CN107171715B - 一种铁路信号数据网系统及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铁路信号数据网系统及其连接方法。所述铁路信号数据网系统，包括：位于铁路线路上的多个信号设备站点以及每个站点内的左交换机、右交换机和各种应用设备，以及贯通各站点的不同物理径路的一根左光缆和一根右光缆。各站点的左交换机、右交换机分别通过左光缆和右光缆按照多段跳连通道和多段邻连通道相结合的方式串联连接，分别构成一个左环网和右环网，其中，跳连通道和邻连通道均使用光缆内的2芯单模光纤，其每一段长度限值不大于铁路信号数据网预设的需增设中继器的最小长度，从而避免了中继器的设置，降低了铁路信号数据网整体建设成本和维护成本。

Description

一种铁路信号数据网系统及其连接方法

技术领域

本发明涉及铁路信号技术领域，特别涉及一种铁路信号数据网系统及其连接方法。

背景技术

目前，我国时速200公里及以上的铁路和时速120公里以上的城际铁路都普遍采用CTCS-2级或CTCS-3级列控系统，该系统要求在铁路沿线设置铁路信号安全数据网(以下简称“信号数据网”)，承载列控系统地面相关设备之间的安全数据传输和信息交互。

现有的信号数据网技术方案参照图1所示，在CTCS-2级或CTCS-3级铁路的沿线各个信号设备集中设置点(包括车站、信号中继站、线路所、动车段、动车所、无线闭塞中心、临时限速服务器中心等，以下简称“站点”)分别设置两台二层或三层工业级以太网交换机设备，分别称为“左交换机”(在图1中，用“交换机L”表示)和“右交换机”(在图1中，用“交换机R”表示)，铁路沿线两侧分别敷设一根干线光缆，分别称为“左光缆”(在图1中，用较细的点划线表示)和“右光缆”(在图1中，用较粗的点划线表示)，各站点处的列控中心设备、计算机联锁设备、无线闭塞中心设备、临时限速服务器设备等应用设备均通过6类标准屏蔽双绞以太网线(在图1中，用双箭头实线表示)分别接入该处的左交换机和右交换机的数据业务端口上；用一根光缆(例如左光缆)内的2芯单模光纤将各站点处的左交换机的环网端口依次顺序串联连接，再用另一根光缆(即右光缆)内的2芯单模光纤连接线路两端部站点处的左交换机的环网端口，构成一个环形结构的通信以太网(以下简称“左环网”)；同样，用右光缆内的另2芯单模光纤将各站点处的右交换机的环网端口依次顺序串联连接，再用左光缆内的另2芯单模光纤连接线路两端部站点处的右交换机的环网端口，构成另一个环形结构的通信以太网(以下简称“右环网”)。左、右两个环网之间物理隔离，工作相互独立、互为冗余，共同组成一个完整的信号数据网。

考虑到光纤对信号传输有衰减作用，故相邻两台交换机之间的光缆长度不能太长。实际应用中，一般规定相邻两台交换机之间的光缆长度不能大于70km，如果超过此数值，就得在相邻交换机之间的光缆通道上增设交换机设备充当通信中继器。由于实际工程中，相邻站点的间距不超过20km，因此相邻站点的交换机之间的光缆通道不会出现增设中继器的情况，但当铁路线路超过70km时，线路两端部站点的交换机之间的光缆通道(即迂回通道)就得增设中继器。为了确保信号数据网的高可靠性，要求左、右环网增设的中继器不能设在同一个站点处。

在图1所示的信号数据网系统中，由于环网内交换机之间连接方式不合理，会导致需要增设中继器才能完成各站点之间数据通信的问题，增加了铁路信号数据网的建设成本和维护成本；另外，当设置中继器的站点电源故障时，该站点的交换机和中继器均停止工作，导致该中继器所在环网的信息传输存在中断问题，降低了网路系统的工作可靠性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种不需要设置中继器的铁路信号数据网系统及其连接方法；本发明的适用范围不限于铁路信号安全数据网。

本发明提供的一种铁路信号数据网系统，包括：位于铁路线上多个站点及其每个站点内的左交换机、右交换机和各种应用设备，以及贯通各站点的一根左光缆和一根右光缆。所述站点是指集中设置列控中心设备、计算机联锁设备、无线闭塞中心设备、临时限速服务器设备等应用设备的车站、信号中继站、线路所、动车段、动车所、无线闭塞中心、临时限速服务器中心等。

本发明所述的铁路信号数据网系统采用如下实现方式：

各站点的左交换机通过左光缆内的2芯单模光纤和右光缆内的2芯单模光纤按照多段跳连通道和多段邻连通道相结合的方式串联连接，构成一个环网，即左环网；

各站点的右交换机通过左光缆内的另2芯单模光纤和右光缆内的另2芯单模光纤按照多段跳连通道和多段邻连通道相结合的方式串联连接，构成另一个环网，即右环网；

左环网、右环网呈冗余结构，环网之间物理隔离，各自独立工作；

各站点的各种应用设备通过以太网线分别接入该站点的左交换机、右交换机的数据业务端口上。

进一步的，在本发明所述的铁路信号数据网系统中：

在同一个环网内，各站点的交换机使用一对环网端口分别连接一根光缆，其中铁路线路端部站点的交换机的一对环网端口分别连接一根左光缆、一根右光缆，其余交换机的一对环网端口均连接左光缆或均连接右光缆；

所述的跳连通道专用于连接同一个环网内不相邻站点的交换机的环网端口，所述的邻连通道专用于连接同一个环网内相邻站点的交换机的环网端口；

所述的跳连通道和邻连通道均使用光缆内的2芯单模光纤，其每一段长度限值不大于铁路信号数据网预设的需增设中继器的最小长度，作为优选，增设中继器的最小长度为70km。

再进一步的，在本发明所述的铁路信号数据网系统中：

左交换机、右交换机采用二层或三层以太网交换机设备；

左光缆、右光缆采用不同的物理径路，其中，在铁路沿线分别敷设在铁路线路的两侧；

作为优选，左环网、右环网交换机的连接采用完全相同连接方式，光缆及其光纤的使用采用完全相同连接方式或完全对称连接方式。

此外，本发明还提供一种铁路信号数据网系统的连接方法，每个环网的组网都包括如下步骤：

步骤1：先确定跳连通道、后确定邻连通道；

步骤2：将铁路线路的某一端部站点作为起始站点，其另一端部站点作为终止站点，依次划分跳连通道；

步骤3：以起始站点作为第一段跳连通道的起点站点，按照跳连通道长度的限制范围，沿着铁路线路终止站点方向确定该段跳连通道的终点站点，并在该跳连通道范围内与终点站点邻近的站点作为下一段跳连通道的起点站点；

步骤4：在步骤3的基础上继续按照跳连通道长度的限制范围，向线路终止站点方向划分下一段跳连通道范围，确定下一段跳连通道的终点站点和再下一段跳连通道的起点站点；

步骤5：重复步骤4，直到跳连通道的终点站点为线路的终止站点；

步骤6：将每段跳连通道的起点站点和终点站点的交换机用跳连通道连接起来，相邻站点的交换机用邻连通道依次连接起来，但每段邻跳连通道终点站点的交换机与下一段邻跳连通道起点站点的交换机之间不连接。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

避免使用中继器连接交换机，降低了铁路信号数据网整体建设成本和维护成本，减少了设备的故障率和维护工作量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的现有技术中铁路信号安全数据网的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的铁路信号数据网系统的结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的铁路信号数据网系统的结构示意图之二；

图4为本发明实施例提供的铁路信号数据网系统的结构示意图之三。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供的一种铁路信号数据网系统，参照图2所示，包括：位于铁路沿线上的各个信号设备集中设置点(简称“站点”，包括车站、信号中继站、线路所、动车段、动车所、无线闭塞中心、临时限速服务器中心等，例如图2所示的A～T站点)以及每个站点内的左交换机(图2中用“交换机L”表示)、右交换机(图2中用“交换机R”表示)和各种应用设备，以及贯通各站点的一根左光缆(图2中用较细的点划线表示)和一根右光缆(图2中用较粗的点划线表示)。

各站点内设置的左交换机、右交换机均采用二层或三层以太网交换机设备。

各站点内设置的列控中心设备、计算机联锁设备、无线闭塞中心设备、临时限速服务器设备等应用设备均通过以太网线(图2中用双箭头实线表示)分别接入该站点的左交换机、右交换机的数据业务端口上。

左光缆、右光缆采用不同的物理径路，其中，在铁路沿线分别敷设在铁路线路的两侧。

各站点的左交换机通过左光缆内的2芯单模光纤和右光缆内的2芯单模光纤按照多段跳连通道和多段邻连通道相结合的方式串联连接，构成一个环网，即左环网；

各站点的右交换机通过左光缆内的另2芯单模光纤和右光缆内的另2芯单模光纤按照多段跳连通道和多段邻连通道相结合的方式串联连接，构成另一个环网，即右环网；

左环网、右环网呈冗余结构，环网之间物理隔离，各自独立工作。

每个环网的组网方法都是先确定跳连通道、后确定邻连通道，具体方法为：以线路某一端部站点(称为起始站点)作为第一段跳连通道的起点站点，向线路另一端部站点(称为终止站点)的方向，在跳连通道长度限值范围内确定该跳连通道的终点站点，在该跳连通道范围内与终点站点邻近的那个站点成为第二段跳连通道的起点站点，继续向终止站点方向划分第二段跳连通道范围并确定该段跳连通道的终点站点，在该跳连通道范围内与终点站点邻近的那个站点再次成为下一段跳连通道的起点站点，以此类推，直到跳连通道的终点站点为线路的终止站点为止。然后，将每段跳连通道的起点站点和终点站点的交换机用跳连通道连接起来，相邻站点的交换机用邻连通道依次连接起来，但相邻跳连通道交叉重叠部分的起点站点与终点站点之间不作连接。

以下先以图2所示的实施例为例，详细描述环网内交换机的光缆连接方案。

为便于叙述，本发明定义相邻站点交换机之间的光缆连接通道为“邻连通道”，非相邻站点交换机之间的光缆连接通道为“跳连通道”。邻连通道和跳连通道均为2芯单模光纤；跳连通道的最大长度不应超过铁路信号数据网预设的需增设中继器的最小长度(如70km)，最小值等于相邻两段邻连通道的长度之和。

图2中，铁路沿线有A、B、……、F、G、H、……、P、Q、……、T等多个站点，其中，A、T分别为线路的起始站点和终止站点。在每一个环网内，先确定跳连通道，后确定邻连通道。具体方法及其步骤如下：

以A站点作为第一段跳连通道的起点站点，在跳连通道长度的限值范围内确定G站点为该跳连通道的终点站点(即A、G之间的光缆长度不大于70km)，在该跳连通道范围内与G站点邻近的F站点成为第二段跳连通道的起点站点，继续向T站点方向划分第二段跳连通道范围并确定Q站点为该段跳连通道的终点站点(即F、Q之间的光缆长度不大于70km)，在该跳连通道范围内与Q站点邻近的P站点再次成为下一段跳连通道的起点站点，以此类推，直到跳连通道的终点站点为T站点为止。然后，将尚未连接的相邻站点用邻连通道依次连接起来，但相邻跳连通道交叉部分的起点站点与终点站点(如F与G、P与Q)之间不作连接。

在每一个环网内，线路两端部站点A、T的交换机的两个环网端口分别连接左光缆和右光缆，其余站点的交换机的两个环网端口均串接于左光缆，或均串接于右光缆。于是，交换机全部串入环网内。

作为优选，左环网、右环网交换机的连接采用完全相同连接方式，光缆及其光纤的使用采用完全相同连接方式或完全对称连接方式。

另外的两个实施例参照图3和图4所示。

图3与图2相似，唯一区别是：图2的左、右环网的交换机的光缆连接完全相同，如左环网用左光缆时，右环网也用左光缆，左环网用右光缆时，右环网也用右光缆；而图3的左、右环网的交换机的光缆连接完全对称，如左环网用左光缆时，右环网就用右光缆，左环网用右光缆时，右环网就用左光缆。

图4是图2和图3实施例中的一个特例。在该实施例中，在每一个环网内，跳连通道只跨一个站点，也即除线路两端部站点的交换机与其邻近站点的交换机之间有一条邻连通道以外，其余站点的交换机均分别与其两侧间隔一个站点的交换机相连，构成跳连通道。

这样的铁路信号数据网系统及其连接方法，各站点的左交换机和右交换机分别构成左环网、右环网，左环网、右环网呈冗余结构，环网之间物理隔离，各自独立工作。并且，由于每段跳连通道的长度都不大于铁路信号数据网所需增设中继器的最小长度，因此，避免了中继器的设置，降低了铁路信号数据网整体建设成本和维护成本，减少了设备的故障率和维护工作量。

本发明的适用范围不限于铁路信号安全数据网。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种铁路信号数据网系统，包括：位于铁路线上多个站点及其每个站点内的左交换机、右交换机和各种应用设备，以及贯通各站点的一根左光缆和一根右光缆，其特征在于：

各站点的左交换机通过左光缆内的2芯单模光纤和右光缆内的2芯单模光纤按照多段跳连通道和多段邻连通道相结合的方式串联连接，构成一个环网，即左环网；

各站点的右交换机通过左光缆内的另2芯单模光纤和右光缆内的另2芯单模光纤按照多段跳连通道和多段邻连通道相结合的方式串联连接，构成另一个环网，即右环网；

左环网、右环网呈冗余结构，环网之间物理隔离，各自独立工作；

各站点的各种应用设备通过以太网线分别接入该站点的左交换机、右交换机的数据业务端口上。

2.如权利要求1所述的铁路信号数据网系统，其特征在于：在同一个环网内，各站点的交换机使用一对环网端口分别连接一根光缆，其中铁路线路端部站点的交换机的一对环网端口分别连接一根左光缆、一根右光缆，其余交换机的一对环网端口均连接左光缆或均连接右光缆。

3.如权利要求1所述的铁路信号数据网系统，其特征在于：所述的跳连通道专用于连接同一个环网内不相邻站点的交换机的环网端口，所述的邻连通道专用于连接同一个环网内相邻站点的交换机的环网端口。

4.如权利要求1或权利要求3所述的铁路信号数据网系统，其特征在于：所述的跳连通道和邻连通道均使用光缆内的2芯单模光纤，其每一段长度限值不大于铁路信号数据网预设的需增设中继器的最小长度。

5.如权利要求1所述的铁路信号数据网系统，其特征在于：左光缆、右光缆采用不同的物理径路。

6.如权利要求1所述的铁路信号数据网系统，其特征在于：左环网、右环网交换机的连接采用完全相同连接方式，光缆及其光纤的使用采用完全相同连接方式或完全对称连接方式。

7.如权利要求1所述的铁路信号数据网系统的连接方法，其特征在于，每个环网的组网都包括以下步骤：

步骤1：先确定跳连通道、后确定邻连通道；

步骤2：将铁路线路的某一端部站点作为起始站点，其另一端部站点作为终止站点，依次划分跳连通道；

步骤3：以起始站点作为第一段跳连通道的起点站点，按照权利要求4所述的跳连通道长度的限制范围，沿着铁路线路终止站点方向确定该段跳连通道的终点站点，并在该跳连通道范围内与终点站点邻近的站点作为下一段跳连通道的起点站点；

步骤4：在步骤3的基础上继续按照权利要求4所述的跳连通道长度的限制范围，向线路终止站点方向划分下一段跳连通道范围，确定下一段跳连通道的终点站点和再下一段跳连通道的起点站点；

步骤5：重复步骤4，直到跳连通道的终点站点为线路的终止站点；

步骤6：将每段跳连通道的起点站点和终点站点的交换机用跳连通道连接起来，相邻站点的交换机用邻连通道依次连接起来，但每段邻跳连通道终点站点的交换机与下一段邻跳连通道起点站点的交换机之间不连接。