CN101801713B - 列车用通信系统、通信装置以及中继装置 - Google Patents

Abstract

中继装置(1)和车辆监视控制装置(2)具备通信周期管理部(111，211)，以由通信周期管理部(111，211)管理的通信周期进行通信，其中，该通信周期管理部(111，211)按照将通信周期划分为包含仅允许通信应周期性地通信的消息的期间的、与消息的通信周期相应的通信允许期间的周期信息。

Description

列车用通信系统、通信装置以及中继装置

技术领域

本发明涉及一种通过铁道车辆的车上网络进行通信的列车用通信系统、构成该列车用通信系统的通信装置以及中继装置。

背景技术

在铁道车辆中，各车辆分散配置有车辆监视控制装置，通过车辆监视控制装置对车辆设备进行监视控制。另外，以车辆的编组单位来配置中继装置。铁道车辆的车上网络是通过将中继装置间、以及中继装置与车辆监视控制装置之间进行通信连接而构成的。车辆监视控制装置之间通过车上网络共享彼此的监视控制数据，由此实现高度的行驶控制、故障诊断功能。

在车辆监视控制装置间的通信中，例如存在如向各种设备传达指令值或者参照设备的状态值等那样要求实时性且周期性地产生的通信。另外，也存在像下载已记录的故障诊断结果、事件日志等的情况那样不要求实时性而非周期性地产生的通信。在此，在不要求实时性的后者的通信的持续过程中产生要求实时性的前者的通信时，后者的通信有可能损害前者的通信的实时性。

当要求实时性的车辆监视控制装置间的通信中产生障碍时，很有可能对列车的行驶控制带来很大的影响。对此，例如在专利文献1中公开了如下的以往技术：在铁道车辆的车上网络中，确保交换监视控制数据等的通信的实时性，并且同时进行不要求实时性的通信。

在专利文献1中，使消息具有与要求实时性的程度相应的优先级信息。例如，对要求实时性的消息分配高的优先级，对不要求实时性的消息分配低的优先级。另外，中继装置具备优先级特定队列。

在中继装置中，将通过车上网络接收到的消息根据其优先级信息而分配到优先级特定队列。中继装置优先取出存在于高优先级队列中的消息来进行中继，仅在高优先级队列中没有消息的情况下，取出存在于低优先级队列中的消息来进行中继。

专利文献1：日本特开2005-333724号公报(参照段落0018～0027、图4、图6)

以往，在紧接在发送要求实时性的周期性的消息之前发送不要求实时性的非周期性的消息的情况下，发生问题。在这种情况下，在中继装置中，在将要求上述实时性的消息保存到高优先级队列的时刻，已经从低优先级队列中取出不要求实时性的消息而开始进行中继。因此，存在如下问题：中继装置在直到完成不要求实时性的消息的中继为止无法中继其它消息，要求实时性的消息的中继被延迟而损害实时性。

发明内容

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于得到一种即使进行允许非周期性的通信的消息的通信也能够确保应周期性地通信的消息的实时性的列车用通信系统、构成该列车用通信系统的通信装置以及中继装置。

本发明所涉及的列车用通信系统具备针对每个车辆搭载的通信装置，其中，通信装置具备通信周期管理部，该通信周期管理部按照将通信周期划分为仅允许通信应周期性地通信的消息的期间、允许通信非周期性的通信被允许的消息的期间、允许仅通信周期开始消息和通信途中的消息的空闲期间的周期信息，管理通信周期，通信装置以由通信周期管理部管理的通信周期来进行通信。

根据本发明，将通信周期划分为包含仅允许通信应周期性地通信的消息的期间的、与消息的通信周期相应的通信允许期间来进行通信，因此具有如下效果：能够排除由于允许非周期性的通信的消息而导致应周期性地通信的消息的实时性被损害的状况。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的列车用通信系统的结构的框图。

图2是用于说明图1中的列车用通信系统中的通信周期的图。

图3是表示实施方式1的周期开始消息的结构的图。

图4是表示图1中的中继装置的结构的框图。

图5是表示图4中的中继控制部的结构的框图。

图6是表示图1中的车辆监视控制装置的结构的框图。

图7是表示图6中的传送控制部的结构的框图。

图8是表示实施方式1的列车用通信系统的动作的时序图。

图9是表示非周期消息使周期消息的发送延迟的情况下的动作的时序图。

图10是表示本发明的实施方式2的列车用通信系统的结构的框图。

图11是表示实施方式2的周期开始消息的结构的图。

图12是表示图10中的列车用通信系统中的作为传送控制站的车辆监视控制装置的通信周期管理部的通信状态转变的图。

图13是表示图10中的列车用通信系统中的作为传送从属站的车辆监视控制装置和中继装置的通信周期管理部的通信状态转变的图。

图14是表示图10中的列车用通信系统中的合并连接时的动作流程的时序图。

图15是表示图10中的列车用通信系统中的解除连接时的动作流程的时序图。

图16是表示本发明的实施方式3的列车用通信系统中的作为传送控制站的车辆监视控制装置的通信周期管理部的通信状态转变的图。

图17是表示实施方式3的列车用通信系统中的作为传送从属站的车辆监视控制装置的通信周期管理部的通信状态转变的图。

图18是表示实施方式3的列车用通信系统中的解除连接时的动作流程的时序图。

图19是用于说明本发明的实施方式4的列车用通信系统中的通信周期的图。

图20是表示实施方式4的周期开始消息的结构的图。

图21是表示本发明的实施方式5的中继装置的中继控制部的结构的框图。

图22是表示本发明的列车用通信系统的其它结构的框图。

具体实施方式

下面，为了更详细地说明本发明，按照附图来说明用于实施本发明的优选方式。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的列车用通信系统的结构的框图。在图1中，列举出以两辆为单位来编组各车辆4a～4f从而构成编组6a～6c的铁道车辆的例子来进行说明。实施方式1的列车用通信系统具备中继装置1a～1c以及车辆监视控制装置(通信装置)2a～2f。中继装置1a～1c被设置于编组6a～6c，中继通过车上网络进行的各车辆监视控制装置2a～2f的通信。车辆监视控制装置2a～2f搭载于各车辆4a～4f，对设备3a～3f进行监视控制。设备3a～3f是搭载于各车辆4a～4f的车辆设备。

中继装置1a通过编组内传送路8a、8b而与编组6a内的车辆监视控制装置2a、2b相连接。另外，同样地，中继装置1b通过编组内传送路8c、8d而与编组6b内的车辆监视控制装置2c、2d相连接。中继装置1c通过编组内传送路8e、8f而与编组6c内的车辆监视控制装置2e、2f相连接。并且，中继装置1a、1b通过编组间传送路9a相互连接，中继装置1b、1c通过编组间传送路9b相互连接。

在实施方式1的列车用通信系统中，构成了通过编组内传送路8a～8f以及编组间传送路9a、9b进行信息传送的车上网络。此外，在图1的例子中，车辆监视控制装置2a作为传送控制站进行动作，除此以外的车辆监视控制装置2b～2f作为传送从属站进行动作。

在此，说明实施方式1的列车用通信系统通过车上网络进行的通信。图2是用于说明图1中的列车用通信系统中的通信周期的图。通信周期是在通过车上网络进行的通信中重复实施的通信模式的单位。在图2中示出了通信周期N与下一个通信周期N+1。

在实施方式1中，根据数据的周期性来规定通信周期，使得监视控制数据等的周期性的数据通信的实时性不被非周期性地产生的不要求实时性的其它数据通信所损害。在图2所示的例子中，在通信周期中规定有非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间、空闲期间。由此，由中继装置、车辆监视控制装置通过车上网络执行的通信随着时间的经过而如非周期通信禁止状态、非周期通信允许状态、空闲状态、非周期通信禁止状态、…那样进行状态转变。

在非周期通信禁止期间，仅允许应周期性地发送的消息的通信，禁止发送非周期性地发送的消息。相反地，在非周期通信允许期间，允许发送非周期性地发送的消息。此外，非周期通信允许期间也可以禁止发送应周期性地发送的消息，但是也可以不禁止而进行与消息的周期性相应的优先控制。例如，对应周期性地发送的消息设定高的优先级，对非周期性地发送的消息设定低的优先级，进行与优先级相应的通信控制。

如图2所示，空闲期间是为了使在某个通信周期N开始发送的消息在下一个通信周期N+1开始之前完成接收而设置的富余期间。在空闲期间禁止消息发送的开始，但是对于在该时刻已经开始发送而正在发送的消息，继续进行发送。

此外，设定各通信周期中的非周期通信禁止期间的长度，使得从所有的车辆监视控制装置2a～2f发送的周期性的消息的通信在非周期通信禁止期间内完成。由此，不需要在非周期通信允许期间禁止周期性的消息的通信。以后，设为在非周期通信允许期间不禁止周期性的消息的通信而进行说明。

成为传送控制站的车辆监视控制装置2a管理对通信周期、非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间的长度进行规定的信息。另外，车辆监视控制装置2a使用定时器来管理通信周期的开始定时。与这些通信周期有关的管理信息通过车辆监视控制装置2a汇总为周期开始消息。

车辆监视控制装置2a对成为传送从属站的车辆监视控制装置2b～2f以及中继装置1a～1c，广播上述周期开始消息。在中继装置1a～1c以及车辆监视控制装置2b～2f中，将周期开始消息的接收视为通信周期的开始，进行该周期开始消息中规定的通信。

图3是表示实施方式1的周期开始消息的结构的图。在图3中，周期开始消息由分别与消息识别符、发送源识别符、周期长度、非周期通信禁止期间长度、非周期通信允许期间长度对应的字段构成。以后，将发送源识别符、周期长度、非周期通信禁止期间长度、非周期通信允许期间长度等的信息总称为周期信息。中继装置1a～1c以及车辆监视控制装置2b～2f按照从周期开始消息中读出的周期信息，通过车上网络进行通信。

此外，周期开始消息也可以包含上述以外的数据来作为周期信息。例如，在作为传送控制站的车辆监视控制装置2a连接在驾驶员操作的驾驶台的情况下，如上所述的周期信息也可以保存在消息头中，并在消息主体中保存针对各车辆的车辆设备的指令数据。

图4是表示图1中的中继装置的结构的框图，将中继装置1a～1c统称为中继装置1。在图4中，中继装置1具备中继控制部11、交换式集线器(switching hub)17、编组内传送路接口18、编组间传送路接口19a、19b。中继控制部11与传送路接口18、19a、19b相连接，将通过任一个传送路接口发送过来的消息中继给其它传送路接口。例如，将通过编组间传送路接口19a发送过来的消息中继给编组内传送路接口18和编组间传送路接口19b。

针对各编组的中继装置间的每个编组间传送路，逐一地设置编组间传送路接口19a、19b。例如，编组6b的中继装置1b中的编组间传送路接口19a连接于与编组6a的中继装置1a连接的编组间传送路9a，编组间传送路接口19b连接于与编组6c的中继装置1c连接的编组间传送路9c。另外，在中继装置1中各自设置一个编组内传送路接口18，编组内传送路接口18与交换式集线器17相连接。

交换式集线器17通过编组内传送路而与编组内的各车辆中设置的车辆监视控制装置相连接。例如，编组6a内的中继装置1a中的交换式集线器17以管理编组内传送路8a、8b的方式进行连接，该编组内传送路8a、8b与分别设置于车辆4a、4b的车辆监视控制装置2a、2b相连接。编组内的车辆监视控制装置间的通信不通过中继控制部11而经由交换式集线器17来进行。

图5是表示图4中的中继控制部的结构的框图。在图5中，中继控制部11具备通信周期管理部111、周期开始消息判断部112、中继目的地判断部113、消息种类判断部114a～114c、发送消息选择部115a～115c、周期消息队列116a～116c以及非周期消息队列117a～117c。另外，通信周期管理部111具备周期信息存储部118。

通信周期管理部111使用未图示的定时器来管理通信周期的状态(非周期通信禁止状态、非周期通信允许状态、空闲状态)。例如，在以图2所示的通信周期来进行通信的情况下，通信周期管理部111在接收到周期开始消息的时刻启动定时器，转移到非周期通信禁止状态。

在周期信息存储部118中保存有由周期开始消息判断部112从周期开始消息中读出的周期信息。在通信周期管理部111中，根据从周期信息存储部118读出的周期信息的内容来掌握非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间的长度，随着该期间的时间经过而进行从非周期通信禁止状态到非周期通信允许状态、空闲状态这样的通信周期的状态转变。

通过编组内传送路接口18和编组间传送路接口19a、19b接收到的消息被输入到周期开始消息判断部112。周期开始消息判断部112判断所输入的消息是否为周期开始消息。在周期开始消息判断部112中，当判断为所输入的消息为周期开始消息时，读取包含在该周期开始消息中的周期信息来通知给通信周期管理部111。此外，经由周期开始消息判断部112的消息不管是否是周期开始消息，都被发送到中继目的地判断部113。

中继目的地判断部113从由周期开始消息判断部112输入的消息中读取目的地地址信息，根据目的地地址信息向与适当的传送路接口对应的消息种类判断部114a～114c分配消息。

消息种类判断部114a～114c判断经由中继目的地判断部113输入的消息是应周期性地发送的消息(要求实时性的消息)、还是应非周期性地发送的消息(不要求实时性的消息)。消息种类判断部114a～114c根据该判断结果，将经由中继目的地判断部113输入的消息分配给周期消息队列116a～116c或非周期消息队列117a～117c。

发送消息选择部115a～115c从通信周期管理部111接收当前的通信周期的状态的通知。由此，发送消息选择部115a～115c从周期消息队列116a～116c或非周期消息队列117a～117c中取出与当前的通信周期的状态相应的消息，并通过传送路接口18、19a、19b进行发送。

图6是表示图1中的车辆监视控制装置的结构的框图，将车辆监视控制装置2a～2f统称为车辆监视控制装置2。在图6中，车辆监视控制装置2具备传送控制部21、监视记录管理部22、设备监视控制部23、周期消息处理部26、非周期消息处理部27以及编组内传送路接口28。

传送控制部21输入通过编组内传送路接口28接收到的消息，判断该消息的种类(应周期性地发送的消息或非周期性地发送的消息)。传送控制部21根据该判断结果的消息种类，将所输入的上述消息发送到周期消息处理部26或非周期消息处理部27。相反地，传送控制部21将通过周期消息处理部26或非周期消息处理部27接收到的消息经由编组内传送路接口28发送到中继装置1。

监视记录管理部22将由设备监视控制部23得到的车辆设备的各种监视结果作为车辆监视记录信息而保存到内部的存储器(未图示)中来进行管理。设备监视控制部23与监视控制对象的车辆设备(设备3a～3f)相连接，进行车辆设备的监视控制。

周期消息处理部26将由设备监视控制部23得到的与自身车辆的车辆设备有关的监视控制数据作为消息而经由传送控制部21和编组内传送路接口28发送到中继装置1。另外，周期消息处理部26从经由传送控制部21接收到的消息中取出与其它车辆的车辆设备有关的监视控制数据来对设备监视控制部23进行设定。此外，针对与控制周期相应的每个规定的通信周期，制作用于传递包含监视控制数据的监视控制关联信息的消息。

非周期消息处理部27将从监视记录管理部22读出的车辆监视记录信息作为消息而经由传送控制部21和编组内传送路接口28发送到中继装置1。另外，非周期消息处理部27从经由传送控制部21接收到的消息中取出与其它车辆的车辆设备有关的车辆监视记录信息来对监视记录管理部22进行设定。此外，根据来自驾驶台(未图示)等的指示，制作用于传递车辆监视记录信息的消息。

图7是表示图6中的传送控制部21的结构的框图，还记载有作为连接目的地的结构的周期消息处理部26、非周期消息处理部27以及编组内传送路接口28。在图7中，传送控制部21具备通信周期管理部211、周期开始消息判断部212、消息种类判断部214、发送消息选择部215、周期消息缓冲器216以及非周期消息队列217。另外，通信周期管理部211具备周期信息存储部218。

通信周期管理部211使用未图示的定时器来管理通信周期的状态(非周期通信禁止状态、非周期通信允许状态、空闲状态)。由通信周期管理部211进行的处理根据车辆监视控制装置2是传送控制站还是传送从属站而不同。

首先，说明在作为传送控制站而进行动作的车辆监视控制装置2内搭载的通信周期管理部211。

该通信周期管理部211使用未图示的定时器来管理通信周期的开始定时。例如，在以图2所示的通信周期来进行通信的情况下，通信周期管理部211在通信周期的开始时刻启动定时器而转移到非周期通信禁止状态。此时，通信周期管理部211通过发送消息选择部215和编组内传送路接口28对作为传送从属站进行动作的车辆监视控制装置2b～2f以及中继装置1a～1c广播周期开始消息。

此外，周期信息存储部218中预先保存有周期信息。通信周期管理部211从周期信息存储部218读出周期信息，制作包含该周期信息的周期开始消息。当通信周期开始时，根据上述周期信息的内容，随着时间经过而进行从非周期通信禁止状态到非周期通信允许状态、空闲状态这样的通信周期的状态转变。

接着，说明在作为传送从属站进行动作的车辆监视控制装置2内搭载的通信周期管理部211。

该通信周期管理部211在接收到周期开始消息的时刻启动定时器而转移到非周期通信禁止状态。在周期信息存储部218中保存有由周期开始消息判断部212从周期开始消息中读出的周期信息。在通信周期管理部211中，根据从周期信息存储部218读出的周期信息的内容来掌握非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间的长度，随着该期间的时间经过而进行从非周期通信禁止状态到非周期通信允许状态、空闲状态这样的通信周期的状态转变。

通过编组内传送路接口28接收到的消息被输入到周期开始消息判断部212。周期开始消息判断部212判断所输入的消息是否为周期开始消息。在周期开始消息判断部212中，在所输入的消息是周期开始消息的情况下，读取包含在该周期开始消息中的周期信息来通知给通信周期管理部211。此外，经由周期开始消息判断部212的消息不管是否是周期开始消息，都被发送到消息种类判断部214。

消息种类判断部214判断经由周期开始消息判断部212输入的消息是应周期性地发送的消息(要求实时性的消息)、还是应非周期性地发送的消息(不要求实时性的消息)。消息种类判断部214根据该判断结果，将经由周期开始消息判断部212输入的消息分配给周期消息处理部26或非周期消息处理部27。

周期消息缓冲器216保存由周期消息处理部26制作的消息。另外，非周期消息队列217保存由非周期消息处理部27制作的消息。发送消息选择部215根据由通信周期管理部211所管理的当前的通信周期的状态，从周期消息缓冲器216或非周期消息队列217中取出消息，并通过编组内传送路接口28发送到中继装置1。

此外，由非周期消息处理部27进行的消息制作以及由发送消息选择部215进行的消息发送是非同步地进行的，因此在两者之间设置了非周期消息队列217。另一方面，由周期消息处理部26进行的消息制作以及由发送消息选择部215进行的消息发送也同样是非同步地进行的，但是在两者之间设置仅保存单一消息的缓冲器而不设置队列。

由周期消息处理部26制作的消息用于传递根据控制周期而产生的监视控制关联信息，是应周期性地发送的消息。在这种情况下，比起连失去实时性的旧信息都不遗漏地传递，重要的是放弃旧的信息而适时传递最新的信息。由此，将仅保存单一消息的周期消息缓冲器216配置在周期消息处理部26的后级。如果不需要考虑这种消息的特性，则也可以在周期消息处理部26的后级配置队列。

接着说明动作。

图8是表示实施方式1的列车用通信系统的动作的时序图，示出了中继装置1a～1c以及车辆监视控制装置2a～2f通过传送路接口发送和接收消息的状态。在图8中，横轴表示时间轴，配置在时间轴上的矩形表示在各装置间发送和接收的消息。例如，时间轴上的在发送侧配置的消息是发送消息，在接收侧配置的消息是接收消息。矩形的时间轴方向的长度表示发送和接收消息所花费的时间。在以后的说明中，仅考虑基于传送路的传送速率的传送路占有时间，忽略各装置中的处理延迟、传送路的传输延迟。此外，图8的时序图的标记在图8以后说明的时序图中也相同。

作为传送控制站的车辆监视控制装置2a使用定时器来周期性地重复通信周期，在周期开始时刻对车辆监视控制装置2b～2f以及中继装置1a～1c广播周期开始消息500a。被广播的周期开始消息500a经过中继装置1a发送到车辆监视控制装置2b，从中继装置1a进一步经过中继装置1b发送到车辆监视控制装置2c、2d，从中继装置1b进一步经过中继装置1c发送到车辆监视控制装置2e、2f。

接着，车辆监视控制装置2a对车辆监视控制装置2b～2f以及中继装置1a～1c广播包含有自身车辆的监视控制数据的应周期性地通信的消息(以下称为周期消息)(未图示)。中继装置1a～1c以及车辆监视控制装置2b～2f在从车辆监视控制装置2a接收到被广播的周期开始消息500a时，根据从周期开始消息500a中读出的周期信息的内容来开始通信周期。

此外，关于周期开始消息500a的广播，由于伴随存储和转发(Store-and-Forward)方式产生的延迟，在与中继装置1a～1c以及车辆监视控制装置2b～2f相当的各节点中，周期开始消息500a所到达的时刻各不相同。因此，如图8所示，与周期开始消息500a对应的通信周期的开始时刻针对各节点不同。此时，车辆监视控制装置2b～2f广播包含有自身车辆的监视控制数据的周期消息(未图示)。

当开始通信周期时，中继装置1a～1c以及车辆监视控制装置2b～2f使用定时器来监视从周期开始起经过的时间，进行非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间、空闲期间这样的通信周期的状态的转变(参照图8中的周期N)。此外，如上所述，周期开始消息500a到达各节点的时间不同，因此如图8所示，在各节点中，非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间、空闲期间的开始结束的时刻不同。

在此，考虑在时刻T1车辆监视控制装置2e的监视记录管理部22要向车辆监视控制装置2a发送非周期性地通信的消息(以下称为非周期消息)的情况。车辆监视控制装置2e的非周期消息处理部27制作非周期消息700e而保存到非周期消息队列217。在车辆监视控制装置2e中，时刻T1在通信周期N的非周期通信禁止期间内。因此，车辆监视控制装置2e的发送消息选择部215使非周期消息队列217的消息保持原样。

之后，当在时刻T2转移到通信周期N的非周期通信允许期间时，发送消息选择部215取出保存在非周期消息队列217中的非周期消息700e，并通过编组内传送路接口28发送非周期消息700e(在图8中以附加有标记N的矩形来表示)。在中继装置1c的编组内传送路接口18中非周期消息700e的接收完成时由于经过交换式集线器17而成为时刻T3。

中继装置1c所接收到的非周期消息700e在中继装置1c内经过周期开始消息判断部112、中继目的地判断部113而被输出到消息种类判断部114a。消息种类判断部114a在判断为所输入的消息是非周期消息700e时，将非周期消息700e保存到非周期消息队列117a中。在中继装置1c中，由于时刻T3是非周期通信允许期间，因此发送消息选择部115a立即从非周期消息队列117a中取出非周期消息700e，并通过编组间传送路接口19a进行发送。

中继装置1b通过编组间传送路接口19b接收来自中继装置1c的非周期消息700e，在时刻T4完成接收。之后，进行与上述中继装置1c相同的处理，中继装置1b在内部的非周期消息队列117a中保存非周期消息700e。在中继装置1b中，在时刻T4，非周期通信允许期间结束并转移到空闲期间。因此，直到转移到下一个通信周期N+1的非周期通信允许期间为止，非周期消息700e被保持在非周期消息队列117a中。

作为传送控制站的车辆监视控制装置2a对车辆监视控制装置2b～2f以及中继装置1a～1c广播与下一个通信周期N+1有关的周期开始消息500b。由此，开始通信周期N+1。车辆监视控制装置2c当在时刻T5接收到周期开始消息500b时，根据从该周期开始消息500b中取出的周期信息的内容来开始通信周期N+1。

接着，车辆监视控制装置2c广播包含有自身车辆的监视控制数据的周期消息600c(在图8中以附加有标记C的矩形来表示)。此外，在图8所示的例子中，示出了周期消息600c通过中继装置1a、1b被车辆监视控制装置2a所接收为止的流程，省略记载了车辆监视控制装置2b、2d～2f的流程。

在中继装置1b中，在周期消息600c到达之前非周期消息700e到达。此时，由于是通信周期N+1中的非周期通信禁止期间，因此中继装置1b仍将非周期消息700e保存在非周期消息队列117a中。

另一方面，通过发送消息选择部115a立即从周期消息队列116a中读出周期消息600c，该周期消息600c通过编组间传送路接口19a和编组间传送路9a被发送到中继装置1a。这样，在中继装置1b中，能够以不会因为非周期消息700e的发送处理而延迟的方式发送周期消息600c。

当随时间经过而成为时刻T7时，中继装置1b转移到非周期通信允许期间。由此，中继装置1b的发送消息选择部115a从非周期消息队列117a中读出非周期消息700e，并通过编组间传送路接口19a和编组间传送路9a发送给中继装置1a。

接着，说明如下情况下的动作：在实施方式1的列车用通信系统中，仅有作为消息的产生源的车辆监视控制装置2以基于周期信息的通信周期来进行通信，中继装置1不进行上述通信周期下的通信。

图9是表示仅有车辆监视控制装置以基于周期信息的通信周期进行通信、由此非周期消息使周期消息的发送延迟的情况下的动作的时序图。此外，图9示出了用于与图8所示的本发明的特征性动作进行比较的动作例，并不是示出了本发明的动作的图。

首先，与图8同样地，作为传送控制站的车辆监视控制装置2a使用定时器来周期性地重复通信周期，在周期开始点处对车辆监视控制装置2b～2f以及中继装置1a～1c广播周期开始消息500a。

接着，车辆监视控制装置2a对车辆监视控制装置2b～2f以及中继装置1a～1c广播包含有自身车辆的监视控制数据的周期消息(未图示)。车辆监视控制装置2b～2f当从车辆监视控制装置2a接收到被广播的周期开始消息500a时，根据从周期开始消息500a中读出的周期信息的内容来开始通信周期。

当开始通信周期时，车辆监视控制装置2b～2f使用定时器来监视从周期开始起经过的时间，进行非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间、空闲期间这样的通信周期的状态的转变。

考虑在时刻T1车辆监视控制装置2e的监视记录管理部22向车辆监视控制装置2a要发送非周期性地通信的非周期消息的情况。车辆监视控制装置2e的非周期消息处理部27制作非周期消息700e而保存到非周期消息队列217中。此时，时刻T1在通信周期N的非周期通信禁止期间内，因此发送消息选择部215使非周期消息队列217的消息保持原样。

当在时刻T2转移到通信周期N的非周期通信允许期间时，车辆监视控制装置2e的发送消息选择部215取出保存在非周期消息队列217中的非周期消息700e，通过编组内传送路接口28发送非周期消息700e。在中继装置1c的编组内传送路接口18中非周期消息700e的接收完成时由于经由交换式集线器17而成为时刻T3。

中继装置1c将通过编组内传送路8e接收到的非周期消息700e保存到非周期消息队列117a中。与图8不同，在图9中，中继装置1c不以基于周期开始消息的周期信息内容的通信周期来进行通信。因此，中继装置1c的发送消息选择部115a立即从非周期消息队列117a中取出非周期消息700e，并通过编组间传送路接口19a进行发送。

中继装置1b通过编组间传送路接口19b和编组间传送路9b接收来自中继装置1c的非周期消息700e，在时刻T4完成接收。与图8不同，在图9中中继装置1b不以基于周期开始消息的周期信息内容的通信周期来进行通信。因此，中继装置1b立即通过编组间传送路接口19a和编组间传送路9a向中继装置1a发送所接收到的非周期消息700e。

中继装置1a在时刻T51完成经由编组间传送路接口19b从中继装置1b接收非周期消息700e的处理。同样地，中继装置1a也不以基于周期开始消息的周期信息内容的通信周期来进行通信，因此立即通过编组内传送路接口18和编组间传送路8a向车辆监视控制装置2a发送所接收到的非周期消息700e。

与图8同样地，在时刻T5，车辆监视控制装置2c开始发送周期消息600c。在时刻T6，中继装置1a通过编组间传送路接口19b接收经由中继装置1b发送的周期消息600c。此时，在中继装置1a中，在时刻T51开始发送非周期消息700e，编组内传送路接口18被非周期消息700e的发送所占有。因此，直到非周期消息700e的发送完成的时刻T61为止，中继装置1a无法发送周期消息600c。由此，在中继装置1a中，周期消息600c的发送被延迟。

仅通过像以往那样使用了优先级特定队列的优先传送控制，无法避免这种由已经占有传送路的消息所引起的延迟。也就是说，车辆监视控制装置2在以基于周期信息内容的通信周期进行通信的情况下，在中继装置1中也需要设置充分大的空闲期间使得能够避免周期消息与非周期消息之间的竞争。在图9的例子中，通信周期N的空闲期间的结束时刻、即下一个通信周期N+1的开始时刻必须至少是非周期消息700e的发送完成的时刻T61以后。

需要将空闲期间设为能够完全排除如上所述的周期消息与非周期消息之间的竞争的时间长度。例如，空闲期间必须大于从某个车辆监视控制装置1向其它车辆监视控制装置1发送消息所需的时间的最差值。此外，作为上述最差值，考虑包含有如下延迟的时间，该延迟是在列车用通信系统中在离得最远的车辆监视控制装置间的通信中且通信途中由于与其它非周期消息之间的竞争而产生的。

与此相对，在实施方式1的列车用通信系统中，中继装置1也以基于周期信息内容的通信周期来进行通信。此时，将比如下时间之中大的一方的时间还大的时间设为空闲期间：在相邻的中继装置1之间发送消息所需的时间；在直接连接的中继装置1与车辆监视控制装置2之间发送消息所需的时间。由此，能够排除周期消息与非周期消息之间的竞争，比图9所示的情况更能够提高传送路的利用效率。

如上所述，根据本实施方式1，中继装置1和车辆监视控制装置2具备通信周期管理部111、211，以由通信周期管理部111、211管理的通信周期来进行通信，其中，上述通信周期管理部111、211按照将通信周期划分为包含仅允许通信应周期性地通信的消息的期间的与消息的通信周期相应的通信允许期间的周期信息，来管理通信周期。

另外，在该结构中，作为传送控制站进行动作的车辆监视控制装置2在通信周期的开始时刻，对中继装置1和作为传送从属站进行动作的车辆监视控制装置2发送包含周期信息的周期开始消息，并且将从通信周期的开始时刻起计时的经过时间作为基准以上述通信周期进行通信，中继装置1和作为传送从属站进行动作的车辆监视控制装置2在周期开始消息的接收时刻以按照周期开始消息的周期信息的通信周期开始通信，并且将从周期开始消息的接收时刻起计时的经过时间作为基准以通信周期进行通信。

在这些结构中利用将通信周期划分为非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间、空闲期间的周期信息，其中，在上述非周期通信禁止期间允许仅通信应周期性地通信的消息，在上述非周期通信允许期间允许通信非周期性的通信被允许的消息，在上述空闲期间允许仅通信周期开始消息和通信途中的消息。通过这样构成，能够排除如下状况：由于允许非周期性的通信的消息而导致应周期性地通信的消息的实时性被损害。

另外，根据本实施方式1，中继装置1在对车辆监视控制装置2间的通信进行中继时，以按照上述周期信息管理的通信周期来进行中继，因此能够得到与上述同样的效果。另外，在对车辆监视控制装置2间的通信进行中继时，调节空闲期间的长度使得在某个通信周期开始发送的消息被传送路径途中的最近的中继装置或发送目的地的车辆监视控制装置接收完成之前不会开始下一个通信周期，由此能够排除周期消息与非周期消息之间的竞争，能够提高传送路的利用效率。

实施方式2

图10是表示本发明的实施方式2的列车用通信系统的结构的框图。在图10中，列举出车辆4a～4c以三辆为单位构成编组6d而车辆4d、4e以两辆为单位构成编组6e的铁道车辆的例子来进行说明。实施方式2的列车用通信系统具备中继装置1a、1b、车辆监视控制装置2a～2e以及自动连接器5a～5d。中继装置1a、1b设置于编组6d、6e，对通过车上网络进行的各车辆监视控制装置2a～2e的通信进行中继。车辆监视控制装置2a～2e搭载于各车辆4a～4e，对设备3a～3e进行监视控制。设备3a～3e是搭载于各车辆4a～4e的车辆设备。

中继装置1a通过编组内传送路8a～8c而与编组6d内的车辆监视控制装置2a～2c相连接。另外，同样地，中继装置1b通过编组内传送路8d、8e而与编组6e内的车辆监视控制装置2d、2e相连接。中继装置1a与自动连接器5a和编组间传送路9a相连接，中继装置1b与自动连接器5d和编组间传送路9b相连接。编组间传送路9a与自动连接器5b相连接，编组间传送路9b与自动连接器5c相连接。

自动连接器5a～5d在将编组的车辆间进行合并连接时，还连接编组间传送路9。例如，自动连接器5b、5c将编组6d的车辆4与编组6e的车辆进行合并连接，连接编组间传送路9a、9b。也就是说，编组间传送路9a、9b通过自动连接器5b、5c的合并连接和解除连接来开闭相互的连接。另外，编组6f是通过自动连接器5b、5c合并连接编组6d和编组6e而构成的。

在本实施方式2中，前提是当启动、合并连接、解除连接了列车时，在有限时间内确定列车内唯一的传送控制站。在实施方式2中，决定传送控制站的方法(确立传送控制站的方法)本身不限定于特定的方法。例如，也可以利用参考文献1所公开的方法。

参考文献1：日本特公平7-46881号公报

图11是表示实施方式2的周期开始消息的结构的图。在图11中，周期开始消息由分别与消息识别符、发送源识别符、传送控制站变更标志、周期长度、非周期通信禁止期间长度、非周期通信允许期间长度对应的字段构成。

在本实施方式2中，将发送源识别符、传送控制站变更标志、周期长度、非周期通信禁止期间长度、非周期通信允许期间长度总称为周期信息。此外，传送控制站变更标志是在作为传送控制站的车辆监视控制装置2随着列车的合并连接和解除连接而转移到传送从属站时设定的。

接着说明动作。

(1)控制站模式的通信周期管理部的动作

图12是表示图10中的列车用通信系统中的作为传送控制站的车辆监视控制装置的通信周期管理部的通信状态转变的图。此外，实施方式2的车辆监视控制装置2a～2e的结构与上述实施方式1所示出的图4～图7基本相同。

以后，使用图12以及上述实施方式1所示出的图6、图7来详细说明作为传送控制站的车辆监视控制装置2的通信周期管理部211的动作。另外，在图12中，设作为传送控制站的车辆监视控制装置2的通信周期管理部211的动作模式为控制站模式，作为传送从属站的中继装置1和车辆监视控制装置2的通信周期管理部111、211的动作模式为从属站模式。

首先，控制站模式的通信周期管理部211在通信周期的开始时刻启动定时器，并且不设定传送控制站变更标志，通过发送消息选择部215和编组内传送路接口28对从属站模式的通信周期管理部211广播周期开始消息。由此，控制站模式的通信周期管理部211转移到非周期通信禁止状态ST11(转变TR11)。

控制站模式的通信周期管理部211当开始通信周期而经过了基于上述周期信息的内容的非周期通信禁止期间(一定时间)时，从非周期通信禁止状态ST11转变到非周期通信允许状态ST12(转变TR12)。当进一步经过了非周期通信允许期间(一定时间)时，通信周期管理部211从非周期通信允许状态ST12转变到空闲状态ST13(转变TR13)。

当转变到经过了空闲期间(一定时间)的状态时(转变TR14)，控制站模式的通信周期管理部211不设定传送控制站变更标志，通过发送消息选择部215和编组内传送路接口28对从属站模式的通信周期管理部111、211广播与下一个通信周期有关的周期开始消息。由此，控制站模式的通信周期管理部211转移到非周期通信禁止状态ST11(转变TR15)。

另一方面，如果空闲期间经过之前随着列车的合并连接和解除连接等而转移到传送从属站，则控制站模式的通信周期管理部211对与下一个通信周期有关的周期开始消息的周期信息设定传送控制站变更标志。

之后，控制站模式的通信周期管理部211通过发送消息选择部215和编组内传送路接口28对从属站模式的通信周期管理部211广播设定有传送控制站变更标志的周期开始消息。由此，作为传送控制站的车辆监视控制装置2转移到传送从属站(从属站模式)(转变TR2)。

(2)从属站模式的通信周期管理部的动作

图13是表示图10中的列车用通信系统中的作为传送从属站的车辆监视控制装置和中继装置的通信周期管理部的通信状态转变的图。此外，实施方式2的中继装置1a、1b和车辆监视控制装置2a～2e的结构与上述实施方式1所示出的图4～图7基本相同。此外，从属站模式由按照来自传送控制站的周期开始消息来管理通信周期的普通模式和根据自身的定时器来管理通信周期的自主模式构成。

从属站模式的通信周期管理部111、211在启动后立刻成为自主模式而启动定时器。同时，从属站模式的通信周期管理部111、211开始基于预先存储的周期信息的内容的非周期通信禁止期间，成为非周期通信禁止状态ST211(转变TR211)。

自主模式的通信周期管理部111、211当开始通信周期而经过了基于上述周期信息的内容的非周期通信禁止期间(一定时间)时，从非周期通信禁止状态ST211转变到非周期通信允许状态ST212(转变TR212)。当进一步经过了非周期通信允许期间(一定时间)时，通信周期管理部111、211从非周期通信允许状态ST212转变到空闲状态ST213(转变TR213)。接着，当达到下一个通信周期的开始时间时，自主模式的通信周期管理部111、211转移到非周期通信禁止状态ST211(转变TR214)。

在自主模式中，周期开始消息的发送源识别符的存储内容为空。通信周期管理部111、211如果在自主模式时接收到周期开始消息，则将周期开始消息中的发送源识别符存储到周期信息存储部118、218而转移到普通模式(转变TR21)。

在普通模式的通信周期管理部111、211中，在接收到周期开始消息的时刻启动定时器。由此，普通模式的通信周期管理部111、211开始基于周期开始消息的周期信息的内容的非周期通信禁止期间，成为非周期通信禁止状态ST221(转变TR221)。

普通模式的通信周期管理部111、211当开始通信周期而经过了基于上述周期信息的内容的非周期通信禁止期间(一定时间)时，从非周期通信禁止状态ST221转变到非周期通信允许状态ST222(转变TR222)。当进一步经过了非周期通信允许期间(一定时间)时，通信周期管理部111、211从非周期通信允许状态ST222转变到空闲状态ST223(转变TR223)。

在空闲状态ST223下在一定时间内没有接收到周期开始消息的情况下(转变TR229)，通信周期管理部111、211删除存储在周期信息存储部118、218中的发送源识别符的内容，转变到自主模式(转变TR22)。

另一方面，在空闲状态ST223下接收到周期开始消息的情况下(转变TR224)，通信周期管理部111、211将接收到的周期开始消息的发送源识别符与从周期信息存储部118、218中读出的发送源识别符的内容进行比较。此时，在两个发送源识别符的内容不一致的情况下，通信周期管理部111、211转变到空闲状态ST223(转变TR228)。

另外，在两个发送源识别符的内容一致的情况下(转变TR225)，通信周期管理部111、211在设定有周期开始消息的传送控制站变更标志的情况下(转变TR227)，删除存储在周期信息存储部118、218中的发送源识别符的内容，并转变到自主模式(转变TR22)。

在转变TR225中，如果没有设定周期开始消息的传送控制站变更标志，则通信周期管理部111、211视为来自作为传送控制站的车辆监视控制装置2的与下一个通信周期有关的周期开始消息，复位定时器并转变到非周期通信禁止状态ST221(转变TR226)。

(3)合并连接时的动作

图14是表示图10中的列车用通信系统中的合并连接时的动作流程的时序图，示出了将车辆监视控制装置2a为传送控制站的编组6d与车辆监视控制装置2e为传送控制站的编组6e进行合并连接的情况。

在编组6d中，作为传送控制站的车辆监视控制装置2a在通信周期N的开始时刻对车辆监视控制装置2b、2c和中继装置1a广播周期开始消息500a(图14中以黑色的矩形来表示)。接着，车辆监视控制装置2a对车辆监视控制装置2b、2c和中继装置1a广播包含自身车辆4a的监视控制数据的周期消息600a。

广播了的周期开始消息500a和周期消息600a经过中继装置1a被送到车辆监视控制装置2b、2c。车辆监视控制装置2b、2c当接收到周期开始消息500a时，通过编组内传送路8b、8c广播分别包含车辆4b、4c的监视控制数据的周期消息600b、600c。由此，车辆监视控制装置2b接收周期消息600a、600c，车辆监视控制装置2c接收周期消息600a、600b。

在编组6e中也同样地，作为传送控制站的车辆监视控制装置2e在通信周期M的开始时刻对车辆监视控制装置2d和中继装置1b广播周期开始消息500e(图14中以白色的矩形来表示)。接着，车辆监视控制装置2e对车辆监视控制装置2d和中继装置1b广播包含自身车辆4e的监视控制数据的周期消息600e。

广播了的周期开始消息500e和周期消息600e经过中继装置1b被送到车辆监视控制装置2d。车辆监视控制装置2d当接收到周期开始消息500e时，将周期开始消息500e的接收时刻视为通信周期的开始定时而启动定时器。接着，车辆监视控制装置2d通过编组内传送路8d、8e广播包含车辆4d的监视控制数据的周期消息600d。由此，车辆监视控制装置2d接收周期消息600e，车辆监视控制装置2e接收周期消息600d。

考虑在时刻T1合并连接了编组6d、6e的情况。在这种情况下，编组间传送路9a、9b通过自动连接器5b、5c相连接，合并连接了的对方的编组中的消息流入到本编组的车上网络。此时，中继装置1b的通信周期管理部111将当前从属的周期开始消息500e的发送源识别符(确定车辆监视控制装置2e的识别符)存储到周期信息存储部118。

另一方面，中继装置1b的通信周期管理部111当在时刻T2通过编组间传送路9a、9b以及自动连接器5b、5c从编组6d接收到周期开始消息500a时，将周期开始消息500a的发送源识别符(确定车辆监视控制装置2a的识别符)与当前存储在周期信息存储部118中的发送源识别符的内容进行比较。在此，在周期信息存储部118中保存有确定车辆监视控制装置2e的发送源识别符，因此两个发送源识别符的内容不同。因此，中继装置1b的通信周期管理部111不将周期开始消息500a的接收视为周期开始。

在时刻T3从车辆监视控制装置2e发送的周期开始消息500e在时刻T4被中继装置1b所接收。中继装置1b的通信周期管理部111将在时刻T4接收到的周期开始消息500e的发送源识别符与当前存储在周期信息存储部118中的发送源识别符的内容进行比较。在此，由于与当前存储在周期信息存储部118中的发送源识别符的内容一致，因此中继装置1b的通信周期管理部111按照周期开始消息500e的周期信息的内容来管理通信周期M+1。

设在时刻T6车辆监视控制装置2a确立为合并连接后的编组6f的传送控制站。在该时刻，作为编组6e的传送控制站的车辆监视控制装置2e成为传送从属站。因此，在作为时刻T6以后最初到来的通信周期的开始定时(通信周期M+2的结束时刻)的时刻T7，车辆监视控制装置2e广播设定有传送控制站变更标志的周期开始消息501e。

车辆监视控制装置2d的通信周期管理部211和中继装置1b的通信周期管理部111根据从车辆监视控制装置2e接收到的周期开始消息501e的传送控制站变更标志，识别出车辆监视控制装置2e向传送从属站的变更，在启动定时器之后，删除当前存储在周期信息存储部118、218中的周期开始消息的发送源识别符(确定车辆监视控制装置2e的识别符)的内容。以后，车辆监视控制装置2d的通信周期管理部211和中继装置1b的通信周期管理部111转变为自主模式，用自己的定时器来管理通信周期的开始定时。

在时刻T9，编组6e的中继装置1b接收来自作为合并连接后的新的传送控制站的车辆监视控制装置2a的周期开始消息500a。此时，中继装置1b的通信周期管理部111不将周期开始消息的发送源识别符的内容存储到周期信息存储部118中。因此，中继装置1b的通信周期管理部111将周期开始消息500a的发送源识别符的内容存储到周期信息存储部118中，并将周期开始消息500a的接收时刻视为通信周期的开始定时而启动定时器。

此后，中继装置1b的通信周期管理部111按照来自车辆监视控制装置2a的周期开始消息500a来管理通信周期2。车辆监视控制装置2d、2e当在时刻T10经过由中继装置1b进行的中继而接收到周期开始消息500a时，将周期开始消息500a的发送源识别符的内容存储到周期信息存储部218中，并按照周期开始消息500a来管理通信周期2以后的通信周期。由此，确立编组6d、6e的合并连接后的列车全体(编组6f)中的通信周期。

此外，在从合并连接编组之后到确立列车全体的通信周期为止的期间，中继装置1按照本编组的通信周期来中继来自其它编组的消息。由此，不会由于从其它编组流入的非周期消息而使本编组的周期消息延迟。

(4)解除连接时的动作

图15是表示图10中的列车用通信系统中的解除连接时的动作流程的时序图，示出了将编组6f解除连接成编组6d、6e的情况。此外，设编组6f中的传送控制站为车辆监视控制装置2a，解除连接成传送控制站为车辆监视控制装置2a的编组6d和传送控制站为车辆监视控制装置2e的编组6e。

首先，在编组6f中，作为传送控制站的车辆监视控制装置2a在通信周期N的开始时刻对车辆监视控制装置2b～2e以及中继装置1a、1b广播周期开始消息500a(图15中以黑色的矩形来表示)。接着，车辆监视控制装置2a对车辆监视控制装置2b～2e以及中继装置1a、1b广播包含自身车辆4a的监视控制数据的周期消息600a。

广播了的周期开始消息500a和周期消息600a经过中继装置1a被送到车辆监视控制装置2b、2c，经过中继装置1a、1b被送到车辆监视控制装置2d、2e。车辆监视控制装置2b、2c、2d、2e当接收到周期开始消息500a时，将周期开始消息500a的接收时刻视为通信周期的开始定时来启动定时器，在对非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间的时间进行计时的同时对从周期开始时刻起的时间的经过进行计时。

接着，车辆监视控制装置2b、2c广播包含车辆4b、4c的监视控制数据的周期消息600b、600c。另外，车辆监视控制装置2d、2e当接收到周期开始消息500a时，广播包含有车辆4d、4e的监视控制数据的周期消息600d、600e。

由此，车辆监视控制装置2b接收周期消息600a、600c、600d、600e，车辆监视控制装置2c接收周期消息600a、600b、600d、600e。另外，车辆监视控制装置2d接收周期消息600a、600b、600c、600e，车辆监视控制装置2e接收周期消息600a、600b、600c、600d。

当在时刻T1将编组6f解除连接成编组6d、6e时，在编组6d中按照来自车辆监视控制装置2a的周期开始消息500a来继续进行通信周期N的通信。另一方面，在编组6e中，由于周期开始消息500a不会到达，因此前一个通信周期N的空闲状态持续。

当从通信周期N的开始起经过一定时间t0时，编组6e内的中继装置1b的通信周期管理部111以及车辆监视控制装置2d、2e的通信周期管理部211删除存储在周期信息存储部118、218中的周期开始消息的发送源识别符(确定车辆监视控制装置2a的识别符)。此后，上述通信周期管理部111、211转变为自主模式，用自己的定时器来管理通信周期的开始定时。

之后，设在时刻T6车辆监视控制装置2e确立为编组6e的传送控制站。此时，成为传送控制站的车辆监视控制装置2e使用定时器来管理通信周期1的开始定时，在通信周期1的开始时刻对车辆监视控制装置2d和中继装置1b广播周期开始消息500e(图15中以白色的矩形来表示)。

广播了的周期开始消息500e在时刻T7被中继装置1b和车辆监视控制装置2d所接收。此时，中继装置1b和车辆监视控制装置2d的通信周期管理部111、211不将周期开始消息的发送源识别符的内容存储到周期信息存储部118、218中。

因此，中继装置1b和车辆监视控制装置2d的通信周期管理部111、211将周期开始消息500e的发送源识别符的内容存储到周期信息存储部118、218中，并将周期开始消息500e的接收时刻视为通信周期的开始定时而启动定时器。此后，上述通信周期管理部111、211按照周期开始消息500e来管理通信周期1以后的开始定时。

如上所述，根据本实施方式2，中继装置1和车辆监视控制装置2的通信周期管理部111、211具备将表示周期开始消息的发送源的发送源识别符进行保存的周期信息存储部118、218，按照从保存在周期信息存储部118、218中的发送源识别符的发送源接收到的周期开始消息的周期信息来管理通信周期，在从与保存在周期信息存储部118、218中的发送源识别符一致的发送源接收到的周期开始消息中设定有表示传送控制站的变更的信息的情况下，或者在规定期间内没有接收到周期开始消息的情况下，删除周期信息存储部118、218的发送源识别符，直到从应在周期信息存储部118、218中保存发送源识别符的新的发送源接收到周期开始消息为止，按照已有的周期信息来管理通信周期。通过这样构成，在合并连接和解除连接编组的情况下，也能够在进行不要求实时性的非周期消息的通信的同时确保周期消息的实时性。

实施方式3

在上述实施方式2中示出了如下情况：在作为传送控制站的车辆监视控制装置2和作为传送从属站的中继装置1及车辆监视控制装置2中的任一个中，模式间转变后的初始状态都是非周期通信禁止状态。在本实施方式3中说明将模式间转变后的初始状态设为空闲状态的情况。

实施方式3的列车用通信系统与上述实施方式2的图10所示的结构基本相同。另外，列车用通信系统的中继装置1和车辆监视控制装置2的结构与上述实施方式1所示出的图4～图7基本相同。与上述实施方式1以及上述实施方式2的不同之处在于，实施方式3的通信周期管理部111、211使通信周期从空闲状态起转变来进行管理。

接着说明动作。

(1)控制站模式的通信周期管理部的动作

图16是表示本发明的实施方式3的列车用通信系统中的作为传送控制站的车辆监视控制装置的通信周期管理部的通信状态转变的图。此外，实施方式3的车辆监视控制装置2a～2e的结构与上述实施方式1所示出的图4～图7基本相同。

以后，使用图16和上述实施方式1所示出的图6、图7来详细说明作为传送控制站的车辆监视控制装置2的通信周期管理部211的动作。另外，在图16中，设作为传送控制站的车辆监视控制装置2的通信周期管理部211的动作模式为控制站模式，作为传送从属站的中继装置1和车辆监视控制装置2的通信周期管理部111、211的动作模式为从属站模式。

首先，控制站模式的通信周期管理部211在通信周期的开始时刻启动定时器，并且不设定传送控制站变更标志，通过发送消息选择部215和编组内传送路接口28对从属站模式的通信周期管理部211广播周期开始消息。由此，控制站模式的通信周期管理部211转变到空闲状态ST13(转变TR11)。

控制站模式的通信周期管理部211在开始通信周期而经过了基于上述周期信息的内容的空闲期间(一定时间)的阶段(转变TR14)，如果维持控制站模式，则不设定传送控制站变更标志，通过发送消息选择部215和编组内传送路接口28对从属站模式的通信周期管理部211广播与下一个通信周期有关的周期开始消息。之后，控制站模式的通信周期管理部211使通信周期从空闲状态ST13转变到非周期通信禁止状态ST11(转变TR15)。

当经过了非周期通信禁止期间(一定时间)时，通信周期管理部211从非周期通信禁止状态ST11转变到非周期通信允许状态ST12(转变TR12)。当进一步经过了非周期通信允许期间(一定时间)时，通信周期管理部211从非周期通信允许状态ST12转变到空闲状态ST13(转变TR13)。

另一方面，如果在空闲期间经过之前随着列车的合并连接和解除连接等而转变到传送从属站，则控制站模式的通信周期管理部211对与下一个通信周期有关的周期开始消息的周期信息设定传送控制站变更标志。

之后，控制站模式的通信周期管理部211通过发送消息选择部215和编组内传送路接口28对从属站模式的通信周期管理部111、211广播设定有传送控制站变更标志的周期开始消息。由此，作为传送控制站的车辆监视控制装置2转变为传送从属站(从属站模式)(转变TR2)。

(2)从属站模式的通信周期管理部的动作

图17是表示实施方式3的列车用通信系统中的作为传送从属站的车辆监视控制装置和中继装置的通信周期管理部的通信状态转变的图。此外，实施方式3的中继装置1a、1b以及车辆监视控制装置2a～2e的结构与上述实施方式1所示出的图4～图7基本相同。此外，从属站模式由按照来自传送控制站的周期开始消息来管理通信周期的普通模式和根据自身的定时器来管理通信周期的自主模式构成。

从属站模式的通信周期管理部111、211在启动后立刻成为自主模式(转变TR211)而启动定时器。同时，从属站模式的通信周期管理部111、211开始基于预先存储的周期信息的内容的空闲期间，成为空闲状态ST213。

自主模式的通信周期管理部111、211在开始通信周期而经过了基于上述周期信息的内容的空闲期间(一定时间)时，从空闲状态ST213转变到非周期通信禁止状态ST211(转变TR214)。当进一步经过了非周期通信禁止期间(一定时间)时，通信周期管理部111、211从非周期通信禁止状态ST211转变到非周期通信允许状态ST212(转变TR212)。接着，当经过了非周期通信允许期间(一定时间)时，自主模式的通信周期管理部111、211转变到空闲状态ST213(转变TR213)。

在自主模式中，周期开始消息的发送源识别符的存储内容为空。通信周期管理部111、211当在自主模式时接收到周期开始消息时，将周期开始消息中的发送源识别符存储到周期信息存储部118、218中并转变为普通模式(转变TR21)。

在普通模式的通信周期管理部111、211中，在接收到周期开始消息的时刻启动定时器。由此，普通模式的通信周期管理部111、211开始基于周期开始消息的周期信息的内容的空闲期间，成为空闲状态ST223(转变TR221)。

在空闲状态ST223下在一定时间内没有接收到周期开始消息的情况下(转变TR229)，通信周期管理部111、211删除存储在周期信息存储部118、218中的发送源识别符的内容，转变为自主模式(转变TR22)。

另一方面，在空闲状态ST223下接收到周期开始消息的情况下(转变TR224)，通信周期管理部111、211将接收到的周期开始消息的发送源识别符与从周期信息存储部118、218中读出的发送源识别符的内容进行比较。此时，在两个发送源识别符的内容不一致的情况下，通信周期管理部111、211转变到空闲状态ST223(转变TR228)。

另外，在两个发送源识别符的内容一致的情况下(转变TR225)，如果设定有周期开始消息的传送控制站变更标志(转变TR227)，则通信周期管理部111、211删除存储在周期信息存储部118、218中的发送源识别符的内容，转变为自主模式(转变TR22)。

在转变TR225中，如果没有设定有周期开始消息的传送控制站变更标志，则通信周期管理部111、211视为来自作为传送控制站的车辆监视控制装置2的与下一个通信周期有关的周期开始消息，复位定时器而转变到非周期通信禁止状态ST221(转变TR226)。

当开始通信周期而经过了基于上述周期信息的内容的非周期通信禁止期间(一定时间)时，普通模式的通信周期管理部111、211从非周期通信禁止状态ST221转变到非周期通信允许状态ST222(转变TR222)。当进一步经过了非周期通信允许期间(一定时间)时，通信周期管理部111、211从非周期通信允许状态ST222转变到空闲状态ST223(转变TR223)。

(4)解除连接时的动作

图18是表示实施方式3的列车用通信系统中的解除连接时的动作流程的时序图，示出了将编组6f解除连接成编组6d、6e的情况。此外，设编组6f中的传送控制站为车辆监视控制装置2a，解除连接成传送控制站为车辆监视控制装置2a的编组6d和传送控制站为车辆监视控制装置2e的编组6e。

首先，在编组6f中，作为传送控制站的车辆监视控制装置2a在通信周期N的开始时刻对车辆监视控制装置2b～2e以及中继装置1a、1b广播周期开始消息500a(图18中以黑色的矩形来表示)。接着，车辆监视控制装置2a对车辆监视控制装置2b～2e以及中继装置1a、1b广播包含自身车辆4a的监视控制数据的周期消息600a。

广播了的周期开始消息500a和周期消息600a经过中继装置1a被送到车辆监视控制装置2b、2c，经过中继装置1a、1b被送到车辆监视控制装置2d、2e。车辆监视控制装置2b、2c、2d、2e当接收到周期开始消息500a时，将周期开始消息500a的接收时刻视为通信周期的开始定时来启动定时器，在对非周期通信禁止期间、非周期通信允许期间的时间进行计时的同时对从周期开始时刻起的时间的经过进行计时。

接着，车辆监视控制装置2b、2c广播包含车辆4b、4c的监视控制数据的周期消息600b、600c。另外，车辆监视控制装置2d、2e当接收到周期开始消息500a时，广播包含车辆4d、4e的监视控制数据的周期消息600d、600e。

由此，车辆监视控制装置2b接收周期消息600a、600c、600d、600e，车辆监视控制装置2c接收周期消息600a、600b、600d、600e。另外，车辆监视控制装置2d接收周期消息600a、600b、600c、600e，车辆监视控制装置2e接收周期消息600a、600b、600c、600d。

当在时刻T1将编组6f解除连接成编组6d、6e时，在编组6d中按照来自车辆监视控制装置2a的周期开始消息500a来继续进行通信周期N的通信。另一方面，在编组6e中，由于周期开始消息500a不会到达，因此前一个通信周期N的空闲状态持续。

当从通信周期N的开始起经过一定时间t0时，编组6e内的中继装置1b的通信周期管理部111以及车辆监视控制装置2d、2e的通信周期管理部211删除存储在周期信息存储部118、218中的周期开始消息的发送源识别符(确定车辆监视控制装置2a的识别符)。此后，上述通信周期管理部111、211转变为自主模式，用自己的定时器来管理通信周期的开始定时。

之后，设在时刻T6车辆监视控制装置2e确立为编组6e的传送控制站。此时，成为传送控制站的车辆监视控制装置2e使用定时器来管理通信周期0的开始定时，在通信周期0的开始时刻对车辆监视控制装置2d和中继装置1b广播周期开始消息500e(图18中以白色的矩形来表示)。由此，车辆监视控制装置2e开始通信周期0而转变到空闲状态。

通过这样将模式间转变后的初始状态设为空闲状态，如图18所示，能够在将编组6f解除连接成编组6d、6e的时刻T6之后，将车辆监视控制装置2e被刚刚确立为新的传送控制站之后的通信周期0设为空闲期间。

广播了的周期开始消息500e在时刻T7被中继装置1b和车辆监视控制装置2d所接收。此时，中继装置1b和车辆监视控制装置2d的通信周期管理部111、211不将周期开始消息的发送源识别符的内容存储到周期信息存储部118、218中。

因此，中继装置1b和车辆监视控制装置2d的通信周期管理部111、211将周期开始消息500e的发送源识别符的内容存储到周期信息存储部118、218中，并将周期开始消息500e的接收时刻视为通信周期的开始定时而启动定时器。由此，上述通信周期管理部111、211按照周期开始消息500e来执行通信周期0的通信(空闲状态)。当通信周期0结束时，上述通信周期管理部111、211按照来自车辆监视控制装置2e的周期开始消息500e来管理通信周期1以后的开始定时。

如上所述，根据本实施方式3，将允许仅进行周期开始消息和通信途中的消息的通信的空闲期间设为模式间转变后的初始状态，因此，传送控制站刚刚确立之后的周期开始消息不会由于在传送控制站的确立时正在发送的消息而被延迟。因此，在传送控制站确立后的空闲期间之后，能够立即转移到稳定状态。

此外，在上述实施方式3中，示出了将模式间转变后的初始状态设为允许仅进行周期开始消息和通信途中的消息的通信的空闲期间的例子，但是也可以将通信周期的最初状态设为空闲状态。这样也能够得到与上述相同的效果。

实施方式4

图19是用于说明本发明的实施方式4的列车用通信系统中的通信周期的图。通信周期是在通过车上网络进行的通信中重复实施的通信模式的单位。在图19中，在通信周期中规定有高速周期通信期间、多用途期间、空闲期间。

在高速周期通信期间，针对各通信周期中的每个通信周期发送和接收规定的周期消息。在多用途期间，在通信周期N进行低速周期通信，在通信周期N+1进行非周期通信。此外，由作为传送控制站的车辆监视控制装置2的通信周期管理部211设定应在多用途期间进行通信的消息种类、通信周期以及期间的长度。也就是说，在实施方式4中，在通信周期的多用途期间，作为传送控制站的车辆监视控制装置2的通信周期管理部211能够针对每个通信周期指定不同种类的消息的发送。

图20是表示实施方式4的周期开始消息的结构的图。如图20所示，实施方式4的周期开始消息由分别与消息识别符、发送源识别符、传送控制站变更标志、周期长度、高速周期通信期间长度、多用途期间的用途以及多用途期间的期间长度对应的字段构成。

在多用途期间用途字段中保存有表示该通信周期中的多用途期间的用途的信息。在图19的例子中，在通信周期N的周期开始消息的多用途期间用途字段中保存有表示是低速周期通信的信息。另外，在通信周期N+1的周期开始消息的多用途期间用途字段中保存有表示是非周期通信的信息。

将周期开始消息的各字段中保存的发送源识别符、传送控制站变更标志、周期长度、高速周期通信期间长度、多用途期间的用途以及多用途期间的期间长度等的信息总称为周期信息。中继装置1和车辆监视控制装置2按照从周期开始消息中读出的上述周期信息，通过车上网络进行通信。

如上所述，根据本实施方式4，通过作为传送控制站进行动作的车辆监视控制装置2的通信周期管理部211，使用将设定有要通信的消息的种类、通信周期以及期间长度的多用途期间作为划分通信周期的期间而进行规定的周期信息。由此，能够针对每个通信周期发送不同种类的消息，关于进行周期通信的数据，能够针对每个数据种类以不同的周期来进行通信。另外，关于进行非周期通信的数据，能够针对每个数据种类分配通信频带。

此外，上述实施方式4能够应用于上述实施方式1～3以及后述的实施方式5的结构。

实施方式5

图21是表示本发明的实施方式5的中继装置的中继控制部的结构的框图。在图21中，实施方式5的中继控制部11除了具备图5所示的结构之外，还具备协议变换部119a、119b。协议变换部119a、119b对通过编组间传送路接口19a、19b发送和接收的消息的协议进行变换。

例如，由于在编组内实现高速通信，因此编组内传送路8中的数据链路层以下利用以太网(Ethernet)(注册商标)。另外，在编组间，为了对由自动连接器进行的连接切断也确保可靠性，在编组间传送路9中的数据链路层中利用HDLC(High-level Data Link ControlProcedure：高级数据链路控制规程)，在物理层中利用作为串行传送的物理层接口标准的RS422(Recommended Standard 422：建议标准422)。

在这种情况下，编组内传送路接口18作为以太网(注册商标)接口而发挥功能，编组间传送路接口19a、19b成为HDLC/RS422接口。协议变换部119a、119b将通过编组间传送路接口19a、19b接收到的消息，协议变换为以太网(注册商标)帧。由此，中继控制部11的各结构处理以太网(注册商标)帧的消息。

协议变换部119a、119b将通过编组间传送路接口19a、19b发送的消息从以太网(注册商标)帧协议变换为HDLC帧。由此，在与编组间传送路接口19a、19b连接的编组间传送路9a、9b中处理HDLC帧的消息。

如上所述，根据本实施方式5，在将编组内的中继装置1与车辆监视控制装置2之间进行连接的编组内传送路8、和将中继装置1间进行连接的编组间传送路9之间，设定不同的通信协议，中继装置1具备协议变换部119a、119b，该协议变换部119a、119b在对编组内传送路8与编组间传送路9之间的通信进行中继时，变换为与各传送路8.、9对应的通信协议。由此，在编组内传送路8和编组间传送路9的数据链路层以下能够使用不同的协议。例如，能够在编组内利用高速的协议，在编组间使用对由自动连接器进行的连接切断也能够确保可靠性的低速的协议。

此外，上述实施方式5能够应用于上述实施方式1～4的结构。

另外，在上述实施方式1～5中，示出了与车辆监视控制装置2分开地设置中继装置1的结构，但是也可以将具有与中继装置1相同功能的结构部设置在车辆监视控制装置2内。图22是表示本发明的列车用通信系统的其它结构的框图。在图22中，车辆监视控制装置2A～2F具备具有与上述实施方式1～5所示的中继装置1相同的功能的中继处理部1A～1F。

中继处理部1A、1B通过编组6a内的传送路9A而相连接。另外，同样地，中继处理部1C、1D通过编组6b内的传送路9C而相连接。中继处理部1E、1F通过编组6c内的传送路9E而相连接。并且，中继处理部1B、1C通过传送路9B而相互连接，中继处理部1D、1E通过传送路9D而相互连接。

在图22所示的列车用通信系统中，构成通过传送路9A～9E进行信息传送的车上网络。例如，在编组6a内，将传送路9A作为编组内传送路而由车辆监视控制装置2A、2B通过中继处理部1A、1B进行通信，并将传送路9B作为编组间传送路而与车辆监视控制装置2C进行通信。这样，图22所示的中继处理部1A～1F作为车辆监视控制装置2A～2F的功能结构部而进行上述实施方式1～5所示的处理。这样构成也能够得到与上述相同的效果。

产业上的可利用性

本发明所涉及的列车用通信系统能够排除由于允许非周期性的通信的消息而导致应周期性地通信的消息的实时性被损害的状况，因此在通过车上网络进行的通信中能够实现高度的行驶控制、故障诊断功能。

Claims (12)

1.一种列车用通信系统，具备针对列车的每个车辆搭载的通信装置，其特征在于，

上述通信装置具备：

周期信息存储部，该周期信息存储部存储将通信周期划分为仅允许通信应周期性地通信的消息的第一期间、允许通信非周期性的通信被允许的消息的第二期间、允许仅通信周期开始消息和通信途中的消息的空闲期间的周期信息；

通信周期管理部，该通信周期管理部管理通信周期的开始定时，针对每个通信周期的开始，按照从上述周期信息存储部读出的周期信息，使用定时器使上述第一期间、第二期间以及空闲期间转变，从而管理开始了的上述通信周期的状态；以及

发送消息选择部，该发送消息选择部根据由上述通信周期管理部管理的通信周期的状态，选择应周期性地通信的消息或者允许非周期性的通信的消息，并发送所选择的消息。

2.根据权利要求1所述的列车用通信系统，其特征在于，

上述空闲期间的期间长度是通信装置间的消息发送所需的最长时间。

3.根据权利要求1所述的列车用通信系统，其特征在于，

具备中继装置，该中继装置搭载在上述列车的每个编组的车辆中的至少一个车辆上，对通信装置间的通信进行中继，

上述中继装置具备：

周期信息存储部，该周期信息存储部存储上述周期信息；

通信周期管理部，该通信周期管理部针对每个通信周期的开始，按照从上述周期信息存储部读出的周期信息，使用定时器使上述第一期间、第二期间以及空闲期间转变，从而管理开始了的上述通信周期的状态；

队列，该队列在接收到应周期性地通信的消息和允许非周期性的通信的消息时，保存所接收到的消息；以及

发送消息选择部，该发送消息选择部从上述队列取出与由上述通信周期管理部管理的通信周期的状态相应的消息，并发送所取出的消息，

上述空闲期间的期间长度是比如下时间之中的大的一方还大的时间：在相邻的中继装置间发送消息所需的时间；以及在直接连接的中继装置与通信装置之间发送消息所需的时间。

4.根据权利要求1所述的列车用通信系统，其特征在于，

上述通信装置作为传送控制站或者传送从属站进行动作，

上述通信周期管理部，

在作为上述传送控制站进行动作的情况下，在通信周期的开始时刻，对作为传送从属站进行动作的通信装置发送包含有周期信息的周期开始消息，并且将从上述通信周期的开始时刻起计时的经过时间作为基准，以上述通信周期进行通信，

在作为上述传送从属站进行动作的情况下，在上述周期开始消息的接收时刻，以按照上述周期开始消息的周期信息的通信周期开始通信，并且将从上述周期开始消息的接收时刻起计时的经过时间作为基准，以上述通信周期进行通信。

5.根据权利要求3所述的列车用通信系统，其特征在于，具备：

编组内传送路，该编组内传送路将上述列车的编组内的中继装置与通信装置之间进行连接；以及

编组间传送路，该编组间传送路设定有与上述编组内传送路不同的通信协议，并将中继装置之间进行连接，

上述中继装置具备协议变换部，该协议变换部在对上述编组内传送路与上述编组间传送路之间的通信进行中继时，变换为与各传送路对应的通信协议。

6.根据权利要求3所述的列车用通信系统，其特征在于，

上述通信装置作为传送控制站或者传送从属站进行动作，

上述通信装置的通信周期管理部，

在作为上述传送控制站进行动作的情况下，在通信周期的开始时刻对中继装置和作为传送从属站进行动作的通信装置，发送包含有周期信息的周期开始消息，并且将从上述通信周期的开始时刻起计时的经过时间作为基准，以上述通信周期进行通信，

在作为上述传送从属站进行动作的情况下，在上述周期开始消息的接收时刻，以按照上述周期开始消息的周期信息的通信周期开始通信，并且将从上述周期开始消息的接收时刻起计时的经过时间作为基准，以上述通信周期进行通信，

上述中继装置的通信周期管理部在上述周期开始消息的接收时刻，以按照上述周期开始消息的周期信息的通信周期开始通信，并且将从上述周期开始消息的接收时刻起计时的经过时间作为基准，以上述通信周期进行通信。

7.根据权利要求3所述的列车用通信系统，其特征在于，

上述通信装置的通信周期管理部和上述中继装置的通信周期管理部将通信周期的最初的期间设为上述空闲期间。

8.根据权利要求3所述的列车用通信系统，其特征在于，

上述通信装置的通信周期管理部和上述中继装置的通信周期管理部将刚刚转变到作为传送控制站而进行动作的传送控制站模式、以按照周期开始消息的周期信息的通信周期作为传送从属站而进行动作的普通模式、以及以按照预先存储在自身装置中的周期信息的通信周期作为传送从属站而进行动作的自主模式之中的某一个模式之后的最初的期间，设为上述空闲期间。

9.根据权利要求4所述的列车用通信系统，其特征在于，

上述周期信息存储部保存表示周期开始消息的发送源的发送源识别符，

上述通信周期管理部，

按照从保存在上述周期信息存储部中的发送源识别符的发送源接收到的周期开始消息的周期信息，管理通信周期，

在从与保存在上述周期信息存储部中的发送源识别符一致的发送源接收到的周期开始消息中设定有表示传送控制站的变更的信息的情况下，或者在规定期间内没有接收到周期开始消息的情况下，删除上述周期信息存储部的发送源识别符，直到从应将发送源识别符保存到上述周期信息存储部中的新的发送源接收到周期开始消息为止，按照预先存储在自身装置中的周期信息来管理通信周期。

10.根据权利要求4所述的列车用通信系统，其特征在于，

上述通信周期管理部在作为上述传送控制站而进行动作的情况下，将设定有要通信的消息的种类、通信周期以及期间长度的期间，规定为划分通信周期的期间。

11.一种通信装置，搭载在列车的每个车辆上，其特征在于，具备：

周期信息存储部，该周期信息存储部存储将通信周期划分为仅允许通信应周期性地通信的消息的第一期间、允许通信非周期性的通信被允许的消息的第二期间、允许仅通信周期开始消息和通信途中的消息的空闲期间的周期信息；

通信周期管理部，该通信周期管理部管理通信周期的开始定时，针对每个通信周期的开始，按照从上述周期信息存储部读出的周期信息，使用定时器使上述第一期间、第二期间以及空闲期间转变，从而管理开始了的上述通信周期的状态；以及

发送消息选择部，该发送消息选择部根据由上述通信周期管理部管理的通信周期的状态，选择应周期性地通信的消息或者允许非周期性的通信的消息，并发送所选择的消息。

12.一种中继装置，搭载在上述列车的每个编组的车辆中的至少一个车辆上，对权利要求1所述的通信装置间的通信进行中继，其特征在于，

上述中继装置具备：

周期信息存储部，该周期信息存储部存储上述周期信息；

通信周期管理部，该通信周期管理部针对每个通信周期的开始，按照从上述周期信息存储部读出的周期信息，使用定时器使上述第一期间、第二期间以及空闲期间转变，从而管理开始了的上述通信周期的状态；

队列，该队列在接收到应周期性地通信的消息和允许非周期性的通信的消息时，保存所接收到的消息；以及

发送消息选择部，该发送消息选择部从上述队列取出与由上述通信周期管理部管理的通信周期的状态相应的消息，并发送所取出的消息。

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