ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ КАБЕЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ МЕЖДУ ДВУМЯ РАЗЪЕМНО СОЕДИНЯЕМЫМИ ДРУГ С ДРУГОМ ЕДИНИЦАМИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
VEHICLE AND METHOD OF CABLE DATA TRANSMISSION BETWEEN TWO DETACHABLY INTERCONNECTED ROLLING STOCK UNITS

Настоящее изобретение относится к транспортному средству, состоящему из разъемно соединяемых друг с другом единиц подвижного состава, и к способу передачи данных в подобном транспортном средстве.
В транспортных средствах, которые состоят из нескольких разъемно соединяемых друг с другом единиц подвижного состава, в частности рельсовых единиц подвижного состава, данные между единицами подвижного состава и внутри единиц подвижного состава часто передаются посредством полевой шины, которая базируется на сквозном проводном соединении.
Документ Paral, Thomas: «IP network backbone with era-transceiver, 1 GBit/s communication over automatic couplers», http://www.ukintpress-conferences.com/conf/09rix_conf/pdfs/Day%202/12_Thomas_Paral.pdf раскрывает систему передачи данных для рельсовых транспортных средств, в которой сформированные из Ethernet-сигналов оптические направленные радиосигналы могут передаваться с резервированием между двумя концами рельсового транспортного средства.
В ЕР 1142833 А2 описана система передачи информации для железнодорожного состава с множеством вагонов и двумя главными линиями передачи для передачи информации между вагонами. В каждом вагоне размещены две передающие станции, которые соответственно соединены с обеими главными линиями передачи и через которые эти информации могут передаваться и приниматься. Информации одновременно посылаются через обе главные линии передачи. Ошибка сбоя соединения в первой главной линии передачи распознается тем, что передающие станции принимают информации только через вторую главную линию передачи. Для коррекции этой ошибки информации, принимаемые через вторую главную линию передачи от передающей станции, также перенаправляются через первую главную линию передачи.
Задачей настоящего изобретения является предложить транспортное средство, состоящее из разъемно соединенных между собой единиц подвижного состава, с улучшенным устройством передачи данных для передачи данных между единицами подвижного состава и внутри единиц подвижного состава, а также улучшенный способ для передачи данных в подобном транспортном средстве.
Эта задача решается в соответствии с изобретением в отношении транспортного средства признаками п.1 формулы изобретения, а в отношении способа - признаками п.12 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Соответствующее изобретению транспортное средство состоит из разъемно соединенных между собой единиц подвижного состава с устройством передачи данных для кабельной передачи данных между единицами подвижного состава и внутри единиц подвижного состава. Устройство передачи данных содержит, в области обоих концов каждой единицы подвижного состава, соответствующий блок ввода данных для передачи данных между соответствующей единицей подвижного состава и единицей подвижного состава, связанной с ней на ее соответствующем конце, на каждой единице подвижного состава первое соединение данных, связывающее оба ее блока ввода данных, которое состоит из первых линий передачи и по меньшей мере одного блока соединения сегментов, соединяющего две первые линии передачи, и имеет линейную топологию, и в каждой единице подвижного состава резервное пассивное второе соединение данных, соединяющее оба ее блока ввода данных. При этом каждый блок ввода данных содержит четыре порта данных, из которых первый и второй соответственно соединены с соответствующими портами данных блока ввода данных другой единицы подвижного состава, третий соединен с первым соединением данных единицы подвижного состава, и четвертый соединен со вторым соединением данных единицы подвижного состава. Кроме того, каждый блок ввода данных содержит один или несколько блоков переключения, посредством которых могут устанавливаться различные электрические состояния соединения портов данных. При этом в первом состоянии соединения только первый и третий порты данных, во втором состоянии соединения только первый и четвертый порты данных, в третьем состоянии соединения только первый и третий, а также первый и четвертый порты данных, в четвертом состоянии соединения только второй и третий порты данных, в пятом состоянии соединения только второй и четвертый порты данных и в шестом состоянии соединения только второй и третий, а также второй и четвертый порты данных соединены между собой.
Поэтому в соответствии с изобретением каждая единица подвижного состава на каждом из своих концов имеет блок ввода данных, который может соединяться с соответствующим блоком ввода данных другой единицы подвижного состава. Тем самым через блоки ввода данных могут передаваться данные между единицами подвижного состава, и единицы подвижного состава связываются друг с другом в сеть.
Блоки ввода данных каждой единицы подвижного состава соединены друг с другом посредством первого соединения данных и посредством резервного пассивного второго соединения данных. Тем самым, при отказе первого соединения данных, в котором находятся активные сетевые компоненты, может применяться пассивное второе соединение данных, так что передача данных между единицами подвижного состава и в этом случае может поддерживаться.
Под пассивным соединением данных при этом понимается соединение данных без активных сетевых компонентов.
Переключение между обоими соединениями данных при этом обеспечивается посредством блоков переключения блоков ввода данных.
В частности, при отказе активных сетевых компонентов на одной единице подвижного состава, например из-за пожара на этой единице подвижного состава, можно поддерживать передачу данных между единицами подвижного состава транспортного средства.
При этом по меньшей мере одно второе соединение данных состоит предпочтительным образом из второй линии передачи.
Тем самым второе (резервное) соединение данных выполняется особенно просто и, тем самым, помехоустойчиво. Это предпочтительным образом повышает эксплуатационную надежность устройства передачи данных.
Кроме того, в возможном выполнении изобретения по меньшей мере одна первая или вторая линия передачи является световодом.
За счет этого, по отношению к выполненным в виде электрического кабеля линиям передачи, может увеличиваться длина линий передачи, которые позволяют безошибочную передачу данных, например, при пакетно-ориентированных сетях, таких как сети Ethernet. В частности, за счет этого можно сократить число активных сетевых компонентов, которые при длинных расстояниях передачи должны использоваться как промежуточные станции, чтобы регенерировать передаваемые сигналы. Это сокращает предпочтительным образом, с одной стороны, число таких сетевых компонентов и, тем самым, также связанные с ними затраты и, кроме того, повышает эксплуатационную надежность устройства передачи данных, которой угрожает возможный выход из строя подобных сетевых компонентов.
Пример выполнения предусматривает, что по меньшей мере один блок ввода данных имеет блок переключения, имеющий все четыре порта данных.
Подобный блок ввода данных может изготавливаться особенно простым и, тем самым, экономичным образом. Однако это имеет недостаток, состоящий в том, что отказ блока переключения также обуславливает выход из строя соответствующего блока ввода данных.
Поэтому другой пример выполнения изобретения предусматривает, что по меньшей мере один блок ввода данных имеет два связанных друг с другом блока переключения, причем первый блок переключения имеет первый и третий порты данных, а второй блок переключения имеет второй и четвертый порты данных.
Подобный блок ввода данных лишь незначительно дороже, чем блок ввода данных первого примера выполнения, однако по сравнению с ним имеет преимущество, состоящее в том, что при отказе одного из обоих блоков переключения передача данных и далее возможна через второй блок переключения, и, тем самым, дополнительно повышает эксплуатационную надежность устройства передачи данных.
Выполнение изобретения предусматривает, что по меньшей мере один блок ввода данных может снабжаться электрической энергией от связанного с ним другого блока ввода данных.
Тем самым блоки ввода данных могут и тогда снабжаться энергией от соответствующего блока ввода данных другой единицы подвижного состава, когда его собственное энергоснабжение через собственную единицу подвижного состава вышло из строя. Тем самым эксплуатационная надежность устройства передачи данных дополнительно повышается.
Другое выполнение изобретения предусматривает, что устройство передачи данных выполнено с возможностью пакетно-ориентированной передачи данных.
За счет этого могут использоваться преимущества пакетно-ориентированной передачи данных. В частности, это обеспечивает возможность простой проверки передаваемых данных в отношении их полноты и безошибочности.
При этом предпочтительным образом устройство передачи данных представляет собой Ethernet-устройство передачи данных.
Благодаря этому могут предпочтительным образом использоваться известные и испытанные Ethernet-стандарты и методы, и достигается совместимость с приборами, основанными на этих стандартах и методах, так что эти приборы могут простым способом интегрироваться в сеть.
Кроме того, по меньшей мере один блок ввода данных может иметь так называемый блок питания через Ethernet, посредством которого может снабжаться электрической энергией связанный с ним блок ввода данных.
За счет этого могут использоваться известные Ethernet-методы, в частности, уже упомянутые выше блоки энергоснабжения блоков ввода данных через другие блоки ввода данных.
Изобретение особенно выгодным образом может применяться для транспортных средств, единицами подвижного состава которых являются рельсовые единицы подвижного состава, так как они обычно состоят из множества единиц подвижного состава и являются относительно длинными.
Соответствующий изобретению способ предусматривает в соответствии с этим передачу данных в транспортном средстве с вышеуказанными признаками, причем данные между обоими блоками ввода данных единицы подвижного состава в случае отказа первого соединения данных передаются по второму соединению данных.
Это имеет уже указанные выше преимущества изобретения, состоящие в надежности передачи данных в транспортном средстве.
Предпочтительное выполнение способа предусматривает, что блоки соединения сегментов транспортного средства всегда соединяются между собой в форме древовидной топологии активным для передачи образом.
При этом соединение блоков соединения сегментов обозначается как активное для передачи, если оно находится в состоянии, при котором по этому соединению могут передаваться данные.
Соединение блоков соединения сегментов в форме древовидной топологии необходимо, в частности, для применения Ethernet-метода и имеет, таким образом, преимущество, состоящее в возможности использования устройства передачи данных для такого метода.
Другие преимущества, признаки и детали изобретения описываются далее с помощью примеров выполнения со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:
фиг.1 - транспортное средство, состоящее из двух рельсовых единиц подвижного состава,
фиг.2 - фрагментарно, блок-схема устройства передачи данных для транспортного средства,
фиг.3 - блок-схема первого примера выполнения блока ввода данных,
фиг.4 - блок-схема второго примера выполнения блока ввода данных,
фиг.5 - форма древовидной топологии блоков соединений сегментов транспортного средства, соединенных между собой активным для передачи образом.
Соответствующие друг другу элементы на чертежах обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Фиг.1 показывает транспортное средство 1, состоящее из двух разъемным образом соединенных друг с другом единиц 2 подвижного состава, которые в этом примере являются рельсовыми единицами подвижного состава. Изобретение относится к подобным транспортным средствам 1, у которых единицы 2 подвижного состава могут быть длиной несколько сотен метров и которые, в частности, могут состоять из более чем двух единиц 2 подвижного состава.
Фиг.2 показывает фрагментарно блок-схему устройства передачи данных для транспортного средства 1, состоящего из нескольких единиц 2 подвижного состава. Устройство передачи данных содержит в области обоих концов каждой единицы 2 подвижного состава соответствующий блок 3 ввода данных для передачи данных между соответствующей единицей 2 подвижного состава и соединенной с ее соответствующим концом другой единицей 2 подвижного состава.
Кроме того, устройство передачи данных в каждой единице 2 подвижного состава имеет первое соединение данных, соединяющее оба ее блока 3 ввода данных, которое состоит из первых линий 4 передачи и блоков 5 соединения сегментов, соединяющих соответствующие две первых линии 4 передачи, и имеет линейную топологию.
Кроме того, устройство передачи данных в каждой единице 2 подвижного состава имеет вторую линию 6 передачи, которая образует резервное пассивное второе соединение данных, соединяющее оба ее блока 3 ввода данных.
Устройство передачи данных в этом примере выполнения выполнено как Ethernet-устройство передачи данных.
Блоки 5 соединения сегментов соединяют, соответственно, две первые линии 4 передачи друг с другом и регенерируют при этом передаваемый сигнал, чтобы устранить или снизить искажения сигнала из-за длинных дистанций передачи.
Линии 4, 6 передачи, в особенности между блоками 5 соединения сегментов с большими пространственными интервалами примерно 100 м, предпочтительно выполнены как световоды, например как оптоволоконный кабель. Между блоками 5 соединения сегментов с меньшими интервалами первые линии 4 передачи могут также выполняться как обычный электрический кабель, например медный кабель.
Каждый блок 3 ввода данных имеет четыре порта 7.1-7.4 данных. Из них первый 7.1 и второй 7.2 соединены, соответственно, с соответствующими портами 7.1, 7.2 данных блока 3 ввода данных другой единицы 2 подвижного состава через электрические кабельные соединения 8, соответственно, первый или второй порт 7.1, 7.2 данных одной единицы 2 подвижного состава электрически разъемно соединен с первым или вторым портом 7.1, 7.2 данных другой единицы 2 подвижного состава.
Блоки 3 ввода данных перенаправляют данные между кабельными соединениями 8 и линиями 4, 6 передачи и при этом обеспечивают, при необходимости, возможность перехода между электрическими и оптическими средами передачи.
Разъемные кабельные соединения 8 предпочтительным образом выполнены сходным образом, например, с помощью подобных штекерных соединений, так что каждый первый и второй порты 7.1, 7.2 данных каждой единицы 2 подвижного состава могут соединяться с каждым первым или вторым портом 7.1, 7.2 данных каждой другой единицы 2 подвижного состава, и возможна передача данных по кабельным соединениям 8 между любыми концами двух единиц 2 подвижного состава. Это предпочтительным образом обеспечивает возможность соединения двух единиц 2 подвижного состава на любых их концах при одновременной передаче данных между единицами 2 подвижного состава.
Третий порт 7.3 данных каждого блока 3 ввода данных каждой единицы 2 подвижного состава соединен с первым соединением данных этой единицы 2 подвижного состава, и четвертый порт 7.4 каждой единицы 2 подвижного состава соединен со второй линией 6 передачи этой единицы 2 подвижного состава. Посредством этого блоки 3 ввода данных каждой единицы 2 подвижного состава соединены, соответственно, друг с другом через их третьи порты 7.3 данных посредством первого соединения данных и через их четвертые порты 7.4 данных посредством второй линии 6 передачи.
В соответствии с изобретением данные между обоими блоками ввода данных одной единицы подвижного состава в случае отказа первого соединения данных передаются через вторую линию 6 передачи. Отказ первого соединения данных может при этом иметь различные причины, например, недоступность одного из его первых линий 4 передачи или блоков 5 соединения сегментов, например вследствие пожара. При таком отказе внутри одной единицы 2 подвижного состава данные, таким образом, перенаправляются через вторую линию 6 передачи между блоками 3 ввода этой единицы 2 подвижного состава. Это предпочтительным образом при подобном отказе обеспечивает возможность передачи данных между единицами 2 подвижного состава, которые соединены друг с другом через затронутую отказом единицу 2 подвижного состава.
Соответствующее управление передачей данных через вторую линию 6 передачи в зависимости от состояния передачи первого соединения данных реализуется с помощью протокола резервирования.
Фиг.3 схематично показывает блок-схему первого примера выполнения блока 3 ввода данных. Блок 3 ввода данных имеет блок 9 переключения, имеющий все четыре порта 7.1-7.4 данных, и блок 10 энергоснабжения через Ethernet, далее упоминаемый как РоЕ-блок.
Посредством блока 9 переключения могут устанавливаться различные электрические состояния соединения портов 7.1-7.4 данных. При этом в первом состоянии соединения только первый 7.1 и третий 7.3 порты данных, во втором состоянии соединения только первый 7.1 и четвертый 7.4 порты данных, в третьем состоянии соединения только первый 7.1 и третий 7.3, а также первый 7.1 и четвертый 7.4 порты данных, в четвертом состоянии соединения только второй 7.2 и третий 7.3 порты данных, в пятом состоянии соединения только второй 7.2 и четвертый 7.4 порты данных и в шестом состоянии соединения только второй 7.2 и третий 7.3, а также второй 7.2 и четвертый 7.4 порты данных соединены друг с другом. Тем самым можно посредством протокола резервирования устанавливать перенаправление данных между каждым из связанных с одним блоком 3 ввода данных кабельных соединений 8 и любой комбинацией связанных с ним первых и вторых линий 4, 6 передачи.
Посредством РоЕ-блоков 10 соединенные друг с другом блоки 3 ввода данных могут взаимно снабжаться электрической энергией через соединяющие их кабельные соединения 8.
Однако в альтернативном выполнении энергоснабжение блоков 3 ввода данных может также осуществляться через отдельные электрические токовые контакты блоков 3 ввода данных вместо PoE-блоков 10. В этом случае блоки 3 ввода данных снабжаются электрической энергией не через кабельные соединения 8, через которые также передаются данные, а через отдельные электрические линии, и РоЕ-блоки 10 могут отсутствовать.
На фиг.4 схематично показана блок-схема второго примера выполнения блоков 3 ввода данных. В отличие от представленного на фиг.3 примера выполнения, блок 3 ввода данных в этом примере выполнения состоит из двух частичных блоков 3.1, 3.2, которые, соответственно, содержат собственный блок 9.1, 9.2 переключения и собственный РоЕ-блок 10. При этом первый блок 9.1 переключения первого частичного блока 3.1 содержит первый 7.1 и третий 7.3 порты данных, а второй блок 9.2 переключения второго частичного блока 3.2 содержит второй 7.2 и четвертый 7.4 порты данных. Кроме того, оба блока 9.1, 9.2 переключения соединены друг с другом через соединение 11 частичных блоков. За счет этого вышеописанные шесть состояний соединений также могут быть реализованы с помощью этого примера выполнения. Блок 3 ввода данных этого примера выполнения имеет, по сравнению с показанным на фиг.3, преимущество, состоящее в том, что при отказе одного частичного блока 3.1, 3.2, с помощью второго частичного блока 3.1, 3.2 данные могут продолжать передаваться, и за счет этого предпочтительным образом повышается надежность передачи данных.
Фиг.5 показывает в форме древовидной топологии блоки 5 соединений сегментов транспортного средства 1, соединенные друг с другом активным для передачи образом. Подобная древовидная топология требуется для Ethernet и обеспечивается протоколом резервирования. В показанном примере изображенные сплошными линиями линии 4, 6 передачи являются активными для передачи, в то время как изображенные пунктиром линии 4, 6 передачи являются неактивными для передачи. При отказе активного для передачи соединения активируется до сих пор неактивное для передачи соединение. Изменение конфигурации соединений осуществляется при этом путем распознавания возникающего или пропадающего Ethernet-соединения и/или на основе результата циклического контроля состояния соединения связанных друг с другом пользователей Ethernet (блоки 3 ввода данных и блоки 5 соединения сегментов).