CN116053862A - 轨道车辆电气连接装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种轨道车辆电气连接装置及其控制方法，其中，该轨道车辆电气连接装置，包括：车钩激光镜头，设置于电气车钩端面；光电转换模块，通信连接所述车钩激光镜头，并经所述车钩激光镜头通信连接一待连接车辆的光电转换模块，所述光电转换模块用于控制所述车钩激光镜头进行激光通信，收发光信号并进行光信号、电信号的转换；数据转换模块，通信连接所述光电转换模块及所述轨道车辆的车端连接器，经所述车端连接器收发轨道车辆电信号，所述光电转换模块集成于所述数据转换模块。通过本申请，解决电气车钩在应用中存在的接触不良或电气连接针断裂等故障，提高信号传输的稳定性。

Description

轨道车辆电气连接装置及控制方法

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，特别是涉及轨道车辆电气连接装置及其控制方法。

背景技术

车钩是指火车车皮或机车两端的挂钩，有连结、牵引及缓冲的作用。车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件，既实现车辆间的机械连接，还实现车辆与车辆之间的电气连接。

目前的车钩缓冲装置中的电气车钩部分大都采用电连接器设计，如专利CN210607927U，主要是通过电连接器30对插实现车辆与车辆之间的电信号传输，如图1所示。但是在实际运用环境中，由于振动等原因，电气连接器往往存在接触不良、甚至电气连接器插针31或车钩电气连接针(图中未显示)断裂的情况，严重影响了列车运营，另外，现有的电气连接需要通过连接装置对准或固定才可实现对接，增加了装置成本。

目前针对如何解决相关技术中车钩缓冲系统中的电气车钩在应用中的问题实现车辆信号的稳定传输，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种轨道车辆电气连接装置及其控制方法，采用激光通信进行电气连接，解决电气车钩在应用中存在的接触不良或电气连接针断裂等故障，提高信号传输的稳定性。

第一方面，本申请实施例提供了一种轨道车辆电气连接装置，应用于轨道车辆车钩缓冲装置，包括：

车钩激光镜头，设置于电气车钩端面；

光电转换模块，通信连接所述车钩激光镜头，并经所述车钩激光镜头通信连接一待连接车辆的光电转换模块，所述光电转换模块用于控制所述车钩激光镜头进行激光通信，收发光信号并进行光信号、电信号的转换；具体的，车钩激光镜头至少包括发射激光镜头、接收激光镜头，激光镜头采用聚焦透镜结构以增大接收、发射光信号的视场角，所述光电转换模块通过光纤线缆连接发射激光镜头及接收激光镜头，基于此，光电转换模块及数据转换模块可以设置于轨道车辆内部，无需设置于车钩本体上，以提供良好的工作环境，避免因外部高温、高湿环境对产品寿命的影响；

数据转换模块，通信连接所述光电转换模块及所述轨道车辆的车端连接器，经所述车端连接器收发轨道车辆电信号，所述光电转换模块集成于所述数据转换模块。

现有的电连接方式电连接器的体积较大，安装难度高，而基于如上结构，本申请只需要较小的空间即可安装车钩激光镜头即可实现信号通信，有效降低车钩缓冲装置的复杂度及体积成本。

在其中一些实施例中，所述数据转换模块进一步包括：

CPU处理模块，电性连接所述光电转换模块；

信号处理模块，电性连接所述CPU处理模块及所述车端连接器，所述CPU处理模块经所述信号处理模块接收所述车端连接器的电信号进行处理后经所述光电转换模块及车钩激光镜头输出光通信信号，和/或接收经所述车钩激光镜头、光电转换模块转换输出的电信号后经所述信号处理模块输出至车端连接器；

所述车端连接器的电信号主要包括：数字量输入信号、数字量输出信号、以太网信号、数模转换信号、模数转换信号、WTB(Wire Train Bus)总线信号及RS485总线信号，与之相应的，所述信号处理模块至少包括：数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块。

基于如上结构，本申请实施例通过数据转换模块将车端连接器的电信号进行传输、处理并经光电转换模块转换为光信号，和/或将接收到的光信号经光电转换模块转换为电信号再经处理、传输至车端连接器，从而实现车钩电气连接的光通信传输。

在其中一些实施例中，所述光电转换模块进一步包括：激光发射回路、激光接收回路；

所述激光发射回路至少包括：激光器、匹配电路及驱动电路，所述匹配电路电性连接所述CPU处理模块，以接收电信号，所述驱动电路电性连接所述匹配电路及所述激光器；

所述激光接收回路至少包括依次电性连接的探测器、前置放大电路、主放大电路及匹配均衡电路，所述匹配均衡电路电性连接所述CPU处理模块，以输出电信号。

在其中一些实施例中，所述数字量处理模块至少包括数字量输入模块、数字量输出模块；

所述数字量输入模块至少包括依次电性连接的直流电信号采集电路、第一光耦隔离电路及第一信号处理单元，所述直流电信号采集电路电性连接所述车端连接器，所述第一信号处理单元电性连接所述CPU处理模块；具体的，所述第一信号处理单元与所述CPU处理模块之间通过LVDS(Low-Voltage Differential Signaling)高速总线进行通信，所述数字量输入信号经所述直流电信号采集电路及第一光耦隔离电路采集后转换为数字量电平信号，再经第一信号处理单元处理后通过LVDS高速总线传输至CPU处理模块，所述直流电信号采集电路可以包括比较器、放大电路或滤波电路等模块，所述第一光耦隔离电路可以是采用光耦合器、基于变压器的数字隔离器或其他隔离器件或电路，所述第一信号处理单元为用于将数字量电平信号转换成平衡传输的LVDS信号的LVDS转接器。

所述数字量输出模块至少包括依次电性连接的第二信号处理单元、第二光耦隔离电路及数字量输出电路，所述第二信号处理单元电性连接所述CPU处理模块，所述数字量输出电路电性连接所述车端连接器。具体的，所述第二信号处理单元通过LVDS高速总线接收所述CPU处理模块输出的LVDS指令转换为LVDS电平信号后，经光耦隔离后输出至所述数字量输出电路，所述数字量输出电路将LVDS电平信号转换为直流电信号后输出至所述车端连接器。

在其中一些实施例中，所述以太网通信模块电性连接所述车端连接器及CPU处理模块，以在所述车端连接器与CPU处理模块之间进行以太网信号的传递，所述以太网通信模块至少包括：电性连接的以太网变压器、以太网收发器，所述以太网变压器电性连接所述车端连接器，所述以太网收发器电性连接所述CPU处理模块，从而实现将CPU处理模块需要发送的以太网数据转换为以太网信号输出至车端连接器，和/或接收车端连接器的以太网信号并转换为以太网接收信号输出至CPU处理模块。

在其中一些实施例中，所述模数/数模处理模块至少包括电性连接的第一信号滤波单元和模数转换单元及电性连接的第二信号滤波单元和数模转换单元，所述第一信号滤波单元和第二信号滤波单元均电性连接所述车端连接器，所述模数转换单元、数模转换单元均电性连接所述CPU处理模块。具体的，本申请实施例的通过第一、第二信号滤波单元接收或发送UIC568模拟信号，经模数处理模块将第一信号滤波单元接收的UIC568模拟信号转换为数字信号后输出至CPU处理模块，和/或经数模处理模块将CPU处理模块输出的数字信号转换为UIC568模拟信号，其具体电路构成在此不做具体限定，可以实现UIC568模拟信号到数字信号转换的转换器都应当属于本申请实施例的保护范围。

在其中一些实施例中，所述WTB总线处理模块至少包括第一变压器、第二变压器及信号收发器，所述第一变压器、第二变压器电性连接所述车端连接器，所述信号收发器电性连接所述CPU处理模块。具体的，基于如上结构，经所述第一变压器、信号收发器接收所述车端连接器的WTB总线信号并转换为WTB接收信号输出至CPU处理模块，和/或经所述信号收发器及第二变压器接收CPU处理模块的WTB发送信号并转换为WTB总线信号输出至车端连接器。

在其中一些实施例中，所述RS485总线处理模块为隔离信号收发器，电性连接所述车端连接器及CPU处理模块，以接收所述CPU处理模块的RS485发送信号并转换为RS485总线信号并输出至所述车端连接器，和/或接收所述车端连接器的RS485总线信号并转换为RS485接收信号输出至CPU处理模块。

在其中一些实施例中，所述CPU处理模块用于接收所述数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块的数据并根据对应的协议类型进行数据打包重组后发送至所述光电转换模块，和/或接收所述光电转换模块的电信号并进行数据协议解析，将其转换输出至所述数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块。

另外，基于如上结构的CPU处理模块还包括电源供电模块和用于系统初始化、逻辑及故障处理的模块，以协调所述轨道车辆电气连接装置的数据转换正常进行。

第二方面，本申请实施例提供了一种轨道车辆电气连接控制方法，包括至少二编组列车，每一所述编组列车设置有如上第一方面所述的轨道车辆电气连接装置，包括：

电气连接启动步骤，校验、初始化所述轨道车辆电气连接装置；

主控信息获取步骤，校验、初始化成功后，二所述轨道车辆电气连接装置通过所述信号处理模块的以太网通信模块获取主控信息并根据主控信息进行握手通信，以确认对方获取的数据信息无误；

电气连接控制步骤，若二所述轨道车辆电气连接装置成功握手通信，则通过车钩激光镜头及光电转换模块进行光通信，否则，若所述电气连接启动步骤和/或主控信息获取步骤不成功，则进行故障处理模式。

在其中一些实施例中，故障处理模式具体为：将当前故障信息通过以太网通信模块上报编组车辆网络系统，并切断二所述轨道车辆电气连接装置的光通信，关闭输入输出通道。

相比于相关技术，本申请实施例提供的轨道车辆电气连接装置及其控制方法，采用一种全新的非接触式光通信的方式进行信号传输，避免了因振动等原因导致的电连接器接触不良或电连接器的连接针断裂的情况，提高了列车运营的稳定性，采用数字化问题解决思路，提高车钩缓冲系统的数字化和智能化程度，加快技术革新。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的电气连接装置的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的连挂的电气连接装置的结构示意图；

图3是根据本申请实施例的数据转换模块的结构示意图；

图4是根据本申请实施例的激光发射回路的结构示意图；

图5是根据本申请实施例的激光接收回路的结构示意图；

图6是根据本申请实施例的数字量处理模块的结构示意图；

图7是根据本申请实施例的以太网通信模块的结构示意图；

图8是根据本申请实施例的模数/数模处理模块的结构示意图；

图9是根据本申请实施例的WTB总线处理模块的结构示意图；

图10是根据本申请实施例的RS485总线处理模块的结构示意图；

图11是根据本申请实施例的控制方法的流程示意图。

图1中：30、电连接器；31、电连接器插针；

图2～图10中：

1、车钩激光镜头；2、光电转换模块；3、数据转换模块；4、车端连接器；

31、CPU处理模块；32、信号处理模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

列车车钩缓冲系统一般用于两编组列车连挂时使用，连挂时列车网络系统需要进行重联，列车运行时需要确认哪一编组作为主控编组。车端连接器的数字量输入输出信号的大部分点位，若作为主控编组时，本编组车端连接器的某一点位为输入点，若作为非主控编组时，本编组车端连接器的某一点位为输出点。

本实施例还提供了一种轨道车辆电气连接装置，应用于轨道车辆车钩缓冲装置。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以硬件来实现，但是软件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图2是根据本申请实施例的电气连接装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：车钩激光镜头1、光电转换模块2及数据转换模块3，其中，车钩激光镜头1设置于电气车钩端面，车钩激光镜头1是经过对准调试的；具体的，车钩激光镜头1至少包括发射激光镜头、接收激光镜头，激光镜头采用聚焦透镜结构以增大接收、发射光信号的视场角，进一步提高通信传输的容错率。

其中，光电转换模块2通信连接车钩激光镜头1，并经车钩激光镜头1通信连接一待连接车辆的光电转换模块2，光电转换模块2用于控制车钩激光镜头1进行激光通信，收发光信号并进行光信号、电信号的转换；光电转换模块2通过光纤线缆连接发射激光镜头及接收激光镜头，基于此，光电转换模块2及数据转换模块可以设置于轨道车辆内部，无需设置于车钩本体上，以提供良好的工作环境，避免因外部高温、高湿环境对产品寿命的影响。

其中，数据转换模块3通信连接光电转换模块2及轨道车辆的车端连接器4，经车端连接器4收发轨道车辆电信号，光电转换模块2集成于数据转换模块3。

现有的电连接方式电连接器的体积较大，安装难度高，而基于如上结构，本申请只需要较小的空间即可安装车钩激光镜头1即可实现信号通信，有效降低车钩缓冲装置的复杂度及体积成本。

具体的，参考图3所示，数据转换模块3进一步包括：CPU处理模块31及信号处理模块32。CPU处理模块31电性连接光电转换模块2；信号处理模块32电性连接CPU处理模块31及车端连接器4，CPU处理模块31经信号处理模块32接收车端连接器4的电信号进行处理后经光电转换模块2及车钩激光镜头1输出光通信信号，和/或接收经车钩激光镜头1、光电转换模块2转换输出的电信号后经信号处理模块32输出至车端连接器4。车端连接器4的电信号主要包括：数字量输入信号、数字量输出信号、以太网信号、数模转换信号、模数转换信号、WTB总线信号及RS485总线信号，与之相应的，信号处理模块32至少包括：数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块。

在其中一些实施例中，CPU处理模块31用于接收数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块的数据并根据对应的协议类型进行数据打包重组后发送至光电转换模块2，和/或接收光电转换模块2的电信号并进行数据协议解析，将其转换输出至数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块。前述协议类型包括但不限于：以太网通信协议、WTB通信协议、RS485通信协议、数据编码解析协议。

尽管未示出，基于如上结构的CPU处理模块31还包括电源供电模块和用于系统初始化、逻辑及故障处理的模块，以协调轨道车辆电气连接装置的数据转换正常进行，在此不再赘述。

参考图4-图5所示，光电转换模块2进一步包括：激光发射回路、激光接收回路；激光发射回路至少包括：激光器、匹配电路及驱动电路，匹配电路电性连接CPU处理模块31，以接收电信号并输出至驱动电路，驱动电路电性连接匹配电路及激光器，匹配电路是驱动电路的辅助电路，匹配电路用于实现CPU处理模块31与激光器之间的匹配，具体为匹配激光器与驱动电路以及驱动电路与电信号接口之间的信号传输，以达到减少信号干扰，降低信号噪声等，从而控制信号通路上过冲、欠冲、振铃、波形畸变、抖动等影响通行质量的现象的出现，保证激光器正常工作，匹配电路是可以根据现有电路结构进行适应性配置的。驱动电路是激光发射回路的核心电路，主要用于为激光器工作提供电流，驱动激光器发光，实现通信数据的电-光转换，驱动电路可以为激光二极管控制器或其他类型的驱动电路。保护电路是驱动电路的外围电路，主要是为了在激光器工作状态异常情况下控制激光器的自动关断，防止器件损坏或造成使用者的人身伤害；激光器是构成高速光模块发射部分的核心器件，它为光模块通信提供光源，其性能好坏决定了整个光收发系统的性能。激光器的主要工作原理是在驱动电路的作用下将用户电信号转变为包含通信信息的光信号。

激光接收回路至少包括依次电性连接的探测器、前置放大电路、主放大电路及匹配均衡电路，匹配均衡电路电性连接CPU处理模块31，以输出电信号，探测器用于接收光通信信号并转换为电信号后，经前置放大电路、主放大电路及匹配均衡电路输出至CPU处理模块31。前置放大电路、主放大电路可根据探测器的脉冲宽度进行适应性配置，前置放大电路用于检测探测器生成的微弱电信号并进行低增益放大，后级主放大电路电路对前级电路放大后的信号进行较大增益的放大，二者组成一个高效的放大电路，以实现无失真检测小信号并可以对弱小信号进行适当增益的放大，同时还要有效的抑制噪声和干扰；前述探测器可选用高速光电探测器，为光模块通信提供光检测。匹配均衡电路是前述二放大电路的辅助电路，用于匹配探测器与各级放大电路以及与电信号接口之间的信号传输，以达到减少信号干扰，降低信号噪声，控制可能出现的码间干扰等，从而控制信号通路上过冲、欠冲、振铃、波形畸变、抖动等影响通行质量的现象的出现，保证光模块正常工作。

驱动电路、主放大电路还分别设置有保护电路，其主要用于实现在光模块接收光功率异常情况下控制接收部分的工作状态，防止器件损坏，同时提供无光告警信号等，激光发射回路及激光接收回路均设置有供电模块以提供能量，供电模块主要包括电源转换、滤波、整形等。本申请对相关电路的具体电路构成不做具体限定，相应配置可以灵活调整选择。优选的，本申请实施例的光电转换模块2为SFP(Small Form Pluggable)光模块、SFF(Small Form Factor)光模块。

参考图6所示，数字量处理模块至少包括数字量输入模块、数字量输出模块；数字量输入模块至少包括依次电性连接的直流电信号采集电路、第一光耦隔离电路及第一信号处理单元，直流电信号采集电路电性连接车端连接器4，第一信号处理单元电性连接CPU处理模块31；具体的，第一信号处理单元与CPU处理模块31之间通过LVDS高速总线进行通信，数字量输入信号经直流电信号采集电路及第一光耦隔离电路采集后转换为数字量电平信号，再经第一信号处理单元处理后通过LVDS高速总线传输至CPU处理模块31，直流电信号采集电路可以包括比较器、放大电路或滤波电路等模块，第一光耦隔离电路可以是采用光耦合器、基于变压器的数字隔离器或其他隔离器件或电路，第一信号处理单元为用于将数字量电平信号转换成平衡传输的LVDS信号的LVDS转接器。

数字量输出模块至少包括依次电性连接的第二信号处理单元、第二光耦隔离电路及数字量输出电路，第二信号处理单元电性连接CPU处理模块31，数字量输出电路电性连接车端连接器4。具体的，第二信号处理单元通过LVDS高速总线接收CPU处理模块31输出的LVDS指令转换为LVDS电平信号后，经光耦隔离后输出至数字量输出电路，数字量输出电路将LVDS电平信号转换为直流电信号的数字量输出信号后输出至车端连接器4。本申请实施例的第一信号处理单元、第二信号处理单元、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路可以是采用同一的或不同的电路结构，也可以是采用可逆的集成化的电路结构，在此不做具体限定。

参考图7所示，上述以太网通信模块电性连接车端连接器4及CPU处理模块31，以在车端连接器4与CPU处理模块31之间进行以太网信号的传递，以太网通信模块至少包括：电性连接的以太网变压器、以太网收发器，以太网变压器电性连接车端连接器4，以太网收发器电性连接CPU处理模块31，从而实现将CPU处理模块31需要发送的以太网数据转换为以太网信号输出至车端连接器4，和/或接收车端连接器4的以太网信号并转换为以太网接收信号输出至CPU处理模块31，其中，以太网变压器又称网络隔离变压器或网络滤波器，用于实现信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离等作用，以太网收发器为以太网数据信号到光纤数据信号的双向透明转换器，以太网变压器及以太网收发器的具体选用型号在此不做限定。

参考图8所示，模数/数模处理模块至少包括电性连接的第一信号滤波单元和模数转换单元及电性连接的第二信号滤波单元和数模转换单元，第一信号滤波单元和第二信号滤波单元均电性连接车端连接器4，模数转换单元、数模转换单元均电性连接CPU处理模块31。具体的，本申请实施例的通过第一、第二信号滤波单元接收或发送UIC568模拟信号，经模数处理模块将第一信号滤波单元接收的UIC568模拟信号转换为数字信号后输出至CPU处理模块31，和/或经数模处理模块将CPU处理模块31输出的数字信号转换为UIC568模拟信号，其具体电路构成在此不做具体限定，可以实现UIC568模拟信号到数字信号转换的转换器都应当属于本申请实施例的保护范围。

参考图9所示，WTB总线处理模块至少包括第一变压器、第二变压器及信号收发器，第一变压器、第二变压器电性连接车端连接器4，信号收发器电性连接CPU处理模块31。具体的，基于如上结构，经第一变压器、信号收发器接收车端连接器4的WTB总线信号并转换为WTB接收信号输出至CPU处理模块31，和/或经信号收发器及第二变压器接收CPU处理模块31的WTB发送信号并转换为WTB总线信号输出至车端连接器4，图中RX用于表示CPU处理模块31接收到的数据，TX用于表示CPU处理模块31发出的数据。

参考图10所示，RS485总线处理模块为隔离信号收发器，电性连接车端连接器4及CPU处理模块31，以接收CPU处理模块31的RS485发送信号并转换为RS485总线信号并输出至车端连接器4，和/或接收车端连接器4的RS485总线信号并转换为RS485接收信号输出至CPU处理模块31。

基于如上结构，本申请实施例通过数据转换模块3将车端连接器4的电信号进行传输、处理并经光电转换模块2转换为光信号，通过车钩激光镜头发射输出，和/或将接收到的光信号经车钩激光镜头接收再经光电转换模块2转换为电信号后，经数据转换模块3处理、传输至车端连接器4，从而实现车钩电气连接的光通信传输，本申请实施例的光电转换模块及数据转换模块无需设置于车钩本体上，有效提高了模块的使用寿命，只需在车钩本体上安装车钩激光镜头即可，有效降低对车钩缓冲装置的体积要求，不存在现有电气车钩会存在的接触不良或电气连接针断裂等故障，采用光通信提高了对通信条件的容错程度，提高通信可靠性及稳定性。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本实施例还提供了一种轨道车辆电气连接控制方法，包括至少二编组列车，每一编组列车设置有如上述实施例所述的轨道车辆电气连接装置，图11是根据本申请实施例的控制方法的流程图，如图11所示，该流程包括如下步骤：

电气连接启动步骤S101，系统启动，校验、初始化轨道车辆电气连接装置；

主控信息获取步骤S102，校验、初始化成功后，二轨道车辆电气连接装置通过信号处理模块32的以太网通信模块获取主控信息并根据主控信息进行握手通信，即信号发送前先呼叫，接收方应答后建立通信链路，以确认对方获取的数据信息无误；

电气连接控制步骤S103，若二轨道车辆电气连接装置成功握手通信，则通过车钩激光镜头1及光电转换模块2进行光通信，否则，若电气连接启动步骤和/或主控信息获取步骤不成功，则进行故障处理模式。其中，故障处理模式具体为：将当前故障信息通过以太网通信模块上报编组车辆网络系统，并切断二轨道车辆电气连接装置的光通信，关闭输入输出通道。

相比于相关技术，本申请实施例提供的轨道车辆电气连接装置及其控制方法，采用一种全新的非接触式光通信的方式进行信号传输，避免了因振动等原因导致的电连接器接触不良或电连接器的连接针断裂的情况，提高了列车运营的稳定性。

需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种轨道车辆电气连接装置，应用于轨道车辆车钩缓冲装置，其特征在于，包括：

车钩激光镜头，设置于电气车钩端面；

光电转换模块，通信连接所述车钩激光镜头，并经所述车钩激光镜头通信连接一待连接车辆的光电转换模块，所述光电转换模块用于控制所述车钩激光镜头进行激光通信，收发光信号并进行光信号、电信号的转换；

数据转换模块，通信连接所述光电转换模块及所述轨道车辆的车端连接器，所述光电转换模块集成于所述数据转换模块。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，所述数据转换模块进一步包括：

CPU处理模块，电性连接所述光电转换模块；

信号处理模块，电性连接所述CPU处理模块及所述车端连接器，所述CPU处理模块经所述信号处理模块接收所述车端连接器的电信号进行处理后经所述光电转换模块及车钩激光镜头输出光通信信号，和/或接收经所述车钩激光镜头、光电转换模块转换输出的电信号后经所述信号处理模块输出至车端连接器；

所述信号处理模块至少包括：数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，所述光电转换模块进一步包括：激光发射回路、激光接收回路；

所述激光发射回路至少包括：激光器、匹配电路及驱动电路，所述匹配电路电性连接所述CPU处理模块，所述驱动电路电性连接所述匹配电路及所述激光器；

所述激光接收回路至少包括依次电性连接的探测器、前置放大电路、主放大电路及匹配均衡电路，所述匹配均衡电路电性连接所述CPU处理模块，以输出电信号。

4.根据权利要求2所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，所述数字量处理模块至少包括数字量输入模块、数字量输出模块；

所述数字量输入模块至少包括依次电性连接的直流电信号采集电路、第一光耦隔离电路及第一信号处理单元，所述直流电信号采集电路电性连接所述车端连接器，所述第一信号处理单元电性连接所述CPU处理模块；

所述数字量输出模块至少包括依次电性连接的第二信号处理单元、第二光耦隔离电路及数字量输出电路，所述第二信号处理单元电性连接所述CPU处理模块，所述数字量输出电路电性连接所述车端连接器。

5.根据权利要求2所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，所述以太网通信模块电性连接所述车端连接器及CPU处理模块，以在所述车端连接器与CPU处理模块之间进行以太网信号的传递。

6.根据权利要求2所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，所述模数/数模处理模块至少包括电性连接的第一信号滤波单元和模数转换单元及电性连接的第二信号滤波单元和数模转换单元，所述第一信号滤波单元和第二信号滤波单元均电性连接所述车端连接器，所述模数转换单元、数模转换单元均电性连接所述CPU处理模块。

7.根据权利要求2所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，所述WTB总线处理模块至少包括第一变压器、第二变压器及信号收发器，所述第一变压器、第二变压器电性连接所述车端连接器，所述信号收发器电性连接所述CPU处理模块。

8.根据权利要求2所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，所述RS485总线处理模块为隔离信号收发器，电性连接所述车端连接器及CPU处理模块。

9.根据权利要求3-8中任一项所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，所述CPU处理模块用于接收所述数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块的数据并进行数据打包重组后发送至所述光电转换模块，和/或接收所述光电转换模块的电信号并进行数据协议解析，将其转换输出至所述数字量处理模块、以太网通信模块、模数/数模处理模块、WTB总线处理模块及RS485总线处理模块。

10.一种轨道车辆电气连接控制方法，包括至少二编组列车，每一所述编组列车设置有如权利要求1-9中任一项所述的轨道车辆电气连接装置，其特征在于，包括：

电气连接启动步骤，校验、初始化所述轨道车辆电气连接装置；

主控信息获取步骤，校验、初始化成功后，二所述轨道车辆电气连接装置通过所述信号处理模块的以太网通信模块获取编组车辆网络系统的主控信息并根据主控信息进行握手通信；

电气连接控制步骤，若二所述轨道车辆电气连接装置成功握手通信，则通过车钩激光镜头及光电转换模块进行光通信，否则，若所述电气连接启动步骤和/或主控信息获取步骤不成功，则进行故障处理模式。

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