JP2009022142A - 列車情報送受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の編成、運用を制約することがなく、外部ノイズが大きな環境でも使用することができる列車情報送受信システムを得ること。
【解決手段】夫々の車両の両端部に夫々設置され、前記車両に接地された接地端子及び複数の信号伝送路端子を夫々有する第１、第２の車両側コネクタと、両端部に、前記第１、第２の車両側コネクタの接地端子及び複数の信号伝送路端子と夫々嵌合可能な渡り接地端子及び複数の渡り信号伝送路端子を夫々有する第１、第２の渡りコネクタが夫々装着され、該第１、第２の渡りコネクタの複数の渡り信号伝送路端子同士を接続する複数の渡り信号伝送路、及び該複数の渡り信号伝送路をシールドし前記第１、第２の渡りコネクタの夫々の渡り接地端子の一方にのみ接続されたシールド層を有する車両渡りケーブルと、を備える。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、列車に搭載された各種電機品を監視、制御及び検査するために、各種情報を制御するとともに、編成列車内で車両間を渡って各種情報を送受信する列車情報送受信システムに関するものである。

従来、直流電源から半導体電力変換器を介して電気機器に給電する自動車の電気システムにおいて、前記直流電源から前記半導体電力変換器への配線には、導電材と第１絶縁材と薄板状の静電シールド材と第２絶縁材と薄板状の磁気シールド材とを中心より順に同心円状に形成してなる電線を使用し、前記導電材には主電流を通電させ、前記静電シールド材の一端は、前記半導体電力変換器の接地電位に接続し、前記磁気シールド材の一端は該半導体電力変換器の筐体に接続した自動車の電気システムがある（例えば、特許文献１参照）。この電気システムのシールドは、片側で接地されている。

特開２００２−０５１４０３号公報（図１）

鉄道車両は、モーターやインバータ等のノイズを発生する機器が搭載されているため、車両間の情報の高速伝送を行なうためには、耐ノイズ性を有する伝送路を設けなければならない。耐ノイズ性を確保するために、伝送路にはノイズの遮蔽を目的とするシールド層（遮蔽層）付きのケーブルが用いられる。

一般的に、シールド層は、ケーブルの両端の２箇所で接地させることにより遮蔽効果が高まる。しかしながら、鉄道車両においては、車体アースの電位が一定でなく、場所や時間が異なると電位が異なるので、シールドを両端の２箇所で車体に接地すると、シールドに大量の電流が流れて焼損する恐れがある。そのため、片側１箇所でのみ接地を行なう。特に、車両が異なると、電位差が大きいので注意が必要である。

上述の特許文献１に記載された技術では、シールド層を片側１箇所でのみ接地しているが、自動車に適用される技術であって、列車のように連結された車両同士の情報の伝送路に適用することはできない。

鉄道車両においては、隣接する車両同士を電気的に接続するために、車両渡りケーブルを用いている。車両渡りケーブルには、複数種類の電線を束ねたジャンパケーブルを用いている。また、車両故障などが発生した場合に備え、異なるタイプの別の編成でも列車を牽引できるように、必要最低限の信号線や電力線を接続する救援用ジャンパケーブルもある。

これらのジャンパケーブルで、シールドされた電線を使用すると、シールド層の接続先が１箇所となるように、ジャンパケーブルの向きを考え、さらに、車両の向きを変えないように車両を編成しなければならず、運用面で不便であった。そのため、シールド層をどこにも接続せずに（接地せずに）使用することが多く、シールド層の遮蔽効果が十分に発揮されない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の編成、運用を制約することがなく、外部ノイズが大きな環境でも使用することができ、車両渡りケーブル用のジャンパケーブルを新たに開発することもなく、従来よりも高速な情報の伝送が可能な列車情報送受信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１列車を構成する複数の車両の夫々に搭載され、相互に連携して列車情報処理を行なう情報送受信装置と、前記夫々の車両の両端部に夫々設置され、前記車両に接地された接地端子及び複数の信号伝送路端子を夫々有する第１、第２の車両側コネクタと、前記第１、第２の車両側コネクタ夫々の複数の信号伝送路端子と前記情報送受信装置とを夫々接続する複数の信号伝送路、及び前記車両に接地され該複数の信号伝送路をシールドするシールド層を有する第１、第２の車両内配線ケーブルと、両端部に、前記第１、第２の車両側コネクタの接地端子及び複数の信号伝送路端子と夫々嵌合可能な渡り接地端子及び複数の渡り信号伝送路端子を夫々有する第１、第２の渡りコネクタが夫々装着され、該第１、第２の渡りコネクタの複数の渡り信号伝送路端子同士を接続する複数の渡り信号伝送路、及び該複数の渡り信号伝送路をシールドし前記第１、第２の渡りコネクタの夫々の渡り接地端子の一方にのみ接続されたシールド層を有する車両渡りケーブルと、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、車両の運用を制約することがなく、外部ノイズが大きな環境でも使用することができ、車両渡りケーブル用のジャンパケーブルを新たに開発することもなく、従来よりも高速な情報の伝送が可能な列車情報送受信システムが得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる列車情報送受信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、代表的な列車情報送受信システムの概略構成を示す図であり、図２は、列車情報送受信システムの伝送路の構成を示す図である。

図１に示すように、情報送受信装置１０が、列車２００の各車両２０１に搭載され、隣合う車両２０１、２０１に搭載された情報送受信装置１０同士が伝送路１１により接続されている。

図２に示すように、伝送路１１は、第１の車両内配線ケーブル２１と、第１の車両側コネクタ２１ａと、第１の渡りコネクタ６１と、車両渡りケーブル６０と、第２の渡りコネクタ６２と、第２の車両側コネクタ２２ａと、第２の車両内配線ケーブル２２とを接続したものである。

情報送受信装置１０は、第１の車両内配線ケーブル２１、第１の車両側コネクタ２１ａ、第１の渡りコネクタ６１、車両渡りケーブル６０、第２の渡りコネクタ６２、第２の車両側コネクタ２２ａ及び第２の車両内配線ケーブル２２を経由して、連結されて隣合う車両に搭載された情報送受信装置１０と接続されている。

第１の車両側コネクタ２１ａは、車両の前側端部に設置され、第２の車両側コネクタ２２ａは、後側端部に設置されている。第１、第２の渡りコネクタ６１、６２は、車両渡りケーブル６０に装着されている。第１、第２の渡りコネクタ６１、６２のいずれか一方が第１の車両側コネクタ２１ａに嵌合され、他方が第２の車両側コネクタ２２ａに嵌合されて、第１の車両内配線ケーブル２１と、車両渡りケーブル６０と、第２の車両内配線ケーブル２２とが接続される。

図３は、実施の形態の車両渡りケーブル６０の断面図である。車両渡りケーブル６０には、複数種類のケーブルを束ねたジャンパケーブルを用いている。車両渡りケーブル６０は、複数本のシールドされたツイストペア電線８０、複数本のシールド電線３３及び複数本の非シールド電線３２を撚り合わせた束を、シース（保護被覆）３４で被覆したものである。

車両渡りケーブルの電線の数、電線の配置及び線径には、種々のものがあり、本発明の車両渡りケーブルは、実施の形態の車両渡りケーブル６０に限定されるものではない。

図４は、非シールド電線の断面図である。非シールド電線３２は、電線３５を筒状の絶縁層３７で被覆したものである。

図５は、シールド電線の断面図である。シールド電線３３は、電線３５を筒状の絶縁層３８で被覆し、絶縁層３８を、銅線等を筒状に編成したシールド層（遮蔽層）３６で被覆し、シールド層３６をさらに筒状の絶縁層３９で被覆した構造となっている。

図６は、シールドされたツイストペア電線の断面図である。ツイストペア電線８０は、電線８５、８５を筒状の絶縁層８７、８７で被覆した２本の絶縁電線を撚り合せ、その周りをシールド層８６で覆い、その周りをシース（保護被覆）８４で被覆した構造となっている。

車両間を直接渡る車両渡りケーブル６０に用いられるジャンパケーブルには高い機械的強度が求められるので、ジャンパケーブル内の電線３５、８５の中心には硬銅線が入っており、その周りに軟銅線が撚り合わされて電線３５、８５を構成している。

図７は、第１、第２の車両内配線ケーブル２１、２２として用いられるシールドされたツイストペア電線の断面を示しており、電線２５、２５の周りに筒状の絶縁層２７、２７を被覆した２本の絶縁電線を撚り合せ、その周りをシールド層２６で覆い、その周りをシース（保護被覆）２４で被覆した構造となっている。

一般的にシールドされたケーブルは外部ノイズに強い。一方、列車には様々な高圧あるいは高周波を扱う電気機器が搭載されており、常にノイズが発生している。従って、図７に示したシールドされたツイストペア電線２１、２２を車両内の伝送路として使用する。また、車両間を渡る部分においては、車両渡りケーブル６０を構成する電線の中からシールドされたツイストペア電線８０を選択し伝送路として使用する。

図８〜図１２は、一般的な列車情報送受信システムを模式的に示す図である。

図８に示す列車情報送受信システムでは、第１、第２の車両側コネクタ２１ａ、２２ａは、車両２０１、２０１の車体１０１、１０１にシールド接地線１００、１００を介して接地された夫々の接地端子２１ｂ、２２ｂ、及び、夫々２個（複数）の信号伝送路端子２１ｃ、２２ｃを有している。

第１、第２の車両内配線ケーブル２１、２２は、第１、第２の車両側コネクタ２１ａ、２２ａ夫々の２個（複数）の信号伝送路端子２１ｃ、２２ｃと情報送受信装置１０とを夫々接続する複数の信号伝送路（電線）２５、２５、及び、車両２０１、２０１の車体１０１、１０１に接地され複数の信号伝送路２５、２５をシールドするシールド層２６、２６を有している。

車両渡りケーブル６０ａは、両端部に、第１、第２の車両側コネクタ２１ａ、２２ａの接地端子２１ｂ、２２ｂ及び複数の信号伝送路端子２１ｃ、２２ｃと夫々嵌合可能な渡り接地端子６１ｂ、６２ｂ及び複数の渡り信号伝送路端子６１ｃ、６２ｃを有する第１、第２の渡りコネクタ６１、６２が夫々装着され、第１、第２の渡りコネクタ６１、６２の複数の渡り信号伝送路端子６１ｃ、６２ｃ同士を接続する複数の渡り信号伝送路８５、８５、及び複数の渡り信号伝送路８５、８５をシールドし第１、第２の渡りコネクタ６１、６２の両方に接続されたシールド層８６を有するツイストペア電線８０を備えている。

すなわち、図８に示す列車情報送受信システムでは、車両渡りケーブル６０ａのシールドされたツイストペア電線８０の両端２箇所において、シールド層８６が、第１、第２の渡りコネクタ６１、６２の渡り接地端子６１ｂ、６２ｂ、第１、第２の車両側コネクタ２１ａ、２２ａの接地端子２１ｂ、２２ｂ及びシールド接地線１００、１００を経由して、車体１０１、１０１に接地されている。

この図８に示す列車情報送受信システムでは、車体の電位が場所により一定でない鉄道車両においては、シールド層８６に多量の電流が流れて焼き切れる恐れがある。

図９に示す列車情報送受信システムでは、車両渡りケーブル６０のシールドされたツイストペア電線８０の片側１箇所のみで、シールド層８６が、第１の渡りコネクタ６１の渡り接地端子６１ｂ、第１の車両側コネクタ２１ａの接地端子２１ｂ及びシールド接地線１００を経由して、車体１０１に接地されている。

図１０は、車両渡りケーブル６０を、図９に示す接続状態と逆向きに接続した状態を示しており、この状態では、シールド層８６は、どちら側においても車体１０１に接地されない。

図１０に示す接続状態では、車両渡りケーブル６０のシールド層８６が接地されないので、外部ノイズの遮蔽効果が少ない。図９に示す列車情報送受信システムでは、車両２０１の向きが変わると、図１１に示す接続状態になり、図１１に示す接続状態も、図１０に示す接続状態と同様に、外部ノイズの遮蔽効果が少ない。

図９に示すような接地状態を確保し、十分な外部ノイズ遮蔽効果を得るためには、車両渡りケーブル６０の向きだけでなく、車両２０１の向きを考慮して車両２０１の連結を行なう必要がある。

図１２に示す列車情報送受信システムでは、車両渡りケーブル６０ｂのシールドされたツイストペア電線８０のシールド層８６を車体に接地していない。車両渡りケーブル６０ｂの向きや車両２０１の向きが変わっても同じ接続状態になるため、列車２００の連結運用の際に、車両渡りケーブル６０ｂや車両２０１の向きを考慮する必要はないが、十分な外部ノイズ遮蔽効果が得られない点では、図１０、図１１に示す接続状態と同様である。

図１３及び図１４は、本発明の列車情報送受信システム２０５の実施の形態を示す図である。図１３に示すように、夫々の車両２０１、２０１の両端部に夫々設置された第１、第２の車両側コネクタ２１ａ、２２ａは、車両２０１、２０１の車体１０１、１０１にシールド接地線１００、１００を介して接地された夫々の接地端子２１ｂ、２２ｂ及び夫々２個（複数）の信号伝送路端子２１ｃ、２２ｃを有している。

第１、第２の車両内配線ケーブル２１、２２は、第１、第２の車両側コネクタ２１ａ、２２ａ夫々の２個（複数）の信号伝送路端子２１ｃ、２２ｃと情報送受信装置１０とを夫々接続する複数の信号伝送路２５、２５、及び車両２０１、２０１の車体１０１、１０１に接地され複数の信号伝送路２５、２５をシールドするシールド層２６、２６を有している。

車両渡りケーブル６０は、両端部に、第１、第２の車両側コネクタ２１ａ、２２ａの接地端子２１ｂ、２２ｂ及び複数の信号伝送路端子２１ｃ、２２ｃと夫々嵌合可能な渡り接地端子６１ｂ、６２ｂ及び複数の渡り信号伝送路端子６１ｃ、６２ｃを夫々有する第１、第２の渡りコネクタ６１、６２が夫々装着され、また、第１、第２の渡りコネクタ６１、６２の複数の渡り信号伝送路端子６１ｃ、６２ｃ同士を接続する複数の渡り信号伝送路８５、８５、及び複数の渡り信号伝送路８５、８５をシールドし第１、第２の渡りコネクタ６１、６２の夫々の渡り接地端子６１ｂ、６２ｂの一方にのみ接続されたシールド層８６を有するツイストペア電線８０を備えている。

すなわち、図１３に示す実施の形態の列車情報送受信システム２０５は、ツイストペア電線８０のシールド層８６を、車両渡りケーブル６０の一方（第１）の渡りコネクタ６１の渡り接地端子６１ｂに接続し、他方（第２）の渡りコネクタ６２の渡り接地端子６２ｂには接続していない。

一方、車両２０１、２０１側では、車体１０１、１０１に接地されたシールド接地線１００、１００が、夫々車両側コネクタ２１ａ、２２ａの接地端子２１ｂ、２２ｂに接続されている。この状態で、車両渡りケーブル６０の第１、第２の渡りコネクタ６１、６２を、夫々第１、第２の車両側コネクタ２１ａ、２２ａに接続すると、シールド層８６は、片方の車体１０１にのみ接続される。

図１４は、車両渡りケーブル６０を、図１３に示す接続状態と逆向きに接続した状態を示しており、この状態でも、シールド層８６は、片方の車体１０１にのみ接続される。このように、車両渡りケーブル６０及び車両２０１、２０１の向きを考慮しなくても、車両渡りケーブル６０のシールド層８６を、片方の車体１０１にのみ接地させることができる。

なお、車両渡りケーブル６０の渡り信号伝送路としては、ツイストペア電線８０の替わりに、シールド電線３３を複数本用いるようにしてもよい。

実施の形態の列車情報送受信システム２０５によれば、別々の車両２０１、２０１に搭載された情報送受信装置１０、１０同士が、車両渡りケーブル６０を経由して情報を伝送するときにも、車両渡りケーブル６０の向きや、車両２０１、２０１の向きを考慮せずとも、十分な外部ノイズ遮蔽効果を確保して、従来よりも高速な情報伝送が可能である。

以上のように、本発明にかかる列車情報送受信システムは、車両編成が替わる列車の列車情報送受信システムとして有用である。

代表的な列車情報送受信システムの構成を示す図である。 列車情報送受信システムの伝送路の構成を示す図である。 実施の形態の車両渡りケーブルの断面図である。 非シールド電線の断面図である。 シールド電線の断面図である。 シールドされたツイストペア電線の断面図である。 シールドされたツイストペア電線の断面図である。 一般的な列車情報送受信システムを示す図である。 一般的な列車情報送受信システムを示す図である。 一般的な列車情報送受信システムを示す図である。 一般的な列車情報送受信システムを示す図である。 一般的な列車情報送受信システムを示す図である。 本発明の列車情報送受信システムの実施の形態を示す図である。 本発明の列車情報送受信システムの実施の形態を示す図である。

符号の説明

１０ 情報送受信装置
１１ 伝送路
２１ 第１の車両内配線ケーブル（ツイストペア電線）
２１ａ 第１の車両側コネクタ
２１ｂ 接地端子
２１ｃ 信号伝送路端子
２２ 第２の車両内配線ケーブル（ツイストペア電線）
２２ａ 第２の車両側コネクタ
２２ｂ 接地端子
２２ｃ 信号伝送路端子
２４，３９，８４ シース（保護被覆）
２５，３５，８５ 電線
２６，３６，８６ シールド層（遮蔽層）
２７，３７，３８，８７ 絶縁層
３２ 非シールド電線
３３ シールド電線
６０ 車両渡りケーブル
６１ 第１の渡りコネクタ
６１ｂ 渡り接地端子
６１ｃ 渡り信号伝送路端子
６２ 第２の渡りコネクタ
６２ｂ 渡り接地端子
６２ｃ 渡り信号伝送路端子
８０ シールドされたツイストペア電線
１００ シールド接地線
１０１ 車体
２００ 列車
２０１ 車両
２０５ 列車情報送受信システム

Claims (3)

1. １列車を構成する複数の車両の夫々に搭載され、相互に連携して列車情報処理を行なう情報送受信装置と、
   前記夫々の車両の両端部に夫々設置され、前記車両に接地された接地端子及び複数の信号伝送路端子を夫々有する第１、第２の車両側コネクタと、
   前記第１、第２の車両側コネクタ夫々の複数の信号伝送路端子と前記情報送受信装置とを夫々接続する複数の信号伝送路、及び前記車両に接地され該複数の信号伝送路をシールドするシールド層を有する第１、第２の車両内配線ケーブルと、
   両端部に、前記第１、第２の車両側コネクタの接地端子及び複数の信号伝送路端子と夫々嵌合可能な渡り接地端子及び複数の渡り信号伝送路端子を夫々有する第１、第２の渡りコネクタが夫々装着され、該第１、第２の渡りコネクタの複数の渡り信号伝送路端子同士を接続する複数の渡り信号伝送路、及び該複数の渡り信号伝送路をシールドし前記第１、第２の渡りコネクタの夫々の渡り接地端子の一方にのみ接続されたシールド層を有する車両渡りケーブルと、
   を備えることを特徴とする列車情報送受信システム。
2. 前記第１、第２の車両内配線ケーブル及び車両渡りケーブルは、信号伝送路としてツイストペア電線を有することを特徴とする請求項１に記載の列車情報送受信システム。
3. 前記第１、第２の車両内配線ケーブル及び車両渡りケーブルは、信号伝送路として複数本のシールド電線を有することを特徴とする請求項１に記載の列車情報送受信システム。

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