JP2009077412A - Information transmission system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means which secures high reliability on the trouble of a network by securing the real time nature of control information even if media information is transmitted at the same time, in the mobile network of a rolling stock. <P>SOLUTION: An NCP11 in the first system is connected to a trunk transmission path 1N in the first system via a switching hub 12 in the first system. It is connected to an equipment controller 15 in the first system, an equipment controller 25 in the second system, and a switching hub 22 in the second system via a control information transmitter 13 in the first system. It is connected to information equipment 16 in the first system via a media information transmitter 14 in the first system. The second system is the same. A switching hub 2 transmits control information preferentially when it receives the control information and the media information. A control information transmitter 3 receives data from two trunk transmission paths N, and transmits the data from the same system as a local station to an equipment controller 5. When the transmission is interrupted in one trunk transmission path N by trouble, it relays the data that the other trunk transmission path N has received to the trunk transmission path N where the transmission is interrupted. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、鉄道車両における車上ネットワークに関連し、特に基幹ネットワークによる情報伝送システムに関する。   The present invention relates to an on-vehicle network in a railway vehicle, and more particularly to an information transmission system using a backbone network.

鉄道車両の車上ネットワークは、車両内の省配線化などを目的として開発が進められ、当初は車両機器のモニタリング（状態情報の収集）に用いられていた。現在では、データ伝送速度２〜３Ｍｂｐｓのネットワークが実用化され、制御情報（車両機器への制御指令など）の伝送も可能になっている。また、車両内におけるマルチメディアサービスのニーズが高まっており、車上ネットワークの利用による大容量のメディア情報の伝送やインターネット接続などが実現されつつある。鉄道車両の車上ネットワークの例としては、車両ごとに２台の伝送局を設け、各車両の伝送局間を第１の伝送路でループ接続すると共に、各車両内に設置した２台の伝送局を第２の伝送路で接続し、車両間の第１の伝送路が複数箇所で断線したときは、車両内の第２の伝送路で迂回路を構成するようにした技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開平１１−１５４８９１号公報（段落００２０〜００２４、図１、図２） The on-board network of railroad vehicles was developed for the purpose of reducing wiring in the vehicle and was initially used for monitoring of vehicle equipment (collection of status information). At present, networks with a data transmission rate of 2 to 3 Mbps have been put into practical use, and transmission of control information (such as control commands to vehicle equipment) is also possible. In addition, there is an increasing need for multimedia services in vehicles, and transmission of large-capacity media information and Internet connection are being realized by using on-vehicle networks. As an example of an on-vehicle network for a rail vehicle, two transmission stations are provided for each vehicle, the transmission stations of each vehicle are loop-connected with a first transmission line, and two transmissions installed in each vehicle are connected. When a station is connected by a second transmission line and the first transmission line between vehicles is disconnected at a plurality of locations, a technique is disclosed in which a detour is formed by the second transmission line in the vehicle. (See Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-154891 (paragraphs 0020 to 0024, FIGS. 1 and 2)

しかしながら、車上ネットワークにマルチメディアサービスのためのメディア情報を同時に伝送するようになると、車両機器制御のための制御情報と混在することになり、メディア情報の伝送によって制御情報のリアルタイム性が損なわれるという問題が発生する。これによって、車両機器の制御に必要な応答性が確保できなくなる。また、車上ネットワークには、障害が発生しても列車が線路上で立ち往生することなく修理工場まで移動できるような高い信頼性が必要であり、換言すれば、ネットワーク機器の故障や伝送路の断線に対する冗長性が必要となる。   However, if media information for multimedia service is transmitted to the on-vehicle network at the same time, it will be mixed with control information for vehicle equipment control, and the real-time property of the control information will be impaired by the transmission of media information. The problem occurs. As a result, the responsiveness required for controlling the vehicle equipment cannot be secured. In addition, the on-board network must have high reliability so that even if a failure occurs, the train can move to the repair shop without getting stuck on the track. Redundancy against disconnection is required.

そこで、本発明は、前記問題に鑑み、鉄道車両の車上ネットワークにおいて、メディア情報を同時に伝送しても制御情報のリアルタイム性を確保すると共に、ネットワークの障害に対する高い信頼性を確保する手段を提供することを課題とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention provides means for securing real-time control information and ensuring high reliability against network failures even when media information is transmitted simultaneously in an on-vehicle network of a rail vehicle. The task is to do.

前記課題を解決する本発明は、鉄道車両において、各車両間を接続する車上ネットワークと、各車両に設置され、前記車上ネットワークおよび車両内の機器を接続する伝送制御装置とから構成される情報伝送システムであって、主として以下に示すような特徴を持つ。まず、情報伝送システムは、車上ネットワークに接続される車両機器を制御するための制御情報を、メタル媒体の伝送線を通じて１００Ｍｂｐｓ以上のデータ伝送速度で伝送する伝送制御装置を備える。これによって、鉄道車両における車両機器の運転性や応答性を確保する。   The present invention that solves the above-mentioned problems is constituted by an on-vehicle network that connects each vehicle in a railway vehicle, and a transmission control device that is installed in each vehicle and connects the on-vehicle network and devices in the vehicle. An information transmission system mainly having the following characteristics. First, an information transmission system includes a transmission control device that transmits control information for controlling vehicle equipment connected to an on-vehicle network at a data transmission rate of 100 Mbps or more through a transmission line of a metal medium. This ensures the drivability and responsiveness of the vehicle equipment in the railway vehicle.

そして、伝送制御装置は、車両機器と制御情報（制御系データ）の送受信を行う制御情報伝送部と、情報機器とメディア情報（情報系データ）の送受信を行うメディア情報伝送部と、車上ネットワーク、制御情報伝送部およびメディア情報伝送部に接続され、車上ネットワークおよび制御情報伝送部の間で制御情報の中継を行い、車上ネットワークおよびメディア情報伝送部の間でメディア情報の中継を行うスイッチングハブとを備える。スイッチングハブは、制御情報伝送部から受信した制御情報およびメディア情報伝送部から受信したメディア情報を車上ネットワークに送信するとき、各情報に設定された優先度を示すデータを参照して、その優先度の高い順に各情報を送信する。このとき、制御情報に設定する優先度を、メディア情報に設定する優先度より高くすることによって、スイッチングハブは、制御情報を優先的に送信する。これによって、制御情報およびメディア情報が混在しても、制御情報のリアルタイム性は損なわれない。   The transmission control device includes a control information transmission unit that transmits / receives control information (control system data) to / from a vehicle device, a media information transmission unit that transmits / receives media information (information system data) to / from the information device, and an on-vehicle network. Switching that is connected to the control information transmission unit and the media information transmission unit, relays control information between the on-board network and the control information transmission unit, and relays media information between the on-board network and the media information transmission unit A hub. When the switching hub transmits the control information received from the control information transmission unit and the media information received from the media information transmission unit to the on-vehicle network, the switching hub refers to the data indicating the priority set in each information, and the priority Each information is transmitted in descending order. At this time, the switching hub preferentially transmits the control information by setting the priority set in the control information higher than the priority set in the media information. As a result, even if the control information and the media information are mixed, the real-time property of the control information is not impaired.

次いで、冗長な構成として、各車両間を２つの車上ネットワークで接続し、各車両内において、各車上ネットワークにスイッチングハブを接続し、その２つのスイッチングハブ間に２つの制御情報伝送部を接続する。制御情報伝送部は、車両機器から制御情報を受信したとき、その受信した制御情報を２つのスイッチングハブに送信する。そして、その制御情報を受信する制御情報伝送部は、いずれか一方のスイッチングハブから制御情報を受信したとき、その制御情報を受信していない方のスイッチングハブに送信する。これによって、車上ネットワークの一部に障害が発生しても、経路を切り換えることで情報伝送を継続する。更に、制御情報伝送部は、制御情報を送信するとき、所定の周期で送信する。そして、その制御情報を受信する制御情報伝送部は、その周期の所定の倍数に相当する時間内に制御情報を受信しないとき、当該車上ネットワークに障害が発生したと判断する。これによって、障害発生時の経路切り換えを短時間に行うことになる。   Next, as a redundant configuration, each vehicle is connected by two on-vehicle networks, a switching hub is connected to each on-vehicle network in each vehicle, and two control information transmission units are connected between the two switching hubs. Connecting. When receiving the control information from the vehicle device, the control information transmission unit transmits the received control information to the two switching hubs. Then, when receiving the control information from one of the switching hubs, the control information transmission unit that receives the control information transmits the control information to the switching hub that has not received the control information. As a result, even if a failure occurs in a part of the on-vehicle network, information transmission is continued by switching the route. Furthermore, the control information transmission unit transmits the control information at a predetermined cycle. The control information transmission unit that receives the control information determines that a failure has occurred in the on-vehicle network when the control information is not received within a time corresponding to a predetermined multiple of the cycle. As a result, path switching when a failure occurs is performed in a short time.

本発明によれば、鉄道車両の車上ネットワークにおいて、制御情報およびメディア情報を同時に伝送しても、制御情報のリアルタイム性を確保することができる。また、ネットワークの障害に対する高い信頼性を確保することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if control information and media information are transmitted simultaneously in the on-vehicle network of a rail vehicle, the real-time property of control information can be ensured. Also, high reliability against network failures can be ensured.

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、「本発明の実施の形態」という）について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment of the present invention”) will be described in detail with reference to the drawings.

≪情報伝送システムのネットワーク構成と概要≫
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る鉄道車両内における情報伝送システムのネットワークの構成について説明する。各車両（１号車１０ａ、２号車１０ｂ、３号車１０ｃ、・・・）には、ＮＣＰ（Network Control Processor、伝送制御装置）が１系および２系の２台ずつ設置される。そして、各ＮＣＰ１（１系ＮＣＰ１１、２系ＮＣＰ２１）は、各車両に渡って２系統設けられた車上ネットワークである基幹伝送路Ｎ（１系基幹伝送路１Ｎ、２系基幹伝送路２Ｎ）に接続される。
なお、本実施の形態の説明において、１系または２系の構成要素を示すときは、例えば、「１系ＮＣＰ１１」や「２系ＮＣＰ２１」のように記載し、１系や２系を問わず一般的に構成要素を説明するときは、例えば、「ＮＣＰ１」のように記載する。 ≪Network configuration and overview of information transmission system≫
With reference to FIG. 1, the configuration of a network of an information transmission system in a railway vehicle according to an embodiment of the present invention will be described. In each vehicle (No. 1 car 10a, No. 2 car 10b, No. 3 car 10c,...), Two NCPs (Network Control Processors, transmission control devices) are installed. Each NCP 1 (1 system NCP 11, 2 system NCP 21) is connected to a backbone transmission line N (1 system backbone transmission path 1 N, 2 system backbone transmission path 2 N) which is an on-vehicle network provided for each vehicle. Connected.
In the description of the present embodiment, when a 1-system or 2-system component is indicated, it is described as “1-system NCP11” or “2-system NCP21”, for example, regardless of the 1-system or 2-system. When a component is generally described, for example, “NCP1” is described.

基幹伝送路Ｎは、メタルや光ファイバを通信媒体とする伝送路である。ＮＣＰ１は、この基幹伝送路Ｎを通じて、１００Ｍｂｐｓ以上のデータ伝送速度でデータを伝送する。車両機器３１（図２参照）を制御するための制御情報を伝送することによって、車両機器３１の運転性や応答性を確保することができる。また、ＮＣＰ１は、両系統の基幹伝送路Ｎを監視し、必要に応じてデータを迂回処理する。ＮＣＰ１が単体で（他のＮＣＰ１とのやりとりをせずに）障害検知および迂回処理を行うため、高速な経路切り換えが可能となる。なお、ＮＣＰ１には、機器制御装置５が接続され、更に支線ネットワークを介して車両機器３１が接続される（図２参照）。ここで、車両機器３１は、例えば、車両のドア、ブレーキ、インバータなどである。   The backbone transmission line N is a transmission line that uses a metal or an optical fiber as a communication medium. The NCP 1 transmits data at a data transmission rate of 100 Mbps or more through the trunk transmission line N. By transmitting the control information for controlling the vehicle device 31 (see FIG. 2), the drivability and responsiveness of the vehicle device 31 can be ensured. Further, NCP1 monitors the basic transmission lines N of both systems, and performs detour processing of data as necessary. Since NCP1 performs failure detection and detour processing by itself (without interacting with other NCP1), high-speed path switching is possible. In addition, the device control apparatus 5 is connected to NCP1, and the vehicle equipment 31 is further connected via a branch line network (refer FIG. 2). Here, the vehicle equipment 31 is, for example, a vehicle door, a brake, an inverter, or the like.

≪ＮＣＰ（伝送制御装置）とその周辺の構成≫
図２を参照して、本発明の実施の形態に係る１台の車両におけるＮＣＰとその周辺の構成について説明する。
まず、ＮＣＰ１の構成およびその周辺について説明する。ＮＣＰ１は、スイッチングハブ２、制御情報伝送部３およびメディア情報伝送部４から構成される。 ≪NCP (Transmission Control Equipment) and its surroundings≫
With reference to FIG. 2, the configuration of NCP and its periphery in one vehicle according to the embodiment of the present invention will be described.
First, the configuration of NCP1 and its periphery will be described. The NCP 1 includes a switching hub 2, a control information transmission unit 3, and a media information transmission unit 4.

スイッチングハブ２は、汎用のスイッチングハブそのものであり、伝送方式はストア＆フォワード方式とする。この方式では、各ポートから受信したフレームをバッファリング（ストア）し、その後適切なポートに出力（フォワード）する。このとき、異なるポートのフレームは並列に処理することが可能である。このため、受信した信号をそのまま出力するリピータ方式と異なり、フレームの衝突は発生しない。また、スイッチングハブ２は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ／ｐで規定される優先通信に対応したものを用いる。この規格では、優先度が記載された拡張ＭＡＣ（Media Access Control）ヘッダが定義されている。スイッチングハブ２は、優先度ごとの出力バッファ（キュー）を持ち、優先度の高いものから先に出力する。この機能を用い、制御系のフレームを情報系のフレームより高い優先度とすることによって制御情報とメディア情報の同時伝送を実現する。なお、スイッチングハブ２は、専用のＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）であり、ハードウエアによって動作する。
図２に示すように、基幹伝送路Ｎの伝送データは、各車両を通過するごとにＮＣＰ１のスイッチングハブ２を経由する。スイッチングハブ２は、受信したフレームをストア＆フォワードで再生中継する。スイッチングハブ２間の伝送距離は、１車両分の約２０ｍとなる。この値は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の１００Ｂａｓｅ−ＴＸの規格である１００ｍより十分短い。このため、長距離伝送による信号の劣化は問題とならない。また、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の規格では、リピータハブと異なり、スイッチングハブ２は、接続台数に制限がない。したがって、列車の編成全体にわたる長距離伝送が可能である。 The switching hub 2 is a general-purpose switching hub itself, and the transmission method is a store and forward method. In this method, a frame received from each port is buffered (stored) and then output (forwarded) to an appropriate port. At this time, frames of different ports can be processed in parallel. For this reason, unlike a repeater system that outputs a received signal as it is, no frame collision occurs. Moreover, the switching hub 2 uses what corresponds to the priority communication prescribed | regulated by IEEE802.1Q / p. In this standard, an extended MAC (Media Access Control) header describing priority is defined. The switching hub 2 has an output buffer (queue) for each priority, and outputs from the highest priority first. Using this function, simultaneous transmission of control information and media information is realized by setting the control frame to a higher priority than the information frame. The switching hub 2 is a dedicated LSI (Large Scale Integrated Circuit), and operates by hardware.
As shown in FIG. 2, the transmission data of the trunk transmission line N passes through the switching hub 2 of the NCP 1 every time it passes through each vehicle. The switching hub 2 reproduces and relays the received frame by store and forward. The transmission distance between the switching hubs 2 is about 20 m for one vehicle. This value is sufficiently shorter than 100m which is the standard of Ethernet (registered trademark) 100Base-TX. For this reason, signal degradation due to long-distance transmission is not a problem. Further, in the Ethernet (registered trademark) standard, unlike the repeater hub, the switching hub 2 is not limited in the number of connected units. Therefore, long-distance transmission over the entire train organization is possible.

制御情報伝送部３には、機器制御装置５との送受信機能および基幹伝送路Ｎの障害時の迂回制御機能を持たせる。これらの機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のプログラム処理によって実現する。迂回を実現するために設置された２系統の基幹伝送路Ｎ（１系基幹伝送路１Ｎ、２系基幹伝送路２Ｎ）と、二重化された機器制御装置５（１系機器制御装置１５、２系機器制御装置２５）との両方に接続するために４つのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ポートを設ける。
メディア情報伝送部４は、情報機器６との送受信を処理する。また、情報機器６からの妨害や誤った情報伝送のために制御情報の伝送が妨げられることがないように、メディア情報伝送部４にはファイアウォール機能を持たせる。これもＣＰＵのプログラム処理によって実現することとし、基幹伝送路Ｎ（スイッチングハブ２）と情報機器６とに接続する２つのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ポートを設ける。具体的なファイアウォール機能としては、情報機器６からの情報をスイッチングハブ２に出力するときに、その情報をチェックして、メディア情報ではない情報、例えば制御情報と同様のものは破棄してスイッチングハブ２に出力しないようにする。情報の種類の判定には、情報の一部に書き込まれた識別子（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を用いた場合には、アドレスとポート番号など）を用いる。ここで、情報機器６は、例えば、車内の乗客や乗務員向けの案内表示機器や音声送受信機器などである。 The control information transmission unit 3 has a transmission / reception function with the device control device 5 and a detour control function when the trunk transmission line N is faulty. These functions are realized by program processing of a CPU (Central Processing Unit). Two core transmission lines N (1 system backbone transmission path 1N, 2 system backbone transmission path 2N) installed to realize detouring and duplexed equipment control device 5 (1 system equipment control device 15, 2 systems) Four Ethernet (registered trademark) ports are provided for connection to both the device controller 25).
The media information transmission unit 4 processes transmission / reception with the information device 6. In addition, the media information transmission unit 4 is provided with a firewall function so that transmission of control information is not hindered due to interference from the information device 6 or erroneous information transmission. This is also realized by the program processing of the CPU, and two Ethernet (registered trademark) ports connected to the basic transmission line N (switching hub 2) and the information device 6 are provided. As a specific firewall function, when information from the information device 6 is output to the switching hub 2, the information is checked, and information that is not media information, for example, the same control information is discarded and the switching hub is discarded. Do not output to 2. For the determination of the type of information, an identifier (such as an address and a port number when Ethernet (registered trademark) is used) written in a part of the information is used. Here, the information device 6 is, for example, a guidance display device or a voice transmission / reception device for passengers or crew members in the vehicle.

なお、制御情報伝送部３およびメディア情報伝送部４は、ネットワーク経由でそれ自体のプログラムの書き換え（リモートローディング）を行うことを可能とし、保守作業を容易にする。このとき、情報機器６により間違ったプログラムが書き込まれないようにする。すなわち、メディア情報伝送部４は、２つのネットワークインターフェース（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ポート）を持つが、プログラムの受信は基幹伝送路Ｎ（スイッチングハブ２）からのみ受け付け、情報機器６からプログラムを受信しても破棄する。また、リモートローディングのデータは、制御情報（制御系データ）として扱い、前記ファイアウォール機能によって情報機器６から基幹伝送路Ｎ（スイッチングハブ２）には伝送できないようにする。   Note that the control information transmission unit 3 and the media information transmission unit 4 can rewrite their own programs (remote loading) via the network, thereby facilitating maintenance work. At this time, an incorrect program is prevented from being written by the information device 6. In other words, the media information transmission unit 4 has two network interfaces (Ethernet (registered trademark) ports), but the program is received only from the basic transmission line N (switching hub 2) and the program is received from the information device 6. Destroy it. Further, remote loading data is handled as control information (control system data) and cannot be transmitted from the information device 6 to the trunk transmission line N (switching hub 2) by the firewall function.

ＮＣＰ１には、機器制御装置５をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で接続し、機器制御装置５から支線ネットワークを介して１つまたは複数の車両機器３１を接続する。支線ネットワークには、リアルタイム性に優れたＣＡＮ（Control Area Network）、大容量のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＲＳ−４８５などを用いる。機器制御装置５は、各車両機器３１からのデータをまとめて基幹伝送路Ｎに送信し、基幹伝送路Ｎから受信したデータを分割して必要な車両機器３１に送信する。これにより基幹伝送路Ｎに流れるフレーム数が制限され、ネットワーク負荷とＮＣＰ処理負荷を軽減できる。ここで、機器制御装置５を介さず、制御情報伝送部３および車両機器３１を直接接続するような構成としてもよい。
なお、鉄道車両内における機器の設置スペースは限られており、空いたスペースに柔軟に機器を配置できるようにする。このために、ＮＣＰ１のメディア情報伝送部４、スイッチングハブ２および制御情報伝送部３、ならびに機器制御装置５は、シリアルバス（ネットワーク）によって接続される。従来のパラレルバスによる接続の場合、多数の信号線により情報を送受信するため、各機器を離して設置することが不可能であったが、シリアルバスでは少ない信号線で機器間の情報伝送が可能であり、各機器を離れた場所に設置することが可能となる。この場合、従来と同じように一箇所に集中設置することも可能である。 The device control device 5 is connected to the NCP 1 via Ethernet (registered trademark), and one or more vehicle devices 31 are connected from the device control device 5 via a branch line network. For the branch line network, a CAN (Control Area Network) excellent in real-time property, a large-capacity Ethernet (registered trademark), RS-485, or the like is used. The device control apparatus 5 collectively transmits the data from each vehicle device 31 to the trunk transmission line N, divides the data received from the trunk transmission line N, and transmits the divided data to the necessary vehicle equipment 31. As a result, the number of frames flowing through the trunk transmission line N is limited, and the network load and the NCP processing load can be reduced. Here, it is good also as a structure which directly connects the control information transmission part 3 and the vehicle equipment 31 not via the equipment control apparatus 5. FIG.
In addition, the installation space of the apparatus in a rail vehicle is limited, and it enables it to arrange | position an apparatus flexibly in the vacant space. For this purpose, the media information transmission unit 4, the switching hub 2 and the control information transmission unit 3, and the device control device 5 of the NCP 1 are connected by a serial bus (network). In the case of connection using a conventional parallel bus, information can be transmitted and received via a large number of signal lines, so it was impossible to install each device separately, but serial buses allow information transmission between devices using fewer signal lines. Thus, it is possible to install each device in a remote place. In this case, it is possible to centrally install in one place as in the conventional case.

次に、１台の車両における２系統の接続構成について説明する。１系ＮＣＰ１１は、１系スイッチングハブ１２を介して１系基幹伝送路１Ｎに接続される。また、１系制御情報伝送部１３を介して、１系機器制御装置１５、２系機器制御装置２５および２系スイッチングハブ２２に接続される。更に、１系メディア情報伝送部１４を介して１系情報機器１６に接続される。一方、２系ＮＣＰ２１は、２系スイッチングハブ２２を介して２系基幹伝送路２Ｎに接続される。また、２系制御情報伝送部２３を介して、１系機器制御装置１５、２系機器制御装置２５および１系スイッチングハブ１２に接続される。更に、２系メディア情報伝送部２４を介して２系情報機器２６に接続される。なお、１系制御情報伝送部１３が２系スイッチングハブ２２に接続され、２系制御情報伝送部２３が１系スイッチングハブ１２に接続されることによって、基幹伝送路Ｎの障害時の迂回制御を行うことができる。
１系機器制御装置１５および２系機器制御装置２５は、車両機器３１に接続される。これによれば、車両機器３１は、２系統の機器制御装置５から制御が可能であり、一方の機器制御装置５が故障しても制御を行うことができる。 Next, a connection configuration of two systems in one vehicle will be described. The 1-system NCP 11 is connected to the 1-system trunk transmission line 1N via the 1-system switching hub 12. Further, the system 1 is connected to the system 1 control device 15, system 2 control device 25, and system 2 switching hub 22 via the system 1 control information transmission unit 13. Further, it is connected to the 1-system information device 16 via the 1-system media information transmission unit 14. On the other hand, the 2-system NCP 21 is connected to the 2-system trunk transmission line 2N via the 2-system switching hub 22. Further, it is connected to the 1-system device control device 15, the 2 system device control device 25, and the 1-system switching hub 12 via the 2 system control information transmission unit 23. Further, it is connected to the 2 system information device 26 through the 2 system media information transmission unit 24. The 1-system control information transmission unit 13 is connected to the 2-system switching hub 22 and the 2-system control information transmission unit 23 is connected to the 1-system switching hub 12, thereby performing detour control when the trunk transmission line N fails. It can be carried out.
The 1-system device control device 15 and the 2-system device control device 25 are connected to the vehicle device 31. According to this, the vehicle device 31 can be controlled from the two systems of the device control device 5 and can be controlled even if one of the device control devices 5 breaks down.

≪制御情報のリアルタイム性を確保する実施の形態≫
基幹伝送路Ｎは、スイッチングハブ２が多数個直列に接続された構成となっている。このため、フレームがスイッチングハブ２を通過する際の遅速が、基幹伝送路Ｎの遅延時間となる。スイッチングハブ２は、ストア＆フォワード方式で動作するため、フレームが通過する際にフレーム長分の遅延が発生する。また、他のフレームを同じポートから既に送信中の場合には、送信完了まで待たされるため、この分の遅延も生じる。
遅延時間はフレーム長に依存するため、まず、伝送データの種類についてまとめる。図３に、情報伝送システムにおける制御情報の種類とデータ量を示す。正確なデータ量は機器構成によっても変わるが、図３の値は、車両制御や保守情報収集のために必要な標準的な情報量である。これらはすべてＵＤＰ／ＩＰ（User Datagram Protocol / Internet Protocol）で伝送するものとし、データ量には、ＭＡＣヘッダ（ＣＲＣデータを含めて２２バイト）、ＩＰヘッダ（２０バイト）およびＵＤＰヘッダ（８バイト）の合計５０バイトも含まれている。この中でリアルタイム性が強く要求されるのは、１０ｍｓ周期データおよび音声データである。１０ｍｓ周期データでは、車両機器３１であるインバータやブレーキへの制御指令などの列車の安全性に係る制御情報が伝送される。また、音声データは、事故などが発生した場合であっても乗客と乗務員との間のコミュニケーションを可能とするために、リアルタイム性が要求される。 << Embodiment for ensuring real-time control information >>
The backbone transmission line N has a configuration in which a large number of switching hubs 2 are connected in series. For this reason, the slow speed when the frame passes through the switching hub 2 becomes the delay time of the trunk transmission line N. Since the switching hub 2 operates in a store-and-forward manner, a delay corresponding to the frame length occurs when a frame passes. In addition, when another frame is already being transmitted from the same port, a delay corresponding to this is caused because the process waits until the transmission is completed.
Since the delay time depends on the frame length, first, the types of transmission data are summarized. FIG. 3 shows types of control information and data amounts in the information transmission system. Although the exact amount of data varies depending on the device configuration, the values in FIG. 3 are standard information amounts necessary for vehicle control and maintenance information collection. These are all transmitted by UDP / IP (User Datagram Protocol / Internet Protocol), and the amount of data includes MAC header (22 bytes including CRC data), IP header (20 bytes) and UDP header (8 bytes). A total of 50 bytes is also included. Of these, real-time performance is strongly required for 10 ms period data and voice data. In the 10 ms period data, control information related to the safety of the train, such as a control command to the inverter or brake that is the vehicle device 31, is transmitted. Further, the audio data is required to have real-time properties in order to enable communication between the passenger and the crew even when an accident or the like occurs.

図４を参照して、ＮＣＰにおける遅延の発生について説明する。メディア情報（情報系データ）と制御情報（制御系データ）を混在して伝送した場合、優先処理により制御情報は送信待ちのメディア情報より先に送信される。しかし、既に送信中のメディア情報（最大１５１８バイト）と先に送信バッファに格納された制御情報は追い越すことができない。これらが同時に起こった場合に、伝送遅延が最大となる。図４に示すように、情報機器６からフレームＡを受信し、送信を開始した時点で、機器制御装置５からフレームＢ、続いて隣接車両からフレームＣを受信したとする。このとき、フレームＣを送信するのは、フレームＡ及びフレームＢを送信した後であり、またフレームＣの送信時間（フレーム長分の時間）も遅延の要因となる。例えば、フレームＢを保守データ（１５２２バイト）、フレームＣを音声データ（３１４バイト）とすると、データ伝送速度は１００Ｍｂｐｓであるから、遅延時間は、次のようになる。   The occurrence of a delay in NCP will be described with reference to FIG. When media information (information system data) and control information (control system data) are mixed and transmitted, the control information is transmitted prior to the media information waiting for transmission by priority processing. However, the media information already transmitted (maximum 1518 bytes) and the control information previously stored in the transmission buffer cannot be overtaken. When these occur simultaneously, the transmission delay is maximized. As shown in FIG. 4, it is assumed that frame B is received from the device control device 5 and then frame C is received from the adjacent vehicle when the frame A is received from the information device 6 and transmission is started. At this time, the frame C is transmitted after the frame A and the frame B are transmitted, and the transmission time of the frame C (the time corresponding to the frame length) also becomes a cause of delay. For example, assuming that frame B is maintenance data (1522 bytes) and frame C is audio data (314 bytes), the data transmission rate is 100 Mbps, so the delay time is as follows.

メディア情報送信時間＋保守データ送信時間＋音声データ送信時間
＝（１５１８＋１５２２＋３１４）バイト×８ビット／１００Ｍｂｐｓ
＝ ２６８．３２μＳ／端末局 Media information transmission time + maintenance data transmission time + audio data transmission time = (1518 + 1522 + 314) bytes x 8 bits / 100 Mbps
= 268.32 μS / terminal station

この値は、機器制御の応答性から許容される遅延時間の最大値である１［ｍｓ／端末局］より十分に小さく、車上ネットワークに必要なリアルタイム性を確保することができる。   This value is sufficiently smaller than 1 [ms / terminal station], which is the maximum value of delay time allowed from the responsiveness of device control, and the real-time property required for the on-board network can be ensured.

以上説明した遅延に対する対応として、スイッチングハブによる優先処理について説明する。優先処理のプロトコルには、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ／ｐを用いる。この規格に準拠して、情報伝送には優先度を定義する４バイトのタグが追加された拡張フレームを用いる。図５に、そのフレームの構成を示す。タグは、ＭＡＣヘッダ内部に定義される。規格上は、優先度は８段階定義可能であるが、情報伝送システムでは「制御系」と「情報系」の２段階の優先度を定義するものとする。これによると、ＮＣＰ１の制御情報伝送部３は、機器制御装置５から受信した制御情報におけるＭＡＣヘッダのタグに「制御系」を設定することで、制御情報を伝送する優先度を上げる。また、ＮＣＰ１のメディア情報伝送部４は、情報機器６から受信したメディア情報におけるＭＡＣヘッダのタグに「情報系」を設定することで、メディア情報を伝送する優先度を下げる。なお、制御情報伝送部３およびメディア情報伝送部４は、一律に優先度の設定を行うのではなく、受信した情報の種別に応じた設定を行ってもよい。例えば、制御情報伝送部３は、図３に示した１０ｍｓ周期データや音声データに対しては最も高い優先度を設定するようにしてもよい。また、図５の「データ」は、ＩＰヘッダおよびＵＤＰヘッダを含むものとする。   As a response to the delay described above, priority processing by the switching hub will be described. IEEE 802.1Q / p is used as the priority processing protocol. In accordance with this standard, an extended frame to which a 4-byte tag defining priority is added is used for information transmission. FIG. 5 shows the structure of the frame. The tag is defined inside the MAC header. According to the standard, eight levels of priority can be defined. However, in the information transmission system, two levels of priority of “control system” and “information system” are defined. According to this, the control information transmission part 3 of NCP1 raises the priority which transmits control information by setting a "control system" to the tag of the MAC header in the control information received from the apparatus control apparatus 5. FIG. Further, the media information transmission unit 4 of the NCP 1 lowers the priority of transmitting the media information by setting “information system” in the tag of the MAC header in the media information received from the information device 6. In addition, the control information transmission unit 3 and the media information transmission unit 4 may perform setting according to the type of received information instead of setting priority uniformly. For example, the control information transmission unit 3 may set the highest priority for the 10 ms period data and audio data shown in FIG. Further, “data” in FIG. 5 includes an IP header and a UDP header.

図６に、スイッチングハブの優先処理における機能ブロックの構成を示す。スイッチングハブ２は、出力スケジューラ６３、優先キュー６４、非優先キュー６５、受信ポート６６および送信ポート６７などから構成される。受信ポート６６に入力されたデータ（フレーム）は、タグが示す優先度によって、優先キュー６４または非優先キュー６５に格納される。出力スケジューラ６３は、優先キュー６４または非優先キュー６５からデータを入力して、送信ポート６７に出力する。図６は、複数の受信ポート６６から同一の送信ポート６７に出力すべきデータを受け取った場合の処理を示す。各受信ポート６６では、それぞれ独立に（並列動作しながら）データを受信する。そして、ＭＡＣヘッダのタグに応じて優先度ごとの出力キューである優先キュー６４または非優先キュー６５にデータを格納する。このときの優先キュー６４および非優先キュー６５は、送信ポート６７ごとに用意される。ここで、重要データ６１は優先キュー６４に格納され、データ６２は非優先キュー６５に格納される。出力スケジューラ６３は、優先キュー６４のデータを優先的に送信し、優先キュー６４にデータがなくなってから、非優先キュー６５のデータを送信する。したがって、図６に示すように、重要データ６１、データ６２の順に送信される。
以上のようなスイッチングハブの優先処理によって、制御情報のリアルタイム性を損なうことなく、メディア情報との同時伝送を実現することができる。 FIG. 6 shows a functional block configuration in the priority processing of the switching hub. The switching hub 2 includes an output scheduler 63, a priority queue 64, a non-priority queue 65, a reception port 66, a transmission port 67, and the like. The data (frame) input to the reception port 66 is stored in the priority queue 64 or the non-priority queue 65 depending on the priority indicated by the tag. The output scheduler 63 inputs data from the priority queue 64 or the non-priority queue 65 and outputs the data to the transmission port 67. FIG. 6 shows processing when data to be output to the same transmission port 67 is received from a plurality of reception ports 66. Each receiving port 66 receives data independently (while operating in parallel). Then, the data is stored in the priority queue 64 or the non-priority queue 65 which is an output queue for each priority according to the tag of the MAC header. At this time, the priority queue 64 and the non-priority queue 65 are prepared for each transmission port 67. Here, the important data 61 is stored in the priority queue 64, and the data 62 is stored in the non-priority queue 65. The output scheduler 63 preferentially transmits the data in the priority queue 64, and transmits the data in the non-priority queue 65 after there is no more data in the priority queue 64. Therefore, as shown in FIG. 6, the important data 61 and the data 62 are transmitted in this order.
With the priority processing of the switching hub as described above, simultaneous transmission with media information can be realized without impairing real-time control information.

≪情報伝送における遅延時間とその対応に関する説明≫
以上説明した制御情報のリアルタイム性を確保する実施の形態とは別の観点から、情報伝送における遅延時間とその対応について説明する。
基幹伝送路Ｎに対するバスアクセス方式としてスイッチング方式を用いた場合、スイッチングハブ２においてフレームを全て受信してから転送するため、ストア＆フォワード方式となる。この場合、衝突の問題やスイッチングハブ２の台数の制約はなくなる。しかし、フレームを一旦受信してから中継するため、フレーム長分の遅延が発生する。１０ＭｂｐｓのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の最小フレームサイズは６４バイト、その最大フレームサイズは１５１８バイトであり、フレームの受信に要する時間はそれぞれ０．０５ｍｓ、１．２ｍｓである。この遅延は、スイッチングハブ２を経由する（車両を通過する）ごとに発生する。また、複数のノードが同時にデータを送信した場合には、優先度が同じであるとき先着順に処理されるため、後着のデータは先着のデータが送出されるまでの時間の遅延が発生する。 ≪Explanation about delay time and correspondence in information transmission≫
From the viewpoint different from the embodiment for ensuring the real-time property of the control information described above, the delay time in information transmission and its correspondence will be described.
When the switching method is used as the bus access method for the trunk transmission line N, the switching hub 2 transfers all frames after receiving them, so the store and forward method is used. In this case, the problem of collision and the restriction on the number of switching hubs 2 are eliminated. However, since the frame is once received and then relayed, a delay corresponding to the frame length occurs. The minimum frame size of 10 Mbps Ethernet (registered trademark) is 64 bytes, the maximum frame size is 1518 bytes, and the time required to receive a frame is 0.05 ms and 1.2 ms, respectively. This delay occurs every time it passes through the switching hub 2 (passes through the vehicle). When a plurality of nodes transmit data at the same time, they are processed in the first-come-first-served order when the priorities are the same. Therefore, a time delay occurs until the first-arrival data is transmitted.

この遅延時間は、基幹伝送路Ｎのデータ伝送速度を上げることで低減できる。データ伝送速度を１００Ｍｂｐｓとすれば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の最小フレームと最大フレームの受信時間はそれぞれ０．００５ｍｓ、０．１２ｍｓとなる。次に詳細な遅延時間を計算するが、データ伝送速度を１００Ｍｂｐｓとすれば、リピータ方式より遅延が小さくなるため、車上ネットワークとして適用することができる。
また、ストア＆フォワード方式の長所として、スイッチングハブ２がフレームの整合性（図５のＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）データによる）をチェックするため、エラーフレームが基幹伝送路Ｎを不用意に流れることを防止できる。 This delay time can be reduced by increasing the data transmission speed of the trunk transmission line N. If the data transmission rate is 100 Mbps, the reception time of the minimum frame and the maximum frame of Ethernet (registered trademark) is 0.005 ms and 0.12 ms, respectively. Next, a detailed delay time is calculated. If the data transmission rate is 100 Mbps, the delay becomes smaller than that of the repeater system, and therefore, it can be applied as an on-vehicle network.
Further, as an advantage of the store-and-forward method, since the switching hub 2 checks the integrity of the frame (according to CRC (Cyclic Redundancy Check) data in FIG. 5), an error frame is inadvertently flowing through the trunk transmission line N. Can be prevented.

ここで、以下のような仮定の下で先頭のノード（例えば、機器制御装置５）が送信した制御情報を末尾のノードが受信するまでの遅延時間を計算する。
（ａ）ノード数は１０とする（８両編成で、両端の各車両に２ノードある）。
（ｂ）データ長（ヘッダを含む）は、制御情報が１１４バイト（０．０１ｍｓ）、保守データ（車両機器３１からの障害情報など）が１５２２バイト（０．１２ｍｓ）とする。
（ｃ）各ノードにおいて、制御情報の直前に、同一優先度の保守データを送信するものとする。
仮定（ｃ）は、実際の保守データの発生頻度を考えると必ずしも現実的ではないが、伝送量の最大ケースとして考慮する。また、メディア情報については優先度が低いため考慮しないものとする（正確にはわずかな遅延が発生するが、優先処理を行うため大きな影響はない）。 Here, the delay time until the last node receives the control information transmitted by the first node (for example, the device control device 5) under the following assumptions is calculated.
(A) The number of nodes is 10 (8 cars, 2 cars on each vehicle at both ends).
(B) As for the data length (including the header), the control information is 114 bytes (0.01 ms), and the maintenance data (failure information from the vehicle equipment 31) is 1522 bytes (0.12 ms).
(C) In each node, maintenance data with the same priority is transmitted immediately before the control information.
Assumption (c) is not always realistic considering the frequency of actual maintenance data generation, but is considered as the maximum case of the transmission amount. In addition, media information is not considered because it has a low priority (accurately, a slight delay occurs, but since priority processing is performed, there is no significant influence).

スイッチングハブ２による中継遅延は、ノードごとに発生するため、０．０１（ｍｓ）×１０（ノード）＝０．１ｍｓとなる。
制御情報の直前に送信される保守データによる遅延は、伝送経路の中間に位置するノードごとに発生するため、０．１２（ｍｓ）×８（ノード）＝０．９６ｍｓとなる。
したがって、遅延の最小値は０．１ｍｓ、最大値は１．０６ｍｓとなる。これは、ＮＣＰ１のスイッチングハブ２において発生する遅延時間である。実際には、これに送信側と受信側のそれぞれにおけるＮＣＰ１の制御情報伝送部３および機器制御装置５の処理遅延が加算される。制御情報伝送部３では、フレームを受信してＣＰＵによるプログラム処理を行う。このときの遅延は数百μs程度となるが、ここでは大きめに１ｍｓと仮定する。また、機器制御装置５は１０ｍｓの周期処理を行っており、最大この周期分の遅延が発生する。以上から、送信側の機器制御装置５から受信側の機器制御装置５までの伝送遅延は、１．０６＋（１＋１０）×２＝２３．０６ｍｓ（最大値）となる。 Since the relay delay by the switching hub 2 occurs for each node, 0.01 (ms) × 10 (node) = 0.1 ms.
Since the delay due to the maintenance data transmitted immediately before the control information occurs for each node located in the middle of the transmission path, 0.12 (ms) × 8 (node) = 0.96 ms.
Therefore, the minimum value of the delay is 0.1 ms and the maximum value is 1.06 ms. This is a delay time generated in the switching hub 2 of NCP1. Actually, the processing delays of the control information transmission unit 3 and the device control device 5 of the NCP 1 on each of the transmission side and the reception side are added to this. The control information transmission unit 3 receives the frame and performs program processing by the CPU. The delay at this time is about several hundreds μs, but here, it is assumed to be 1 ms rather. In addition, the device control apparatus 5 performs 10 ms periodic processing, and a delay corresponding to the maximum period occurs. From the above, the transmission delay from the transmission-side device control device 5 to the reception-side device control device 5 is 1.06+ (1 + 10) × 2 = 23.06 ms (maximum value).

≪基幹伝送路の高信頼性を確保する実施の形態≫
各ＮＣＰ１は、２系統の基幹伝送路Ｎに接続され、障害時には自律的に迂回制御することにより高信頼性を確保する。図７を参照して、その迂回制御について説明する（適宜図２参照）。図７には、基幹伝送路Ｎの２箇所に断線が発生した場合の１号車１０ａからのデータの伝送経路を示す。図中の×印が断線箇所である。データの送信元である１号車１０ａの１系ＮＣＰ１１は、２系統の基幹伝送路Ｎ、すなわち、１系基幹伝送路１Ｎおよび２系基幹伝送路２Ｎに同じデータを常時送信する。各ＮＣＰ１の制御情報伝送部３は、これらを２系統の基幹伝送路Ｎから受信し、自局と同じ系統の基幹伝送路Ｎから受信したデータを機器制御装置５に伝送し、もう一方のデータは通常破棄する。基幹伝送路Ｎに障害が発生して、一方の基幹伝送路Ｎで伝送が途切れた場合には、他方の基幹伝送路Ｎで受信したデータを機器制御装置５に伝送すると共に、そのデータを伝送が途切れた方の基幹伝送路Ｎヘ中継（送信）する。図７の場合、２号車１０ｂの２系ＮＣＰ２１は、２系基幹伝送路２Ｎから伝送が途絶えたことを検知して、１系基幹伝送路１Ｎで受信した１号車１０ａのデータを２系基幹伝送路２Ｎに中継する。同様に、３号車１０ｃの１系ＮＣＰ１１は、２系基幹伝送路２Ｎから１系基幹伝送路１Ｎに１号車１０ａのデータを中継する。 ≪Embodiment to ensure high reliability of backbone transmission line≫
Each NCP 1 is connected to the two basic transmission lines N, and ensures high reliability by autonomously performing detour control in the event of a failure. The bypass control will be described with reference to FIG. 7 (see FIG. 2 as appropriate). FIG. 7 shows a data transmission path from the first car 10a in the case where a disconnection occurs at two locations on the trunk transmission path N. The x mark in the figure is the disconnection location. The 1-system NCP 11 of the first car 10a, which is the data transmission source, constantly transmits the same data to the two systems of the main transmission line N, that is, the 1-system main transmission path 1N and the 2-system main transmission path 2N. The control information transmission unit 3 of each NCP 1 receives these from the two main transmission lines N, transmits the data received from the main transmission line N of the same system as its own station, to the device control apparatus 5, and receives the other data Normally discard. When a failure occurs in the main transmission line N and transmission is interrupted on one main transmission line N, the data received on the other main transmission line N is transmitted to the device controller 5 and the data is transmitted. Is relayed (transmitted) to the trunk transmission line N of which one is interrupted. In the case of FIG. 7, the 2nd system NCP 21 of the 2nd car 10b detects that the transmission has been interrupted from the 2nd system trunk transmission line 2N, and the 2nd system transmission of the data of the 1st car 10a received on the 1st system trunk transmission line 1N. Relay to Road 2N. Similarly, the 1-system NCP 11 of the third car 10c relays the data of the first car 10a from the second-system trunk transmission line 2N to the first-system trunk transmission path 1N.

基幹伝送路Ｎの障害の検知手段としては、（１）ネットワークの物理層の状態（リンク状態など）の検知、（２）障害検知用データの送受信による検知、（３）伝送データの受信の有無による検知が考えられる。（１）の方式では、リンクは確立しているがデータの送受信が不可能となるような障害は検知できない。また、（２）の方式では、高速に検知するためには制御データの周期である１０ｍｓより早い周期で障害検知用データを送る必要があるが、処理性能を考慮すると現実的でない。そこで、障害の検知は、（３）の伝送データの受信状態により検知する方式とする。制御情報は、図３に示したように数種類あるが、このうちの１０ｍｓ周期データを用いて受信状態をチェックする。伝送周期の数倍の時間当該データを受信しない場合に、基幹伝送路Ｎに障害が発生したと判断することとする。これにより障害発生から、迂回による伝送継続までの時間を数十ｍｓの短時間とすることができる。   As a means for detecting a failure in the trunk transmission line N, (1) detection of a physical layer state (link state, etc.) of the network, (2) detection by transmission / reception of failure detection data, and (3) presence / absence of transmission data reception Detection by is considered. In the method (1), it is impossible to detect a failure that makes it impossible to transmit and receive data although a link is established. In the method (2), in order to detect at high speed, it is necessary to send the failure detection data at a cycle faster than the control data cycle of 10 ms, but this is not realistic in view of processing performance. Therefore, the detection of the failure is based on the method (3) based on the reception state of the transmission data. As shown in FIG. 3, there are several types of control information, and the reception state is checked using 10 ms period data. When the data is not received for a time several times the transmission cycle, it is determined that a failure has occurred in the trunk transmission line N. As a result, the time from the occurrence of a failure to the continuation of transmission by detour can be shortened to a few tens of ms.

以上の方法では、複数のＮＣＰ１がほぼ同時に障害を検知することになる。このとき、いずれのＮＣＰ１が迂回制御をしても残りのＮＣＰ１にはデータを伝送可能である。図７の例では、２号車１０ｂと３号車１０ｃとの間の断線に対して３号車１０ｃの１系ＮＣＰ１１が迂回制御しているが、４号車１０ｄの１系ＮＣＰ１１が迂回してもデータの伝送が可能である。また、各車両には１系ＮＣＰ１１および２系ＮＣＰ２１があり、どちらが迂回してもよい。どちらのＮＣＰ１が迂回制御をするかは、処理を簡略化するために次のようなルールで決定する。（１）障害箇所に最も近い車両で行う。（２）迂回障害などで迂回不可の場合には、次に近い車両が迂回する。（３）１系ＮＣＰ１１は、１系基幹伝送路１Ｎから受信が途絶えた場合に２系基幹伝送路２Ｎからのデータを１系基幹伝送路１Ｎに中継する。２系ＮＣＰ２１は、２系基幹伝送路２Ｎからの受信が途絶えた場合に１系基幹伝送路１Ｎからのデータを２系基幹伝送路２Ｎに中継する。   In the above method, a plurality of NCPs 1 detect a failure almost simultaneously. At this time, data can be transmitted to the remaining NCP1 regardless of which NCP1 performs detour control. In the example of FIG. 7, the 1-system NCP11 of the 3rd car 10c bypasses the disconnection between the 2nd car 10b and the 3rd car 10c. Transmission is possible. Each vehicle has a 1-system NCP11 and a 2-system NCP21, which may be bypassed. Which NCP1 performs bypass control is determined by the following rule in order to simplify the process. (1) Use the vehicle closest to the obstacle. (2) If a detour is not possible due to a detour failure, the next closest vehicle detours. (3) The 1-system NCP 11 relays data from the 2-system trunk transmission line 2N to the 1-system trunk transmission path 1N when reception from the 1-system trunk transmission line 1N is interrupted. The second system NCP 21 relays data from the first system backbone transmission line 1N to the second system backbone transmission line 2N when reception from the second system trunk transmission line 2N is interrupted.

これは、次のようにして実現する。各ＮＣＰ１は、伝送が途絶えた際に、送信元と自車両との間の距離に応じた時間待つ（隣接車両は待ち時間０とする）。待ち時間の間に他のＮＣＰ１が迂回を開始したことによりデータを受信したら、迂回準備は停止する。データを受信しない状態で待ち時間が経過したら、それ以降に他系統から受信したデータを中継する。これにより、障害が起こると、障害箇所の隣接車両が直ちに迂回を開始することになる。隣接車両が何らかの障害により迂回できない場合には、次に近い車両が迂回制御する。これらは自律的に動作し、ＮＣＰ１間の経路情報などの伝送は不要である。
これによって、基幹伝送路Ｎに障害が発生しても、数十ｍｓで隣接したＮＣＰ１が自律的に迂回制御することが可能であり、車上ネットワークに要求される信頼性を確保できる。 This is realized as follows. When transmission is interrupted, each NCP 1 waits for a time corresponding to the distance between the transmission source and the host vehicle (the adjacent vehicle has a waiting time of 0). If data is received during the waiting time because another NCP1 starts detouring, the detour preparation is stopped. If the waiting time elapses without receiving data, data received from other systems is relayed thereafter. As a result, when a failure occurs, the adjacent vehicle at the failure point immediately starts detouring. When the adjacent vehicle cannot be detoured due to some trouble, the next closest vehicle performs detour control. These operate autonomously and do not require transmission of route information between the NCPs 1.
As a result, even if a failure occurs in the trunk transmission line N, the NCP 1 adjacent in several tens of ms can autonomously perform detour control, and the reliability required for the on-board network can be ensured.

以上本発明の実施の形態について説明したが、図２に示す各構成要素で実行されるプログラムをコンピュータによる読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本発明の実施の形態に係る情報伝送システムが実現されるものとする。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the program executed by each component shown in FIG. 2 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by a computer system. By executing, the information transmission system according to the embodiment of the present invention is realized.

以上本発明について好適な実施の形態について一例を示したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。   An example of the preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

本発明の実施の形態に係る鉄道車両内における情報伝送システムのネットワーク構成を示す図である。It is a figure which shows the network structure of the information transmission system in the rail vehicle which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る１台の車両におけるＮＣＰとその周辺の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of NCP and its periphery in one vehicle which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る情報伝送システムにおける制御情報の種類とデータ量を示す図である。It is a figure which shows the kind and data amount of control information in the information transmission system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るＮＣＰにおける遅延の発生の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of generation | occurrence | production of the delay in NCP which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る伝送フレームの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transmission frame which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るスイッチングハブの優先処理における機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block in the priority process of the switching hub which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るＮＣＰによる迂回制御を示す図である。It is a figure which shows the detour control by NCP which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ ＮＣＰ（伝送制御装置）
２ スイッチングハブ
３ 制御情報伝送部
４ メディア情報伝送部
５ 機器制御装置
６ 情報機器
Ｎ 基幹伝送路（車上ネットワーク）
１１ １系ＮＣＰ（伝送制御装置）
１２ １系スイッチングハブ
１３ １系制御情報伝送部
１４ １系メディア情報伝送部
１５ １系機器制御装置
１６ １系情報機器
１Ｎ １系基幹伝送路（車上ネットワーク）
２１ ２系ＮＣＰ（伝送制御装置）
２２ ２系スイッチングハブ
２３ ２系制御情報伝送部
２４ ２系メディア情報伝送部
２５ ２系機器制御装置
２６ ２系情報機器
２Ｎ ２系基幹伝送路（車上ネットワーク）
３１ 車両機器 1 NCP (Transmission Control Device)
2 switching hub 3 control information transmission unit 4 media information transmission unit 5 device control device 6 information device N trunk transmission line (vehicle network)
11 1 NCP (Transmission Control Equipment)
12 1-system switching hub 13 1-system control information transmission section 14 1-system media information transmission section 15 1-system equipment control device 16 1-system information equipment 1N 1-system backbone transmission line (on-vehicle network)
21 2-system NCP (Transmission Control Device)
22 2 system switching hub 23 2 system control information transmission unit 24 2 system media information transmission unit 25 2 system device control device 26 2 system information device 2N 2 system backbone transmission line (vehicle network)
31 Vehicle equipment

Claims (1)

鉄道車両において、各車両間を接続する２つの車上ネットワークと、各車両に設置され、前記車上ネットワークおよび車両内の機器を接続する２つの伝送制御装置とから構成される情報伝送システムであって、
前記２つの伝送制御装置は、それぞれにおいて、少なくとも、
車両機器またはその車両機器を制御する機器制御装置に接続され、その車両機器と制御情報の送受信を行う制御情報伝送部と、
前記車上ネットワーク、自装置の制御情報伝送部および他装置の制御情報伝送部に接続され、前記車上ネットワークおよび前記自装置の制御情報伝送部の間、ならびに、前記車上ネットワークおよび前記他装置の制御情報伝送部の間で前記制御情報の中継を行うスイッチングハブと、
を備え、
前記制御情報伝送部は、
前記車両機器から制御情報を受信したとき、その受信した制御情報を自装置のスイッチングハブおよび他装置のスイッチングハブに送信し、
自装置のスイッチングハブおよび他装置のスイッチングハブから制御情報を受信したとき、前記自装置のスイッチングハブから受信した制御情報を前記車両機器に送信し、
自装置のスイッチングハブまたは他装置のスイッチングハブから制御情報を受信したとき、その制御情報を受信していない方のスイッチングハブに送信する
ことを特徴とする情報伝送システム。 A railway vehicle is an information transmission system comprising two on-vehicle networks that connect between vehicles and two transmission control devices that are installed on each vehicle and connect the on-vehicle network and devices in the vehicle. And
Each of the two transmission control devices includes at least:
A control information transmission unit that is connected to a vehicle device or a device control device that controls the vehicle device, and transmits and receives control information to and from the vehicle device;
Connected to the on-vehicle network, the control information transmission unit of the own device and the control information transmission unit of the other device, between the on-vehicle network and the control information transmission unit of the own device, and between the on-vehicle network and the other device A switching hub that relays the control information between the control information transmission units of
With
The control information transmission unit is
When the control information is received from the vehicle equipment, the received control information is transmitted to the switching hub of the own device and the switching hub of the other device,
When control information is received from the switching hub of the own device and the switching hub of the other device, the control information received from the switching hub of the own device is transmitted to the vehicle device,
When control information is received from the switching hub of the own device or the switching hub of another device, the control information is transmitted to the switching hub that has not received the control information.
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