Display LCD per materiale ferroviario e rotabile: quali specifiche adottare per l'interfaccia uomo-macchina (HMI) dei treni

I programmi di visualizzazione ferroviaria raramente deludono in termini di qualità dell'immagine. Il problema risiede nei dettagli che si manifestano solo in servizio: un display illeggibile in una cabina buia, un cartello di banchina che risulta sbiadito con la luce del sole pomeridiano a una determinata angolazione, o un connettore che inizia a funzionare in modo intermittente dopo un anno di vibrazioni dei binari.

Il documento analizza le funzioni che un display svolge su un veicolo, l'ambiente di ciascuna posizione di montaggio e le prove che un fornitore dovrebbe essere in grado di fornire. Gli standard di qualificazione sono trattati come un argomento a sé stante, con pagine dedicate.

Ruoli di visualizzazione dei binari su un treno

La maggior parte dei display ferroviari svolge tre funzioni principali, ognuna delle quali viene valutata in modo diverso. Il display in cabina è un'interfaccia per l'operatore: va letto continuamente, da vicino, a volte in una cabina buia. Il display informativo per i passeggeri è destinato al pubblico: va letto da lontano, da un'angolazione particolare, con il veicolo in movimento. La segnaletica esterna e quella rivolta verso le banchine devono resistere alle intemperie, alla pulizia e agli urti, rimanendo leggibili da diversi metri di distanza.

Ciò che viene considerato un buon display varia di conseguenza. Un display in cabina viene valutato in base alla gamma di regolazione della luminosità, all'uniformità e all'assenza di distrazioni. Un display per passeggeri viene valutato in base al contrasto da diverse angolazioni e alla leggibilità di un breve testo in piena luce. Un'insegna esterna viene valutata in base alla tenuta stagna, alla resistenza agli urti e alla leggibilità alla luce diretta del sole.

Decidere quale dei tre programmi acquistare elimina la maggior parte dei confronti fuorvianti che ne conseguono. Inoltre, definisce la posizione di montaggio, che a sua volta influenza quasi tutti gli altri requisiti menzionati in questo articolo.

Requisiti ambientali in base alla posizione di montaggio

Lo stesso veicolo espone i suoi display a condizioni molto diverse. In linea di massima: la cabina è climatizzata ma buia di notte e soggetta alle vibrazioni trasmesse dal carrello; il salone è uno spazio pubblico che viene pulito frequentemente; l'esterno è esposto alle intemperie, al lavaggio e agli urti; e il vano apparecchiature è il punto in cui si concentrano calore, urti e condensa.

La matrice rappresenta un punto di partenza per la discussione sulle specifiche, piuttosto che un sostituto della misurazione. In caso di posizionamento insolito – sopra una porta, a ridosso di una finestra o in un pannello preesistente – la misurazione in loco risulta più affidabile rispetto all'estrapolazione da un programma simile.

Regolazione della luminosità per il funzionamento diurno e notturno

La luminosità nei lavori ferroviari è un problema di portata, non di picco. Il display in cabina deve essere leggibile in una cabina illuminata e confortevole in una buia, senza diventare l'oggetto più luminoso nel campo visivo del macchinista. Un display rivolto ai passeggeri in una stazione illuminata necessita di una potenza sufficiente a contrastare la luce ambientale, mentre di notte non ha requisiti analoghi.

I requisiti da annotare sono la massima potenza luminosa necessaria nella posizione di montaggio, il livello minimo al quale il display funziona correttamente (senza sfarfallio né alterazione dei colori) e la modalità di controllo della luminosità. Un intervallo ampio con una mappatura scadente produce un controllo che salta tra i vari livelli; un intervallo ristretto con una curva elegante non funziona correttamente alla luce del giorno.

Il controllo automatico merita la stessa attenzione riservata al pannello. Quando la luminosità segue un sensore ambientale, la posizione e il tempo di risposta del sensore determinano se il display risulta piacevole o fastidioso. Attraversando un ponte o entrando in una galleria, una risposta lenta passa inosservata; una risposta troppo brusca, invece, diventa un elemento che il conducente nota a ogni viaggio. I meccanismi coinvolti sono descritti nell'articolo sui percorsi di controllo della luminosità del display.

Temperatura, condensa e avviamento a freddo

Sono importanti due temperature: la temperatura dell'aria in cui l'unità deve avviarsi e funzionare, e la temperatura raggiunta dal pannello quando è in funzione all'interno di un contenitore chiuso. La seconda è spesso la limitazione più difficile da rispettare, perché è generata dal display stesso: la retroilluminazione è la principale fonte di calore nell'intero gruppo.

Il freddo rappresenta un problema diverso. La risposta dei cristalli liquidi rallenta con il calo della temperatura, quindi un pannello perfettamente leggibile a temperatura ambiente può mostrare un ritardo visibile quando viene acceso per la prima volta in una cabina fredda d'inverno. Quando un veicolo rimane fermo tutta la notte e il display deve essere utilizzabile immediatamente, il requisito deve essere specificato come comportamento all'avvio a freddo, piuttosto che solo come temperatura di stoccaggio.

La condensa viene menzionata nei rapporti di assistenza piuttosto che nelle schede tecniche. Quando un'unità alterna ciclicamente una notte fredda e un ambiente interno caldo, l'umidità si deposita sulla superficie più fredda. La tenuta, il materiale essiccante, le guarnizioni e la posizione dell'unità rispetto al flusso d'aria influiscono sul risultato, e un progetto che funziona in un clima potrebbe richiedere una configurazione diversa in un altro. Il comportamento termico dei pannelli è trattato in modo più dettagliato nella sezione " Funzionamento LCD in un ampio intervallo di temperature".

Vibrazioni, urti e montaggio per veicoli in movimento

Il materiale rotabile è soggetto a vibrazioni continue di basso livello, alternate a urti occasionali di elevata ampiezza dovuti a giunti, scambi e impatti degli accoppiatori. Il pannello è solitamente la parte meno vulnerabile dell'assemblaggio; i guasti si concentrano invece nei connettori, nel passaggio dei cavi e nella staffa di montaggio.

Ne conseguono tre conseguenze. Il metodo di montaggio dovrebbe essere definito contestualmente alla scelta del display, non successivamente, poiché la rigidità della staffa influenza il carico a cui è sottoposto il pannello. Il bloccaggio del cavo e del connettore è più importante della specifica nominale del connettore stesso, poiché una connessione intermittente causata dalle vibrazioni genera un guasto pressoché impossibile da riprodurre in laboratorio. Inoltre, la documentazione fornita dal fornitore dovrebbe specificare sia il test effettuato che le condizioni di montaggio, in quanto un risultato relativo alle vibrazioni, senza la relativa configurazione di montaggio, non può essere applicato a un caso diverso.

Nel caso di un'installazione successiva, la struttura esistente fa parte del progetto meccanico, indipendentemente dal fatto che sia stata progettata o meno per tale scopo. I test che producono le prove sono descritti nella sezione " Test di vibrazione e urto per display".

Vetro, resistenza agli atti vandalici, pulizia e contatto con i passeggeri

Qualsiasi display a portata di mano dei passeggeri è al tempo stesso una superficie tattile e una superficie soggetta ad urti. La scelta del vetro di copertura risponde a tre domande che di solito vengono poste separatamente: cosa fa un detergente alla superficie e ai suoi rivestimenti, cosa provoca un impatto deliberato e come il vetro influisce sull'aspetto del display attraverso il riflesso.

I trattamenti antiriflesso e antiabbagliamento modificano sia l'aspetto che la leggibilità, e un trattamento scelto per una berlina potrebbe non essere adatto a un abitacolo. Quando un display è incollato anziché separato da un'intercapedine d'aria, la pulizia è più semplice e il contrasto è maggiore, ma l'intero gruppo deve resistere ai cicli termici come un'unica unità. Le opzioni riguardano il design del vetro di copertura, i rivestimenti e la resistenza , mentre la resistenza agli urti intenzionali è garantita dal vetro touch antivandalo con classificazione IK.

È importante specificare esplicitamente le modalità di pulizia, perché in pratica il regime di pulizia – il prodotto, il panno e la frequenza – danneggia più superfici rispetto agli atti vandalici.

Interfacce e percorsi di segnalazione all'interno di un treno

Un veicolo è un ambiente lungo e elettricamente rumoroso, e la distanza tra un display e il dispositivo che lo gestisce solitamente determina l'interfaccia più che la preferenza del pannello stesso. I brevi collegamenti interni sono comunemente gestiti tramite LVDS o DisplayPort integrato; i collegamenti trasversali lungo la carrozza sono spesso gestiti meglio da un collegamento seriale, avvicinando la sorgente multimediale al display o trasmettendo l'immagine tramite Ethernet.

L'interfaccia determina anche cosa può essere modificato in seguito. Un progetto che trasmette l'immagine tramite un collegamento Ethernet può sostituire il display a un'estremità senza dover intervenire sul cablaggio; un progetto che trasmette dati grezzi dei pixel non lo consente.

Si ripresentano due problematiche di installazione. La messa a terra e la terminazione della schermatura devono essere definite per ogni tipo di veicolo, poiché i percorsi di ritorno del veicolo stesso non costituiscono un riferimento preciso. Inoltre, i cablaggi che si incrociano tra diverse vetture necessitano di un percorso documentato e di una strategia di connessione, entrambi aspetti molto più facili da concordare prima che il cablaggio sia realizzato. Le diverse opzioni e i relativi limiti pratici vengono confrontati nella scelta di un'interfaccia per modulo LCD TFT.

Cosa chiedere a un fornitore di espositori ferroviari

Le questioni che distinguono i fornitori in questo segmento riguardano le prove piuttosto che le capacità. Un elenco utile potrebbe includere: la posizione di montaggio e l'ambiente per cui è stato qualificato il gruppo proposto; cosa ha coperto la qualifica e chi ne è stato testimone; cosa comprende il test di produzione per unità; come vengono specificati e misurati luminosità e colore; come funziona il sistema di tenuta e come viene verificato; quali rivestimenti e materiali per guarnizioni vengono utilizzati e con cosa sono compatibili; e quale documentazione accompagna ogni spedizione.

Due di questi aspetti meritano di essere sottolineati. Il test di produzione è importante perché il risultato di una qualificazione si riferisce a uno o pochi campioni, mentre una flotta è composta da migliaia di esemplari. La documentazione di spedizione è importante perché una flotta ferroviaria viene mantenuta per un periodo di tempo ben più lungo di quello in cui viene costruita.

Quando un fornitore risponde con una scheda tecnica senza fornire alcuna prova, la domanda successiva più utile è: cosa ha fornito in precedenza per una posizione di montaggio comparabile? Si tratta di una domanda legittima in questo mercato, e la risposta è solitamente più esaustiva della scheda tecnica stessa.

Gestire un progetto pilota ferroviario senza impegnarsi eccessivamente

I programmi ferroviari sono lunghi e l'allestimento rappresenta solo una piccola parte del costo di un allestimento di prova. L'approccio pratico prevede diverse fasi di lavoro: un campione di valutazione per definire il design meccanico ed estetico, un numero limitato di unità per un allestimento di prova su un veicolo e, infine, l'ordine di produzione.

Ogni fase ha uno scopo e un test di accettazione differenti. Il campione di valutazione verifica se il display è leggibile e utilizzabile nella posizione prevista. Il montaggio di prova risponde a domande che solo l'assistenza può rivelare: routine di pulizia, feedback del conducente, condensa dopo una notte fredda e se la regolazione della luminosità è accettabile al buio. L'ordine di produzione riguarda la ripetibilità: se le unità che arrivano al sesto mese corrispondono all'unità approvata.

Quando un programma prevede una produzione per un decennio o più, anche il piano di fornitura del fornitore deve essere discusso durante la fase pilota; le domande da porre sono elencate nell'articolo sulla garanzia di una fornitura industriale a lungo termine di LCD.

Domande frequenti

Un espositore ferroviario deve essere certificato prima di poter essere utilizzato?

I progetti ferroviari richiedono in genere la presentazione di prove conformi a una serie di standard scelti dal costruttore o dall'operatore del veicolo. Il passo pratico consiste nell'elencare i documenti richiesti dal progetto e chiedere ai fornitori di indicare quali di essi sono in grado di fornire, anziché presumere che una dichiarazione generica copra un programma specifico.

È possibile utilizzare un pannello industriale standard su un veicolo?

Spesso, a condizione che vengano rispettati i requisiti di montaggio, tenuta e temperatura. Il pannello raramente rappresenta il fattore limitante; sono l'involucro, la staffa e l'interfaccia dei cavi a determinare se l'assemblaggio resisterà all'uso.

Che cosa dovrebbe misurare un pilota ferroviario?

Leggibilità nella posizione di montaggio finale e alla reale distanza di visualizzazione, comportamento della luminosità al buio, comportamento al tocco attraverso i guanti e stato del dispositivo dopo un lavaggio e una notte fredda. Ognuno di questi aspetti è economico da osservare, ma costoso da scoprire in seguito.

Quanto dura in genere uno spettacolo ferroviario?

Più lungo di quanto suggerisca l'allestimento stesso, perché la pianificazione del veicolo ha la priorità. Pianificare il lavoro di allestimento in base alle tappe fondamentali del veicolo, piuttosto che in base ai tempi di consegna dei componenti, è ciò che impedisce al programma di accumulare scorte che non può essere smaltite.

Se un programma richiede la selezione di un display per la cabina, l'abitacolo o una posizione esterna, descrivete la posizione di montaggio e l'ambiente del veicolo e noi indicheremo quali specifiche sono necessarie. I pannelli utilizzati per questo tipo di assemblaggio sono elencati nella gamma di display LCD industriali e la documentazione che un fornitore dovrebbe essere in grado di produrre è riassunta nella pagina relativa a qualità e certificazione.

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