有轨车辆的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于在有轨车辆的第一车辆单元和第二车辆单元之间传输数据的数据传输设备。数据传输设备包括传输装置，传输装置用于在第一和第二车辆单元之间传输表示数据的数据信号。


背景技术：

2.在有轨车辆的车辆单元之间传输数据，原则上是已知的。为此，设置至少一个传输装置，传输装置至少部分布置在车辆单元之间，并且传输表示数据的数据信号。


技术实现要素：

3.在这种背景下，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种改进的有轨车辆和数据传输设备。
4.上述技术问题通过如下有轨车辆来解决，其中，有轨车辆包括数据传输设备，所述数据传输设备用于在有轨车辆的第一车辆单元和第二车辆单元之间传输数据，所述数据传输设备包括：
5.传输装置，用于在第一车辆单元和第二车辆单元之间，传输表示数据的数据信号，
6.其特征在于，
7.所述传输装置包括第一转换单元，所述第一转换单元被构造为，
8.‑
将能够在第一车辆单元内在至少一个具有至少四个芯线对的车辆线缆上以1000mbit/s的传输速率进行传输并且使用1000base
‑
t编码的、表示数据的第一数据信号，
9.‑
转换为表示数据的第二数据信号，以便以1000mbit/s的传输速率传输至第二车辆单元，
10.‑
其中，第二数据信号能够在第一车辆单元与第二车辆单元之间，在至少一个具有至少一个芯线对的传输线缆上进行传输
11.‑
其中，使用1000base
‑
t1，对第二数据信号进行编码。
12.上述技术问题通过开头提到的数据传输设备来解决，其中，传输装置包括至少一个第一转换单元。第一转换单元被构造为，将表示数据的第一数据信号，转换为表示数据的第二数据信号，以便以1000mbit/s的传输速率传输至第二车辆单元，第一数据信号可以在第一车辆单元内在具有至少四个芯线对的至少一个车辆线缆上传输。第二数据信号可以在第一车辆单元与第二车辆单元之间，在具有至少一个芯线对的至少一个传输线缆上传输。
13.本实用新型基于如下认识，即，在有轨车辆中，车辆单元之间的传输线缆经常设置为用于100mbit/s的传输速率(fast ethernet，快速以太网)。该传输速率经常通过使用标准100base
‑
tx，在两个芯线对(即四个芯线)上进行传输来实现。期望在车辆单元之间实现1000mbit/s的传输速率，因为在车辆单元内，现在经常存在支持1000mbit/s的传输速率的网络部件。为了实现1000mbit/s的传输速率，车辆单元内的网络部件经常使用标准 1000base
‑
t。为此，这些网络部件通过具有四个芯线对(即八个芯线)的线缆相互连接。
14.根据本实用新型的解决方案以如下方式来消除该问题，即，转换单元将在第一车辆单元内传输的第一数据信号，转换为如下第二数据信号，该第二数据信号设置为用于以1000mbit/s的传输速率，在具有一个芯线对的传输线缆上进行传输。这具有如下优点，即，可以特别简单地以很小的布线开销实现有轨车辆的改装，以便以1000mbit/s的传输速率，在车辆的两个车辆单元之间传输数据。特别是在包括具有一个芯线对的传输线缆的车辆中，可以利用已有的车辆线缆，来实现1000mbit/s的传输速率。
15.有轨车辆优选构造为轨道车辆，进一步优选构造为机动车(triebzug)。
16.优选本领域技术人员将术语“芯线”，理解为铜导体、特别是铜线、优选塑料绝缘的铜线。
17.优选本领域技术人员将术语“对”，理解为绞合为一对的两个芯线。此外，优选本领域技术人员将术语“线缆”，理解为为了形成线缆而相互绞合的唯一的芯线对或者多个芯线对。
18.此外，优选本领域技术人员将表述“可以在至少一个车辆线缆上传输”或者“可以在至少一个传输线缆上传输”，理解为相应的线缆用作数据信号的传输介质。
19.本领域技术人员将术语“数据信号”，理解为表示数据的物理信号(例如电磁波)。为此，例如借助脉冲幅度调制，将数据调制到信号上。在本实用新型的范围内，术语“数据信号”包括作为分布在多个芯线对上并且共同形成数据信号的多个信号的构造。
20.优选使用标准1000base
‑
t(ieee 802.3clause 40或者ieee 802.3ab)，对在第一车辆单元内传输的第一数据信号进行编码。以这种方式，在车辆内实现数据以1000mbit/s的传输速率的传输。换言之：对第一数据信号进行编码，以便以1000mbit/s的传输速率在车辆线缆上进行传输。
21.为了能够实现相反的传输方向，第一转换单元进一步优选被构造为，将第二数据信号转换为第一数据信号，借助传输线缆，在第二车辆单元与第一车辆单元之间传输第二数据信号。
22.优选第一车辆单元具有第一通信网络，并且优选第二车辆单元具有第二通信网络。进一步优选一个或多个网络部件通过数据技术连接至相应的通信网络。特别是，通信网络由一个或多个交换机形成，其中，网络部件分别连接至交换机的端口。
23.优选通信网络分别包括以太网网络或者构造为以太网网络。进一步优选使用tcp/ip(tcp：transmission control protocol(传输控制协议)；ip：internetprotocol(因特网协议))，在连接至通信网络的网络部件之间进行通信。
24.优选根据本实用新型的数据传输设备用于在第一和第二通信网络之间传输数据。特别是，根据本实用新型的数据传输设备用于在连接至第一通信网络的第一网络部件，与连接至第二通信网络的第二网络部件之间传输数据。
25.进一步优选数据传输设备被构造为，通过上级的通信网络，在第一和第二通信网络之间传输数据。优选第一通信网络在第一车辆单元上延伸，优选第二通信网络在第二车辆单元上延伸，和/或优选上级的通信网络在包括第一和第二车辆单元的有轨车辆上延伸。优选第一和第二通信网络具有经常称为车辆总线的总线结构。优选上级的通信网络具有经常称为列车总线的总线结构。
26.为了在相反的方向上(从第二车辆单元向第一车辆单元)传输数据，按照根据本实
用新型的数据传输设备的一个优选实施方式，传输装置包括第二转换单元。第二转换单元被构造为，将如下第三数据信号转换为第二数据信号，以便以1000mbit/s的传输速率传输至第一车辆单元，该第三数据信号可以在第二车辆单元内，在具有至少四个芯线对的车辆线缆上传输。
27.换言之：对于从第二车辆单元出发到第一车辆单元的传输方向，需要对要传输的数据进行转换，以便以1000mbit/s的传输速率在车辆单元之间进行传输。因此，借助第二转换单元，将在第二车辆单元内传输的、表示数据的第三数据信号，转换为第二数据信号。
28.对于第一传输方向，优选第二转换单元用于将第二数据信号转换为第三数据信号。
29.优选使用标准1000base
‑
t，对在第二车辆单元内传输的第三数据信号进行编码。
30.在根据本实用新型的数据传输设备的另一个优选实施方式中，转换单元包括聚集单元。聚集单元被构造为，将数量n个第一数据信号，转换为数量 n个第二数据信号，以传输至第二车辆单元，该数量n个第一数据信号可以在第一车辆单元内，在分别具有四个芯线对的数量n个车辆线缆中的相应的一个上进行传输；该数量n个第二数据信号可以在第一和第二车辆单元之间，在分别具有四个芯线对的数量为n/4个的传输线缆上，或者在一个n对的传输线缆上进行传输。优选n是自然数n＝{1、2、3、
…
}。进一步优选包括n＝{4、8、12、16、
…
}。
31.以这种方式，第一车辆单元的n个部件可以通过数据技术，通过数据传输设备，与第二车辆单元的n个部件相互连接。在此，在第一和第二车辆单元的相应地相互连接的部件之间，存在n个数据技术连接线。
32.根据一个优选扩展方案，聚集单元被构造为，将四个第一数据信号，转换为四个第二数据信号，以传输至第二车辆单元，该四个第一数据信号可以在第一车辆单元内，分别在四个四对的车辆线缆中的一个上进行传输；该四个第二数据信号可以在第一和第二车辆单元之间，在一个四对的传输线缆上进行传输。优选该四个第二数据信号在第一和第二车辆单元之间，可以在唯一的一个四对的传输线缆上进行传输。
33.这种扩展方案具有如下优点，即，可以使用常见的四对的线缆，作为车辆线缆和/或传输线缆。此外，得到如下重要的优点，即，使用这种线缆，可以在第一车辆单元的四个部件与第二车辆单元的四个部件之间，实现数据技术连接。在此，在第一和第二车辆单元的相应地相互连接的部件之间，存在四个数据技术连接线。
34.在一个特别优选的实施方式中，车辆线缆构造为类别5e、类别6、类别 6a和/或类别7的线缆。这能够实现解决方案的简单实现，因为可以使用常见的线缆，来在车辆单元内传输第一数据信号。
35.在前面描述的实施方式的一个优选扩展方案中，传输线缆构造为类别 5e、类别6、类别6a和/或类别7的线缆。这也能够实现解决方案的简单实现，因为可以使用常见的线缆，来在传输线缆上传输第二数据信号。
36.对于本领域技术人员来说，类别5e、6、6a或者7的线缆经常称为cat
‑
5e 线缆、cat
‑
6线缆、cat
‑
6a线缆或者cat
‑
7线缆。
37.在根据本实用新型的数据传输设备的一个替换的实施方式中，聚集单元被构造为，将两个第一数据信号，转换为两个第二数据信号，以传输至第二车辆单元，该两个第一
数据信号可以在第一车辆单元内，分别在两个四对的车辆线缆中的一个上进行传输；该两个第二数据信号可以在第一和第二车辆单元之间，在一个两对的传输线缆上进行传输。该实施方式对于具有两个两对的传输线缆的数据传输设备的改装(改造)是特别有利的。因此，在有轨车辆的两个车辆单元之间，经常存在两个两对的cat5线缆，利用该实施方式，可以特别简单地针对1000mbit/s的传输速率，来改装车辆单元。
38.在根据本实用新型的数据传输设备的另一个优选实施方式中，传输装置包括至少一个另外的第一转换单元。该另外的第一转换单元被构造为，将第一数据信号，转换为第二数据信号，以便以1000mbit/s的传输速率传输至第二车辆单元，第一数据信号可以在第一车辆单元内，在具有至少四个芯线对的至少一个车辆线缆上进行传输，其中，第二数据信号可以在第一车辆单元与第二车辆单元之间，在具有至少一个芯线对的至少一个另外的传输线缆上进行传输。通过这种实施方式，在1000mbit/s的传输速率下，实现数据在有轨车辆的两个车辆单元之间的冗余传输。
39.按照根据本实用新型的数据传输设备的一个优选实施方式，传输线缆包括单对的屏蔽绞合线缆和/或单对的未屏蔽绞合线缆。对于本领域技术人员来说，单对的未屏蔽绞合线缆经常称为utp线缆(utp：unshielded twistedpair，未屏蔽绞合线缆)。
40.使用单对的屏蔽绞合线缆作为传输线缆是特别优选的，因为车辆单元之间的传输线缆至少部分在车辆单元外部延伸，并且受天气影响。
41.优选屏蔽线缆构造为stp或者ftp线缆(stp：shielded twisted pair(屏蔽双绞线)；ftp：foild twisted pair(铝箔屏蔽双绞线))。
42.在根据本实用新型的数据传输设备的另一个优选实施方式中，第一和/ 或第二车辆单元分别包括一个或多个车厢。在第一变形方案中，车辆单元分别构造为一个车厢。在这种情况下，数据传输设备用于例如通过紧耦合 (kurzkupplung)在两个车厢之间传输数据。替换地，车辆单元分别构造为具有多个不可分离的车厢(经常称为“consist(组成)”)的车辆单元。在这种情况下，数据传输设备用于在车辆单元之间传输数据。换言之：优选术语“车辆单元”应当理解为包括一个或多个车厢的不可分离或者不可进一步分割的单元。
43.在根据本实用新型的数据传输设备的一个特别优选的实施方式中，使用 1000base
‑
t1对第二数据信号进行编码。对数据信号的编码特别是借助第一和/或第二转换单元来进行。
44.优选本领域技术人员将使用1000base
‑
t1进行编码，理解为针对具有一个芯线对(“l”)的绞合线缆(t：twisted(绞合))上的1000mbit/s(“1000”) 的传输速率进行编码。进一步优选本领域技术人员将其理解为根据标准 ieee 803.3bp进行编码。使用1000base
‑
t1的特征尤其是在于，在全双工模式下传输第二数据信号。
45.上面描述的传输线缆具有四个芯线对的实施方式，特别是在使用 1000base
‑
t1的情况下，可以通过一个传输线缆，建立四个数据技术连接线。
46.根据本实用新型的数据传输设备的另一个优选实施方式包括供电元件，供电元件被构造为，从车辆单元的通信网络，向转换单元供应电能。这具有如下优点，即，转换元件不需要专用电源。
47.优选供电元件是用于从第一车辆单元的第一通信网络向第一转换单元供应电能的第一供电元件。替换地或者附加地，供电元件是用于从第二车辆单元的第二通信网络向
第二转换单元供应电能的第二供电元件。
48.优选供电元件包括用于传输电能的电导线、例如电缆。进一步优选供电元件连接至车辆单元的通信网络的以太网供电开关(power
‑
over
‑
ethernet
‑ꢀ
switch)(下面称为poe开关)。在本领域技术人员的术语“endspan(端跨)”的意义上(根据标准ieee 802.3at和/或ieee 802.3af)，本领域技术人员将供电元件与poe开关的连接，理解为通过poe开关直接供电。由此实现从以太网网络对转换单元的特别简单的能量供应。
49.在根据本实用新型的数据传输设备的另一个优选实施方式中，第一车辆单元包括第一通信网络的交换机单元，其中，交换机单元包括第一转换单元。
50.替换地或者附加地，根据该实施方式，第一车辆单元包括第一通信网络的另一个交换机单元。在此，该另一个交换机单元包括前面描述的类型的另一个第一转换单元。
51.替换地或者附加地，第二车辆单元包括第二通信网络的第二交换机单元。在此，第二交换机单元包括前面描述的类型的第二转换单元。
52.该实施方式使改装车辆时的开销减小。因为改装仅需要用具有集成的转换单元的交换机单元，来替换相应的通信网络的交换机单元。可以将传输线缆直接连接至该交换机单元。
53.此外，本实用新型涉及一种有轨车辆，该有轨车辆包括前面描述的类型的数据传输设备。
54.在有轨车辆的第一车辆单元与第二车辆单元之间传输数据时，
55.在第一车辆单元内，在至少一个具有至少四个芯线对的车辆线缆上，传输表示数据的第一数据信号，
56.将第一数据信号转换为表示数据的第二数据信号，以便以1000mbit/s 的传输速率传输到第二车辆单元，以及
57.在第一车辆单元与第二车辆单元之间，在至少一个具有至少一个芯线对的传输线缆上，传输第二数据信号。
58.此外，使用如下传输线缆，该传输线缆包括至少一个芯线对，并且至少部分在有轨车辆的第一车辆单元与第二车辆单元之间延伸，用于以1000 mbit/s的传输速率传输数据。
59.此外，使用如下两个传输线缆的使用，该两个传输线缆分别包括至少一个芯线对，并且至少部分在有轨车辆的第一车辆单元与第二车辆单元之间延伸，用于分别以1000mbit/s的传输速率并行传输数据。
60.根据本实用新型的使用的优点、实施方式和实施细节，可以参考前面对根据本实用新型的数据传输设备的相应的优点、实施方式和实施细节的描述。
附图说明
61.现在，根据附图说明本实用新型的实施例。
62.图1示出了有轨车辆中的根据本实用新型的数据传输设备的第一实施例，
63.图2示出了根据本实用新型的数据传输设备的第二实施例，
64.图3示出了根据本实用新型的数据传输设备的第三实施例，
65.图4示出了根据本实用新型的数据传输设备的第四实施例，以及
66.图5示出了根据本实用新型的转换单元的实施例。
具体实施方式
67.图1以示意性的侧向的横截面图，示出了有轨车辆1的一个区段。在所考虑的实施方案中，有轨车辆1构造为包括多个在机械上耦合的车厢的轨道车辆。有轨车辆1具有相互耦合的第一车辆单元11和第二车辆单元12。换言之：第一车辆单元11和第二车辆单元12是有轨车辆1的一部分。
68.第一车辆单元11具有第一通信网络13，并且第二车辆单元12具有第二通信网络14。通信网络13和14在运行时分别使用网络协议tcp/ip，并且构造为以太网网络(tcp：transmission control protocol；ip：internet protocol)。多个网络部件15通过数据技术连接至第一通信网络13，并且多个网络部件 16通过数据技术连接至第二通信网络14。网络部件15或16被设计为，通过通信网络13或14，以1000mbit/s的传输速率接收和发送数据。借助分别表示数据的第一数据信号25或第三数据信号27，通过第一通信网络13或第二通信网络14传输数据。使用标准1000base
‑
t(ieee 802.3ab)，将数据编码为第一数据信号25或第二数据信号27。为了连接通信网络13内的网络部件15，使用具有四个导线对(即8芯线)的线缆，作为车辆线缆22。为了连接通信网络14内的网络部件16，使用具有四个导线对的线缆，作为车辆线缆24。车辆线缆22或24用作用于在车辆单元11或12内传输数据信号 25或27的介质。
69.为了使得能够在第一通信网络13与第二通信网络14之间进行通信，期望在这两个通信网络之间传输数据。为此，在第一传输方向8上，在第一通信网络13与第二通信网络14之间，通过具有传输装置20的数据传输设备 10传输数据。传输装置20包括具有一个芯线对的过渡线缆23。为了在过渡线缆23上实现1000mbit/s的数据传输速率，使用标准1000base
‑
t1(ieee 802.3bp)，将数据编码为第二数据信号26。借助转换单元31，将第一数据信号25转换为第二数据信号26。借助转换单元32，将第二数据信号26转换为第三数据信号27。
70.转换单元31通过车辆线缆22，连接至第一通信网络13的交换机单元 28。转换单元32通过车辆线缆24，连接至第二通信网络14的交换机单元 29。
71.此外，在第二传输方向9上，在第二通信网络14与第一通信网络13之间，借助数据传输设备10传输数据。在此，转换单元32用于将第三数据信号27转换为第二数据信号26，并且转换单元31用于将第二数据信号26转换为第一数据信号25。换言之：数据传输设备10被构造为，在两个传输方向8和9上(在第一通信网络13与第二通信网络14之间)传输数据。
72.传输线缆23构造为具有一个芯线对的屏蔽绞合线缆，例如构造为stp 线缆(stp：shielded twisted pair)。
73.图2示出了根据第二实施例的根据本实用新型的数据传输设备的数据技术部件的示意图。对该实施例的具有与参考图1描述的元件相同的功能的元件，设置相同的附图标记。
74.第一车辆单元11包括第一通信网络13，并且第二车辆单元12包括第二通信网络14。通信网络13和14由多个交换机115和116形成。网络部件 15和16连接至交换机115和116。
75.传输线缆23和53借助插接器33和63连接至车辆单元11的车身。此外，传输线缆23和53借助插接器34和64连接至车辆单元12的车身。通过借助布置在耦合台(kupplungsaltar)上的插接器37和67进行耦合，来实现车辆单元11和12的数据技术连接。
76.为了在通信网络13与14之间传输数据，在第一传输方向8上，在第一通信网络13与第二通信网络14之间，借助传输装置20传输数据。传输装置20包括具有一个导线对的过渡线缆23。为了在过渡线缆23上实现1000 mbit/s的数据传输速率，使用标准1000base
‑
t1(ieee 802.3bp)，将数据编码为第二数据信号26。
77.数据通过车辆线缆22、转换单元31、传输线缆23、转换单元32和车辆线缆24的传输(和相关的插接器一起)形成第一传输路径35。车辆线缆52、转换单元41、传输线缆53、转换单元42和传输线缆54(和相关的插接器一起)形成第二传输路径36。形成第二传输路径36的这些元件与第一传输路径35的元件功能相同地构造。
78.图2所示的实施例能够实现数据在1000mbit/s的传输速率下，在第一通信网络13和第二通信网络14之间的传输路径35和36上的并行(冗余) 传输。
79.图3示出了图2所示的实施例的一个变形方案(第三实施例)。在图3 所示的实施例中，相应的转换单元集成在交换机单元131、132、141或142 中。交换机单元131和141是第一通信网络13的一部分，并且交换机单元 132和142是第二通信网络14的一部分。
80.图4示出了根据本实用新型的数据传输设备110的第四实施例。该数据传输设备具有转换单元231和转换单元232。在图5中示意性地示出了转换单元231的结构。
81.图4所示的数据传输设备110使得能够在第一车辆单元11的第一通信网络13的网络部件241，与第二车辆单元12的第二通信网络14的网络部件 245之间传输数据。附加地，数据传输设备110使得能够在第一车辆单元11 的第一通信网络13的网络部件242、243或244，与第二车辆单元12的第二通信网络14的网络部件246、247或248之间传输数据。
82.使用标准1000base
‑
t(ieee 802.3ab)，在车辆线缆222、225、226、或227上，借助数据信号，在网络部件241、242、243或244与转换单元231 之间，进行数据传输。车辆线缆222、225、226或227构造为类别7的四对 (vierpaariges)线缆。
83.使用标准1000base
‑
t(ieee 802.3ab)，在车辆线缆252、255、256或 257上，借助数据信号，在网络部件245、246、247或248与转换单元232 之间，进行数据传输。车辆线缆252、255、256或257构造为类别7的四对线缆。
84.转换单元231将来自于网络部件241、242、243、244的数据信号，转换为在使用标准1000base
‑
t1(ieee 802.3bp)的情况下传输的数据信号。在此，借助1000base
‑
t1进行传输的四对的车辆线缆222、225、226、227，聚集在类别7的传输线缆223的四个芯线对上。转换单元232将来自于网络部件245、246、247、248的数据信号，转换为在使用标准1000base
‑
t1(ieee802.3bp)的情况下传输的数据信号。在此，借助1000base
‑
t1进行传输的四对的车辆线缆252、255、256、257，聚集在类别7的传输线缆223的四个芯线对上。
85.转换单元231在面对通信网络13的一侧，包括四个连接插座311、312、 313和314，车辆线缆222、225、226或227的插头可以分别连接至这些连接插座。此外，转换单元231包括面对传输线缆223的连接插座315，传输线缆223可以连接至连接插座315。
86.进入插座311、312、313或314的数据信号，通过传输器 321、322、323或324(经常也称为“magnetic”或者“mag”)，运行到以太网 phy单元331、332、333或334。以太网phy单元331、332、333或334 将进入的位传输层(使用1000base
‑
t的情况下的“physical layer(物理层)”) 的数据信号，转换为数据链路层(“data link layer”)的数据信号。以太网链接单元341、342、343或344对数据链路层的数据信号进行处理。将处理后
的数据输馈送到以太网phy单元351、352、353或354，以太网phy单元 351、352、353或354将数据转换为位传输层(使用1000base
‑
t1的情况下的“physical layer”)的数据信号。数据信号通过传输器361、362、363或 364分别沿着一个芯线对运行到连接插座315。
87.传输器321和322附加地用作用于从车辆单元11的第一通信网络13向转换单元231供应电能的供电元件。为此，poe控制单元301(poe：powerover ethernet)连接至传输器321和322，poe控制单元301通过直流电压转换器302从通信网络13获得电能。
88.以太网phy单元331、332、333或334、以太网链接单元341、342、 343或344以及以太网phy单元351、352、353或354形成聚集单元233，聚集单元233将可以在第一车辆单元11内传输到四个车辆线缆222、225、 226和227上的第一数据信号，转换为第二数据信号，以便传输到第二车辆单元12，第二数据信号可以在第一车辆单元11和第二车辆单元12之间，在传输线缆223上进行传输。转换单元232具有类似的聚集单元234。