JP2003318625A - 連結車両のアンテナ装置及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の設備や構造との融合やその利用をはか
る車両間アンテナを提供したい。 【解決手段】 車両の連結部には、転倒防止用手摺りが
ある。この手摺りにアンテナを装着した。更に手摺りを
プラスチック等で形成すると共にその内部にアンテナを
埋め込んだ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電車や地下鉄などの
連結接続される複数の車両間のアンテナ装置及び無線通
信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電車や地下鉄の車両内での通信に
は、ケーブル等を用いて有線接続された表示部にビデオ
データや天気予報、コマーシャルなどの情報を表示する
ものがある。このような表示情報を連結された複数の車
両においても同様に表示するため、複数の車両間を渡る
制御信号線の一部を車両間通信線として送受信を行うも
のもあるがやはり有線接続での通信である。列車内での
情報を表示する従来例として、特開２００１−６３５８
０「列車内情報提供システム」があり、これは列車内の
広範囲にわたって情報提供を行うことのできる列車内情
報提供システムを提供する技術が開示されている。しか
しながら、連結された車両間での通信を行うことはでき
ないという問題点がある。

【０００３】ここで、これから新たに製作する新車両で
あれば車両間に新たに光ファイバーの通信ラインを確保
して大容量の通信線を実現することも可能であるが、実
際には既に稼働してる車両の方が遙かに多く、新たに車
両の改造を加えて大容量信号ラインを敷設する事は困難
なものがある。そこで、光ファイバーを配設せずに光空
間伝送を行うことが考えられる。その従来例として、特
開平６−３５０５３５「連結車両間光空間伝送方式」が
あり、複数の車両（客車）が連結された列車の操作室か
ら各車両に設置された多数の音響機器、ビデオ受像機
（ＡＶ機器）にオ−ディオ信号、ビデオ信号を送って音
楽、画像のサ−ビスを行うことのできる技術が開示され
ている。しかしながら、各車両の連結部の端面に光送受
信機を対向させて配置する必要があり、端面にある光送
受信部分の汚れ等により送受信そのものに影響を及ぼす
可能性があって問題点である。

【０００４】つぎに、車両間を無線通信により情報の伝
送を行う従来例としては、特開平８−８８０５「電磁通
信リンク使用の列車回線システム」があり、車両間に自
由空間を介する無線リンクを含む通信リンクを提供する
ものである。これは、伝送データを多重化して送信し、
受信車両側では多重分離するもので、その際の送受の各
アンテナ部分のシールド手段についての技術が開示され
ている。しかしながら、車両毎に多重と多重分離を行う
必要があり、そのため伝送情報が多くなった際に変復調
部の負荷が大きくなってしまい、通信効率が悪くなると
いう可能性があって問題点である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】車両間通信にあっては
通信アンテナが必要である。通信形式が光の場合は光学
アンテナ、電波の場合は電波（ＲＦ）アンテナが必要と
なる。光学アンテナは光の性質上その通信系路に移動す
る乗客等の障害物があると、通信障害が発生するため、
天井等の高い部分などへの設置が必要である。電波アン
テナは光学アンテナに比べてその通信系路上での移動す
る乗客等の障害物による通信障害は少ない。一方、電波
アンテナでは、電波の反射の問題がある。対向する面か
ら反射電波を受けて、一種のマルチパスが出現し、エコ
ー等の発生となり、光学アンテナとは別の意味での通信
障害が発生する。また、アンテナを車両の特徴に合致す
るような部位の車両に不可欠な構成要素、例えば手摺り
などへの取り付けの工夫が要求される。

【０００６】本発明の目的は、こうしたマルチパスを減
少させ又は、車両の構成要素にうまく合致可能なアンテ
ナ装置及び無線通信システムを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、各車内毎に無
線装置が搭載された連結車両の連結部の対向配置部位の
一方に設けた、連結する一方の車両の無線装置に接続さ
れる第１のアンテナと、対向配置部位の他方に設けた、
連結する他方の車両の無線装置に接続される第２のアン
テナを具えた連結車両のアンテナ装置を開示する。

【０００８】更に本発明は、各車内毎に無線装置が搭載
された連結車両の連結部の対向配置部位の手摺りの一方
に設けた、連結する一方の車両の無線装置に接続される
第１のアンテナと、対向配置部位の他方に設けた、連結
する他方の車両の無線装置に接続される第２のアンテナ
と、を具えた連結車両のアンテナ装置を開示する。

【０００９】更に本発明は、連結部の対向配置部位と
は、連結部の壁面とする連結車両のアンテナ装置を開示
する。更に本発明は、連結部の対向配置の手摺りの内部
に、第１、第２のアンテナを埋め込んだものとする連結
車両のアンテナ装置を開示する。

【００１０】更に本発明は、対向配置とは、車両の連結
長手方向軸に対して傾斜した角度上にある配置とする連
結車両のアンテナ装置を開示する。

【００１１】更に本発明は、連結車両の各車両毎に設け
た無線装置と、連結車両の連結部の斜面の対向配置部位
又は、対向配置の手摺りの一方に設けた、連結する一方
の車両の上記無線装置に接続した第１のアンテナと、連
結車両の連結部の壁面の対向配置部位又は対向配置の手
摺りの他方に設けた、連結する他方の車両の上記無線装
置に接続した第２のアンテナと、各車両内の座席に設置
された車両アンテナを介して自車両内の無線装置と通信
を行う座席端末と、を具えた連結車両の無線通信システ
ムを開示する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。図１２は、本発明の実施の形
態に係る無線通信システムの構成ブロック図である。サ
ーバ車両１と、それに連結される複数の従属車両２（従
属車両＃１、従属車両＃２、…、従属車両＃ｎ）から構
成される。また、サーバ車両１の外部通信アンテナ３を
介して無線通信される無線基地局４が駅や線路付近等の
外部に設置され、この無線基地局４は、通信回線９を介
して総合情報センタ５と接続される。総合情報センタ５
は、情報提供のためのデータベース８やコンピュータ
（図示せず）を持ち、更に通信回線との接続をインタネ
ット回線７や公衆回線、専用回線６等の各種回線を介し
て行っており、これらにより情報の提供をしたり、情報
の提供を受けたりする。

【００１３】サーバ車両１と従属車両２とは、車両内部
の通信システムがほとんど同一構成であって、大きな違
いはサーバ車両１がサーバ（制御装置）１５を持つ点及
び外部設置の基地局４との通信のための外部通信用アン
テナ３を持つ点、並びにそのアンテナ３を通じての車両
１と基地局４との通信を行う通信装置１０を持つ点であ
る。各サーバ車両１と従属車両２との共通する同一構成
部分は、車内用アンテナ１９、座席設置の無線操作端末
２３、車内用通信装置１８、車両間データ伝送路２０
Ａ、車両間通信装置１３である。更に、車両間の通信
は、車両間通信装置１３を用いて無線にて行っている。
その他に、車両１、２内では、乗客が持つ携帯無線端末
（携帯電話）１４、車内販売員用端末２１、車掌用端末
２２がその携帯者と共に移動する。これらの端末１４、
２１、２２は、いずれも車内用アンテナ１９や車両接続
部に設置（図示せず）されているアンテナ等を通じて、
車両のどこの場所からも通信が可能になっている。座席
端末２３は、当然に車内用アンテナ１９を通じて通信を
行う。サーバ車両１は、自車内及び下流のすべての従属
車両２（＃１〜＃ｎ）との通信及びアンテナ２２を介し
ての通信を行う。この通信は、（１）、センタ２４から
の提供情報の受信そしてその自車内及び下流従属車両
（同報通信情報であればすべての車両、個別情報であれ
ばその該当車両）への配信，（２）、下流従属車及び自
車内からの提供情報及び各種の要求の収集、及びそれら
のセンタ２４への送信，こうした要求に応じたセンタ２
４からの提供情報の受信そして各車両への配信，の如き
ものである。この他に要求や情報の中には、センタ２４
との通信が不要なものもあり、それらを選別あるいは編
集又は回答という形で、車掌用端末２２や販売員端末２
１、座席端末２６に送ったりする送信、並びにそれに伴
う受信等の通信も行う。

【００１４】これらの通信の総合管理や通信管理を行う
ものがサーバ２である。サーバ２９は例えばコンピュー
タで構成されており、上記通信の補助的管理として、多
重化された搬送波を送受信し、車両内の各種無線端末へ
の宛先へのデータ送信や、車両内からの各種無線端末か
らの収集したデータを当該データの送信先を付した状態
として纏めて送信する、といった周波数の割り当て作業
や、同じ周波数帯の中に複数の送信データを多重化する
作業等を行う。従属車両２においては、このサーバから
割り当てられた周波数に従って各車両にデータを無線送
信しつつ次の車両へとデータを渡し、または各車両内の
自端末より受信したデータを収集してサーバ車両側の従
属車両にデータを渡す、という作業を行う。

【００１５】次に車両間通信について述べる。サーバ車
両１が従属車両２（＃１〜＃ｎ）からの提供情報や要求
を取り込み収集する。従属車両間及びサーバ車両１との
間では、下記の如き通信系路をなす。 （１）、従属車両からサーバ車両１への系路。 ＃ｎ→＃ｎ−１→…→＃２→＃１→サーバ車両１ （２）、サーバ車両１から従属車両への系路。 サーバ車両１→＃１→＃２→…→＃ｎ−１→＃ｎ （３）、従って、（１）で＃ｎで要求Ｒｎ、＃１で要求
Ｒ１が発生した場合の各車両を経由しての流れは以下と
なる。 ＃ｎ（Ｒ１）→＃ｎ−１（Ｒ１）→…→＃２（Ｒ１）→
＃１（Ｒ１、Ｒ２）→サーバ車両（Ｒ１、Ｒ２） 一方、（２）でサーバ車両１が同報情報Ｉ、＃１への情
報Ｉ１、＃ｎ−１への情報Ｉｎ−１を、配信する場合に
は以下となる。 サーバ車両１（Ｉ、Ｉ１、Ｉｎ−１）（センタ２４から
の同報通信であれば、Ｉへの取り込み）→＃１（Ｉ、Ｉ
１、Ｉｎ−１）（Ｉ、Ｉ１の取り込み）→＃２（Ｉ、Ｉ
ｎ−１）（Ｉへの取り込み）→…→＃ｎ−１（Ｉ、Ｉｎ
−１）（Ｉ、Ｉｎ−１の取り込み）→＃ｎ（Ｉ）（Ｉの
取り込み） 以上の車両間の系路は、車両内、車両間とで分けると以
下の如き構成要素間の接続形成によって達成する。 （１）、従属車両内の場合。 例えば＃ｎ内の座席端末２３との通話にあっては、座席
端末２３−アンテナ１９−車内用通信装置１８−車両間
通信装置１３、となる。これは、他のすべての車両＃ｎ
−１〜＃１でも同じである。 （２）、サーバ車両内の場合。 座席端末２３−アンテナ１９−車内用通信装置１８−サ
ーバ１５、となる。 （３）、車両間の場合。 例えば＃１とサーバ車両１との間にあっては以下の如く
なる。 ｉ、＃１が下流の従属車両＃２等との窓口としての車両
間通信例。 ＃１内の車両間通信装置１３（ａ）−＃１内のデータ伝
送路２０Ａ−＃１内の車両間通信装置１３（ｂ）⇔サー
バ内車両間通信装置１３（ｃ）−サーバ内データ伝送路
２０Ａ−サーバ１５、 ii、＃１内の座席端末とサーバ車両１との通信例。 ＃１内の座席端末２３−＃１内のアンテナ１９−＃１内
の車内用通信装置１８→＃１内の車両間通信装置１３
（ｂ）⇔サーバ内データ伝送路２０Ａ−サーバ１５、 iii、＃１とサーバ車両１との例で説明したが、従属車
両間でも同様な系路接続となる。

【００１６】通信系路が、下流から上流へ、及び上流か
ら下流への、いわゆる直列系路で行っていると共に互い
に各車両毎の情報や要求がまとまった形で伝送されるが
故に、車両毎に情報の区別が必要となる。そのためのや
り方として、ベースバンド帯を区分して、各区分毎に車
両を割り当てるやり方、中間周波の周波数を区分して各
区分毎に車両を割り当てるやり方、車両コードをつけて
伝送するやり方等がある。また、通信形式としてはアナ
ログ形式、ディジタル形式のいずれも採用可能である。
そして、こうした形式の違いによって、通信装置１０、
１８、１３も構成が異なってくる。

【００１７】センタ５の提供情報は、データベース８に
格納されている。提供情報には、発車時刻、到達時刻、
トイレ位置、料金、販売案内、周辺の観光情報、予約状
況、交通案内、事故情報等がある。また、メディアから
の提供情報もある。更に、情報の配信には、同報転送の
如く、たれ流しであって且つ全乗客へ提供するもの、乗
客から要求に応じた個別提供情報もある。車内販売の品
目等の情報はセンタ５からは必ずしも必要はなく、サー
バ１５内の車内データベースやメモリ等、又は販売端末
のメモリからの例もある。携帯端末１４は、車内通信系
路を使用する必要はないが、アンテナ１９を介してセン
タ５と交信できるようにしておくと、利用の幅が広が
る。座席端末２３は、各座席毎に設けられており、販売
品の呼び出し要求や乗り継ぎ路線の電車時刻の提供要求
等の入力及びセンタやサーバからの応答や提供情報の受
信表示として使う。スピーカやマイク装着しておくこと
で、音声入出力も可能とした。

【００１８】この無線通信システムによれば、外部の無
線基地局４より受信したデータを外部通信アンテナ１９
を介してサーバ車両１、従属車両２（＃１〜＃ｎ）、と
次々に配信することができ、また、逆に各車両内より車
内用アンテナ１９を介して受信したデータを従属車両＃
ｎ、…従属車両＃１、サーバ車両１、と次々にデータを
纏めながら収集し、外部通信用アンテナ１９を介して無
線基地局４へ送信することができる。かくして車両内の
座席に配置された座席用端末２３や、車掌用端末２２、
車内販売員用端末２１、車内に持ち込まれた携帯無線端
末１４、等の各種無線端末装置と車両外部との無線通信
及びサーバ車両との無線通信が可能となる。次に各車両
間の無線通信の具体的な実施の形態について詳述する。

【００１９】図１に本発明の実施に係る無線通信システ
ムの第１の形態を示す。この例は、ベースバンド帯で通
信を行う例である。ベースバンド帯を分割し、各区分毎
に各車両への区分の割り当てを行った。これを図１９に
示す。ベースバンド帯とその分割区分Ｂ０…Ｂ５と車両
との関係は以下の如く割り当てる。Ｂ５は室内用であっ
て全車両共通で使用する。 サーバ車両１…Ｂ０ 従属車両＃１…Ｂ１ 従属車両＃２…Ｂ２ ： 従属車両＃ｎ…Ｂ４ かくして、従属車両＃ｎからのデータはＢｎで送られ、
＃ｎ−１では合成されてＢｎ＋Ｂ（ｎ−１）となり、＃
ｎ−２では、合成されてＢｎ＋Ｂ（ｎ−１）＋Ｂ（ｎ−
２）となり、以下上流へ次々にベースバンド区分が付加
されて送られてゆく。サーバ車両１では、ベースバンド
帯全体の領域での受信が行われる。逆にセンタからのデ
ータの場合には、各ベースバンド帯の区分である車両対
応に区分されて送られ、各車両は自己の区分に従ってそ
の自己対応のデータの取り込みを行う。

【００２０】サーバ車両１は、サーバ１５、客室用モデ
ム３５、客室用ＲＦ３６、客室用アンテナ４２，車両間
用モデム３７、車両間用ＲＦ（無線装置）３８、車両間
アンテナ４３、車外用モデム３９、車外用ＲＦ４０、外
部通信アンテナ３、結合器４１、を持つ。ここで、モデ
ム３５、ＲＦ３６、アンテナ４２が図１２の通信装置１
２に相当し、モデム３７、ＲＦ３８、アンテナ４３が図
１２の通信装置１３に相当し、モデム３９、ＲＦ４０、
が図１２の通信装置１０に相当する。結合器４１はサー
バ１５とモデム３５、３７とを方向的に結合する。従属
車両２（＃１〜＃ｎ）のすべては同一構成であり、図１
では＃１のみについて記号表示をしている。車両＃１
は、客室内モデム２７、客室内ＲＦ２６、客室内アンテ
ナ１１、車両間用モデム３１、３３、車両間用ＲＦ３
０、３２、車両間アンテナ２８、２９、結合器３５、を
持つ。ここで、モデム２７、ＲＦ２６が図１２の通信装
置１８に相当し、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８
が図１２の通信装置１７に相当し、モデム３３、ＲＦ３
２、アンテナ２９が図１２の通信装置２０に相当する。
結合器３４は、モデム２７、３１、３３とを方向的に結
合する。サーバ車両１の車内アンテナ４２、及び従属車
両２の車内アンテナ１１は、いずれもその車内の座席端
末２３との間の無線通信を行っており、ＲＦからアンテ
ナ１１を通じて座席端末２３へ、座席端末２３からアン
テナ４２、１１を通じて対応するＲＦへの通信系路によ
り通信が行われる。

【００２１】この構成による通信制御は以下となる。従
属車両＃１で生起したデータ（例えば客室内端末２３か
らのベースバンドデータ）や要求、或いは応答（以下、
データと呼ぶ）は、ＲＦ２６、モデム２７、結合器３
４、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８を介してサー
バ車両１へと送られ、更にサーバ車両１から従属車両＃
１の客室へのデータは、その逆の系路で客室の端末２３
に送られる。一方、従属車両＃１の後継車両、例えば＃
２の客室の端末２３からのデータは、同車両内の該当モ
デム３１、３０、２８を介して車両＃１へと送られ、車
両＃１内のアンテナ２９、ＲＦ３２、モデム３３、結合
器３２、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８を介して
サーバ車両１へと送られる。同様に、サーバ車両１から
の従属車両＃２の同客席端末へも、上記と逆の系路で送
られる。一方、複数の従属車両から次々にデータ等が送
られる場合には、それらは次々に合成付加されながら上
流の車両へと送られ、サーバ車両１へと入力する。一
方、逆にサーバ車両１からの複数の従属車両２へのデー
タ等は、一連のデータ等となって下流へと送られ、各対
応する従属車両２が自己のデータを取り込み、更に下流
へのデータ等があれば、そのデータはその下流へと送ら
れる。こうしたデータの流れは、すべてモデム２３、３
１、３７、３９を介して行われる。更に、方向の分離や
出の取り込みのタイミングは、結合器４１、３４が行
う。

【００２２】通信系路の確立について述べる。図１に示
すように、各車両間の通信は無線電波によって行う。こ
の場合の通信系路は、サーバ車両と従属車両＃ｉとの間
の系路と、サーバ車両と従属車両内の該当端末との間の
系路と、がある。系路がオンラインでつながるシステム
にあっては、上記互いに対応する部位間での系路の確率
によって無線系路を形成する。オフライイン的なつなが
りであれば、つながりの必要なタイミングにのみ無線系
路を形成する。また、無線系路の確率に当たって、アン
サーバック形式をとるか否かはシステムによって任意に
設定する。複数の従属車両のデータをまとめた一連のデ
ータ等とは、カスケードにつながった形式もあれば、時
分割や周波数分割で多重化された形式もある。ＲＦ３
６、３８、４０、２６、３０、３２は、通信装置であっ
て、それぞれの設置個所に応じて定めた周波数を使う。
モデム３５、３７、３９、２７、３１、３２は、こうし
たＲＦの周波数に関する変復調を行う。

【００２３】各従属車両２（従属車両＃１〜＃ｎ）とサ
ーバ車両１との間にあっては、下流（従属）から上流
（サーバ）、上流（サーバ）から従属への通信系路で通
信が行われる。下流から上流（サーバ）へにあっては次
々に要求や提供情報を付加しながら、一連のデータとし
て上流（サーバ）へ送られ、その逆ではそれぞれの車両
が自己の情報を次々に取り込む。このように、下流から
上流への通信にあっては、各車両内において送信される
データは順番に付加加算されて、サーバ車両１の車両間
アンテナ４３、車両間用ＲＦ４３を通り、車両間用ＭＯ
ＤＥＭ３７を通って、ベースバンドデータに戻される。
さらにサーバ車両内においても、客室が有る場合と同様
に客室内アンテナ４２、客室用ＲＦ３６、客室用ＭＯＤ
ＥＭ３５を経由してベースバンドデータに戻される。車
両間を渡ってきたベースバンドデータとサーバ車両内の
ベースバンドデータも方向的に結合される結合器４１を
通しベースバンドデータが合成され、１つのベースバン
ドデータとしてサーバ１５に接続され、そこで適宜デー
タ処理される。サーバ１５で処理されたデータの内容に
よっては外部との通信を行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ
３９、車外用ＲＦ４０、外部通信アンテナ３を経由して
外部にある外部基地局４と無線通信が確立される。ま
た、センタからのデータの送信を受けてのサーバ車両か
ら下流へ向かう従属車両へのデータの配信は上述と逆の
関係となる。なお、車両間で使用される無線電波の周波
数電力にはある特定の条件があるが後述する。

【００２４】図５に本発明の実施に係る無線通信システ
ムの第1の形態を応用した実施例を示す。本実施例はサ
ーバーが搭載されるサーバ車両１と、それに連結される
従属車両２（＃１〜＃ｎ）から構成される。この構成に
よる通信制御について、まず従属車両＃ｎの車内客室を
例にとって説明する。従属車両＃ｎの客室内の無線通信
用の周波数で電波を送受信する客室内アンテナとそのア
ンテナと無線電力を変換する客室用ＲＦ２６−１〜ＲＦ
２６−ｍがあり、そのＲＦは元のベースバンドデータと
して変復調する客室用ＭＯＤＥＭ２７−１〜客室用ＭＯ
ＤＥＭ２７−ｍが接続される。客室用ＭＯＤＥＭ２７−
１〜２７−ｍと従属される下流車両のための車両間用Ｍ
ＯＤＥＭ３３と方向的に結合される結合器３４を通しベ
ースバンドデータが合成され、１つのベースバンドデー
タとして今度は車両間用ＭＯＤＥＭ３１、車両間ＲＦ３
０、その電力を無線電波として空中に送受信する車両間
アンテナ２８を介して従属先の車両＃ｎ−１へとデータ
を送信する。従属車両＃ｎ−１では、従属車両＃ｎの車
両間用ＲＦ３２、ＭＯＤＥＭ３３に相当する部位で受信
し、従属車両＃ｎの結合器３４、ＭＯＤＥＭ３１、ＲＦ
３０、アンテナ２８に相当する部位を介して上流車両へ
とそのデータを送る。

【００２５】このような通信制御を、下流の従属車両＃
ｎから上流の従属車両へそしてサーバ車両１へと繰り返
し行うことで各車両内において送受信されるデータは順
番に加算されて、サーバ車両の車両間アンテナ４３、車
両間用ＲＦ３８と通り、車両間用ＭＯＤＥＭ３７を通っ
て、ベースバンドデータに戻される。さらにサーバ車両
内においても客室が有る場合と同様に客室内アンテナ４
２、客室用ＲＦ３６、客室用ＭＯＤＥＭ３５を経由して
ベースバンドデータに戻される。車両間を渡ってきたベ
ースバンドデータとサーバ車両内のベースバンドデータ
も方向的に結合される結合器４１を通しベースバンドデ
ータが合成され、１つのベースバンドデータとしてサー
バーに接続され、そこで適宜データ処理される。サーバ
ーで処理されたデータの内容によっては外部との通信を
行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ、車外用ＲＦ、外部通信
アンテナを経由して外部にある外部基地局と無線通信が
確立される。一方、センタからのデータの送信を受けて
のサーバ車両から下流へ向かう従属車両へのデータの配
信は上述と逆の関係となる。

【００２６】ベースバンド帯の割り当てとそれによる通
信とを図１９、図２０で説明する。図２０は各従属車両
内の構成を示す。この図で結合器３４は、分配器３４−
１と方向性結合器３４−２とより成る。従属車両の各車
両はベースバンド信号全体のうちの、各々異なるベース
バンド信号が割当てられる。例えば、従属車両＃１は図
１９のＢ１の帯域が割当てられ、従属車両＃２はＢ２が
割当てられる。このように、車両間用モデムは車両毎に
帯域割当てが個別に設定される。客室用モデムは全車両
共、共通のものとする。 （１）、従属車両の上り（サーバ車両方向）の信号処理 従属車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ１１
と客室用ＲＦ２６を介して行われる。各端末２３からの
データはベースバンド信号の帯域Ｂ５により行われ、こ
のＢ５を客室用モデムにて予め設定されている帯域Ｂ１
に割当てて（ずらして）方向性結合器へ送出される。一
方、サーバ車両の反対方向の車両間アンテナ２９と車両
間用ＲＦ３２を介して、下流の従属車両から送信された
データは、ベースバンド信号全体であり、そのうち、従
属車両＃２の帯域Ｂ２、従属車両＃３の帯域Ｂ３、に
は、それぞれの車両内の端末からのデータが含まれてお
り、ベースバンド信号全体として車両間用モデム３３か
ら方向性結合器３４−２に送出される。方向性結合器３
４−２では、前述した客室用モデム２７からの帯域Ｂ１
と車両間用モデム３３からのベースバンド信号全体と
を、サーバ車両方向の車両間用モデム３１に出力する。
この車両間用モデム３１では、前記のベースバンド信号
全体中に帯域Ｂ１のデータを追加して、ベースバンド信
号全体を車両間用ＲＦ３０と車両間アンテナ２８を介し
てサーバ車両１に送信する。そうすると、サーバ車両１
はベースバンド信号全体を受信し、このベースバンド信
号全体の中には、各従属車両（＃１〜＃４）のデータが
各帯域（Ｂ１〜Ｂ４）に含まれたデータとなる。 （２）、従属車両の下り（サーバ車両と反対方向）の信
号処理 サーバ車両１からのデータはサーバ車両方向の車両間ア
ンテナ２８と車両間用ＲＦ３０を介してベースバンド信
号全体として車両間用モデム３１に入力される。そして
分配器３４−１に送出され、客室用モデム２７と車両間
用モデム３３に同様のデータ（ベースバンド信号全体）
が送出される。下りのデータは、（データ量が多いた
め）帯域Ｂ０〜Ｂ４に適当に含まれるものとなるが、客
室用モデム２７は端末２３との送受信に用いるベースバ
ンド信号帯域Ｂ５にデータを割当てて（Ｂ０〜Ｂ４のデ
ータを圧縮して）室内の各端末２３への送信を行う。前
記分配器３４−１より送出されて、サーバ車両の反対方
向の車両間用モデム３３では、車両間用ＲＦ３２と車両
間アンテナ２９を介して下流の従属車両へベースバンド
信号全体を送信する。これらの上り下りの信号は時分割
（ＴＤＭ）動作にて各モデムが行う（特に図示せず）。

【００２７】図２１はサーバ車両の構成を示す。結合器
４１は分配器４１−１、方向性結合器４１−２より成
る。 （１）、サーバ車両の上りの信号処理 サーバ車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ４
２と客室用ＲＦ３６を介して行われる。各端末２３から
のデータはベースバンド信号の帯域Ｂ５により行われ、
このＢ５を客室用モデム３５にて予め設定されている帯
域Ｂ０に割当てて（ずらして）方向性結合器４１−２へ
送出される。一方、車両間アンテナ４３と車両間用ＲＦ
３８を介して、従属車両＃１から送信されたデータは、
ベースバンド信号全体であり、そのうち、従属車両＃１
の帯域Ｂ１、従属車両＃２の帯域Ｂ２、従属車両＃３の
帯域Ｂ３、には、それぞれの車両内の端末からのデータ
が含まれており、ベースバンド信号全体として車両間用
モデム３８から方向性結合器４１−２に送出される。方
向性結合器４１−２では、前述した客室用モデム３５か
らの帯域Ｂ０と車両間用モデム３７からのベースバンド
信号全体とを、サーバ１５に出力する。このサーバ１５
では、前記のベースバンド信号全体中に帯域Ｂ０のデー
タを追加して、ベースバンド信号全体よりデータを復調
し、ビットデータ形式のデータとして各種の制御を実行
する。また、車外との通信を行う必要の有るデータにつ
いては、車外用モデム３９にデータを送出する。車外用
モデム３９は、予め設定してある車外用通信帯域のベー
スバンド信号帯域にデータを割当てて（図示せず）、車
外用ＲＦ４０、外部通信アンテナ３を介して外部基地局
４へ送信する。なお、この車外用通信帯域のベースバン
ド信号帯域が図１９にベースバンド信号全体と同様であ
っても構わない。 （２）、サーバ車両の下りの信号処理 外部基地局４からのデータは外部通信アンテナ３と車外
用ＲＦ４０を介して車外用モデム３９に入力される。こ
の入力されたデータをサーバ１５に入力し、車内に配信
すべきデータはサーバ１５より図１９のベースバンド信
号全体として分配器４１−１に送出される。分配器４１
−１は、客室用モデム３５と車両間用モデム３７を介し
て同様のデータ（ベースバンド信号全体）を客室用モデ
ムＲＦ３６、車両間用ＲＦ３８に送る。下りのデータ
は、帯域Ｂ０〜Ｂ４に適当に含まれるものとなるが、客
室用モデム３５は端末２３との送受信に用いるベースバ
ンド信号帯域Ｂ５にデータを割当てて（Ｂ０〜Ｂ４のデ
ータを圧縮して）室内の各端末２３への送信を行う。車
両間用モデムでは、車両間用ＲＦ３８と車両間アンテナ
４３を介して従属車両＃１へベースバンド信号全体を送
信する。

【００２８】上述したように第１の実施の形態やそれを
応用した実施例によると、閉空間内にある無線通信機と
通信する手段と、被従属接続される無線通信機と通信す
る手段と、それぞれを一旦ベースバンド周波数データに
変復調し、ベースバンド周波数データ同士で結合分離を
行う方向性結合器と、それを再び他の従属される無線通
信機と通信する手段とを備え、従属接続する側と被従属
接続する側でデータを多重化して再び従属する側のデー
タに組込む機能と、その多重化した全データを送受信制
御する制御装置とを備えたことを特徴としており、これ
により従属接続される無線通信機と通信する手段各々に
ＲＦ周波数が周波数帯域が重ならないようにデータ群を
配置されて閉空間内にある無線通信機と通信する手段ま
で伝送し、該伝送されたＲＦ周波数のデータ群を多重化
する制御を行うことができる。

【００２９】図２に本発明の実施に係る無線通信システ
ムの第２の形態を示す。これは中間周波数で車輌を区別
した例である。この形態においては、前述した図１の客
室用モデム、車両間用モデム、車外用モデムを用いず
に、ＲＦ信号を中間周波数変換（ＩＦ変換）することで
同様の無線通信を確立するものである。中間周波数の車
両割り当て例を図２１に示す。図２１で中間周波数Ｉ０
をサーバ車両１、Ｉ１を車両＃１、Ｉ２を車両＃２、Ｉ
３を車両＃３、Ｉ４を車両＃４、Ｉ５を室内用に割り当
てる。Ｉ５は全車両の室内共通である。一方、ベースバ
ンド信号の車両割り当ては行わない。各従属車両は同様
な構成なので、車両＃１で説明する。先ず従属車両＃１
の車内客室では、客室内の無線通信用の周波数で電波を
送受信する客室内アンテナ１１とそのアンテナと無線電
力を変換する客室用ＲＦ２６があり、そのＲＦ２６は客
室内ＩＦ変換器５２でＩＦ周波数に変換される。また、
さらに連結される車両との無線通信用に車両間アンテナ
２８、２９とそのアンテナと無線電力を変換する車両間
ＲＦ３０、３２、車両間用ＩＦ変換器５３を持つ。客室
用ＲＦ２６と車両用ＭＯＤＥＭ３０、３２と方向的に結
合される結合器３４を通しＩＦ周波数に変換されたデー
タが合成され、お互いに異なる周波数帯域のＩＦ周波数
のまま合成される。次に１つのＩＦ周波数の信号群とし
て接続先である車両に無線データ群として周波数変換す
る車両間ＲＦ、さらにその電力を無線電波として空中に
送受信する車両間アンテナ２８を通して無線通信を確立
する。

【００３０】各従属車両２＃１〜＃ｎは、前項の通信制
御を下流の従属車両から上流の従属車両へ、更にサーバ
車両１への方向に繰り返し行うことで各車両内において
送受信されるデータは順番に加算され、且つ、周波数が
重ならない様に並び、サーバ車両１の車両間アンテナ４
２、車両間用ＲＦ３８と通り、もう１度ＩＦ周波数に変
換される。同時にサーバ車両１内でも客室が有る場合同
様に客室内アンテナ４２、客室用ＲＦ３６、客室用ＩＦ
５０を経由して車両間ＩＦ周波数データ群とサーバ車両
内の客室内のＩＦ周波数データ群と方向的に結合器４１
で結合され、１つのデータ群としてサーバー用ＭＯＤＥ
Ｍでベースバンドデータに戻される。そのデータは１つ
のベースバンドデータとしてサーバ１５に接続され、そ
こで適宜データ処理される。一方、上流から下流への通
信は上述と逆の関係となる。なお、車両間で使用される
無線電波の周波数電力にはある特定の条件があるが後述
する。

【００３１】図６に本発明の実施に係る無線通信システ
ムの第２の形態を応用した実施例を示す。本実施例は、
サーバーが搭載されるサーバ車両１と、それに連結され
る従属車両２（＃１〜＃ｎ）から構成される。各従属車
両＃１〜＃ｎは同様の内部ブロックより成る。従属車両
＃ｎの事例で説明する。従属車両＃ｎの車内客室では、
客室内の無線通信用の周波数で電波を送受信する客室内
アンテナ１１とそのアンテナと無線電力を変換する客室
用ＲＦ２６−１〜２６−ｍがあり、その各ＲＦは客室内
ＩＦ５２−１〜５２−ｍ変換器でＩＦ周波数に変換され
る。また、従属車両＃ｎにはさらに連結される従属車両
との無線通信用に車両間アンテナ２８、２９とそのアン
テナと無線電力を変換する車両間ＲＦ３０、３２があ
り、そのＲＦは車両間用ＩＦ変換器５３でＩＦ周波数に
変換されるものであるが、本実施例での従属車両＃ｎは
最後尾車両（または、最前部車両）であるため、ＲＦ３
２は使用されないこととなる。客室用ＲＦ２６−１〜２
６−ｎとさらに従属される車両用ＲＦ３０、３２と方向
的に結合される結合器３４を通しＩＦ周波数に変換され
たデータが合成され、お互い同じ帯域に成らないように
ＩＦ周波数のまま合成される。合成された波形が図中の
「合成された波形Ａ」である。次に１つのＩＦ周波数の
信号群として今度は上流の車両＃ｎ−１（図示せず）
へ、無線データ群として周波数変換する車両間ＲＦ３
０、さらにその電力を無線電波として空中に送受信する
車両間アンテナ２８を介して送信される。

【００３２】この繰り返しで従属車両＃ｎ〜＃１まで各
車両で送受信されるデータは順番にＡ→Ａ＋Ｂ→Ａ＋Ｂ
＋Ｃ加算されて周波数的に重ならない様に並び、サーバ
のある車両の車両間アンテナ、車両間用ＲＦと通り、も
う一度ＩＦ変換器でＩＦ周波数に変換される。同時にサ
ーバ車両１内でも客室が有る場合同様に客室内アンテ
ナ、客室用ＲＦ、各客室用ＩＦを経由して車両間ＩＦ周
波数データ群とサーバ車両内の客室内のＩＦ周波数デー
タ群と方向的に結合器４１で結合されＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄと
なり、１つのデータ群としてサーバ用ＭＯＤＥＭでベー
スバンドデータに戻される。そのデータは１つのベース
バンドデータとしてサーバに接続され、そこで適宜デー
タ処理される。サーバで処理されたデータの内容によっ
ては外部との通信も行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ、車
外用ＲＦ、外部通信アンテナを経由して外部にある外部
基地局と通信を行なう様に構成されている。

【００３３】次に、図２３、２４を用いて上流から下
流、下流から上流へのデータの流れについて説明する。
図２３は従属車両、図２４はサーバ車両データの構成
で、結合器３４、４１が共に分配器３４−１、４１−
１、方向性結合器３４−２、４１−２より成る例であ
る。これらの構成では、通常、ＩＦによる信号処理は、
各端末のデータを一旦、中間周波数信号（ＩＦ信号）に
落とし、これをベースバンド信号に変換して送信データ
とする。また、この送信データを受信する場合、ベース
バンド信号にて受信し、ＩＦ信号に変換して各種のデー
タ処理を行う、というものである。

【００３４】従属車両の各車両はＩＦ信号全体のうち
の、各々異なるＩＦ信号が割当てられる。例えば、図２
２に示したように、従属車両１は図ＢのＩ１の帯域が割
当てられ、従属車両２はＩ２が割当てられる。すなわ
ち、車両間用モデムは車両毎に帯域割当てが個別に設定
される。また、客室用モデムは全車両共、共通なＩ５と
している。

【００３５】図２３を用いて従属車両１の場合を説明す
る。 （１）、従属車両の上り（サーバ車両方向）の信号処理 従属車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ１１
と客室用ＲＦ２６を介して行われる。各端末２３からの
データはベースバンド信号から中間周波数信号であるＩ
Ｆ信号の帯域Ｉ５に変換されて、このＩ５を客室用ＩＦ
５２にて予め設定されている帯域Ｉ１に割当てて（ずら
して）方向性結合器３４−２へ送出される。一方、サー
バ車両の反対方向の車両間アンテナ２９と車両間用ＲＦ
３２を介して、従属車両２から送信されたデータは、Ｉ
Ｆ信号全体より変換されたベースバンド信号であり、そ
のうち、下流の従属車両＃２の帯域Ｉ２、従属車両＃３
の帯域Ｉ３、には、それぞれの車両内の端末２３からの
データが含まれており、ＩＦ信号全体として車両間用Ｒ
Ｆ３２から方向性結合器３４−２に送出される。方向性
結合器３４−２では、前述した客室用ＩＦ５２からの帯
域Ｉ１と車両間用ＩＦ５３からのＩＦ信号全体中に帯域
Ｉ１のデータを追加して、ＩＦ信号全体を車両間用ＲＦ
３０と車両間アンテナ２８を介してサーバ車両に送信す
る。そうすると、サーバ車両はＩＦ信号全体を受信す
る。このＩＦ信号全体には、各従属車両（従属車両＃１
〜＃ｎ）のデータが各帯域（Ｉ１〜Ｉ３）に含まれたデ
ータとなる。

【００３６】（２）、従属車両の下り（サーバ車両と反
対方向）の信号処理 サーバ車両からのデータはサーバ車両方向の車両間アン
テナ２８と車両間用ＲＦ３０を介して車両間用ＩＦ５３
に入力され、ベースバンド信号から中間周波数信号であ
るＩＦ信号全体に変換される。そして分配器３４−１に
送出され、客室用ＩＦ５２と両間用ＲＦ３２に同様のデ
ータ（ＩＦ信号全体）が分配送出される。下りのデータ
は、（データ量が多いため）帯域Ｉ０〜Ｉ４に適当に含
まれるものとなるが、客室用には５２は端末との送受信
に用いるＩＦ信号帯域Ｉ５にデータを割当てて（Ｉ０〜
Ｉ４のデータを圧縮して）、それをベースバンド信号に
変換して室内の各端末への送信を行う。前記分配器３４
−１より送出されて、サーバ車両の反対方向の車両間用
すは３２では、車両間アンテナ２９を介して下流の従属
車両へＩＦ信号全体を含んだデータをベースバンド信号
に変換して送信する。これらの上り下りの信号は時分割
（ＴＤＭ）動作にて各モデムが行う（特に図示せず）。
次にサーバ車両の場合を説明する。

【００３７】（１）、サーバ車両の上りの信号処理 サーバ車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ４
２と客室用ＲＦ３６を介して行われる。ＩＦ５０は、各
端末からのデータをベースバンド信号から中間周波数信
号であるＩＦ信号の帯域Ｉ５に変換し、このＩ５を客室
用モデムにて予め設定されている帯域Ｉ０に割当てて
（ずらして）方向性結合器４１−２へ送出される。一
方、車両間アンテナ４３と車両間用ＲＦ４０を介して、
従属車両＃１から送信されたデータは、ＩＦ信号全体よ
り変換されたベースバンド信号であり、そのうち、従属
車両＃１の帯域Ｉ１、従属車両＃２の帯域Ｉ２、従属車
両＃３の帯域Ｉ３、には、それぞれの車両内の端末から
のデータが含まれており、ＩＦ信号全体としてから方向
性結合器４１−２に送出される。方向性結合器４１−２
では、前述した客室用ＩＦ５０からの帯域Ｉ０と車両間
用ＩＦ５１からのＩＦ信号全体とを、サーバ１５（制御
装置）に出力する。このサーバ１５では、前記のＩＦ信
号全体中に帯域Ｉ０のデータを追加して、ＩＦ信号全体
よりデータを復調し、ビットデータ形式のデータとして
各種の制御を実行する。また、車外との通信を行う必要
の有るデータについては、車外用モデム２９にデータを
送出する。車外用モデム２９は、予め設定してある車外
用通信帯域のＩＦ信号帯域にデータを割当ててベースバ
ンド信号に変換して（図示せず）、車外用ＲＦ、外部通
信アンテナを介して外部基地局へ送信する。なお、この
車外用通信帯域のＩＦ信号帯域が図ＢのＩＦ信号全体と
同様であっても構わない。

【００３８】（２）、サーバ車両の下りの信号処理 外部基地局４からのデータは外部通信アンテナ３と車外
用ＲＦ４０を介して車外用モデム２９に入力される。こ
の入力されたデータはサーバ１５に入力し、車内に配信
すべきデータはサーバ１５よりＩＦ信号全体として分配
器４１−１に送出される。分配器４１−１は、客室用Ｉ
Ｆ５２と車両間用ＩＦ５３に同様のデータ（ＩＦ信号全
体）を送出する。下りのデータは、帯域Ｉ０〜Ｉ４に適
当に含まれるものとなるが、客室用ＩＦは端末との送受
信に用いるＩＦ信号帯域Ｉ５にデータを割当てて（Ｉ０
〜Ｉ４のデータを圧縮して）室内の各端末への送信を行
う。車両間用ＩＦでは、車両間用ＲＦと車両間アンテナ
を介して従属車両＃１へＩＦ信号全体をベースバンド信
号に変換して送信する。

【００３９】上述したように第２の実施の形態やそれを
応用した実施例によると、閉空間内にある無線通信機と
通信する手段と、被従属接続される無線通信機と通信す
る手段と、それぞれを一旦ＩＦ中間周波数に変換し、Ｉ
Ｆ中間周波数同士で結合分離させる方向性結合器とを備
え、それを再び他の従属される無線通信機と通信する手
段と、従属接続する側と被従属接続する側でＩＦ中間周
波数上で重複しない周波数上で管理し再び従属する側の
重複しない周波数上に組込む機能と、その重複しない周
波数群を全周波数群一括にデータを送受信制御する制御
装置を備えたことを特徴としており、これにより従属接
続される無線通信機と通信する手段各々にＩＦ周波数が
周波数帯域が重ならないようにデータ群を配置されて閉
空間内にある無線通信機と通信する手段まで伝送し、該
伝送されたＩＦ周波数のデータ群を多重化する制御を行
うことができる。

【００４０】図３は、本発明の実施に係る無線通信シス
テムの第３の形態を示す。この形態においては、前述し
た図１の別例であって、図１が車両間の通信を隣り合う
車両間同士でアンテナを介して行ったものであるのに対
し、線路上等に施設した漏洩通信線６０を介して行って
いる点である。この実施例は、車両間通信を漏洩通信線
６０で行っていることから、図１に比して、以下の省略
が可能となる。従属車両…上流用アンテナ２８と下流用
アンテナ２９との２つが必要であったが、１個（例えば
アンテナ２９のみ）でよい。ＲＦ３０、３２を１つのＲ
Ｆ（例えば３２のみ）とし、ＭＯＤＥＭ３１、３３を１
つのＭＯＤＥＭ（例えば３３のみ）とし、結合記３４を
省略できる。サーバ車両…サーバ車両は図２のものと構
成は変わらない。車両間通信は、直下の従属車両＃１と
のみ行うことから、図２と変わりないのである。電車や
地下鉄の線路付近にはＬＣＸのような漏洩通信線（これ
をアンテナとも呼ぶ）が敷設されていることが多く、図
３においてはこの漏洩通信アンテナをその車両が通過し
ているエリアだけローカルに使用し、各従属車両が直接
サーバ車両と無線通信を確立するものである。動作は図
２の例から容易に理解できよう。一般にＬＣＸ等の漏洩
通信アンテナはその特性上、非常に結合損失が大きいた
め、小さな無線電力では遠くまで到達させる事が出来な
いが、近傍の距離ならば小さな無線電力でも無線通信が
確立されるという特性がある。これにより、同一線路上
に複数の電車が存在していても干渉を起こすことなく利
用できる。本形態ではこの漏洩通信アンテナを用いて無
線通信を確立したものである。

【００４１】図７は、図３対応の具体例である。この具
体例は、座席対応にＲＦ０１〜０４、ＭＯＤＥＭ０１〜
０４とした例であり、それに伴って、結合器３４ａを設
けた。結合器３４ａは分配と方向結合とを行うものであ
り、動作については容易に理解できよう。

【００４２】図４は、図２対応の実施の態様であり、図
３と同様に漏洩通信線６０を用いた例である。この実施
の態様では図２に比して次の違いがある。動作について
は特別な説明は要しないであろう。従属車両…アンテナ
２８と２９のうちの一方のみ（例えば２９のみ）でよ
く、ＩＦ５３、ＲＦ３０、結合記３４を省略できた。サ
ーバ車両…図２と同じ構成である。

【００４３】図８は、図４対応の具体例である。この具
体例は、客席対応にＲＦ０１〜０４、ＩＦ１〜４、ＲＦ
０１〜０４を設け、それに伴って結合器３４ｂを設けた
ものであり、特に動作の説明は不要であろう。

【００４４】車両間アンテナについて述べる。車両間ア
ンテナとは、連結する２つの車両間の連結部に設けた対
向する２つのアンテナを云う。この２つのアンテナは、
連結する２つの車両の連結端部の互いの対向部位に設け
る。対向部位には、車両端部の壁面と壁面、壁面と床
面、床面と床面、等がある。更に、連結部には転倒防止
や走行容易化するための手摺りが設けられており、この
対向する手摺り相互に、それぞれアンテナを設置する例
がある。手摺りには、内部に埋め込む例や把手部等に装
着する例等がある。更に、車両間アンテナの通信には、
相手のアンテナ付近からの反射による通信障害がある。
これを防ぐために、その反射が付近で生じにくいような
部位にアンテナを設置したりすることが好ましい。以
下、幾つかの実施形態を説明する。

【００４５】次に車両間で使用される無線電波の周波数
電力に関する特定の条件について詳述する。図１０に本
発明の実施に係る近接して設けた２つの無線機１０１と
１０２とによる、狭空間における無線通信の模式図を示
す。互いに無線機１０１と１０２とは、スペーサ１２
０，１２１で仕切られて閉空間にあるものとする。一般
に無線通信では送受信するアンテナ１０２、１０３同士
は約１ｍ以上離して送受信する。これは１ｍ以内の近傍
電磁界内に入るとマクスウェルの電磁方程式が成立し難
いためと受信アンテナの干渉でアンテナが意図した無線
通信が確立され難いためである。しかしながら、この約
１ｍ以内での無線通信でも通信しようとする波長λが１
λ以上であると通信が確立されることが知られている。

【００４６】λに関する関係式は

【数１】 ここで、本発明に係る車両間での無線通信を行う場合、
一般的な車両間の距離を仮に約０．５ｍとして、上記式
１に当てはめると、

【数２】 となり、即ち、６００ＭＨｚ以上の周波数で有れば約
０．５ｍの車両間の通信は出来る事になる。

【００４７】図９は、本発明の実施に係る漏洩アンテナ
を車両間アンテナとして使用したときの無線通信の模式
図を示す。図９（１）は車両と漏洩アンテナとの無線通
信を示す車両上面図、図９（２）は車両側面図、であ
る。各車両に搭載された車両間アンテナである漏洩アン
テナ１１０〜１１３の場合、隣接した漏洩アンテナ同士
（即ち１１０と１１１、１１２と１１３）が密着に近い
状態になる。ここでその距離を仮に７ｃｍとすると、

【数３】 となり、４．３ＧＨｚ以上の周波数を使うと隣接した車
両１０４と１０５間での通信が確立される。なお、図中
では車両の上部に設置されたパンタグラフ１０６と送電
線１０７が接触することにより車両に電力を取り込むこ
ととなるが、送電線１０７からの磁界は、車両間の漏洩
アンテナ１１０〜１１３との距離があるために影響を与
え難いことがわかる（漏洩アンテナと送電線間距離＞＞
漏洩アンテナ同士間距離）。

【００４８】図１１は、本発明の実施に係る車両間の無
線通信の模式図を示す。ここで、図１１は、車両の連結
部位の近傍であって且つ車両の外壁Ｍよりもやや内側に
漏洩アンテナを用いた車両間アンテナを設置した例とす
る。この場合、他の連結部で同じ周波数を用いてもその
物理的な位置からお互いの連結部の無線通信に干渉は生
じない。特に電車や地下鉄の長さを仮に約２５ｍとした
場合、車両間アンテナに漏洩アンテナを使用するとその
結合損失の大きさから２ｍ程度も離れるとそれ以降は電
磁波は距離の二乗に反比例して減衰するために、他の連
結部からの干渉が問題にならないくらい減衰することが
判る。尚、車両の外壁Ｍより奥まった部位にアンテナ１
００、１０１及び１０２、１０３を設置した場合、漏洩
アンテナのような空中線電力が微弱なものばかりでな
く、通常のアンテナでも微弱な電力による無線通信を行
う場合は、車両の長さ、外壁の遮断効果により、同じ周
波数を繰り返し使用出来る利点がある。また、アンテナ
同士近傍に配置する場合ｃ＝λｆの関係式に従う一定以
上の周波数で通信出来ることが判る。

【００４９】上述した図９、図１０、図１１の説明によ
り、閉空間にある無線通信機と別の閉空間にある無線通
信機との間の空間を無線通信する手段にあっては、

【数４】 が成立する、通信無線１波長分という狭いアンテナ距離
間での無線通信を可能にする無線搬送波を使っての無線
通信方式を採用する。

【００５０】例えば、無線ＬＡＮの周波数は、規格「Ｉ
ＥＥＥ８０２．１１．ａ」の場合は５ＧＨｚを使用して
るので、上記式３に示すような間隔で通信することがで
き、「ＩＥＥＥ８０２．１１．ｂ」や「ＩＥＥＥ８０
２．１１．ｇ」等の規格の場合では２．４ＧＨｚを使用
してるので１２ｃｍの距離を離せば通信することができ
る。また、車両間アンテナを対向させてその距離が確保
出来ないような場合は、図９に示した漏洩アンテナを、
連結される車両同士斜め方向にたすきがけの配置とする
ことで通信を行うことができる。さらに、図１１に示す
とおり、連結部位の近傍にアンテナ設置すると車両の外
壁からやや隠れる位置に配置することで、他の連結部で
同じ周波数を用いてもその物理的な位置関係からお互い
の連結部の無線通信にはほとんど干渉を与えない。

【００５１】このことは、前述したように第１乃至第４
の実施の形態やそれを応用した実施例によると、閉空間
にある無線通信機と従属される閉空間にある無線通信機
との間の空間を無線通信する無線通信方法であって、 光速＝通信無線１波長×通信無線周波数 が成立する通信無線１波長分という狭いアンテナ距離間
での無線通信を行う無線搬送波をであることを特徴とし
ており、閉空間同士が近接している場合の無線通信を行
うことができる。

【００５２】ここで、車両間の無線通信のためのアンテ
ナを車両内に配置する具体的な技術について説明する。
図１４は、本発明に係る車両内に設置される手摺の外観
図を示し、図１４（１）は手摺１３０の上下部１３３の
内側にアンテナ１３１を設置した外観図、図１４（２）
は手摺１３０の上下部１３４の外側にアンテナを設置し
た外観図、図１４（３）は電波を通す材質の手摺１３５
の内部にアンテナ１３６が組み込まれて設置した外観
図、である。車両内の連結部分の付近には、転倒や転落
防止用の手摺が設置されている。この手摺に小型のアン
テナを設置することで、車両間の無線通信を可能とする
ことができる。そこで、図１４（１）には、手摺１３０
の内側上下に小型アンテナ１３１を付け、アンテナカバ
ー１３２を付けることで車両間のアンテナとした。この
ような手摺１３０を、連結する車両側にも設置し、それ
ぞれ無線機に接続することで車両間の通信が出来る。図
１４（２）には、手摺１３０の上下部１３４の外側に小
型アンテナ１３１を付け、アンテナカバー１３２を付け
ることで車両間のアンテナとした。図１４（２）は、特
に小型アンテナの放射位置を自由に設定できるので手摺
そのものが電波の進路を妨害せずに自由な角度で電波を
放射することができる。図１４（３）は、手摺１３５の
取っ手部分がプラスチック樹脂、または、グラスファイ
バー等の電波を通す材料であり、手摺１３５の内部に、
ダイポールアンテナやホイップアンテナ等のアンテナ１
３６を組み込んだ。アンテナが目立たなくできる利点を
持つ。なお、この場合、手摺（内蔵アンテナ）と手摺を
取り付ける壁面（金属面）との距離を１／４λ以上間隔
を開けることがより望ましい。

【００５３】図１５は、本発明の実施に係るアンテナ内
蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信
の第１の実施例を示す。図１５（１）は車両連結部にア
ンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１５
（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４
（１）のアンテナ手摺１３０を使用して、電波の通過方
向を車両と並行になるようにアンテナの放射角度を設定
する。図１５（１）に示すように車両上面図では、手摺
は連結部の両方の車両の左右に設置される。よって、前
後方向の電波の領域となる。左または右の対抗するアン
テナは上り通信の対、または、下り通信の対、として異
なる周波数帯を用いることができる。図１５（２）に示
すように車両側面図では、上または下のアンテナを上り
通信の対、下り通信の対、として異なる周波数帯を用い
ることもできる。これらの左右、上下を組合わせること
で、同じ周波数帯を使用したダイバーシチ動作を行うア
ンテナとすることもできる。

【００５４】図１６は、本発明の実施に係るアンテナ内
蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信
の第２の実施例を示す。図１６（１）は車両連結部にア
ンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１６
（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４
（２）のアンテナ手摺１３０を使用して、アンテナの放
射角度を任意に設定する。図１６（１）に示すように車
両上面図では、手摺は連結部の両方の車両の左右に設置
され、おのおのθ2の成す角度方向へ電波を放出する。
すると車両壁面に反射した反射波もθ2の角度で反射を
繰り返しアンテナから遠のいていく。すると反射波は元
の発射されたアンテナには戻ってくる確率が少なく、よ
って定在波になる確率が減り、車両間の良好な通信路が
確立される。また、左または右の対抗するアンテナは上
り通信の対、または、下り通信の対、として異なる周波
数帯を用いることができる。図１６（２）に示すように
車両側面図では、上または下のアンテナを上り通信の
対、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いること
もできる。これらの左右、上下を組合わせることで、同
じ周波数帯を使用したダイバーシチ動作を行うアンテナ
とすることもできる。

【００５５】図１７は、本発明の実施に係るアンテナ内
蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信
の第３の実施例を示し、図１７（１）は車両連結部にア
ンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１７
（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４
（３）のアンテナ手摺１３５を使用する。図１７（１）
に示すように車両上面図では、手摺は連結部の両方の車
両の左右に設置される。よって、アンテナが内部に組み
込まれた手摺により、前後方向の２つの電波の領域とな
るが、同一の周波数帯の電波を送受信することにより、
電界強度が強くなるため、干渉等に強く通信不能となる
ことが少なくなる。図１７（２）に示すように車両側面
図においても上下２つの電波の領域が重なり、同様に電
界強度を向上させることができる。

【００５６】図１８は、本発明の実施に係るアンテナ内
蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信
の第４の実施例を示す。図１８（１）は車両連結部の天
井側にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、
図１８（２）は車両側面図、である。この場合、車両連
結部付近の天井付近（通路の上部）に手摺を設置した場
合の実施例であり、前述した図１４のようなアンテナ手
摺では、電波の通過方向はアンテナの放射角度に障害物
が無いため自由に設定することが出来る。図１８（１）
に示すように車両上面図では、手摺は各車両の連結部の
天井付近に設置され、おのおのθ2の成す角度方向へ電
波を放出する。すると車両壁面に反射した反射波もθ2
の角度で反射を繰り返しアンテナから遠のいていく。す
ると反射波は元の発射されたアンテナには戻ってくる確
率が少なく、よって定在波になる確率が減り、車両間の
良好な通信路が確立される。図１８（２）に示すように
車両側面図では、連結部の天井付近を電波の通過領域と
していることがわかる。なお、この実施例の場合、天井
付近に設置されるアンテナであるため、手摺と一体化し
なくとも小型のアンテナを設置することができる。この
ように、図１６や図１８に示すような場合、対抗するア
ンテナを車両壁面から成す角θ2を持って電波を放射す
ることで、その反射波が定在波として悪影響を起こすこ
とが少なくなる。

【００５７】つぎに各車両内の無線通信の具体的な実施
の形態について説明する。図１３に本発明の実施の形態
に係る車両内の概略図を示す。図１３（１）は車両を横
方向から見た側断面図、図１３（２）は車両の内部より
見た斜視図、である。車両内アンテナとして、天井付近
に漏洩アンテナ１４０を設置した。この漏洩アンテナ１
４０は任意の周波数の波長に合致する距離間隔毎にケー
ブルに切り込みがあって、その切り込み部分より無線電
波の送受信を行うものである。例えば新幹線等の車両の
場合は、車幅が広く、また、座席１４１の数も多いため
図１３（２）に示すように天井付近に２本の漏洩アンテ
ナを配設することで、車両内の座席１４１に設けられた
座席用端末や携帯無線端末等の無線端末が多い場合も漏
洩アンテナとの送受信を可能とすることができる。ま
た、車両には通常両側壁面に窓が設置されており、その
窓部分については、車両筐体である金属部分に比べて電
波の反射は少ない。そこで、天井付近に設置するアンテ
ナは、窓の中心方向の指向性を持つアンテナとすること
により、アンテナより放射された電波の反射を少なくす
ることができ、従って、遅延波の発生を減少させること
ができる。

【００５８】サーバ車両１、従属車両について述べる。 （１）、上記実施例等を通じてサーバ車両とは、最前列
の車両としたが、最後尾の車両、途中（例えば中間）車
両とする例もある。最後尾か最前列かはあくまで列車無
線システム上でのサーバの配置位置や外部アンテナの設
置位置をどうするかで定まるものであって、どちらも採
用可能である。 （２）、サーバ車両を途中の車両とした場合には、
（１）での選択理由と同様な理由の他に、更なるシステ
ム上の変更が必要となる。例えば中間の車両Ｔ_ｉをサー
バ車両とした場合、その下流の車両Ｔ_ｎ〜Ｔ_ｉ−１とＴ
_ｉとの関係は上記各実施例と同様なシステム構成とな
る。一方、上流の車両Ｔ_ｉ＋１〜Ｔ_１との関係は、車両
配置としては車両Ｔ_１が最前列（最上流）となるが、シ
ステム的にはＴ _１〜Ｔ_ｉ＋１からみて車両Ｔ_ｉがサーバ
車両（上流車両）となり、この関係のもとで、上記各実
施例のシステムが適用できる。即ち、Ｔ_ｉにとっては、
自己より下流側に１つの従属車両系路が形成され、自己
より上流側にもう１つの従属車両系路が形成されること
になる。 （３）、サーバ車両、従属車両という表現の他に、上
流、下流という表現も上記実施例等で用いたが、上記
（１）、（２）の如き観点のもとに、解釈すべきであ
る。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、手摺り等を利用しての
車両間通信が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に係る無線通信システムの第1の
形態を示す。

【図２】本発明の実施に係る無線通信システムの第２の
形態を示す。

【図３】本発明の実施に係る無線通信システムの第３の
形態を示す。

【図４】本発明の実施に係る無線通信システムの第４の
形態を示す。

【図５】本発明の実施に係る無線通信システムの第1の
形態を応用した実施例を示す。

【図６】本発明の実施に係る無線通信システムの第２の
形態を応用した実施例を示す。

【図７】本発明の実施に係る無線通信システムの第３の
形態を応用した実施例を示す。

【図８】本発明の実施に係る無線通信システムの第４の
形態を応用した実施例を示す。

【図９】本発明の実施に係る漏洩通信線と車両間アンテ
ナとの無線通信の模式図を示し、（１）は車両と漏洩通
信線との無線通信を示す車両上面図、（２）は車両側面
図、である。

【図１０】本発明の実施に係る狭空間における無線通信
の模式図を示す。

【図１１】本発明の実施に係る車両間の無線通信の模式
図を示す。

【図１２】本発明の実施の形態に係る無線通信システム
の構成ブロック図を示す。

【図１３】本発明の実施の形態に係る車両内の概略図を
示し、（１）は車両を横方向から見た側断面図、（２）
は車両の内部より見た斜視図、である。

【図１４】本発明に係る車両内に設置される手摺の外観
図を示し、（１）は手摺上下部の内側にアンテナを設置
した外観図、（２）は手摺上下部の外側にアンテナを設
置した外観図、（３）は電波を通す材質の手摺の内部に
アンテナが組み込まれて設置した外観図、である。

【図１５】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両
間アンテナとする無線通信の第１の実施例を示し、
（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合
の車両上面図、（２）は車両側面図、である。

【図１６】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両
間アンテナとする無線通信の第２の実施例を示し、
（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合
の車両上面図、（２）は車両側面図、である。

【図１７】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両
間アンテナとする無線通信の第３の実施例を示し、
（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合
の車両上面図、（２）は車両側面図、である。

【図１８】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両
間アンテナとする無線通信の第４の実施例を示し、
（１）は車両連結部の天井側にアンテナ内蔵手摺を設置
した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。

【図１９】ベースバンド帯区分を車両毎に割り当てる説
明図である。

【図２０】ベースバンド帯区分での従属車両の通信系の
具体例図である。

【図２１】ベースバンド帯区分でのサーバ車両の通信系
具体例図である。

【図２２】中間周波区分を車両毎に割り当てる説明図で
ある。

【図２３】中間周波区分での従属車両の通信系具体例図
である。

【図２４】中間周波区分でのサーバ車両の通信系具体例
図である。

【符号の説明】

１ サーバ車両（＃１〜＃ｎ） ４ 外部基地 ２ 従属車両（＃１〜＃ｎ） １５ サーバ（制御装置） ２３ 座席端末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 和正 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 (72)発明者 岡田 充弘 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 (72)発明者 新川 明宏 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 Ｆターム(参考） 3D020 BA13 BB02 BC01 BD05 5J046 AA02 AA04 AA12 QA02 QA10 5J047 AA02 AA04 AA12 EA01 5K067 AA33 BB12 EE02 EE12 GG01 GG11 KK01 KK17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各車内毎に無線装置が搭載された連結車
   両の連結部の対向配置部位の一方に設けた、連結する一
   方の車両の無線装置に接続される第１のアンテナと、対
   向配置部位の他方に設けた、連結する他方の車両の無線
   装置に接続される第２のアンテナを具えた連結車両のア
   ンテナ装置。
2. 【請求項２】 各車内毎に無線装置が搭載された連結車
   両の連結部の対向配置部位の手摺りの一方に設けた、連
   結する一方の車両の無線装置に接続される第１のアンテ
   ナと、対向配置部位の他方に設けた、連結する他方の車
   両の無線装置に接続される第２のアンテナと、を具えた
   連結車両のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 上記連結部の対向配置部位とは、連結部
   の壁面とする請求項１の連結車両のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 上記連結部の対向配置の手摺りの内部
   に、第１、第２のアンテナを埋め込んだものとする請求
   項２の連結車両のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 上記対向配置とは、車両の連結長手方向
   軸に対して傾斜した角度上にある配置とする請求項１〜
   ４の何れか１つの連結車両のアンテナ装置。
6. 【請求項６】 連結車両の各車両毎に設けた無線装置
   と、連結車両の連結部の斜面の対向配置部位又は、対向
   配置の手摺りの一方に設けた、連結する一方の車両の上
   記無線装置に接続した第１のアンテナと、連結車両の連
   結部の壁面の対向配置部位又は対向配置の手摺りの他方
   に設けた、連結する他方の車両の上記無線装置に接続し
   た第２のアンテナと、各車両内の座席に設置された車両
   アンテナを介して自車両内の無線装置と通信を行う座席
   端末と、を具えた連結車両の無線通信システム。