CN103004174B - 在两个可分离地彼此连接的车辆之间进行有线连接的数据传输的交通工具和方法 - Google Patents
在两个可分离地彼此连接的车辆之间进行有线连接的数据传输的交通工具和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种交通工具（1），所述交通工具由可分离地彼此连接的车辆（2）组成并且具有在车辆（2）之间以及在车辆（2）内部用于有线连接的数据传输的数据传输设备。在每个车辆（2）中，所述数据传输设备包含用于在各个车辆（2）和与其连接的车辆（2）之间进行数据传输的数据耦合单元（3）以及两个彼此分离的、连接其两个数据耦合单元（3）的数据连接。在此，每个数据耦合单元（3）具有四个数据端口（7.1至7.4）以及一个或者多个开关单元（9，9.1，9.2），借助所述开关单元能够建立数据端口（7.1至7.4）的不同的电气连接状态。本发明还涉及一种用于在这样的交通工具（1）中进行数据传输的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种交通工具，其由可分离地彼此连接的车辆组成，本发明还涉及一种用于在这样的交通工具中进行数据传输的方法。
背景技术
在由多个可分离地彼此连接的车辆、特别是轨道列车组成的交通工具中，在车辆之间以及在车辆内部经常借助现场总线来传输数据，所述现场总线基于连续的有线连接。
Paral,Thomas的文章“IP network backbone with eratransceiver,1GBit/s communication over automatic couplers”公开了轨道列车的数据传输系统（http://www.ukintpress-conference.com/conf/09rix_conf/pdfs/Day%202/12_Th omas_Paral.pdf），其中在轨道列车的两端之间能够冗余地传输从以太网信号中生成的光学的定向无线信号。
EP1422833A2公开了一种用于轨道列车的信息传输系统，所述轨道列车具有多个车厢和两个用于在车厢之间传输信息的主传输线。在每个车厢中布置了两个传输站，所述传输站分别与两个主传输线相连接并且通过其可以发送和接收信息。这些信息同时通过两个主传输线发送。这样识别在第一主传输线中的连接中断故障，即，传输站仅仅通过第二主传输线接收到信息。为了修复该故障，由主传输站也通过第一主传输线来传播通过第二主传输线所接收的信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种由可分离的彼此连接的车辆组成的交通工具，具有改进了的用于在车辆之间和车辆内部进行数据传输的数据传输设备，以及一种用于在这样的交通工具中进行数据传输的改进了的方法。
所述技术问题按照本发明关于交通工具通过权利要求1的特征来解决以及关于方法通过权利要求12的特征来解决。
本发明的有利的构造是从属权利要求的内容。
按照本发明的交通工具由可分离地彼此连接的车辆组成，具有用于在车辆之间和车辆内进行有线连接的数据传输的数据传输设备。数据传输设备在每个车辆的两端区域内分别包含用于在相应的车辆和在其相应的末端上与其连接的车辆之间进行数据传输的数据耦合单元；在每个车辆中包含将其两个数据耦合单元相连接的第一数据连接，所述第一数据连接由第一传输线和至少一个将两个第一传输线相连接的段连接单元组成并且具有线拓扑结构；以及在每个车辆中包含将其数据耦合单元进行连接的冗余的无源第二数据连接。在此，每个数据耦合单元具有四个数据端口，其中的第一数据端口和第二数据端口分别与另一个车辆的数据耦合单元的相应数据端口相连接，第三数据端口与该车辆的第一数据连接相连并且第四数据端口与该车辆的第二数据连接相连。此外，每个数据耦合单元具有一个或者多个开关单元，借助所述开关单元可以建立数据端口的不同的电气连接状态。在此，在第一连接状态中仅将第一数据端口和第三数据端口彼此相连，在第二连接状态中仅将第一和第四数据端口彼此相连，以及在第三连接状态中仅将第一和第三以及第一和第四数据端口彼此相连，在第四连接状态中仅将第二和第三数据端口彼此相连，在第五连接状态中仅将第二和第四数据端口彼此相连，以及在第六连接状态中仅将第二和第三以及第二和第四数据端口彼此相连。
按照本发明，由此每个车辆在其每一个末端上具有数据耦合单元，所述数据耦合单元可以与另一个车辆的相应的数据耦合单元相连接。由此可以通过数据耦合单元在车辆之间传输数据并且将车辆彼此联结。
每个车辆的数据耦合单元通过第一数据连接以及通过冗余的无源的第二数据连接彼此相连接。由此可以在其中存在有源网络部件的第一数据连接发生故障时，使用无源的第二数据连接，从而在这种情况下也可以在车辆之间保持数据传输。
无源的数据连接在此理解为不含有源网络部件的数据连接。
两种数据连接之间的切换在此通过数据耦合单元的开关单元来实现。
由此，特别地在车辆中的有源网络部件出现故障时，例如由车辆中的燃烧所引起的故障，可以保持在交通工具的车辆之间的数据传输。
在此，至少一个第二数据连接优选由第二传输线组成。
由此，特别简单地并且由此无干扰地构造第二（冗余）数据连接。这有利地提高了数据传输设备的运行安全性。
此外，在本发明的可能构造中，至少一个第一或者第二传输线是光波导体。
由此，相对于构造为电缆的传输线，可以增加传输线的长度，所述传输线实现了无差错的数据传输，例如在分组模式的网络例如以太网网络中。特别地，由此能够降低有源网络部件的数目，所述有源网络部件在长传输距离中必须被用作中间站以便重新生成传输信号。这一方面有利地降低了这样的网络部件的数目，并且由此也降低了对其积累的费用，并且此外提高了数据传输设备的由这样的网络部件的可能故障所危及的运行安全性。
本发明的实施例设置了，至少一个数据耦合单元具有开关单元，所述开 关单元具有全部四个数据端口。
这样的数据耦合单元能够被特别简单地并且由此成本低廉地建立。但是其具有这样的缺点，即，开关单元的故障也造成相应数据耦合单元的故障。
由此，本发明的另一个实施例设置了，至少一个数据耦合单元包含两个彼此连接的开关单元，其中第一开关单元具有第一和第三数据端口并且诶第二开关单元具有第二和第四数据端口。
这样的数据耦合单元仅仅比第一实施例中的数据耦合单元稍微开销大一点，但是相对其具有这样的优点，即，在两个开关单元之一失效的情况下仍然可以借助第二开关单元进行数据传输，并且由此还提高了数据传输设备的运行安全性。
本发明的构造设置了，至少一个数据耦合单元从另一个与其连接的数据耦合单元处能够被供应电能。
由此，在数据耦合单元的在自身车辆上的电源发生故障的情况下，数据耦合单元也可以借助分别来自另一个车辆的数据耦合单元的能量进行供电。由此附加地提高了数据传输设备的运行安全性。
本发明的另一个构造设置了，构造数据传输设备以用于分组模式的数据传输。
由此可以利用分组模式的数据传输的优点。特别地，这实现了关于其完整性和无差错性对传输数据进行简单的检验。
数据传输设备在此优选是以太网数据传输设备。
由此可以有利地使用公知的和合适的以太网标准和技术并且实现了与基于该标准和技术的设备之间的兼容性，从而可以以简单的方式将该设备集成在网络中。
此外，优选至少一个数据耦合单元具有所谓的以太网供电电源单元（Power-over-Ethernet-Versorgungseinheit），借助所述以太网供电电源单元能够为与其连接的数据耦合单元进行供电。
由此可以使用公知的以太网技术特别地用于借助另一个数据耦合单元来提供数据耦合单元的上文中已经提到的能量供应。
本发明特别有利地适合于其车辆是轨道列车的交通工具，原因是，其通常由多个车辆组成并且相对较长。
按照本发明的方法相应地以上述特征设置了在交通工具中的数据传输， 其中在车辆的两个数据耦合单元之间在第一数据连接发生故障的情况下通过第二数据连接传输数据。
这具有上文中已经提到的、在交通工具中提高数据传输的安全性的优点。
所述方法的优选构造设置了，交通工具的段连接单元总是以树状拓扑的形式传输激活地（übertragungsaktiv）彼此连接。
在此将段连接单元的连接表示为传输激活的，如果所述连接处于这样的状态，其中通过该连接可以传输数据。
段连接单元的具有树状拓扑的连接对于使用以太网技术是特别需要的并且由此具有这样的优点，即，使得数据传输设备对于该技术是可以使用的。
附图说明
在下文中结合实施例参考附图描述了本发明更多的优点、特征和细节。其中：
图1示出了由两个轨道车辆构成的交通工具，
图2以截面图示出了用于交通工具的数据传输设备的方框图，
图3示意性地示出了数据耦合单元的第一实施例的方框图，
图4示意性地示出了数据耦合单元的第二实施例的方框图，以及
图5以树状拓扑的形式示出了交通工具的传输激活地彼此连接的段连接单元。
在所有的附图中以相同的附图标记表示彼此相应的部分。
具体实施方式
图1示出了交通工具1，其由两个可分离地彼此连接的车辆2组成，所述车辆在本例中是轨道车辆。本发明涉及这样的交通工具1，其车辆2可以几百米长并且其特别也可以由多于两个的车辆2组成。
图2以截面图示出了用于交通工具1的数据传输设备的方框图，所述交通工具1由多个车辆2组成。数据传输设备在每个车辆2的两端区域中分别包含数据耦合单元3，所述数据耦合单元3用于在各车辆2和在其各末端与其连接的车辆2之间进行数据传输。
此外，数据传输设备在每个车辆2中包含连接其两个数据耦合单元3 的第一数据连接，其由第一传输线4和分别连接两个第一传输线4的段连接单元3组成并且具有线拓扑。
此外，数据传输设备在每个车辆2中包含第二传输线6，其形成了连接其两个数据耦合单元3的冗余的无源的第二数据连接。
数据传输设备在该实施例中构造为以太网数据传输设备。
段连接单元5分别将两个第一传输线4彼此连接并且在此重新生成传输信号，以便避免或者降低经由长传输距离的信号错误。
尤其在具有大约100m的大空间距离的段连接单元5之间，传输线4、6优选构造为光波导体、例如玻璃纤维导线。在具有较短距离的段连接单元5之间，第一传输线4也可以构造为通常的电导线，例如铜导线。
每个数据耦合单元3具有四个数据端口7.1至7.4。其中第一数据端口7.1和第二数据端口7.2通过电的有线连接8分别与另一个车辆2的数据耦合单元3的相应的数据端口7.1、7.2相连接，所述有线连接分别将车辆2的第一或者第二数据端口7.1、7.2与另一个车辆2的第一或第二数据端口7.1、7.2可分离地彼此电连接。
数据耦合单元3在有线连接8和传输线4、6之间传输数据，并且在此在需要时实现了在电传输介质和光传输介质之间的转换。
优选分别相似地、例如借助相似的插塞连接来构造可分离的有线连接8，从而每个车辆2的每个第一和第二数据端口7.1、7.2可以与任意另一个车辆2的每个第一和第二数据端口7.1、7.2相连接并且可以通过有线连接8在两个车辆2的任意末端之间进行数据传输。这有利地实现了在在两个车辆2之间进行同时的数据传输时将两个车辆2连接到其任意末端上。
每个车辆2的每个数据耦合单元3的第三数据端口7.3与该车辆2的第一数据连接相连，并且每个车辆2的第四数据端口7.4与该车辆2的第二传输线6相连。由此每个车辆2的数据耦合单元3分别通过其第三数据端口7.3借助第一数据连接和通过其第四数据端口7.4借助第二传输线6而彼此相连接。
按照本发明，在第一数据连接失效的情况下通过第二传输线6来在车辆的两个数据耦合单元之间传输数据。第一数据连接的失效在此可以有不同的原因，例如其第一传输线4或段连接单元5例如由于燃烧造成的不可用。在这样的在车辆2内的故障情况下，则通过在该车辆2的数据耦合单元3之间 的第二传输线6转接数据。在这样的故障情况下，这也有利地实现了在车辆2之间的数据传输，所述车辆经过故障相关的车辆2彼此相连。
取决于第一数据连接的传输状态，借助冗余协议经由第二传输线6实现对数据传输的相应控制。
图3示意性地示出了数据耦合单元3的第一实施例的方框图。数据耦合单元3具有包含所有四个数据端口7.1至7.4的开关单元9以及在下文中表示为PoE单元的以太网供电电源单元10。
借助开关单元9能够建立数据端口7.1至7.4的不同的电连接状态。在此，在第一连接状态中仅将第一7.1和第三7.3数据端口彼此相连接，在第二连接状态中仅将第一7.1和第四7.4数据端口彼此相连接，在第三连接状态中仅将第一7.1和第三7.3以及第一7.1和第四7.4数据端口彼此相连接，在第四连接状态中仅将第二7.2和第三7.3数据端口彼此相连接，在第五连接状态中仅将第二7.2和第四7.4数据端口彼此相连接，以及在第六连接状态中仅将第二7.2和第三7.3以及第二7.2和第四7.4数据端口彼此相连接。由此可以借助冗余协议建立这样的数据传输，所述数据传输在每个与数据耦合单元3相连接的有线连接和与其连接的第一和第二传输线4、6的任意组合之间。
借助PoE单元10，彼此连接的数据耦合单元3互相通过将其连接的有线连接8来供电。
但是，在替换的实施中也可以通过数据耦合单元3的各自的电流接触（Stromkontakte）而不是通过PoE单元10来进行对数据耦合单元3的能量供应。在这种情况下，不通过也传输数据的有线连接8而是通过分离的电导线对数据耦合单元3进行供电，并且可以取消PoE单元10。
图4示意性地示出了数据耦合单元3的第二实施例的方框图。与在图3中示出的实施例不同，在该实施例中数据耦合单元3有两个部分单元3.1、3.2，所述部分单元分别具有各自的开关单元9.1、9.2以及各自的PoE单元10。在此第一部分单元3.1的第一开关单元9.1具有第一7.1和第三7.3数据端口，并且第二部分单元3.2的第二开关单元9.2具有第二7.2和第四7.4数据端口。此外，通过部分单元连接11将两个开关单元9.1、9.2彼此连接。由此，也可以借助该实施例实现上文中所描述的第六连接状态。相对于在图3中示出的，该实施例的数据耦合单元3具有的优点是，在部分单元3.1、 3.2失效的情况下还可以借助第二部分单元3.1、3.2来传输数据并且由此有利地提高了数据传输安全性。
图5以树状拓扑的形式示出了交通工具1的传输激活地彼此连接的段连接单元5。这样的树状拓扑对于以太网来说是需要的并且通过冗余协议来实现。在示出的例子中实线示出的传输线4、6是传输激活的，而虚线示出的传输线4、6是传输未激活（übertragungsinaktiv）的。在传输激活的连接发生故障的情况下，则激活目前为止传输未激活的连接。在此通过对产生的或者取消的因特网连接进行识别或者依据对彼此连接的以太网成员（数据耦合单元3和段连接单元5）的连接状态进行周期性监控的结果，来进行对连接的重建。
Claims (13)
1.一种交通工具(1)，所述交通工具由可分离地彼此连接的车辆(2)组成，该交通工具具有在所述车辆(2)之间以及在所述车辆(2)内部用于有线连接的数据传输的数据传输设备，其中所述数据传输设备：
-在每个车辆的两端区域内包含分别用于在各个车辆(2)和在其各个末端上与其连接的车辆(2)之间进行数据传输的数据耦合单元(3)，
-在每个车辆(2)中包含将其两个数据耦合单元(3)相连接的第一数据连接，所述第一数据连接由第一传输线(4)和至少一个连接两个第一传输线(4)的段连接单元(5)组成并且具有线拓扑，
-在每个车辆(2)中包含将其两个数据耦合单元(3)相连接的冗余的无源的第二数据连接，
-其中，每个数据耦合单元(3)具有四个数据端口(7.1至7.4)，其中的第一数据端口(7.1)和第二数据端口(7.2)分别与另一个车辆(2)的数据耦合单元(3)的相应数据端口(7.1至7.4)相连接，第三数据端口(7.3)与该车辆(2)的第一数据连接相连并且第四数据端口(7.4)与该车辆(2)的第二数据连接相连，
-并且其中，每个数据耦合单元(3)具有一个或者多个开关单元(9，9.1，9.2)，借助所述开关单元能够建立所述数据端口(7.1至7.4)的不同的电连接状态，其中，在第一连接状态中仅将所述第一数据端口(7.1)和所述第三数据口(7.3)彼此相连，在第二连接状态中仅将第一(7.1)和第四(7.4)数据端口彼此相连，在第三连接状态中仅将第一(7.1)和第三(7.3)以及第一(7.1)和第四(7.4)数据端口彼此相连，在第四连接状态中仅将第二(7.2)和第三(7.3)数据端口彼此相连，在第五连接状态中仅将第二(7.2)和第四(7.4)数据端口彼此相连，以及在第六连接状态中仅将第二(7.2)和第三(7.3)以及第二(7.2)和第四(7.4)数据端口彼此相连。
2.按照权利要求1所述的交通工具(1)，其特征在于，至少一个第二数据连接由第二传输线(6)组成。
3.按照权利要求2所述交通工具(1)，其特征在于，至少一个第二传输线(6)是光波导体。
4.按照权利要求1所述的交通工具(1)，其特征在于，至少一个第一传输线(4)是光波导体。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的交通工具(1)，其特征在于，至少一个数据耦合单元(3)具有包含了所有四个数据端口(7.1至7.4)的开关单元(9)。
6.按照权利要求1至4中任一项所述的交通工具(1)，其特征在于，至少一个数据耦合单元(3)包含两个彼此连接的开关单元(9.1，9.2)，其中，第一开关单元(9.1)具有第一(7.1)和第三(7.3)数据端口，以及第二开关单元(9.2)具有第二(7.2)和第四(7.4)数据端口。
7.按照权利要求1至4中任一项所述的交通工具(1)，其特征在于，至少一个数据耦合单元(3)能够由另一个与其连接的数据耦合单元(3)进行供电。
8.按照权利要求1至4中任一项所述的交通工具(1)，其特征在于，所述数据传输设备被构造以便进行分组模式的数据传输。
9.按照权利要求8所述的交通工具(1)，其特征在于，所述数据传输设备是以太网数据传输设备。
10.按照权利要求9所述的交通工具(1)，其特征在于，至少一个数据耦合单元(3)具有以太网供电电源单元(10)，借助所述以太网供电电源单元能够对与其连接的数据耦合单元(3)进行供电。
11.按照权利要求1至4中任一项所述的交通工具(1)，其特征在于，所述车辆(2)是轨道列车。
12.一种用于在按照上述权利要求中任一项所述的交通工具(1)中进行数据传输的方法，其中，在所述第一数据连接发生故障的情况下通过所述第二数据连接来在车辆(2)的两个数据耦合单元(3)之间进行数据传输。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，所述交通工具(1)的段连接单元(5)总是以树状拓扑的形式彼此传输激活地连接。
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