一种铁路信号数据网网间互连结构的制作方法

本实用新型涉及铁路信号技术领域，特别涉及一种铁路信号数据网的网间互连技术。

背景技术：

目前，我国时速200公里及以上的铁路和时速120公里以上的城际铁路都普遍采用CTCS-2级或CTCS-3级列控系统，该系统要求在铁路沿线设置铁路信号安全数据网(以下简称“信号数据网”)，承载列控系统地面相关设备之间的安全数据传输和信息交互。

现有的信号数据网技术方案是：在CTCS-2级或CTCS-3级铁路的沿线各个信号设备集中设置点(包括车站、信号中继站、线路所、动车段、动车所、无线闭塞中心、临时限速服务器中心等，以下简称“站点”)分别设置两台工业级以太网交换机设备(分别称为“左交换机”、“右交换机”)，铁路沿线两侧分别敷设一根干线光缆(分别称为“左光缆”和“右光缆”)，各站点处的列控中心设备、计算机联锁设备、无线闭塞中心设备、临时限速服务器设备等应用设备均通过6类标准屏蔽双绞以太网线分别接入该处的左交换机和右交换机的数据业务端口上；用一根光缆(如左光缆)内的2芯单模光纤将各站点处的左交换机的环网端口依次顺序串联连接，再用另一根光缆(即右光缆)内的2芯单模光纤连接线路两端部站点处的左交换机的环网端口，构成一个环形结构的通信以太网(以下简称“左环网”)；同样，用右光缆内的另2芯单模光纤将各站点处的右交换机的环网端口依次顺序串联连接，再用左光缆内的另2芯单模光纤连接线路两端部站点处的右交换机的环网端口，构成另一个环形结构的通信以太网(以下简称“右环网”)。左、右两个环网之间物理隔离，工作相互独立、互为冗余，共同组成一个完整的信号数据网。

当铁路线路较长时，为了避免环网内因应用设备数量太多而引起广播风暴，实际工程设计时，一般将环网内的交换机数量控制在60台以内，应用设备IP地址使用量控制在254个以内。超过任一限值时，就将左、右环网均拆分成若干个小环网(以下简称“左环子网”、“右环子网”，统称为“子网”)；另外，当铁路线路分属不同运营维护管理单位管理时，也需要按照运营维护管界划分子网。在每个子网内，相邻左环子网之间邻近的两个站点的交换机、相邻右环子网之间邻近的两个站点的交换机均采用三层交换机，环网内其他站点的交换机可以采用二层交换机；相邻左环子网之间、相邻右环子网之间均通过邻近的两台三层交换机传输跨网信息，这两台三层交换机之间用两根不同物理路径的光缆内的各2芯单模光纤连接。

同一站点内的两台交换机由同一套信号电源屏供电。为了防止因信号电源屏停止供电导致相邻的两个左环子网之间、两个右环子网之间的跨网信息均不能传输，左环子网的两台三层交换机与右环子网的两台三层交换机采用分站布置方式，也即现有技术的信号安全数据网若要实现子网互连，就得在4个站点分别布置三层交换机。

现有技术的两个信号安全数据网(子网)互连的典型网络结构如图1所示。图1中，A线路(或线路A段)有站点A1、A2、……、An，设有子网A(分左环子网A、右环子网A)；B线路(或线路B段)有站点B1、B2、……、Bm，设有子网B(分左环子网B、右环子网B)；各站点分别设置一台左交换机(图中用“交换机L”表示)和一台右交换机(图中用“交换机R”表示)；站点A1的右交换机、站点A2的左交换机、站点B1的左交换机、站点B2的右交换机采用三层交换机，兼有子网互连功用，其余交换机可以采用二层交换机；各站点的应用设备均通过6类标准屏蔽双绞以太网线(图中用双箭头线表示)分别接入该处的左交换机和右交换机的数据业务端口上；在同一个子网内，各站点的左交换机通过左光缆和右光缆内的各2芯单模光纤串联连接并成环状网络结构，各站点的右交换机通过左光缆和右光缆内的另外各2芯单模光纤串联连接并成环状网络结构；相邻子网之间，如站点A2的左交换机和站点B1的左交换机通过左光缆和右光缆内的另外各2芯单模光纤直接连接，实现左环子网A与左环子网B的网间互连，站点A1的右交换机和站点B2的右交换机通过左光缆和右光缆内的另外各2芯单模光纤直接连接实现右环子网A与右环子网B的网间互连。

以上方案存在的主要问题是：

1.相邻左(右)环子网互连需要使用两台三层交换机，未能充分发挥三层交换机单机即可实现网络互连的资源优势，而工业以太网三层交换机的价格远高于二层交换机，因此人为地增加了工程投资。

2.两个信号安全数据网(子网)互连时，需要4个站点布置三层交换机。对于一个要与既有铁路线路接轨的后建铁路工程项目而言，这种网间互连方式需要对既有线路的信号安全数据网进行较大的工程改造，其一是将既有线上某两站点的各一台二层交换机更换为三层交换机；其二是为了便于运营维护管理，让左环子网的边界与右环子网的边界保持一致，就得在既有线路的两根既有干线光缆上各增加2芯光纤的使用量(如图1的实施例中，如果A线路为既有线，B线路为后建线，B线路要与A线路的站点A1接轨，则既有线上的站点A1～站点A2之间的左光缆和右光缆均需增加2芯光纤的使用量)，如果既有的光缆芯数不够使用，就得在既有线上重新敷设光缆，这不仅会降低铁路运输和现场施工的生产效率，还会给铁路运输和现场施工造成较为严重的安全风险，工程实施难度大。

3.当有三条或更多条线路在某站点衔接(如枢纽内某一车站)时，上面第2点暴露出来的问题将更加复杂，工程实施难度更大。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型提出一种可减少三层交换机使用数量且无需增加既有线光缆芯线的铁路信号数据网网间互连结构；本实用新型的适用范围不限于铁路信号安全数据网。

本实用新型提供的铁路信号数据网网间互连结构，包括：位于铁路线上多个站点及其每个站点内的左交换机、右交换机和各种应用设备，以及贯通各站点的不同物理路径的一根左光缆和一根右光缆；各站点的左交换机相连构成一个左环网或若干个左环子网(以下统称为“左环网”)，各站点的右交换机相连构成一个右环网或若干个右环子网(以下统称为“右环网”)。

所述站点是指集中设置列控中心设备、计算机联锁设备、无线闭塞中心设备、临时限速服务器设备等应用设备的车站、信号中继站、线路所、动车段、动车所、无线闭塞中心、临时限速服务器中心等；各站点的各应用设备均通过以太网线分别接入该处的左交换机、右交换机的数据业务端口上。

所述左环网是指铁路线路或其中的某一区段内各站点的左交换机的环网端口通过左光缆内的2芯单模光纤和右光缆内的2芯单模光纤串接，构成的环形通信以太网；所述右环网是指铁路线路或其中的某一区段内各站点的右交换机的环网端口通过左光缆内的另外2芯单模光纤和右光缆内的另外2芯单模光纤串接，构成的另一个环形通信以太网；左环网与右环网之间物理隔离，工作相互独立、互为冗余。

所述的左环网与左环网之间(包括不同线路的左环网之间和同一线路按区段划分的左环子网之间)、右环网与右环网之间(包括不同线路的右环网之间和同一线路按区段划分的右环子网之间)均通过网间互连实现跨网信息交互。

在本实用新型所述的铁路信号数据网网间互连结构中：

相邻左环网的交界站点的左交换机采用三层交换机，每个左环网通过左光缆内的2芯单模光纤和右光缆内的2芯单模光纤连接该三层交换机的一对环网端口，将该三层交换机串联在其环网内，相邻左环网之间通过该三层交换机传输跨网信息；

相邻右环网的交界站点的右交换机采用三层交换机，每个右环网通过左光缆内的另外2芯单模光纤和右光缆内的另外2芯单模光纤连接该三层交换机的一对环网端口，将该三层交换机串联在其环网内，相邻右环网之间通过该三层交换机传输跨网信息；

其余的交换机可以采用二层交换机。

进一步地，在本实用新型所述的铁路信号数据网网间互连结构中：

左环网的交界站点与右环网的交界站点可以是同一个站点，即同站址互连方式；

左环网的交界站点与右环网的交界站点也可以是两个不同的站点，即异站址互连方式。

再进一步地，在本实用新型所述的铁路信号数据网网间互连结构中：

交界站点的三层交换机采用双电源交换机设备，用两路电源供电；

采用同站址互连方式时，交界站点的三层交换机其中至少一路电源由独立于信号电源屏之外的蓄电池电源或UPS电源直供，蓄电池或UPS的供电容量根据用户需要确定。

再进一步地，在本实用新型所述的铁路信号数据网网间互连结构中：

每个环网的应用设备容量控制在规定的限值以内，规定限值包含应用设备总数、IP地址使用量两个参数指标，优选的限值为：应用设备总数60台、IP地址使用量254个。

本实用新型提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本实用新型提供的铁路信号数据网网间互连结构，只需要一台三层交换机就可以实现左环网(或右环网)的网间互连，简化了网络互连结构，减少了三层交换机设备的使用数量，提高了网间通信速率；另外，三层交换机采用双电源交换机和两路电源供电，其中至少一路电源由独立于信号电源屏之外的蓄电池电源或UPS电源直供，这种冗余供电方式可确保网络通信的高可靠性；另外，按照本实用新型技术设计的后建线路的信号数据网与既有线路的信号数据网互连时，还可避免在既有铁路线上增加光缆芯线，从而大大降低工程实施难度、节省工程投资。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为现有技术中两个铁路信号安全数据网网间互连的实施例示意图；

图2为本实用新型实施例提供的同站址互连的铁路信号数据网网间互连结构的实施例的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的异站址互连的铁路信号数据网网间互连结构的实施例的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的3条铁路线路交接于一个站点、采用同站址互连的铁路信号数据网网间互连结构的实施例的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的两条铁路线路有两处交界站点、采用异站址互连的铁路信号数据网网间互连结构的实施例的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型提供一种铁路信号数据网网间互连结构。该铁路信号数据网网间互连结构包括：铁路沿线各个信号设备集中设置点(包括车站、信号中继站、线路所、动车段、动车所、无线闭塞中心、临时限速服务器中心等，以下简称“站点”)的列控中心设备、计算机联锁设备、无线闭塞中心设备、临时限速服务器设备等应用设备，各站点分别设置的两台二层或三层以太网交换机设备(分别称为“左交换机”、“右交换机”)，以及贯通铁路沿线的两根不同物理路径的光缆(分别称为“左光缆”和“右光缆”)。

各站点的各应用设备均通过以太网线分别接入该处的左交换机、右交换机的数据业务端口上。

各站点的左交换机相连构成一个左环网或若干个左环子网(以下统称为“左环网”)，各站点的右交换机相连构成一个右环网或若干个右环子网(以下统称为“右环网”)。具体地，所述左环网是指铁路线路或其中的某一区段内各站点的左交换机的环网端口通过左光缆内的2芯单模光纤和右光缆内的2芯单模光纤串接，构成的环形通信以太网；所述右环网是指铁路线路或其中的某一区段内各站点的右交换机的环网端口通过左光缆内的另外2芯单模光纤和右光缆内的另外2芯单模光纤串接，构成的另一个环形通信以太网；左环网与右环网之间物理隔离，工作相互独立、互为冗余。

在本实用新型所述的铁路信号数据网网间互连结构中，每个环网的应用设备容量控制在规定的限值以内，优选的限值为：应用设备总数60台、IP地址使用量254个。超过此限值时，需将环网拆分成若干个小环网。

左环网与左环网之间(包括不同线路的左环网之间和同一线路按区段划分的左环子网之间)、右环网与右环网之间(包括不同线路的右环网之间和同一线路按区段划分的右环子网之间)均通过网间互连实现跨网信息传输。

在本实用新型所述的铁路信号数据网网间互连结构中：

相邻左环网的交界站点的左交换机采用三层交换机，每个左环网通过左光缆内的2芯单模光纤和右光缆内的2芯单模光纤连接该三层交换机的一对环网端口，将该三层交换机串联在其环网内，相邻左环网之间通过该三层交换机传输跨网信息；

相邻右环网的交界站点的右交换机采用三层交换机，每个右环网通过左光缆内的另外2芯单模光纤和右光缆内的另外2芯单模光纤连接该三层交换机的一对环网端口，将该三层交换机串联在其环网内，相邻右环网之间通过该三层交换机传输跨网信息；

其余的交换机可以采用二层交换机。

左环网的交界站点与右环网的交界站点可以是同一个站点，即同站址互连方式。图2是一个同站址互连的铁路信号数据网网间互连结构实施例示意图。在该实施例中，交界站点为单一站点，其左交换机和右交换机均为三层交换机；该站点的各应用设备均划归A线路(或线路A段)的信号数据网，即其IP地址按左环网A和右环网A的网段配置；左交换机的环网端口a、b串入左环网A，其环网端口c、d串入左环网B，左环网A与左环网B之间的跨网信息传输由交界站点左交换机实现；同样，右交换机的环网端口a、b串入右环网A，其环网端口c、d串入右环网B，右环网A与右环网B之间由交界站点右交换机实现。

此外，左环网的交界站点与右环网的交界站点也可以是两个不同的站点，即异站址互连方式。图3是一个异站址互连的铁路信号数据网网间互连结构实施例示意图。在该实施例中，有两个邻近的交界站点A和交界站点B，交界站点A的左交换机和交界站点B的右交换机为三层交换机；交界站点A的各应用设备均划归A线路(或线路A段)的信号数据网，即其IP地址按左环网A和右环网A的网段配置；交界站点A的左交换机的环网端口a、b串入左环网A，其环网端口c、d串入左环网B，左环网A与左环网B之间的跨网信息传输由交界站点A的左交换机实现；同样，交界站点B的各应用设备均划归B线路(或线路B段)的信号数据网，即其IP地址按左环网B和右环网B的网段配置；交界站点B的右交换机的环网端口a、b串入右环网A，其环网端口c、d串入右环网B，右环网A与右环网B之间的跨网信息传输由交界站点B的右交换机实现。

当有至少两条铁路线路交接于同一站点或一条线路的某一站点有分支线路，每条铁路线路或分支线路分别组建的铁路信号数据网之间需要互连时，优选同站址互连方式。图4是3条铁路线路(A线路、B线路、C线路)交接于某一站点(也称交界站点)的信号数据网网间互连结构实施例示意图。该实施例与图2所示的实施例相似，交界站点的左交换机和右交换机均为三层交换机；该站点的各应用设备均划归A线路的信号数据网，即其IP地址按左环网A和右环网A的网段配置；左交换机的环网端口a、b串入左环网A，其环网端口c、d串入左环网B，环网端口e、f串入左环网C，左环网A与左环网B之间、左环网A与左环网C之间、左环网B与左环网C之间的跨网信息传输均由交界站点左交换机实现；同样，右交换机的环网端口a、b串入右环网A，其环网端口c、d串入右环网B，环网端口e、f串入右环网C，右环网A与右环网B之间、右环网A与右环网C之间、右环网B与右环网C之间的跨网信息传输均由交界站点右交换机实现。图4与图2的区别是：三层交换机每增加一个互连的子网，就得多使用2个环网端口，对交界站点三层交换机环网端口的配置数量有更多的要求。

当有两条铁路线路有两处交界站点，每条铁路线路分别组建的铁路信号数据网之间需要互连时，优选异站址互连方式。图5是两条铁路线路有两处交界站点的铁路信号数据网网间互连结构实施例示意图。该实施例与图3所示的实施例相似，A线路与B线路有两个交界站点P和Q。交界站点P的左交换机采用三层交换机，用于实现两个左环网的网间互连，该站点的各应用设备均划归A线路(也可划归B线路)的信号数据网，即其IP地址按左环网A和右环网A的网段配置；站点P左交换机的环网端口a、b串入左环网A，其环网端口c、d串入左环网B；同样，交界站点Q的的右交换机采用三层交换机，用于实现两个右环网的网间互连，该站点的各应用设备均划归A线路(也可划归B线路)的信号数据网，即其IP地址按左环网A和右环网A的网段配置；站点Q右交换机的环网端口a、b串入右环网A，其环网端口c、d串入右环网B。

在本实用新型所述的铁路信号数据网网间互连结构中，交界站点的三层交换机采用双电源交换机设备，用两路电源供电；采用同站址互连方式时，交界站点的三层交换机其中至少一路电源由独立于信号电源屏之外的蓄电池电源或UPS电源直供，蓄电池或UPS的供电容量根据用户需要确定。

由此可见，本实用新型提供的铁路信号数据网网间互连结构能产生如下有益效果：

其一，只需要一台三层交换机就可以实现左环网(或右环网)的网间互连，简化了网络互连结构，减少了三层交换机设备的使用数量，提高了网间通信速率；

其二，三层交换机采用双电源交换机和两路电源供电，其中至少一路电源由独立于信号电源屏之外的蓄电池电源或UPS电源直供，这种冗余供电方式可确保网络通信的高可靠性；

其三，线路全程的光缆芯线使用量一致，左光缆、右光缆各使用2×2芯光纤，因此，按照本实用新型技术设计的后建线路的信号数据网与既有线路的信号数据网互联时，可避免在既有铁路线上增加光缆芯线；

其四，综上，本实用新型提供的铁路信号数据网网间互连结构能大大降低后建工程的实施难度，还能节省工程投资。

此外，异站址互连方式可不要求交界站点的三层交换机配备独立的蓄电池电源或UPS电源直供，从而进一步节省工程投资。

本实用新型的适用范围不限于铁路信号安全数据网。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。