DE10245973A1 - Bus coupling - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier in einen Zugverband eingestellter Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen beiderseits des zwischen diesen Fahrzeugen zu überbrückenden Zwischenraumes unter Verwendung eines diese Fahrzeuge verbindenden Steuerbusses sowie mindestens eines je Fahrzeug an diesen Steuerbus angeschlossenen Steuergerätes zur Ermittlung von Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband.The invention relates to a method and a device for wireless connection of vehicle bus systems at least two vehicles placed in a train set via coupling devices on both sides of the space to be bridged between these vehicles Use of a tax bus connecting these vehicles as well at least one per vehicle connected to this control bus Control unit for Determination of sequence and orientation of the vehicles in the train association.
Es ist allgemeiner Stand der Technik, zur Übertragung von Informationen zwischen mehr als zwei Teilnehmern Bussysteme einzusetzen. Insbesondere in der Schienfahrzeugtechnik erfolgt einerseits eine Datenkommunikation zwischen den einzelnen Fahrzeugen eines Zugverbandes unter Verwendung eines Zug- oder Steuerbusses; die Datenkommunikation innerhalb eines Fahrzeuges erfolgt über einen Fahrzeugbus. Unter dem Begriff „Fahrzeugbus" ist im folgenden Fall sowohl ein Wagenbus, der zum Austausch einfacher Steuersequenzen üblicherweise mit relativ geringen Übertragungsraten bzw. -bandbreiten arbeitet (z.B. Multifunction-Vehicle-Bus (MVB), IBIS...), als auch ein eher breitbandiger Informationsbus, wie er üblicherweise zur Anbindung der Anlagen zur Fahrgastinformation zum Einsatz kommt, zu verstehen. Unter dem Begriff „Steuerbus" wird im Folgenden ein durch alle Fahrzeuge, die miteinander zu einem Zugverband zusammengschlossen sind, durchgängig verlaufendes Übertragungsmedium zur bidirektionalen Übertragung von Steuerbefehlen zwischen mindestens einem im Zugverband eingestellten übergeordneten Fahrzeug („Master) und den übrigen Fahrzeugen im Zugverband („Slave"). Nach dem Stand der Technik werden zur Verbindung eines solchen fahrzeugübergreifenden Bussystems steckbare Kabelkupplungen eingesetzt, so dass in beliebiger Weise Fahrzeuge aus dem Zugverband herausgelöst oder in den Zugverband eingestellt werden können. Eine derartige Verbindungsart ist z.B. für die europäischen Bahnen im UIC-Merkblatt 558 (UIC = Union internationale des chemins de fer) als Normvorgabe beschrieben, so dass eine europaweit freizügige Einsetzbarkeit des Wagenmaterials gewährleistet ist.It is general state of the art for transmission of information between more than two participants bus systems use. In rail vehicle technology in particular, on the one hand a data communication between the individual vehicles Train association using a train or tax bus; the Data communication within a vehicle takes place via a Vehicle bus. The term "vehicle bus" is as follows Case both a car bus, which is usually used to exchange simple control sequences with relatively low transfer rates or bandwidths works (e.g. multifunction vehicle bus (MVB), IBIS ...), as well as a broadband information bus, as is usually the case is used to connect the systems for passenger information, to understand. In the following, the term "control bus" is used by all vehicles, which are joined together to form a train, continuous transmission medium for bidirectional transmission of control commands between at least one parent set in the train set Vehicle ("Master) and the rest Vehicles in the train association ("slave"). According to the status the technology to connect such a vehicle Bus systems pluggable cable couplings are used, so that in any Wise vehicles detached from the train set or placed in the train set can be. Such a connection type is e.g. for the European railways in the UIC leaflet 558 (UIC = Union internationale des chemins de fer) as a standard described, so that the vehicle material can be used freely throughout Europe guaranteed is.
Bei der Einführung zusätzlicher, wagenübergreifender Bussysteme oder Bustechnologien muss nach diesem Stand der Technik entweder die Kontaktzahl des bestehenden Stecksystems erhöht oder die Neuverlegung zusätzlicher Kabelsysteme mit einem separaten Stecksystem durchgeführt werden. Beide Lösungen treiben sowohl die Investitionskosten für die Fahrzeuge als auch den betrieblichen Aufwand bei der Zusammenstellung der Fahrzeuge zu Zugverbänden in die Höhe. Zudem erweisen sich die be grenzte Leistungsfähigkeit und die starkem Verschleiss unterliegenden, stör- bzw. schadanfälligen elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Steckkupplung als begrenzende Faktoren beim verstärkten Einsatz zugbasierter Informationstechnologien. Desweiteren sind Verfahren als Stand der Technik bekannt, bei denen die Datenübertragung auf bestehende, aber bereits anderweitig belegte Steuerleitungen, z.B. dem Einschaltsignal für die Innenbeleuchtung, aufmoduliert wird. Bei Schienenfahrzeugen ist die Menge der derart verwendbaren Steuerleitungen sehr stark eingeschränkt. Zudem dürfen sich die angewendeten Verfahren nicht gegenseitig beeinflussen, wodurch sich Einschränkungen hinsichtlich der erreichbaren Übertragungsbandbreite und Verfügbarkeit ergeben. Ausserdem können mit dieser Methode keine hohen Datenraten übertragen werden.When introducing additional, cross-car Bus systems or bus technologies must comply with this state of the art either the number of contacts of the existing plug-in system is increased or the Relocation of additional Cable systems can be carried out with a separate plug-in system. Both solutions drive both the investment costs for the vehicles and the operational effort when assembling the vehicles into train groups in the height. In addition, the limited performance and the heavy wear prove underlying, disruptive or damage-prone electrical and mechanical properties of the plug coupling as limiting Factors in the reinforced Use of train-based information technologies. Furthermore are Methods known as prior art in which the data transmission on existing control lines that are already used elsewhere, e.g. the switch-on signal for the interior lighting is modulated. For rail vehicles the amount of control lines that can be used in this way is very strong limited. Also allowed the procedures used do not influence each other, causing restrictions regarding the achievable transmission bandwidth and availability result. You can also no high data rates are transmitted with this method.
Zur Umgehung der begrenzten Möglichkeiten einer leitungsgebundenen Kopplung von Bussystemen sind Vorrichtungen zur kontaktlosen Kopplung von Bussystemen bekannt, die durch an jeweils beiden Wagenenden angebrachten Sende- und Empfangseinrichtungen eine wagenübergreifende Datenübertragung über eine Luftschnittstelle ermöglichen. Als Problem hat sich hierbei insbesondere herausgestellt, dass beim Verbindungsaufbau nicht einwandfrei gewährleistet werden kann, dass ausschliesslich zum gewünschten Fahrzeug eine Verbindung aufgebaut wird. Bedingt durch die im betrieblichen Alltag stark wechselnden Empfangsverhältnisse lassen sich Sendeleistung und Ausbreitungsrichtung nicht so beeinflussen, dass das Überspringen von Fahrzeugen, die Verwechslung der Verbindungsreihenfolge oder das Einbinden zugfremder Fahrzeuge (z.B. auf benachbarten Gleisen) sicher ausgeschlossen werden kann. Des weiteren kann bei dieser Art der rein funktechnischen Übertragung nicht sicher unterschieden werden, ob die Verbindung gestört ist bzw. das angesprochene Fahrzeug überhaupt vorhanden ist.To circumvent the limited possibilities a wired coupling of bus systems are devices known for contactless coupling of bus systems, which by Transmitter and receiver devices attached to both ends of the car a cross-car Data transmission over a Enable air interface. As The problem has emerged in particular that the Connection establishment can not be guaranteed that exclusively to the desired one Vehicle is established. Due to the operational Everyday changing reception conditions can reduce transmission power and direction of propagation do not affect the skipping of vehicles, confusing the connection order or the integration of non-train vehicles (e.g. on neighboring tracks) can be safely excluded. Furthermore, with this Type of purely radio transmission it is not possible to differentiate with certainty whether the connection is faulty or that addressed vehicle at all is available.
Hierauf aufbauend sind weitergehende Systeme bekannt, bei denen die am Gateway ankommenden Daten durch die Übertragungseinrichtung analysiert und geeignete Format- und/oder Adresstransformationen durchgeführt werden. Ein derartiges System ist z.B. von der Ascom AG unter dem Produktnamen „Interlex" publiziert worden. Hierbei verfügt jedes Fahrzeug über ein Gateway mit zwei Antennenanschlüssen für die beiden Wagenenden. Über die Antenen werden bidirektional modulierte Daten ausgetauscht. Es hat sich jedoch als nachteilig erwriesen, dass – neben den zum Datenaustausch ohnehin notwendigen Fahrzeugbussystemen – zusätzliche Antennenkabel über die gesamte Fahrzeuglänge verlegt werden müssen.Building on this, there are further ones Systems known in which the data arriving at the gateway through the transmission device is analyzed and suitable format and / or address transformations are carried out. Such a system is e.g. published by Ascom AG under the product name "Interlex". Here every vehicle over a gateway with two antenna connections for the two car ends. About the Antennas are exchanged bidirectionally modulated data. It has However, it turned out to be disadvantageous that - besides those for data exchange anyway necessary vehicle bus systems - additional antenna cables via the total vehicle length must be relocated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier in einen Zugverband eingestellter Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen zu entwickeln, die eine bidirektionale und transparente Informationsübertragung zwischen den Fahrzeugen ermöglicht. Zur Verringerung des fahrzeugseitigen Aufwandes muss der Übertragungsweg der in Funksignale umgewandelten Informationseinheiten möglichst kurz sein und es darf kein weiterer Konfigurations-, Bearbeitungs- oder Steuerungsaufwand erforderlich sein. Der Verbindungsaufbau muss wagenselektiv und in Übereinstimmung mit der Anordnung der Fahrzeuge im Zugverband möglich sein.The object of the invention is to develop a method and a device for the wireless connection of vehicle bus systems of at least two vehicles set in a train set via coupling devices, which transmit bidirectional and transparent information between vehicles. In order to reduce the effort on the vehicle side, the transmission path of the information units converted into radio signals must be as short as possible and no further configuration, processing or control effort may be required. The connection must be set up in a wagon-selective manner and in accordance with the arrangement of the vehicles in the train set.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in jeder Koppeleinrichtung eines Fahrzeuges aus den im Steuergerät dieses Fahrzeuges abgespeicherten Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband eine für die Verbindung zwischen den Fahrzeugbussystemen eindeutige eigene Adressierung sowie eine eindeutige Adressierung der in Richtung der drahtlosen Übertragungsstrecke nächstgelegenen Koppeleinrichtung des benachbarten Fahrzeuges generiert wird und diese Adressierung für die drahtlose Übertragung von Daten an diese benachbarte Koppeleinrichtung verwendet wird. Auf diese Weise ist es möglich, durch ungerichtete Übertragung eine transparente und wagenselektive Kommunikation zu realisieren.This task is linked with the preamble of claim 1 according to the invention solved, that in each coupling device of a vehicle from those in the control unit of this vehicle stored information about the order and orientation of the vehicles in the train set for the Connection between the vehicle bus systems unique unique addressing as well a unique addressing in the direction of the wireless transmission link the nearest Coupling device of the adjacent vehicle is generated and this addressing for the wireless transmission of data to this neighboring coupling device is used. In this way it is possible through undirected transmission to realize transparent and car-selective communication.
Der Erfindungsgedanke wird wirksam unterstützt, wenn eine Protokolldateneinheit ohne Durchführung eines Selektionsmechanismus von der einen Koppeleinrichtung zur benachbarten, ihr jenseits der Luftschnittstelle gegenüberliegenden Koppeleinrichtung übertragen wird, sobald diese Protokolldateneinheit an der fahrzeugbusseitigen Schnittstelle der sendenden Koppeleinrichtung anliegt. Ein solches System ist einfach und damit kostengünstig und für den Eisenbahnbetrieb hinreichend robust darstellbar.The inventive idea takes effect support if a log data unit without performing a selection mechanism from one coupling device to the neighboring one, beyond the air interface opposite Transfer coupling device as soon as this protocol data unit on the vehicle bus side Interface of the sending coupling device is present. Such a system is simple and therefore inexpensive and for that Railway operations can be represented with sufficient robustness.
Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass in der sendenden Koppeleinrichtung die an der fahrzeugbusseitigen Schnittstelle anliegenden Protokolldateneinheiten anhand ihrer Zieladresse unter Verwendung von an sich bekannten Selbstlern-Mechanismen adressselektiv ausgewertet werden und eine Weiterleitung an Empfänger unterdrückt wird, die nicht in dem über die drahtlose Verbindungsstrecke anzusprechenden Teil des Zugverbandes angeordnet sind. Dadurch wird in wirksamer Weise der über den drahtlosen Übertragungsweg abzuwickelnde Datenverkehr reduziert.Alternatively, it is also conceivable that in the transmitting coupling device that on the vehicle bus side Interface existing protocol data units based on their destination address address-selective using self-learning mechanisms known per se be evaluated and forwarding to recipients is suppressed, which are not in the above the wireless link to be addressed part of the train set are arranged. This will effectively over wireless transmission path traffic to be processed reduced.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred configurations the invention result from the others mentioned in the subclaims Features.
Der Erfindungsgedanke wird anhand
eines in
Ein Zugverband mit mindestens zwei
Fahrzeugen (
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
befindet sich an jedem Fahrzeugende ein Koppelelement (
Vor dem Start der Verbindungsphase
sind die Fahrzeugbusse (
Ab diesem Zeitpunkt werden alle Daten,
die von einem Teilnehmer am Fahrzeugbus (
- 1.1, 1.21.1 1.2
- Fahrzeuge eines Zugverbandesvehicles a train association
- 2.1, 2.22.1 2.2
- Fahrzeugbusvehicle bus
- 3.1, 3.23.1 3.2
- Steuerbuscontrol bus
- 44
- Verbindungsgliedlink
- 55
- Steckkupplung des Steuerbussesplug-in coupling of the tax bus
- 6.1, 6.26.1 6.2
- Koppelelementcoupling element
- 77
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- bidirektionale Datenübertragungbidirectional data transfer
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