CN107531257A - 用于数据、信号和/或语音传输的接口布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于多节车辆(尤其用于轨道导向车)的两个相邻车体(A，B)之间的数据、信号和/或语音传输的接口布置(1)。接口布置(1)包括与第一车体(A)相关联的电接触耦合(10)，该电接触耦合(10)具有用于与相邻于所述第一车体(A)的第二车体(B)的匹配电接触耦合(10')进行数据、信号和/或语音传输的至少一个耦合平面侧耦合触点(2.1,...,2.4)。为了实现所述接口布置(1)，尤其在不损耗其项目特定设计能力的高成本效益地实现，本发明提供通过数据总线布线被单独地连接至电耦合/列车接口(5)的车体侧耦合触点(4)的至少一个耦合平面侧耦合触点(2.1,...,2.4)。

Description

用于数据、信号和/或语音传输的接口布置
根据独立权利要求1的前序部分，本发明涉及用于数据、信号和/或语音传输的接口布置。
相应地，本发明尤其涉及多节(multi-memeber)车辆(尤其涉及轨道导向车)的两个相邻车体之间的数据、信号和/或语音传输的接口布置，其中所述接口布置包括与第一车体相关联的电接触耦合，其具有至少一个耦合平面侧耦合触点，用于至相邻第一车体的第二车体的匹配电接触耦合的数据、信号和/或语音传输。
用于连接两个相邻车体之间的电学和/或光学数据线和/或信号线的接口的这种类型的布置，至少大体上在铁路车辆技术中是已知的。例如，印刷公布的EP 0 982 215 A1涉及铁路车辆的电接触耦合，其形成用于数据、信号和/或语音传输的接口布置并且其以纵向可移位的方式保持在中央缓冲器耦合上。现有技术中已知的电接触耦合包括具有多个接触端子的支撑板，其中该接触端子被设计成形成接口，该接口用于与匹配的电接触耦合的接触端子进行数据、信号和/或语音传输，该匹配的电接触耦合被设计成相对应地互补。
在铁路车辆技术中使用的电接触耦合件通常被布置在车体的前部区域，以耦合在一起。它们主要由金属耦合壳体组成，金属耦合壳体具有用于保护内部电气部件免受环境影响的相应机构。这些机构特别包括保护翼、密封***和线缆密封套。
容纳在现有技术中已知的并且通常用于铁路车辆技术中的电接触耦合的耦合壳体中的电气组件基本上由用于传输不同类型的电信号以及用于传输能量的高度专门化的耦合触点组成。例如在本文中对EP 1 753 089 A2、US 2009/0004929 A1和DE 103 10 148B4的引用。
由于对于机械耐久性和连续循环稳定性的严格要求，特别是在耦合和解耦合期间，耦合触点是电接触耦合的成本相对较高的组件。此外，通常将耦合触点附着到高质量的线路和线缆，以将它们连接到相应的电耦合/列车接口。
使用的线路和线缆通常根据EN 50343(截至提交日期的状态)分为特定线缆类别，并相应地合并和/或捆绑。该文是根据线缆的电磁兼容性(EMC)，将线缆的结构进行分离以用于不同的目的。例如，“A”EMC线缆类别旨在用于通常较高工作电压的功率密集型应用(例如集电器、驱动技术、加热)的布线。大多数在车辆电池电压级别的列车控制技术被分配给“B”级EMC线缆类别。用于电子信号、信令装置、天线线路和数据总线***的布线被分配给EMC线缆类别“C”。这些类别同样可以进一步细分，例如，B1、B2...Bn或C1、C2、...Cn。由于电气接触耦合领域内各种不同EMC线缆类别的固有集中，列车耦合组件在EMC方面越来越被关注。
电气耦合/列车接口通常通过电插头连接而被物理地实现，或者偶尔也通过车体中的线缆夹而被物理地实现。这些电插头连接件尤其针对在环境影响(腐蚀、不渗透性、IP防护等级和机械坚固性)方面的高要求而设计。
由于电接触耦合的频繁的项目特定设计，来自不同制造商的变体的数量已经变得势不可挡并且相对昂贵。目前，电接触耦合已经是列车耦合成本的最大部分。
因此，本发明的任务被看作是对在开始时引入类型的接口布置的进一步开发，特别关于在仍能够进行项目专门设计，以及根据EN 50343标准简化符合EMC相关线缆类别的分离要求的同时，更加经济地实现。
该任务由独立权利要求1的主题而被有创造性地解决，由此在从属权利要求中阐述了本发明的有利的进一步发展。
因此，特别提出的是数据总线布线将与第一车体的至少一个耦合平面侧耦合触点相关联的电接触耦合连接到第一车体的电耦合/列车接口的车身侧耦合触点。
使用数据总线布线来将至少一个耦合平面侧耦合触点连接到车体的对应电耦合/列车接口能够使接口布置的至少基本部件标准化和规范化，使得即使对于不同的、项目特定的设计的接口布置，可以重新使用公共组件，如此使得可以显著地减少电接触耦合或接口布置的总体成本。此外，避免了电接触耦合区域中不同EMC线缆类别的组合。
根据本发明的解决方案特别涉及用于数据、信号和/或语音传输的接口布置的根本性重新考虑，并且因此涉及多节车辆的各车体之间的电接口的现代化。数据总线布线可以显著减少现有技术中已知的接口布置中使用的不同类型的耦合触点、线路和线缆(即EMC线缆类别)，并减少对鲁棒性和周期稳定性电接触耦合的不同实施方案的要求。因此，电接触耦合(以及在更广泛的意义上也是接口布置)可以被显著简化，从而更经济地实现。
因此，对于目前为止的在车辆的子***之间以及在车体之间的多个异质个体信号的车辆过程控制结构需要进行必要的调整，以便获得数据总线支持的连接的数量显着减少，而且提高可维护性、可诊断性、可配置性(软件)和可扩展性以及显著降低电接触耦合的重量。
特别地，根据本发明的解决方案允许在接口布置中增加使用光纤***，这能够减少车辆布线中相当大数量的铜并因此减轻重量。此外，在实现更有利的EMC性能方面，可以得到额外的推论的影响，其产生更好的抗干扰性，从而获得较高的车辆***集成度。
特别优选地提供一种标准化的数据总线线缆，用于电接触耦合与列车单元、或者各个电耦合/列车接口的车体侧耦合触点之间的本发明的接口布置中，以代替在已知的现有技术接口布置中通常使用的不同规格的布线。这样做可以大大简化电接触耦合以及物理电耦合/列车接口。
在本上下文中，在本发明的接口布置中使用的数据总线布线具有预定义的标准化链路类是特别有利的。
由此，布线的链路类指定整个传输路径的传输行为。“A”、“B”、“C”和“D”链路类最初在建筑物布线以及工业通信布线的ISO/IEC 11801标准(截至提交日期的状态)中定义。例如，链路类“A”属于具有低数据速率和频率高达100kHz的应用，而链路类“B”属于频率高达1MHz的语音应用，链路类“C”属于频率为16MHz的语音和数据传输，以及链路类“D”属于频率为100MHz的数据传输。高达250MHz的数据传输在链路类“E”中定义，以及高达600MHz的数据传输在类“F”中定义。
优选地，在本发明的接口布置中用作数据总线布线是ISO/IEC 11801“D”链路类的具有数据总线能力的布线。例如可以关联于此的分别是IEEE802.3第25条(100Base-Tx)或IEEE802.3第40条(1000Base-T)的以太网。当然，也可以想到更高的链路类，从而始终有利的是利用标准化的数据总线布线；即链路类的数据总线布线。
对于这种类型的简化接口布置，数据总线插头连接或非接触(即无磨损)***可用于电接触耦合的耦合触点；即用于耦合平面侧耦合触点。凭借数字数据总线***的高传输速率，上述异质结构可以通过接口布置被传送，而不会造成性能损失，从而可以通过对应的冗余概念而自由地缩放两个相邻车体之间的传输的可靠性。
进一步的优点是以多个并行数据总线网络的形式提供物理上分离的传输路径，特别是用于车辆控制和娱乐***。为此，本发明的接口布置的一个有利的进一步发展提供了至少一个传输路径，该至少一个传输路径由被设计用于车辆控制***的用于数据/信号传输的数据总线电缆提供，其中数据总线布线提供被设计用于车辆娱乐***的用于数据、信号和/或语音传输的至少一个其他传输路径。
以下将参考附图更加详细地描述本发明接口布置的示例性实施方式：
图1是用于多节轨道车辆的两个相邻车体之间的数据、信号和/或语音传输的已知现有技术接口布置的示意图；
图2是根据本发明用于多节轨道车辆的两个相邻车体之间的数据、信号和/或语音传输的接口布置的示例性实施方式的示意图；
图3是本发明接口布置的示例性实施方式；以及
图4是本发明接口布置的另一示例性实施方式。
图1示出用于现有技术已知的多节轨道车辆的两个相邻车体A、B之间的数据、信号和/或语音传输的接口布置100的示意图。传统接口布置100包括分配给第一车体A的电接触耦合101以及对应设计与其互补的并分配给第二车体B的匹配电接触耦合101'。在图1中示意性描述的示例性实施方式中，两个电接触耦合101、101'均与相应的(机械式)中央缓冲器耦合相关联。机械式中央缓冲器的耦合头在车辆操作期间在相邻车体A、B之间传递拉伸力和压缩力，同时特别地是经由电接触耦合101、101'发生数据、信号和/或语音传输。
图1描述进一步指出传统接口布置100中使用的电接触耦合101、101'具有多个耦合平面侧耦合触点102.1至102.n。这些耦合平面侧耦合触点102.1至102.n中的每一者被设计成建立与匹配电接触耦合101'的对应的互补设计的耦合触点102.1'至102.n'的连接。
用于不同应用的数据和/或信号经由各个耦合平面侧耦合触点102.1至102.n而被传送。例如，第一耦合触点102.1用于将制动控制***的数据和/或信号传送至匹配电接触耦合101'的对应的互补设计的耦合触点102.1'，而第二耦合触点102.2用于传送门控***的数据和/或信号。其它耦合触点102.3至102.n与用于其它应用的数据和/或信号传输相关联。
各个耦合平面侧耦合触点102.1至102.n被一起集成至电接触耦合101的壳体中。这些耦合触点102.1至102.n在后部对应地被连接到相应有关联的车体侧耦合触点104.1至104.n；即通过与特定线缆类别相关联的多个线缆103.1至103.n(EN 50343)。这些车体侧耦合触点104.1至104.n形成电耦合/列车接口105的耦合侧部件。
由于在图1中示意性描绘的常规接口布置100中，各个应用和服务(制动控制、牵引力控制、紧急制动***、门控制、乘客信息等)被分配给电接触耦合101中的离散的耦合触点102.1至102.n，常规接口布置100中相对于布线103.1至103.n通常根据EMC线缆类别(EN50343)选择对应的应用/服务规格的布线。这样，存在大量不同的耦合触点102.1至102.n、线路103.1至103.n以及传统接口布置100中使用的线缆类型的结果，其最终不利地影响了使接口布置100标准化和规范化的尝试。
图2示出了根据本发明的接口布置1的示例性实施方式的示意图。又如上面关于图1所示的已知现有技术接口布置100所描述的，图2所示的根据本发明的示意性描绘的接口布置1用于多节车辆(特别是轨道导向车)的两个相邻车体A、B之间的数据、信号和/或语音传输。为此，接口布置1包括与第一车体A相关联的电接触耦合10，其能够耦合到对应地与其互补设计的匹配的电接触耦合10'，用于数据、信号和/或语音传输。如根据图2的示意性实施方式所示，电接触耦合10可以被布置在(机械式)耦合，尤其是中央缓冲器耦合，的耦合头上，由此机械耦合的耦合头用于传递在车辆操作期间发生的耦合的车体A、B之间的拉伸力和压缩力。
然而，也可以想到单独使用电接触耦合10；即在不需要(机械式)耦合的耦合头的情况下，以便能够在相邻的车辆单元(列车单元)之间进行数据，信号和/或语音传输。
在根据图2的本发明的接口布置1中，电接触耦合10包括耦合壳体，其中至少一个耦合平面侧耦合触点被集成(在图2的表示中，正是一个耦合平面侧耦合触点)。该至少一个耦合平面侧耦合触点2形成电接触耦合10和相邻车身B的匹配电接触耦合10'之间的实际接口。
电接触耦合10的至少一个耦合平面侧耦合触点2通过线缆3被连接到车体侧耦合触点4，其中所述车身侧耦合触点4形成电耦合/列车接口5的部分。
与根据图1中提供的示意性表示的已知现有技术的传统接口布置100相对比，如图2所示，在本发明的接口布置1的示例性实施方式中提供优化的控制***结构，其允许显著地减少在现有技术中使用的异质专用线路(布线103.1至103.n)的数量。具体地，根据图2的示例性实施方式提供了电接触耦合10的至少一个耦合平面侧耦合触点2，其被连接到电耦合/列车接口5，或分别仅通过具有数据总线能力的连接技术而被连接至电耦合/列车接口5的对应的车体侧耦合触点4。使用数据总线支持的连接，如布线3，在数量上的减少可以实现整体上接口布置1的可维护性、可诊断性，可配置性(软件)和可扩展性的提高。
标准化数据总线布线；即，标准化EMC电缆类别“C”(EN 50343)和“D”链路类(ISO/IEC 11801)的数据总线布线有利地被提供为布线3，该布线3在至少一个耦合平面侧耦合触点2和至少一个相关联的车体侧耦合触点4之间，使得电耦合/列车接口5以及电接触耦合10的结构可以被大大简化。
在图2中示意性描绘的本发明的接口布置的实施方式中，与第一车体A相关联的电接触耦合10被有利地耦合至与电接触耦合10互补配置的匹配电接触耦合10'。为了避免重复，因此将省略与车体B相关联的接口布置1'的详细描述。接口布置1'的对应部件；即与第二车体B相关联的接口布置1'，由与第一车体A相关联的接口布置1的部件标注相同的附图标记，然而，各个撇号与关联于第二车体B的接口布置1'的组件的附图标记一起使用。
图3示出了等距表示中的接口装置1的示例性实施方式。如图所示，总共四个耦合平面侧耦合触点2.1、2.1、2.3和2.4被布置在电接触耦合10的耦合头中。这四个耦合触点2.1至2.4被分成两组，并且相对于电接触耦合10的垂直对称平面S而镜像对称地布置。相应组中的耦合触点2.1、2.2；2.3、2.4被配置为彼此对应地互补，以使得能够耦合到与电接触耦合10互补设计的匹配电接触耦合(图3中未示出)。
两个数据网络可以经由相应的两个组的单独的耦合触点2.1、2.2；2.3、2.4以物理分离的方式而被传输，由此将每个数据网络被分配给特定的连接。数据网络因此可以被实现，例如实现为例如链接类“D”(ISO/IEC 11801)的以太网网络。
在图3所描绘的本发明的接口布置1的实施方式中，耦合平面侧耦合触头2.1至2.4每一者被设计为机械可逆(双极性(hermaphroditic))电耦合触点，其中左耦合侧配备有针式(阳性)设计的耦合触点2.1、2.2，以及右耦合侧配备有阴性设计的耦合触点。
由于要实现的车辆侧网络拓扑和数据总线概念，还可以在电接触耦合10中布置附加的配对数据总线触点。
从耦合平面侧耦合触点2.1至2.4到车体侧耦合触点4或到电耦合/列车接口的布线3根据EMC电缆类别“C”(EN 50343)分别保持相同。
本发明的接口布置的另一示例性实施方式在图4中以等距表示方式示出。在本实施方式中，采用基于非接触式的接触技术用于两个相邻的电接触耦合之间的数据、信号和/或语音传输。这种基于非接触的接触技术可以例如是光学、电磁、电容和/或感应技术。
因为不需要考虑机械可逆性，所以在耦合平面侧耦合触点中采用基于非接触的接触技术能够实现电接触耦合10的可变配置的耦合系数。与其结合，将耦合平面侧耦合触点2.1和2.2布置在电接触耦合10的垂直对称平面上，这是特别有利的。
本发明不限于在附图中所描绘的创造性接口布置的实施方式，而是需要对上文中所公开的所有特征进行综合考虑。
于此结合，特别可以想到的是，经由具有数据总线能力的布线3将功率至少提供给电接触耦合(耦合触点)的组件或者甚至提供到其它数据总线连接组件。已经在以太网网络应用的情况下建立的PoE(以太网供电)***，本发明的适用尤为理想。此外，每个根据EMC线缆类别“C”(EN 50343)的布线也可以保持不变。如前所述，还可以省去机械耦合，这从而在设计多节车辆的两个相邻车体之间的结构方面产生更多的几何自由度。
附图标记列表
1 接口布置
2.1至2.4 耦合平面侧耦合触点
3 具有数据总线能力的布线
4 车体侧耦合触点
5 电耦合/列车接口
10 电接触耦合
100 接口布置(现有技术)
101 电接触耦合(现有技术)
102.1至102.n 耦合平面侧耦合触点(现有技术)
103.1至103.n 布线(现有技术)
104.1至104.n 车体侧耦合触点(现有技术)
105 电耦合/列车接口(现有技术)
A,B 车体
S 电接触耦合的垂直对称平面

Claims (10)

1.一种用于多节车辆的两个相邻车体(A，B)之间的数据、信号和/或语音传输的接口布置(1)，所述多节车辆特别是轨道导向车，其中所述接口布置(1)包括与第一车体(A)相关联的电接触耦合(10)，该电接触耦合(10)具有用于与相邻于所述第一车体(A)的第二车体(B)的匹配电接触耦合(10')进行数据、信号和/或语音传输的至少一个耦合平面侧耦合触点(2.1,…,2.4)，
其特征在于，
所述至少一个耦合平面侧耦合触点(2.1,…,2.4)通过数据总线布线被单独地连接至电耦合/列车接口(5)的车体侧耦合触点(4)。
2.根据权利要求1所述的接口布置(1)，其中所述数据总线布线是具有数据总线能力的布线(3)，根据传输路径的规范，其具有预定义的标准化EMC线缆类别和指定的链路类。
3.根据权利要求1或2所述的接口布置(1)，其中根据ISO/IEC 11801(截至提交日期的状态)，所述具有数据总线能力的布线(3)属于“D”类。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接口布置(1)，其中所述至少一个耦合平面侧触点(2.1,…,2.4)通过所述数据总线布线被单独地连接至所述电耦合/列车接口(5)的所述车体侧耦合触点(4)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述接口布置(1)，其中所述数据总线布线被设计成提供针对不同服务的至少两个物理上分离的传输路径。
6.根据权利要求5所述的接口布置(1)，其中所述数据总线布线提供的用于数据、信号和/语音传输的至少一个传输路径被设计用于车辆控制***，并且其中所述数据总线布线提供的用于数据、信号和/或语音传输的至少一个其它传输路径被设计用于车辆娱乐***。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的接口布置(1)，所述至少一个耦合平面侧耦合触点(2.1,…,2.4)包括至少一个数据总线插头连接和/或至少一个基于非接触式的耦合触点。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的接口布置(1)，其中所述电接触耦合(10)包括至少一个第一耦合平面侧耦合触点(2.1,2.2；2.3,2.4)及相对于所述至少一个第一耦合平面侧耦合触点(2.1,2.2；2.3,2.4)的互补设计的至少一个第二耦合平面侧耦合触点(2.3,2.4；2.1,2.2)，以用于传输至少两个物理上分离的以太网，其中所述至少一个第一耦合平面侧耦合触点和所述至少一个第二耦合平面侧耦合触点(2.1,...,2.4)相对于所述电接触耦合(10)的垂直对称平面(S)而镜像对称地布置。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的接口布置(1)，其中所述电接触耦合(10)包括布置在所述电接触耦合(10)的垂直对称平面(S)上的至少一个耦合平面侧耦合触点(2.1,...,2.4)，其中所述至少一个耦合平面侧耦合触点(2.1,...,2.4)被设计用于基于非接触式的数据、信号和/或语音传输。
10.一种用于轨道导向车的自动中央缓冲器耦合，尤其用于铁路车辆，用于机械连接多节车辆的两个相邻车体(A，B)，其中所述自动中央缓冲器耦合进一步包括根据权利要求1至9中任一项所述的接口布置。
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