CN102770325A - 用于轨道车辆的通信网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆（10）、特别是铁路车辆，其具有多个车厢（11、12、13、14）和用于传输数据信号的通信网络（20），所述通信网络包括两个穿过车辆的车厢（11、12、13、14）延伸的导线（21、22）。在此，根据本发明，车辆（10）构造为使得在车厢（11、12、13、14）中，导线（21、22）中的一个在第一区域（31、32、33、34）中并且导线（21、22）中的另一个在与所述第一区域在空间上分开的第二区域（41、42、43、44）中分别延伸，在车厢中的至少一个（例如11）中，相应的一个导线（21）的延伸走向从第一区域（31）变换到第二区域（42）中，并且相应的另一导线（22）的延伸走向从第二区域（41）变换到第一区域（32）中，并且在第一区域（31、32、33、34）中设有用于更新在导线（21、22）中传输的数据信号的网络部件（25、26、27、28）。

Description

用于轨道车辆的通信网络

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆、特别是铁路车辆，其具有多个车厢和用于传输数据信号的通信网络，所述通信网络包括两个穿过车辆的车厢延伸的导线。

背景技术

例如在专业文献“Informations-und Steuerungstechnik aufSchienenfahrzeugen；Barbara Schmitz;elektronik industrie 8/9-2008,Seiten 20 bis 22”（“铁路车辆上的信息技术和控制技术；芭芭拉·施密茨；电子工业8/9-2008，20页至22页”）中已知一种具有多个车厢和基于以太网的通信网络的铁路车辆的形式的这样的轨道车辆。

一般来说，在铁路车辆中越来越多地应用用于传输数据信号的、根据以太网技术的通信网络。在此，应用这样的基于以太网的通信网络的优点是，相应的通信网络广泛地推广到其他技术领域中，并且因此，在市场中能够相对低成本地获得用于建立通信网络所需的部件。此外，通信协议和应用也可供相应的通信网络使用，所述通信协议和应用在其他、可能的对于安全重要的应用中也已经被证实是有效的。

在轨道车辆的领域中使用通信网络时，通常出现不同的对于所述应用的特定的问题。因此，在铺设相应的通信网络的电缆时，要注意适用于相应的车辆类型的防火准则。此外，在轨道车辆中能够得到超过例如为具有根据标准IEEE 802.3的5类（CAT5）双绞线的通信网络设置的100米的最大导线长度的导线长度。此外值得期望的是，在通信网络的尽可能大的稳定性的意义上，具有有源的网络部件的形式的、具有尽可能少的数量的电子仪器的通信网络是够用的。

发明内容

本发明基于的目的是，提出一种轨道车辆、特别是铁路车辆，其具有多个车厢和用于传输数据信号的通信网络，所述通信网络包括两个穿过车辆的车厢延伸的导线，所述轨道车辆在通信网络的建立方面是特别有利的。

根据本发明，对于一种具有多个车厢和包括两个穿过车辆的车厢延伸的导线的、用于传输数据信号的通信网络的轨道车辆、特别是铁路车辆，所述目的如下实现，在车厢中，导线中的一个在第一区域中并且导线中的另一个在与所述第一区域在空间上分开的第二区域中分别延伸，在车厢中的至少一个中相应的一个导线的延伸走向从第一区域变换到第二区域中，并且相应的另一个导线的延伸走向从第二区域变换到第一区域中，并且在第一区域中设有用于更新在导线中传输的数据信号的网络部件。

因此，根据本发明，轨道车辆构造为，使得在车厢中，导线中的一个在第一区域中并且导线中的另一个在与所述第一区域在空间上分开的第二区域中分别延伸。由此获得在所需的冗余方面的显著的优点，因为例如在火灾、技术故障或事故的情况下，干扰通常仅涉及两个区域中的一个，并且因此，借助于相应的另一导线保留通信网络的基本可用性。

由于在车厢中的至少一个中，相应的一个导线的延伸走向从第一区域变换到第二区域中，并且相应的另一导线的延伸走向从第二区域变换到第一区域中，此外还能够有利地实现，仅在空间上分开的区域中的一个中，即第一区域中，需要用于更新在相应的导线中传输的数据信号的网络部件。在这种情况下可能的是，由于两个导线的交叉的延伸走向，既对于一个导线，也对于另一导线，在第一区域中进行在相应的导线中传输的数据信号的更新。这提供的优点是，在第二区域中能够弃用用于更新相应的数据信号的相应的网络部件，由此，总体上明显地简化了通信网络的规划和安装。此外，相对于通信网络的替选地可设想的构造，其中，既在第一区域中，也在第二区域中，分别设有用于更新传输的数据信号的网络部件，节省相应的网络部件，由此，特别是相对于停电的故障敏感性得到明显地改进，因为相应地在第二区域中延伸的导线在不具有有源部件的情况下是够用的。最后，通过将有源部件相应地最小化，因此获得通信网络的提高的可用性。

用于更新在导线中传输的数据信号的网络部件能够以不同的方式和方法实现。最后，在这种情况下重要的仅是，相应的网络部件实施传输的数据信号的更新或再生，使得特别是能够实现导线的在轨道车辆中所需的长度。

在本发明的范围中，两个导线的从第一区域到第二区域中的或与之相反的交叉能够在车厢中的一个中、也就是说一次地实现，或在车厢中的多个中、也就是说多次地实现。在这种情况下，决定性的仅为，存在至少一个相应的交叉部位，并且在第一区域中设置有至少两个网络部件，使得总体上既造成在一个导线中传输的数据信号的更新，也造成在另一个导线中传输的数据信号的更新。

根据本发明的轨道车辆例如能够是任意类型的铁路车辆，也就是说，例如机车、火车头、有轨电车或城市铁路、地铁、货运列车、用于客运的无驱动的车厢组或其组合。此外，根据本发明的轨道车辆例如也能够实施为磁悬浮列车或具有橡胶轮的轨道引导的车辆。

根据本发明的铁路车辆的通信网络例如能够用于门的控制、空调控制、通知的播送、火警和/或驱动和制动控制，其中，相应的系统通常仅连接到通信网络的两个导线中的一个上。

原则上，导线在第一区域和第二区域之间的变换能够在车辆的任意一个部位或任意多个部位上实现。因此，例如可设想的是，在车辆纵向方向上看，在相应的车厢中部的区域中设有相应的交叉部位。

优选的是，根据本发明的车辆改进为，使得在从至少一个车厢过渡到至少一个相邻的车厢时，相应的一个导线的延伸走向从一个车厢的第一区域变换到相邻的车厢的第二区域中，并且相应的另一导线的延伸走向从一个车厢的第二区域变换到相邻的车厢的第一区域中。这意味着，在各个车厢内，一个导线在第一区域中并且另一导线在第二区域中分别延伸。因此，导线的交叉仅在两个相邻的车厢之间的过渡区域中实现。要指出的是，下述表达“在从至少一个车厢过渡到至少一个相邻的车厢时”不理解为，导线的交叉必须在允许乘客换到另一车厢的车厢过渡的区域中实现。代替于此，通过所述表达尤其也包括在相应的车厢的端部上设有导线的交叉的情况。因此，在这种情况下重要的仅是，在相邻的车厢本身中，导线分别在其他区域中延伸。

根据另一特别优选的改进方案，根据本发明的轨道车辆构造为，使得在从车辆的一个车厢每次过渡到相邻的车厢时，相应的一个导线的延伸走向从第一区域变换到第二区域中，并且相应的另一个导线的延伸走向从第二区域变换到第一区域中，并且在车辆的车厢中的每个的第一区域中分别设有用于更新在相应的导线中传输的数据信号的至少一个网络部件。这意味着，两个导线在相邻的车厢中分别在不同的区域中延伸，也就是说，在从一个车厢每次过渡到相邻的车厢时存在相应的交叉部位。由于在车辆的每个车厢的第一区域中分别设有用于更新在相应的导线中传输的数据信号的至少一个网络部件，因此，两个导线中的每个在每隔一个车厢中具有至少一个相应的网络部件，由此确保了，可靠地避免导线的不允许的大的长度，或由于相应的导线长度而造成的所传输的数据信号的干扰或失真。

根据另一特别优选的实施形式，根据本发明的轨道车辆构造为，使得在车厢中的第一区域和第二区域分别构造为单独的防火分区。这是有利的，因为从而在通信网络方面可实现特别可靠的防火保护。现在，如果例如由于火灾，连接到两个导线中的一个上的公共广播系统停止工作，那么通过将第一区域和第二区域构造为具有高可靠性的单独的防火分区确保了，在相应的另一区域中延伸的导线上连接的系统至少对于待确保的最短持续时间还是起作用的。

原则上，第一区域以及第二区域能够在车辆的车厢中分别相应地选择相应的要求和边界条件。因此例如可设想的是，所述区域设置在车厢的不同的侧上或以不同的高度设置在车厢内。

依照根据本发明的轨道车辆的另一特别优选的实施形式，第一区域是相应的车厢的车顶的内部区域，并且第二区域是相应的车厢的地板下的区域。这是有利的，因为车厢的车顶的内部区域以及地板下的区域相对于乘客内部空间是分开的，以至于一方面避免导线的损坏，并且另一方面还由于防火保护技术的原因，存在所需的分隔。由于在第二区域中，也就是说在相应的车厢的地板下的区域中，有利地不需要设置网络部件，此外得到的优点是，在此不需要用于供电的装置，所述装置通常设置在车辆内部中，因此可能产生在防火保护方面的相应的缺点。

所述通信网络原则上能够是任意的、自身已知的技术的通信网络。这包括既相关于硬件，也相关于所应用的协议的、不同拓扑的和不同技术的通信网络。

依照根据本发明的轨道车辆的又一特别优选的改进方案，通信网络是根据以太网技术的通信网络。相应于开始的阐述，这提供的优点是，以太网是一种用于传输数据信号的、基础的、广泛推广的技术。此外已知的是，以太网的工业实施形式（“工业以太网”）例如是所谓的PROFINET的形式，所述以太网的工业实施形式已经与在工业环境中的高的可用性要求和安全要求相匹配。

依照又一特别优选的实施形式，根据本发明的轨道车辆的通信网络能够是多车辆的列车总线的组成部分。在此，相应的列车总线用于在列车的车辆之间的信息传输。相应的列车例如能够是由多个机车组成的动车组。

根据又一特别优选的实施形式，根据本发明的轨道车辆构造为，使得通信网络的两个导线在车辆的端部上分别连接到网络元件上，所述网络元件用于将所述通信网络连接到另一车辆上。因此，能够有利地实现不同的轨道车辆的通信网络与列车总线的特别简单的连接。

根据又一特别优选的实施形式，根据本发明的轨道车辆构造为，使得通信网络是车辆总线。在这种情况下，车辆总线理解为用于在常规的运行过程中不分开的车辆的内部的数据传输或通信的总线系统。

根据本发明的轨道车辆也能够优选改进为，使得通信网络的两个导线互连为环形结构。这提供的优点是，如下确保在通信网络内的冗余，即，单个错误不会完全造成通过通信网络的数据交换或数据信号的传输的中断。

根据本发明的轨道车辆也能够优选改进为，使得车辆具有与所述通信网络互连的至少另一通信网络。如果所述通信网络例如是车辆总线，那么另一通信网络例如能够实施为列车总线的一部分。在这种情况下，所述通信网络和另一通信网络都优选能够分别具有两个导线，所述两个导线分别在第一区域中或在第二区域中延伸，并且以之前说明的方式和方法交叉，即，仅在第一区域中分别需要用于更新在相应的导线中传输的数据信号的网络部件。

用于更新所传输的数据信号的网络部件原则上能够是任意的、本身分别作为这样的已知的网络部件。

根据轨道车辆的又一特别优选的实施形式，用于更新所传输的数据信号的网络部件构造为中继器、交换机、集线器、网桥或路由器。这是有利的，因为特别是在基于以太网的通信网络中，已提及的网络部件是广泛推广的、证明的和相对低成本的网络部件，所述网络部件通常包括的功能是，所述网络部件使在相应的导线中传输的数据信号更新或再生。数据信号的相应的更新例如能够包括数据信号的接收、所述数据信号的处理和再发射，需要时以加强的形式。由此，有利地去除噪音以及运行时间的和脉冲形状的失真。

附图说明

下面借助于实施例详细阐述本发明。为此示出：

图1示出根据本发明的轨道车辆的第一实施例的示意略图，

图2示出根据本发明的轨道车辆的第二实施例的示意略图，

图3示出根据本发明的轨道车辆的第三实施例的示意略图，

在附图中，对于相同的或基本上起相同的作用的部件分别使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出根据本发明的轨道车辆的第一实施例的示意略图。所示出的是轨道车辆10，其中所述轨道车辆例如能够是一种具有车厢11、12、13和14的轨道机车。此外，在轨道车辆10中设有通信网络20，所述通信网络包括两个穿过车辆10的车厢11、12、13、14延伸的导线21、22，并且用于传输数据信号。相应的数据信号例如能够是用于控制车厢11、12、13、14的门的、用于控制制动器的、用于控制驱动器的、用于控制空调设备或也用于控制扩音器设备和显示单元的控制信息。为此，相应的仪器分别连接到通信网络20的两个导线21、22中的一个上。

相应于在图1中的视图，导线21、22在车厢11、12、13、14中分别在第一区域31、32、33、34中或者在第二区域中41、42、43、44中延伸。在此有利的是，所述区域31、32、33、34、41、42、43、44在车厢11、12、13、14中分别构造为单独的防火分区。这意味着，导线21、22在空间上彼此分开地在当轨道车辆10或其车厢11、12、13、14发生火灾的情况下满足在防止火灾扩散方面的特定的要求的这样的区域中延伸。

根据在图1中的视图，轨道车辆10的或更准确地说其通信网络20的特征在于，在从车厢11、12、13、14中的一个每次过渡到相邻的车厢12、13、14时，相应的一个导线21或22的延伸走向从第一区域31、32、33、34变换到相邻的车厢12、13、14的第二区域41、42、43、44中，并且反之，相应的另一导线22或21的延伸走向从第二区域41、42、43、44变换到相邻的车厢的相应的第一区域31、32、33、34中。这意味着，在车厢11、12、13、14之间分别设有交叉部位，在所述交叉部位上导线21、22分别从第一区域31、32、33、34过渡到第二区域41、42、43、44中，或者从第二区域41、42、43、44过渡到第一区域31、32、33、34中。

在第一区域31、32、33、34中或者在相应地在第一区域31、32、33、34中延伸的导线21或22上或内设有用于更新在相应的导线21或22中传输的数据信号的网络部件25、26、27、28。通过相应的网络部件25、26、27、28能够有利地实现特别是导线21或22的长度，所述长度允许导线21、22沿着车辆10的纵轴线在车辆的所有车厢11、12、13、14上延伸。在此，网络部件25、26、27、28例如能够构造为中继器或交换机。

在所说明的实施例的范围中假定的是，通信网络20是一种根据以太网技术的通信网络。在这种情况下，依据用于传输数据或数据信号的电缆，通常只支持最大100米的电缆长度。因此，通过网络部件25、26、27、28可有利地实现，通信网络20或其导线21、22也能够在超过最大允许长度的车辆10上延伸。

在所说明的实施例的范围内，第一区域31、32、33、34分别是相应的车厢11、12、13、14的车顶的内部区域。这是有利的，因为在此通常提供用于铺设电缆的安装空间，所述安装空间通常已经构造为单独的防火分区。第二区域41、42、43、44能够有利地设置或构造在相应的车厢11、12、13、14的地板下的区域中。相应的区域通常也已经构造为单独的防火分区，或由于与乘客内部空间的分隔能够比相应的防火分区相对少地耗费地实现。

因此，通过导线21、22的在图1中可见的交叉，特别是从安装技术的观点，获得的优点是，在第二区域41、42、43、44中，与导线21、22的长度无关地，不需要用于更新通过导线21、22传输数据或数据信号的网络部件。代替于此，用于更新信号的网络部件25、26、27、28能够全部设置在第一区域31、32、33、34中，其中，尽管如此，相关于通过两个导线21、22传输的数据信号的信号更新或信号加强是可能的。由此获得在车辆10的规划和实现方面的显著优点。此外，对于车厢11、12、13、14中的每个，有利地需要用于更新通过导线21、22传输的数据信号的仅一个网络部件25、26、27、28，以至于总体上，相对于下述构造达到通信网络20的有源部件的减少，其中在所述构造中，导线21、22分别在不具有交叉部位的情况下在第一区域31、32、33、34中或在第二区域41、42、43、44中被引导，并且分别在车厢11、12、13、14中的每个中的两个区域中设有用于更新通过相应的导线21或22传输的数据信号的网络部件。

相应于图1中的视图，任意数量的车厢能够以所示出的方式和方法有利地借助于通信网络20的导线21、22供电。在这种情况下有利的是，相应于在图1中的视图，在车厢11、12、13、14的端部上分别设有其他防火分区50、51、52、53、54、55，导线21、22的交叉部位位于所述防火分区中。因此例如可设想的是，导线21、22在本来的车厢过渡的区域中分别在侧面延伸，并且在实现到相邻的车厢的过渡之后，分别在另一区域中继续被引导。

依据相应的要求和边界条件，基于在图1的实施例的示意图中所示出的轨道车辆或其通信网络的基本原理，能够实现不同的实施形式，其中，下面结合图2和3阐述两个示例。

图2示出根据本发明的轨道车辆的第二实施例的示意略图，其中，图2的示意图基本上相应于图1的示意图。

根据图2的实施例的通信网络20能够是一种具有车辆总线的形式的通信网络，其中所述通信网络例如能够是一种根据标准IEC 61375-1的所谓的“组成网络”（consist network）。在这种情况下，根据图2的视图，通信网络20的导线21、22互连成环形结构，因此有利地获得冗余，并且与此相关联实现通信网络20的错误敏感性的降低。

此外，图2的通信网络20的构造基本上相应于在图1中所示出的实施例的通信网络的构造，以至于参考相应的前述实施方式。

图3示出根据本发明的轨道车辆的第三实施例的示意略图，其中，图3的视图以其示意的方式又相应于图1和2的视图。

根据图3的实施例的通信网络20是一种为多车辆的列车总线的组成部分的通信网络。这样的列车总线例如能够是根据标准IEC 61375-1的“列车骨干网络”（Train backbone Network）。

通信网络20的两个导线21、22在车辆10的端部上分别连接到用于将通信网络20连接到另一车辆上的网络元件60、61上。在这种情况下，网络元件60、61例如能够实施为路由器，并且可能设置在通过区域31和41或34和44形成的防火分区中的一个中。通过网络元件60、61可实现将车辆10的通信网络20连接到另一车辆的通信网络上，并且从而完成多车辆的列车总线。

要指出的是，在轨道车辆中，特别是在铁路车辆中，既能够有利地存在根据图2的网络结构的车辆总线，也能够有利地存在根据图3的网络结构的列车总线。在这种情况下有利的是，能够相互互连的两个通信网络分别根据图2或图3的实施例构造为，使得在车厢11、12、13、14之间分别设有相应的导线21、22的交叉部位。

相应于前述实施方式，根据本发明的铁路车辆的所说明的实施例特别是具有优点：相关于通信网络20的导线21、22维持车辆20内的防火分区。同时有利的是，在车厢11、12、13、14的第二区域41、42、43、44中不需要有源的信号更新或信号加强，以至于在此能够与其他条件无关地实现特别简单的电缆铺设。这包括，有利地不需要例如对在第二区域41、42、43、44中的有源的网络部件进行供电。

此外，轨道车辆10的通信网络20的构造或拓扑有利地基于最少数量的或相对少的数量的信号处理的或信号加强的组件，也就是说，网络部件25、26、27、28。在此，车辆10具有的优点是，通信网络20对于在车辆10的车厢11、12、13、14中的一个的供电失灵是相对故障不敏感的，因为在每个车厢11、12、13、14中，在不具有有源部件的情况下导线21、22中的一个是够用的。附加地，从相对少的数量的所要求的有源部件中获得通信网络20的可用性的提高。

此外要注意的是，轨道车辆10能够借助于相同地机械地和电地构造的车厢11、12、13、14有利地实现，因此在制造车辆10时以及在车辆10运行时获得在费用和耗费方面的优点。

Claims (12)

1.轨道车辆（10），特别是铁路车辆，具有多个车厢（11、12、13、14）和用于传输数据信号的通信网络（20），所述通信网络包括两个穿过车辆的所述车厢（11、12、13、14）延伸的导线（21、22），

其特征在于，

-在所述车厢（11、12、13、14）中，所述导线（21、22）中的一个在第一区域（31、32、33、34）中延伸，并且所述导线（21、22）中的另一个在与所述第一区域在空间上分开的第二区域（41、42、43、44）中延伸，

-在所述车厢中的至少一个（例如11）中，相应的一个导线（21）的延伸走向从所述第一区域（31）变换到所述第二区域（42）中，并且相应的另一导线（22）的延伸走向从所述第二区域（41）变换到所述第一区域（32）中，并且

-在所述第一区域（31、32、33、34）中设有用于更新在所述导线（21、22）中传输的所述数据信号的网络部件（25、26、27、28）。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆，

其特征在于，

在从所述车厢中的至少一个（例如11）过渡到所述车厢中的至少一个相邻的车厢（12）中时，所述相应的一个导线（21）的延伸走向从所述一个车厢（11）的所述第一区域（31）变换到所述相邻的车厢（12）的所述第二区域（42）中，并且所述相应的另一导线（22）的延伸走向从所述一个车厢（11）的所述第二区域（41）变换到所述相邻的车厢（12）的所述第一区域（32）中。

3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，

其特征在于，

-在从所述车厢中的一个（例如11）每次过渡到所述车辆（10）的所述相邻的车厢中的一个（例如12）中时，所述相应的一个导线（21）的延伸走向从所述第一区域（31）变换到所述第二区域（42）中，并且所述相应的另一导线（22）的延伸走向从所述第二区域（41）变换到所述第一区域（32）中，并且

-在所述车辆（10）的所述车厢（11、12、13、14）中的每个的所述第一区域（31、32、33、34）中分别设有用于更新在所述相应的导线（21或22）中传输的数据信号的至少一个网络部件（25、26、27、28）。

4.根据前述权利要求之一所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述第一区域（31、32、33、34）和所述第二区域（41、42、43、44）在所述车厢（11、12、13、14）中分别构造为单独的防火分区。

5.根据前述权利要求之一所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述第一区域（31、32、33、34）是相应的所述车厢（11、12、13、14）的车顶的内部区域，并且所述第二区域（41、42、43、44）是相应的所述车厢（11、12、13、14）的地板下的区域。

6.根据前述权利要求之一所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述通信网络（20）是根据以太网技术的通信网络。

7.根据前述权利要求之一所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述通信网络（20）是多车辆的列车总线的组成部分。

8.根据权利要求7所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述通信网络（20）的两个所述导线（21、22）在所述车辆（10）的端部上分别连接到用于将所述通信网络（20）连接到另一车辆上的网络元件（60、61）上。

9.根据前述权利要求1至6之一所述的轨道车辆，

其特征在于，所述通信网络（20）是车辆总线。

10.根据前述权利要求之一所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述通信网络（20）的两个所述导线（21、22）互连为环形结构。

11.根据前述权利要求之一所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述车辆（10）具有至少另一通信网络，所述至少另一通信网络与所述通信网络（20）互连。

12.根据前述权利要求之一所述的轨道车辆，

其特征在于，

用于更新所传输的数据信号的所述网络部件（25、26、27、28）构造为中继器、交换机、集线器、网桥或路由器。

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