在兩個可分離地彼此連接的車輛之間進行有線連接的數據傳輸的交通工具和方法

2023-05-29 13:05:16 1

專利名稱：在兩個可分離地彼此連接的車輛之間進行有線連接的數據傳輸的交通工具和方法
技術領域：
本發明涉及一種交通工具，其由可分離地彼此連接的車輛組成，本發明還涉及一種用於在這樣的交通工具中進行數據傳輸的方法。
背景技術：
在由多個可分離地彼此連接的車輛、特別是軌道列車組成的交通工具中，在車輛之間以及在車輛內部經常藉助現場總線來傳輸數據，所述現場總線基於連續的有線連接
發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種由可分離的彼此連接的車輛組成的交通工具，具有改進了的用於在車輛之間和車輛內部進行數據傳輸的數據傳輸設備，以及一種用於在這樣的交通工具中進行數據傳輸的改進了的方法。所述技術問題按照本發明關於交通工具通過權利要求1的特徵來解決以及關於方法通過權利要求12的特徵來解決。本發明的有利的構造是從屬權利要求的內容。按照本發明的交通工具由可分離地彼此連接的車輛組成，具有用於在車輛之間和車輛內進行有線連接的數據傳輸的數據傳輸設備。數據傳輸設備在每個車輛的兩端區域內分別包含用於在相應的車輛和在其相應的末端上與其連接的車輛之間進行數據傳輸的數據耦合單元；在每個車輛中包含將其兩個數據耦合單元相連接的第一數據連接，所述第一數據連接由第一傳輸線和至少一個將兩個第一傳輸線相連接的段連接單元組成並且具有線拓撲結構；以及在每個車輛中包含將其兩個數據耦合單元進行連接的冗餘的無源第二數據連接。在此，每個數據耦合單元具有四個數據埠，其中的第一數據埠和第二數據埠分別與另一個車輛的數據耦合單元的相應數據埠相連接，第三數據埠與該車輛的第一數據連接相連並且第四數據埠與該車輛的第二數據連接相連。此外，每個數據耦合單元具有一個或者多個開關單元，藉助所述開關單元可以建立數據埠的不同的電氣連接狀態。在此，在第一連接狀態中僅將第一數據埠和第三數據埠彼此相連，在第二連接狀態中僅將第一和第四數據埠彼此相連，以及在第三連接狀態中僅將第一和第三以及第一和第四數據埠彼此相連，在第四連接狀態中僅將第二和第三數據埠彼此相連，在第五連接狀態中僅將第二和第四數據埠彼此相連，以及在第六連接狀態中僅將第二和第三以及第二和第四數據埠彼此相連。按照本發明，由此每個車輛在其每一個末端上具有數據耦合單元，所述數據耦合單元可以與另一個車輛的相應的數據耦合單元相連接。由此可以通過數據耦合單元在車輛之間傳輸數據並且將車輛彼此聯結。每個車輛的數據耦合單元通過第一數據連接以及通過冗餘的無源的第二數據連接彼此相連接。由此可以在其中存在有源網絡部件的第一數據連接發生故障時，使用無源的第二數據連接，從而在這種情況下也可以在車輛之間保持數據傳輸。無源的數據連接在此理解為不含有源網絡部件的數據連接。兩種數據連接之間的切換在此通過數據耦合單元的開關單元來實現。由此，特別地在車輛中的有源網絡部件出現故障時，例如由車輛中的燃燒所引起的故障，可以保持在交通工具的車輛之間的數據傳輸。在此，至少一個第二數據連接優選由第二傳輸線組成。由此，特別簡單地並且由此無幹擾地構造第二 (冗餘)數據連接。這有利地提高了數據傳輸設備的運行安全性。 此外，在本發明的可能構造中，至少一個第一或者第二傳輸線是光波導體。由此，相對於構造為電纜的傳輸線，可以增加傳輸線的長度，所述傳輸線實現了無差錯的數據傳輸，例如在分組模式的網絡例如乙太網網絡中。特別地，由此能夠降低有源網絡部件的數目，所述有源網絡部件在長傳輸距離中必須被用作中間站以便重新生成傳輸信號。這一方面有利地降低了這樣的網絡部件的數目，並且由此也降低了對其積累的費用，並且此外提高了數據傳輸設備的由這樣的網絡部件的可能故障所危及的運行安全性。本發明的實施例設置了，至少一個數據耦合單元具有開關單元，所述開關單元具有全部四個數據埠。這樣的數據耦合單元能夠被特別簡單地並且由此成本低廉地建立。但是其具有這樣的缺點，即，開關單元的故障也造成相應數據耦合單元的故障。由此，本發明的另一個實施例設置了，至少一個數據耦合單元包含兩個彼此連接的開關單元，其中第一開關單元具有第一和第三數據埠並且誒第二開關單元具有第二和第四數據埠。這樣的數據耦合單元僅僅比第一實施例中的數據耦合單元稍微開銷大一點，但是相對其具有這樣的優點，即，在兩個開關單元之一失效的情況下仍然可以藉助第二開關單元進行數據傳輸，並且由此還提高了數據傳輸設備的運行安全性。本發明的構造設置了，至少一個數據耦合單元從另一個與其連接的數據耦合單元處能夠被供應電能。由此，在數據耦合單元的在自身車輛上的電源發生故障的情況下，數據耦合單元也可以藉助分別來自另一個車輛的數據耦合單元的能量進行供電。由此附加地提高了數據傳輸設備的運行安全性。本發明的另一個構造設置了，構造數據傳輸設備以用於分組模式的數據傳輸。由此可以利用分組模式的數據傳輸的優點。特別地，這實現了關於其完整性和無差錯性對傳輸數據進行簡單的檢驗。數據傳輸設備在此優選是乙太網數據傳輸設備。由此可以有利地使用公知的和合適的乙太網標準和技術並且實現了與基於該標準和技術的設備之間的兼容性，從而可以以簡單的方式將該設備集成在網絡中。此外，優選至少一個數據耦合單元具有所謂的乙太網供電電源單元(Power-over-Ethernet-Versorgungseinheit),藉助所述乙太網供電電源單元能夠為與其連接的數據稱合單元進行供電。由此可以使用公知的乙太網技術特別地用於藉助另一個數據耦合單元來提供數據耦合單元的上文中已經提到的能量供應。本發明特別有利地適合於其車輛是軌道列車的交通工具，原因是，其通常由多個車輛組成並且相對較長。按照本發明的方法相應地以上述特徵設置了在交通工具中的數據傳輸，其中在車輛的兩個數據耦合單元之間在第一數據連接發生故障的情況下通過第二數據連接傳輸數據。這具有上文中已經提到的、在交通工具中提高數據傳輸的安全性的優點。所述方法的優選構造設置了，交通工具的段連接單元總是以樹狀拓撲的形式傳輸激活地(Ubertragungsaktiv)彼此連接。在此將段連接單元的連接表示為傳輸激活的，如果所述連接處於這樣的狀態，其中通過該連接可以傳輸數據。 段連接單元的具有樹狀拓撲的連接對於使用乙太網技術是特別需要的並且由此具有這樣的優點，即，使得數據傳輸設備對於該技術是可以使用的。


在下文中結合實施例參考附圖描述了本發明更多的優點、特徵和細節。其中圖1示出了由兩個軌道車輛構成的交通工具，圖2以截面圖示出了用於交通工具的數據傳輸設備的方框圖，圖3示意性地示出了數據耦合單元的第一實施例的方框圖，圖4示意性地示出了數據耦合單元的第二實施例的方框圖，以及圖5以樹狀拓撲的形式示出了交通工具的傳輸激活地彼此連接的段連接單元。在所有的附圖中以相同的附圖標記表示彼此相應的部分。
具體實施例方式圖1示出了交通工具1，其由兩個可分離地彼此連接的車輛2組成，所述車輛在本例中是軌道車輛。本發明涉及這樣的交通工具I，其車輛2可以幾百米長並且其特別也可以由多於兩個的車輛2組成。圖2以截面圖示出了用於交通工具I的數據傳輸設備的方框圖，所述交通工具I由多個車輛2組成。數據傳輸設備在每個車輛2的兩端區域中分別包含數據耦合單元3，所述數據耦合單元3用於在各車輛2和在其各末端與其連接的車輛2之間進行數據傳輸。此外，數據傳輸設備在每個車輛2中包含連接其兩個數據耦合單元3的第一數據連接，其由第一傳輸線4和分別連接兩個第一傳輸線4的段連接單元3組成並且具有線拓撲。此外，數據傳輸設備在每個車輛2中包含第二傳輸線6，其形成了連接其兩個數據耦合單元3的冗餘的無源的第二數據連接。數據傳輸設備在該實施例中構造為乙太網數據傳輸設備。段連接單元5分別將兩個第一傳輸線4彼此連接並且在此重新生成傳輸信號，以便避免或者降低經由長傳輸距離的信號錯誤。尤其在具有大約IOOm的大空間距離的段連接單元5之間，傳輸線4、6優選構造為光波導體、例如玻璃纖維導線。在具有較短距離的段連接單元5之間，第一傳輸線4也可以構造為通常的電導線，例如銅導線。每個數據耦合單元3具有四個數據埠 7.1至7. 4。其中第一數據埠 7.1和第二數據埠 7. 2通過電的有線連接8分別與另一個車輛2的數據耦合單元3的相應的數據埠 7. 1,7. 2相連接，所述有線連接分別將車輛2的第一或者第二數據埠 7. 1,7. 2與另一個車輛2的第一或第二數據埠 7.1、7. 2可分離地彼此電連接。數據耦合單元3在有線連接8和傳輸線4、6之間傳輸數據，並且在此在需要時實現了在電傳輸介質和光傳輸介質之間的轉換。優選分別相似地、例如藉助相似的插塞連接來構造可分離的有線連接8，從而每個車輛2的每個第一和第二數據埠 7.1、7. 2可以與任意另一個車輛2的每個第一和第二數據埠 7. 1、7. 2相連接並且可以通過有線連接8在兩個車輛2的任意末端之間進行數據傳輸。這有利地實現了在在兩個車輛2之間進行同時的數據傳輸時將兩個車輛2連接到其任意末端上。 每個車輛2的每個數據耦合單元3的第三數據埠 7. 3與該車輛2的第一數據連接相連，並且每個車輛2的第四數據埠 7. 4與該車輛2的第二傳輸線6相連。由此每個車輛2的數據耦合單元3分別通過其第三數據埠 7. 3藉助第一數據連接和通過其第四數據埠 7. 4藉助第二傳輸線6而彼此相連接。按照本發明，在第一數據連接失效的情況下通過第二傳輸線6來在車輛的兩個數據耦合單元之間傳輸數據。第一數據連接的失效在此可以有不同的原因，例如其第一傳輸線4或段連接單元5例如由於燃燒造成的不可用。在這樣的在車輛2內的故障情況下，則通過在該車輛2的數據耦合單元3之間的第二傳輸線6轉接數據。在這樣的故障情況下，這也有利地實現了在車輛2之間的數據傳輸，所述車輛經過故障相關的車輛2彼此相連。取決於第一數據連接的傳輸狀態，藉助冗餘協議經由第二傳輸線6實現對數據傳輸的相應控制。圖3示意性地示出了數據耦合單元3的第一實施例的方框圖。數據耦合單元3具有包含所有四個數據埠 7.1至7. 4的開關單元9以及在下文中表示為PoE單元的乙太網 供電電源單元10。藉助開關單元9能夠建立數據埠 7.1至7. 4的不同的電連接狀態。在此，在第一連接狀態中僅將第一 7.1和第三7. 3數據埠彼此相連接，在第二連接狀態中僅將第一7.1和第四7. 4數據埠彼此相連接，在第三連接狀態中僅將第一 7.1和第三7.3以及第一 7.1和第四7. 4數據埠彼此相連接，在第四連接狀態中僅將第二 7. 2和第三7. 3數據埠彼此相連接，在第五連接狀態中僅將第二 7. 2和第四7. 4數據埠彼此相連接，以及在第六連接狀態中僅將第二 7. 2和第三7. 3以及第二 7. 2和第四7. 4數據埠彼此相連接。由此可以藉助冗餘協議建立這樣的數據傳輸，所述數據傳輸在每個與數據耦合單元3相連接的有線連接和與其連接的第一和第二傳輸線4、6的任意組合之間。藉助PoE單元10，彼此連接的數據耦合單元3互相通過將其連接的有線連接8來供電。但是，在替換的實施中也可以通過數據耦合單元3的各自的電流接觸(Stromkontakte)而不是通過PoE單元10來進行對數據稱合單元3的能量供應。在這種情況下，不通過也傳輸數據的有線連接8而是通過分離的電導線對數據耦合單元3進行供電，並且可以取消PoE單元10。圖4示意性地示出了數據耦合單元3的第二實施例的方框圖。與在圖3中示出的實施例不同，在該實施例中數據耦合單元3有兩個部分單元3. 1,3. 2，所述部分單元分別具有各自的開關單元9. 1,9. 2以及各自的PoE單元10。在此第一部分單元3.1的第一開關單元9.1具有第一 7.1和第三7. 3數據埠，並且第二部分單元3. 2的第二開關單元9. 2具有第二 7. 2和第四7. 4數據埠。此外，通過部分單元連接11將兩個開關單元9.1、9. 2彼此連接。由此，也可以藉助該實施例實現上文中所描述的第六連接狀態。相對於在圖3中示出的，該實施例的數據耦合單元3具有的優點是，在部分單元3. 1、3. 2失效的情況下還可以藉助第二部分單元3. 1,3. 2來傳輸數據並且由此有利地提高了數據傳輸安全性。
圖5以樹狀拓撲的形式示出了交通工具I的傳輸激活地彼此連接的段連接單元5。這樣的樹狀拓撲對於乙太網來說是需要的並且通過冗餘協議來實現。在示出的例子中實線示出的傳輸線4、6是傳輸激活的，而虛線示出的傳輸線4、6是傳輸未激活(Ubertragungsinaktiv)的。在傳輸激活的連接發生故障的情況下,則激活目前為止傳輸未激活的連接。在此通過對產生的或者取消的網際網路連接進行識別或者依據對彼此連接的乙太網成員(數據耦合單元3和段連接單元5)的連接狀態進行周期性監控的結果，來進行對連接的重建。
權利要求
1.一種交通工具(1)，所述交通工具由可分離地彼此連接的車輛(2)組成，該交通工具具有在所述車輛(2 )之間以及在所述車輛(2 )內部用於有線連接的數據傳輸的數據傳輸設備，其中所述數據傳輸設備-在每個車輛的兩端區域內包含分別用於在各個車輛(2)和在其各個末端上與其連接的車輛(2)之間進行數據傳輸的數據耦合單元(3)，-在每個車輛(2 )中包含將其兩個數據耦合單元(3 )相連接的第一數據連接，所述第一數據連接由第一傳輸線(4)和至少一個連接兩個第一傳輸線(4)的段連接單元(5)組成並且具有線拓撲，-在每個車輛(2)中包含將其兩個數據耦合單元(3)相連接的冗餘的無源的第二數據連接，-其中，每個數據耦合單元(3)具有四個數據埠(7.1至7. 4)，其中的第一數據埠 (7.1)和第二數據埠(7. 2)分別與另一個車輛(2)的數據耦合單元(3)的相應數據埠 (7.1至7. 4)相連接，第三數據埠(7. 3)與該車輛(2)的第一數據連接相連並且第四數據埠(7. 4)與該車輛(2)的第二數據連接相連，-並且其中，每個數據耦合單元(3)具有一個或者多個開關單元(9，9. 1,9. 2)，藉助所述開關單元能夠建立所述數據埠(7.1至7. 4)的不同的電連接狀態，其中，在第一連接狀態中僅將所述第一數據埠(7.1)和所述第三數據口(7. 3)彼此相連，在第二連接狀態中僅將第一(7.1)和第四(7. 4)數據埠彼此相連，在第三連接狀態中僅將第一(7.1)和第三 (7. 3)以及第一(7.1)和第四(7. 4)數據埠彼此相連，在第四連接狀態中僅將第二(7. 2) 和第三(7. 3)數據埠彼此相連，在第五連接狀態中僅將第二(7. 2)和第四(7. 4)數據埠彼此相連，以及在第六連接狀態中僅將第二(7. 2)和第三(7. 3)以及第二(7. 2)和第四 (7. 4)數據埠彼此相連。
2.按照權利要求1所述的交通工具(I)，其特徵在於，至少一個第二數據連接由第二傳輸線(6)組成。
3.按照權利要求2所述交通工具(1)，其特徵在於，至少一個第二傳輸線(6)是光波導體。
4.按照上述權利要求中任一項所述的交通工具(1)，其特徵在於，至少一個第一傳輸線(4)是光波導體。
5.按照上述權利要求中任一項所述的交通工具(1)，其特徵在於，至少一個數據耦合單元(3)具有包含了所有四個數據埠(7.1至7. 4)的開關單元<p(9)。
6.按照上述權利要求中任一項所述的交通工具(1)，其特徵在於，至少一個數據耦合單元(3)包含兩個彼此連接的開關單元(9. 1，9. 2)，其中，第一開關單元(9.1)具有第一 (7.1)和第三(7. 3)數據埠，以及第二開關單元(9. 2)具有第二(7. 2)和第四(7. 4)數據埠。
7.按照上述權利要求中任一項所述的交通工具(1)，其特徵在於，至少一個數據耦合單元(3 )能夠由另一個與其連接的數據耦合單元(3 )進行供電。
8.按照上述權利要求中任一項所述的交通工具(I)，其特徵在於，所述數據傳輸設備被構造以便進行分組模式的數據傳輸。
9.按照權利要求8所述的交通工具(1)，其特徵在於，所述數據傳輸設備是乙太網數據傳輸設備。
10.按照權利要求9所述的交通工具(I)，其特徵在於，至少一個數據耦合單元(3)具有乙太網供電電源單元(10)，藉助所述乙太網供電電源單元能夠對與其連接的數據耦合單元 (3)進行供電。
11.按照上述權利要求中任一項所述的交通工具(1)，其特徵在於，所述車輛(2)是軌道列車。
12.一種用於在按照上述權利要求中任一項所述的交通工具(I)中進行數據傳輸的方法，其中，在所述第一數據連接發生故障的情況下通過所述第二數據連接來在車輛(2)的兩個數據耦合單元(3)之間進行數據傳輸。
13.按照權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述交通工具(I)的段連接單元(5)總是以樹狀拓撲的形式彼此傳輸激活地連接。
全文摘要
本發明涉及一種交通工具(1)，所述交通工具由可分離地彼此連接的車輛(2)組成並且具有在車輛(2)之間以及在車輛(2)內部用於有線連接的數據傳輸的數據傳輸設備。在每個車輛(2)中，所述數據傳輸設備包含用於在各個車輛(2)和與其連接的車輛(2)之間進行數據傳輸的數據耦合單元(3)以及兩個彼此分離的、連接其兩個數據耦合單元(3)的數據連接。在此，每個數據耦合單元(3)具有四個數據埠(7.1至7.4)以及一個或者多個開關單元(9，9.1，9.2)，藉助所述開關單元能夠建立數據埠(7.1至7.4)的不同的電氣連接狀態。本發明還涉及一種用於在這樣的交通工具(1)中進行數據傳輸的方法。
文檔編號B61C3/00GK103004174SQ201180034803
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月12日 優先權日2010年7月16日
發明者H·卡爾, K-H·科恩 申請人:西門子公司