EP1886893A1 - Method for transmitting data in a rail vehicle, and rail vehicle therefor - Google Patents

Method for transmitting data in a rail vehicle, and rail vehicle therefor Download PDF

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Publication number
EP1886893A1
EP1886893A1 EP06405342A EP06405342A EP1886893A1 EP 1886893 A1 EP1886893 A1 EP 1886893A1 EP 06405342 A EP06405342 A EP 06405342A EP 06405342 A EP06405342 A EP 06405342A EP 1886893 A1 EP1886893 A1 EP 1886893A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
information bus
vehicle
coupling
coupling device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06405342A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Bittner
Hanspeter Widmer
Nicolas Müller
Jörg Furrer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ascom Schweiz AG
Original Assignee
Ascom Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ascom Schweiz AG filed Critical Ascom Schweiz AG
Priority to EP06405342A priority Critical patent/EP1886893A1/en
Publication of EP1886893A1 publication Critical patent/EP1886893A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00Indicators provided on the vehicle or vehicle train for signalling purposes ; On-board control or communication systems
    • B61L15/0018Communication with or on the vehicle or vehicle train
    • B61L15/0036Conductor-based, e.g. using CAN-Bus, train-line or optical fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or vehicle trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02Indicating or recording positions or identities of vehicles or vehicle trains
    • B61L25/028Determination of vehicle position and orientation within a train consist, e.g. serialisation

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with one or more vehicle units, each comprising one or more cars, wherein at least one vehicle unit comprises a designed for a narrow-band data transmission, unit-internal information bus, and the at least one vehicle unit at one of its ends an information bus coupling comprises, by means of which unit-internal information bus this at least one vehicle unit with a unit-internal information bus another vehicle unit to a unit-comprehensive information bus is interconnected. Furthermore, the invention relates to a method for data transmission in such a rail vehicle.
  • Such a narrow-band data transmission in trains typically has a corresponding information bus installed.
  • An example of such an information bus is the UIC (union international des chemins de fer), which typically comprises a plurality of insulated copper conductors, each having a cross-sectional area of the order of 1 square millimeter.
  • UIC union international des chemins de fer
  • These cables typically have an EMC shielding comprising all conductors, a protective sheath as well as possibly one or more intermediate layers of plastic strips.
  • One of the line pairs of this UIC cable is used for example for service messages, another for announcements to the passengers.
  • Other lines are used as control lines for lighting control or in rail vehicles with more than one locomotive or railcar also for the multi-traction control.
  • the inter-carriage clutches of the information bus the most common ramifications (the cables are often split at the ends of a car), the devices connected to the bus (such as clocked electronic circuits), the fact that the individual pairs of such information busses are typical are not separately shielded and other factors, however, affect the transmission characteristics of this information bus in a negative way.
  • Such information buses have at high frequencies, for example, a poor symmetry, are usually not finished clean at the respective ends and often even have a total reflection and correspondingly inhomogeneous characteristic impedance as well as a high transit time dispersion. As a rule, such information busses also result in frequency-selective and time-selective disturbances. All of these characteristics generally limit the achievable data rates greatly.
  • Such communication systems include, for example, an in-car Ethernet that includes one or more Ethernet switches.
  • an in-car Ethernet that includes one or more Ethernet switches.
  • compositions of cars are distinguished by the fact that they comprise several carriages, but that the individual carriages of a composition are usually no longer separated once they have been put together.
  • a single car or such a car composition is referred to below as a vehicle unit. Accordingly, it is possible to interconnect the wideband communication systems of the individual carriages of a composition by means of appropriate wiring to one another to a cart-wide broadband communication system, so that in all cars a composition accessible broadband communication system such.
  • B. an Ethernet is available.
  • the object of the invention is to provide a rail vehicle belonging to the technical field mentioned at the outset or a method for data transmission which permits broadband data transmission both within a vehicle unit and between two or more vehicle units coupled to one another.
  • the solution of the problem is defined by the features of claim 1.
  • a rail vehicle having one or more vehicle units each comprising one or more cars, at least one vehicle unit having an in-vehicle information bus (hereinafter referred to as unit-internal) designed for narrow-band data transmission and the at least one vehicle unit having an information bus connector at one of its ends
  • the at least one vehicle unit according to the invention comprises at least one coupling device which is connected to the unit-internal information bus of the at least one vehicle unit and with which the at least one vehicle unit can be interconnected with a unit-internal information bus of another vehicle unit to form a unit-spanning information bus which broadband data signals can be decoupled from the unit-internal information bus or into the unit-internal information bus ei can be coupled and transmitted via the unit-internal information bus.
  • narrow-band data transmission is understood below to mean a transmission of data signals whose frequency spectrum is below 1 MHz.
  • broadband data transmission is used hereinafter to describe a transmission of data signals whose frequency spectrum is above 1 MHz, typically between 2 MHz and 34 MHz, understood.
  • narrow-band data signal is intended to encompass those data signals which, on the one hand, have a narrow bandwidth and, on the other hand, whose frequency spectrum is below 1 MHz.
  • broadband data signal should include those data signals which on the one hand have a high bandwidth and whose frequency spectrum on the other hand is above 1 MHz.
  • narrowband data signals are transmitted in a known manner, which typically include analog, low-frequency signals or narrow-band digital signals each having a frequency spectrum below 1 MHz. Since the information bus designed for narrow-band data transmission is now also used according to the invention for the transmission of broadband data signals with a frequency spectrum above 1 MHz, the information bus can be optimally utilized for broadband data transmission.
  • a passenger can be offered modern multimedia applications in which it is necessary to transmit broadband data signals with data rates of over 100 kbit / s, whose frequency spectrums are in the frequency range of a few hundred kHz to a few MHz.
  • Such applications include, for example, Internet access, which allows the passenger to "surf" the Internet while traveling by vehicle.
  • Another possible application is, for example, that the passenger can individually select a film from a centrally stored selection of films and display them on a personal monitor.
  • the transmission technology used In order to be able to realize a broadband data transmission via such a transmission medium as the information bus described above, the transmission technology used must be able to co-exist in particular with the already existing applications of the information bus. Ie. the transmission technology used may only use the frequency range above 1 MHz, in particular those between 2 MHz and 34 MHz, for signal transmission. It should also have efficient channel coding with strong error correction to correct for transmission errors caused by the high noise levels. In addition, it is advantageous if you have an adaptive, carrier-selective bit loading allows, which adapts to the channel conditions at the respective Beaureuqenz so that can be used efficiently in multi-carrier modulation method of the frequency and time-selective channel. In other modulation methods, in particular in glancemodulationshabilit devices should be provided for adaptive channel equalization.
  • Known transmission technologies such as Ethernet do not meet these conditions and are therefore not suitable for the transmission of broadband data signals over the information bus.
  • An example of a transmission technology that meets these conditions is Powerline technology, which was originally developed to transmit data at high data rates over power grids.
  • the Powerline technology is very robust in terms of all kinds of interference and imperfections in the transmission medium and is therefore preferably used to realize the transmission of the broadband data signals via the information bus in rail vehicles. Since this technology uses the frequency range above 1 MHz, it also coexists well with the methods used in the prior art for data transmission over the information bus in the frequency range below 1 MHz.
  • data transmission within a vehicle unit can be achieved by connecting a plurality of coupling devices at different locations within a vehicle unit to the information bus.
  • At least one vehicle unit comprises a separate, unit-internal communication device for transmitting data signals, in particular a communication device for a Broadband data transmission of data signals with a frequency spectrum above 1 MHz.
  • a communication device for a Broadband data transmission of data signals with a frequency spectrum above 1 MHz In the vehicle units, for example, an Ethernet network can be installed.
  • the unit-internal communication device can also be a narrowband network, z. B. be a network according to RS 232.
  • Such a unit-internal communication device typically comprises a transmission medium and one or more data processing or data terminals which are connected to the transmission medium.
  • a transmission medium suitable for data transmission should also be understood below without permanently connected data processing or data terminals.
  • a single Ethernet cable laid in the vehicle unit should also be subsumed under this term.
  • the coupling device is now connected to the unit-internal communication device and the data signals can be coupled in and out of the unit-internal information bus with the coupling device from the unit-internal communication device and can be coupled into the unit-internal communication device.
  • the rail vehicle comprises two adjacent vehicle units, each comprising an in-unit communication device, a unit-internal information bus and an information bus coupling at one of its ends, the two unit information buses being interconnected with these information bus clutches to form a cross-unit information bus.
  • the broadband data signals between the in-unit communication devices of the two vehicle units with one for the used, in-unit communication device are used to transmit the data signals within a vehicle unit or between two vehicle units transparent point-to-point transmission over the cross-unit information bus.
  • the two in-unit communication devices of the two vehicle units are virtually connected together to form a single unit-spanning communication device.
  • the coupling devices in this case are each preferably arranged at that end of a vehicle unit with the information bus coupling. Thereby, the attenuation of the signals in the transmission between the coupling devices can be kept small and higher data rates can be achieved.
  • the coupling devices in this case each comprise a low-pass filter with a cut-off frequency of typically less than 1 MHz.
  • This low-pass filter is connected on a side facing away from the information bus coupling side of the coupling device in the unit-internal information bus and thus suppresses the spread of transmitted on the information bus, broadband data signals in this direction, ie seen from the coupling device in the opposite direction of the information bus coupling.
  • these low-pass filters also keep high-frequency interference away from the coupling devices, which originate on the other side of the coupling device and could adversely affect the broadband data transmission.
  • these additional low-pass filters can also be omitted since the natural attenuation of the information bus is sufficient to suppress the transmission of the data signals between two coupling devices of the same vehicle unit, which is undesired in bridge mode.
  • the coupling devices may be operated in a mode called bus mode.
  • the rail vehicle comprises two vehicle units, each comprising an in-unit information bus and at one of its ends an information bus coupling, the two unit-internal information buses being interconnected with the information bus couplings to form a cross-unit information bus.
  • the two vehicle units continuous information bus used quasi as a cross-unit backbone over which the broadband data signals are transmitted with a point-to-multipoint transmission.
  • usually only a single coupling device per vehicle unit is required and for the cross-unit data transmission, unlike the bridge mode no additional communication device must be provided.
  • the two vehicle units each have, in addition to the information bus, an in-unit communication device (as already described above), wherein typically a data processing device is connected to such an in-unit communication device.
  • the coupling devices of the two vehicle units are each also connected to this unit-internal communication device and the broadband data signals are transmitted via the coupling devices from or to such a data processing device.
  • the coupled from a coupling device in the cross-unit information bus data signals from any other, also connected to this cross-unit information bus coupling device can be received.
  • one or more of the coupling devices are operated in a repeater mode.
  • this mode is not used in place of the bus mode but in addition to the bus mode.
  • a data signal from a first coupling device is coupled into the information bus, received by a coupling device operated in the repeater mode, regenerated by this and coupled back into the information bus and transmitted to a next coupling device.
  • this data signals can be transmitted from the first to the next coupling device, even if the attenuation of a transmitted signal would be too large to bridge the distance between these two coupling devices directly.
  • the object of the invention to provide a method for transmitting data in a rail vehicle with one or more vehicle units, each comprising one or more cars and each one designed for a narrow-band data transmission, unit-internal information bus is defined by the features of claim 9.
  • the broadband data signals are transmitted via the unit-internal information bus by being coupled to a first coupling device of one of the vehicle units in the unit-internal information bus, transmitted via the unit-internal information bus and coupled to a second coupling device of one of the vehicle units from the unit-internal information bus.
  • the frequency spectrum of the broadband data signals to be transmitted is above 1 MHz, they can be transmitted via the information bus simultaneously with the narrowband data signals whose frequency spectrum is below 1 MHz, without these having a negative influence on each other.
  • the broadband data signals are transmitted in a rail vehicle with two vehicle units, wherein the unit-internal information buses of the two vehicle units are interconnected by means of information bus couplings of the vehicle units to form a unit-spanning information bus.
  • the broadband data signals are transmitted from a first coupling device of a first vehicle unit via the unit-overlapping information bus to a second coupling device of a second vehicle unit.
  • the broadband data signals are transmitted across the information bus couplings from one vehicle unit to the other vehicle unit.
  • the two vehicle units each comprise a unit-internal communication device as already described above, wherein the broadband data signals are transmitted between these two communication devices by receiving with a first coupling device of one of the two vehicle units from their unit-internal communication device via the cross-unit information bus, d. H. via the information bus of the two vehicle units connecting information bus clutches, transmitted to the second coupling device and supplied from a second coupling device of the second vehicle unit whose unit-internal communication device.
  • the unit-internal communication devices of the two vehicle units in a preferred embodiment interconnected by means of the coupling devices to a cross-unit communication network by the coupling devices operated in a bridge mode and the broadband data signals between the unit-internal communication devices of the two vehicle units are transmitted by means of a point-to-point transmission.
  • the coupling devices are used to transmit data redundantly. Ie. the information content of a narrowband data signal which is transmitted via the information bus between the vehicle units is transmitted for the purpose of redundancy by means of the coupling devices at least partially and substantially simultaneously as part of a broadband data signal via the unitary information bus between the vehicle units.
  • the probability that the information content to be transmitted actually reaches its destination can be increased without the corresponding data having to be transmitted several times in succession as a narrow-band data signal via the information bus.
  • the information content of the narrowband data signals is transmitted even with bad contacts of the information bus couplings, thanks to the capacitance and the mutual inductance between the wires serving the transmission of the narrowband data signal and the other wires of the information bus. At the high frequencies of the broadband data signal, these capacitances and mutual inductances become effective.
  • the coupling devices are operated in a bus mode and the broadband data signals are transmitted by means of a point-to-multipoint transmission via the unit-spanning information bus.
  • At least one coupling device is operated in a repeater mode in that the broadband data signals of a first coupling device of at least one of these Coupling device to be received, regenerated and transmitted to a next coupling device.
  • the coupling devices are used to determine the order of the vehicle units. This is done by first the signal attenuation between the coupling devices is determined when a data signal is transmitted between them. As a function of this signal attenuation, the order of the vehicle units is subsequently determined.
  • the reception levels of the broadband data signals emitted by the other coupling devices are measured by a specific coupling device, of which in each case the transmission levels are known. From the known transmission level and the measured reception level, the attenuation is determined on the information bus between the two coupling devices concerned. Assuming that a coupling device of the measuring coupling device is the farther away, the greater this attenuation fails, the order of the coupling devices and hence also that of the associated vehicle units can be determined.
  • FIG. 1 shows a vehicle unit according to the invention, in this case a single railroad car 1, which comprises an information bus 2 with information bus couplings 3, a carriage-internal communication network 4 and a coupling device 5.
  • the coupling device 5 is connected both to the information bus 2, as well as to the communication network 4.
  • the information bus couplings 3 should not be confused with the car couplings (not shown), with which several such railway cars 1 are coupled together.
  • the information bus clutches 3 are integrated into these car clutches, as it were, so that the information buses of different carriages are automatically connected together to form an information wide bus when two such railway carriages 1 are coupled to each other.
  • the information bus 2 is physically, for example, a so-called Buchbustent, for example, a UIC Switzerlandbustent- Such UIC cable is available in different versions, each with more or fewer wires / cable pairs. While the wires of these UIC cables are typically not shielded separately, there are also designs which include one or more separately shielded pairs of conductors. Such UIC cables are used, for example, for the so-called "integrated on-board information systems" (IBIS). If a separately shielded pair of conductors is present, it is preferably used for the transmission of the broadband data signals.
  • IBIS integrated on-board information systems
  • the coupling device 5 comprises not only a bus coupler, the responce the data signals from or in the information bus 2, respectively. but also typically a modem part and an interface to the communication network 4. It may also include other parts and interfaces.
  • the communication network 4 may in itself be any network via which data signals can be transmitted. In this case, it is an Ethernet network, wherein the coupling device 5 comprises an Ethernet interface, via which it is connected with a corresponding Ethernet cable to the communication network 4, which includes, for example, one or more (not shown) Ethernet switches ,
  • broadband data whose frequency range is above 1 MHz can now be coupled into the information bus 2, transmitted via this and decoupled from the information bus 2 with another coupling device of another railway carriage.
  • the communication network 4 can also be omitted.
  • the broadband data signals are transmitted via the information bus 2, coupled out of the information bus 2 by a coupling device 5 and optionally processed and sent to another one Coupling be forwarded without the data thus transmitted would have to be transmitted via the communication network 4 to another device.
  • a single data processing or data terminal such as a computer, a display / screen, a video camera or similar device is provided which via a corresponding communication connection (wired or wireless) to the coupling device 5 is connectable.
  • Fig. 2 shows a railway vehicle according to the invention, which comprises a composition 6, which consists of three firmly coupled to each carriage 6.1, 6.2, 6.3.
  • a composition 6 which consists of three firmly coupled to each carriage 6.1, 6.2, 6.3.
  • the individual carriages 6.1, 6.2, 6.3 of such a composition 6 can certainly be separated from each other, this is typically not done, so that the individual communication networks 4.1, 4.2, 4.3 are firmly connected to a single, composition-wide communication network 4, as shown schematically in Fig. 3 is shown.
  • FIG. 4 shows a further rail vehicle according to the invention with a plurality of vehicle units, ie the individual cars 1.1, 1.2, 1.3 and a locomotive 7 (or also a railcar) which are coupled together to form a train.
  • the locomotive 7 comprises a coupling device 5.1 connected to its information bus 2, and each carriage 3.1, 1.2, 1.3 comprises two coupling devices 5.2 and 5.3, 5.4 and 5.5, and 5.6 and 5.7, which are arranged at each end of the carriages 1.1, 1_2, 1_3.
  • These coupling devices 5.1 - 5.7 are operated in bridge mode.
  • the data signals are transmitted only between two adjacent coupling devices, ie between the coupling devices 5.1 and 5.2, the coupling devices 5.3 and 5.4, the coupling devices 5.5 and 5.6, etc. via the information bus 2 to each of the communication networks 4.1, 4.2, 4.3 adjacent vehicle units with each other connect.
  • These pairs of coupling devices each form a bridge between the corresponding communication networks 4.1, 4.2, 4.3, via which the signals between the individual communication networks 4.1, 4.2, 4.3 are transmitted transparently.
  • the signals are therefore transmitted only on the short sections of the information bus 2 between two coupling devices of adjacent cars, which allows high data rates, because the channel attenuation on these short connectors low and the signal-to-noise ratio is correspondingly high.
  • the coupling devices 5.1-5.7 are in this case each with a low-pass filter, hereinafter also referred to simply as a filter equipped, which are each arranged on that side of a coupling device 5.1-5.7, which the information bus 3 of the corresponding car 1.1, 1.2, 1.3 or locomotive is opposite.
  • These filters serve to suppress the transmission of the broadband data signals within a carriage 1.2, 13, 1.4 via the information bus 2 to the respective other coupling device of this car 1.2, 1.3, 1.4.
  • the lying between these low-pass filters piece of information bus 2 each car 1.2, 1.3, 1.4 is therefore shown in dashed lines.
  • the Ethernet interface of the coupling device 5.1 is not as in the car 1.1, 1.2, 1.3 with an Ethernet switch (not shown), but directly to a data processing device, in this case a server 8, connected, from which For example, large amounts of data can be transmitted to the individual Wgen 1.1, 1.2, 1.3.
  • the server 8 is connected, for example, via a (not shown) connection to the Internet, which allows a passenger in one of the car 1.1, 1_2, 1.3, to surf the Internet.
  • the server 8 includes a large memory on which the films mentioned above are stored, from where they can download a passenger in a car 1.1, 1.2, 1.3 and, as mentioned, on a personal (or common) screen.
  • the bus coupler 9 is shown, as it is installed, for example, in the coupling devices 5.1-5.7.
  • the bus coupler 9 is designed for inductive coupling of the data signals in and out of the information bus 2 and has a low inductance. It comprises a first information bus terminal 10 with two terminals 10.1, 10.2, a second information bus terminal 11 with two terminals 11.1, 11.2, a modem interface 16 with two terminals 16.1, 16.2, a coupling circuit 12, a Tieputzfilter 14 and between the coupling circuit 12 and the modem interface 16 switched transient protection 15.
  • the bus coupler 9 is in each case in the Information bus 2 turned on.
  • the conductor pair of the information bus 2 used for the transmission of the broadband data signals is separated for this purpose, and the two ends of this pair of conductors are respectively connected to the bus coupler 9 at one of the two information bus connections 10, 11.
  • This separation of the information bus is of course preferably between two optionally existing anyway plugs so that the cable does not need to be damaged.
  • the coupling circuit 12 comprises two transformers 13, each with two windings 13.1, 13.2.
  • the two terminals 10.1, 10.2 of the first information bus terminal 10 are connected to one end of the windings 13.1 and the two other ends of the windings 13.1 are connected via the low-pass filter 14 to the second information bus terminal 11.
  • one end of the windings 13.2 of both transformers 13 are connected directly to one another and the respective other end of the windings 13.2 is connected to one of the connections 16.1, 16.2 of the modem interface 16.
  • the low-pass filter 14 each comprises an inductance 14.1 in the connecting lines between the ends of the windings 13.1 to the terminals 11.1, 11.2 of the second information bus terminal 11 and a respective capacitance 14.2 between the two ends of the windings 13.1 and between the two terminals 11.1, 11.2 of the second Informationsbusan gleiches 11.
  • the capacity of the two capacitances 14.2 is, for example, 10 nF in each case.
  • the transient protection 15 comprises four diodes 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 in a full bridge circuit and a Schottky diode 15.5 whose anode is connected to the anodes of the diodes 15.1, 15.2 and whose cathode is connected to the cathodes of the diodes 15.3, 15.4 is.
  • the cathodes of the diode 15.1 and 15.2 are respectively combined with the anodes of the diodes 15.3 and 15.4 and connected on the one hand to the free end of each of the windings 13.2 as on the other hand with one of the terminals 16.1, 16.2 of the modem interface 16.
  • This low-pass filter results in a characteristic curve in which low-frequency signals below 100 kHz pass undamped through the filter, but at a frequency of 1.5 MHz already results in an attenuation of 40 dB.
  • a transmission technology should be used which has some specific properties so that it can coexist with the existing narrowband data transmission over the information bus.
  • a transmission technology should be used which has some specific properties so that it can coexist with the existing narrowband data transmission over the information bus.
  • it should only use the frequency range above 1 MHz, should have efficient channel coding with a strong error correction, and should allow for efficient channel utilization as far as possible an adaptive, carrier-selective bit loading.
  • PLC power line communication
  • the data transmitted by Ethernet protocol over the communication networks of the vehicle units are unpacked by a coupling device (or its modem part) and, in order to transmit them via the information bus by means of a PLC-specific protocol, are repackaged. At the receiving end, this repacking process is repeated and the user data again appear on the Ethernet interface of the coupling device.
  • the corresponding latency is typically less than 10 ms.
  • the technology used can also support special network protocols such as TCP / IP, DHCP, FTP, VLAN, http, STP, SNMP. These protocols are used, for example, for reading diagnostics data, for automatic IP address assignment, for file transfer, as access protection and for network management.
  • the payload data typically transmitted openly via the information bus can be encrypted with a corresponding algorithm (eg 802.1 Q VLAN, DES / 3DES).
  • the coupling devices may also have multiple interfaces (e.g., UPA powerline, 10/100 base-T, RS232).
  • FIG. 6 another rail vehicle is shown. This comprises several compositions 20.1, 20.2, 20.3 each with a plurality of carriages 20.11, 20.12, 20.13, 20.14, 20.21, 20.22, 20.23, 20.24, 20.31.
  • Each cart includes an information bus 2, which are interconnected by the information bus couplings 3 on each car to a cross-composition, ie rail vehicle-wide information bus 2.
  • Each cart further comprises an Ethernet network 17.1, with each of the two Ethernet networks 17.1 of adjacent carriages within a composition 20.1, 20.2, 20.3 being interconnected, so that these Ethernet networks 17.1 of all carriages of a composition 20.1, 20.2, 20.3 become one common , composition-internal, ie composition-wide Ethernet 17.0 are combined.
  • each composition comprises two coupling devices 5.8 operated in bridge mode, which in turn are respectively arranged at the ends of each composition and comprise a low-pass filter.
  • these data signals are generated approximately in the server 8 of the wagon 20.11 (which in this case is a railcar of this rail vehicle) and via the Ethernet network 17.0 of this composition 20.1 transmitted to the coupling device 5.8 in the car 20.14 at the other end of this composition 20.1.
  • the latter receives the data signal, couples it into the information bus 2, where it is transmitted via the information bus coupling 3 between the compositions 20.1 and 20.2 to the adjacent coupling device 5.8 in the carriage 20.21. This decouples the data signal from the information bus 2 and sends it via the Ethernet network 4 of this composition 20.2 to the desired location within this composition.
  • the low-pass filter of the coupling device 5.8 in the carriage 20.14 prevents the data signal from being transmitted via the composition-internal information bus 2 to the coupling device 5.8 in the carriage 20.11. Accordingly, the low-pass filter of the coupling device 5.8 in the carriage 20.21 prevents the data signal from being transmitted via the composition-internal information bus Z to the coupling device 5.8 in the carriage 20.14. Consequently, the broadband data signals are transmitted on the information bus 2 only via the information section sections 2.1 between two adjacent coupling devices 5.8 of two successive compositions 20.1 and 20.2 or 20.2 and 20.3.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of the Ethernet network 17, by the interconnection of the individual, compositionally internal Ethernet networks 17.0 of the rail vehicle from Fig. 6 by means of operated in bridge mode coupling devices 5.8 arises.
  • Each cart includes at least one Ethernet switch 21, each connected to the Ethernet switch 21 of another cart of the same composition by a corresponding Ethernet cable 22.
  • the server 8 is connected to the Ethernet switch 21 of the car 20.11. Further, this Ethernet switch 21 of the car 20.11 is connected to the Ethernet switches 21 of the car 20.12 and 20.13, which in turn are in turn connected to the Ethemet switch 21 of the car 20.14. On the Ethernet switch 21 of this carriage 20.14 the coupling device 5.8 of this car is connected. This in turn is connected via the information bus section 2.1 between the compositions 20.1 and 20.2 with the coupling device 5.8 of the car 20:21. The ethernet switches 21 of the carriages 20.11, 20.12, 20.13 and 20.14 are thus joined together by the Ethernet cables 22 to form an annular Ethernet 17.0.
  • the Ethernet switches 21 of the car 20.21, 20.22, 20.23 and 20.24 of the composition 20.2 are connected by the Ethernet cable 22 to another annular Ethernet network 17.0, wherein the two Ethernet networks 17.0 of the compositions 20.1 and 20.2 through the coupling devices 5.8 of the car 20.14 and 20.21 and the intermediate information bus section 2.1 to the rail vehicle-wide, d. H. cross-composition Ethernet network 17 are joined together.
  • Ethernet-based protocols such as the LLDP (link layer discovery protocol)
  • LLDP link layer discovery protocol
  • Each car usually has its own name, typically in the form of a number, which is stored in a memory of this car, for example in a switch via dongle.
  • the order of the carriages must be determined otherwise.
  • the existing in the car 20.4, 20.5, 20.6, 20.7 coupling devices 5.8 namely operated in bus mode, so that the information bus 2 serves as a backbone for the transmission of broadband data signals between any two, anywhere connected to the information bus 2 coupling devices 5.8 .
  • the Ethernet networks 17.1 of the individual cars are therefore not combined to a cross-cart Ethernet network, which is why the LLDP for the order determination can not be used.
  • the order of the individual cars is determined by measuring the reception levels of the individual coupling devices 5.8. That Data signals, each with a specific transmission level, are transmitted via the information bus 2 and the level of the received data signal is determined at the receiving coupling device 5.8. The sequence between the two participating coupling devices 5.8 is then determined from the known transmission level and the measured reception level. From the order of coupling devices 5.8 can then determine the order of the car. The whole thing is typically done so that the signal attenuation is determined during the transmission of the data signals between a particular coupling device 5.8 and the other existing coupling devices 5.8.
  • the particular coupling device 5.8 used for this determination of receive levels is typically that in the foremost carriage 20.4 (typically a locomotive or a railcar) and is also referred to as a master. The remaining coupling devices are then usually referred to as slaves.
  • the invention in a rail vehicle in which the individual vehicle units have an information bus designed for narrow-band data transmission, which is interconnected via corresponding information bus couplings to form a rail vehicle-wide information bus, allows to realize a transmission of data signals with a high bandwidth and in the frequency range above 1 MHz both within a vehicle unit, as well as between several vehicle units.

Abstract

Rail vehicle (1) comprises vehicle units with coupling devices (5) connected to an information bus (2) of the vehicle units for transferring broadband data signals from or to the bus. An independent claim is also included for a method for transferring data in a rail vehicle. Preferred Features: Each coupling device has a deep pass filter having a typical limiting frequency of less than 1 MHz and is switched on the side of the coupling device facing away from an information bus coupling. Each coupling device is operated in repeater mode.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer oder mehreren Fahrzeugeinheiten, welche jeweils einen oder mehrere Wagen umfassen, wobei wenigstens eine Fahrzeugeinheit einen für eine schmalbandige Datenübertragung ausgelegten, einheitsinternen Informationsbus umfasst, und die wenigstens eine Fahrzeugeinheit an einem ihrer Enden eine Informationsbuskupplung umfasst, mittels welcher der einheitsinterne Informationsbus dieser wenigstens einen Fahrzeugeinheit mit einem einheitsinternen Informationsbus einer anderen Fahrzeugeinheit zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammenschaltbar ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Datenübertragung in einem solchen Schienenfahrzeug.The invention relates to a rail vehicle with one or more vehicle units, each comprising one or more cars, wherein at least one vehicle unit comprises a designed for a narrow-band data transmission, unit-internal information bus, and the at least one vehicle unit at one of its ends an information bus coupling comprises, by means of which unit-internal information bus this at least one vehicle unit with a unit-internal information bus another vehicle unit to a unit-comprehensive information bus is interconnected. Furthermore, the invention relates to a method for data transmission in such a rail vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, in Fahrzeugen wie Zügen, Strassenbahnen und ähnlichen Fahrzeugen mit mehreren, aneinandergekoppelten Fahrzeugeinheiten Kommunikationssysteme einzubauen. Diese Kommunikationssysteme werden typischerweise dafür genutzt, um z. B. auf einem Display den Namen der nächsten Haltestelle anzuzeigen, über in den Wagen der Fahrzeuge angebrachte Lautsprecher Mitteilungen an die Fahrgäste oder das Begleitpersonal des Fahrzeugs durchzugeben, aber auch für Steuerungszwecke wie beispielsweise das Öffnen, Schliessen und Verriegeln der Türen oder das Ein- und Ausschalten der Beleuchtung in den einzelnen Wagen.It is known to incorporate communication systems in vehicles such as trains, trams and similar vehicles having multiple, interconnected vehicle units. These communication systems are typically used to e.g. B. on a display to indicate the name of the next stop, through announcements in the car of the vehicle speakers to pass messages to the passengers or the vehicle escort, but also for control purposes such as opening, closing and locking the doors or the inputs and Turn off the lights in each car.

Für derartige Anwendungen müssen nur relativ kleine Datenmengen übertragen werden. Für die Tür oder Lichtsteuerung werden jeweils nur einige wenige Impulse benötigt und für die Übertragung von Sprachdaten reicht eine Bandbreite von einigen kHz (kilo Herz). Die bekannten Kommunikationssysteme sind entsprechend auch nur für die Übertragung von Datensignalen mit einer Bandbreite bis maximal einige hundert kHz ausgelegt (schmalbandige Datenübertragung).For such applications, only relatively small amounts of data need to be transferred. Only a few pulses are required for the door or light control and a bandwidth of a few kHz (kilo heart) is sufficient for the transmission of voice data. The known communication systems are accordingly designed only for the transmission of data signals with a bandwidth up to a few hundred kHz (narrowband data transmission).

Für eine solche schmalbandige Datenübertragung in Zügen ist typischerweise ein entsprechender Informationsbus installiert. Ein Beispiel für einen solchen Informationsbus ist das Zugbuskabel UIC (union internationale des chemins de fer), welches typischerweise eine Mehrzahl von isolierten Kupferleitern mit jeweils einer Querschnittsfläche in der Grössenordnung von 1 Quadratmillimeter umfasst. Diese Kabel haben typischerweise eine sämtliche Leiter umfassende EMV-Abschirmung, einen Schutzmantel sowie allenfalls eine oder mehrere Zwischenlagen aus Kunststoffbändern. Eines der Leitungspaare dieses UIC Kabels wird beispielsweise für Dientsmeldungen verwendet, ein anderes für Durchsagen an die Fahrgäste. Andere Leitungen werden als Steuerleitungen für die Lichtsteuerung oder bei Schienenfahrzeugen mit mehr als einer Lokomotive bzw. Triebwagen auch für die Multitraktions-Steuerung verwendet. Werden zwei mit einem solchen Informationsbus ausgestattete Wagen aneinander gekoppelt um einen Zug oder einen Teil eines Zuges zu bilden, werden die Informationsbusse der beiden Wagen entweder automatisch oder - beispielsweise bei älteren Fahrzeugen - manuell mittels entsprechender Kupplungen zusammengeschaltet. Auf diese Weise entsteht ein in der Regel durch das gesamte Schienenfahrzeug verlaufender Informationsbus. Es kann jedoch auch vorkommen, dass einzelne oder mehrere Wagen keinen derartigen Informationsbus haben.Such a narrow-band data transmission in trains typically has a corresponding information bus installed. An example of such an information bus is the UIC (union international des chemins de fer), which typically comprises a plurality of insulated copper conductors, each having a cross-sectional area of the order of 1 square millimeter. These cables typically have an EMC shielding comprising all conductors, a protective sheath as well as possibly one or more intermediate layers of plastic strips. One of the line pairs of this UIC cable is used for example for service messages, another for announcements to the passengers. Other lines are used as control lines for lighting control or in rail vehicles with more than one locomotive or railcar also for the multi-traction control. When two cars equipped with such an information bus are coupled together to form a train or part of a train, the information buses of the two cars either automatically or - for example, in older vehicles - manually by means of appropriate couplings connected together. In this way, a generally extending through the entire rail vehicle information bus. However, it may also happen that one or more cars do not have such an information bus.

Die zwischen den Wagen vorhandenen Kupplungen des Informationsbuses, die meist vorhandenen Verzweigungen (die Kabel sind an den Enden eines Wagens häufig gesplittet), die an den Bus angeschlossenen Geräte (wie beispielsweise getaktete elektronische Schaltungen), die Tatsache, dass die einzelnen Leiterpaare solcher Informationsbusse typischerweise nicht separat abgeschirmt sind sowie andere Faktoren beeinträchtigen allerdings die Übertragungseigenschaften dieses Informationsbusses in negativer Weise. Solche Informationsbusse haben bei hohen Frequenzen beispielsweise eine schlechte Symmetrie, sind an den jeweiligen Enden meist nicht sauber abgeschlossen und weisen häufig sogar eine Totalreflexion sowie entsprechend inhomogene Wellenwiderstände sowie eine hohe Laufzeitdispersion auf. in der Regel treten bei solchen Informationsbussen folglich auch frequenz- und zeitselektive Störungen auf. All diese Eigenschaften schränken die erreichbaren Datenraten in der Regel stark ein.The inter-carriage clutches of the information bus, the most common ramifications (the cables are often split at the ends of a car), the devices connected to the bus (such as clocked electronic circuits), the fact that the individual pairs of such information busses are typical are not separately shielded and other factors, however, affect the transmission characteristics of this information bus in a negative way. Such information buses have at high frequencies, for example, a poor symmetry, are usually not finished clean at the respective ends and often even have a total reflection and correspondingly inhomogeneous characteristic impedance as well as a high transit time dispersion. As a rule, such information busses also result in frequency-selective and time-selective disturbances. All of these characteristics generally limit the achievable data rates greatly.

Zusätzlich zu dem für die schmalbandige Datenübertragung ausgelegten Informationsbus sind bei solchen Schienenfahrzeugen weiter Kommunikationssysteme bekannt, welche eine breitbandige Datenübertragung innerhalb eines Wagens erlauben. Derartige Kommunikationssysteme umfassen beispielsweise ein in einem Wagen installiertes Ethernet, welches einen oder mehrere Ethernet-Switches umfasst. Als Wagen im weiteren Sinn sollen nachfolgend auch Kompositionen von Wagen verstanden werden. Solche Kompositionen zeichnen sich dadurch aus, dass sie mehrere Wagen umfassen, dass aber die einzelnen Wagen einer Komposition in der Regel nicht mehr voneinander getrennt werden, wenn sie einmal zusammengestellt sind. Ein einzelner Wagen bzw. eine solche Wagenkomposition wird nachfolgend als Fahrzeugeinheit bezeichnet. Entsprechend ist es möglich, die Breitband-Kommunikationssysteme der einzelnen Wagen einer Komposition mittels entsprechender Verkabelung untereinander zu einem wagenübergreifenden Breitband-Kommunikationssystem zusammen zu schalten, sodass ein in sämtlichen Wagen einer Komposition zugängliches Breitband-Kommunikationssystem wie z. B. ein Ethernet vorhanden ist.In addition to the information bus designed for the narrow-band data transmission, communication systems are further known in such rail vehicles, which permit broadband data transmission within a wagon. Such communication systems include, for example, an in-car Ethernet that includes one or more Ethernet switches. As a car in the broader sense to be understood below compositions of cars. Such compositions are distinguished by the fact that they comprise several carriages, but that the individual carriages of a composition are usually no longer separated once they have been put together. A single car or such a car composition is referred to below as a vehicle unit. Accordingly, it is possible to interconnect the wideband communication systems of the individual carriages of a composition by means of appropriate wiring to one another to a cart-wide broadband communication system, so that in all cars a composition accessible broadband communication system such. B. an Ethernet is available.

Bei Einzelwagen, welche häufig voneinander getrennt und wieder mit anderen Wagen zu einem Zug zusammengekoppelt werden, besteht in der Regel keine technische Möglichkeit, die Breitband-Kommunikationssysteme der Wagen direkt zu verbinden. Es besteht folglich keine direkte, wagenübergreifende, breitbandige Datenübertragung von einem Wagen zum nächsten bzw. zwischen zwei Wagenkompositionen.In individual cars, which are often separated and coupled together again with other cars to train, there is usually no technical way to connect the broadband communication systems of the car directly. Consequently, there is no direct, cross-carriage, broadband data transmission from one car to the next or between two car compositions.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Schienenfahrzeug bzw. ein Verfahren zur Datenübertragung zu schaffen, welches eine breitbandige Datenübertragung sowohl innerhalb einer Fahrzeugeinheit wie auch zwischen zwei oder mehr aneinander gekoppelten Fahrzeugeinheiten erlaubt.The object of the invention is to provide a rail vehicle belonging to the technical field mentioned at the outset or a method for data transmission which permits broadband data transmission both within a vehicle unit and between two or more vehicle units coupled to one another.

Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Bei einem Schienenfahrzeug mit einer oder mehreren Fahrzeugeinheiten, welche jeweils einen oder mehrere Wagen umfassen, wobei wenigstens eine Fahrzeugeinheit einen fahrzeugeinheitsinternen (nachfolgend als einheitsintern bezeichnet) Informationsbus aufweist, der für eine schmalbandige Datenübertragung ausgelegt ist und die wenigstens eine Fahrzeugeinheit an einem ihrer Enden eine Informationsbuskupplung umfasst, mittels welcher der einheitsinteme Informationsbus dieser wenigstens einen Fahrzeugeinheit mit einem einheitsinternen Informationsbus einer anderen Fahrzeugeinheit zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammenschaltbar ist, umfasst die wenigstens eine Fahrzeugeinheit gemäss der Erfindung mindestens eine Koppelvorrichtung, welche an den einheitsinternen Informationsbus der wenigstens einen Fahrzeugeinheit angeschlossen ist und mit welcher breitbandige Datensignale aus dem einheitsinternen Informationsbus auskoppelbar bzw. in den einheitsinternen Informationsbus einkoppelbar sowie über den einheitsinternen Informationsbus übertragbar sind.The solution of the problem is defined by the features of claim 1. In a rail vehicle having one or more vehicle units each comprising one or more cars, at least one vehicle unit having an in-vehicle information bus (hereinafter referred to as unit-internal) designed for narrow-band data transmission and the at least one vehicle unit having an information bus connector at one of its ends The at least one vehicle unit according to the invention comprises at least one coupling device which is connected to the unit-internal information bus of the at least one vehicle unit and with which the at least one vehicle unit can be interconnected with a unit-internal information bus of another vehicle unit to form a unit-spanning information bus which broadband data signals can be decoupled from the unit-internal information bus or into the unit-internal information bus ei can be coupled and transmitted via the unit-internal information bus.

Unter dem Begriff schmalbandige Datenübertragung wird nachfolgend eine Übertragung von Datensignalen, deren Frequenzspektrum unterhalb von 1 MHz liegt, verstanden. Entsprechend wird nachfolgend unter dem Begriff breitbandige Datenübertragung eine Übertragung von Datensignalen, deren Frequenzsprektrum über 1 MHz, typischerweise zwischen 2 MHz und 34 MHz liegt, verstanden. In analoger Weise soll der Begriff schmalbandiges Datensignal jene Datensignale umfassen, welche einerseits eine schmale Bandbreite aufweisen und deren Frequenzspektrum andererseits unterhalb von 1 MHz liegt. Entsprechend soll der Begriff breitbandiges Datensignal jene Datensignale umfassen, welche einerseits eine hohe Bandbreite aufweisen und deren Frequenzspektrum andererseits oberhalb von 1 MHz liegt.The term narrow-band data transmission is understood below to mean a transmission of data signals whose frequency spectrum is below 1 MHz. Accordingly, the term broadband data transmission is used hereinafter to describe a transmission of data signals whose frequency spectrum is above 1 MHz, typically between 2 MHz and 34 MHz, understood. Analogously, the term narrow-band data signal is intended to encompass those data signals which, on the one hand, have a narrow bandwidth and, on the other hand, whose frequency spectrum is below 1 MHz. Accordingly, the term broadband data signal should include those data signals which on the one hand have a high bandwidth and whose frequency spectrum on the other hand is above 1 MHz.

Über die bestehenden Informationsbusse werden in bekannter Weise schmalbandige Datensignale übertragen, welche typischerweise analoge, niederfrequente Signale oder schmalbandige digitale Signale mit jeweils einem Frequenzspektrum unter 1 MHz umfassen. Indem der für eine schmalbandige Datenübertragung ausgelegte Informationsbus nun erfindungsgemäss auch für die Übertragung von breitbandigen Datensignalen mit einem Frequenzspektrum oberhalb von 1 MHz verwendet wird, kann der Informationsbus optimal für eine breitbandige Datenübertragung ausgenutzt werden.Over the existing information buses narrowband data signals are transmitted in a known manner, which typically include analog, low-frequency signals or narrow-band digital signals each having a frequency spectrum below 1 MHz. Since the information bus designed for narrow-band data transmission is now also used according to the invention for the transmission of broadband data signals with a frequency spectrum above 1 MHz, the information bus can be optimally utilized for broadband data transmission.

Auf diese Weise können einem Fahrgast moderne Multimedia-Anwendungen angeboten werden, bei welchen es notwendig ist, breitbandige Datensignale mit Datenraten von über 100 kBit/s, deren Frequenzspektren im Frequenzbereich von einigen hundert kHz bis einigen MHz liegen, zu übertragen. Solche Anwendungen sind beispielsweise ein Internet-Zugang, der es dem Fahrgast erlaubt, während seiner Reise mit dem Fahrzeug im Internet zu "surfen". Eine andere mögliche Anwendung besteht beispielsweise darin, dass sich der Fahrgast aus einer zentral abgespeicherten Auswahl von Filmen individuell einen Film auswählen und sich diesen auf einem persönlichen Monitor anzeigen lassen kann.In this way, a passenger can be offered modern multimedia applications in which it is necessary to transmit broadband data signals with data rates of over 100 kbit / s, whose frequency spectrums are in the frequency range of a few hundred kHz to a few MHz. Such applications include, for example, Internet access, which allows the passenger to "surf" the Internet while traveling by vehicle. Another possible application is, for example, that the passenger can individually select a film from a centrally stored selection of films and display them on a personal monitor.

Um über ein solches Übertragungsmedium wie den oben beschriebenen Informationsbus eine breitbandige Datenübertragung realisieren zu können, muss die verwendete Übertragungstechnologie insbesondere mit den bereits bestehenden Anwendungen des Informationsbusses koexistieren können. D. h. die verwendete Übertragungstechnologie darf für die Signalübertragung ausschliesslich den Frequenzbereich oberhalb von 1 MHz, insbesondere denjenigen zwischen 2 MHz und 34 MHz benutzen. Sie sollte weiter eine effiziente Kanalcodierung mit einer starken Fehlerkorrektur aufweisen, damit Übertragungsfehler, welche durch die hohen Störpegel bedingt sind, korrigiert werden können. Zudem ist es von Vorteil, wenn sie ein adaptives, trägerselektives Bitloading ermöglicht, welches sich den Kanalbedingungen bei der jeweiligen Trägerfreuqenz anpasst damit sich bei Mehrträger-Modulationsverfahren der frequenz- und zeitselektive Kanal effizient ausnutzen lässt. Bei anderen Modulationsverfahren, insbesondere bei Einträgermodulationsverfahren sollten Vorrichtungen zur adaptiven Kanalentzerrung vorgesehen werden.In order to be able to realize a broadband data transmission via such a transmission medium as the information bus described above, the transmission technology used must be able to co-exist in particular with the already existing applications of the information bus. Ie. the transmission technology used may only use the frequency range above 1 MHz, in particular those between 2 MHz and 34 MHz, for signal transmission. It should also have efficient channel coding with strong error correction to correct for transmission errors caused by the high noise levels. In addition, it is advantageous if you have an adaptive, carrier-selective bit loading allows, which adapts to the channel conditions at the respective Trägerfreuqenz so that can be used efficiently in multi-carrier modulation method of the frequency and time-selective channel. In other modulation methods, in particular in Eintragmodulationsverfahren devices should be provided for adaptive channel equalization.

Bekannte Übertragungstechnologien wie beispielsweise Ethernet erfüllen diese Bedingungen nicht und sind daher für die Übertragung von breitbandigen Datensignalen über den Informationsbus nicht geeignet. Ein Beispiel für eine Übertragungstechnologie, welche diese Bedingungen erfüllt, ist die Powerline-Technologie, welche ursprünglich entwickelt wurde, um Daten mit hohen Datenraten über Stromversorgungsnetze zu übertragen. Die Powerline-Technologie ist sehr robust bezüglich aller Arten von Störungen und Imperfektionen im Übertragungsmedium und wird daher bevorzugt verwendet, um die Übertragung der breitbandigen Datensignale über den Informationsbus in Schienenfahrzeugen zu realisieren. Da diese Technologie den Frequenzbereich über 1 MHz nutzt, koexistiert sie auch bestens mit den im Stand der Technik verwendeten Verfahren zur Datenübertragung über den Informationsbus im Frequenzbereich unter 1 MHz.Known transmission technologies such as Ethernet do not meet these conditions and are therefore not suitable for the transmission of broadband data signals over the information bus. An example of a transmission technology that meets these conditions is Powerline technology, which was originally developed to transmit data at high data rates over power grids. The Powerline technology is very robust in terms of all kinds of interference and imperfections in the transmission medium and is therefore preferably used to realize the transmission of the broadband data signals via the information bus in rail vehicles. Since this technology uses the frequency range above 1 MHz, it also coexists well with the methods used in the prior art for data transmission over the information bus in the frequency range below 1 MHz.

Während neue Fahrzeugeinheiten problemlos und günstig mit entsprechenden Koppelvorrichtungen (bestehend aus einem Modem-Teil, einem Buskoppler und einer Datenschnittstelle) ausgerüstet werden können, können auch bereits bestehende Fahrzeuge einfach und günstig mit solchen Koppelvorrichtungen nachgerüstet werden. Die Buskoppler respektive Modems können sowohl als eigenständige Einheiten als auch als integraler Bestandteil anderer Fahrzeugkomponenten wie z. B. eines bestehenden Fahrzeugkommunikations und/oder -informationssystems ausgebildet sein.While new vehicle units can be easily and cheaply equipped with appropriate coupling devices (consisting of a modem part, a bus coupler and a data interface), even existing vehicles can be retrofitted easily and inexpensively with such coupling devices. The bus couplers or modems can both standalone units as well as an integral part of other vehicle components such. B. an existing vehicle communication and / or information system.

Die Datenübertragung innerhalb einer Fahrzeugeinheit kann einerseits erreicht werden, indem mehrere Koppelvorrichtungen an verschiedenen Orten innerhalb einer Fahrzeugeinheit an den Informationsbus angeschlossen werden.On the one hand, data transmission within a vehicle unit can be achieved by connecting a plurality of coupling devices at different locations within a vehicle unit to the information bus.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs umfasst wenigstens eine Fahrzeugeinheit jedoch eine separate, einheitsinterne Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Datensignalen, insbesondere eine Kommunikationseinrichtung für eine breitbandige Datenübertragung von Datensignalen mit einem Frequenzspektrum über 1 MHz. In den Fahrzeugeinheiten kann beispielsweise ein Ethernet-Netzwerk installiert sein. Die einheitsinterne Kommunikationseinrichtung kann aber auch ein schmalbandiges Netz, z. B. ein Netz gemäss RS 232 sein. Eine solche einheitsinterne Kommunikationseinrichtung umfasst dabei typischerweise ein Übertragungsmedium sowie ein oder mehrere Datenverarbeitungs- oder Datenendgeräte, welche an das Übertragungsmedium angeschlossen sind. Als einheitsinterne Kommunikationseinrichtung soll nachfolgend jedoch auch ein für eine Datenübertragung geeignetes Übertragungsmedium ohne fest daran angeschlossene Datenverarbeitungs- oder Datenendgeräte verstanden werden. Ein einzelnes, in der Fahrzeugeinheit verlegtes Ethernet-Kabel soll beispielsweise auch unter diesem Begriff subsummiert werden.In a preferred embodiment of the rail vehicle, however, at least one vehicle unit comprises a separate, unit-internal communication device for transmitting data signals, in particular a communication device for a Broadband data transmission of data signals with a frequency spectrum above 1 MHz. In the vehicle units, for example, an Ethernet network can be installed. The unit-internal communication device can also be a narrowband network, z. B. be a network according to RS 232. Such a unit-internal communication device typically comprises a transmission medium and one or more data processing or data terminals which are connected to the transmission medium. However, as the unit-internal communication device, a transmission medium suitable for data transmission should also be understood below without permanently connected data processing or data terminals. For example, a single Ethernet cable laid in the vehicle unit should also be subsumed under this term.

Gemäss dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist nun die Koppelvorrichtung an die einheitsinteme Kommunikationseinrichtung angeschlossen und die Datensignale sind mit der Koppelvorrichtung aus der einheitsinternen Kommunikationseinrichtung aus-und in den einheitsinternen Informationsbus einkoppelbar bzw. aus dem einheitsinternen Informationsbus aus- und in die einheitsinternen Kommunikationseinrichtung einkoppelbar sind.According to this preferred embodiment of the invention, the coupling device is now connected to the unit-internal communication device and the data signals can be coupled in and out of the unit-internal information bus with the coupling device from the unit-internal communication device and can be coupled into the unit-internal communication device.

Wie die Datensignale in den bzw. aus dem Informationsbus gekoppelt weden, ist hierbei unerheblich. Es ist sowohl eine kapazitive, als auch eine induktive Kopplung möglich.How the data signals are coupled into and out of the information bus is irrelevant here. It is both a capacitive, as well as an inductive coupling possible.

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Informationsbus um ein Übertragungsmedium, welches typischerweise wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:

  • die für die Übertragung der Datensignale verwendeten Leiter bzw. Leiterpaare sind ungeschirmt,
  • für Frequenzen über 1 MHz weist es eine schlechte Symmetrie auf,
  • es umfasst Verzweigungen, d. h. der Informationsbus ist typischerweise am Ende einer Fahrzeugeinheit gesplittet,
  • es weist an seinen Enden eine Totalreflexion auf,
  • es weist inhomogene charakteristische Leitungsimpedanzen (Wellenwiderstand) auf,
  • er weist eine hohe Laufzeitdispersion auf.
As already mentioned, the information bus is a transmission medium, which typically has at least one of the following properties:
  • the conductors or conductor pairs used for the transmission of the data signals are unshielded,
  • for frequencies above 1 MHz, it has poor symmetry,
  • it includes branches, ie the information bus is typically split at the end of a vehicle unit,
  • it has a total reflection at its ends,
  • it has inhomogeneous characteristic line impedances (characteristic impedance),
  • he has a high transit time dispersion.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schienenfahrzeug zwei benachbarte Fahrzeugeinheiten, welche je eine einheitsinterne Kommunikationseinrichtung, einen einheitsinternen Informationsbus sowie an einem ihrer Enden eine Informationsbuskupplung umfassen, wobei die beiden einheitsintemen Informationsbusse mit diesen Infomationsbuskupplungen zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammengeschaltet sind.In a further preferred embodiment of the invention, the rail vehicle comprises two adjacent vehicle units, each comprising an in-unit communication device, a unit-internal information bus and an information bus coupling at one of its ends, the two unit information buses being interconnected with these information bus clutches to form a cross-unit information bus.

Um die Datensignale innerhalb einer Fahrzeugeinheit bzw. zwischen zwei Fahrzeugeinheiten zu übertragen, können die Koppelvorrichtungen in verschiedenen Modi betrieben werden, In einem als Bridge-Modus bezeichneten Modus werden die breitbandigen Datensignale zwischen den einheitsinternen Kommunikationseinrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten mit einer für die verwendete, einheitsinterne Kommunikationseinrichtung transparenten Punkt-zu-Punkt Übertragung über den einheitsübergreifenden Informationsbus übertragen. In diesem Modus werden die zu beiden einheitsinternen Kommunikationseinrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten quasi zu einer einzigen einheitsübergreifenden Kommunikationseinrichtung zusammen geschaltet.In a mode referred to as a bridge mode, the broadband data signals between the in-unit communication devices of the two vehicle units with one for the used, in-unit communication device are used to transmit the data signals within a vehicle unit or between two vehicle units transparent point-to-point transmission over the cross-unit information bus. In this mode, the two in-unit communication devices of the two vehicle units are virtually connected together to form a single unit-spanning communication device.

Um die Distanz zwischen den die Brücke bildenden Koppelvorrichtungen möglichst klein zu halten, sind die Koppelvorrichtungen in diesem Fall jeweils bevorzugt an jenem Ende einer Fahrzeugeinheit mit der Informationsbuskupplung angeordnet. Dadurch kann die Dämpfung der Signale bei der Übertragung zwischen den Koppelvorrichtungen klein gehalten werden und es können höhere Datenraten erreicht werden.In order to keep the distance between the coupling devices forming the bridge as small as possible, the coupling devices in this case are each preferably arranged at that end of a vehicle unit with the information bus coupling. Thereby, the attenuation of the signals in the transmission between the coupling devices can be kept small and higher data rates can be achieved.

Mit Vorteil umfassen die Koppelvorrichtungen in diesem Fall jeweils ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von typischerweise weniger als 1 MHz. Dieses Tiefpassfilter ist auf einer von der Informationsbuskupplung abgewandten Seite der Koppelvorrichtung in den einheitsinternen Informationsbus geschaltet und unterdrückt auf diese Weise die Ausbreitung der auf dem Informationsbus übertragenen, breitbandigen Datensignale in dieser Richtung, d. h. von der Koppelvorrichtung aus gesehen in entgegengesetzter Richtung der Informationsbuskupplung. Gleichzeitig halten diese Tiefpassfilter auch hochfrequente Störungen von den Koppelvorrichtungen fern, die ihren Ursprung auf der anderen Seite der Koppelvorrichtung haben und die breitbandige Datenübertragung negativ beeinflussen könnten.Advantageously, the coupling devices in this case each comprise a low-pass filter with a cut-off frequency of typically less than 1 MHz. This low-pass filter is connected on a side facing away from the information bus coupling side of the coupling device in the unit-internal information bus and thus suppresses the spread of transmitted on the information bus, broadband data signals in this direction, ie seen from the coupling device in the opposite direction of the information bus coupling. At the same time, these low-pass filters also keep high-frequency interference away from the coupling devices, which originate on the other side of the coupling device and could adversely affect the broadband data transmission.

Unter Umständen können diese zusätzlichen Tiefpassfilter jedoch auch weggelassen werden, da die natürliche Dämpfung des Informationsbusses ausreicht, um die im Bridge-Modus ungewollte Übertragung der Datensignale zwischen zwei Koppelvorrichtungen derselben Fahrzeugeinheit zu unterdrücken.However, under certain circumstances, these additional low-pass filters can also be omitted since the natural attenuation of the information bus is sufficient to suppress the transmission of the data signals between two coupling devices of the same vehicle unit, which is undesired in bridge mode.

Weiter können die Koppelvorrichtungen in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem als Bus-Modus bezeichneten Modus betrieben werden. Auch für den Betrieb in diesem Modus umfasst das Schienenfahrzeug zwei Fahrzeugeinheiten, welche je einen einheitsinternen Informationsbus sowie an einem ihrer Enden eine Informationsbuskupplung umfassen, wobei die beiden einheitsinternen Informationsbusse mit den Informationsbuskupplungen zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammengeschaltet sind- In diesem Betriebsmodus wird der durch beide Fahrzeugeinheiten durchgehende Informationsbus quasi als einheitsübergreifender Backbone verwendet über welchen die breitbandigen Datensignale mit einer Punkt-zu-Multipunkt Übertragung übertragen werden. In diesem Modus wird in der Regel nur eine einzige Koppelvorrichtung pro Fahrzeugeinheit benötigt und für die einheitsübergreifende Datenübertragung muss im Gegensatz zum Bridge-Modus keine zusätzliche Kommunikationseinrichtung bereitgestellt werden.Further, in another preferred embodiment of the invention, the coupling devices may be operated in a mode called bus mode. Also for operation in this mode, the rail vehicle comprises two vehicle units, each comprising an in-unit information bus and at one of its ends an information bus coupling, the two unit-internal information buses being interconnected with the information bus couplings to form a cross-unit information bus. In this mode of operation, the two vehicle units continuous information bus used quasi as a cross-unit backbone over which the broadband data signals are transmitted with a point-to-multipoint transmission. In this mode, usually only a single coupling device per vehicle unit is required and for the cross-unit data transmission, unlike the bridge mode no additional communication device must be provided.

Allerdings weisen die beiden Fahrzeugeinheiten bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zusätzlich zum Informationsbus je eine einheitsinterne Kommunikationseinrichtung (wie weiter oben bereits beschrieben) auf, wobei typischerweise eine Datenverarbeitungsvorrichtung an eine solche einheitsinterne Kommunikationseinrichtung angeschlossen ist. In diesem Fall sind die Koppelvorrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten jeweils auch an diese einheitsinterne Kommunikationseinrichtung angeschlossen und die breitbandigen Datensignale werden über die Koppelvorrichtungen von bzw. zu einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung übertragen.However, in a further advantageous embodiment of the invention, the two vehicle units each have, in addition to the information bus, an in-unit communication device (as already described above), wherein typically a data processing device is connected to such an in-unit communication device. In this case, the coupling devices of the two vehicle units are each also connected to this unit-internal communication device and the broadband data signals are transmitted via the coupling devices from or to such a data processing device.

Bei kurzen Schienenfahrzeugen oder wenn die natürliche Dämpfung des Informationsbusses sehr gering ist, können die von einer Koppelvorrichtung in den einheitsübergreifenden Informationsbus eingekoppelten Datensignale von jeder anderen, ebenfalls an diesen einheitsübergreifenden Informationsbus angeschlossenen Koppelvorrichtung empfangen werden. Wird das eingekoppelte Datensignal jedoch zu stark gedämpft, werden bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine oder mehrere der Koppelvorrichtungen in einem Repeater-Modus betrieben. Dieser Modus wird jedoch nicht anstelle des Bus-Modus verwendet, sondern zusätzlich zum Bus-Modus. In diesem Modus wird ein Datensignal von einer ersten Koppelvorrichtung in den Informationsbus eingekoppelt, von einer im Repeater-Modus betriebenen Koppelvorrichtung empfangen, von dieser regeneriert und wieder in den Informationsbus eingekoppelt und an eine nächste Koppelvorrichtung übertragen. Auf diese können Datensignale von der ersten zur nächsten Koppelvorrichtung übertragen werden, selbst wenn die Dämpfung eines übertragenen Signals zu gross wäre, um die Distanz zwischen diesen beiden Koppelvorrichtungen direkt zu überbrücken.In short rail vehicles or if the natural attenuation of the information bus is very low, the coupled from a coupling device in the cross-unit information bus data signals from any other, also connected to this cross-unit information bus coupling device can be received. However, if the coupled-in data signal is attenuated too much, in a further preferred embodiment of the invention, one or more of the coupling devices are operated in a repeater mode. However, this mode is not used in place of the bus mode but in addition to the bus mode. In this mode, a data signal from a first coupling device is coupled into the information bus, received by a coupling device operated in the repeater mode, regenerated by this and coupled back into the information bus and transmitted to a next coupling device. In this data signals can be transmitted from the first to the next coupling device, even if the attenuation of a transmitted signal would be too large to bridge the distance between these two coupling devices directly.

Die Lösung der Aufgabe betreffend der Schaffung eines Verfahrens zur Übertragung von Daten in einem Schienenfahrzeug mit einer oder mehreren Fahrzeugeinheiten, welche jeweils einen oder mehrere Wagen sowie je einen für eine schmalbandige Datenübertragung ausgelegten, einheitsinternen Informationsbus umfassen, ist durch die Merkmale des Anspruchs 9 definiert.The object of the invention to provide a method for transmitting data in a rail vehicle with one or more vehicle units, each comprising one or more cars and each one designed for a narrow-band data transmission, unit-internal information bus is defined by the features of claim 9.

Erfindungsgemäss werden die breitbandigen Datensignale über den einheitsinternen Informationsbus übertragen, indem sie mit einer ersten Koppelvorrichtung einer der Fahrzeugeinheiten in den einheitsinternen Informationsbus eingekoppelt, über den einheitsinternen Informationsbus übertragen und mit einer zweiten Koppelvorrichtung einer der Fahrzeugeinheiten aus dem einheitsinternen Informationsbus ausgekoppelt werden.According to the invention, the broadband data signals are transmitted via the unit-internal information bus by being coupled to a first coupling device of one of the vehicle units in the unit-internal information bus, transmitted via the unit-internal information bus and coupled to a second coupling device of one of the vehicle units from the unit-internal information bus.

Da das Frequenzspektrum der zu übertragenden, breitbandigen Datensignale über 1 MHz liegt, können diese gleichzeitig mit den schmalbandigen Datensignalen, deren Frequenzspektrum unter 1 MHz liegt, über den Informationsbus übertragen werden, ohne dass sich diese gegenseitig negativ beeinflussen.Since the frequency spectrum of the broadband data signals to be transmitted is above 1 MHz, they can be transmitted via the information bus simultaneously with the narrowband data signals whose frequency spectrum is below 1 MHz, without these having a negative influence on each other.

Auf diese Weise ist es möglich, bei einem mit einer oder mehreren Koppelvorrichtungen ausgerüsteten Fahrzeugeinheit einheitsintern eine breitbandige Datenübertragung über den Informationsbus zu realisieren.In this way, it is possible to realize a broadband data transmission over the information bus unit-internally in a vehicle unit equipped with one or more coupling devices.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die breitbandigen Datensignale in einem Schienenfahrzeug mit zwei Fahrzeugeinheiten übertragen, wobei die einheitsinternen Informationsbusse der beiden Fahrzeugeinheiten mittels Informationsbuskupplungen der Fahrzeugeinheiten zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammengeschaltet werden. Die breitbandigen Datensignale werden hierbei von einer ersten Koppelvorrichtung einer ersten Fahrzeugeinheit über den einheitsübergreifenden Informationsbus zu einer zweiten Koppelvorrichtung einer zweiten Fahrzeugeinheit übertragen.In a preferred embodiment of the invention, the broadband data signals are transmitted in a rail vehicle with two vehicle units, wherein the unit-internal information buses of the two vehicle units are interconnected by means of information bus couplings of the vehicle units to form a unit-spanning information bus. In this case, the broadband data signals are transmitted from a first coupling device of a first vehicle unit via the unit-overlapping information bus to a second coupling device of a second vehicle unit.

D. h. die breitbandigen Datensignale werden über die Informationsbuskupplungen hinweg von einer Fahrzeugeinheit zu der anderen Fahrzeugeinheit übertragen.Ie. the broadband data signals are transmitted across the information bus couplings from one vehicle unit to the other vehicle unit.

Bei einer anderen, bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung umfassen die beiden Fahrzeugeinheiten jeweils wie bereits vorgängig beschrieben eine einheitsinterne Kommunikationseinrichtung, wobei die breitbandigen Datensignale zwischen diesen beiden Kommunikationseinrichtungen übertragen werden, indem sie mit einer ersten Koppelvorrichtung einer der beiden Fahrzeugeinheiten von deren einheitsinternen Kommunikationseinrichtung empfangen, über den einheitsübergreifenden Informationsbus, d. h. über die den Informationsbus der beiden Fahrzeugeinheiten verbindenden Informationsbuskupplungen hinweg, zur zweiten Koppelvorrichtung übertragen und von einer zweiten Koppelvorrichtung der zweiten Fahrzeugeinheit deren einheitsinternen Kommunikationseinrichtung zugeführt werden.In another, preferred embodiment variant of the invention, the two vehicle units each comprise a unit-internal communication device as already described above, wherein the broadband data signals are transmitted between these two communication devices by receiving with a first coupling device of one of the two vehicle units from their unit-internal communication device via the cross-unit information bus, d. H. via the information bus of the two vehicle units connecting information bus clutches, transmitted to the second coupling device and supplied from a second coupling device of the second vehicle unit whose unit-internal communication device.

Wie bereits vorgängig beschrieben, werden die einheitsinternen Kommunikationseinrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mittels der Koppelvorrichtungen zu einem einheitsübergreifenden Kommunikationsnetz zusammengeschaltet, indem die Koppelvorrichtungen in einem Bridge-Modus betrieben und die breitbandigen Datensignale zwischen den einheitsinternen Kommunikationseinrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten mittels einer Punkt-zu-Punkt Übertragung übertragen werden.As already described above, the unit-internal communication devices of the two vehicle units in a preferred embodiment the invention interconnected by means of the coupling devices to a cross-unit communication network by the coupling devices operated in a bridge mode and the broadband data signals between the unit-internal communication devices of the two vehicle units are transmitted by means of a point-to-point transmission.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Koppelvorrichtungen dazu verwendet, Daten redundant zu übertragen. D. h. der Informationsgehalt eines schmalbandigen Datensignals, welches über den Informationsbus zwischen den Fahrzeugeinheiten übertragen wird, wird zum Zweck einer Redundanz mittels der Koppelvorrichtungen zumindest teilweise und im Wesentlichen gleichzeitig als Teil eines breitbandigen Datensignals über den einheitsübergreifenden Informationsbus zwischen den Fahrzeugeinheiten übertragen.In a further preferred embodiment of the invention, the coupling devices are used to transmit data redundantly. Ie. the information content of a narrowband data signal which is transmitted via the information bus between the vehicle units is transmitted for the purpose of redundancy by means of the coupling devices at least partially and substantially simultaneously as part of a broadband data signal via the unitary information bus between the vehicle units.

Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit, dass der zu übertragende Informationsgehalt sein Ziel auch tatsächlich erreicht, erhöht werden, ohne dass die entsprechenden Daten mehrfach hintereinander als schmalbandiges Datensignal über den Informationsbus übertragen werden müssen. Die Übertragung des Informationsgehalts der schmalbandigen Datensignale geschieht selbst bei schlechten Kontakten der Informationsbuskupplungen, dank der Kapazität und der Gegeninduktivität zwischen den Adern die der Übertragung des schmalbandigen Datensignals dienen und den anderen Adern des Informationsbusses. Bei den hohen Frequenzen des breitbandigen Datensignals werden diese Kapazitäten und Gegeninduktivitäten wirksam.As a result, the probability that the information content to be transmitted actually reaches its destination can be increased without the corresponding data having to be transmitted several times in succession as a narrow-band data signal via the information bus. The information content of the narrowband data signals is transmitted even with bad contacts of the information bus couplings, thanks to the capacitance and the mutual inductance between the wires serving the transmission of the narrowband data signal and the other wires of the information bus. At the high frequencies of the broadband data signal, these capacitances and mutual inductances become effective.

Wie bereits vorgängig erwähnt, werden die Koppelvorrichtungen bei einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung in einem Bus-Modus betrieben und die breitbandigen Datensignale mittels einer Punkt-zu-Multipunkt Übertragung über den einheitsübergreifenden Informationsbus übertragen.As already mentioned above, in a preferred embodiment of the invention, the coupling devices are operated in a bus mode and the broadband data signals are transmitted by means of a point-to-multipoint transmission via the unit-spanning information bus.

Wie ebenfalls früher erwähnt, wird bei einer weiteren bevorzugten Erfindungsvariante wenigstens eine Koppelvorrichtung in einem Repeater-Mode betrieben, indem die breitbandigen Datensignale einer ersten Koppelvorrichtung von dieser wenigstens einen Koppelvorrichtung empfangen, regeneriert und an eine nächste Koppelvorrichtung übertragen werden.As also mentioned earlier, in a further preferred variant of the invention, at least one coupling device is operated in a repeater mode in that the broadband data signals of a first coupling device of at least one of these Coupling device to be received, regenerated and transmitted to a next coupling device.

Bei einer wieder anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Koppelvorrichtungen im Bus-Modus betrieben werden, werden die Koppelvorrichtungen dazu verwendet, die Reihenfolge der Fahrzeugeinheiten zu bestimmen. Dies geschieht, indem zunächst die Signaldämpfung zwischen den Koppelvorrichtungen bestimmt wird, wenn zwischen diesen ein Datensignal übertragen wird. In Abhängigkeit dieser Signaldämpfung wird dann anschliessend die Reihenfolge der Fahrzeugeinheiten bestimmt.In yet another preferred embodiment of the invention in which the coupling devices are operated in bus mode, the coupling devices are used to determine the order of the vehicle units. This is done by first the signal attenuation between the coupling devices is determined when a data signal is transmitted between them. As a function of this signal attenuation, the order of the vehicle units is subsequently determined.

Hierzu werden von einer bestimmten Koppelvorrichtung insbesondere die Empfangspegel der von den anderen Koppelvorrichtungen ausgesandten, breitbandigen Datensignale gemessen, von welchen jeweils die Sendepegel bekannt sind. Aus dem bekannten Sendepegel und dem gemessenen Empfangspegel wird die Dämpfung auf dem Informationsbus zwischen den betreffenden beiden Koppelvorrichtungen bestimmt. Unter der Annahme, dass eine Koppelvorrichtung von der messenden Koppelvorrichtung umso weiter entfernt ist, je grösser diese Dämpfung ausfällt, lässt sich die Reihenfolge der Koppelvorrichtungen und daraus auch diejenige der zugehörigen Fahrzeugeinheiten bestimmen.For this purpose, in particular the reception levels of the broadband data signals emitted by the other coupling devices are measured by a specific coupling device, of which in each case the transmission levels are known. From the known transmission level and the measured reception level, the attenuation is determined on the information bus between the two coupling devices concerned. Assuming that a coupling device of the measuring coupling device is the farther away, the greater this attenuation fails, the order of the coupling devices and hence also that of the associated vehicle units can be determined.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.From the following detailed description and the totality of the claims, further advantageous embodiments and feature combinations of the invention result.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
Ein erfindungsgemässes Schienenfahrzeug mit einer Fahrzeugeinheit, welche einen einzelnen Wagen umfasst;
Fig. 2
Ein erfindungsgemässes Schienenfahrzeug mit einer Fahrzeugeinheit, welche eine aus drei Wagen bestehende Wagenkomposition umfasst;
Fig. 3
eine schematische Darstellung der Fahrzeugeinheit aus Fig. 2;
Fig. 4
ein erfindungsgemässes Schienenfahrzeug mit mehreren, jeweils einen Wagen umfassenden Fahrzeugeinheiten, bei welchem die Koppelvorrichtungen im Bridge-Modus betrieben werden;
Fig. 5
eine schematische Darstellung eines Schaltplanes des Buskopplers einer Koppelvorrichtung;
Fig. 6
ein erfindungsgemässes Schienenfahrzeug mit mehreren, aneinandergekoppelten, jeweils mehrere Wagen umfassenden Fahrzeugeinheiten, bei welchem die Koppelvorrichtungen im Bridge-Modus betrieben werden;
Fig. 7
eine schematische Darstellung des einheitsübergreifenden Kommunikationsnetzes des Schienenfahrzeugs aus Fig. 6 und
Fig. 8
ein erfindungsgemässes Schienenfahrzeug mit mehreren, jeweils einen Wagen umfassenden Fahrzeugeinheiten, bei welchem die Koppelvorrichtungen im Bus-Modus betrieben werden.
The drawings used to explain the embodiment show:
Fig. 1
A railway vehicle according to the invention comprising a vehicle unit comprising a single car;
Fig. 2
A railway vehicle according to the invention with a vehicle unit, which comprises a car composition consisting of three carriages;
Fig. 3
a schematic representation of the vehicle unit of Fig. 2;
Fig. 4
a railway vehicle according to the invention with a plurality of vehicle units, each comprising a carriage, in which the coupling devices are operated in bridge mode;
Fig. 5
a schematic representation of a circuit diagram of the bus coupler of a coupling device;
Fig. 6
a railway vehicle according to the invention with a plurality of vehicle units, coupled to each other, each comprising a plurality of cars, in which the coupling devices are operated in bridge mode;
Fig. 7
a schematic representation of the unitary communication network of the rail vehicle of Fig. 6 and
Fig. 8
a railway vehicle according to the invention with a plurality of vehicle units, each comprising a carriage, in which the coupling devices are operated in bus mode.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.Basically, the same parts are provided with the same reference numerals in the figures.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Fahrzeugeinheit, in diesem Fall ein einzelner Eisenbahnwagen 1, welcher einen Informationsbus 2 mit Informationsbuskuppfungen 3, einem wagenintemen Kommunikationsnetz 4 und eine Koppelvorrichtung 5 umfasst. Die Koppelvorrichtung 5 ist sowohl an den Informationsbus 2, als auch an das Kommunikationsnetz 4 angeschlossen. Die Informationsbuskupplungen 3 sollten allerdings nicht mit den Wagenkupplungen (nicht dargestellt) verwechselt werden, mit welchen mehrere solche Eisenbahnwagen 1 aneinander gekuppelt werden. Allerdings ist es möglich, dass die Informationsbuskupplungen 3 quasi in diese Wagenkupplungen integriert sind, sodass die Informationsbusse verschiedener Wagen automatisch miteinander zu einem zugweiten Informationsbus verbunden werden, wenn zwei solche Eisenbahnwagen 1 aneinander gekoppelt werden. Bei dem Informationsbus 2 handelt es sich physikalisch beispielsweise um ein sogenanntes Zugbuskabel, beispielsweise um ein UIC Zugbuskabel- Solche UIC Kabel gibt es in verschiedenen Ausführungen mit jeweils mehr oder weniger Adern/Leitungspaaren. Während die Adern dieser UIC Kabel typischerweise nicht separat abgeschirmt sind, gibt es auch Ausführungen, welche eines oder mehrere, separat abgeschirmte Leiterpaare aufweisen. Solche UIC Kabel werden beispielsweise für die sogenannten "integrierten Bordinformations-Systeme" (IBIS) verwendet. Wenn ein separat abgeschirmtes Leiterpaar vorhanden ist, wird bevorzugt dieses für die Übertragung der breitbandigen Datensignale verwendet.1 shows a vehicle unit according to the invention, in this case a single railroad car 1, which comprises an information bus 2 with information bus couplings 3, a carriage-internal communication network 4 and a coupling device 5. The coupling device 5 is connected both to the information bus 2, as well as to the communication network 4. However, the information bus couplings 3 should not be confused with the car couplings (not shown), with which several such railway cars 1 are coupled together. However, it is possible that the information bus clutches 3 are integrated into these car clutches, as it were, so that the information buses of different carriages are automatically connected together to form an information wide bus when two such railway carriages 1 are coupled to each other. The information bus 2 is physically, for example, a so-called Zugbuskabel, for example, a UIC Zugbuskabel- Such UIC cable is available in different versions, each with more or fewer wires / cable pairs. While the wires of these UIC cables are typically not shielded separately, there are also designs which include one or more separately shielded pairs of conductors. Such UIC cables are used, for example, for the so-called "integrated on-board information systems" (IBIS). If a separately shielded pair of conductors is present, it is preferably used for the transmission of the broadband data signals.

Die Koppelvorrichtung 5 umfasst nicht nur einen Buskoppler, der die Datensignale aus dem bzw. in den Informationsbus 2 ein- resp. auskoppelt, sondern typischerweise auch einen Modem-Teil sowie eine Schnittstelle zum Kommunikationsnetz 4. Sie kann auch weitere Teile und Schnittstellen umfassen. Das Kommunikationsnetz 4 kann an sich ein beliebiges Netzwerk sein, über welches Datensignale übertragen werden können. In diesem Fall ist es ein Ethernet-Netzwerk, wobei die Koppelvorrichtung 5 eine Ethernet-Schnittstelle umfasst, über welche sie mit einem entsprechenden Ethernet-Kabel an das Kommunikationsnetz 4 angeschlossen ist, welches hierfür beispielsweise einen oder mehrere (nicht dargestellte) Ethernet-Switches umfasst.The coupling device 5 comprises not only a bus coupler, the responce the data signals from or in the information bus 2, respectively. but also typically a modem part and an interface to the communication network 4. It may also include other parts and interfaces. The communication network 4 may in itself be any network via which data signals can be transmitted. In this case, it is an Ethernet network, wherein the coupling device 5 comprises an Ethernet interface, via which it is connected with a corresponding Ethernet cable to the communication network 4, which includes, for example, one or more (not shown) Ethernet switches ,

Mit Hilfe der Koppelvorrichtung 5 können nun breitbandige Daten, deren Frequenzbereich über 1 MHz liegt, in den Informationsbus 2 eingekoppelt, über diesen übertragen und mit einer anderen Koppelvorrichtung eines anderen Bahnwagens wieder aus dem Informationsbus 2 ausgekoppelt werden.With the aid of the coupling device 5, broadband data whose frequency range is above 1 MHz can now be coupled into the information bus 2, transmitted via this and decoupled from the information bus 2 with another coupling device of another railway carriage.

Zur Ausführung der Erfindung kann das Kommunikationsnetz 4 auch weggelassen werden. Für gewisse Anwendungen reicht es nämlich aus, wenn die breitbandigen Datensignale über den Informationsbus 2 übertragen, von einer Koppelvorrichtung 5 aus dem Informationsbus 2 ausgekoppelt und gegebenenfalls verarbeitet und an eine andere Koppelvorrichtung weitergeleitet werden, ohne dass die so übertragenen Daten über das Kommunikationsnetz 4 zu einem weiteren Gerät übertragen werden müssten.For carrying out the invention, the communication network 4 can also be omitted. In fact, for certain applications it is sufficient if the broadband data signals are transmitted via the information bus 2, coupled out of the information bus 2 by a coupling device 5 and optionally processed and sent to another one Coupling be forwarded without the data thus transmitted would have to be transmitted via the communication network 4 to another device.

Weiter ist es auch möglich, dass anstelle des Kommunikationsnetzes 4 ein einzelnes Datenverarbeitungs- oder Datenendgerät wie beispielsweise ein Computer, ein Display/Bildschirm, eine Videokamera oder ein ähnliches Gerät vorgesehen ist, welches über eine entsprechende Kommunikationsverbindung (drahtgebunden oder auch drahtlos) an die Koppelvorrichtung 5 anschliessbar ist.Further, it is also possible that instead of the communication network 4, a single data processing or data terminal such as a computer, a display / screen, a video camera or similar device is provided which via a corresponding communication connection (wired or wireless) to the coupling device 5 is connectable.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemässes Schienenfahrzeug, welches eine Komposition 6 umfasst, die aus drei fest aneinander gekoppelten Wagen 6.1, 6.2, 6.3 besteht. Zwar können die einzelnen Wagen 6.1, 6.2, 6.3 einer solchen Komposition 6 durchaus voneinander getrennt werden, dies wird typischerweise aber nicht gemacht, sodass die einzelnen Kommunikationsnetze 4.1, 4.2, 4.3 untereinander fest zu einem einzigen, kompositionsweiten Kommunikationsnetz 4 verbunden werden, wie dies schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.Fig. 2 shows a railway vehicle according to the invention, which comprises a composition 6, which consists of three firmly coupled to each carriage 6.1, 6.2, 6.3. Although the individual carriages 6.1, 6.2, 6.3 of such a composition 6 can certainly be separated from each other, this is typically not done, so that the individual communication networks 4.1, 4.2, 4.3 are firmly connected to a single, composition-wide communication network 4, as shown schematically in Fig. 3 is shown.

Fig. 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemässes Schienenfahrzeug mit mehreren Fahrzeugeinheiten, d. h. den einzelnen Wagen 1.1, 1.2, 1.3 sowie einer Lokomotive 7 (oder auch ein Triebwagen) welche zu einem Zug zusammengekoppelt sind. Die Lokomotive 7 umfasst eine an deren Informationsbus 2 angeschlossene Koppelvorrichtung 5.1 und jeder Wagen 3.1, 1.2, 1.3 umfasst zwei Koppelvorrichtungen 5.2 und 5.3, 5.4 und 5.5 sowie 5.6 und 5.7, welche an jeweils einem Ende der Wagen 1.1, 1_2, 1_3 angeordnet sind. Diese Koppelvorrichtungen 5.1 - 5.7 werden im Bridge-Modus betrieben. Die Datensignale werden jeweils nur zwischen zwei benachbarten Koppelvorrichtungen, d. h. zwischen den Koppelvorrichtungen 5.1 und 5.2, den Koppelvorrichtungen 5.3 und 5.4, den Koppelvorrichtungen 5.5 und 5.6 etc. über den Informationsbus 2 übertragen, um jeweils die Kommunikationsnetze 4.1, 4.2, 4.3 benachbarter Fahrzeugeinheiten miteinander zu verbinden. Diese Paare von Koppelvorrichtungen bilden jeweils eine Brücke zwischen den entsprechenden Kommunikationsnetzen 4.1, 4.2, 4.3, über welche die Signale zwischen den einzelnen Kommunikationsnetzen 4.1, 4.2, 4.3 transparent übertragen werden.4 shows a further rail vehicle according to the invention with a plurality of vehicle units, ie the individual cars 1.1, 1.2, 1.3 and a locomotive 7 (or also a railcar) which are coupled together to form a train. The locomotive 7 comprises a coupling device 5.1 connected to its information bus 2, and each carriage 3.1, 1.2, 1.3 comprises two coupling devices 5.2 and 5.3, 5.4 and 5.5, and 5.6 and 5.7, which are arranged at each end of the carriages 1.1, 1_2, 1_3. These coupling devices 5.1 - 5.7 are operated in bridge mode. The data signals are transmitted only between two adjacent coupling devices, ie between the coupling devices 5.1 and 5.2, the coupling devices 5.3 and 5.4, the coupling devices 5.5 and 5.6, etc. via the information bus 2 to each of the communication networks 4.1, 4.2, 4.3 adjacent vehicle units with each other connect. These pairs of coupling devices each form a bridge between the corresponding communication networks 4.1, 4.2, 4.3, via which the signals between the individual communication networks 4.1, 4.2, 4.3 are transmitted transparently.

Die Signale werden daher lediglich auf den kurzen Abschnitten des Informationsbusses 2 zwischen jeweils zwei Koppelvorrichtungen benachbarter Wagen übertragen, was hohe Datenraten ermöglicht, weil die Kanaldämpfung auf diesen kurzen Verbindungsstücken gering und der Signal-Rausch-Abstand entsprechend hoch ist.The signals are therefore transmitted only on the short sections of the information bus 2 between two coupling devices of adjacent cars, which allows high data rates, because the channel attenuation on these short connectors low and the signal-to-noise ratio is correspondingly high.

Die Koppelvorrichtungen 5.1-5.7 sind hierbei mit jeweils einem Tiefpassfilter, nachfolgend auch einfach als Filter bezeichnet, ausgerüstet, welche jeweils auf jener Seite einer Koppelvorrichtung 5.1-5.7 angeordnet sind, welche der Informationsbuskupplung 3 des entsprechenden Wagens 1.1, 1.2, 1.3 bzw. Lokomotive 7 gegenüber liegt. Diese Filter dienen dazu, die Übertragung der breitbandigen Datensignale innerhalb eines Wagens 1.2, 13, 1.4 über den Informationsbus 2 zur jeweils anderen Koppelvorrichtung dieses Wagens 1.2, 1.3, 1.4 zu unterdrücken. Das zwischen diesen Tiefpassfiltern liegende Stück des Informationsbusses 2 jedes Wagens 1.2, 1.3, 1.4 ist deshalb jeweils gestrichelt dargestellt.The coupling devices 5.1-5.7 are in this case each with a low-pass filter, hereinafter also referred to simply as a filter equipped, which are each arranged on that side of a coupling device 5.1-5.7, which the information bus 3 of the corresponding car 1.1, 1.2, 1.3 or locomotive is opposite. These filters serve to suppress the transmission of the broadband data signals within a carriage 1.2, 13, 1.4 via the information bus 2 to the respective other coupling device of this car 1.2, 1.3, 1.4. The lying between these low-pass filters piece of information bus 2 each car 1.2, 1.3, 1.4 is therefore shown in dashed lines.

Bei der Lokomotive 7 ist die Ethernet-Schnittstelle der Koppelvorrichtung 5.1 nicht wie bei den Wagen 1.1, 1.2, 1.3 mit einem Ethernet-Switch (nicht dargestellt), sondern direkt mit einem Datenverarbeitungsgerät, in diesem Fall ein Server 8, verbunden, von welchem aus beispielsweise grosse Datenmengen zu den einzelnen Wgen 1.1, 1.2, 1.3 übertragen werden können. Der Server 8 ist beispielsweise über eine (nicht dargestellte) Verbindung an das Internet angeschlossen, was es einem Fahrgast in einem der Wagen 1.1, 1_2, 1.3 erlaubt, im Internet zu surfen. Oder der Server 8 umfasst einen grossen Speicher, auf welchem die eingangs erwähnten Filme gespeichert sind, von wo sie sich ein Fahrgast in einen Wagen 1.1, 1.2, 1.3 herunterladen und wie erwähnt auf einem persönlichen (oder auch gemeinsamen) Bildschirm anschauen kann.In the locomotive 7, the Ethernet interface of the coupling device 5.1 is not as in the car 1.1, 1.2, 1.3 with an Ethernet switch (not shown), but directly to a data processing device, in this case a server 8, connected, from which For example, large amounts of data can be transmitted to the individual Wgen 1.1, 1.2, 1.3. The server 8 is connected, for example, via a (not shown) connection to the Internet, which allows a passenger in one of the car 1.1, 1_2, 1.3, to surf the Internet. Or the server 8 includes a large memory on which the films mentioned above are stored, from where they can download a passenger in a car 1.1, 1.2, 1.3 and, as mentioned, on a personal (or common) screen.

In Fig. 5 ist der Buskoppler 9 dargestellt, wie er beispielsweise in die Koppelvorrichtungen 5.1-5.7 eingebaut ist. Der Buskoppler 9 ist zur induktiven Kopplung der Datensignale in den bzw. aus dem Informationsbus 2 ausgebildet und weist eine niedrige Induktivität auf. Er umfasst einen ersten Informationsbusanschluss 10 mit zwei Anschlüssen 10.1, 10.2, einen zweiten Informationsbusanschluss 11 mit zwei Anschlüssen 11.1, 11.2, eine Modemschnittstelle 16 mit zwei Anschlüssen 16.1, 16.2, eine Koppelschaltung 12, ein Tiepfassfilter 14 sowie einen zwischen die Koppelschaltung 12 und die Modemschnittstelle 16 geschalteten Transientenschutz 15. Der Buskoppler 9 wird jeweils in den Informationsbus 2 eingeschaltet. Das für die Übertragung der breitbandigen Datensignale verwendete Leiterpaar des Informationsbusses 2 wird hierfür aufgetrennt, und die beiden Enden dieses Leiterpaares werden jeweils an einem der beiden Informationsbusanschlüsse 10, 11 an den Buskoppler 9 angeschlossen. Diese Auftrennung des Informationsbusses erfolgt selbstverständlich bevorzugt zwischen zwei gegebenenfalls ohnehin vorhandenen Steckern, sodass das Kabel nicht beschädigt werden muss.5, the bus coupler 9 is shown, as it is installed, for example, in the coupling devices 5.1-5.7. The bus coupler 9 is designed for inductive coupling of the data signals in and out of the information bus 2 and has a low inductance. It comprises a first information bus terminal 10 with two terminals 10.1, 10.2, a second information bus terminal 11 with two terminals 11.1, 11.2, a modem interface 16 with two terminals 16.1, 16.2, a coupling circuit 12, a Tiepfassfilter 14 and between the coupling circuit 12 and the modem interface 16 switched transient protection 15. The bus coupler 9 is in each case in the Information bus 2 turned on. The conductor pair of the information bus 2 used for the transmission of the broadband data signals is separated for this purpose, and the two ends of this pair of conductors are respectively connected to the bus coupler 9 at one of the two information bus connections 10, 11. This separation of the information bus is of course preferably between two optionally existing anyway plugs so that the cable does not need to be damaged.

Für die induktive Kopplung umfasst die Koppelschaltung 12 zwei Übertrager 13 mit jeweils zwei Wicklungen 13.1, 13.2. Die beiden Anschlüsse 10.1, 10.2 des ersten Informationsbusanschlusses 10 sind mit je einem Ende der Wicklungen 13.1 verbunden und die beiden anderen Enden der Wicklungen 13.1 sind via das Tiefpassfilter 14 mit dem zweiten Informationsbusanschluss 11 verbunden. Jeweils ein Ende der Wicklungen 13.2 beider Übertrager 13 sind direkt miteinander verbunden und das jeweils andere Ende der Wicklungen 13.2 ist mit je einem der Anschlüsse 16.1, 16.2 der Modemschnittstelle 16 verbunden.For the inductive coupling, the coupling circuit 12 comprises two transformers 13, each with two windings 13.1, 13.2. The two terminals 10.1, 10.2 of the first information bus terminal 10 are connected to one end of the windings 13.1 and the two other ends of the windings 13.1 are connected via the low-pass filter 14 to the second information bus terminal 11. In each case one end of the windings 13.2 of both transformers 13 are connected directly to one another and the respective other end of the windings 13.2 is connected to one of the connections 16.1, 16.2 of the modem interface 16.

Das Tiefpassfilter 14 umfasst je eine Induktivität 14.1 in den Verbindungsleitungen zwischen den Enden der Wicklungen 13.1 zu den Anschlüssen 11.1, 11.2 des zweiten Informationsbusanschlusses 11 sowie je eine Kapazität 14.2 zwischen den beiden Enden der Wicklungen 13.1 bzw. zwischen den beiden Anschlüssen 11.1, 11.2 des zweiten Informationsbusanschlusses 11. Die induktivität der beiden Induktivitäten 14.1 beträgt beispielsweise jeweils 10 µH. Die Kapazität der beiden Kapazitäten 14.2 beträgt beispielsweise jeweils 10nF.The low-pass filter 14 each comprises an inductance 14.1 in the connecting lines between the ends of the windings 13.1 to the terminals 11.1, 11.2 of the second information bus terminal 11 and a respective capacitance 14.2 between the two ends of the windings 13.1 and between the two terminals 11.1, 11.2 of the second Informationsbusanschlusses 11. The inductance of the two inductors 14.1, for example, each 10 μH. The capacity of the two capacitances 14.2 is, for example, 10 nF in each case.

Um das Übersprechen via die Aderkapazitäten und Gegeninduktivitäten zu reduzieren, können bei den übrigen Adern des Informationsbusses auch weitere Filterelemente vorgesehen sein. Zu der Kapazität 14.2 zwischen den beiden Enden der Wicklungen 13.1 ist zu erwähnen, dass diese nicht nur zum Tiefpassfilter gehört, sondern auch Teil der Koppelschaltung ist und dort quasi einen HF-Kurzschluss bildet.In order to reduce crosstalk via the core capacitances and mutual inductances, other filter elements can also be provided in the other wires of the information bus. It should be mentioned with regard to the capacitance 14.2 between the two ends of the windings 13.1 that this not only belongs to the low-pass filter, but is also part of the coupling circuit and virtually forms an HF short-circuit there.

Der Transientenschutz 15 umfasst vier Dioden 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 in einer Vollbrückenschaltung sowie einer Schottky-Diode 15.5, deren Anode mit den Anoden der Dioden 15.1, 15.2 und deren Kathode mit den Kathoden der Dioden 15.3, 15.4 verbunden ist. Die Kathoden der Diode 15.1 bzw. 15.2 sind jeweils mit den Anoden der Dioden 15.3 bzw. 15.4 zusammengelegt und einerseits mit dem freien Ende je einer der Wicklungen 13.2 wie andererseits auch mit je einem der Anschlüsse 16.1, 16.2 der Modemschnittstelle 16 verbunden.The transient protection 15 comprises four diodes 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 in a full bridge circuit and a Schottky diode 15.5 whose anode is connected to the anodes of the diodes 15.1, 15.2 and whose cathode is connected to the cathodes of the diodes 15.3, 15.4 is. The cathodes of the diode 15.1 and 15.2 are respectively combined with the anodes of the diodes 15.3 and 15.4 and connected on the one hand to the free end of each of the windings 13.2 as on the other hand with one of the terminals 16.1, 16.2 of the modem interface 16.

Bei diesem Tiefpassfilter resultiert eine Kennlinie, bei welcher niederfrequente Signale unterhalb von 100 kHz ungedämpft das Filter passieren, bei welcher jedoch bei einer Frequenz von 1.5 MHz bereits eine Dämpfung von 40 dB resultiert.This low-pass filter results in a characteristic curve in which low-frequency signals below 100 kHz pass undamped through the filter, but at a frequency of 1.5 MHz already results in an attenuation of 40 dB.

Für die Übertragung der breitbandigen Datensignale sollte wie weiter oben bereits erwähnt eine Übertragungstechnologie verwendet werden, welche einige bestimmte Eigenschaften aufweist, damit sie mit der bestehenden schmalbandigen Datenübertragung über den Informationsbus koexistieren kann. So sollte sie für die Übertragung von breitbandigen Datensignalen beispielsweise ausschliesslich den Frequenzbereich über 1 MHz verwenden, sollte eine effiziente Kanalcodierung mit einer starken Fehlerkorrektur aufweisen und sie sollte für eine effiziente Kanalausnutzung möglichst ein adaptives, trägerselektives Bitloading ermöglichen.For the transmission of the broadband data signals, as already mentioned above, a transmission technology should be used which has some specific properties so that it can coexist with the existing narrowband data transmission over the information bus. For example, for the transmission of broadband data signals, it should only use the frequency range above 1 MHz, should have efficient channel coding with a strong error correction, and should allow for efficient channel utilization as far as possible an adaptive, carrier-selective bit loading.

Ein Beispiel für eine derartige Übertragungstechnologie sind die für die hochbitratige Datenübertragung über Stromversorgungsnetze entwickelten, sogenannten PLC (power line communication) - Technologien.An example of such a transmission technology are the so-called PLC (power line communication) technologies developed for high bit-rate data transmission via power supply networks.

Eine solche PLC-Übertragungstechnologie wird daher bevorzugt zur Realisierung der Erfindung eingesetzt. Die Datenübertragung erfolgt z. B. mit einem codierten OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) Übertragungsverfahren mit bis über 1000 Unterträgern in einem Frequenzraster von einigen kHz. Hierbei ist jeder Unterträger QAM (quadrature amplitude modulation) moduliert mit einem Symbolalphabet (bit loading), welches den spezifischen Kanalbedingungen bei der jeweiligen Unterfrequenz angepasst wird. Dies erlaubt eine optimale Ausnutzung des freuqenz- und zeitselektiven Kanals und ermöglicht zudem eine scharf definierte Spektrumsmaskierung, beispielsweise um EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) - kritische Frequenzbereiche auszublenden. Die technischen Daten dieser Technologie sind im Einzelnen:

Modulation:
OFDM mit 4 bis 1024 QAM-modulierten Unterträgern
Kanalcodierung
concatenated Reed-Solomon + 4D Trellis
Betriebsfrequenzbereich:
2 bis 34 MHz, wobei das Sendespektrum beliebig maskierbar ist,
Sendeleistung:
ca. -50 d8m/Hz (was in der vollen Bandbreite ca. 200 mW ergibt),
Kanaladaptivität:
bit loading 2 bis 10 bit pro Unterträger
spektrale Effizienz:
maximal 7 bit/Hz (netto)
Datendurchsatz:
maximal 205 Mbit/s (auf dem physical layer)
Netto-Datendurchsatz:
maximal ca. 120 Mbit/s (TCP)
Leitungsdämpfung:
ca. 40 dB bei maximalem Datendurchsatz (falls keine Störungen vorhanden sind und ohne Spektrumsmaskierung) ca. 70 dB bei 20% des maximalen Durchsatzes
Such a PLC transmission technology is therefore preferably used to implement the invention. The data transfer takes place z. B. with a coded OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) transmission method with up to 1000 subcarriers in a frequency grid of a few kHz. Here, each subcarrier QAM (quadrature amplitude modulation) is modulated with a symbol alphabet (bit loading), which is adapted to the specific channel conditions at the respective sub-frequency. This allows optimal utilization of the frequency- and time-selective channel and also allows a sharply defined spectrum masking, for example to suppress EMV (electromagnetic compatibility) - critical frequency ranges. The technical data of this technology are in detail:
Modulation:
OFDM with 4 to 1024 QAM modulated subcarriers
channel coding
concatenated Reed-Solomon + 4D Trellis
Operating frequency range:
2 to 34 MHz, the transmission spectrum being arbitrarily maskable,
Transmission power:
about -50 d8m / Hz (which in the full bandwidth is about 200 mW),
Kanaladaptivität:
bit loading 2 to 10 bits per subcarrier
spectral efficiency:
maximum 7 bit / Hz (net)
Data throughput:
maximum 205 Mbit / s (on the physical layer)
Net data throughput:
maximum approx. 120 Mbit / s (TCP)
Attenuation:
approx. 40 dB at maximum data throughput (if no interference is present and without spectrum masking) approx. 70 dB at 20% of the maximum throughput

D. h. die mittels Ethernet-Protokoll über die Kommunikationsnetze der Fahrzeugeinheiten übertragenen Daten werden von einer Koppelvorrichtung (bzw. dessen Modem-Teil) ausgepackt und, um sie mittels eines PLC-spezifischen Protokolls über den Informationsbus zu übertragen, erneut verpackt. Empfangsseitig wiederholt sich dieser Umverpackungsvorgang und die Nutzdaten erscheinen wiederum an der Ethernet Schnittstelle der Koppelvorrichtung. Die entsprechende Latenzzeit beträgt typischerweise weniger als 10 ms. Weiter kann die verwendete Technologie beispielsweise auch spezielle Netzwerkprotokolle wie TCP/IP, DHCP, FTP, VLAN, http, STP, SNMP unterstützen. Diese Protokolle dienen beispielsweise für das Auslesen von Diagnostikdaten, zur automatischen IP-Adressvergabe, für den File-Transfer, als Zugangsschutz sowie für das Netzwerkmanagement. Zudem können die über den Informationsbus typischerweise offen übertragenen Nutzdaten mit einem entsprechenden Algorithmus (z. B. 802.1 Q VLAN, DES/3DES) verschlüsselt werden. Die Koppelvorrichtungen können auch über mehrere Schnittstellen verfügen (z.B. UPA powerline, 10/100 base-T, RS232).Ie. the data transmitted by Ethernet protocol over the communication networks of the vehicle units are unpacked by a coupling device (or its modem part) and, in order to transmit them via the information bus by means of a PLC-specific protocol, are repackaged. At the receiving end, this repacking process is repeated and the user data again appear on the Ethernet interface of the coupling device. The corresponding latency is typically less than 10 ms. Furthermore, the technology used can also support special network protocols such as TCP / IP, DHCP, FTP, VLAN, http, STP, SNMP. These protocols are used, for example, for reading diagnostics data, for automatic IP address assignment, for file transfer, as access protection and for network management. In addition, the payload data typically transmitted openly via the information bus can be encrypted with a corresponding algorithm (eg 802.1 Q VLAN, DES / 3DES). The coupling devices may also have multiple interfaces (e.g., UPA powerline, 10/100 base-T, RS232).

In Fig. 6 ist ein weiteres Schienenfahrzeug dargestellt. Dieses umfasst mehrere Kompositionen 20.1, 20.2, 20.3 mit jeweils mehreren Wagen 20.11, 20.12, 20.13, 20.14, 20.21, 20.22, 20.23, 20.24, 20.31. Jeder Wagen umfasst einen Informationsbus 2, welche durch die Informationsbuskupplungen 3 an jedem Wagen zu einem kompositionsübergreifenden, d. h. schienenfahrzeugweiten Informationsbus 2 zusammengeschaltet sind. Weiter umfasst jeder Wagen ein Ethernet-Netz 17.1, wobei jeweils die zwei Ethernet-Netze 17.1 benachbarter Wagen innerhalb einer Komposition 20.1, 20.2, 20.3 miteinander verbunden sind, sodass diese Ethernet-Netze 17.1 sämtlicher Wagen einer Komposition 20.1, 20.2, 20.3 zu einem gemeinsamen, kompositionsinternen, d. h. kompositionsweiten Ethernet 17.0 zusammengeschlossen sind. Weiter umfasst jede Komposition zwei im Bridge-Modus betriebene Koppelvorrichtungen 5.8, welche wiederum jeweils an den Enden jeder Komposition angeordnet sind und ein Tiefpassfilter umfassen.In Fig. 6, another rail vehicle is shown. This comprises several compositions 20.1, 20.2, 20.3 each with a plurality of carriages 20.11, 20.12, 20.13, 20.14, 20.21, 20.22, 20.23, 20.24, 20.31. Each cart includes an information bus 2, which are interconnected by the information bus couplings 3 on each car to a cross-composition, ie rail vehicle-wide information bus 2. Each cart further comprises an Ethernet network 17.1, with each of the two Ethernet networks 17.1 of adjacent carriages within a composition 20.1, 20.2, 20.3 being interconnected, so that these Ethernet networks 17.1 of all carriages of a composition 20.1, 20.2, 20.3 become one common , composition-internal, ie composition-wide Ethernet 17.0 are combined. Furthermore, each composition comprises two coupling devices 5.8 operated in bridge mode, which in turn are respectively arranged at the ends of each composition and comprise a low-pass filter.

Bei der Übertragung von breitbandigen Datensignalen, beispielsweise von der ersten Komposition 20.1 zur zweiten Komposition 20.2, werden diese Datensignale etwa im Server 8 des Wagens 20.11 (welcher in diesem Fall ein Triebwagen dieses Schienenfahrzeugs ist), erzeugt und via das Ethernet-Netz 17.0 dieser Komposition 20.1 zur Koppelvorrichtung 5.8 im Wagen 20.14 am anderen Ende dieser Komposition 20,1 übertragen. Diese empfängt das Datensignal, koppelt es in den Informationsbus 2 ein, wo es über die Informationsbuskupplung 3 zwischen den Kompositionen 20.1 und 20.2 hinweg zur benachbarten Koppelvorrichtung 5.8 im Wagen 20.21 übertragen wird. Diese koppelt das Datensignal aus dem Informationsbus 2 aus und sendet es über das Ethernet-Netz 4 dieser Komposition 20.2 an den gewünschten Ort innerhalb dieser Komposition.During the transmission of broadband data signals, for example from the first composition 20.1 to the second composition 20.2, these data signals are generated approximately in the server 8 of the wagon 20.11 (which in this case is a railcar of this rail vehicle) and via the Ethernet network 17.0 of this composition 20.1 transmitted to the coupling device 5.8 in the car 20.14 at the other end of this composition 20.1. The latter receives the data signal, couples it into the information bus 2, where it is transmitted via the information bus coupling 3 between the compositions 20.1 and 20.2 to the adjacent coupling device 5.8 in the carriage 20.21. This decouples the data signal from the information bus 2 and sends it via the Ethernet network 4 of this composition 20.2 to the desired location within this composition.

Das Tiefpassfilter der Koppelvorrichtung 5.8 im Wagen 20.14 verhindert hierbei, dass das Datensignal über den kompositionsinternen Informationsbus 2 zur Koppelvorrichtung 5.8 im Wagen 20.11 übertragen wird. Entsprechend verhindert das Tiefpassfilter der Koppelvorrichtung 5.8 im Wagen 20.21, dass das Datensignal über den kompositionsinternen Informationsbus Z zur Koppelvorrichtung 5.8 im Wagen 20.14 übertragen wird. Die breitbandigen Datensignale werden auf dem Informationsbus 2 folglich nur jeweils über die Informationsfausabschnitte 2.1 zwischen zwei benachbarten Koppelvorrichtungen 5.8 zweier aufeinander folgenden Kompositionen 20.1 und 20.2 bzw. 20.2 und 20.3 übertragen.In this case, the low-pass filter of the coupling device 5.8 in the carriage 20.14 prevents the data signal from being transmitted via the composition-internal information bus 2 to the coupling device 5.8 in the carriage 20.11. Accordingly, the low-pass filter of the coupling device 5.8 in the carriage 20.21 prevents the data signal from being transmitted via the composition-internal information bus Z to the coupling device 5.8 in the carriage 20.14. Consequently, the broadband data signals are transmitted on the information bus 2 only via the information section sections 2.1 between two adjacent coupling devices 5.8 of two successive compositions 20.1 and 20.2 or 20.2 and 20.3.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Ethernet-Netzes 17, das durch die Zusammenschaltung der einzelnen, kompositionsinternen Ethernet-Netze 17.0 des Schienenfahrzeugs aus Fig. 6 mittels der im Bridge-Modus betriebenen Koppelvorrichtungen 5.8 entsteht.Fig. 7 shows a schematic representation of the Ethernet network 17, by the interconnection of the individual, compositionally internal Ethernet networks 17.0 of the rail vehicle from Fig. 6 by means of operated in bridge mode coupling devices 5.8 arises.

Jeder Wagen umfasst wenigstens einen Ethernet-Switch 21, welcher jeweils mit dem Ethernet-Switch 21 eines anderen Wagens derselben Komposition durch ein entsprechendes Ethernet-Kabel 22 verbunden ist. Im vorliegenden Beispiel ist am Ethernet-Switch 21 des Wagens 20.11 der Server 8 angeschlossen. Weiter ist dieser Ethernet-Switch 21 des Wagens 20.11 mit den Ethernet-Switches 21 der Wagen 20.12 und 20.13 verbunden, welche wiederum ihrerseits mit dem Ethemet-Switch 21 des Wagens 20.14 verbunden sind. Am Ethernet-Switch 21 dieses Wagens 20.14 ist die Koppelvorrichtung 5.8 dieses Wagens angeschlossen. Diese wiederum ist über den Informationsbusabschnitt 2.1 zwischen den Kompositionen 20.1 und 20.2 mit der Koppelvorrichtung 5.8 des Wagens 20.21 verbunden. Die Ethemet-Switches 21 der Wagen 20.11, 20.12, 20.13 und 20.14 sind durch die Ethernet-Kabel 22 folglich zu einem ringförmigen Ethernet 17.0 zusammengeschlossen.Each cart includes at least one Ethernet switch 21, each connected to the Ethernet switch 21 of another cart of the same composition by a corresponding Ethernet cable 22. In the present example, the server 8 is connected to the Ethernet switch 21 of the car 20.11. Further, this Ethernet switch 21 of the car 20.11 is connected to the Ethernet switches 21 of the car 20.12 and 20.13, which in turn are in turn connected to the Ethemet switch 21 of the car 20.14. On the Ethernet switch 21 of this carriage 20.14 the coupling device 5.8 of this car is connected. This in turn is connected via the information bus section 2.1 between the compositions 20.1 and 20.2 with the coupling device 5.8 of the car 20:21. The ethernet switches 21 of the carriages 20.11, 20.12, 20.13 and 20.14 are thus joined together by the Ethernet cables 22 to form an annular Ethernet 17.0.

In analoger Weise sind die Ethernet-Switches 21 der Wagen 20.21, 20.22, 20.23 und 20.24 der Komposition 20.2 durch die Ethernet-Kabel 22 zu einem weiteren, ringförmigen Ethernet-Netz 17.0 verbunden, wobei die beiden Ethernet-Netze 17.0 der Kompositionen 20.1 und 20.2 durch die Koppelvorrichtungen 5.8 der Wagen 20.14 bzw. 20.21 sowie den dazwischen liegenden Informationsbusabschnitt 2.1 zu dem schienenfahrzeugweiten, d. h. kompositionsübergreifenden Ethernet-Netz 17 zusammengefügt sind.Analogously, the Ethernet switches 21 of the car 20.21, 20.22, 20.23 and 20.24 of the composition 20.2 are connected by the Ethernet cable 22 to another annular Ethernet network 17.0, wherein the two Ethernet networks 17.0 of the compositions 20.1 and 20.2 through the coupling devices 5.8 of the car 20.14 and 20.21 and the intermediate information bus section 2.1 to the rail vehicle-wide, d. H. cross-composition Ethernet network 17 are joined together.

Selbstverständlich ist es auch möglich, dass pro Wagen zusätzliche Ethernet-Switches 21 vorhanden sind, welche in die kompositionsintemen Ethernet-Netze 17.0 eingeschaltet sind.Of course, it is also possible that per car additional Ethernet switches 21 are present, which are turned on in the composition Intemen Ethernet networks 17.0.

Mit Hilfe von entsprechenden, bekannten, auf Ethernet basierenden Protokollen (wie beispielsweise dem LLDP (link layer discovery protocol) lässt sich die Struktur eines solchen Ethernet-Netzes 17 bestimmen. Das LLDP ist beispielsweise in der Veröffentlichung "Die Entdeckung der Netzwerk-Topologie", Markus Rentschler, Elektronik 24/2005 näher beschrieben. Daraus wiederum kann dann, beispielsweise vom Server 8, die Reihenfolge der einzelnen Wagen des gesamten Schienenfahrzeugs bestimmt werden.With the aid of corresponding, known, Ethernet-based protocols (such as the LLDP (link layer discovery protocol), it is possible to determine the structure of such an Ethernet network 17. The LLDP is described, for example, in the publication "The Discovery of the Network Topology", Markus Rentschler, Elektronik 24/2005 In turn, the order of the individual wagons of the entire rail vehicle can then be determined, for example by the server 8.

Jeder Wagen besitzt hierfür in der Regel eine eigene Bezeichnung, typischerweise in Form einer Nummer, welche in einem Speicher dieses Wagens, beispielsweise in einem Switch per Dongle abgespeichert ist.Each car usually has its own name, typically in the form of a number, which is stored in a memory of this car, for example in a switch via dongle.

Im Gegensatz dazu muss die Reihenfolge der Wagen bei dem in Fig. 8 dargestellten Beispiel auf andere Weise ermittelt werden. In diesem Beispiel werden die in den Wagen 20.4, 20.5, 20.6, 20.7 vorhandenen Koppelvorrichtungen 5.8 nämlich im Bus-Modus betrieben, sodass der Informationsbus 2 als Backbone für die Übertragung von breitbandigen Datensignalen zwischen zwei beliebigen, irgendwo an den Informationsbus 2 angeschlossenen Koppelvorrichtungen 5.8 dient. Die Ethernet-Netze 17.1 der einzelnen Wagen, sind daher nicht zu einem wagenübergreifenden Ethernet-Netz zusammengeschlossen, weshalb das LLDP für die Reihenfolgebestimmung nicht verwendet werden kann.In contrast, in the example shown in Fig. 8, the order of the carriages must be determined otherwise. In this example, the existing in the car 20.4, 20.5, 20.6, 20.7 coupling devices 5.8 namely operated in bus mode, so that the information bus 2 serves as a backbone for the transmission of broadband data signals between any two, anywhere connected to the information bus 2 coupling devices 5.8 , The Ethernet networks 17.1 of the individual cars, are therefore not combined to a cross-cart Ethernet network, which is why the LLDP for the order determination can not be used.

In diesem Beispiel wird die Reihenfolge der einzelnen Wagen durch eine Messung der Empfangspegel der einzelnen Koppelvorrichtungen 5.8 bestimmt. D.h. über den Informationsbus 2 werden Datensignale mit jeweils einem bestimmten Sendepegel übertragen und bei der empfangenden Koppelvorrichtung 5.8 wird der Pegel des empfangenen Datensignals bestimmt. Aus dem bekannten Sendepegel und dem gemessenen Empfangspegel wird dann die Reihenfolge zwischen den beiden beteiligten Koppelvorrichtungen 5.8 bestimmt. Aus der Reihenfolge der Koppelvorrichtungen 5.8 lässt sich anschliessend die Reihenfolge der Wagen bestimmen. Das Ganze erfolgt typischerweise so, dass die Signaldäpmpfung bei der Übertragung der Datensignale zwischen einer bestimmten Koppelvorrichtung 5.8 und den anderen, vorhandenen Koppelvorrichtungen 5.8 bestimmt wird. Die bestimmte Koppelvorrichtung 5.8, welche für diese Bestimmung der Empfangspegel verwendet wird, ist typischerweise jene im vordersten Wagen 20.4 (typischerweise eine Lokomotive oder ein Triebwagen) und wird auch als Master bezeichnet. Die restlichen Koppelvorrichtungen werden dann in der Regel als Slaves bezeichnet.In this example, the order of the individual cars is determined by measuring the reception levels of the individual coupling devices 5.8. That Data signals, each with a specific transmission level, are transmitted via the information bus 2 and the level of the received data signal is determined at the receiving coupling device 5.8. The sequence between the two participating coupling devices 5.8 is then determined from the known transmission level and the measured reception level. From the order of coupling devices 5.8 can then determine the order of the car. The whole thing is typically done so that the signal attenuation is determined during the transmission of the data signals between a particular coupling device 5.8 and the other existing coupling devices 5.8. The particular coupling device 5.8 used for this determination of receive levels is typically that in the foremost carriage 20.4 (typically a locomotive or a railcar) and is also referred to as a master. The remaining coupling devices are then usually referred to as slaves.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass es die Erfindung in einem Schienenfahrzeug, bei welchem die einzelnen Fahrzeugeinheiten über einen für schmalbandige Datenübertragung ausgelegten Informationsbus verfügen, der über entsprechende Informationsbuskupplungen zu einem schienenfahrzeugweiten Informationsbus zusammengeschaltet ist, erlaubt, eine Übertragung von Datensignalen mit einer hohen Bandbreite sowie im Frequenzbereich über 1 MHz sowohl innerhalb einer Fahrzeugeinheit, als auch zwischen mehreren Fahrzeugeinheiten zu realisieren.In summary, it can be stated that the invention in a rail vehicle in which the individual vehicle units have an information bus designed for narrow-band data transmission, which is interconnected via corresponding information bus couplings to form a rail vehicle-wide information bus, allows to realize a transmission of data signals with a high bandwidth and in the frequency range above 1 MHz both within a vehicle unit, as well as between several vehicle units.

Claims (16)

Schienenfahrzeug mit einer oder mehreren Fahrzeugeinheiten, welche jeweils einen oder mehrere Wagen umfassen, a) wobei wenigstens eine Fahrzeugeinheit einen für eine schmalbandige Datenübertragung ausgelegten, einheitsinternen Informationsbus umfasst, b) und die wenigstens eine Fahrzeugeinheit an einem ihrer Enden eine Informationsbuskupplung umfasst, mittels welcher der einheitsinterne Informationsbus dieser wenigstens einen Fahrzeugeinheit mit einem einheitsinternen Informationsbus einer anderen Fahrzeugeinheit zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammenschaltbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
c) die wenigstens eine Fahrzeugeinheit mindestens eine Koppelvorrichtung umfasst, d) welche an den einheitsinternen Informationsbus der wenigstens einen Fahrzeugeinheit angeschlossen ist, e) und mit welcher breitbandige Datensignale aus dem einheitsinternen Informationsbus auskoppelbar bzw. in den einheitsinternen Informationsbus einkoppelbar und über den einheitsinternen Informationsbus übertragbar sind.
Rail vehicle having one or more vehicle units, each comprising one or more cars, a) at least one vehicle unit comprising a unit-internal information bus designed for narrow-band data transmission, b) and the at least one vehicle unit comprises an information bus coupling at one of its ends, by means of which the unit-internal information bus of this at least one vehicle unit can be interconnected with a unit-internal information bus of another vehicle unit to form a unit-comprehensive information bus,
characterized in that
c) the at least one vehicle unit comprises at least one coupling device, d) which is connected to the unit-internal information bus of the at least one vehicle unit, e) and with which broadband data signals can be decoupled from the unit-internal information bus or coupled into the unit-internal information bus and transmitted via the unit-internal information bus.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Fahrzeugeinheit eine einheitsinterne Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Datensignalen, insbesondere eine Kommunikationseinrichtung für eine breitbandige Datenübertragung , umfasst, die Koppelvorrichtung an die einheitsinterne Kommunikationseinrichtung angeschlossen ist und die Datensignale mit der Koppelvorrichtung aus der einheitsinternen Kommunikationseinrichtung aus- und in den einheitsinternen Informationsbus einkoppelbar bzw. aus dem einheitsinternen Informationsbus aus- und in die einheitsinternen Kommunikationseinrichtung einkoppelbar sind.Rail vehicle according to claim 1, wherein the at least one vehicle unit comprises a unit-internal communication device for transmitting data signals, in particular a communication device for a broadband data transmission, the coupling device is connected to the unit-internal communication device and the data signals with the coupling device from the unit-internal communication device off and in the unit-internal information bus can be coupled or from the unit-internal Information bus off and can be coupled into the unit-internal communication device. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der einheitsinterne Informationsbus wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: a) er ist ungeschirmt, b) er weist für Frequenzen über 1 MHz eine schlechte Symmetrie auf, c) er umfasst Verzweigungen, d) er weist an seinen Enden eine Totalreflexion auf, e) er weist inhomogene charakteristische Leitungsimpedanzen auf, f) er weist eine hohe Laufzeitdispersion auf. Rail vehicle according to one of claims 1 or 2, wherein the unit-internal information bus has at least one of the following properties: a) he is unshielded, b) it has poor symmetry for frequencies above 1 MHz, c) it includes branches, d) it has a total reflection at its ends, e) it has inhomogeneous characteristic line impedances, f) it has a high transit time dispersion. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-3, mit zwei benachbarten Fahrzeugeinheiten, welche je eine einheitsinterne Kommunikationseinrichtung, einen einheitsinternen Informationsbus sowie an einem ihrer Enden eine Informationsbuskupplung umfassen, die beiden einheitsinternen Informationsbusse mit den Informationsbuskupplungen zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammengeschaltet sind und die Koppelvorrichtungen in einem Bridge-Modus betreibbar sind, in welchem die breitbandigen Datensignale zwischen den einheitsinternen Kommunikationseinrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten mit einer Punkt-zu-Punkt Übertragung über den einheitsübergreifenden Informationsbus übertragbar sind, wobei die Koppelvorrichtungen jeweils bevorzugt an jenem Ende einer Fahrzeugeinheit mit der Informationsbuskupplung angeordnet sind.Rail vehicle according to one of claims 1-3, comprising two adjacent vehicle units, each comprising an in-unit communication device, a unit-internal information bus and at one of its ends an information bus coupling, the two unit-internal information buses are interconnected with the information bus couplings to a unitary information bus and the coupling devices in one Bridge mode are operable in which the broadband data signals between the unit-internal communication devices of the two vehicle units with a point-to-point transmission over the cross-unit information bus are transferable, wherein the coupling devices are each preferably arranged at that end of a vehicle unit with the Informationbuskupplung. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, wobei jede Koppelvorrichtung ein Tiefpassfilter umfasst, welches typischerweise eine Grenzfrequenz von weniger als 1 MHz aufweist und auf einer von der Informationsbuskupplung abgewandten Seite der Koppelvorrichtung in den einheitsinternen Informationsbus geschaltet ist, sodass eine Ausbreitung der breitbandigen Datensignale auf dem einheitsinternen Informationsbus von der Koppelvorrichtung in Richtung weg von der Informationsbuskupplung unterdrückbar ist.Rail vehicle according to claim 4, wherein each coupling device comprises a low pass filter, which typically has a cutoff frequency of less than 1 MHz and on a side facing away from the information bus coupling side of the coupling device is connected in the unit-internal information bus, so that a propagation of the broadband data signals on the unit-internal information bus from the coupling device in the direction away from the information bus coupling can be suppressed. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-3, mit zwei Fahrzeugeinheiten, welche je einen einheitsinternen Informationsbus sowie an einem ihrer Enden eine informationsbuskupplung umfassen, die beiden einheitsinternen Informationsbusse mit den Informationsbuskupplungen zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammengeschaltet sind und die Koppelvorrichtungen in einem Bus-Modus betreibbar sind, in welchem die breitbandigen Datensignale mit einer Punkt-zu-Multipunkt Übertragung über den einheitsübergreifenden Informationsbus übertragbar sind.A rail vehicle according to any one of claims 1-3, comprising two vehicle units each comprising an in-unit information bus and an information bus coupling at one of its ends, the two in-unit information buses interconnecting with the information bus couplings to a unitary information bus, and the coupling apparatus operable in a bus mode in which the broadband data signals can be transmitted with a point-to-multipoint transmission via the cross-unit information bus. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6, wobei die beiden Fahrzeugeinheiten je eine einheitsinterne Kommunikationseinrichtung umfassen, die Koppelvorrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten jeweils an die einheitsinterne Kommunikationseinrichtung angeschlossen sind und die breitbandigen Datensignale von bzw. zu einer an eine einheitsinterne Kommunikationseinrichtung angeschlossenen Datenverarbeitungsvorrichtung übertragbar sind.Rail vehicle according to claim 6, wherein the two vehicle units each comprise a unit-internal communication device, the coupling devices of the two vehicle units are respectively connected to the unit-internal communication device and the broadband data signals from or to a data processing device connected to a unit-internal communication device are transferable. Schienenfahrzeug nach Anspruch 7, wobei wenigstens eine Koppelvorrichtung in einem Repeater-Mode betreibbar ist, in welchem die breitbandigen Datensignale einer ersten Koppelvorrichtung von dieser wenigstens einen Koppelvorrichtung empfangen, regeneriert und an eine nächste Koppelvorrichtung übertragbar sind.Rail vehicle according to claim 7, wherein at least one coupling device is operable in a repeater mode in which receive the broadband data signals of a first coupling device of this at least one coupling device, regenerated and transferable to a next coupling device. Verfahren zur Datenübertragung in einem Schienenfahrzeug mit einer oder mehreren Fahrzeugeinheiten, welche jeweils einen oder mehrere Wagen sowie je einen für eine schmalbandige Datenübertragung ausgelegten, einheitsinternen Informationsbus umfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass f) breitbandige Datensignale über den einheitsinternen Informationsbus übertragen werden, g) indem die breitbandigen Datensignale mit einer ersten Koppelvorrichtung einer der Fahrzeugeinheiten in den einheitsinternen Informationsbus eingekoppelt, über den einheitsinternen Informationsbus übertragen und mit einer zweiten Koppelvorrichtung einer der Fahrzeugeinheiten aus dem einheitsinternen Informationsbus ausgekoppelt werden.
Method for data transmission in a rail vehicle with one or more vehicle units, which in each case comprise one or more carriages and one unit-specific information bus designed for narrow-band data transmission,
characterized in that f) broadband data signals are transmitted via the in-unit information bus, g) by the broadband data signals coupled to a first coupling device of one of the vehicle units in the unit-internal information bus, transmitted via the unit-internal information bus and coupled to a second coupling device of one of the vehicle units from the unit-internal information bus.
Verfahren nach Anspruch 9 in einem Schienenfahrzeug mit zwei benachbarten Fahrzeugeinheiten, wobei die einheitsintemen Informationsbusse der beiden Fahrzeugeinheiten mittels Informationsbuskupplungen der Fahrzeugeinheiten zu einem einheitsübergreifenden Informationsbus zusammengeschaltet werden und die breitbandigen Datensignale von einer ersten Koppelvorrichtung einer ersten Fahrzeugeinheit über den einheitsübergreifenden Informationsbus zu einer zweiten Koppelvorrichtung einer zweiten Fahrzeugeinheit übertragen werden.The method of claim 9 in a rail vehicle with two adjacent vehicle units, wherein the Einheitsintemen information buses of the two vehicle units are interconnected by means of information bus couplings of the vehicle units to a unitary information bus and the broadband data signals from a first coupling device of a first vehicle unit via the unitary information bus to a second coupling device of a second Vehicle unit to be transferred. Verfahren nach Anspruch 10 in einem Schienenfahrzeug mit zwei benachbarten Fahrzeugeinheiten, welche je eine einheitsinterne Kommunikationseinrichtung umfassen, wobei a) die breitbandigen Datensignale zwischen den beiden Kommunikationseinrichtungen übertragen werden, indem b) die breitbandigen Datensignale mit der ersten Koppelvorrichtung von der einheitsinternen Kommunikationseinrichtung der ersten Fahrzeugeinheit empfangen, c) über den einheitsübergreifenden Informationsbus zur zweiten Koppelvorrichtung übertragen und d) von der zweiten Koppelvorrichtung der einheitsinternen Kommunikationseinrichtung der zweiten Fahrzeugeinheit zugeführt werden. The method of claim 10 in a rail vehicle with two adjacent vehicle units, each comprising a unit-internal communication device, wherein a) the broadband data signals between the two communication devices are transmitted by b) receiving the broadband data signals with the first coupling device from the in-unit communication device of the first vehicle unit, c) transmitted via the unitary information bus to the second coupling device and d) are supplied from the second coupling device of the unit-internal communication device of the second vehicle unit. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-11, wobei die einheitsinternen Kommunikationseinrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten mittels der Koppelvorrichtungen zu einem einheitsübergreifenden Kommunikationsnetz zusammengeschaltet werden, indem die Koppelvorrichtungen in einem Bridge-Modus betrieben und die breitbandigen Datensignale zwischen den einheitsinternen Kommunikationseinrichtungen der beiden Fahrzeugeinheiten mittels einer Punkt-zu-Punkt Übertragung übertragen werden.Method according to one of claims 10-11, wherein the unit-internal communication devices of the two vehicle units are interconnected by means of the coupling devices to a cross-unit communication network by the coupling devices operated in a bridge mode and the broadband data signals between the unit-internal communication devices of the two vehicle units by means of a point to-point transmission are transmitted. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, wobei ein schmalbandiges Datensignal über den Informationsbus zwischen den benachbarten Fahrzeugeinheiten übertragen wird und ein Informationsgehalt des schmalbandigen Datensignals zum Zweck einer Redundanz mittels der Koppelvorrichtungen im Wesentlichen gleichzeitig als Teil eines breitbandigen Datensignals über den einheitsübergreifenden Informationsbus zwischen den Fahrzeugeinheiten übertragen wird.A method according to any one of claims 10-12, wherein a narrowband data signal is transmitted over the information bus between the adjacent vehicle units and an information content of the narrowband data signal for the purpose of redundancy by means of the coupling devices substantially simultaneously as part of a broadband data signal over the unitary information bus between the vehicle units is transmitted. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-11, wobei die Koppelvorrichtungen in einem Bus-Modus betrieben und die breitbandigen Datensignale mittels einer Punkt-zu-Multipunkt Übertragung über den einheitsübergreifenden Informationsbus übertragen werden.A method according to any one of claims 10-11, wherein the coupling devices are operated in a bus mode and the broadband data signals are transmitted via point-to-multipoint transmission over the inter-unit information bus. Verfahren nach Anspruch 14, wobei wenigstens eine Koppelvorrichtung in einem Repeater-Mode betrieben wird, indem die breitbandigen Datensignale einer ersten Koppelvorrichtung von dieser wenigstens einen Koppelvorrichtung empfangen, regeneriert und an eine nächste Koppelvorrichtung übertragen werden.The method of claim 14, wherein at least one coupling device is operated in a repeater mode in that the broadband data signals of a first coupling device are received by this at least one coupling device, regenerated and transmitted to a next coupling device. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-15, wobei eine Signaldämpfung bei einer Übertragung eines Datensignals zwischen den Koppelvorrichtungen der Fahrzeugeinheiten, und in Abhängigkeit dieser Signaldämpfungen eine Reihenfolge der Fahrzeugeinheiten bestimmt wird.Method according to one of claims 14-15, wherein a signal attenuation in a transmission of a data signal between the coupling devices of the vehicle units, and depending on these signal attenuations, an order of the vehicle units is determined.
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