JP2006148871A - 鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することが出来る鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の伝送ポートを有し、いずれかのポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送器と伝送器間を接続する伝送路を有し、鉄道車両内のデータ授受をネットワークで行う鉄道車両用伝送システムにおいて、前記伝送器は、伝送ポートを制御する伝送中継器制御装置と、伝送ポートとのデータの送受信を行う伝送局と、各車両の号車を設定する号車設定器と先頭車には列車の編成番号を設定する編成番号設定器とを有し、各伝送器は先頭車からの編成番号情報を受け取ったときに号車設定器の号車情報と組み合わせて伝送器内の伝送局アドレスを設定することを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両に関する。

従来の鉄道車両用伝送システムの伝送器には、アドレス設定用のスイッチが設けられ、このスイッチの設定によって、伝送器のアドレスが手動で設定されていた。

このように構成された鉄道車両用伝送システムでは、鉄道車両内にネットワークを構築する場合でも、各伝送器内に設けられた伝送局のアドレスがユニーク（重ならない唯一のと定義する）となるので、どの伝送器からの情報であるのかを区別することが出来た。
特開０８−２３７２８８号公報

しかしながら、現在広く使用されているＩＰＶ４（１６進４桁）を採用し、従来の鉄道車両用伝送システムで鉄道車両内のネットワークを構成する場合には、伝送器内に数多くのスイッチを設ける必要があり、また多くのスイッチを収納するためにスイッチを小さくせざる得ない。そのため、伝送器のアドレスの登録作業は、作業員による設定ミスを誘発しやすく、作業自体も困難で、容易な鉄道車両内のネットワークの構築が課題となっている。

特許文献１には、伝送器に異なる局番号を順次設定することが記載されている。しかし、特許文献１に記載された伝送器は、列車の併結や分割の時に、毎回局番号設定を行わなければいけない。また、列車の併結時にシステムダウンをしている伝送器があると、その伝送器が復旧したときに、再度初めから局番号を設定しなおさなければならない。

そこで本発明は、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することが出来る鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両を提供することを目的とする。

上記課題は、複数の伝送ポートを有し、いずれかのポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送器と伝送器間を接続する伝送路を有し、鉄道車両内のデータ授受をネットワークで行う鉄道車両用伝送システムにおいて、前記伝送器は、伝送ポートを制御する伝送中継器制御装置と、伝送ポートとのデータの送受信を行う伝送局と、各車両の号車を設定する号車設定器と先頭車には列車の編成番号を設定する編成番号設定器とを有し、各伝送器は先頭車からの編成番号情報を受け取ったときに号車設定器の号車情報と組み合わせて伝送器内の伝送局アドレスを設定することによって達成することが出来る。

上記課題は、各車両に搭載され、複数の伝送ポートを有し、いずれかのポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送器と、前記伝送器間を接続する伝送路と、前記伝送器に接続され、前記伝送器とデータの授受を行う機器通信機器と、前記機器通信機器と接続されたインバータと、前記機器通信機器と接続されたコンバータとを有し、前記伝送器のアドレスは、自機が搭載されている編成番号と号車から算出され、前記インバータ及び前記コンバータのアドレスは、自機が搭載されている編成番号と号車と自機の機器番号から算出されることによって達成することが出来る。

上記課題は、各車両に搭載され、複数の伝送ポートを有し、いずれかのポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送器と、前記伝送器間を接続する伝送路と、前記伝送器と接続された鉄道車両内の電気品とを有し、前記伝送器のアドレスは、自機が搭載されている編成番号と号車から算出され、前記電気品のアドレスは、自機が搭載されている編成番号と号車と自機の機器番号から算出されることによって達成することが出来る。

本発明によって、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することが出来る鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両を提供することが出来る。

（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両について、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの構成図である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器の構成を示す図である。図３は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器の製品出荷時の伝送器のアドレス設定の一例である。図４は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器の電源投入時のアドレス設定の一例である。図５は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器の編成番号設定の一例である。図６は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器における編成番号編成指令の一例である。図７は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器における編成番号格納の一例である。図８は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器におけるアドレス設定の一例である。

本発明に基づく第１の実施の形態の伝送器１ａ乃至伝送器１ｎは、各鉄道車両内に搭載され、伝送路３ａ乃至伝送路３ｎ−１にてバス状に接続されデータの送受信を行っている。また編成番号を設定するための編成番号設定器２ａが先頭車の伝送器１ａに接続され、編成番号設定器２ｂが最後尾車両の伝送器１ｎに接続されている。伝送器１によって送受信されるデータは、図１０に記載されているように、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス、ＴＣＰヘッダ、データ情報、ＣＲＣチェックデータ（ＦＣＳ）から構成されている。

本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムにおいて伝送器１は、２ポートの幹線送信器５（５ａと５ｂ）と２ポートの幹線受信器６（６ａと６ｂ）と自号車のデータ授受とアドレスの設定、保持を行う伝送局７とデータの送受信制御を行う伝送中継器制御装置４から構成されている。尚、伝送中継器制御装置４で、アドレスの設定、保持を行うようにしてもよい。

このように構成された鉄道車両用伝送システムにおいて、各車両に搭載された伝送器１には、各車両が搭載されている号車を示す号車情報９が号車設定器８から入力される。尚、号車設定器は、スイッチでも艤装による固定設定でもよい。

また本実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両の説明では、伝送局アドレスとしてＩＰＶ４のプライベートアドレス クラスＣを使用して説明するが、クラスＢやクラスＡを使用しても良いし、ＩＰＶ６等を使用しても良いことは言うまでもない。

次に、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの動作について説明する。本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムは、出荷時の伝送局アドレスが設定されていない場合には図１に示すように、各伝送器１はデフォルトである、１９２，１６８，０，０のアドレスを持つ。この出荷時状態のアドレスは、全伝送器１ａ〜１ｅ共通の状態となる。

アドレス設定前の状態で伝送器１の電源が投入されると、伝送中継器制御装置４は、号車設定器８からの号車情報の入力を待つ。電源投入後、号車設定器８ａ乃至号車設定器８ｅは、自号車の号車情報９を、自車両に搭載された伝送中継器制御装置４に出力する。

伝送中継器制御装置４は、号車設定器８から受け取った号車情報を伝送局７に設定する。伝送局７は、伝送局アドレスの最下位８ビットに号車情報を設定する。その後、各伝送器１ａ乃至伝送器１ｅは、伝送を開始する。この段階において、伝送器１ａ〜１ｅは、伝送局アドレスとして１９２，１６８，０，１〜１９２，１６８，０，５のユニークなアドレスを持つ（図４参照）。

次に、先頭車に設置されている編成番号設定器２ａから伝送器１ａに編成番号が出力される。編成番号設定器２としては、専用のスイッチで構成されていても、またモニタリング装置用のモニタ表示装置のタッチパネルを用いて入力する方法でも良い。この状態では、伝送器１ａ〜１ｅは、伝送局アドレスとして１９２，１６８，０，１〜１９２，１６８，０，５のユニークなアドレスのままである（図５参照）。

編成番号設定器２ａから編成番号情報を受け取った伝送器１ａは、全伝送器１に編成番号を配信するため、編成番号変更指令を伝送器１ｂ〜１ｅに送信する。本実施の形態の鉄道車両用伝送システムでは、編成番号を１０として説明する。編成番号変更指令を受信した伝送器１ｄは、自分の伝送局アドレスの編成番号を編成番号変更指令に含まれる、編成番号＝１０に変更し、格納する。編成番号を変更した伝送器１ｄは、編成番号編成指令を発行した伝送器１ａに対し、変更完了応答を発行し、変更完了を示すと共に、自伝送局アドレスを編成番号を含む１９２，１６８，１０，４に変更する。同様に他の伝送器１ｂ，１ｃ、１ｅも動作する（図６及び図７参照）。

伝送器１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｄ全てからの変更完了応答を受け取った伝送器１ａは、全伝送器１ａ〜１ｅの編成番号変更が完了したと判断する。この状態では、伝送器１ａ〜１ｅは、伝送局アドレスとして１９２，１６８，１０，１〜１９２，１６８，１０，５のユニークなアドレスとなる。

このように構成された鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両を併結する際には、各編成車両毎に編成番号が付与されているため、従来の伝送器のように番号の振りなおしをする必要がない。また、併結後に故障した伝送器が復帰した場合でも、復帰した伝送器には号車番号設定器から自車両の号車番号が送信される、その号車番号と編成番号設定器から入力される編成番号変更指令のみによって伝送局アドレスの変更が可能であるので、他の伝送局の設定しなおしといった事態やそれに伴いシステムの一時停止等が起こらない。

また、従来の鉄道車両用伝送システムの場合、故障等により伝送器１を交換した場合、新たに設置した伝送器１は、編成番号が設定されていないか、又は他の編成番号が設定されているので、新たに設置された伝送器１が同一編成内の他の伝送器と編成番号が異なるので、正常なデータの収集ができなくなる。それに対して、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムは、先頭車の伝送器１ａは、異なる編成番号の伝送局アドレスを検出した場合は、モニタ表示装置にアラームを出力し、編成番号の再設定を行うように作業者に促すので、安定したデータ収集を行うことが出来る。。異なる編成番号の伝送局を検出した場合は、自動的に編成番号の再設定を行う方法でも良い。尚、交換された伝送器１の号車番号に相当するアドレスは、号車設定器８から入力されるため、伝送局アドレスのユニーク性が、伝送器交換により損なわれることはない。

このように構成された鉄道車両用伝送システムは、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することが出来る。

尚、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムでは、伝送器１ａの編成番号変更は、編成番号配信時としているが、伝送器１ｂ〜１ｅからの変更完了応答を受け取ってから変更する方法でも良い。また、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムではわかりやすいように最下位８ビットを号車情報に割り振ったが（図１０参照）、もちろん接続される最大号車数に応じて、ビットの割り振りを行っても良い。例えば、最大号車が１０号車の場合は、最下位４ビットを号車情報にするなどでも良い。更に、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムでは、編成番号を下位１６ビット中のビット１５〜８の８ビットに割り振っているが、編成の数に応じて変更しても良い（図９参照）。

（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両について説明する。

本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両は、編成番号を保持している伝送器と編成番号を保持していない伝送器により構成されることを特徴とし、第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両とはこの点で異なる。

本実施の形態の鉄道車両用伝送システムにおいて、各伝送器１ａ〜１ｅは、電源投入時には、編成番号を０（すなわち編成番号が設定されていない状態）とした伝送局アドレスを作成する。その後、編成番号を保持している伝送器１ａに、編成番号設定器２を有する伝送局１に編成番号の問い合わせを行い、編成番号を含む伝送局アドレスを作成する。

このように構成された鉄道車両用伝送システムは、第１の実施の形態で別の機器として必要であった編成番号設定器２を伝送器１ａ内に内臓させているので、機器全体としては小型化することが出来る。

このように構成された鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両においても第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両と同様に、車両を併結する際には、各編成車両毎に編成番号が付与されているため、従来の伝送器のように番号の振りなおしをする必要がない。また、併結後に故障した伝送器が復帰した場合でも、復帰した伝送器には号車番号設定器から自車両の号車番号が送信される、その号車番号と編成番号設定器から入力される編成番号変更指令のみによって伝送局アドレスの変更が可能であるので、他の伝送局の設定しなおしといった事態やそれに伴いシステムの一時停止等が起こらない。

また、従来の鉄道車両用伝送システムの場合、故障等により伝送器１を交換した場合、新たに設置した伝送器１は、編成番号が設定されていないか、又は他の編成番号が設定されているので、新たに設置された伝送器１が同一編成内の他の伝送器と編成番号が異なるので、正常なデータの収集ができなくなる。それに対して、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムは、先頭車の伝送器１ａは、異なる編成番号の伝送局アドレスを検出した場合は、モニタ表示装置にアラームを出力し、編成番号の再設定を行うように作業者に促すので、安定したデータ収集を行うことが出来る。異なる編成番号の伝送局を検出した場合は、自動的に編成番号の再設定を行う方法でも良い。尚、交換された伝送器１の号車番号に相当するアドレスは、号車設定器８から入力されるため、伝送局アドレスのユニーク性が、伝送器交換により損なわれることはない。

このように構成された鉄道車両用伝送システムは、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することが出来る。

（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両について図を参照し詳細に説明する。図１１は、本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの構成図である。図１２は、本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両におけるアドレス設定の一例である。

本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両は、機器通信器１０を介して、インバータ１１，コンバータ１２，モータ１３，ＡＴＣ，ＡＴＯ，ＡＴＳ等の自動列車運転装置１４等の車両内の電気品が鉄道車両内のネットワークに接続されていることを特徴のひとつとしている。

本実施の形態の鉄道車両用伝送システムにおいて、機器通信器１０は、各電気品１５（インバータ１１，コンバータ１２，モータ１３，自動列車運転装置１４等）から入力された動作状態データ（例えば、速度，出力電圧，空転滑走，自機の運転状態等の情報）を伝送できる形式に変換し伝送中継器制御装置４に送付する。この際に、各電気品を個別に認識するために、機器通信器１０は図１２に示すように、最下位４ｂｉｔに機器番号を割り振り、下位８ビット中のビット７〜４の４ビットに号車番号を割り振り、各電器品１５は機器通信器１０により割り振られたアドレスを保持する。最下位８ｂｉｔによって表されるアドレスの最後の数字（１９２．１６８．１０．３の場合は、３の事）は、号車番号と機器番号により算出される。

各電気品から伝送されたデータは、各車両に搭載された伝送器１に伝送され、各伝送器１で、必要なデータであるか不要なデータであるかを判断し、不要であると判断した場合にはデータを破棄し、必要なデータである場合には、そのデータを必要としている電気品１５にデータの伝送を行う。

尚、本実施の形態の機器通信機のアドレス設定は、各車両に搭載された伝送器１のアドレスが決まった後、決める方式にしても良いし、１９２．１６８．０．１の状態から順次号車番号の変更，編成番号の変更，機器番号変更の作業を行っていっても良い。

このように構成された鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両は、鉄道車両内に搭載された各電気品１５にユニークなアドレスを設定することが出来るので、故障等があった場合でも、どの車両のどの機器が故障をしているのかをすぐ判別することが出来る。

また、各機器（伝送器１や電気品１５）の交換の際にも、第１の実施の形態の伝送システムと同様に、アドレスを自動的に設定することが出来るので、機器の着脱の際の設定作業も大幅に軽減することが出来る。

このように構成された鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両においても、車両を併結する際には、各編成車両毎に編成番号が付与されているため、従来の伝送器のように番号の振りなおしをする必要がない。また、併結後に故障した伝送器が復帰した場合でも、復帰した伝送器には号車番号設定器から自車両の号車番号が送信される、その号車番号と編成番号設定器から入力される編成番号変更指令のみによって伝送局アドレスの変更が可能であるので、他の伝送局の設定しなおしといった事態やそれに伴いシステムの一時停止等が起こらない。

また、従来の鉄道車両用伝送システムの場合、故障等により伝送器１を交換した場合、新たに設置した伝送器１は、編成番号が設定されていないか、又は他の編成番号が設定されているので、新たに設置された伝送器１が同一編成内の他の伝送器と編成番号が異なるので、正常なデータの収集ができなくなる。それに対して、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムは、先頭車の伝送器１ａは、異なる編成番号の伝送局アドレスを検出した場合は、モニタ表示装置にアラームを出力し、編成番号の再設定を行うように作業者に促すので、安定したデータ収集を行うことが出来る。異なる編成番号の伝送局を検出した場合は、自動的に編成番号の再設定を行う方法でも良い。尚、交換された伝送器１の号車番号に相当するアドレスは、号車設定器８から入力されるため、伝送局アドレスのユニーク性が、伝送器交換により損なわれることはない。

このように構成された鉄道車両用伝送システムは、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することが出来る。

（第４の実施の形態）
本発明に基づく第４の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両について図を参照し詳細に説明する。図１３は、本発明に基づく第４の実施の形態の鉄道車両の構成図である。図１４は、本発明に基づく第４の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの構成図である。

本発明に基づく第４の実施の形態の鉄道車両用伝送システムは、インバータ１０，コンバータ１１，モータ１２，ＡＴＣ，ＡＴＯ，ＡＴＳ等の自動列車運転装置１３等の車両内の電気品各々に伝送局７が接続されている点が異なる。尚、各電気品に伝送局を内臓すれば、小型化等の効果もあり好ましい。各電気品に接続された伝送局７は、各電気品のアドレス設定、保持と動作状態データ（例えば、速度，出力電圧，空転滑走，自機の運転状態等の情報）を伝送できる形式への変換、データの宛先設定を行う。伝送器１は、各電気品１５と接続された伝送局７から伝送されてきた動作状態データを、データの宛先の設定に基づいてデータ伝送を行う。

このように構成された鉄道車両において、各電気品１５と接続された伝送局７は、自機と接続された電気品１５の情報を伝送中継制御装置４に送信し、鉄道車両内ネットワークに伝送することが出来る。

このように構成された鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両も、鉄道車両内に搭載された各電気品１５（１０ａ，１２ａａ，１２ａｂ等）にユニークなアドレスを設定することが出来るので、故障等があった場合でも、どの車両のどの機器が故障をしているのかをすぐ判別することが出来る。

また、各機器の交換の際にも、第１の実施の形態の伝送器１と同様に、アドレスを自動的に設定することが出来るので、機器の着脱の際の設定作業も大幅に軽減することが出来る。

このように構成された鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両においても、車両を併結する際には、各編成車両毎に編成番号が付与されているため、従来の伝送器のように番号の振りなおしをする必要がない。また、併結後に故障した伝送器１が復帰した場合でも、復帰した伝送器１には号車番号設定器８から自車両の号車番号が送信される、その号車番号と編成番号設定器２から入力される編成番号変更指令のみによって伝送局アドレスの変更が可能であるので、他の伝送局の設定しなおしといった事態やそれに伴いシステムの一時停止等が起こらない。

また、従来の鉄道車両用伝送システムの場合、故障等により伝送器１を交換した場合、新たに設置した伝送器１は、編成番号が設定されていないか、又は他の編成番号が設定されているので、新たに設置された伝送器１が同一編成内の他の伝送器と編成番号が異なるので、正常なデータの収集ができなくなる。それに対して、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムは、先頭車の伝送器１ａは、異なる編成番号の伝送局アドレスを検出した場合は、モニタ表示装置にアラームを出力し、編成番号の再設定を行うように作業者に促すので、安定したデータ収集を行うことが出来る。異なる編成番号の伝送局を検出した場合は、自動的に編成番号の再設定を行う方法でも良い。尚、交換された伝送器１の号車番号に相当するアドレスは、号車設定器８から入力されるため、伝送局アドレスのユニーク性が、伝送器交換により損なわれることはない。

このように構成された鉄道車両用伝送システムは、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することが出来る。

尚、電気品に関しては、鉄道車両内に搭載される機器であれば（例えば速度センサー等）、アドレスを設定することが可能であるので、インバータやコンバータ等の機器には限定しない。

（第５の実施の形態）
本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両について図を参照し詳細に説明する。図１５は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの構成図である。図１６は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの製品出荷時の伝送器のアドレス設定の一例である。図１７は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電源投入時の伝送器のアドレス設定の一例である。図１８は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器の編成番号設定の一例である。図１９は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器の編成番号配信の一例である。図２０は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの製品出荷時の伝送器のアドレス設定の一例である。図２１は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器のアドレス設定の一例である。図２２は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器のアドレス設定の一例である。図２３は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの出荷時における伝送器及び各電気品のアドレス設定の一例である。図２４は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器のアドレス設定完了時のアドレスの一例である。図２５は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の一例である。図２６は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の一例である。図２７は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の一例である。図２８は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の一例である。図２９は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の完了の一例である。図３０は、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムのアドレス設定完了時のアドレスの一例である。尚、図１乃至図１４に記載したものと、同一の機器については、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムを搭載した鉄道車両にはインバータ、コンバータ、ブレーキ装置、保安装置などの電気品１５（インバータ１１ａ，モータ１３ａａ，モータ１３ａｂ等）が搭載され、各車両の伝送器１に接続されている。

本発明に基づく鉄道車両用伝送システムにおいて伝送器１は、２ポートの幹線送信器（５ａ／５ｂ）と２ポートの幹線受信器（６ａ／６ｂ）と自号車のデータ授受を行う伝送送受信器（１６ａ）、伝送局（７ａ）と、各電気品１５との伝送を行う伝送送受信器（１６ｂ〜１６ｅ）から構成されている。各電気品１５（第１のインバータ１１ａ、第２のインバータ１１ｂ、ブレーキ装置１７、ＡＴＣ装置１４）が伝送局（７ｂ〜７ｅ）を介して伝送中継器制御装置４に接続されている。各伝送器１が搭載されている号車を示す号車情報９は、号車設定器８から伝送中継器４に入力される。なお、号車設定器８は、スイッチでも艤装による固定設定でもよい。また、本実施例では電気品を第１および第２のインバータ、ブレーキ装置、ＡＴＣ装置の４種として説明するが、より多くとも良いことは言うまでもない。その場合は、伝送送受信器１６と伝送局７の個数が増えることとなる。

また、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムおよびそれを用いた鉄道車両の説明では、伝送局アドレスとしてＩＰＶ４のプライベートアドレス クラスＣを使用して説明するが、クラスＢやクラスＡを使用しても良いし、ＩＰＶ６等を使用しても良いことは言うまでもない。

次に、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道用伝送システムの動作について説明する。出荷時には、鉄道車両用伝送システムの伝送局アドレスが設定されておらず、図１６に示すように、各伝送器１はデフォルトである、１９２，１６８，０，０のアドレスを持つ。この出荷時状態のアドレスは、全伝送器１ａ〜１ｅ共通の状態となる。

アドレス設定前の状態で伝送器１の電源が投入されると、伝送中継器制御装置４は、号車設定器８からの号車情報の入力を待つ。電源投入後、号車設定器８ａ〜８ｅは、自号車の号車情報９を、自車両に搭載された伝送中継器制御装置４に出力する。

伝送中継器制御装置４は、号車設定器８から受け取った号車情報を伝送局７ａに設定する。伝送局７ａは、伝送局アドレスとして最下位８ｂｉｔ中の上位４ｂｉｔに号車情報を設定する。その後、各伝送器１ａ〜１ｅは、伝送を開始する。この段階において、伝送器１ａは、１９２，１６８，０，１６という伝送局９アドレスを持ち、伝送器１ｂは１９２，１６８，０，３２という伝送局９アドレスを持ち、伝送器１ｃは、１９２，１６８，０，４８という伝送局９アドレスを持ち、伝送器１ｄは、１９２，１６８，０，６４という伝送局アドレスを持ち、伝送器１ｅは、１９２，１６８，０，８０というユニークなアドレスを持つ。（図１７参照）
次に、先頭車に設置されている編成番号設定器２ａから伝送器１ａに編成番号が出力される。編成番号設定器２としては、専用のスイッチで構成されていても、またモニタリング装置用のモニタ表示装置のタッチパネルを用いて入力する方法でも良い。この状態では、伝送器１ａ〜１ｅは、伝送アドレスとして１９２，１６８，０，１６／１９２，１６８，０，３２／１９２，１６８，０，４８／１９２，１６８，０，６４／１９２，１６８，０，８０のユニークなアドレスのままである。（図１８参照）
編成番号設定器２ａから編成番号情報を受け取った伝送器１ａは、全伝送器１に編成番号を配信するため、編成番号変更指令を伝送器１ｂ〜１ｅに送信する。本実施の形態の鉄道車両用伝送システムでは、編成番号を１０（１０進数）として説明する。編成番号変更指令を受信した伝送器１ｄは、自分の伝送局アドレスの編成番号を編成番号変更指令に含まれる、編成番号＝１０に変更し、格納する。編成番号を変更した伝送器１ｄは、編成番号変更指令を発行した伝送器１ａに対し、変更完了応答を発行し、変更完了を示すと共に、自伝送局を編成番号を含む１９２，１６９，１０，６４に変更する。同様に他の伝送器１ｂ，１ｃ，１ｅも動作する。（図１９、図２０参照）
伝送器１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ全てからの変更完了応答を受け取った伝送器１ａは、全伝送器１ａ〜１ｅの編成番号変更が完了したと判断する。この状態では、伝送器１ａ〜１ｅは、伝送アドレスとして１９２，１６８，１０，１６／１９２，１６８，１０，３２／１９２，１６８，１０，４８／１９２，１６８，１０，６４／１９２，１６８，１０，８０のユニークなアドレスとなる（図２１参照）。

このように構成された鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両を併結する際には、各編成車両毎に編成番号が付加されているため、従来の伝送器のように番号の振り直しをする必要がない。また、併結後に故障した伝送器が復帰した場合でも、復帰した伝送器には号車設定器から自車両の号車番号が送信される。その号車番号と編成番号設定器から入力される編成番号変更指令のみによって伝送局アドレスの変更が可能であるので、他の伝送局の設定し直しといった事態やそれに伴いシステムの一時停止等が起こらない。

このように構成された鉄道車両用伝送システムは、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することができる。

なお、本実施の形態では、わかりやすいように編成番号を下位１６ｂｉｔ中のｂｉｔ１５〜８に、号車番号を下位８ｂｉｔ中のｂｉｔ７〜４に、機器番号を下位４ｂｉｔに割り振っているが編成数や号車数、機器数に応じて変更しても良い。（図２２参照）
次に、本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムに接続される電気品１１〜１４への伝送局アドレスの設定方法について説明する。本発明に基づく実施の形態の鉄道車両用伝送システムおよび各電気品は、出荷時の伝送アドレスが設定されていない場合には図２３に示すように、各伝送器１および各電気品の伝送局７は、デフォルトである、１９２，１６８，０，０のアドレスを持つ。この出荷時状態のアドレスは、全伝送器１および全電気品の伝送局７共通の状態となる。

図１６から図２１に示す伝送器のアドレス設定方法にて、各伝送器１ａ〜１ｅは、１９２，１６８，１０，１６／１９２，１６８，１０，３２／１９２，１６８，１０，４８／１９２，１６８，１０，６４／１９２，１６８，１０，８０のユニークなアドレスを有するが、各伝送器に接続される電気品の伝送局アドレスは、１９２，１６８，０，０のままである。（図２４参照）
伝送中継器制御装置４は、自伝送器１のアドレス設定が完了すると、各電気品の伝送アドレス設定を開始する。まず伝送中継器制御装置４は、ポートＡ（伝送送受信器１６ａ）とポートＢ（伝送送受信器１６ｂ）間のみを有効とする。また、伝送局７ｂ〜７ｅは、使用する伝送アドレスが設定されていないため、伝送器１に対し伝送アドレス要求指令を送信する。これにより、第１のインバータ１１ａの伝送局７ｂからの伝送アドレス要求指令だけが伝送中継器制御装置４を介して、伝送器１内の伝送局７ａに送信される。伝送局７ａは、伝送送受信機１６ｂ（ポートＢ）からの伝送アドレス要求指令を受け取ると、伝送局７ｂに対し自局伝送アドレス＋１のアドレスを使用するように、伝送局７ｂに使用アドレス指令を送信する。伝送局７ｂは、伝送器１からの使用アドレス指令を受信すると伝送アドレスを１９２，１６８，０，０から１９２，１６８，１０，４９に変更し、格納する。（図２５，図２６参照）
また、伝送局７ｂの伝送アドレスは、伝送局７ａ＋１のアドレスとしているが、ユニークなアドレス形態を維持できるならば、他の方法でも良い。例えば＋２ずつ等。

伝送中継器制御装置４は、ポートＢの伝送局である伝送局７ｂの伝送アドレス設定が完了すると、次にポートＡとポートＣ間の接続を有効とする。伝送局７ｂはすでに伝送アドレス設定が完了しているため、伝送局７ｃ〜７ｅの伝送局が伝送アドレス要求指令を出力する。伝送中継器制御装置４により、第２のインバータ装置１１ｂの伝送局７ｃの伝送アドレス要求指令が伝送局７ａに伝わる。伝送局７ａは、同様に自局伝送アドレス＋２の１９２，１６８，１０，５０を使用するように使用アドレス指令を伝送局７ｃに出力する。（図２７，図２８参照）
このようにして、伝送器１に接続される伝送局７ｂ〜７ｅは、１９２，１６８，１０，４９／１９２，１６８，１０，５０／１９２，１６８，１０，５１／１９２，１６８，１０，５２というユニークな伝送アドレスとなる。（図２９参照）
本実施の形態の鉄道車両用伝送システムでは、伝送器１ｃに接続される電気品の伝送局のアドレス設定について説明したが、他の伝送器１ａ、１ｂ、１ｄ、１ｅも同様に動作することで最終的には、図１８に示すユニークなアドレスを各伝送器１および各電気品１５、が有することになる。

このように構成された鉄道車両用伝送システムおよび電気品を用いた鉄道車両を併結する際には、各伝送器および電気品毎に編成番号が付加されているため、伝送アドレスの振り直しをする必要がない。また、併結後に故障した伝送器又は電気品が復旧した場合でも、伝送器では号車番号と編成番号から、電気品では伝送器の伝送アドレスと接続ポート番号から伝送アドレスを作成可能なので、他の伝送局の設定し直しといった事態やそれに伴いシステムの一時停止等が起こらない。

このように構成された鉄道車両用伝送システムは、冗長性が高く、迅速にネットワークを構築することができる。

なお、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムでは、わかりやすいように伝送中継器制御装置４内で伝送局７ａと接続するポートを一つずつ変更することで説明したが、伝送中継器制御装置４内でどのポートから受信したデータであるかを伝送局７ａに信号又はデータ中に付加する方法で知らせれば、全ポートを常時有効とすることも可能である。

また、本実施の形態の鉄道車両用伝送システムでは、各電気品１５の伝送局アドレスを設定する伝送局７ｂ〜７ｅを伝送中継器制御装置４の外においているが、伝送中継器制御装置４の中で実施しても良い。この場合は、どのポートからのデータかを区別することが可能なため、１ポートずつ切り替えずに常時伝送有効状態で各電気品の伝送局アドレスの設定が可能である。

また、本実施例では各伝送局でアドレスを保持することで説明しているが、汎用の産業用コンピュータなどを接続することを想定し、各電気品側の伝送局アドレスは電源切り時はデフォルトに戻す方法でも良い。この場合は、各電気品側の伝送局７ｂ〜７ｅには、汎用のＤＨＣＰプロトコルを使用することも可能である。ＤＨＣＰプロトコルを使用しても、伝送器側でポート番号によりアドレスを割り振るため、電源投入の度に異なるアドレスが割り付けられることを防止することが可能である。

本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両の構成図である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両の伝送器の構成を示す図である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両の伝送器の製品出荷時の伝送器のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両の伝送器の電源投入時のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両の伝送器の編成番号設定の流れを表す図である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両の伝送器に指令される編成番号編成指令の流れを表す図である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両における編成番号格納の一例である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両におけるアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両において、送受信されるデータの一例である。 本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両におけるアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの構成図である。 本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両におけるアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第４の実施の形態の鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両の構成図である。 本発明に基づく第４の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの構成図である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの構成図である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの製品出荷時の伝送器のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電源投入時の伝送器のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器の編成番号設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器の編成番号配信の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの製品出荷時の伝送器のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの出荷時における伝送器及び各電気品のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの伝送器のアドレス設定完了時のアドレスの一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムの電気品のアドレス設定の完了の一例である。 本発明に基づく第５の実施の形態の鉄道車両用伝送システムのアドレス設定完了時のアドレスの一例である。

符号の説明

１ 伝送器
２ 編成番号設定器
３ 伝送路
４ 伝送中継器制御器
５ 幹線伝送送信器
６ 幹線伝送受信器
７ 伝送局
８ 号車設定器
９ 号車情報
１０ 機器通信器
１１ インバータ
１２ コンバータ
１３ モータ
１４ ＡＴＣ，ＡＴＯ，ＡＴＳ等の自動列車運転装置
１５ 電気品
１６ 伝送送受信器
１７ ブレーキ装置

Claims (8)

1. 複数の伝送ポートを有し、いずれかのポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送器と伝送器間を接続する伝送路を有し、鉄道車両内のデータ授受をネットワークで行う鉄道車両用伝送システムにおいて、
   前記伝送器は、伝送ポートを制御する伝送中継器制御装置と、伝送ポートとのデータの送受信を行う伝送局と、各車両の号車を設定する号車設定器と先頭車には列車の編成番号を設定する編成番号設定器とを有し、
   各伝送器は先頭車からの編成番号情報を受け取ったときに号車設定器の号車情報と組み合わせて伝送器内の伝送局アドレスを設定することを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。
2. 前記請求項１記載の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両において、列車の編成番号を先頭車に搭載しているモニタ表示装置から設定することを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。
3. 前記請求項１及び請求項２記載の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両において、非併結ネットワーク構成時に異なる編成番号を有する伝送器が存在した場合、異常表示を行うことを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。
4. 前記請求項３記載の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両において、異なる編成番号の伝送器が存在した場合、伝送器の交換がされたと判断し、再度編成番号を設定し直すことを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。
5. 各車両に搭載され、複数の伝送ポートを有し、いずれかのポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送器と、
   前記伝送器間を接続する伝送路と、
   前記伝送器に接続され、前記伝送器とデータの授受を行う機器通信機器と、
   前記機器通信機器と接続されたインバータと、
   前記機器通信機器と接続されたコンバータとを有し、
   前記伝送器のアドレスは、自機が搭載されている編成番号と号車から算出され、
   前記インバータ及び前記コンバータのアドレスは、自機が搭載されている編成番号と号車と自機の機器番号から算出されることを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。
6. 各車両に搭載され、複数の伝送ポートを有し、いずれかのポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送器と
   前記伝送器間を接続する伝送路と、
   前記伝送器と接続された鉄道車両内の電気品とを有し、
   前記伝送器のアドレスは、自機が搭載されている編成番号と号車から算出され、
   前記電気品のアドレスは、自機が搭載されている編成番号と号車と自機の機器番号から算出されることを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。
7. 前記請求項６記載の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両において、
   前記電気品は、自機の動作状態データを前記伝送器に伝送することを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。
8. 前記請求項６記載の鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両において、
   前記電気品内には、伝送ポートとのデータの送受信を行う伝送局が内臓されていることを特徴とする鉄道車両用伝送システム及びそれを用いた鉄道車両。

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