CN215120806U - 一种列车间非接触数据传输装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种列车间非接触数据传输装置及系统,该装置包括:安装支架,固定连接于第一列车车厢的车钩连接器上;光信号传输模块,固定于安装支架上,包括:一数据转换模块,通过一数据接口与第一列车车厢的以太网链路连接,用于对列车车厢发送及接收到的数据进行数据转换;一数据发送模块,与数据转换模块连接,用于将数据转换模块输出的电信号转换为光信号并将光信号发送至第二列车车厢,第二列车车厢通过车钩连接器与第一列车车厢连接;一数据接收模块,与数据转换模块连接,用于从第二列车车厢接收一光信号,并将接收到的光信号转换为电信号后发送至数据转换模块。本申请无磨损、抗震、无电磁波泄露、可靠性高。
Description
技术领域
本申请涉及列车传输技术,特别涉及一种列车间非接触数据传输装置及系统。
背景技术
在轨道交通应用场景中,为满足不同运营任务、灵活调配运力,列车需具备调整车厢数量的能力,在列车之间使用标准化车钩连接,在列车连挂时全自动车钩之间能完全实现机械、电气和气路的自动连挂,其中电气连挂包含硬线安全环路、硬线控制线以及通信网络线路等。常见车钩电气连接器为196芯,其中56个插针为插接式,其余140个插针为点触式,相连的两侧车钩插针布局完全统一,左右两侧完全对称,参考图1A和图1B所示。
随着列车通信速率的逐渐提升,在列车运行环境中现有技术基于连接器内铜芯的良好接触传输数据信号的方式存在缺陷:
1)由于车间连接器由车辆自动化连接车钩进行拔插,受限于机械结构和无法保证两端连接器在空间上完全对准,对车间连接器的铜针的机械强度有要求,铜针的直径要大于5mm。但是当连接器传输信号的速率提升,较细的铜针才能实现较低阻抗的传输,若继续使用粗针将造成信号质量的劣化;
2)传统接触式连接方式依赖于金属接触面的良好导电性,若存在污迹或异物将造成通信信号的衰减,在检修方面需要定期对车钩连接器进行除尘清洁,检修工作繁琐;
3)在多次拔插后连接处的镀金表面会因磨损镀层消失,使得车钩信号传输损耗加大。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的问题,本申请提供一种列车间非接触数据传输装置,包括:
安装支架,固定连接于第一列车车厢的车钩连接器上;
光信号传输模块,固定于所述安装支架上,包括:
一数据转换模块,通过一数据接口与所述第一列车车厢的以太网链路连接,用于对所述第一列车车厢发送及接收到的数据进行数据转换;
一数据发送模块,与所述数据转换模块连接,用于将所述数据转换模块输出的电信号转换为光信号并将所述光信号发送至第二列车车厢,所述第二列车车厢通过所述车钩连接器与所述第一列车车厢连接;
一数据接收模块,与所述数据转换模块连接,用于从所述第二列车车厢接收一光信号,并将接收到的光信号转换为电信号后发送至所述数据转换模块。
在一实施例中,所述数据转换模块包括:
用于将模拟电信号转换为数字电信号的模数转换模块;以及
用于将数字电信号转换为模拟电信号的数模转换模块。
在一实施例中,所述数据发送模块包括LED发射光源、第一凸透镜以及第一偏振片;
所述LED发射光源与所述数模转换模块连接,用于将所述数模转换模块输出的模拟电信号转换为对应的光信号;所述光信号依次通过所述第一凸透镜以及所述第一偏振片传播至所述第二列车车厢;
其中,所述LED发射光源位于所述第一凸透镜的焦点处。
在一实施例中,所述第一偏振片包括:
一圆偏振片,用于将光信号转换为圆偏振光;
一第一线偏振片,用于将所述圆偏振光的偏振方向设置为第一预设角度。
在一实施例中,所述数据接收模块包括感光元件、第二凸透镜以及第二偏振片;
所述第二列车车厢发送的光信号通过所述第二偏振片以及所述第二凸透镜传输至所述感光元件;所述感光元件用于将从所述第二列车车厢接收到的光信号转换为模拟电信号,并发送至所述模数转换模块。
在一实施例中,所述第二偏振片为一第二线偏振片,用于将接收到的光信号的偏振方向设置为第二预设角度。
本申请还提供一种列车间非接触数据传输系统,包括:
第一列车间非接触数据传输装置,设置于第一列车车厢的第一车钩连接器上;
第二列车间非接触数据传输装置,设置于第二列车车厢的第二车钩连接器上;
其中,所述第一列车车厢与所述第二列车车厢通过所述第一车钩连接器和所述第二车钩连接器连接;
所述第一列车间非接触数据传输装置和所述第二列车间非接触数据传输装置使用本申请提供的任一列车间非接触数据传输装置;且所述第一列车间非接触数据传输装置的数据接收模块接收所述第二列车间非接触数据传输装置的数据发送模块发送的光信号;所述第二列车间非接触数据传输装置的数据接收模块接收所述第一列车间非接触数据传输装置的数据发送模块发送的光信号。
本申请的列车间非接触数据传输装置及系统适用于高速率通信传输要求,满足列车场景使用需求,具有无磨损、抗震、无电磁波泄露及可靠性高等优点。本申请在列车间使用光传输的方式,不依赖实体介质连接即可完成列车与列车之间的信息传输,从根本上解决了传统连接方式因实体连接带来的限制,有助于提升通信速率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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1A为常见的列车车钩电气连接器。
图1B为常见的列车车钩电器连接示意图。
图2为本申请的列车间非接触连接装置的示意图。
图3为光信号传输模块的结构示意图。
图4A为M12-X连接器的示意图。
图4B至图4C为M12-X连接器的引脚连接表。
图5A为M12-A连接器的示意图。
图5B为M12-A连接器的引脚连接表。
图6为数据转换模块的结构示意图。
图7为数据发送模块和数据接收模块的结构示意图。
图8为数据发送模块和数据接收模块另一角度的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
本申请提供一种列车间非接触数据传输装置,如图2和图3所示,该装置包括:
安装支架1,固定连接于第一列车车厢的车钩连接器上;光信号传输模块2,固定于所述安装支架1上。
具体地,光信号传输模块2先固定于安装支架1上,安装支架1固定于第一列车车厢的车钩连接器上,以此可将光信号传输模块2固定于第一列车上。优选地,光信号传输模块2安装于车钩连接器壳体内部,与外界隔离。
其中,光信号传输模块2的结构如图3所示,光信号传输模块2包括:
一数据转换模块21,通过一数据接口25与所述第一列车车厢的以太网链路连接,用于对所述第一列车车厢发送及接收到的数据进行数据转换;其中,数据接口25可采用M12-X连接器,图4A为M12-X连接器的示意图。当数据传输速率低于100Mbps时,M12-X连接器通过引脚1、引脚2组成的线对和引脚3、引脚6组成的线对完成以太网链路和数据转换模块之间的数据传输,同时使用引脚4、引脚5组成的线对和引脚6、引脚7组成的线对为光信号传输模块供电,即网线供电方式。其中,引脚4、引脚5组成的线对为供电正极,引脚6、引脚7组成的线对为供电负极。图4B为网线供电时M12-X连接器的接线示意图。
一数据发送模块22,与所述数据转换模块21连接,用于将所述数据转换模块21输出的电信号转换为光信号并将所述光信号发送至第二列车车厢,所述第二列车车厢通过所述车钩连接器与所述第一列车车厢连接;
一数据接收模块23,与所述数据转换模块21连接,用于从所述第二列车车厢接收一光信号,并将接收到的光信号转换为电信号后发送至所述数据转换模块21;以及
一电源模块24,包括一电源接口M12-A连接器,M12-A连接器与外接独立电源连接,接入电压为DC24V或DC110V。图5A为M12-A连接器的示意图。当数据传输速率达到1000Mbps时,光信号传输模块通过M12-A连接器实现独立电源供电。由此可见,光信号传输模块2可根据数据传输速率灵活选择供电方式。图5B为M12-A连接器的接线示意图。此时,M12-X连接器仅用于数据传输,图4C为独立电源供电时M12-X连接器的接线示意图。
本实施例中以光作为传输媒介进行列车间数据传输,相较于使用无线电频段的各种无线传输方式,可有效解决电磁波泄露造成的信息泄漏的问题,使得信息无法被窃听和干扰,提高了安全性。
在一实施例中,如图6所示,所述数据转换模块21包括:
用于将模拟电信号转换为数字电信号的模数转换模块211;
用于将数字电信号转换为模拟电信号的数模转换模块212;
用于实现并行信号和串行信号的转换的串/并转换接口213;以及
其他数据处理电路214,例如滤波电路、放大电路等现有技术中常用的数据处理电路。
具体地,数据转换模块21接收列车以太网链路(以太网Rx线路)的电信号,通过串/并转换接口213将并行信号转换为串行信号,此时的串行信号为数字电信号;然后通过数模转换模块212,将数字电信号转换为模拟电信号,并将模拟电信号编码发送至数据发送模块22。
同样地,数据转换模块21从数据接收模块23处接收模拟电信号(该模拟电信号由数据接收模块23对接收到的光信号进行转换得到),通过模数转换模块211,将模拟电信号转换为数字电信号,此时的数字电信号为串行信号,再通过串/并转换接口213将该串行信号转换为并行信号并解码发送至以太网链路(以太网Tx线路)。
在一实施例中,如图7所示,所述数据发送模块22包括LED发射光源221、第一凸透镜222以及第一偏振片,其中第一偏振片包括一圆偏振片223和一第一线偏振片224;
具体地,所述LED发射光源221与所述数据转换模块21的数模转换模块212连接,受数据转换模块21的信号驱动发射明暗闪烁的光源,实现将所述数模转换模块212输出的模拟电信号转换为对应的光信号;所述光信号依次通过第一凸透镜222、圆偏振片223以及第一线偏振片224传播至所述第二列车车厢;
其中,所述LED发射光源221位于所述第一凸透镜222的焦点处,使得第一凸透镜222将LED发射光源221发射的光变为平行光,使得点光源变为面光源,以进一步扩大光信号的照射范围,进而降低数据发送模块22与第二列车车厢上设置的数据接收模块的对准精度要求。
所述圆偏振片223将光信号转换为圆偏振光并传播至第一线偏振片224,第一线偏振片224将所述圆偏振光的偏振方向设置到第一预设角度。
在一实施例中,如图7所示,所述数据接收模块23包括感光元件231、第二凸透镜232以及第二偏振片,其中,感光元件231包括但不限于光敏二极管、CCD(Charge CoupledDevice)等半导体感光元件;第二偏振片为一第二线偏振片233。
具体地,所述第二列车车厢发送的光信号通过所述第二线偏振片233以及所述第二凸透镜232传输至所述感光元件231;所述感光元件用于将从所述第二列车车厢接收到的光信号转换为模拟电信号,并发送至所述模数转换模块211。
其中,所述第二线偏振片233将接收到的光信号的偏振方向设置到第二预设角度。该第二预设角度与第一线偏振片224对应的第一预设角度相差90°,这使得光信号传输模块2的发射的光信号和接收到的光信号的偏振方向相差90°,如此可有效解决由于光信号泄露至相邻光路而产生的信号干扰的问题,提高了数据传输质量。
感光元件231位于第二凸透镜232的一焦点处。第二凸透镜232用于将第二线偏振片233传播的线偏振光还原为点光源,有效提升光强以及信噪比,进而保证了接收到的光信号的稳定性。
通过以上各实施例可知,本申请的列车间非接触数据传输装置以光为传输媒介,数据传输稳定,不依赖物理实体接触进行数据传输,在振动环境下不会出现连接松脱导致网络中断的情况;保密性好,数据传输工作在密封环境且使用调制光信号进行传输,相比传统无线电传输方式,不存在数据泄露问题;抗干扰性强,数据信号不工作在无线电频段,不受外界无线电的干扰;外壳密闭效果好,可适用于含有灰尘的工作环境;支持双模式供电,采用网线网线供电方式,有效缩小了部署提及要求,便于集成进入车钩安装结构,可适用于狭小的动车组以及机车使用环境。
本申请还提供一种列车间非接触数据传输系统,参见图2、图7和图8,该系统包括:
第一列车间非接触数据传输装置,包括第一安装支架1和第一光信号传输模块2,第一列车间非接触数据传输装置设置于第一列车车厢的第一车钩连接器上;
第二列车间非接触数据传输装置,包括第二安装支架1’和第二光信号传输模块2’,第二列车间非接触数据传输装置设置于第二列车车厢的第二车钩连接器上;
其中,所述第一列车车厢与所述第二列车车厢通过所述第一车钩连接器和所述第二车钩连接器连接;
所述第一列车间非接触数据传输装置和所述第二列车间非接触数据传输装置使用本申请提供的任一列车间非接触数据传输装置;且所述第一列车间非接触数据传输装置的数据接收模块23接收所述第二列车间非接触数据传输装置的数据发送模块22’发送的光信号;所述第二列车间非接触数据传输装置的数据接收模块23’接收所述第一列车间非接触数据传输装置的数据发送模块22发送的光信号。
本实施例中的列车间非接触数据传输系统一光为媒介完成列车间的数据传输,相较于一般可见光通信系统具备以下优点:
1)实现了稳定的双向通信。在列车与列车之间的车钩限定空间内,设计了上行及下行光路并使之固定于稳定安装结构中,保证了光发射端与接收端的直射路径关系,不存在遮挡的可能。
2)车钩与车钩内部模块之间的距离小于1m,属于短距离传输,可使用较小的光源功率即可完成传输。
3)在限定安装空间内工作,隔绝了外部环境对光接收器的干扰。有效避免了非信息光源过强造成光电转换器件过饱和现象。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。
在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已,并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说,本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种列车间非接触数据传输装置,其特征在于,包括:
安装支架,固定连接于第一列车车厢的车钩连接器上;
光信号传输模块,固定于所述安装支架上,包括:
一数据转换模块,通过一数据接口与所述第一列车车厢的以太网链路连接,用于对所述第一列车车厢发送及接收到的数据进行数据转换;
一数据发送模块,与所述数据转换模块连接,用于将所述数据转换模块输出的电信号转换为光信号并将所述光信号发送至第二列车车厢,所述第二列车车厢通过所述车钩连接器与所述第一列车车厢连接;
一数据接收模块,与所述数据转换模块连接,用于从所述第二列车车厢接收一光信号,并将接收到的光信号转换为电信号后发送至所述数据转换模块。
2.根据权利要求1所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,所述数据转换模块包括:
用于将模拟电信号转换为数字电信号的模数转换模块;以及
用于将数字电信号转换为模拟电信号的数模转换模块。
3.根据权利要求2所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,所述数据发送模块包括LED发射光源、第一凸透镜以及第一偏振片;
所述LED发射光源与所述数模转换模块连接,用于将所述数模转换模块输出的模拟电信号转换为对应的光信号;所述光信号依次通过所述第一凸透镜以及所述第一偏振片传播至所述第二列车车厢;
其中,所述LED发射光源位于所述第一凸透镜的焦点处。
4.根据权利要求3所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,所述第一偏振片包括:
一圆偏振片,用于将光信号转换为圆偏振光;
一第一线偏振片,用于将所述圆偏振光的偏振方向设置为第一预设角度。
5.根据权利要求4所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,所述数据接收模块包括感光元件、第二凸透镜以及第二偏振片;
所述第二列车车厢发送的光信号通过所述第二偏振片以及所述第二凸透镜传输至所述感光元件;所述感光元件用于将从所述第二列车车厢接收到的光信号转换为模拟电信号,并发送至所述模数转换模块。
6.根据权利要求5所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,所述第二偏振片为一第二线偏振片,用于将接收到的光信号的偏振方向设置为第二预设角度。
7.根据权利要求6所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,所述第一预设角度与所述第二预设角度相差90°。
8.根据权利要求5所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,所述感光元件为光敏二极管或CCD。
9.根据权利要求1所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,还包括一电源接口,所述电源接口为M12-A接口。
10.根据权利要求1所述的列车间非接触数据传输装置,其特征在于,还包括一电源接口,所述电源接口为M12-X接口。
11.一种列车间非接触数据传输系统,其特征在于,包括:
第一列车间非接触数据传输装置,设置于第一列车车厢的第一车钩连接器上;
第二列车间非接触数据传输装置,设置于第二列车车厢的第二车钩连接器上;
其中,所述第一列车车厢与所述第二列车车厢通过所述第一车钩连接器和所述第二车钩连接器连接;
所述第一列车间非接触数据传输装置和所述第二列车间非接触数据传输装置使用权利要求1-10中任一项所述的列车间非接触数据传输装置;且所述第一列车间非接触数据传输装置的数据接收模块接收所述第二列车间非接触数据传输装置的数据发送模块发送的光信号;所述第二列车间非接触数据传输装置的数据接收模块接收所述第一列车间非接触数据传输装置的数据发送模块发送的光信号。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |