Înregistrarea manuală este eliminată și astfel p rocesul de fabricație este îmbunătățit.
Controlul inventarului
Aproape fiecare magazie sau depozit poate beneficia de utilizarea sistemului de
identificare prin proximitate în vederea urmăririi și gestiunii stocurilor. Un operator sau un
stivuitor mecanic echipat cu un cititor poate identifica instantaneu produsul sau grupa de
produse necesare a fi încărcată. Pe parcursul intrărilor sau ieșirilor unor containere cu produse
într-o magazie, pot fi actualizate liste de inventar a stocurilor sau livrărilor pe o perioada de
timp. Datorită faptului că etichetele pot fi ascunse prinintegrare în obiect, se reduce riscul
distrugerii acestora prin manipulare sau accidental. Operatorul sau responsabilul depozitului
nu mai este nevoit să identifice articolele vizual, a stfel eliminând subiectivismul acestora în
aprecierea unor repere cu aspect asemănător.
Identificarea anvelopelor
Marii fabricanți de anvelope au dezvoltat sisteme pentru a utiliza etichetele RFID
pentru a urmări anvelopele pe întreg parcursul ciclului d e viață. O eticheta specială a fost
dezvoltată pentru a rezistă la condițiile dure ale procesului de fabricație si pentru a oferii
informații despre presiune, temperatura și marca. Eliminarea unor reclamații nejustificate
privind calitatea anvelopelor pot scuti producătorul de plata unor importante sume de bani.
Etichetele RFID din anvel ope permit fabricantului o mai bună urmărire a prod uselor de-a
lungul perioadei de garanț ie și să -l ajute să identifice acele anvelope care nu au funcționat în
condiții n ormale de utilizare.
Prevenirea furtului de autourisme
Numeroși fabricanți au realizat sisteme de protecție antifurt ce utilizează tag -uri de
proximitate. Un cititor RFID este conectat la circuitul de aprindere al autoturismului astfel
nefiind permisă p ornirea acestuia numai în cazul unei corecte identificări a posesorului unui
tag. Tag -ul poate fi integrat în cheia de contact sau atașat sub formă unui breloc ce poate fi
purtat cu ușurință. Această metodă de protecție antifurt poate fi utilizată și la al te tipuri de
autovehicule, bărci cu motor, scuttere, sănii cumotor tractoare sau chiar motociclete.

4
Identificarea animalelor
RFID este utilizat curent într -o serie de aplicații pentru identificarea și urmărirea
animalelor. O astfel de aplicație a fost c reată pentru identificarea animalelor de casă. Un tag
special de dimensiuni foarte reduse este introdus sub pielea animalului. Codul conținut de tag
este introdus într -o baza națională de date care conține informații despre numele
proprietarului, adresa și numărul de telefon. Când un animal pierdut est e găsit , animalul este
scanat cu un cititor portabil pentru a vedea dacă conține un tag de identificare.Dacă animalul a
fost identificat, numărul citit este preluat de operator care apelează apoi baza de date
națională. Proprietarul este rapid identificat și animalul pierdut este înapoiat acestuia.
Identificarea automată a autovehiculelor
Exista t ag-uri și cititoare RFID speciale sunt realizate pentru a identifica vehicule. Un
sistem de identificare la dista nță mare este necesar pentru a permite camioanelor să fie ușor
identificate la intrarea sau ieșirea printr -un punct acces. Este utilizat deobicei un tag activ,
care este montat pe caroserie sau în interiorul ei, cititorul fiind amplasat sub asfalt.Maj oritatea
informațiilor privind camioanele se referă la momentul plecării sau sosirii la destinație,
acestea confirmând orele pontate ale șoferului. Sistemul prezentat poate realiza înregistrarea
și prelucrarea timpilor automat sau chiar și realiza estimări priv ind întreținerea și încărcarea
autovehiculelor .

Existența unui număr mare de vehicule feroviar și necesitatea de a face posibilă
indentificarea vagoanelor prin radiofrecvență a impus găsirea unei modalități de a ține o
evidență clară și precisă la nivelu l fiecărei andministratii de cale ferată dar și urmărirea
acestor vehicule în exploatare.Pe de altă parte,deoarece există o mare diversitate de material
rulant de calea ferată s -a decis să existe un mod de indentificare distinctă ale fiecărui vehicul
în pa rte,care să conține date despre caracteristicile contructive,tehnice și de exploatare.
A fost necesar astfel,atribuirea unui marcaj de indetificare pentru orice vehicul feroviar,care
să permită,în același timp,indentificare și de asemenea să ofere inform ații cu privire la
caracteristicile tehnice și de exploatare și posibilitățile de utilizare ale materialului rulant de
cale ferată.

1.2 Marcarea vehiculelor feroviare
1.2.1 Marcajul unificat al vehiculelor feroviare
Pe baza acestor marcaje se realizează baze de dat e la nivel internațional,de aceea
aceste marcaje trebuie făcute după anumite standarde bazate pe o serie de codificări
stabilite,recunoscute, sintetizate pentru a asigura o percepere omogenă a informațiilor pe care
marcajul le conține.Astfel s -au stabilit o serie de marcaje unice care să corespundă cerințelor
și care vor și aplicate pe toate v ehiculele de cale ferată
La elaborarea unor astfel de marcaje trebuie utilizate codificări unitare care să permită
cumularea și înțelegerea informațiilor cu uurinta ș i de asemenea posibilitatea de triere și
oradonare în baze de date a informațiilor conținute.Codificările trebuie să aibă o consistentă
permanentă,să fie simple,precise,lipsite de orice incertitudine care ar putea determina
nerecunoașterea unui element por nind de la acest cod.La calea ferată se folosesc în general
codificări unificate de tip numeric datoritati posibilități verificării codurilor introduse prin
introducera unei cifre de control,astfel evitându -se dificultățile generate de utilizarea
diferitel or tipuri de scriere. [2]

5
1.2.2 Marcajul numeric
Se compune din 12 cifre.

00 00 0000 000 – 0

Grupa I – este formată din două cifre (prima și a două cifra din număr ) și în principal
oferă informații privind regimul de schi mb al vehiculului ( ex : pentru trafic
intern,internațional), formă de proprietate a acesuia ( ex : aparținând rețelei feroviare
respective,particular,închiriat ), putand indică,în functioe de tipul vagonului (de călători sau
de arfă ) și o serie de caracte ristici tehnice,contrustive și de exploatare ;

Grupa ÎI – este formată din două cifre ( a treia și a patra cifra din număr ),este comună
pentru toate tipurile de vehicule feroviare și reprezintă rețeaua sau administraria feroviară
căreia îi aparține sau care a înmatriculat vehicului dacă acesta este particular ;

Grupa III – este formată din 4 cifre și oferă informații despre unele caracteristici
contructive,tehnice de utilizare și exploatare ale vehicului respectiv ( ex : tipul de vagon – de
călători cu locuri de șezut,cușetă,de dormit,clasa,vitează maximă de circulație,amenajare
interioară,echipare,alimentarea instalației de încălzire,ventilație sau climatizare etc.,respectiv
de marfă – platforma,descoperit,acoperit,de tip obsinuit sau special etc. )

Grupa IV – este formată d in 3 cifre și reprezintă numărul vehiculul ui din seria de 1000
în care este încadrat în concordanță cu principalele sale caracteristici tehnice ,constructive și
de exploatare.

Grupa V – este constituită de ultima dintre cele 12 cifre ale numărului și este separată
de primele 11 printr -o liniuță.Ea permite tratarea cu ajutorul electronic a problemelor
specifice exploatării feroviare și reprezintă cifra de autocontrol.
Cifra de autocontrol se stabilește pe baza unui algoritm precizat în Fișa UIC nr 913:
– se scrie numărul vehiculului format din 11 cifre ;
– cifrele impare că ordine în număr se înmulțesc cu 2 ;
– cifrele pare că ordine în număr se înmulțesc cu 1 ;
– se însumează cifrele acestor produse ;
– se scade din cifra 10 cifra uni tăților acestei sume,rezultatul obținut fiind cifra
de control.
Dacă suma obținută este un număr întreg de zeci,cifra de control este 0.
Marcajul literal este obligatoriu la vagoanelor de marfă și trebuie să coincidă strict cu cel
numaric și este de asemen ea unificat.Acest marcaj este format dn litere de serie (majuscule )
care descriu tipul de vehicul și din litere indice ( litere mici) [2].
Marcajul numeric unificat al vagoanelor de călători
Cifrele 1 și 2 din prima grupa pre cizează posibilitatea de circulație intern sau
internațional,precum și o serie de caracteristici contructive.
La vagoanele de călători prima cifra nu poate fi decât 5,6 sau 7,a două cifra poate lua valori
între 0 și 9.
A două grupa,cifrele 3 și 4 reprezint ă numărul de cod al administrației de cale ferată
proprietara.
Grupa a III -a,cifrele de la 5 la 8 precizează caracteristicile tehnice și de exploatare ale
vagoanelor de călători :
– cifra 5 indică tipul vagonului și clasa
– cifra 6 în funcție de cifra 5 in dică serie de caracteristici tehnice

6
– cifra 7 indică viteză maximă cu care este apt tehnic vagonul să circule
– cifra 8 precizează posibilitățile de alimentare și încălzire ale vagonului
Marcajul literal unificat al vagoanelor de călători
Aplicarea aces tui marcaj este opțională și este format din litere de serie care
precizează tipul de vagon și dacă este clasa,precum și din litere indice (litere mici) care dau
informații privind dotările tehnice sau de exploatare.
Marcajul numeric unificat al vagoanel or de marfă
Se aplică aceleași principii și semnificații ale grupelor de cifre dar cu următoarele
precizări :
 prima grupa definește regimul de schimb și o serie de caracteristici contructive
și tipul de proprietate asupra vagonului de marfă :
 cifra 1 – pentru vagoanele de marfă nu poate fi decâ t 0,1,2,3,4 și 8. Ea
precizează dacă respectă sau nu condițiile impuse pentru a fi acceptate în
traficul internațional,dacă vaginul este pe osii sau boghiuri ;
 cifra 2 – precizează ecartamentul și tipul e proprietat e asupra vagonului
 grupa IV ( cifrele 5….8 ) definește caracteristicile tehnice și de exploatare ale
vagoanelor de marfă ;
 cifra 5 (cifra serie) precizează tipul de vagn de marfă și este în concordanță cu
literele indice ale marcajului literal unificat
Marcajul literal unificat al vagoanelor de marfă
Marcajul literal al regimului de schimb :
RIV – vagonul corespunde prevederilor „Regulamentului entru folosirea reciprocă a
vagoanelor de de marfă în trafic internațional „ ;
PPW – Vagonul corespunde preve derilor „Regulamentului entru folosirea reciprocă a
vagoanelor decalatori și de marfă între administrațiile de cale ferată ale OSJD „ ;
INTERFRIGO – vagonul participa la „ Societatea feroviară internațională de transporturi
frigorifice „ ;
INTERN – vagonul nu poate circulă în trafic internațional ;
Uzul administrației –vagonul este un vagon de serviciu ;

Concordanță dintre cifra și litera de serie la vagoanele de marfă

Tabel 1. Concordan ța dintre cifra și litera de serie la vagoanele de marfă [2]
Cifra de
serie Litera de
serie Felul Vagonului
0 T Vagon cu acoperiș care se poate închide.Vagoanele cu
descărcare prin gravitație di această serie sunt prevăzute cu un
acoperit care se poate deschide și care permit o deschidere
pentru încărcar e pe toată lungimea cutiei ; aceste vagoane nu au
planșeu plat,ci pe axa longitudinală au o coamă ;
1 G Vagon acoperit de tip obișnuit,cu cel puțin 8 orificii de aerisire
2 H Vagon acoperit de tip special
3 K Vagon platforma pe două osii,de tip obișnuit ,cu pereți rabataili
și țepușe scurte
O Vagon mixt platforma,descoprit,de tip obișnuit,pe 2 sau 3
osii,cu pereți rabatabili și țepușe.
R Vagon platforma pe boghiuri,de tip obișnuit,cu pereți rabatabil
și țepușe scurte

7
4 L Vagon platforma pe osii,de t ip special .
S Vagon platforma pe boghiuri,de tip special.
5 E Vagon descoperit de tip obișnuit,basculabil fr ontal și lateral,cu
podea plata .
6 F Vagon descoperit de tip special.Vagoanele cu descarcae
grvitațională din această categorie nu au planșeu p lat și nu sunt
culbutabile nici lateral nici frontal.
7 Z Vagon cisternă cu rezervot metalic pentru transportul
produselor lichide sau gazoase.
8 I Vagon refrigerent cu izolație termină medie,cu ventilare
eoliană,cu grătare pe podea și rezervoare de ghea ță .
9 U Vagoane speciale ,a;ltele decât cele di categoriile
anterioare.Cele cu descărcare gravitațională din această serie
sunt vagoane închise,a căror încărcare nu se poate efectua decât
prin unul sau mai multe orificii de încărcare,dispuse la partea
superioară a cutiei și a căror deschidere totală este mai mică
decât lunfimea totală a cutiei;aceste vagoane nu sunt culbutabile
nici frontal,nici lateral .

Litera de serie este în legătură directă cu cifra V a marcajului numeric unificat .
 una sau mai multe litere indice se scriu în ordine alfabetic în continuarea literei
serie.
 Literele indice pot fi :
 cu senificatie internatioana –sunt toate literele afabetuliui latine cu excepția :
t,u,v,w,x,y,z
Dintre literele indice cu valoarea internațională,urm ătoarele au semnificație comună tuturor
categoriilor de vagoane de marfă ( independent de litera de serie ):
 q – vagonul este dotat cu conducta electrică generală,cae poate fi alimentată la
orice tensiune admisă RIC ;
 qq – idem,având și o instalație de înc ălzire electrică ;
 s – vagon apt să circule în regim S (îndeplinește toate condițiile tehnice pentru
a circulă cu o viteză maximă de 100 km/h );
 ss – vagon apt să circule în regim SS (îndeplinește toate condițiile tehnice
pentru a circulă cu o viteză maxi mă de 120 km/h);
 cu semnificație natioanala pentru fiecare administrație de cale ferată –
t,u,v,w,x,y,z. [2]

8
Capitolul 2. Stadiul actual la nivel național și
internațional al monitorizării vagoanelor pe
calea ferată
2.1 Sistemul națio nal – SINMAR -TMM

Dezvoltarea transporturilor si dezvoltarea economica mondiala au dus la sporirea
volumului de marfuri transporatate. O alternativa sigura pentru viitor sunt transporturile
multimodale.Acestea corespund cel mai bine cerintelor de fluidizar e a traficului
rutier,protectia mediului,conservarea energiei dar si cerintelor clientilor privind calitatea
serviciilor.
In cadrul proiectului de cercetare,dezvoltare tehnologica derulat prin contractul
AMTRANS 7C05 / 2004 de către consorțiul format din I CI (coordonator proiect), UPB –
CEPETET (partener dezvoltator), SNTFM CFR Marfă S.A s-a realizat un sistem modern
multifunctional pentru managementul informational al transportului multimodal de
marfa,denumit SINMAR -TMM.Acest sistem se ocupa cu monitorizarea in timp real a
debitului transportului multimodal de marfa.

Functiile oferite de SINMAR -TMM :
 drepturi de acces pr in inregistrare nominala a clientului si furnizarea de parola;
 planificarea rutelor de transport terestru multimodal,contracte de
transport, inregistrarea partenerilor de afaceri;
 monitorizarea in timp real a unitatilor de rtransport (vagon,vehicul,container) ,
initializare parametri de funtionare ai dispozitivelor de mnitorizare , achizitie de date ,
reprezentare pe harta digitala informatii lor primite de la sistemele de monitorizare;
Pentru achiziția datelor privind monitorizarea unităților de transport standard sunt utilizate
următoarele dispozitive create de echipa de realizare a sistemului:
 Dispozitive Programabile de Poziționare și Comu nicații – DPPC, p entru monitorizarea
vehiculelor utilizând tehnologiile GPS, GSM și GIS (Geographic Information System)
– Sistem Informatic Geografic;
 Dispozitive Autonome de Poziționare și Comunicați i – DAPC, pentru monitorizarea
containerelor utilizând tehnologiile GPS, GSM și GIS;
 Dispozitive Fixe de Localizare prin unde Radio – DFLR, pentru monitorizarea
vagoanelor utilizând tehnologia RFID. [3]

Interfata de comunicare cu utilizatorul este simpla si permite orientarea fa ra dificultate
intre ferestrele sistemului
SINMAR -TMM este destinat agenților economici implicați în transportul terestru
multimodal de marfă având rol de furnizori de marfă, cumpărători de marfă, case de expediție,
operatori de transport marfă pe calea fe rată, operatori de transport rutier de marfa, proprietari
de unități de transport standard, operatori de terminale de tranzitare a mărfii, administratori de
depozite de marfă, gestionari de logistică de încărcare – descărcare marfă.
Centrul de management si Dispeceratul folosesc sitstemul cu componente software
instalate pe u calculator de tip server.Aceesul la sistem se poate face prin intermediul unui
calculator personal cu conexiune la Internet. SINMAR -TMM a fost testat cu succes în mediu
real și va fi transferat către SNTFM CFR Marfă S.A.

9
2.2 1Sisteme internaționale

Statele Unite ale Americii
Acum 50 de ani, compania de căi ferate nord americană a început căutarea unui sistem
automat de identificare al vehiculelor pe căile ferate. Prima încercare a fost un sistem de
identificare vizuală care nu a funcționat datorită faptului că etichetele codate color își pierdeau
calitatea și funcționalitatea din cauza poluării.
Burlington Northern fiind prima cale ferată din America de Nord a început testele, bazate p e
tehnologii radio, acestea având deja succesul implementării în compania de transport naval. În
1988 un studiu, raporta o acuratețe de 99,99% într -un sistem testat pe durata a 6 luni.
Asociația Căilor Ferate Americane (AAR – Association of American Railr oads) în
1989 a ales un subcontractor pentru realizarea și implementarea sistemului de identificare ,
acesta fiind Amtech – Transcore. Aceasta companie a implementat sistemul în 25 de țări într –
un număr de 8,4 milioane de taguri și 28.500 de cititoare la c ăile ferate și transportul
intermodal. Companiile de transport aveau abilitatea de a urmări numere de identificare, tipuri
de vagoane și alte caracteristici a căror sursă de informație era în baza de date a AAR sau a
altor informații stocate cu privire la plecarea sau sosirea transportului. Tagurile de RFID
pasive erau plasate la ambele capete ale vagonului și cititoarele în vecinătatea liniei de cale
ferată. Sistemul de comunicații lucra la frecvența înaltă de 902 MHz până la 922 MHz și
putea citi etichete le de la aproximativ 2 metri la viteze de maximum 128 km/h per cititor de
1W.

Sudul Africii
Compania de transport a căilor ferate Spoornet, actual TransNet Rail, ce reprezintă o
rețea de mai mult de 23.000 de km, si -a echipat flota cu mijloace de identi ficare automată . În
2007 tagurile pasive de RFID au identificat aproximativ 80000 de vagoane.

Australia
Exista 11 rețele de echipamente de identificare automată , constând în detectoare de
roți, folosite în clasificarea vagoanelor și locomotivelor, iar sistemul RFID Transcore le
identifica în mod unic. Datele sunt colectate într -un fișier al garniturii de tren, creat pentru
fiecare și trimis la Pacific National’s Train Management System (TMS).

China
Sistemul de identificare include 17.000 de cititoar e RFID și 565.000 de taguri pentru a
permite achizițiile de date, pentru monitorizarea trenurilor în timp real, administrarea
proprietăților, informații legate de trafic, informații pentru călători cât și date relevante pentru
operare și întreținere.
Folosirea RFID și a altor tehnologii avansate permite identificarea numărului trenului, starea,
poziția, viteza, monitorizarea și evaluarea situațiilor critice. Sistemele cailor ferate ale Chinei
sunt în curs de a -si îmbunătății securitatea în cooperare cu Tag master, unul dintre cei mai
mari fabricanți ai tehnologiei RFID.
Sistemul de securitate instalat pe un ecran special va alerta mecanicul de locomotivă în
legătură cu viteza și situația parcursului actual al călătoriei.

Suedia
Căile ferate suedeze teste ază în prezent tehnologii RFID pentru vagoanele de transport cu
scopul final de a dezvolta un standard pentru identificarea vehiculelor și astfel să contribuie la
urmărirea bunurilor materiale în Europa. Soluția utilizează proiecte RFID cum ar fi:

1 Market Watch, SINMAR -TMM – Sistem inteligent de asistare a transportului terestru multimodal de marfă, 23
Octombrie 2006

10
 Vagoane le poștale între Stockholm și Gothenburg sunt echipate cu taguri pasive ce pot
fi citite la o viteză de până la 160 km/h;
 Mai mult de 1000 de vagoane ale transportului de minereu de oțel au fost marcate cu
taguri active RFID de către Amtec Transcore.
 În cooperare cu Ssab, companie producătoare de oțeluri, se folosește un sistem activ
pentru vagoanele ce transportă plăci de oțel.

Elveția
Este localizată în fruntea cercetărilor referitoare la tehnologia RFID în Europa. Se evidențiază
prin numărul de proi ecte pilot (10), cum ar fi:
 Easy Ride (2000) – tichete electronice: proiectul pilot a fost inițiat cu succes
implementarea finalizându -se până în 2017;
 SBB – CFF – FFS (Schweizerische Bundesbahnen – nume nemțesc pentru căile
federale elvețiene), proiectu l pilot a fost aplicat pentru identificarea RFID pasivă și
controlul seturilor de roti;
 subsidiară a lui SBB Cargo a desfășurat teste cu sisteme HF (High frequency –
frecvență înaltă) și UHF (Ultra high frequency – frecvențe foarte înalte) cu taguri
pasiv e în jurul anului 2010, dar datorită problemelor de interferențe (apa – zăpadă) a
ales un sistem HF – ce suportă o identificare până la 220 km/h.

Swiss Federal Railways (SBB) și Rhaetian Railway (RhB) – companie de transport
elvețiană ce deține cea mai m are rețea dintre toate căile ferate private din Elveția, a testat
identificarea automată a locomotivelor (utilizând tehnologiile GPS și GSM – R) și a
vagoanelor sub forma tagurilor active RFID și a cititoarelor certificate pentru căile ferate,
comunicația având loc până la 160 km/h.

Germania
Hochbahn, un operator de transport public din Hamburg, urmărește mișcarea trenurilor
prin cititoare RFID și taguri semi -pasive plasate la baza fiecărui vagon. Când trenul trece pe
lângă cititor datele sunt colectate ș i trimise unui dispecerat și informează mecanicul, când și în
ce direcție să se deplaseze într -un interval de timp specific .
Compania DB Schenker folosește tehnologia RFID pentru monitorizarea materialelor
sensibile la căldura în transporturi. Asemenea bun uri (medicamentele de exemplu) sunt
necesare sa fie păstrate la o temperatură constantă. Un tag RFID activ cu un senzor de
temperatură integrat furnizează informații importante despre starea produselor. Dacă
temperatura scade sau crește dincolo de limitele admise, transportatorul este conștient de acest
fapt.

Finlanda
Conform informațiilor recente, operatorul de transport al statului, VR Grup, o subsidiară
a VR Transpoint a implementat taguri EPC de generația a 2 -a la 10000 de vagoane de cale
ferată, lo comotive și vagoane de pasageri. Scopul este de a crește eficiența în procesul de
management al flotei, îmbunătățirea managementului valorilor și îmbunătățirea respectării
comenzilor și a suportului pentru clienți. Tagurile sunt montate pe ambele părți ale
vehiculului, în concordanță cu datele înscrise în acestea se pot determina deplasarea, numele
și direcția de venire sau plecare.

11
2.3 Alte sisteme de monitorizare folosite la calea ferata
2.3.1 EIRENE
Cerințele de funcționalitate Eirene d efinesc necesitățile unui si stem radio necesar
pentru comunicațiile mobile pe calea ferată europea na.Aceste necesități includ comunicații de
voce și date între angajații companiilor de cale ferată inclusiv mecanici,dispeceri,membrii ai
echipelor de manevră și controlori.Dispune de sp ecificații avansate cum ar fi apeluri pe
grupuri,conexiuni bazate pe locație și apeluri în caz de urgență,care îmbunătățesc
seminificativ comunicarea.

Figură 2.Structura specificațiilor EIRENE și detalii privind interfețele [4]

Cerințele sistemului EIRENE
Se definește un set de cerințe pe care un sistem radio de cale ferată trebuie să le
respecte pentru a asigura interoperabilitatea între căile ferate.Aceste cerințe le sunt alocate
uneia din următoarele categorii :
 Cerințe obligatorii sunt cele care fac posibilă interoperabilitatea cu alte sisteme și
definesc un set complet de cerințe pentru sistemul EIRENE.

12
 Cerințe opționale –nu sunt obligatorii pentru interoperabilitate ,și din acest motiv
selectarea sau neselectarea unui set de cerințe opționale la un nivel național nu se
utilizează că condiție prealabilă pentru certificarea și acceptarea elementelor mobile în
rețelele GSM -R.
 Cerințe informaționale

Prezentarea generală a si stemului
Sistemul dezvoltat este bazat pe standardul oferit de ETSI (Institutul European de
Standarde în Telecomunicații).Pentru a îndeplini funcții suplimentare și cerințele de
performanță acest sistem trebuie completat cu următoarele servicii GSM :
 -servicii de v oce
 -apeluri vocale de grup
 -GPRS
 -aplicații specifice pentru calea ferată
 -schimb de informații între tren și echipamentul de la sol
 -apeluri de urgență
 -comunicații între mecanicii de locomotivă
 -sistem radio în cabina mecanicului,interfață om -mașină și alte interfețe
 -specificații legate de poziție și mediu
 -consigurarea sistemului
Arhitectură sistemului
Sistemu l se bazează pe arhitectură GSM.

Figură 3. Arhitectura generala a sistemului GSM [4]

BSS (Ba se Station System) –stație de baza formată din subsistemul BSC(Bas e Station
Controller) care controlează stațiile de emisie -recepție (BTS) fiecare conținând un anumit
număr de stații de emisie -recepție (TRX).
NSS(Network Sub -System ) -rețea de subsisteme care interfateaza cu BSS prin
intermediul GSM.NSS conține servicii mobile de comutare (MSC -Mobile Service
Centre),care au că responsabilitate primară controlul apelurilor.MSC este susținut de un
registru pentru locație VLR(Visitor Locatio n Register) care conține detalii temporare ale

13
abonaților activi din cadrul MSC,un registru pentru apeluri de grup GCR(Grup Call Register)
care conține detaltii despre abonați în mod permanent.
GPRS(General Packet Radio Service) -SGSN(Serving GPRS Support Node) este un
nod de rețea care servește pentru stocarea sin furnizarea de informații despre locație pentru
fiecare abonat înregistrat în acel nod.El intefateaza cu BSS prin intermediul interfeței Gb,cu
MSC/VLR prin Gs.
Echipamentul mobil (ME) –element ampl asat în cabina mecanicului de locomotivă.
SIM-uri care conține informații specifice,unice în funcție de abonat.Un SIM și un echipament
mobil poartă numele de stație mobilă(MS).
Centru de operare și de mentenanță a rețelei.
Centru de facturare [4]

Figură 4.Aplicatii ale GSM -R,definite de EIRENE [4]

EIRENE va reprezenta suport radio pentru ERTMS/ETCS.Nivelele Euroradio asigur ă
siguranță necesară între bordul trenului și aplicațiile ERTMS/ETCS din cale.Protocoalele de
interfață standardizate trebuie furnizate pentru a permite aplicațiilor externe să aibă acces la
servicii de purtător EIRENE.
Tipuri de echipamente radio
În funcție de rolul și mediu l în care a cționează,exista trei tipuri de echipamente radio
distincte:
 echipamentul radio din cabina(montat la bordul loomotivelor) -este utilizat de
mecanicu l trenului sau de alte echipamente de la bord ( Ex: ERTMS/ETCS);
 echipamentul radio de uz general -este utili zat de personalul feroviar ;
 echipamentul radio operațional -este utilizat de personalul feroviar implicat în
operațiuni de intretiere și manevrare a materialului rulant și întreținerea infrastructurii;

14

Fiecare dintre cele 3 tipuri de echipamente radio t rebuie să asigure următoarele :
M-condiție obligatorie
O-condiție opțională

Tabel 2. Servicii telefonice [4]
Tipul serviciului Echipament radio de
cabina Echipament radio de
uz general Echipament radio
operational
Apeluri vocale punct
la punct M M M
Apeluri de urgenta
publice M M M
Apeluri vocale radio –
difuzate M M M
Apeluri de grup M M M
Apeluri vocale
multiple M O O

Tabel 3. Servicii de date [4]
Tipul serviciului Echipament radio de
cabina Echipament radio de
uz general Echipament radio
operational
Apeluri vocale punct
la punct M M M
Apeluri de urgenta
publice M M M
Apeluri vocale radio –
difuzate M M M
Apeluri de grup M M M
Apeluri vocale
multiple M O O

Tabel 4. Servicii de apel auxiliare [4]
Tipul serviciului Echipament radio de
cabina Echipament radio de
uz general Echipament radio
operational
Afisarea indentitatii
apelantului M M M
Afisarea indentitatii
apelatului M M M
Restrictia afisarii
indentitatii O O O
Grup inchis de
utiliz atori M O M
Transferul
apelului(daca
ultilizatorul este
ocupat,daca nu
raspunde,daca nu
poate fi gasit) O O O
Hold M O O

15
Apel in asteptare M O O
Serviciu de raspuns
automat M O O
Informatii M O O

Tabel 5. Servicii specifice feroviare [4]
Tipul serviciului Echipament radio de
cabina Echipament radio de
uz general Echipament radio
operational
Adresare functionala M M M
Adresare in functie
de locatie M O O
Mod direct O N/A O
Mod manevra M N/A O
Apeluri de urgenta
feroviara M O O
Echipamentul mobil
Pentr u a asigura interoperabilitatea, toate echipamentele mobile EIRENE au un nivel
specific de servicii de bază.
Arhitectură logică a unei stații mobile EIRENE
O stație mobilă EIRENE are următoarele elemente :
1.Terminale mobile GSM -care cuprind echipamente GSM și SIM
2.Terminale mobile mod direct
3.Aplicații EIRENE – standardizate în afară GSM
4.Interfață om -mașină

Figură 5.Structura echipamentului mobil EIRENE [4]
Descrierea echipamentului radio folosit de mecanicul de locom otivă
Componentele sistemului
 terminal GSM format din echipamente mobile GSM și SIM -uri
 terminal mod direct
 aplicații radio pentru cabina mecanicului
 interfață om -mașină

16

Figură 6.Echipamentul mobil din cabina mecanicului [4]

Această arhitectură cuprinde un număr de interfețe între diferitele elementele stațiilor
mobile EIRENE .
Funcțiile apelurilor efectuate de mecanicul trenului :
1.Controlul apelurilor -apelurile se inițiază după priori tăți.
Pentru apelarea altor mecanici din apropiere se inițiază un apel de grup utilizând
indentificarea trenulrilor cu eMLPP nivel de prioritate 2.
2.În iniți erea apelurilor de urgență feroviară -apelurile de urgență vor fi efectuate ca un apel de
broadcast printr -un sistem radio împărțit analog.Apelul este initial prin rețeaua GSM -R și
poate fi ascultat și interceptat de orice terminal compatibil GSM -R.
3.Comunicarea cu personalul –când este apelată această funcție se găsește cel mai apropiat
număr care poa te fi apelat.
4.Comunicarea cu alți utilizatori autorizați
5.Primirea de SMS -rețeaua trebuie să permită transmiterea de mesaje text de la utilizator la
utilizator,precum și primirea la sol a unor mesaje transmise de pe mobil;primirea mesajelor nu
trebuie s ă împiedice primirea sau transmiterea apelurilor vocale sau de date care au prioritate;
6.Pornirea/Oprirea echipamentului radio
7.Pornirea/Oprire a modului direc t

Alegerea tehnologiei GSM si a aplicatiei EIRENE ca fundație a sistemului GSM -R a
contribuit la succesul acestui nou standard. GSM -R s-a dovedit a fi cea mai ieftină rețea de
comunicații digitale wireless construită pe platforma unui operator de ca le ferată. GSM -R
oferă mai mult decât transmisii de voce și servicii de semnalizare si formează o sol uție
integrată și standardizată de interoperbilitate.
Tehnologia GSM -R este în prezent implementată in 16 țări in toată lumea. Cu toate că
specificațiile sistemului au fost finalizate in 2000, GSM -R a fost deja selectat de 38 de țări,
inclusiv toate țările membre ale Uniunii Europene precum și un număr crescător de țări din
Asia si nord ul Africii.
Fiecare rețea națională GSM -R poate fi bazată pe una sau mai multe rețele mobile
GSM interconectate fie în mod direct, fie în mod indirect prin rețele fixe. Acest e rețele fizice
trebuiesc conectate împreună astfel încât să formeze o singură rețea fizică. În plus, rețelele
naționale GSM -R pot fi interconectate pentru aasigura un serviciu consistent de -a lungul mai
multor țări. [5]

17
2.3.2 GSM -R
GSM-R reprezintă adaptarea conceptului de transmi sie radio a datelor și vocii în
sistem celular pentru sisteme complexe de transport. Cea mai completă aplicație a sistemul ui
GSM -R o reprezintă aplicația feroviară, aceasta incluzând, pe lângă comunicația de date/voce
din sistem și transmisiile aferente sistemului de siguranță .
GSM -R face parte din noul standard de sistem de management al traficului feroviar
european și transportă informația de semnalizare direct către mecanicul de pe locomotivă,
permițândvite ze mai mari trenului și o den sitate a traficului cu un nivel ridicat de siguranță.

Figură 7.Alocarea frecventelor GSM -R[13]

GSM -R prezintă o gama largă de aplicații concepute,proiecta te și testate pentru a satisface
nevoi specifice.

Controlul trenurilor
• Informații de semnalizare
• ETCS nivel 2
• Instrucțiuni și atenționări
• Suport sigur pentru sistem și date
Servicii pentru pasageri
• Rezervări e locuri
• Vânzări/rezervări bilete
• Informații pentru pasageri (întârziere,evenimente etc.)
• Sisteme de adresare publice
Monitorizare securitate
• CCTV
• Monitorizare locală și la distanță
• Notificări de alarmă
Servicii de telemetrie
• Conducerea echipei
• Echipare
• Urmărirea vehiculelo r și a obiectelor
• Monitorizarea stării
• Alarmă în caz de accidente
Date despre mentenanță
• Starea trenuui
• Informații despre defecțiuni
• Diagnosticare
• Numrare pasageri
Informații de călătorie

18
• Distanță /timpul de la ultima revizie generală
• Stare a mărfii transportate
• Timp de sosire estimat
• Urmărirea mărfurilor

Beneficiile sistemului GSM -R
 Baza mondiala pentru un viitor sistem de comunicatii feroviar
 Integrarea tuturor serviciilor feroviare existente într -o singura rețea duce la
minimizarea ef orturilor de integrare a sistemelor, simplificarea procedurilor și la
costuri mai mici
 Baza este o retea GSM a carei operabilitate este demonstrata in toata lumea – fara
riscuri
 Fiabilitate si disponibilitate ridicata, transmisii de calitate pentru trenuri de viteza
 Costuri scazute si pentru implementare si pentru operare

Prin urmare, sistemul de comunicatii GSM -R care asigura i nformatizarea pe scar ă largă a
sistemelor, precum și utilizarea fibrei optice duc la comanda și controlul traficului pe zone
întinse și deci integrarea tuturor serviciilor, pe o sec ție de circula ție, într-un centru de
management al traficului , în paralel cu tehnologiile moderne de semnalizare, comand ă și
control. Astfel s -a putut dezvolta sistemul de management al traficului feroviar
ERTMS/ETCS .

2.3.3 Sistemul ERTMS/ETCS
ERTM S s-a format deoarcere era neceara crearea unui standard de siguranta pe care
toate administrațiile de cale ferată din Europa să îl adopte.Fiecare administrație a dezvoltat un
sistem propriu ATP iar acest lucru a făcu t practic imposibilă trecerea granițelor naționale cu
trenuri de marfă și călători deoarece ar fi fost nevoie că locom otivele să fie echipatecu
sistemele ATP,mecanicii să cunoască toate sistemele de semnalizare și toate regulile de
operare ale fiecărei a dministrații feroviare.ERTMS are două compente :ETCS care va înlocui
sistemele ATP sau sisteme de bloc de linie automat.
ETCS are rolul de a standardiza sistemul național de semnalizare și a -l face
interoperabil cu celelalte sistemel ale țărilor europene.

Sistemul ETCS are patru niveluri funcționale

Nivelul 0
Autorizarea deplasării trenului se face de căt re instalația de la sol existenta,alta decât
ETCS.Eurobaliza are doar rol de comutare a nivelului dacă este cazul pentru secțiune a
următoare.

Nivelul 1

ATP (Protecția Atuomata a Trenului) se bazează pe echipamentele din cale: semnale
de bloc și din stație și circuite de cale.Sistemul ATP transmite în timp real mesaje către
echipamentul din vehiculul feroviar, interfatind cu sistemele se semnalizare exis tente prin
LEU și realizând un controls discontinuu al vitezei trenului.
Nivelul 1 e ste reprezentat de sistemul de semnalizare de la bordul locomotivei adăugat
la semnalizarea clasică existent a,poziția trenului fiind detectată prin ciruite de cale sau
numă rătoare de osii. Informația poartă denumirea de ―in -fill information‖.Balizele sunt legate
direct la semnale și/sau la si stemul de centralizare prin LEU care preia indicațiile semnalelor

19
laterale de bloc și de stație și transmite autorizația de circulație trenului prin eurobalize fixe
sau prin eurobalize controlate care la rândul loc transmit date referitoare la declivitate,viteză
de circulație,punct de referință .

Nivelul 2

ATC (Controlul Automat al Circulației Trenului) este un sistem ce realizează fun cția
de control continuu al vitezei, utilizând radiocomunicații bidirectionale de tip continuu și
transmitere intermitentă pentru funcția de lozalizare,ținând cont de viteză de de plasare în
interdependență cu viteză programată
Este un nivel bidirecțional. Sistemul de semnalizare din cabina este suprapus
echipamentelor din cale,semnalele optice devin opționale,funcția de control continuu al
vitezei este realizată prin radiocomunicații bidirectionale prin GSM -R iar poziția trenului este
detectată prin circuit e e cale.Trenurile transmit automat la intervale regulate de timp poziția și
direcția de circulație către RBC prin canalele GSM -R.Permisiune de circulație,viteză și
parcursurile vor fi transmisă trenului tot prin canalele de date GSM -R

Nivelul 3

La aces t nivel primordial ă este comunicația radio bidirect ionala,instalația de
semnalizare optică de la bordul trenului putând fi eliminată complet.
Prin componentele sale de comandă –control -semnalizare (Interlocking System,si stem de
centralizare,ETCS,GSM -R) sistemul ERTMS/ETCS poată să ofere și să asigure continuitatea
pertmanenta a serviciilor de semnalizare și informare pentru că toate liniie de calea ferată să
beneficieze de o schimbare tehnologică radicală.
Interfetele că mijloace de legătură dintre proces și instalația de centralizare ,sunt
diferite de la o administrație feroviară la altă.Prin urmare,sistemul EURO -INTERLOCKING
ce cuprinde unitatea centrală interfatata cu celelalte subsisteme( elemente din teren și unități
de mentenanță) , va constitui un su bsistem al sistemului ERTMS/ETCS [6].

Figură 8.Arhitectură interfațării sistemului ERTMS/ETCS cu modulele cerințelor funcționale [6]

Modulele cerințelor funcționale ale sistemului ERTMS/ETCS sunt definite astfel :
RBC – Centru Radio Bloc ( Sistemul ERTMS/ETCS cuprinde o unitae centrală de siguranță
pentru stabilirea deplasării trenului utilizând structura radio că o modalitate de comunicare cu
trenul);

20
TCC S-Centru pentru controlul traficului și al comenzilor ( Controlul traficului și al
comenzilor se referă la procesul prin care deplasarea unui tren este dirijată prin sistem fără
nici acțiune a macaniculi);
I/L – Instalația de centralizare ( îndeplinește f uncțiile de centralizare
electrodinamică ,informatizare și centralizare electronică );
I/L K – Unitatea Centrală a instalației de centralizare (interioară);
LEU – Unitate Electronică de linie (ETCS nivel 1);
O/C – Obiectul Controlat (instalațiile exterioar e a sistemului de centralizare); [6]

Acest proiect este menit să clarifice interesul comun,privind respectarea standardizării
interfeței între diferitele țări.Este necesară în același timp a găsi o cale de comun acord cu
furniz orii din domeniul semnalizariilor,pentru a vedea cum se poate realiza descrierea
interfeței standardizate pentru diferitele categorii de interfețe și de a stabili legături cu
celelalte proiecte de semnalizări.
Proiectul își demonstrează eficientă maximă p e liniile de mare viteză unde stațiile sunt
rare cu distanțe mari între ele.Introducerea acestui sistem în zonele unde stațiile sunt dese și
viteză mică ar aduce costuri suficient de ridicate încât să descurajeze introducerea sistemului.
Implementarea sist emului ETCS oferă o serie de avantaje :
– Interoperabilitate
– Creșterea gradului de siguranță
– Creșterea gradului de confort al transportului prin optimizarea frânării
– Reducerea consumurilor specifice de putere ale tracțiunii
– Reducerea uzurii frânelo r

Sistemul de semnalizare utilizat la calea ferat ă român ă până la viteza de 120 km/h
(inclusiv) este un sistem cu dou ă treptede vitez ă (30 km/h sau 40 km/h în abatere), iar pentru
cazurile de vitez ă sporit ă în abatere au fost folosite (pân ă la revizuirea Instrucției de
semnalizare nr. 4 și introducerea semnaliz ării cu trepte multiple de vitez ă, respectiv 4 indica ții
pe bloc) dou ă indica ții suplimentare: pentru 60 km/h – galben dublu clipitor cu linie
orizontal ă galben ă și 90
Instala ția folosit ă pentru co ntrolul automat al vitezei trenurilor și autostop este
instala ția INDUSI generalizat ă pentru toate semnalele de circula ție mecanice din sta ții, pentru
toate semnalele de circula ție luminoase din sta ții și de pe distan țele dintre stații echipate cu
bloc de linie automat [7].
2.3.4 SATLOC
Sistemul este realizat prin dotarea suplimentară a trenului cu GNSS care are funcția de
localizare a vehiculului prin semnalizarea stării conducătorului dar și prin o comunicație
asemănătoare nivelulu 3 ETCS cu Radio Bloc Center (RBC).
Scopul acestui sistem este de a implementa o soluție care ulterior să devină principalul
sistem de localizare sigur a trenurilor pe linii cu trafic redus și linii regionale.Punctul forțe al
GNSS în sectorul feroviar în con stituie faptul că s -ar putea renunță la senzorii interconectați
cu cabluri și la instalații de siguranță că cele de detectare a stării de liber a caii,semnale
luminoase etc.Datorită renunțării la aceste elemente de linie apare că necesitate o comunicație
intensă între centrală de comandă și vehicul.Deoarece SATLOC este orientat pentru linii de
genul celor regionale trebuie să tindă spre soluții corespunzătoare și similare ETCS,adaptate
exploatării,cât și spre cerințe adecvate de service și calitate pentru s istemul de comunicații.

21

Arhitectură sistemului

Deoarece vehiculele se localizează prin GNSS,odometre cât și balize sub formă de RFID –
Tags,SATLOC se bazează pe aceste tipuri de localizare și comunica acestea centralei de
comandă.

Figură 9.Privire de ansamblu SATLOC [8]

Linia de testare este înt re Brașov și Zărnești și dispune de centralizăre mecanică,un
sistem INDUS I și o asigurare în bloc.

Sistemul de comunicare
La ETCS este pre văzut Euroradio pentru comunicația între vehicole și centrală de
exploatare care funcționează pe suportul GSM -R. Din acest motiv liniile cu ETCS Level 2 / 3
trebuie să dispună de infrastructură colaterală liniei și pe de altă parte toate trenurile care
circulă pe acestea trebuie să fie dotate cu aceste echipamente. Deoarece SATLOC este gândit
special pentru liniile cu densitate redusă a traficului trebuie luate în considerație acele condiții
cadru administrative pentru a găsi o derulare corespunzătoare și a daptată de procedee și soluții
tehnice. Din această cauza comunicarea se va realiza pe baza utilizării rețelelor de telefonie
mobilă deschise orientate pe pachete. [8]

Dotarea de la bord
Vehiculele sunt dotate cu o instalație S iemens Trainguard STC adaptată SATLOC.Instalația
este formată dintr -un calculator de bord (OBC) interfață om -mașină (Driver Machine
Interface) pentru evaluarea prezenței conductorului,senzori de localizare,modem pentru
telefonia mobilă.Aceste elemente sunt interconectate cu fiecare element al ETCS.

Realizarea tehnică a infrastructurii de comunicații prin legături orientate pe pachete

Pentru a minimiza riscul de siguranță al datelor se înlocuiește rețeaua GSM -R cu rețeaua de
telefonie mobilă cu TCP/IP,tr ansferul de date este realizându -se cu TCP/IP prin operatori de
telefonie mobilă ,deci pentru fiecare tren activ se contruiește o rețea virtuală privată (VPN) cu
centrală fixă,prin care întregul trafic de date va fi criptat.

22

Comparație între ETCS și SA TLOC

Tabel 6. Comparatie intre ETCS si SATLOC [8]
ETCS SATLOC
Conectare/Deconectare Vehicolul demarează mai
întâi cu o
poziție necunoscută, deabia
prin
depășirea unei balize devine
ea
cunoscută. Vehicolul își cunoaște poziția
direct d upă pornirea
sistemului.
Acordarea permiselor de
circulatie Sfâtșitul unui permis de
circulație se produce pe o
baliză și o distanță,
deoarece punctul final este
variabil. Stă ca la ETCS pe o baliză și
o distanță, desigur punctul
final este legat de o poz iție
fixă din atlasul de linii.
Oprire de urgenta Aceiași derulare la ETCS ca
la SATLOC
Supravegherea vitezei Continuu; Curbele de frânare
ETCS;
Frâna de serviciu și dacă este
cazul
acțiunea de frânare
obligatorie. Continuu și punctual; Curbe
de frânare simplificate;
Acțiunea de frânare
obligatorie; Avertizare prin
DMI.
Modul de manevrare Zona de manevrare poate fi
supravegheată de vehicol
prin
comunicarea unor balize de
demarcare. Supravegherea zonei de
manevră în vehicolul de
tracțiune; Operatorul p oate
supraveghea mișcarea
vehicolului;
Fără instalații de centralizare;

23
Capitolul 3. RFID -Identificarea prin radiofrecventa
3.1 Structura sistemului de indentificare
Sistemele RFID sunt formate în principal din trei elemente: o etichetă / transponder,
un cititor și un canal de comunicatii implementat la un computer gazdă. Eticheta este o parte a
sistemului RFID care este plasată pe obiectele care trebuie identificate în mod unic. Cititorul
RFID este un dispozitiv care transmite și primește date prin und e radio folosind antenele
conectate. Funcțiile sale includ alimentarea etichetei și citirea / scrierea datelor pe etichetă.
Semnalele transmise de antenele cititorului formează o zonă de interogare formată dintr -un
câmp electromagnetic. Atunci când o etich etă intră în această zonă, aceasta se activează
pentru a face schimb de date cu cititorul . Ulterior, datele de identificare citite de cititorul
RFID sunt prelucrate de sistemul software, cunoscut sub denumirea de middleware RFID.
Modulul middleware RFID gestionează cititorii, filtrează și formatea ză datele de etichetă
RFID , astfel încât acestea să poată fi accesate de diferitele aplicații. Prin urmare, middleware –
ul este o componentă cheie pentru gestionarea fluxului de informații între cititoarele de tag -uri
și aplicațiile întreprinderilor

Avantajele majore ale utilizării RFID sunt următoarele:

 Cititoarele RFID nu necesită o linie de vizibilitate pentru a accesa datele din etichetele
RFID.
 Sistemele RFID pot citi date pe o gamă variată de la câțiva centi metri până la câteva
sute de metri.
 Cititoarele RFID pot interoga și pot face citirile RFID mult mai repede.
 Sistemele RFID pot citi și scrie diferite dimensiuni de date de la / la etichetă, pe baza
tipului de etichetă.
 Sistemele RFID pot citi etichete în medii dure, fără interferențe umane .

Sistemele RFID sunt produse de mai mulți producători și există în nenumărate
variante. Cu toate acestea, un sistem RFID constă în principal din trei componente;
Transponderul / eticheta, cititorul și middleware -ul RFI D.

Figură 10.Schema bloc a unui sistem RFID [30]

24
3.1.1 Descriere schema bloc
 Oscilatorul -furnizează semnalul purtătorului către modulator și un semnal de referință
pentru circuitele demodulatoare;
 Modulator ul – modulează frecvența inițială transmisă de către antena;
 Amplificatorul de putere -amplifică semnalele produse de oscilator Antenele – întâlnite
adesea în sistemele de identificare a frecventelor radio, pot fi utilizate atât pentru
transmiterea cât și pe ntru recepționarea energiei electromagnetice;
 Filtru/Amplificator –amplifică semnalele slabe primite de la eticheta înainte de
demodulare;
 Demodulatorul – compară semnalul modulat cu semnalul original, extrăgând astfel
informațiile încorporate în acesta;
3.1.2 Transponder / eticheta RFID

Un transponder RFID sau o eticheta constă dintr -un cip și o antena. Un chip poate
stoca un număr de serie unic sau alte informații bazate pe tipul de memorie al etichetei. Tipul
de memorie al etichetei poate fi citit, citit – scris sau scris o dată și citit mai multe. Etichetele
numai pentru citire sunt mult mai ieftine pentru a fi utilizate și sunt utilizate în majoritatea
aplicațiilor curente. Etichetele de citire și scriere sunt utile atunci când informațiile trebuie să
fie act ualizate. Antena este utilizată pentru a transmite informații de la cititor la cititor, iar cu
cât antena este mai mare cu cât este mai mare intervalul de citire. Eticheta RFID poate fi
atașată sau încorporată într -un obiect care urmează să fie identificat și poate fi scanat de
cititoarele mobile sau staționare folosind unde radio.

Etichetele RFID există în trei versiuni diferite: etichete pasive, etichete active și etichete semi –
pasive / semiactive. [10]

Etichete pasive

Reprezinta cea mai simplă versiune a etichetelor RFID care nu conțin propria sursă de
alimentare, c um ar fi o baterie, și nu poate iniția comunicarea cu cititorul. Eticheta pasivă își
obține puterea de la undele de energie transmise de cititor și răspunde em isiilor de frecvența
radio ale cititorului, prin urmare eticheta pasivă se bazează în întregime pe cititor că sursă de
energie. O eticheta pasivă trebuie să stocheze cel puțin un identificator unic pentru elementul
etichetat și poate fi citit dintr -un inte rval de aproxi mativ 10 până la 20 de metri în condiții
perfecte .
Costul etichetelor pasive variază în funcție de frecvența radio utilizată, cantitatea de memorie
și designul antenei și alte cerințe privind etichetele. Etichetele pasive pot funcționa la
frecvente joase, ridicate, ultrahigh sau la microunde.

Etichete active

Spre deosebire de etichetele pasive, etichetele active conțin o sursă de alimentare și un
emițător, pe lângă antena și cipul, și trimit un semnal continuu. Aceste etichete au de obicei
capacități de citire / scriere; Datele de etichetare pot fi rescrise și / sau modificate. Etichetele
active pot iniția comunicarea și pot comunica pe distanțe mai mari până la 750 de metri , în
funcție de puterea bateriei. Deoarece aceste etichete conțin m ai mult hardware decât etichetele

25
RFID pasive, acestea sunt mai scumpe și sunt rezervate pentru articolele costisitoare care sunt
citite pe distanțe mai mari .

Etichetele semi -pasive

Acest tip de eticheta se mai numește și eticheta semi -activa . Etichetel e semi -pasive nu inițiază
comunicarea cu cititorul, ci conțin baterii care permit etichetei să efectueze alte funcții, cum
ar fi monitorizarea condițiilor de mediu și alimentarea electronică internă a etichetei. Pentru a
economisi durata de viață a baterie i, unele etichete semi -pasive nu transmit în mod activ un
semnal cititorului. În schimb, ele rămân latente până când primesc un semnal de la cititor.
Semnele pasigene pot fi conectate la senzori pentru a stoca informații pentru dispozitivele de
securitate ale containerelor.

În concluzie, etichetele pasive sunt, prin urmare, mult mai ușoare decât etichetele active, mai
puțin costisitoare și oferă o durata de funcționare practic nelimitată

3.1.3 Cititor RFID

Un cititor RFID este un dispoziti v de scanare care cit ește cu precizie etichetele și comunica
rezultatele către sursa . Un cititor folosește propriile antene pentru a comunica cu eticheta prin
difuzarea undelor radio la care vor răspunde toate etichetele din rază. Cititorii pot procesa
simultan mai multe eleme nte, permițând o creștere a timpilor de pr ocesare a citirii. Acestia
pot fi fie mobili, fie staționari, diferențiati prin capacitatea de stocare, capacitatea de procesare
și frecvența pe care o pot citi .

Figură 11.Schema bloc ci titor RFID [11]

3.1.4 Interfață HF

Reprezintă partea principala (master) a cititorului care are aceste funcții :

Furnizarea de transpondere RFID cu energie prin generarea de putere de înalta frecvența;

26

Modularea semnalului către transponder;

Recepția și demodularea semnalelor de la transpondere

3.1.5 Unitatea de comandă

Partea secundară (slave) a cititorului care realizează următoarele:

– Comunicarea și executarea comenzilor software -ului aplicației;
– Codificare și decodare de semnale;
– Comunicarea cu un transponder.

Anumiți cititori RFID au funcționalități suplimentare, cum ar fi algoritmul anti -coliziune,
criptarea și decriptarea datelor transferate și autentificarea cititorului cu transponder.

Există diferite modele de cititoare, deoarece aplicațiile diferite au cerințe diferite unul față de
celălalt. Cititoarele RFID sunt clasificate în trei tipuri

Cititoarele OEM: folosite în cea mai mare parte pentru sistemele de captare a datelor, pentru
sistemele de control al accesului și pentru roboți.

Cititoare de utilizare industrială: utilizate în instalații de asamblare și fabricare.

Cititoare portabile: acești cititori sunt mai mobili decât ceilalți cititori și sunt susținuți cu un
ecran LCD și ta statură. Acest tip de cititor este utilizat în identificarea animalelor, în controlul
dispozitivelor și în aplicațiile de gestionare a activelor.

3.1.6 Mijloace de tip middleware RFID

Software -ul middleware se referă la software sau dispozitive care conectează cititoarele RFID
și datele pe care le colectează, la sistemele informatice ale întreprinderii. Mijloacele RFID
ajută la înțelegerea etichetelor RFID, aplică filtrarea, formatarea și logică pentru a eticheta
datele captate de un cititor și oferă aceste date procesate aplicațiilor back -end . Mijloacele de
tip middleware RFID servesc la gestionarea fluxului de date între cititorii de etichete și
aplicațiile întreprinderilor și sunt responsabile de calitatea și, prin urmare, de gradul de
utiliz are a informațiilor. Oferă conectivitate pentru cititori, filtrare și rutare bazată pe context
și integrare între întreprinderi și întreprinderi.

La proiectarea unei soluții middleware RFID, trebuie luate în considerare următoarele
aspecte [12]:

Suport hardware multiple: Software -ul middleware trebuie să furnizeze o interfață comună
pentru a accesa diferite tipuri de hardware care oferă caracteristici diferite.
Sincronizare și planificare: Ar trebui să existe programa re inteligență și sincronizare între
toate procesele middleware -ului. Acest lucru minimizează latentă și îmbunătățește eficientă
middleware -ului. Manipularea în timp real a datelor primite de la cititorii RFID: Mijloacele de
tip middleware ar trebui să se ocupe de cantitatea imensă de date captate de cititorii conectați
în timp real, fără a pierde din citire. Interfață cu aplicații multiple: middleware -ul ar trebui să

27
poată interacționa simultan cu mai multe aplicații, satisfăcând toate cerințele aplicațiil or cu
latentă minimă.
Interfață neutră pentru aplicații: Dezvoltatorul de aplicații ar trebui să utilizeze numai setul
generic de interfețe furnizate de Middleware independent de tipul de hardware conectat la
sistem.
Scalabilitate: Proiectul mid dleware trebuie să permită integrarea ușoară a noilor
caracteristici hardw are și de prelucrare a datelor.
Componentele middleware RFID
Un middleware RFID este interfața care se află între hardware -ul RFID și aplicațiile RFID.
Oferă următoarele avantaje:

 ascunde detaliile hardware RFID din aplicații;
 gestionează și procesează datele RFID brute înainte de a le transmite că evenimente
agregate aplicațiilor;
 oferă o interfață la nivel de aplicație pentru gestionarea cititoarelor RFID și
interogarea datelor RFI D.

Un nivel al middleware RFID încorporează toate driverele de dispozitive de hardware
diferite și expune la interfetele standard de aplicație pentru a accesa acest hardware. Dacă
aplicația a fost furnizată cu toate driverele dispozitivelor tuturor citit orilor conectați, va fi o
sarcina grea de a gestiona și interfață fiecărui dispozitiv. Dezvoltatorul aplicației va trebui
apoi să înțeleagă toate intervalele și operațiunile specifice hardware -ului. De asemenea,
aplicația, dacă este furnizată cu cantitatea mare de date raportate de cititor, va fi foarte dificil
să se proceseze datele în timp real. Un middleware RFID oferă un mod standardizat de a face
față acestei mulțimi de informații, prelucrează datele brute și oferă aplicației date curate și
filtrate.

3.1.7 Interfață de citire
Interfață cititorului este nivelul cel mai de jos al middleware -ului RFID care
gestionează interacțiunea cu hardware -ul RFID. Acesta menține driverele de dispozitive ale
tuturor dispozitivelor acceptate de sistem și gestionează toți par ametrii legați de hardware,
cum ar fi protocolul cititorului, interfață aeri ană și comunicarea de la gazdă.
3.1.8 Procesor și stocare de date
Procesorul de date și stratul de stocare sunt responsabile pentru procesarea și stocarea
datelor brute provenite de la c ititori. Exemple de logică de procesare purtată de acest strat
sunt : filtrarea, agregarea și transformarea datelor. Acest strat procesează de asemenea
evenimentele de nivel de date asociate unei aplicații specifice.

3.1.9 Interfață de aplicație
Interfață apli cației furnizează aplicației un API pentru a accesa, a comunica și a
configura middleware -ul RFID. Acesta integrează aplicațiile enterprise cu middleware RFID
traducând cererile aplicațiilor către comenzi middleware de nivel scăzut.

28
3.2 Parametrii funcționali ai sistemului
3.2.1 Construcția unui sistem de operare RFID
În figura de mai jos este reprezentat un model funcțional RFID format dintr -o eticheta
RFID și un cititor RFID.O eticheta pasivă este formată din o antena și un circuit
integrat ,ambele având impedant e complexe.

Figură 12.Schimbul de date dintre cititor si eticheta [10]

Cipul circuitului integrat e alimentează automat la receptarea semnalului de
radiofrecvență ,etcheta returnând as tfel datele stocate în cip prin comutarea intrării,generând
astfel un semnal modulat.

În teorie una dintre stările impedantei de intrare este :

(1)

Iar cealaltă este :
(2)

În practică :
[ ]
[ ]
(3)

Schimb ul de date dintre cititor și eticheta se poate realiza printr -o varietate de scheme de
codare și de modulare.Semnalul transmis de cititoru RFID către eticheta conține o purtătoare
modulată .Eticheta va răspunde în următoarea perioada de emisie a purtătoar ei nemodulate.În
această perioada,impedanta etichetei RFID va modula semnalul de răspuns .
Puterea ce se reflectă către antena etichetei poate fi divizată în două părți :
– Funcționare în mod strucutural este dată de curentul indus în antena;

29
– Funcționare în mod antena este dată de coeficientul de reflexie datorat neadaptării
dintre impedanta prorpie și cea a circuitului electronic al etichetei;

Figură 13.Divizarea puterii reflectate a etichetei [10]
3.2.2 Adaptarea impedantei la etichetele RFID
Adapatarea impedantei între intrarea cipului și antena influențează caracterisiticile și
performanțele dispozitivelor ( exemplu : distanță maximă până la care cititorul RFID sau
eticheta poate recep ționa și prelucra corect informațiile ).

Impedanta complexă a antenei :

(4)

Impedanța complexă la intrarea circuitului integrat :

(5)

Impedanța antenei trebuie adaptată la impedanța mare a circuitului integra t pentru a
permite un transfer maxim de putere.Circuitul integrat al etichetei RFID reprezintă o sarcina
neliniară a cărei impedanta complexă variază cu frecvența și puterea la intrare.
Starea tranzitorie,dependență impedantei de intrare de nivelul semnalu lui de la intrare
sau de frecvența și variația impedantei de intrare a circuitului integrat cu nivelul e putere sunt
factori care pot afecta drastic performanță circuitului integrat și în final a etichetei RFID.

30

Figură 14.Schemă electrică echivalentă a unui sistem RFID [10]

Nivelul de putere al semnalului pe răspuns al etichetei RFID conține 2 componente :
 Una denumită „mod structural‖ care este dată de curenții induși în antena ;
 A două denumită „mod antena‖ dată de neadaptarea dintre impedanta antenei și
impedanta de încărcare a circuitului integrat. [10]

Energia totală a câmpului radiant returant după interogare poate fi scris că suma dintre
energia sem nalului de radio frecvența reflectată de către antena având impedanta de sarcina
„în gol‖ și energia efectivă a semnalului retransmis generat de ansamblul circuit integrat și
antena :
∑
| |
(6)

Densitatea de pu tere a campului emitent incident al antenei RFID in spatiu este dat de
relatia :

(7)

PT – puterea transmisă
GT – câștigul antenei
r – distanță fără de etichera RFID
Puterea recepționată pe antena este puterea maximă care poa te fi livrată pe o impedanta
complex conjugată :

(8)

τef – suprafață activă a antenei

(9)

G – castigul antenei

31

Puterea reflectata de eticheta RFID pe aceeasi directie pe care receptioneaza semnalul
cititorului :

(10)

PR – puterea disipată în rezistență de sarcina
K – factor de câștig al antenei

| |
(11)

K se mai poate numi și coeficient de pierderi în puterea reflectată de către antena .

Tabel 7. Coeficientul K în funcție de impedanta de încărcare a antenei [10]

Lobul transversal al antenei :

(12)

S – suprafață de acțiune estimată
– reprezintă suprafață efectivă și se poate scrie :

(13)
Zc Ø Zₐ*
K
Ø 1

32

Figură 15Modulul Xa / Ra în funcție de puterea normalizată:
PSra – puterea semnalului refractat când circuitul este adaptat;
PSrs– puterea semn alului refractat când circuitul este în scurt. [10]

Puterea semnalului modulat recepționat de cititorul RFID nu depinde numai de
diferența scalară între lobul transversal definit prin cele două stări ale imped antei de intrare
din circuitul integrat,ci și de faza relativă a componenței spectrale reflectate.

Benzile de radio frecvența folosire de tehnologia RFID
Pentru că echipamentele operează în spectre radio diferite, alegerea benzii de
frecvența optimă pentr u o aplicație se face în funcție de condițiile de mediu în care trebuie să
funcționeze sistemul și de cerințele aplicației.

Pentru Europa și Africa benzile de operare sunt [10] :
Joasă frecvența (Low -frequency) : F = 125/134 KHz
– Aplicații uzuale : Indentificarea animalelor,control acces,managementul recipientelor ;
– Distanță de citire : 0,1 până la 1m ;
– Funcționare excelență în aproapierea metalelor sau în lichide ;
Înalta frecvența ( High – frequency) : F = 13,56 MHz
– Aplicații uzuale : inventariere,arhivare documente,control bagaje,transport auto ;
– Distanță de citire : 1 m până la 3 m ;
– Această bandă de frecevente are cele mai mult aplicații posibile ;

Foarte înalta freceventa (Ultra High Frequency ) : F = 850 MH z – 2,46 GHz
Cuprinde două domenii :
 Cel al frecventelor cuprinse între 430 și 460 MHz pentru aplicații științifice,industriale
și medicale ;
 Cel al hiper frecventelor cuprinse între 2,35 și 2,45 GHz pentru aplicații cu spectru
dstribuit ;
 Aplicații uzual e : transport auto,parcare,managementul containerelor ;
 Distanță de citire : 1m până la 12m ;
 Permit indentificarea vehiculelor în mișcare cu viteze de peste 100 Km/h ;

33
3.2.3 Codarea informațiilor scrise în etichete

Figură 16.Format ul unui cod electronic cuprind intr -o eticheta RFID [10]

Codarea informațiilor cuprinde cod ASCII sau HEX.În prezent codul electronic ce poare fi
stocat într -o eticheta RFID este realizat în două variante : cu l ungime de 64 de biți și de 96 de
biți.Un cod format din 96 de biți poare conține următoarele informații :
 8 biți ce formează grupul de indentificare (header )
 Al doilea grup de date reprezintă informația referitoare la identitatea entității care a
realiza t asignarea etichetei ;
 Al treilea grup de date reprezintă identitatea clasei obiectului reprezentat de eticheta
RFID ;
 Al patrulea grup de date reprezintă informația referitoare la caracteristicile și
proprietățile entității prezentate ( exemplu : mărimea ambalajului,cantitate,durata de
valabilitate ,condiții de păstrare etc );

34
Capitolul 4. RFID pe calea ferată
4.1 Structura sistemului

RFID este o tehnologie wireless ce permite identificarea de la distanță a obiectelor în
mod automat.Sistemele RFID sunt formate în principal din trei elemente: o etichetă /
transponder, un cititor și un canal de comunicatii implementat la un computer gazdă .
Acest echipament de monitorizare a fost propus pentru a fi folosit pe calea ferata pentru a
imbunatatii manageen tul feroviar si controlul circulatiei marfurilor.

Figură 17.Structura sistemului RFID pentru calea ferata [14]

Echipament de monitorizare prin radio a vagoanelor de cale ferată

Acest echipament este format din 2 module: un modul ce se află amplasat pe vagon
și un modul ce se află amplasat în stație. Cele 2 module comunică, transmițându -și date, prin
radio. Comunicația este de tip semiduplex, la un moment dat numai un sin gur modul emite.
Partea de comunicație radio este independentă de partea de prelucrare a datelor astfel că poate
fi folosită orice tip de modulație digitală. [15]

Figură 18.Schema bloc a echipamentul ui[15]

35

Funcțiile indeplinite de sistem
Sistemul îndeplinește 2 funcții, dar este flexibil pentru dezvoltări ulterioare prin
implementarea altor funcții.
• funcția de comunicație – se realizează prin radio cu celelalte module, iar cu PC -ul prin cablu
sau prin infraroșu;
• funcția de memorare – salvarea informațiilor.

Mesajele transmise de stație sunt:
• identificatorul de stație împreună cu data si ora
• mesaj de confirmare de primire corectă a mesajelor de la vagon
Mesajul transmis de vagon este:
• identificatorul de vagon.
Modulul de stație conține:
• bloc de alimentare – din care se alimentează cu tensiunea toate blocurile componente;
• bloc de emisie radio;
• bloc de recepție radio;
• bloc de prelucr are a datelor – format dintr -un microcontroler ce prelucreazătoate datele;
• bloc de memorie – format dintr -o memorie EEPROM ce memoreazădatele;
• bloc de comunicație cu PC – asigură comunicația cu PC pentru preluarea datelor din blocul
de memorie;
• bloc timer – furnizeazădata și ora. Dispozitivul realizează3 tipuri de comunicații:
• transmiterea și recepționarea radio a datelor în mod semiduplex între 2 echipamente;
• comunicație serialăcu PC;
• comunicație I2C cu memoria EEPROM și cu ceasul PCF8583 în cazul modulului de stație

Identificarea prin RFID pe calea ferata se face prin două configurații de bază:
• etichete montate pe obiective în mișcare
• cititoare montate pe obiective în mișcare

Etichete montate pe obiective în mișcare. [15]

Etichetele sunt montate pe locomotivă sau vagon iar cititorul este montat de o parte și de
alta a șinei. Această mod s-a dovedit a fi de mare succes într-o diversitate de aplicații:
• informarea pasagerilor asupra traficului – sunt oferite informații în timp real asupra locației
trenului;
• funcționare și întreținere – sunt furnizate informații precise asupra configurației vagoanelor
unui tren.

Etichetele pot avea diferite poziții:
 etichete de o parte și de alta a vagonului și un cititor fix.

36
 etichetă montată într -o singură parte și două cititoare de o parte și de alta.

 etichetă montată deasupra și un cititor.

 etichetă montată dedesubt și un cititor

Cititoare montate pe obiective în mișcare.

Cititoarele sunt m ontate pe locomotive iar etichetele sunt montate pe traversa de cale
ferată. Acest sistem este utilizat cu succes în determinarea poziției unui tren pe parcursul unei
rute.

Cititoarele pot avea diferite poziții:

 cititor montat dedesubt și o etichetă
.

 cititor montat în lateral și o etichetă

.

37

4.2.Functiile sistemului

Etichetele RFID sunt alcătuite dintr -un circuit integrat atașat la o antenă buclă
inductivă sau dipol, în funcție de domeniul de aplicație. Datele sun t salvate
și transmise prin intermediul antenei la un cititor. Etichetele RFID pot fi pasive (fără baterie)
sau active (alimentate de la o baterie). Din punct de vedere al tipului de memoriei, etichetele
pot fi doar citite (datele salvate nu pot fi distrus e sau modificate),citite/scrise (datele pot fi
distruse sau rescrise),combinație de citire/scriere (un segment de memorie poate fi doar citit în
timp ce restul memoriei poate fi modificată).

Etichetele RFID au diferite tipuri de memorie:

Etichetele numai pentru citire: au o capacitate minimă de stocare (de obicei mai mică
de 64 de biți) și conțin date programate permanent care nu pot fi modificate. Aceste etichete
conțin în principal informații de identificare a articolelor și au fost utilizate în bibliot eci și
magazine de închirieri video.

Etichete de citire și scriere: pe lângă stocarea datelor, pot permite actualizarea datelor
când este necesar. În consecință, acestea au o capacitate mai mare de memorie și sunt mai
scumpe decât etichetele numai citite. Aceste etichete sunt utilizate în mod obișnuit atunci
când este posibil că datele să trebuiască să fie modificate pe tot parcursul ciclului de viață al
unui produs, cum ar fi producția sau gestionarea lanțului de aprovizionare. Etichetele Read –
Write au tr ei proceduri principale pentru gestionarea și stocarea datelor:

EEPROM (memorie programabilă numai pentru citire): este un tip de memorie nevolatilă
utilizată pentru a stoca cantități mici de date care trebuie salvate atunci când alimentarea este
eliminată. Este procedura cea mai dominantă în multe sisteme RFID, dar are dezavantajele
unui consum mare de energie în timpul operației de scriere și al unui număr limitat de cicluri
de scriere.

FRAM (memorie cu acces aleatoriu feromagnetic): consumul c itit de energie este mai mic
decât EEPROM cu un factor de 100 și timpul de scriere este de 1000 de ori mai mic. Din
cauza problemelor de fabricație, a fost afectată introducerea pe piață pe scară largă.

SRAM (memorie statică de acces aleatoriu): SRAM sunt utilizate pentru stocarea datelor
în sistemul cu microunde, care facilitează ciclurile foarte rapide de scriere. Dezavantajul
acestei proceduri este acela că datele necesită o sursă de alimentare neîntreruptibilă de la o
baterie auxiliară (transponde r activ).

Write -Once, Read -Many tags: permite că informațiile să fie stocate o singură dată, dar
nu permite actualizarea ulterioară a datelor. Această eticheta conține funcțiile de securitate ale
unei etichete pentru citire în timp ce se adaugă funcțional itatea suplimentară a etichetelor
Read -Write.
4.1.1 Aplicații majore ale sistemelor RFID
O dezvoltare rapida a standardelor RFID a dus la dezvoltarea aestei tehnologii si
inceperea utilizarii ei in o gama variata de aplicatii.In continuare sunt prezentate aplic atii
majore ale sistemelor RFID in industria feroviara

38

Sistem automat pentru bilete

În domeniul feroviar sistmul de vânzare a biletelor de călătorie poate fi
automatizat,în prezent,prin implementarea tehnologiei RFID.În comparație cu biletele
obișnuit e,biletul de la automatul de vânzare sunt mai rezistente la falsificări și facilitează
identificarea fără contact.
Sistemele RFID oferă anumite avantaje față de sistemul bisnuit de achiziție a biletelor.Pentru
că acest sistem să funcționeze,orice persoană care dorește să călătorească pe calea ferată va fi
obligată să achiziționeze și să utilizeze cardul RFID.Verificarea biletelor se va face cu
dispozitivul wireless portabil pe care îl va avea controlorul și cu care va putea citii cardurile
RFID.Prin scanare a cardurilor pasagerilor dispozitivul va putea afișa numărul de indeitifcare
al cardului și anumite informații despre pasager : numele,vârstă,sexul,soldul și
valabilitatea.Pasagerul poate plăti pe loc biletul de călătorie prin introducerea unei parole
după ce cardul a fost scanat.
Prin acest tip de achizitonare a biletelor și de plata a cestora,dispare problema identificării
pasagerilor,această putând fi făcută cu ușurință prin verifcarea forografiei de pe cared,a
numărului de identificare și de asemenea p rin parolă intrdusa care va fi știută numai de către
titular.
Procurarea automată a biletelor și orice modicficare legată de călătorie se poate face prin
telefon,internet și de la aparatele de vânzare a biletelor cu ecran tactil din stații.
Sistemul RFID o feră costuri mai reduse,operare ușoară,portabilitate ,durabilitate și fiabilitate.

Identificarea și poziționarea vehiculelor feroviare

O altă aplicație în care este folosită tehnologia RFID este în cadrul sistemelor de
indetificare și poziționare a veh iculelor feroviare.Acest sistem poate funcționa acolo unde
semnalizarea luminoasă nu este prezența și oferă rapoarte precise despre identitatea
vehiculului feroviar pentru aplicații că : sistemul de afișare a informațiilor privind traficul și
pasagerii,sis temul e mentenanță ,sistemul de localizare și poziționare a materialului rulant.
Funcționarea acestui sistem include o eticheta RFID montată sub vehiculul feroviar care
transmite identitatea fiecărui tren către cititoarele de radiofrecvență montate de -a lungul caii
de rulare sau pe traverse.Cititoarele sun conectate la rândul lor a un computer instalat în stație
printr -o legătură serială.Primul cititor este instalat la punctul de intrare în stație și
recepționează datele la intrarea în stație și altul la i eșire raportând plecarea trenului din
stație.Informația privind sosirea sau plecarea trenului din stație este obținută când cititorul
receptioneaz identitatea vehiculului de la eticheta montată sub tren și în același timp
informația poate fi transmisă și a ltor cititoare în cazul în care acestea există în alte stații.
Sistemul este aplicabil în principal pe cala ferată sau la calea de rulare a tramvaielor.

Inspecția caii ferate

În prezent la calea ferată se efectuează în permanentă inspe cția și mentenanț ă caii
ferate. Inspecția se face de către grupuri organizare sub supravegherea unui șef de echipa.în
acest fel este verificată o anumită secțiune din cale , de regulă între 6km și 10 km.Acest tip de
mentenanță poate avea o anumită inexactitate și dacă orice neregularitate care apare nu este
raportată și reparată la timp,pot apărea cazuri de deraiere.
Prin urmare pentru a standardia și a îmbunătății sistemul de control al operațiunilor de
mentenanță și pentru a monitoriza desfășurarea inspecțiilor echipa se p oate folosi de un sistem
RFID.Semnalul de radiofrecvență care apare între cititor și eticheta are în principal 2 tipuri de
cuplare :
-cuplaj inductiv

39
-cuplaj cu retrodifuzie
Cuplajul indictiv funcționează pentu frecvente joase.Frecventele de operare tipi ce
sunt 125KHz,225KHz,13,56MHz c u o distanță tipică de 10 -20cm. Pentru identificarea prin
radiofrecvență la distanțe mari se poate folosi cuplajul cu retrodifuzie.Frecventele de operare
pentru acest tip de cuplaj sunt 443MHz,915MHz,2,45GHz,5,8GHz și microun de.

Sistemul utilizează în principal etichetele pasive și un cititor care transmite
semnalul purtător de frecvența joasă,intalta sau ultra -înalta ,ce conține date codate.Microcipul
etichetei captează informațiile în momentul în care această primește ene rgie de la câmpul
electromagnetic emis de antena apoi datele sunt convertite în unde electromagnetica și sunt
transmise la cititor unde sunt modulate și decodate.

Monitorizarea funcționarii corectă materialului rulant

În calea ferată cunoașterea exactă a stării tehnice a materialului rulant este
esențială pentru calitatea transportului și pentru a optimiza lucrările de întreținere și reparații
la un cost minim.Informații valoroase și precise despre starea tehnică a vehiculelor feroviare
sunt obținute de la numeroase tipuri de sisteme de detectare a vehiculelor pe calea ferată care
oferă informații că : temperatura,greutate,condiția roților etc.Dacă există o problema această
trebuie identificată într -un stadiu incipient pentru a putea fi corectată înainte că această să
devină cauza unor accidente.Pentru identificarea din timp a problemelor ce pot apărea este
propus un sistem numit Rail – Reader bazat pe tehnologia RFID.Sistemul Rail -Reader poate fi
utilizat în procesul e identificare și este capabil să ide ntifice un vehicul feroviar ,directă de
deplasare și poziția exactă a acestuia.
Informațiile pe care acest Rail –Reader le generează fac referire la vagonul de
cale ferată și sunt specifice părților sale relevante : boghiu,osii sau roți .Datele primite de la
osiile trenului sunt acum particularizate pentru un anumite vagon.
Acest lucru este necesar pentru o analiză fiabilă a datelor noi și anterioare.Procesarea acestora
se efectuează de către sistemul Rail -Reader prin cunoașterea parametrilor obținuți de l a
diferitele elemente de monitorizare.Acești parametrii sunt factorii cei mai importanți pentru
analiză fiabilă.
Pentru identificarea corespunzătoare a osilor vagonului și culegerea de informații este necesar
că sistemul Rail -Reader să citească și să recun oască numărul de identificare al
vagonului.Principalele avantaje ale Rail – Reader sunt :
– Detectarea defectelor care se dezvoltă lent într -un stadiu encipient
– Transmiterea informațiilor obținute despre vagon către o perosoana resposabila
– Minimizarea timpului de reparații

Sistemul de măsurare a temperaturii osiilor

Temperatura osiilor trenului se mărește odată cu creșterea vitezei de
deplasare.Supraîncălzirea poate provoca accidente dacă nu este corect monitorizată.La ora
actuală temperatura osiile este monitorizată de un sistem aflat la sol sau de senzori.Actualul
sistem funcționează numai pentru o viteză nominală,dar la o viteză mai mare sistemul își
pierde acuratețea și nu mai poate înregistra datele.
În acest caz s -a proiectat un sistem bazat p e tehnologia RFID care folosește
etichete pasive la frecvente ultra -înalte pentru măsurarea temperaturii.Acest sistem de
măsurare a temperaturii osiilor are în componentă un cititor fixat lângă calea de rulare și o
eticheta atașată fiecărei osii
a trenului .Timpul în care oasia etichetată trece peste cititor este timpul efectiv de comunicare
al cititorului cu eticheta.Timpul este un factor important deoarece eticheta trebuie să măsoare

40
temperatura,să salveze valoarea și să o transmită cititorului,toate acest ea într -un timp foarte
scurt.Nivelul efectiv al comunicării eficiente între eticheta și cititor este decis de viteză
trenului,timpul total necesar pentru a finaliza și a stoca valoarea înregistrată.
Acest sistem a fost testat cu succes la viteze ≤400 km/h ș i are că avantaje disiparea mică a
puterii,rezoluție mai bună,consum mai mic de energie și posibilitatea de a măsură temperaturi
de la -35℃ la 105℃.

Sistemul de control al vitezei de deplasare

Transportul pe calea ferată oferă o siguranță excelență.Cu toate acestea au existat
situații când mecanicii trenului au permis că acesta să treacă de anumite puncte unde ar fi
trebuit să oprească.Multe dintre aceaste incidente au dus la ciocniri care au implicat pierderi
de vieți omenești sau daune materiale semni fictative.Aceste incidente se datorau faptului că
mecanicul trenului nu se asigura că trenul se oprește la semnalul ce indică oprirea.Există
diferite sisteme care au fost introduse pentru a evita astfel de situații și printre acestea se
numără :
TPSW (sist em de protecție și avertizare a trenurilor),TCAS (sistem de protecție și avertizare)
și ACD (sistem anti -coliziune).Aceste sisteme se bazează în principal pe tehnologia GPS și
pot să nu funcționeze în zone cu păduri dense,tunele sau altitudine mare din cau za lipsei
semnalului.
Cu sistemele RFID se pot evita aceste situații și de asemenea,se poate face o
urmărire a trenurilor care se deplasează pe acceași linie pentru a prevenii accidentele.Prin
RFID se mai poate urmării că trenul să nu trece de semnalul ca re indică oprirea.Cu ajutorul
etichetei plasate pe osia trenului,a cititorului și a unei aplicații software sistemul poate
îndeplinii funcțiile astfel încât,pentru a transmite numărul de idenstificare al unui tren altui
tren aflat pe acceași directe de dep lasare.Acest lucru este posibil cu ajutorul unui transmițător
și al unui receptor.Sistemul mai poate avea control asupra frânării vehiculului feroviar în
situații de urgență pentru a asigura eficientă funcționarii în condiții de siguranță.
Sistemul propus de control al vitezei este compus din două părți :
– Eticheta RFID atașată semnalelor feroviare de pe calea ferată
– Sistemul de la bordul trenului

Figură 19.Schema bloc a sistemului de control a vitezei de deplas are[16]

41

4.1.2 Schema electrica a sistemului

Figură 20.Schema electrica a sistemului RFID [17]

Figură 21.Schema de monstrativa de functionare [17]

Bobina transmitator, parcursa de un curent ,emite unde magnetice iar pe distanta Z
se poate deduce formula densitatii fluxului magnetic :

[ ]

Figură 22.Schema demonstrativa de functionare [17]

42

Densitatea fluxului magnetic poate fi considerata in mare parte constanta (la
distanta Z) si influen teaza bobina de receptie din zona A.Densitatea fluxului magnetic
inmultita cu aria zonei campului magentic rezulta fluxul total receptionat

Acest lucru înseamnă , în principiu că o frecvență mai mare vă oferi o tensiune mai
mare indusă în bobi na de receptie .Daca se cunoaste frecventa Bz si aria pe care antena poate
receptiona se poate determina tensiunea indusa.

Această configurație de bază este mult îmbunătăț ită prin utilizarea tuning -ului cu
condensatori paraleli la sfârșitul la capetele d e transmisie si receptie . Prin stimularea bobinei
de transmisie cu o tensiune de câteva volți, se poate obtine un curent mai mare, prin alegerea
unui condensator care rezonează cu inductivitatea bobinei :

√
(14)

În mod similar , la capătul receptorului se poate multiplica tensiunea primită prin
reglarea paralelă a bobinei de recep ție cu un condensator adecvat. Acest lucru ar trebui să fie
suficient pentru a obține energie pentru a încărca un condensator la câteva volți DC și, pr in
urma re, să fie suficient pentru un mic microcontroler să funcționeze.

43

Capitolul 5. Prezentarea modulelor proiectului

Pentru partea prac tică a proiectului de diplomă s-a eviden țiat folosirea sistemelor RFID
pe calea ferată prin pr oiectarea unui sistem cu barieră pentru a simula o trecere la nivel cu
calea ferată.La plăcuța Arduino s-au conectat două module RFID care au că funcție citirea a
două etichete montate pe locomotivă și ultimul vagon al trenului.Atunci când locomotivă va
ajunge în dreptul primului cititor acesta va alimenta eticheta RFID care va acționa închiderea
barierei.Când trenul a trecut de barieră eticheta de pe ultimul vagon va fi acționată de al doilea
cititor și va acționa deschiderea bar ierei.Pentru a simula bari eră s -a conectat un servomotor t
la plăcu ța Arduino .

5.1 ARDUINO UNO R3
O plăcută Arduino este compusă dintr -un microcontroler Atmel AVR de 8 -, 16- sau 32 –
biți cu componente complementare care facilitează programarea și încorporarea în alte
circuite. Un asp ect important la Arduino este că acesta dispune de conectori standard, care
permit utilizatorului să conecteze plăcută cu procesorul la diferite module interschimbabile
numite shield -uri. Unele shield -uri comunica cu Arduino direct prin pinii digitali sau
analogici, dar altele sunt adresabile individual prin magistrala serială I²C permițând utilizarea
mai multor module în paralel. Până în anul 2015 plăcuțele Arduino oficiale au folosit cipuri
Atmel din seria megaAVR, în special ATmega8, ATmega168, ATmega328 , ATmega1280 și
ATmega2560, iar în 2015 au fost adăugate cipuri de la alți producători. O multitudine de alte
procesoare au fost folosite de dispozitive compatibile Arduino. Multe plăcute includ un
regulator liniar de 5 V și un oscilator cu cuarț de 16 MHz (sau un rezonator ceramic în unele
variante). Un microcontroler instalat pe Arduino vine preprogramat cu un bootloader care
simplifică încărcarea programelor pe memoria flash a cipului, în comparație cu alte
dispozitive care necesită programatoare externe . Acest aspect face Arduino o soluție simplă,
permițând programarea de pe orice computer ordinar. În prezent, bootloader -ul optiboot este
bootloader -ul implicit instalat pe Arduino UNO.
Când se folosește mediul de dezvoltare integrat Arduino, programarea tuturor plăcuțelor
se face prin conexiune serială. Implementarea acesteia diferă în funcție de versiunea
hardware. Unele plăcuțe Arduino au implementate convertoare de nivel logic pentru a realiza
conversia între nivelele logice RS -232 și cele TTL. Plăcuțe le Arduino din prezent sunt
programate prin USB, având integrate cipuri de conversie USB -serial.

44

Figură 23.Componentele placutei ARDUINO UNO [18]

Pentru partea de citire am folosit două module RFID conectate la plăcută Arduino și
de asemenea două etichete,una montată pe locomotivă trenului iar a două pe ultimul vagon al
trenului.Cititoarele sunt montate unul pe plăcută iar celălat înaintea barierei.Acesta din urmă
citește eticheta d e pe primul vagon pentru că bairera să se închidă iar al doilea citește eticheta
de pe ultimul vagon care duce la deschiderea barierei și reluarea circulației rutiere.

5.2 CITITORUL RFID

Cititorul este bazat pe cip tipic MFRC522 pentru citirea și scrierea e tichetele RFID.
Cipul MFRC522. Suportă citirea și scrierea de etichete în diferite condiții și de control
erorilor se face într -un mod simplu, dar nu se poate identifica mai mult de o eticheta la un
moment dat, spre deosebire de alți cititori mai profesion ali, și impune că distanță să fie doar
de câțiva centrimetrii.
Cardul are o interfață SPI pentru că platforma Arduino să poată comunica cu cipul MFRC522.

Pinii cititorului

Figură 24.Cititorul RFID RC522 [19]

45

Caracteristici tehnice:
Tensiune de alimentare: 3.3V;
• Curent idle: 10 – 13 mĂ;
• Curent de sleep: 80uĂ;
• Curent maxim: 30mA;
• Frecvența de funcționare: 13.56MHz.
• Temperatura de operare de mediu : -20…80 grade Celsius
• Umiditate relativă : 5%…95%
Transfer de date : max. 10 Mbit/s
 Carduri suportate: S50, S70, UltraLight, Pro și Desfire.
 Dimensiuni circuit: 40 x 60 mm.
 Circuitul integrat poate transmite datele pe 3 protocoale: UART, SPI sau I2C.
Există doar de control ș i de alimentare a modulului. Conexiunea este banală :
Tabel 8. Conexiunile cu ARDUINO [20]
Modulo RC522 Arduino
SDA D10
SCK D13
MOSI D11
MISO D12
IRQ —
GND GND
RST D9
3.3V 3.3V

Caracteristici și beneficii

• Circuite analogice integrate pentru a demodula și a decoda răspunsurile
• Conductori de ieșire buffere pentru conectarea unei antene cu un număr minim de
componente
• Distanță de operare tipică în modul citire / scriere până la 50 mm, în funcție de dimensiunea
antenei
• Suportă ISO / IEC 14443 O comunicare cu viteză de trans fer mai mare de până la 848 kBd
• Alimentare suplimentară
• Interfețe gazdă acceptate:

 SPI de până la 10 Mbit / s

 Interfață I²C -bus de până la 400 kBd în modul rapid, până la 3400 kBd în modul de
viteză mare
 RS232 serial UART până la 1228,8 kBd, cu niveluri de tensiune în funcție de
tensiunea de pe pinii
• Flexibilitate în moduri de rutină
• Cronometru programabil

46
• Oscilator intern cu cristal de cuarț pentru conexiuni Pe de 27.12 MHz
• Sursă de alime ntare de la 2,5 V la 3,3 V
• Coprocesor CRC
• Pini I / O programabili
• Auto -test intern

Schemă bloc MFRC522

Interfață analogică se ocupă de modularea Și demodularea semnalelor analogice.
UART gestionează cerințele protocolului care comunica cu host -ul.
Atenuatorul FIFO asigura transferul rapid și convenabil de date către și dinspre gazdă și
UART și invers.
Diferite interfețe sunt implementate pentru a satisface cerințele diferite ale utilizatorilor.

Figură 25.Schema bloc MFR C522 [21]

Configurația pinilor cipului MFRC522

47
Tabel 9. Descriere pini MFRC522 [21]
PIN Simbol Tip Descriere
1. I2C I Intrare activă I2C
2. PVDD P Pin de alimentare
3. DVDD P Pin intrare dig itală
4. DVSS G Ieșire digitală
5. PVSS G Pin de alimentare cu energie electrică
6. NRSTPD I Pin de resetare
7. MFIN I Intrare semnal MIFARE
8. MFOUT O IEșire sem nal MIFARE
9. SVDD P Pin de alimentare MFIN și MFOUT
10. TVSS G Ieșire transmițător
11. TX1 O Transmiț ător 1
12. TVDD P Pin de alimentare transmițător
13. TX2 O Transmițător 2
14. TVSS G Pin ieșire transmițător 2
15. AVDD P Pin intrare analogică
16. VMID P Tensiunea de referință
17. RX I Pin intrare RF
18. AVSS G Împământare analogică
19. AUX2 O Ieșire auxiliară pentru te stare
20. AUX2 O Ieșire auxiliară pentru testare
21. OSCIN I Amplificator inversor cu cristal de curat pentru intrare ;
intrare pentru un cronometru extern ( fclk=27,12MHz)
22. OSCOUT O Amplificator inversor cu cristal de curat pentru ieșire
23. IRQ O Întrerupere a ieșirii
24. SDA I/O Intrare /ieșire pentru magistrala de date I2C
NSS I Intrare SPI
RX I Intrare adresare UART
25. D1 I/O Port testare
ADR_5 I/O Intrare de adresare 5 I2C
26. D2 I/O Port testare
ADR_4 I Intrare de adresare 4 I2C
27. D3 I/O Port test are
ADR_3 I Intrare de adresare 3 I2C
28. D4 I/O Port testare
ADR_2 I Intrare de adresare 2 I2C
29. D5 I/O Port testare
ADR_1 I Intrare de adresare 1 I2C
SKC I Intrare serială ceas SPI
DTRQ O Ieșire adrese UART către microcontroler
30. D6 I/O Port testare
ADR_0 I Intrare de adresare 0 I2C
MOSI I/O SPI ieșire master/intrare slave
MX O Ieșirea UART către microcontroler
31. D7 I/O Port testare
SCL I/O Ceas I2C intrare/ieșire
MISO I/O SPI master intrare/slave ieșire
TX O Ieșire date UART c ătre microcontroler

48
32. EA I Intrări de adrese externe pentru codarea adresei I2C

5.3 ETICHETA RFID

Figură 26.Eticheta RFID [18]

 Acestea sunt în mare parte pasive și pot rămâne în stare l atentă de ani de zile.
Nu se zgârie sau să se degradeze cu timpul sau câmpuri magnetice sau la frecare .
 Ele pot avea o memori e internă care să conțină identificarea produsului sau
trasabilitatea.
 Ele po t fi folosite ca chei pentru a deschide încuietori el ectronice, pre cum și pentru a
identifica produse sau persoane.
 Ele pot fi rescrise și cit it de multe ori . De exemplu, un card de plată, puteți păstra
ultime le 100 de achiziții facute.
 Lucrul care a întârziat punerea în aplicare pe scară largă a acestor RF ID a fost prețul.

5.4 CONVERTOR DE NIVEL LOGIC BIDIRECTIONA TX -RX

Pentru a nu există riscul de ardere a etichetelor chip -urilor RFID există necesitatea
folsirii a două convertoare bidiresctional TTL -CMOS pentru comunicare serială,unul cu 4
canale (două per echi TX -RX) iar celălalt cu 2 canale (o pereche TX -RX).Am ales să folosesc
doar unul cu 8 canale.
Convertorul de nivel logic bi -direcțional este un dispozitiv mic care convertește în
siguranță semnalele de 5V la 3.3V ȘI ,de asemenea,mărește 3.3V până la 5 V.Ce este diferit la
acest convertor este faptul că se poate ajusta nivelul tensiunii joasă sau intalta în siguranță pe
același canal.Se pot folosi 4 pini din partea de sus și 4 din partea de jos cu 2 intrări și două
ieșiri pe fiecare parte.
Este necesar că convertorul să fie alimentat de la două surse (tensiune mică și
tensiune mare ) pe care sistemul le folosește.De exemplu pentru tensiunea de 5V se folosește
pinul „HV‖,pentru tensiune mai mică 3,3V,pinul „LV‖ iar pentru masă pinul „GND‖.
Pinii exterior i corespund cu ieșirile și intrările pentru cele 2 canale
.

49

Figură 27.Conexiuni convertor de nivel logic bidirectiona tx -rx [23]

RXI – Intrare de înalta tensiune la divizorul de tens iune de la dispozitivul de înalta tensiune.
Semnalul va fi deplasat și trimis la dispozitivul de joasă tensiune pe pînul "RXO".
RXO – ieșire de joasă tensiune de la divizorul de tensiune la dispozitivul de joasă tensiune.
Semnalul este deplasat de la intra rea "RXI".
TXI – intrare / ieșire de joasă tensiune a circuitului MOSFET. Acest PIN interacționează cu
"TXO" pe partea superioară.Acesta este singurul care va converti tensiune joasă la tensiune
intalta
TXO – Intrare / ieșire de înalta tensiune a circuitul ui MOSFET. Acest PIN interacționează cu
"TXI" pe partea inferioară. Acesta este singurul care va converti de la tensiune joasă la
tensiune intalta

Pentru converti un semnal de la joasă tensiune într -un semnal de înalta tensiune (de
exemplu de la 3.3V la 5V), semnalul trebuie să fie introdus la "TXI". Va trece prin convertor
și va ieși o tensiune mai mare pe pinul "TXO" (ieșire de transmisie). Pe de altă parte, un
semnal care se convertește strict de la înalta la joasă tensiune ar trebui să treacă de la " RXI" la
"RXO".Trimiterea unui semnal de la partea superioară la partea inferioară este mai puțin
restrictivă. Putem folosi fie canalul bidirecțional, fie divizorul de tensiune, dar este posibil să
fie necesar să lăsăm canalul bidirecțional pentru a convert i de la low -to-high.

Convertirea tensiunilor între dispozitivele seriale este partea pe care convertorul de
nivel logic a fost proiectat să o facă – de aceea are denumirile "RX" și "TX".

Figură 28.Conexiune convertorului bidi rectional cu ARDUINO [22]

50
5.5 SERVOMOTORUL

Am folosit un sevomotor conectat la plăcută Arduino pentru r idicarea și coborârea
barierei.C ircuitul servo este construit chiar în interiorul unității motorului și are un arbore
poziționat, care este de obicei echipat cu o roată dințată .Motorul este controlat cu un semnal
electric care determina cantitatea de mișcare a arborelui. În interior există o configurație
destul de simplă: un mic motor de curent continuu, un potent iometru și un circuit de comandă.

Motorul este atașat printr -un mecanism la roată de comandă. Pe măsură ce motorul
se rotește, rezistență potentiometrului se schimbă, astfel încât circuitul de comandă poate
regla cu precizie cât de mult este mișcarea și în ce direcție. Când arborele motorului se află în
poziția dorită, alimentarea cu energie a motorului este oprită. Dacă nu, motorul este rotit în
direcția potrivită. Poziția dorită este transmisă prin impulsuri electrice prin firul de semnal.
Viteză motor ului este proporțională cu diferența dintre poziția să efectivă și poziția dorită.
Deci, dacă motorul este aproape de poziția dorită, acesta se va întoarce încet, altfel se va
întoarce rapid. Această se numește control proporțional. Acest lucru înseamnă că motorul va
funcționa cât de încet este necesar pentru a îndeplini sarcina .

Pentru conectarea la Arduino :
Servomotorul are un conector mama cu trei știfturi. Cel negru este de obicei pământul ce
corespunde la Arduino cu GND
Cablul de alimentare care l a toate standardele ar trebui să fie roșu la 5V pe Arduino.
Firul rămas pe conectorul servo se conectează la un pin digital de pe Arduino.

Figură 29.Conectare servomotor la ARDUINO [24]

Semnalul primit de la Arduino.

Este un semnal dreptunghiular similar PWM. Fiecare ciclu al semnalului durează 20
de milisecunde și, de cele mai multe ori, valoarea este LOW. La începutul fiecărui ciclu,
semnalul este HIGH pentru o perioada de ti mp cuprinsă între 1 și 2 milisecunde. La 1
milisecunda reprezintă 0 grade și la 2 milisecunde reprezintă 180 de grade. Între acestea,
reprezintă valoarea de la 0 la 180 de grade. Această este o metodă foarte bună și fiabilă.
Utilizarea bibliotecii Servo d ezactivează automat funcția PWM pe pini 9 și 10 PWM de pe
plăcile Arduino UNO și alte plăci similare.

51

Figură 30.Semnalul primit de la Arduino [24]

5.6 Schema bloc a sistemului propus

TREN
TAG
TAG
Comunicatii
ARDUINO UNO
Cititor
RFID 1
Servomotor
(bariera )
Cititor RFID
2

52
5.7 Schema electrica a sist emului propus

53
5.8 Schema logica

START
Configurare
pini
Initializare
module
Definire
actiune
servomotor
Citeste
TAG 1
NU
STOP
Este detectat
TAG 1?
DA
Bariera coboara
Citire
TAG 2
Este detectat
TAG 2?
Bariera se
ridica
NU
DA
STOP
STOP

54
Capitolul 6. Analiza fiabilității sistemului
Analiză fiabilității se definește că studiul componentelor și a echipamentelor
electronic e în condiții reale de funcționare cu accent pe modurile de defectare și măsurile
necesare de prevenire. [27]
În mod real , orice componentă sau dispozitiv schimbă permanent substanță cu mediul
înconjurător.
Orice componentă est e considerată funtionala câtă vreme își îndeplinește funcția
pentru care a fost proiectată în condiții tolerabile de mediu,această stare se numește
„bunăstare‖ (funcționează în echilibru cu solicitările apărute).În cazul de depășire a nivelului
maxim de e chilibru acesta se rupe provocând defecarea componentelor.
Defectarea se poate face în două moduri :
Reversibil – atun ci când după încetarea stării de dezechilibru ,componentă defectată
revină la starea funcțională ;
Ireversibil –componentă se defecteaz ă iremediabil ;

Orice sistem este alcăt uit din mai multe componente.

Considerăm că sistemul are N componente.
∆t=interval de analiză (ce număr din componentele sistemului se defectează)
∆n=defecte în intervalul de analiză ∆t
n=defecte total
 Frecvenț a statică de repetare a defectului
( )

(15)

 Proporția defectării
( ) ∑ ( )

(16)

 Intensitatea statică de defectare (probabilitatea statică să apară un defect în
intervalul ∆t
( )

(17) (17)

 Funcția de fialibilitate (timpul posibil că un dispozitiv să meargă )

( ) ( )
( ) ( )
(18)

Practic ă nu există componentă ideală l a care perturbatiile de defec tare să fie 0%.Astfel
orice sistem cu N componente este format la momentul t din :
( )
( )

55

Prin trecere la limita :
( )

(19)

În condiții r eale pe durata foarte lungă de timp ( ) ,respectiv 100% din componente
sunt defecte.

Intensitatea de defectare (rată statistică a defectării,câte componente se defectează sau câte se
vor defectă):
Când rezultă :
( )

(20)

MTBF(media timpului de bună funcționare )
Reprezintă intervalul normal de funcționare al echipamentului măsurat între 2 defectări
succesive predictibile și măsurabile.Cu ajutorul MTBF se estimează duratele de garanție și
intervalele obligatorii de r evizie .

(21)

Rată defectărilor – λ
Este unul din principalii indicatori de fiabilitate. El exprimă numărul de căderi, de defectări
ale unui produs în unitatea de timp, matematic este inversul mediei timpului de bună
funcț ionare.

(22)

MTFF (media timpului până la prima defectare )

În cazul echipamentelor complexe sau cu un număr mare de componente se poate
calcula MTFF că fiind MTBF a celei mai slabe componente calculat de la m omentul
producției t=0

MTTF(durata totală de funcționare)

Reprezintă durata totală de funcționare a unui sistem asumată de către producător
(negarantată).În cazul sistemelor critice este interzisă utilizarea acestora peste durata
MTTF,după caz,această p oate fi calculată de la dată fabricației sau de la dată primei
funcționari.

56

Figură 31.Repre zentarea grafica a ratei defectarilor [25]

 Intervalul I –reprezinta perioada post -fabricant in care rata de defectare este
relativ mare datorita numarului mare de componente care pot fi afectate de
defecte de fabricatie,de transport,manopera deificitara,variatie de mediu.In
perioada initiala,echipamentele se testeaza in conditii dure,se elimina toata
echipamentele care prezinta defectare initiala.
 Intervalul II – este perioada de functionare normala in care echipamentele pot fi
comercializate si se utilizeaza normal cu sau fara interval de revizie.
 Intervalul III – curba de inlocuire,aici probabil itatea de defectare creste
exponential cu imbatranirea in timp.In cazul echipamentelor critice este
interzisa utilizarea acestora in acest interval.

6.1 Tipuri de fiabilitate

În funcție de modul de determinare, fiabilitatea poate fi de trei feluri:

 Fiabilit ate previzională – se calculează pe baza unui model matematic,plecând de la
datele proiectului și fiabilitatea cunoscută a elementelor componente ale sistemului,
ținândcont de regimurile de funcționare și condițiilede exploatare.
 Fiabilitate experimentală – determinată prin măsurători și încercăride laborator, pe mai
multe exemplare identice puse în funcțiune.
 Fiabilitatea operațională – determinată pe baza prelucrarii datelor obținute din exploatare,
adică pe baza urmăririi în exploatare a mai multor exempla re identice, pe o perioadă
determinată de timp.

Clasificarea defectiunilor
 Dupa durata exista :
-defectiuni temporare
-defectiuni intermediare

57
-defectiuni permanente
 Dupa legatura intre defectiuni
-independente – defectunile nu au legatura intre ele
-dependente – acestea sunt produse de un factor extern si apoi se produc
succesiv
In multe cazuri este greu de apreciat daca defectiunile sunt dependente sau
independente dar acest lucru este analizate si se afla in functie de
-evidenta observarii defectarii
-dupa modul de manifestar a defectarii
-dupa suprafata de intindere
Variatiile de temperatura si umiditatea pot afecta performantele fiabilitatii unui
sistem,astfel pentru o buna functionare a echipamentelor este recomandat ca dispozitivele sa
fie utilizat e in spatii climazate.
In realitate sistemele sunt folosite in diverse medii si sunt expuse uzurii atat din partea sarcinii
utile cat si din partea mediului.Componentele sistemelor fac schimb permanent de energie si
material (caldura,vibratii,gaze) cu medi ul ambiant.

Figura 1. Interacțiunea dintre componentă, sarcină și mediu [27]

In figura se ilustreaza modul de interatiune dintre componenta C,sarcina utila si mediul
ambiant.
Prin urmare,in unele cazuri faptul ca o componenta este defecta afecteaza intreg sistemul
si de asemenea acest lucru duce la influentarea defectarii altor componente,datorita faptului ca
dupa aparitia unei defectiuni energia se repartizeaza in alt mod.

Ecuatia fundamentala de deteriorare:

= t ( )
(23)

r – rezistenta fiabilista instantanee a componentei
– rezistenta initiala
– constanta ce depinde de concentratia materialelor
t- paramentru timp
e-baza logaritmilor
f(w)- o functie care depinde de reactia d intre componenta si mediul ambiant
6.2 Mentenabilitatea și indicatorii acesteia
Ansamblul tuturor acțiunilor tehnico -organizatorice necesare, efectuate în scopul
menținerii sau restabilirii unui produsîn starea de îndeplinirea funcției curente, poartă numele
de mentenanță.
Personalul și baza materială, necesare acest or acțiuni, constituie suportul mentenanței.
Deosebim următoareletipuri de mentenanță:
– mentenanța reactivă – care are ca scop, depistarea naturiiși cauzelor unei defecțiuni,
repararea defectului prin înlocuirea completă sau parțială a unuia sau mai multor elemente ce

58
au reprezentat sediul defecțiunii,cu verificarea corectitudinii operațiunilor de mentenanț ă
întreprinse;
– mentenanța preventivă – care constă din lucrări de revizie, reglaje, verif icări și reparații
planificate, executateîn vederea evitării unor viitoare defecțiuni inerente;
– mentenanța predictivă – este un concept nou care eliminăunele neajunsuri introduse de
mentenanța preventivă, prin repetatele intervenții efectuate asupra produ selor sau elementelor
componente ale acestora, verificarea stării în care se afla sistemul făcându -se ON -LINE, prin
tehnici avansate, iar la sistemele foarte importante făcându -se chiar o monitorizare
permanentă.
– mentenanța corectivă (proactivă) – este a ptitudinea unui produs ca în condiții date de
utilizare, să fie menținut sau restabilit,în stare de a -și îndeplini funcțiunile pentru care a fost
creat, atunci când acțiunile de mentenanță se efectuează în condiții precizateși intr -un timp
dat, cu procedee și remedieri prescrise. [28]

Exprimarea cantitativă a acestui concept se face cași în cazul fiabilității, printr -o
probabilitate :

( ) ( )
(24)

( )

Rata repara ției ( ) aduce func ția de mentenabilitate la urmatoarea forma :
( ) ( ) [∫
( ) ]
(25)

Media timpilor de reparație corespu nde indicatorului MTBF al fiabilității și are
expresia :

( )

( )

(26)

n-numărul de componente de același tip i
λ-rată de defectare a componentelor de tip i
t-timpul mediu apreciat pentru înlăturarea defec tării unei componente din grupul n
nλ-numărul mediu orar de defectare pentru grupul de elemente n
k-numărul de grupe distincte de elemente componente ale unui sistem

59
6.3 Calcul de fiabilitate

Tabel 10. Calcul de fiabilitate
Denumire   Număr de
bucăți (N) N*i (10-6 h-1)
Diodă 0.02 0 0.00
Diodă Zener, Varicap 0.02 0 0.00
Dioda Shotky si de putere 0.04 0 0.00
Rezistor 0.01 16 0.16
Potențiometru 2.01 0 0.00
Condesator 0.01 0 0.00
Condensator electrolitic 0.03 0 0.00
Bobine 0.01 0 0.00
Tranzi stor 0.03 8 0.24
Tranzistor de putere 0.06 0 0.00
Circuit integrat analogic 0.08 0 0.00
Circuit integrat digital 0.05 0 0.00
Circuit integrat de putere 0.25 0 0.00
Led 0.3 0 0.00
Microcontroller, procesor 0.15 0 0.00
Modul Arduino UNO,Modul RFID 0.18 3 0.54
Memorie, RTC, etc 0.09 0 0.00
Servomotor 1.5 1 1.50
LCD 0.11 0 0.00
TOTAL (ore) 409.836, 07

Tabel 11. Calcul componente
Dennumire Cantitate Pret total (lei)
Modul RFID 2 50
Convertor bidirectional Tx –
Rx 3V3 1 25
Tag RFID 2 4
Servomotor 1 20
Placuta Arduino UNO 1 140
Fire de legatura 15 3
Total 250

60
Concluzi i

Domeniul transportului feroviar este într -o continuă dezvoltare acest l ucru aducând
necesitatea dezvoltării tehnologiilor astfel încât compatibilitatea sistemelor și ușurință folosirii
aestora să facă accesul și implementarea lor cât mai amplă și mai comună.Pentru
eficientizarea activităților în transportul feroviar folosind tehnologia RFID s -a demonstrat
ușor flexibilitatea sistemelor de telecomunicații împreună cu sistemele de identificare
automate.
În prezent când Internetul a devenit vital în anumite activități se iau în calcul noi
noțiuni de comunicare între diferite obie cte pentru a ne ușura activitățile zilnice și pentru a
câștigă mai mult timp liber.
Identificarea în timp real cât mai corectă și cu o gama cât mai variată de obiecte și
produse identificabile poate aduce multe avantaje atât pentru transportatori cât și pe ntru
beneficiari.Aplicația tehnologiei RFID în domeniul transporturilor feroviare este o importantă
îmbunătățire adusă serviciilor prestate și de asemenea, o oportunitate de a fi în pas cu
sistemele moderne ale piețelor internaționale de transport.
Decizi a de a adopta o nouă tehnologie nu depinde numai de avantajele obținute prin
încorporarea unor noi soluții tehnice, funcționale sau estetice .Această decizie depinde, de
asemenea, de costurile și riscurile implicate. În general, întreprinderile nu dispun d e resurse
financiare, umane sau structurale pentru a inova sau chiar a adapta noile tehnologii.
Este importantă cooperarea internațională pentru procesele de implementare a noilor
tehnologii.
Marele avantaj al unui sistem RFID este acela că poate fi fo losit în condiții de mediu
dificile dar în același timp dezavantajul prețul mult mai mare decât al altor sisteme cu aceleași
funcții.O ultima etapă a dezvoltării tehnologie RFID este un produs cu o capacitate mai mare
de stocare,rază mai mare de citire și o funcționare mai rapidă.

61
Anex a 1

Program proiectat

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#include <Servo.h>

#define SERVO A0
#define MIN_VAL 7
#define MAX_VAL MIN_VAL + 90
Servo myservo;
int pos = MAX_VAL;
float filterVal = 0.00001; //netezire maxima (pt filterVal=1, nu exista
netezire)
float smoothPos;

constexpr uint8_t RST_PIN = 9;
constexpr uint8_t SS_1_PIN = 10;
constexpr uint8_t SS_2_PIN = 8;

constexpr uint8_t NR_OF_READERS = 2;

byte ssPins[] = {SS_1_PIN, SS_2_PIN};

MFRC522 mfrc522[NR_OF_READERS]; // Creaza un obiect al clasei MFRC522

void setup() {

Serial.begin(9600);

myservo.attach(SERVO);

SPI.begin();

for (uint8_t reader = 0; reader < NR_OF_READERS; reader++)
{
mfrc522[reader].PCD_Init(ssPins[reader], RST_PIN); // Initializeaza
cititoarele de carduri
Serial.print(F("Reader "));
Serial.print(reader);
Serial.print(F(": ")) ;
mfrc522[reader].PCD_DumpVersionToSerial();
}

myservo.write(pos); //valoare predefinita a bratului servomotorului =
bariera ridicata (90 grade)
}

void loop() {

for (uint8_t reader = 0; reader < NR_OF_READERS; reader++)
{
// Sunt intrari noi in sistem? (carduri necitite)

if (mfrc522[reader].PICC_IsNewCardPresent() &&
mfrc522[reader].PICC_ReadCardSerial())
{
Serial.print(F("Reader "));

62
Serial.print(reader);

String strID = "";
for (byte i = 0; i < 4; i++) {
strID +=
(mfrc522[reader].uid.uidByte[i] < 0x10 ? "0" : "") +
String(mfrc522[reader].uid.uidByte[i], HEX) +
(i!=3 ? ":" : "");
}
strID.toUpperCase();

Serial.print(" Tap card key: ");
Serial.prin tln(strID);

if (reader == 1 && strID.indexOf("D5:47:84:BB") >= 0) // 1 : Tag -ul
cu nr 1 va fi aprobat de cititorul amplasat pe suport si bariera va cobori
{
Serial.println("ok1");
for (pos = MAX_VAL; pos >= MIN_VAL; pos –)
{
smoothPos = smooth(pos, filterVal, smoothPos);
myservo.write(smoothPos);
delay(10);
}
}
else if (reader == 0 && strID.indexOf("7A:B4:53:64") >= 0) // 2 :
Tag-ul cu nr 2 va fi aprobat de cititorul de p e breadboard si bariera va
urca
{
Serial.println("ok2");
for (pos = MIN_VAL; pos <= MAX_VAL; pos++)
{
smoothPos = smooth(pos, filterVal, smoothPos);
myservo.write(smoothPos);
delay(10);
}
}
// finalizarea procedurii de citire a tag -urilor.
mfrc522[reader].PICC_HaltA(); // stop citire
mfrc522[reader].PCD_StopCrypto1(); // stop criptare
}
}
}

//functie de netezire: utila pentru un efect de miscare continua a
servommotorului
int smooth(int data, float filterVal, float smoothedVal)
{
if (filterVal > 1)
{
filterVal = 0.99;
}
else if(filterVal <= 0)
{
filterVal = 0;
}
smoothedVal = (data * (1 -filterVal)) + (smoothedVal * filterVal);
return (int)smoothedVal;
}

63
Dictionar explicativ de termeni si abrevieri

RFID (Radio Frequency Identification) –Identificare prin radiofrecventa
EIRENE ( European Integrated Railway Radio Enhanced Network)
ATP (Automatic Train Protection) -Protecti e automata a trenului
ERTMS (European Railway Train Management System ) – Sistemul de management al
traficului feroviar
ETCS (European Train Control System ) -Sistem european de control al trenului
GPS (Global Positioning System) – Sistem de pozitionare glo bal
GPRS (General Packet Radio Service)
ETSI ( European Telecomunication Standard Institute) -Institutul European de Standarde în
Telecomunicații
GSM (Global System for Mobile Communications) – Sistem global de telecomunicații mobile
BSS (Base Station Syst em ) –Stație de baza
BSC (Base Station Controller) – Echipamentul de comandă/control
(TRX) .- stații de emisie -recepție
NSS (Network Sub -System ) -Subsisemul Rețea / Subsistemul de comutare
MSC (Mobile Service Centre ) – Centrale pentru abonați mobili
VLR (Visitor Location Register) – Baza de date temporar ă a abonaților mobili în trecere
SGSN (Serving GPRS Support Node)
GGSN (Gateway GPRS Support Node)
ME (Mobile Equipment) – Echipamentul mobil
SIM (Subscriber Identity Module) – Modulul personal de identitate
MS (Mobil Station ) -Statie mobila
SPI (Serial Peripheral Interface)
ICSP (In Circuit Serial Programming)
GSM -MT (Global System for Mobile Communications -Mobile Terminal) – Sistem global de
telecomunicații mobile -Terminal Mobil
DM-MT (Device Management -Mobile Terminal) -Gestionare dispozitive -Terminal mobil
MMI (Men -Machine Interface) -Interfata om -masina
eMLPP (Enhanced Multi -Level Precendence and Preemption) – Servicii de prioritate
SMS (Short Message Service) -Serviciu mesaje scurte
CCTV (Closed Circuit Televisi on)- Televiziune cu circuit închis
LEU (Lineside Electronic Unit) -Unitate electronica de linie
RBC (Radio Block Centre) -Bloc de receptie radio
TCCs (Traffic Control Centres )-Centru pentru contr olul traficului
I/L – Instalația de centralizare
I/L K – Unita tea Centrală a instalației de centralizare
O/C – Obiectul Controlat

64
INDUSI – Instalația de autostop
SATLOC – Asigurarea trenurilor pe linii secundare sprijinită de GNSS
GNSS ( Global N avigation Satellite System) -Sistem de navigare prin satelit
OBC ( On-Board Computer ) -Calculator de bord
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) – Transmission Control
Protocol/Internet Protocol
VPN (Virtual Private Network ) -Retea privata virtuala
ASCII (American Standard Code for Information Interchange )- Codul Standard American
pentru Schimbul de Informații
TPSW – sistem de protecție și avertizare a trenurilor
HEX (Hexadeicmal) -Codare in hexazecimal
TCAS (Traffic Collision Avoidance System) -Sistem de evitare a coliziunilor

65
Foaie de catalog RC522

Foaie de catalog convertor de nivel logic bidirectiona tx -rx TXB0108

66
Bibliografie

[1] http://www.rollsoft.ro/wp -content/uploads/2013/06/RFID1.pdf
[2] Catalina Cruceanu, Constructia vehiculelor pentru transport pe sine , Editura MATRIX
ROM,ISBN: 973 -755-872-5, Bucuresti 2012
[3] Market Watch, SINMAR -TMM – Sistem inteligent de asistare a transportului terestru
multimodal de marfă, 23 Octombrie 2006
[4] http://uic.org/IMG/pdf/eirene_srs_15.1.pdf
[5] http://docshare02.docshare.tips/files/25459/254591534.pdf
[6] http://documents.tips/documents/ioanbuciuman.html
[7] Stan A., David S., ―Centralizari automate si bloc de linie automat‖, Ed. Didactica si
Pedagogica,Bucuresi 1982
[8] http:/ /www.aifr.ro/?author=1&paged=16
[9] https://www.researchgate.net/publication/271430465_Survey_of_RFID_applications_i
n_railway_industry
[10] http://www.agir.ro/buletine/728.pdf
[11] http://www.3nanosae.org/p/foodtrack/?page_id=89
[12] Mehdia Ajana El Khaddar , Hamid Harroud , Mohammed Boulmalf , Moham med
Elkoutbi ,‖ RFID Middleware Design and Architecture‖,Ed. INTECH Open Access
Publisher,ISBN 9533072652,2011
[13] http://banekonference .dk/sites/default/files/Jernbanen%20p%C3%A5%20vej%20m
od%202020%20 -%20Peter%20Tiberg.pdf
[14] http://www.sictranscore.com.ar/Ferrocarril -Rail.html
[15] http://www.agir.ro/buletine/1609.pdf
[16] https://www.researchgate.net/publication/271430465_Survey_of_RFID_applicatio
ns_in_railway_industr y
[17] https://electronics.stackexchange.com/questions/109161/rfid -tag-simulation -and-
schematics
[18] https://www.robomart.com/blog/getting -started -with-arduino -1/
[19] http://www.arduinoprojects.net/interface -projects/mfrc522 -rfid-reade r-arduino –
example.php
[20] http://www.prometec.net/arduino -rfid/
[21] http://megasource.en.seekic.com/product/memory_cards_modules/MFRC_522_RC
522_MFRC_522_RC522_RFID_RF_IC_card_sensing_module.html
[22] https://www.robotics.org.za/logic -level-converter -bi-directional -bob-12009
[23] https://learn.sparkfun.com/tutorials/using -the-logic -level -converter
[24] http://www.instructables.com/id/Arduino -Servo -Motors/
[25] http://www.scrigroup.com/didactica -pedagogie/AUXILIAR -CURRICULAR –
PROFILUL -T34235.php

67
[26] Stan V.A. , "Compatibilitatea sistemelor de telecomunicatii mobile cu sistemele de
transporturi", Teza de doctorat, Bucuresti, UPB, 2011
[27] STAN Valentin Alexandru, Note de curs „Calitate,fiabilitate si securitate in
transporturi‖,Bucuresti 2017
[28] Toader MUNTEANU,Gelu GU RGUIATU,Ciprian BĂLĂNUȚĂ , Note de
curs ―Fiabilitate si calitate in ingineria electrica‖, Ed. Galati University
Press,Galati 2009
[29] http://documents.tips/documents/rfid557213374 97959fc0b91dadc.html
[30] http://ecee.colorado.edu/~ecen4242/rfid/BlockDiagram.html