CN110972113A

CN110972113A - 一种列车通信系统

Info

Publication number: CN110972113A
Application number: CN201811150257.XA
Authority: CN
Inventors: 张磊; 邓红元; 朱晨; 贾晓哲; 冯晓刚; 焦凤霞
Original assignee: CRSC Urban Rail Transit Technology Co Ltd
Current assignee: CRSC Urban Rail Transit Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-29
Filing date: 2018-09-29
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明提供了一种列车通信系统，所述系统至少包括：第一射频单元和第二射频单元，其中，所述第一射频单元和所述第二射频单元分别都安装LRE板卡及交换机板卡，其中：位于所述第一射频单元的第一LRE板卡用于接收所述第一交换机板卡发出的信号，其中所述第一交换机板卡位于第一射频单元内；位于所述第二射频单元的第二LRE板卡用于接收所述第二交换机板卡接收的信号，其中，所述第二交换机卡位于第二射频单元内，所述第二交换机板卡接收的信号为所述第一交换机板卡发出的信号。采用本发明可替换现有技术中的中继交换机的方案，减少传输过程中的车辆接口，并且实施方案简单易行。

Description

一种列车通信系统

技术领域

本发明涉及列车通信技术领域，具体涉及一种列车通信系统。

背景技术

目前，列车信号系统的在车载设备的头尾通信中采用了以太网通信技术，但是由于常规地铁列车(6编组)的长度一般为122m左右，用于首尾通信的以太网线通常超过160m，超过了以太网线有效传输距离100m的限制要求，并且列车每个编组的线缆需使用专用航空接头转接，增加了以太网通信电缆的插入损耗。而长度更长的7编组及8编组的地铁列车也存在广泛使用需求，地铁信号系统长距离以太网通信问题亟待解决。

通常情况下，列车信号系统的首尾以太网通信可采用中继交换机的方式解决，在新建项目中，使用以下两种方式来实现列车首尾正常通信：一是在列车中部可设置中继交换机，用于列车信号系统首尾以太网通信信号的加强及转发；二是采用高质量的以太网线。

但是在老车改造项目中，以上两种方案存在以下缺点：由于既有车辆安装空间及供电等条件的限制，无法有效安装中继交换机，导致项目难易实施；由于列车无专用以太网线，需要新设首尾以太网线，改造难度大；由于既有列车的以太网线老化，利用现有技术时通信丢包率高，无法有效通信。

因此，在以太网的长距离传输线路中，不需要增加中继交换机，并且减少传输线路中的连接损耗，成为亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种列车通信系统，使用长距离以太网LRE(Long-Reach Ethernet)技术，替换现有技术中的中继方案中的中继交换机方案，减少长距离传输的接口损耗，且实施方案简单易行。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明实施例提供一种列车通信系统，所述系统至少包括：

第一射频单元和第二射频单元，其中，所述第一射频单元和所述第二射频单元分别都安装LRE板卡及交换机板卡，其中：

位于所述第一射频单元的第一LRE板卡用于接收所述第一交换机板卡发出的信号，其中所述第一交换机板卡位于第一射频单元内；

位于所述第二射频单元的第二LRE板卡用于接收所述第二交换机板卡接收的信号，其中，所述第二交换机卡位于第二射频单元内，所述第二交换机板卡接收的信号为所述第一交换机板卡发出的信号。

本发明实施例提供的列车通信系统，在系统中的车载射频单元中增加LRE卡，从而实现了以太网的长距离传输，减少了传输过程中的车辆接口，减少接口故障点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的列车通信系统的结构示意图；

图2为本发明又一实施例提供的CBTC系统车载设备以太网连接示意图；

图3为本发明实施例提供的LRE卡的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的车载设备的机箱的面板显示示意图；

附图说明：

In1接口：连接列车对端In1接口；

In2接口：连接列车对端In2接口；

CPCI接插件：连接TRU背板CPCI接插件；

电源接口X1、X2：通过TRU背板定义，连接到TRU电源板1和电源板2；

OUT1接口：通过TRU背板定义，连接到交换机板A；

OUT2接口：通过TRU背板定义，连接到交换机板B。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的列车通信系统的结构示意图，如图1所示，所述系统至少包括：

第一射频单元10和第二射频单元20，其中，所述第一射频单元10和所述第二射频单元20分别都安装LRE板卡及交换机板卡，其中：

具体地，图2为一具体的应用场景，如图2所示，图2中所示的为基于通信的列车控制系统(Communication Based Train Control System，CBTC)的列车首尾通信系统，为了解决现有技术中由于CBTC系统的首尾传输距离超过了以太网线有效传输距离(100m)，且列车各节车厢存在接续点，线缆的信号衰减很大，通常在列车中部增设中继设备，但此方案存在局限性，不能有效覆盖CBTC所有应用场景(如老车改造中无中继设备安装位置等问题)，因此，在本发明实施例中提供了基于LRE技术的中继设备。

在本发明实施例中，为保证CBTC系统车载设备实现有效的首尾通信，在第一射频单元和第二射频单元中增加LRE板卡，通过LRE板卡与交换机板卡连通，实现系统的首尾通信，具体在如图2所示的CBTC系统中，第一射频单元和第二射频单元为TRU(Train RadioUnit，车载射频单元)，分别位于列车的首尾，并且在每个TRU机箱中增设LRE板，TRU设置背部板卡，通过背部板卡将LRE板与交换机板卡连通，实现应用层首尾通信的功能。

本发明实施例提供的一种车载通信系统，主体为射频单元，射频单元包括交换机板*2，LRE*1(为实现长距通信增加了LRE)，列车头尾分别包含一套射频单元(TRU)，头尾两端通过LRE板连接，实现长距离头尾通信。需要说明的是，本发明实施例中的第一、第二只是用来区别发送端和接收端，并不具体统计数值。

LRE板在TRU的车载交换机A1和A2以及B1和B2与头尾两端通信线之间，用于延长以太网交换机的通信距离，从而完善车载接入单元，使其能够适应长距离以太网通信场景，能够为车载ATP、ATO系统提供接入、转发通道，提供实时、冗余通信。

具体地，所述第一射频单元和所述第二射频单元分别都安装LRE板卡，具体为：

所述第一LRE板卡通过背部板卡与所述第一射频单元相连，并与所述第二射频单元的第二LRE板卡相连。。

在上述实施例的基础上，在车载设备里设置有背部板卡，通过背部板卡将LRE卡与交换机板连通，实现应用层首尾通信的功能。

也就是说，在车头的车厢内设置第一射频单元，第一射频单元内的第一LRE卡通过背部板卡与所述第一射频单元相连，并且在第一射频单元的机箱的前端设置有前接口，通过前接口与所述第二射频单元的第二LRE板卡相连。

可选地，所述LRE板卡包括转换单元、供电单元和接口电路，其中：

所述转换单元用于将待传输的信号转换成低频段模拟信号；

所述供电单元用于给所述LRE板卡供电；

所述接口电路用于分别与所述第一LRE板卡和所述第二LRE板卡相连，将所述待传输的信号进行传输。

具体地，所述低频段模拟信号为2M-28M频段内的模拟信号。

具体地，所述供电单元提供直流48V电压。

在上述实施例的基础上，LRE卡的具体结构如图3所示，包括转换单元、供电单元和接口电路，结合图4的面板显示示意图，LRE板前端设置两个输入接口(In1、In2)即前接口，分别与列车对端的LRE板两个接口连接，LRE板背部通过CPCI接插件与TRU背板连接，与TRU机箱内的两块交换机板相连。

当应用设备的数据通过交换机板，经过背板转发到LRE板，数据通过Out1和Out2两个接口进入LRE板，通过网络变压器，经过网络变压器的隔离，将以太网信号输入到转换模块(物理层收发器)中，然后送入转换模块CPU中，CPU对信号进行处理，加入载波并调制信号(OFDM)，变成2M-28M频段内的模拟信号，目的是为了进行长距离传输，通过低频段模拟信号将调制完成的信号发送至对端的LRE板，经过滤波电路后，进入到CPU中，进行信号解调，还原成以太网信号，利用低频模拟信号的特性，实现长距离以太网通信；在此过程中，使用AES-128加密数据，确保数据通道的安全性。

具体地，供电单元可提供多种电压，48V、12V、5V、3.3V，LRE卡使用直流48V，其他电压可用于其他部分的供电。

具体地，所述LRE卡至少包括两路通道。

在上述实施例的基础上，由于现在CBTC系统中有两路独立通信通道，通常情况下，采用基于802.3的以太网通信协议。在增加LRE板卡时，在本发明实施例中使用的两路独立通信通道，以满足系统要求在具体的实施过程中，可根据实际系统的要求来进行设计。

具体地，所述LRE板卡采用变压器隔离的通信方式。

具体地，所述LRE板卡安装在机械屏蔽罩内。

在上述实施例的基础上，LRE板卡由两路通道组成，每通道包括独立的转换单元及供电单元，以及相应的接口电路，采用变压器隔离通信方式，避免外界干扰，以适应车辆复杂电磁环境；在板卡设计时，进一步采用机械屏蔽罩的设计方式，避免通道外的杂波干扰，提高电磁兼容性能；

另外，在底层软件方面，采用独立的加密密钥以及独立的DSP表，避免两路通道间的串扰。

具体地，所述系统还包括传输线缆。

在上述实施例的基础上，如图4的所述设备，分别设置在列车两端，通过射频单元内的LRE板相连。如图4所示的车载设备的机箱的面板，在实际的使用过程中，需要用线缆将第一射频单元的第一LRE卡和第二射频单元的第二LRE卡相连，所述第一LRE板卡通过背部板卡与所述第一射频单元相连，并通过前接口与对端第二射频单元的LRE板相连。在本发明实施例中，提高了线缆的适配性，降低了对线缆质量的要求，不仅可以在5类以太网线上进行通信传输，还可以在3类甚至音频线上进行通信传输，在地铁车辆上应用具备良好的适应性。

下面介绍两个具体的例子来说明本发明实施例。

实例1以列车ATP折返场景为例

如图2及图3所示，列车折返时，列车首尾端设备分别与地面进行数据交互，以保证列车换端正常。列车首尾端的两套ATP设备利用TRU的交换机板接入到车载通信网络中，周期性的发出交互报文，当列车进行折返时，本端ATP数据通过二层交换机寻址，交换机将数据转发至LRE板，LRE板进行长距离数据转发，对端LRE接收到数据，直接转发至对端交换机，在通过交换机发送至对端ATP设备，对端设备接收处理后，发送回执信息，回执信息通过上述链路逆向发送，实现双向全双工通信，进而完成首尾数据交互，完成列车折返。

实例2以列车ATP与地面ZC(区域控制器)通信为例

如图2及图3所示，ATP对ZC通信，通过两路无线链路实现，其中一路直接通过交换机转发至本端车载TAU(LTE车载终端设备)，在通过LTE系统发送至地面有线网络中，实现车载ATP和地面ZC数据交互；另外一路通过交换机，转发至LRE设备，在通过LRE长距离数据转发，对端LRE接收到数据后，在转发给对端交换机，再由对端交换机转发给对端TAU，实现车地双路通信。

本发明实施例提供的系统，在实用性方面，采用LRE技术的通信解决方案，并且具有以下特性：使用LRE技术，可以替换车辆中继方案中的中继交换机方案，减少车辆中部的接口设计，使得实施方案简单易行；结合车辆使用复杂电磁环境，以及双通道使用要求，具备强大的防串扰能力，能有效降低以太网通信误码；能够有效适配地铁车辆信号系统实施的各种场景，尤其针对信号系统老车改造方案中包含的列车首尾通信改造方案。

此外，本发明实施例提供的系统在实施的过程中不与车辆发生额外的接口(如列车中间的中继接口)，减少接口故障点，并且适用性强，能适用地铁车辆新线及改造项目，适配多种通信线缆，降低项目实施的难度，能够有效降级车载实施造价，节约投入成本。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种列车通信系统，其特征在于，所述系统至少包括：第一射频单元和第二射频单元，其中，所述第一射频单元和所述第二射频单元分别都安装LRE板卡及交换机板卡，其中：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LRE板卡包括转换单元、供电单元和接口电路，其中：

所述转换单元用于将待传输的信号转换成低频段模拟信号；

所述供电单元用于给所述LRE板卡供电；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述低频段模拟信号为2M-28M频段内的模拟信号。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述供电单元提供直流48V电压。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LRE板卡至少包括两路通道。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LRE板卡采用变压器进行隔离。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LRE板卡安装在机械屏蔽罩内。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一射频单元和所述第二射频单元分别都安装LRE板卡，具体为：

所述第一LRE板卡通过背部板卡与所述第一射频单元相连，并与所述第二射频单元的第二LRE板卡相连。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括传输线缆。