JP2014023004A - 情報伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信相手の車両機器の数が多い場合や伝送周期が短いデータが多い場合に、単位時間当たりに処理すべきパケット数が増大し、伝送処理性能の低い車両機器ではパケットの取りこぼしが発生することを回避するため、イーサネットハブなどの汎用技術を適用しつつ、伝送処理性能の低い車両機器でもパケットの取りこぼしを回避することが可能な情報伝送システムを提供すること。
【解決手段】前記中継装置には情報伝送装置が接続され、中継装置が中継したデータを受信し、受信した複数の前記特別データを連結して１個あるいは受信した前記特別データの数より少ない数のデータに集約し、前記集約したデータに宛先情報を付加して前記中継装置へ送信し、前記中継装置は前記集約したデータを付加された宛先情報に基づいて中継する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鉄道車両に搭載する情報伝送システムに関する。

鉄道分野では車両の情報伝送システムの性能向上が必須となっており、インターネットなどの情報分野の汎用技術、例えばイーサネット（登録商標）やＴＣＰ／ＩＰおよびその関連技術などを鉄道分野向けに応用する手法が主流である。

鉄道車両の情報伝送システムに情報分野の汎用技術を適用する方法としては、例えば、特許文献１に記載の電気車の車両情報装置が知られている。

各車両に配置したハブ（イーサネットハブ）を１列にイーサネットで接続し幹線伝送路とし、各車両内で前記ハブに車両機器を直接イーサネットで接続して支線伝送路とし、前記幹線伝送路と前記支線伝送路と前記ハブを介して車両機器間でパケットを送受信することにより、車両機器間のデータ伝送遅延時間を低減しスループットの高いデータ伝送を行うことができるものであった。

特許第３７３００８０号公報

特許文献１記載の技術では、ハブはパケットを幹線伝送路と支線伝送路の間でそのまま中継するだけなので、車両機器はハブから中継される自機器宛のパケットを全て個別に受信する必要がある。

通信相手の車両機器の数が多い場合や伝送周期が短いデータが多い場合に、単位時間当たりに処理すべきパケット数が増大し、伝送処理性能の低い車両機器ではパケットの取りこぼしが発生するという問題がある。

そこで本発明では、イーサネットハブなどの汎用技術を適用しつつ、車両機器で単位時間当たりに処理するパケット数を低減させることが可能な情報伝送装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、車両間でデータを中継あるいは送受信する目的で車両に中継装置を設け、前記中継装置は、他の車両に設置された各中継装置とそれぞれ幹線伝送路により接続される。また、前記中継装置は、車両内に設置された電動機やブレーキなど列車走行機能を制御する車両機器や空調や車内灯など列車走行以外の機能を制御する車両機器などとは支線伝送路により接続される。編成内に搭載された複数の前記中継装置の内の少なくとも１台には情報伝送装置が接続され、前記情報伝送装置は、中継装置が中継したデータを受信し、受信した複数の前記特別データを連結して１個あるいは受信した前記特別データの数より少ない数のデータに集約し、前記集約したデータに新たな宛先情報を付加して前記中継装置へ送信する。

本発明では、車両機器で単位時間当たりに処理するパケット数を減らすことにより受信処理負荷を低減できる。そのため、車両増結や機能追加により編成全体の車両機器数が増え、それに伴い伝送するデータ数が増加した場合であっても、車両機器が受信するパケット数の増加を抑え、受信処理負荷の増加を抑えることができる。

本発明の１実施形態に係る情報伝送システムの構成を示す図である。 本発明の１実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。 本発明の１実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。 本発明の１実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。 本発明の１実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。 本発明の１実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。 本発明の第４の実施形態における情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。 本発明の第５の実施形態における情報伝送システムの構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態における一動作例を示す図である。 本発明の第５の実施形態における他の一動作例を示す図である。 本発明の第５の実施形態における他の一動作例を示す図である。 本発明の第５の実施形態における他の一動作例を示す図である。 本発明の第１〜第４の実施形態における情報伝送装置の構成例を示す図である。 本発明の第５の実施形態における情報伝送装置の構成例を示す図である。 本発明の１実施形態に係る情報伝送装置の動作を示す図である。 本発明の１実施形態に係る情報伝送装置の動作を示す図である。 本発明の１実施形態に係る情報伝送システムの構成とデータの流れを示す図である。 本発明の第４の実施形態における情報伝送装置３のデータ振分け動作を示す図である。

以下に、本発明を実施するための複数の実施形態について、それぞれ図面を用いて説明する。

〔第１の実施形態〕
第１の実施形態について説明する。
まず、図１に、第１の実施形態に係る情報伝送システムの一構成例を示す。
図１における情報伝送システムでは、列車の編成は連結された複数の車両１から構成される。各車両１は、車両間でデータを送受信あるいは中継するための中継装置２と、各車両１の中継装置２同士を接続する幹線伝送路９と、各車両内に設置された車両機器６と、中継装置２と車両機器６を接続する支線伝送路９９を含む構成とする。さらに、複数の中継装置２の少なくとも１台には、編成内の各車両機器６に対する制御指令データを生成して送信する機能と各車両機器６の動作状況が記録されたモニタデータを受信する機能を持つ中央制御装置６０、および情報伝送装置３が接続された構成とする。ここで、車両機器６とは、電動機や電力変換器やブレーキ装置などの車両走行に関する機器、放送装置や車内灯や空調装置やモニタなどの乗客サービスに関する機器、また中央制御装置６０、を含む意味で用いる。

なお、情報伝送装置３は全車両に接続されていてもよいし、必要のある車両に限定して接続してもよい。以下に説明する図では、情報伝送装置３を必要のある車両に限定して搭載している、つまり編成内の一部の車両に搭載している図もあるが、必ずしもその限りではない。また、中央制御装置６０は、編成内のいずれかの一車両に１台搭載してもよいし、冗長化のために一車両に複数台搭載してもよいし、複数の車両に搭載してもよい。

本実施形態では、例として、幹線伝送路９および支線伝送路９９はＩＥＥＥ８０２.３規格準拠のＬＡＮを使用し、前記中継装置２としては、ＩＥＥＥ８０２.３規格準拠のＬＡＮで使用されるスイッチングハブあるいはレイヤ３スイッチを使用することとし、前記中継装置２は、特定の宛先情報を有するパケットを特定の中継先ポートに中継する固定設定ができる機能を有するものとする。このような機能は、例えば、Cisco社のCatalyst2950やアライドテレシス社のCentreCOM IA810M、CentreCOM x610Seriesなどに実装されているStatic MAC Address設定機能を使用すれば実現できる。本願において、パケットとはデータ及びデータの宛先情報を有するものとする。

次に、情報伝送装置３の構成の一例を図１３に示す。
図１３において、情報伝送装置３は、受信したデータの演算処理を行い送信すべきデータを生成して送信するＣＰＵやキャッシュメモリや主記憶メモリなどを有する演算装置２０００と、演算装置２０００の送受信データを蓄積し、処理プログラムや初期設定情報やログ情報などを蓄積しておくハードディスクやシリコンディスクや不揮発性メモリなどの記憶装置２００３と、伝送路９あるいは９９を介して接続相手の中継装置２との間のパケット送受信のインタフェース機能を持つ伝送路インタフェース装置２００１と、を有している。さらに、必要であれば、アドレスや伝送路の動作モードなどの初期設定項目を入力するスイッチやキーボードなどの入力装置２００４、設定項目の確認や動作状態やログ情報を表示する発光ダイオード（ＬＥＤ）や液晶表示器（ＬＣＤ）などの出力装置２００５を、さらに実装してもよい。

ところで、列車内では、中央制御装置６０から周期的に他の車両機器６に制御指令データを送信し、その応答として他の各車両機器６から中央制御装置６０へ自機器の動作状況が記録されたモニタデータを周期的に送信する。前記制御指令データと前記モニタデータを総称して周期データと称す。周期データの伝送周期は送受信されるデータの内容により異なり、数ミリ秒程度から数秒程度まで多様である。さらに、障害発生などある特定のイベント発生時には、前記周期データとは別に、イベント発生に応じて生成されたデータが車両機器６から送信される。

なお、上述の「データ」はＭＡＣフレームのデータ部、あるいはＩＰパケットのデータ部、あるいはＴＣＰパケットやＵＤＰパケットのデータ部に搭載してもよい。以下の説明でも同様である。

また、列車内のパケットの流れは、１台あるいは少数の中央制御装置６０と多数の他の車両機器６との間のパケット送受信となるため、特許文献１などのような従来技術では中央制御装置６０にパケットが集中し送受信負荷が増大する。

そこで、情報伝送装置３において、支線伝送路９９から受信した中央制御装置６０向けデータのうち、データ伝送周期がある一定値より短いデータを特別データと定義し、複数の特別データを集約して集約データを生成し、前記集約データを有するパケットを支線伝送路９９へ送信する。情報伝送装置３から送信された前記集約データを有するパケットは中継装置２を経由して中央制御装置６０へ中継される。

この時のパケットの流れを図２に示す。図２は、図１に示した伝送システムをパケットが伝送される経路と情報伝送装置３におけるデータ集約処理を表しており、前記特別データに該当するデータを有するパケットの経路を実線８００で、前記特別データに該当しないデータを有するパケットの経路を一点鎖線８１０で示している。すなわち、各車両１の車両機器６（中央制御装置６０を除く）から送信された周期データのうち、中継装置２は前記特別データを含むパケットを情報伝送装置３へ中継する。図１５に示すように、情報伝送装置３は、ある一定周期、例えば特別データの伝送周期に等しい周期で、受信した複数のパケットに含まれる特別データ８０００を、１個あるいは元の特別データの数より少ないデータに集約した集約データ８０１０を生成し、新たな宛先情報８０１１を付加して、中継装置２へ送信する。前記特別データの集約処理は、図１３の演算装置２０００において実施する。中継装置２において、前記集約データ８０１０に付加されている前記新たな宛先情報８０１１にしたがって、前記集約データ８０１０は中央制御装置６０へ向けて中継される。

なお、前記宛先情報８０１１は中央制御装置６０のユニキャストアドレスであるか、中央制御装置６０が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子でもよいし、あるいはブロードキャストアドレスでもよい。また、集約データ８０１０に対して、集約したデータ内容、例えば個々の特別データの送信元である車両機器の情報やデータの並びの順序やデータ長を、前記宛先情報８０１１と共に付加してもよい。また、集約した個々の特別データそれぞれに対して、周期的に正常に受信できているか否か（あるいは伝送停止しているか否か）、あるいは伝送路ノイズなどによるビットエラーの発生有無（すなわちデータが有効あるいは無効）を検出して、その検出結果を前記宛先情報８０１１と共に付加してもよい。

ここで、中継装置２が前記特別データを情報伝送装置３へ中継するために、前記特別データを送信する各車両機器６が前記特別データに付加する宛先情報は、情報伝送装置３のユニキャストアドレスでもよいし、情報伝送装置３が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子でもよい。

なお、前記特別データに該当しないデータは、情報伝送装置３を経由せず、中継装置２により、そのデータに付加された宛先情報に対応した出力ポートへ中継される。

ところで、情報伝送装置３のユニキャストアドレスあるいは情報伝送装置３が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子を、各車両１の車両機器６が認識する方法として、予め各車両機器６にそれらアドレス情報を設定しておく方法もあるが、情報伝送装置３が自ら車両機器６へ通知する方法もある。

すなわち、システム立ち上げ時、あるいは定期的に、あるいは車両機器からの要求があった時に、情報伝送装置３が車両機器６に向けて前記アドレス情報を通知するデータをブロードキャストあるいはマルチキャストで送信する。車両機器６は情報伝送装置３から通知されたアドレス情報に基づいて前記特別データを送信すればよい。

また、図６に示すように、各車両１の中継装置２に情報伝送装置３を接続し、情報伝送装置３が車両機器６に対するＩＰアドレス付与機能を持ち、情報伝送装置３がパケット７００を送信することにより車両機器６にＩＰアドレスを付与する際に、付与するＩＰアドレスの情報を有するパケット７００に、ＩＰアドレスの情報と共に、特別データの宛先情報を搭載することにより、ＩＰアドレスの情報と特別データの宛先情報を通知する方法でもよい。ＩＰアドレス付与機能としては、例えば、ＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）を使用する方法でもよい。さらに、特別データに該当しないデータの送り先である宛先情報を一緒に通知してもよい。なお、前記宛先情報とは、ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ識別子、ポート番号などでもよい。これは、他の実施形態の説明でも同様である。

ところで、上述で、伝送周期がある一定値より短い周期パケットが有するデータを特別データと定義したが、前記「一定値」（Ｐとする）の決定方法として、特別データをやり取りする車両機器の間の往復経路の途中で、データが集約される回数（Ｎとする）と、データを集約する周期（Ｔとする）と、予め規定された応答時間（Ｒとする）から算出する方法がある。すなわち、データを集約する周期がＴの場合、情報伝送装置３が集約前のデータを受信して集約後にデータを送信するまでの遅延時間の最大値がＴとなることから、
Ｔ×Ｎ≦Ｒ （式１）
を満たすＴに対して、
Ｐ≦Ｔ （式２）
を満たすＰを前記一定値として決定することができる。ここで、Ｐ＝Ｔとして、（式１）より、
Ｐ＝Ｒ÷Ｎ （式３）
なるＰを前記一定値として決定してもよい。

また、前記「一定値」Ｐの別の決定方法として、宛先の車両機器が単位時間当たりに受信処理可能なパケット数（Ｄとする）と、送信元の車両機器が単位時間当たりに送信するパケット数から算出する方法も考えられる。

すなわち、送信元の車両機器が送信する単位時間当たりの送信パケット数を大きい順にｔ１、ｔ２、・・・、ｔｋとし、前記単位時間当たりの送信パケット数（ｔ１〜ｔｋ）で送信する車両機器の数をそれぞれｎ１、ｎ２、・・・、ｎｋとする。

一方、Σｄ１〜Σｄｋを、
Σｄ１＝ｔ１＋（ｎ２×ｔ２）＋・・・＋（ｎｋ×ｔｋ）
Σｄ２＝ｔ１＋ｔ２＋・・・＋（ｎｋ×ｔｋ）
・・・
Σｄｋ＝ｔ１＋ｔ２＋・・・＋ｔｋ （式４）
と定義すると、
Ｄ≧Σｄｍ （式５）
を満たすｍ（１≦ｍ≦ｋ）に関するｔｍを求め、
Ｐ≧［単位時間］÷ｔｍ （式６）
を満たすＰを前記一定値として決定することができる。ここで、
Ｐ＝ｔｍ（式７）
なるＰを前記一定値として決定してもよい。

上述の通り、（式３）や（式７）などで前記「一定値」Ｐを決定すると、次は、中継装置２が集約対象の特別データとして伝送周期Ｐ以下の周期データを情報伝送装置３の接続された支線伝送路９９へ中継できるように、伝送周期Ｐ以下の周期データの宛先情報を決定する必要がある。例えば、伝送周期Ｐ以下の周期データの宛先情報を情報伝送装置３を示すユニキャストアドレスとするか、集約対象となる特別データであること示すマルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子とすることができる。前記宛先情報を前記マルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子とした場合は、中継装置２に前記マルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子が宛先情報である特別データは、情報伝送装置３が接続された出力ポートへ中継するように設定すればよい。

なお、各車両機器の送信する周期データの伝送周期が一意に決まっている場合は、周期データの宛先情報を送信元車両機器の種類を示すマルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子にしておき、中継装置２に前記マルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子が宛先情報である特別データは、情報伝送装置３が接続された出力ポートへ中継するように設定すればよい。

また、図２では、特別データを集約する情報伝送装置３と集約したデータの宛先である車両機器（中央制御装置６０）が同一車両にあるとして示されているが、図１７に示すように、特別データを集約する情報伝送装置３と集約したデータの宛先である車両機器（中央制御装置６０）が異なる車両にあっても構わない。これは、他の実施形態でも同様である。

以上、第１の実施形態について説明した。以上に述べたことにより、本発明では、イーサネットハブなどの汎用技術を適用しつつ、通信相手の車両機器の数が多い場合や伝送周期が短いパケットを多数受信する場合など、受信側の車両機器のパケット受信負荷が大きくなる場合に、それら複数のパケットのデータを情報伝送装置で集約してパケット数を減らして受信側の車両機器へ伝送することにより、伝送処理性能の低い車両機器に対して受信処理負荷を低減できる。さらに、車両増結や機能追加により編成全体の車両機器数が増え、それに伴い伝送するデータ数が増加しても、車両機器が受信するパケット数の増加を抑え、受信処理負荷の増加を抑えることができる。

〔第２の実施形態〕
上述の第１の実施形態、すなわち、図２に示す伝送方法では、ある１個の情報伝送装置３に、複数の車両１に搭載された多数の車両機器６からの特別データを有するパケットが集中し、情報伝送装置３の送受信処理能力が不足する可能性がある。

そこで、第２の実施形態では、複数の情報伝送装置３で集約処理機能を分散処理する伝送方法について述べる。

まず、集約処理機能を負荷分散する例を図４に示す。各装置の動作は第１の実施形態と同様であるが、図４では各車両１の情報伝送装置３が、自車両内に接続された車両機器６（中央制御装置６０を除く）から送信される特別データを集約して一つまたは受信時よりも少ない数のパケットとして中央制御装置６０へ送信する。

車両機器６は、自車両の中継装置２に接続された情報伝送装置３のユニキャストアドレスあるいは情報伝送装置３が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子を認識する方法は第１の実施形態と同様であり、特別データに宛先情報として付加する。各車両１の中継装置２は、前記宛先情報が付加された特別データを自号車の情報伝送装置３が接続された出力ポートへ中継するように設定される。

さらに、中央制御装置６０の受信負荷を図４の実施例よりもさらに減少させる方法を図５に示す。図５では、各車両１の情報伝送装置３が送信した集約データを、ある車両１に搭載された情報伝送装置３が受信し、全車両分の集約データを再集約して中央制御装置６０に送信する。各車両１の情報伝送装置３は、再集約する情報伝送装置３を示すユニキャストアドレスあるいは情報伝送装置３が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはＶＬＡＮ識別子を宛先情報として集約データに付加して送信する。

また、図４および図５では、集約したデータを中央制御装置６０へ送信する情報伝送装置３と集約したデータの宛先である中央制御装置６０が同一車両にあるとして示されているが、第１の実施形態の図１７と同様に、第２の実施形態においても、集約したデータを中央制御装置６０へ送信する情報伝送装置３と集約したデータの宛先である車両機器（中央制御装置６０）が異なる車両にあっても構わない。

以上、第２の実施形態について説明した。以上に述べたことにより、本発明では、複数の情報伝送装置３で集約処理を分散処理するため、情報伝送装置３の１個当たりの集約処理負荷が低くなり、情報伝送装置３の演算装置２０００の処理性能が低くても処理可能となるため、情報伝送装置３の部品コストを低減することができる。

〔第３の実施形態〕
上述の第１、第２の実施形態では、主に中央制御装置６０の受信処理負荷を低減するために情報伝送装置３が特別データの集約処理を行う実施例について説明したが、中央制御装置６０以外の他の車両機器６を対象にした特別データの集約処理も考えられる。その例を図３に示す。図３では、中央制御装置６０以外の車両機器６の受信処理負荷を低減するために情報伝送装置３が特別データの集約処理を行っている。このような場合でも、第１、第２の実施形態の説明における「中央制御装置６０」を「他の車両機器６」に置き換えたものと同じであるが、特別データの宛先となる他の車両機器６が複数あり、それぞれの車両機器６で集約する特別データが異なる場合がある。つまり、特別データの宛先となる車両機器毎に、別個に集約処理をして集約データを送信することになる。図３では、両端の車両に搭載された車両機器６及び中央制御装置６０から送信された特別データが、情報伝送装置３でデータ集約されて中央の車両に搭載された二つの車両機器６に集約データを送信する例を示している。

そこで、第３の実施形態では、情報伝送装置３は、図１６に示すように、各車両機器別に特別データを集約して送信する。すなわち、図１６では、第１の車両機器、第２の車両機器の２個に対して、情報伝送装置３が中継装置２から受信した前記第１の車両機器、第２の車両機器宛の特別データを、それぞれ個別に集約して宛先情報を付加して、中継装置２へ送信している。

具体的には、中継装置２を介して複数の車両機器６から複数の特別データを受信する。この特別データは、データ８０００（Ａ〜Ｄ）とデータの宛先情報８００１（第１、第２）を有している。複数の特別データが、第１と第２の２種類の宛先情報を有している場合には、情報伝送装置３は宛先情報毎にデータ集約を行って、特別データを有するパケットの受信数よりも少ない数のパケットとして集約データを生成して、中継装置２へ出力する。

以上、第３の実施形態について説明した。以上に述べたことにより、本発明では、１個の情報伝送装置が複数の車両機器を宛先とする特別データを宛先毎に集約することにより、複数の車両機器が混在する車両でも、個々の車両機器の受信処理負荷を低減することができる。

〔第４の実施形態〕
上述の実施形態では、情報伝送装置３は特別データを集約する機能を有する例を説明したが、列車内の特定の車両機器、例えば中央制御装置６０の代理装置として、宛先情報を修正する機能を更に持つことも可能である。

そこで、第４の実施形態では、前記ある特定の車両機器の例として中央制御装置６０を考え、その代理装置としてデータ集約及びデータ振分け機能を有する情報伝送装置３に関して述べる。

図７に情報伝送装置３が代理装置として機能する場合のデータの伝送経路を示す。図７では、中央制御装置６０としての機能を、第１の中央制御装置６１と第２の中央制御装置６２に分散実装している。例えば、第１の中央制御装置６１は走行制御機能を、第２の中央制御装置６２は放送制御機能を分担する、などである。ただし、図７は、中央制御装置６０としての機能を２個の装置に機能分散している例であるが、３個以上の装置に機能分散してもよい。

図１８に、本実施例における情報伝送装置３のデータ集約及びデータ振分けの具体例を示す。図１８に示すように、他の車両機器６からは各データ８１００（Ａ〜Ｄ）に宛先情報８１０１（中央制御装置６０宛）を付加したパケットが送られてくる。各データ８１００の内部には、データ本体８１０５と、前記データ本体が何の機能に関するデータかを示す機能識別子８１０６が含まれる。機能識別子８１０６とは、例えば駆動制御、ブレーキ制御、放送制御などの車両制御に関する機能を表す識別子である。

情報伝送装置３は中継装置２から中央制御装置６０宛のデータ８１００を受信すると、演算装置２０００において、機能識別子８１０６に基づき、この受信したデータ８１００を第１の中央制御装置６１あるいは第２の中央制御装置６２のどちらに振分けるかを判断する。ここでは、図１８におけるデータＡとＣが駆動制御の機能識別子を有し、データＢとＤが放送制御の機能識別子を有する場合を例に説明する。第１の中央制御装置６１は走行制御機能を、第２の中央制御装置６２は放送制御機能を分担しているため、データＡとＣの宛先は第１の中央制御装置、データＢとＤの宛先は第２の中央制御装置と判断される。そして、データＡとＣを集約した集約データ８０１０に第１の中央制御装置の宛先情報を付加したパケット、及びデータＢとＤを集約した集約データ８０１０に第２の中央制御装置の宛先情報を付加したパケットを中継装置２へ送信する。

第４の実施例として、中央制御装置を機能別に複数装置に分散して実装し、情報伝送装置３で各装置にデータ振分けを行う場合を上述したが、以下に、情報伝送装置３のデータ振分け機能の別の適用方法として、中央制御装置６０を冗長化、すなわち同一の機能を有する複数の中央制御装置を主系中央制御装置と従系中央制御装置として実装する場合について説明する。この場合は、情報伝送装置３は、正常時は主系である第１の中央制御装置６１の方へデータを送信し、主系である第１の中央制御装置６１の障害時は従系である第２の中央制御装置６２の方へデータを送信する。つまり、情報伝送装置３の演算装置２０００は、主系である第１の中央制御装置６１の正常／異常に関する情報に基づき、主系である第１の中央制御装置６１が正常である場合は、集約データに宛先情報として第１の中央制御装置６１を付加し、逆に、主系である第１の中央制御装置６１が異常である場合は、集約データに宛先情報として第２の中央制御装置６２を付加する。すなわち、中央制御装置の動作状態を情報伝送装置３に通知することにより、他の車両機器６は中央制御装置の主系と従系の動作状態を意識することなく、同一の宛先にデータを送信することができる。

以上、第４の実施形態について説明した。
以上に述べた通り、本実施形態では、機能分散または冗長化した複数の中央制御装置６１、６２を実装した場合であっても、車両機器６からは１個の中央制御装置６０と認識させることが可能であり、各車両機器６でデータ内容や中央制御装置の状態に応じて宛先情報を変更する必要が無くなり、車両機器６の機能を簡略化することができる。さらに、中央制御装置間で分散する機能を変更した場合や主系となる装置を変更した場合でも、情報伝送装置３の演算装置２０００の振分け機能を変更するだけで済み、他の全ての車両機器６の機能を変更する必要がなくなるため、機能変更や機器増設時の機器改修のコストが軽減できる。

なお、本実施形態では中央制御装置６０の機能分散の例を示したが、中央制御装置に限らず、車両機器６の一つである運転台のモニタ表示機能を複数モニタで分担する場合や、機器の状態監視データを複数の記憶装置で送信元別に分担して記憶させる場合などでも、同様に本発明が適用できる。

〔第５の実施形態〕
上述の各実施形態では、情報伝送装置３と中継装置２とは１本の支線伝送路９９で接続されていたが、幹線伝送路９と支線伝送路９９が異なるＩＰサブネットあるいは異なるＶＬＡＮに属している場合、情報伝送装置がそれぞれのドメインに関して個別に中継装置２と接続していれば、前記特別データなどを、Ｌ３スイッチやルータを介さずに、情報伝送装置を介して両ドメイン間で相互にデータをやり取りさせることができる。なお、前記「ドメイン」とは、ここでは、個々のＩＰサブネット、あるいは個々のＶＬＡＮがカバーする範囲であるブロードキャストドメインを表す総称として用いることにする。

まず、図８に、第５の実施形態に係る情報伝送システムの一構成例を示す。

図８に示すように、第５の実施形態における情報伝送システムは、２つの伝送路とのインタフェースを有する情報伝送装置３０と、情報伝送装置３０と幹線伝送路９のドメインに属する中継装置２のポートを接続する幹線接続伝送路９１と、情報伝送装置３０と支線伝送路９９のドメインに属する中継装置２のポートを接続する支線接続伝送路９９１を有している。情報伝送装置３０および幹線接続伝送路９１および支線接続伝送路９９１以外の構成要素は図１と同じである。ただし、中継装置２は異なるドメイン間で相互にデータを中継する必要があるため、アライドテレシス社のCentreCOM x610Seriesなどのレイヤ３スイッチかルータあるいはゲートウェイなどの中継装置が使用される。

次に、本実施形態における情報伝送装置３０の構成の一例を図１４に示す。
図１４において、情報伝送装置３０は、受信したデータの演算処理を行い送信すべきデータを生成して送信するＣＰＵやキャッシュメモリや主記憶メモリなどを搭載する演算装置２１００と、演算装置２１００の送受信データを蓄積し、処理プログラムや初期設定情報やログ情報などを蓄積しておくハードディスクやシリコンディスクや不揮発性メモリなどの記憶装置２１０３と、幹線接続伝送路９１あるいは支線接続伝送路９９１を介して接続相手の中継装置２との間のデータ送受信のインタフェース機能を持つ２個以上の伝送路インタフェース装置２１０１から構成される。必要であれば、アドレスや伝送路の動作モードなどの初期設定項目を入力するスイッチやキーボードなどの入力装置２１０４と、設定項目の確認や、動作状態やログ情報を表示する発光ダイオード（ＬＥＤ）や液晶表示器（ＬＣＤ）などの出力装置２１０５を実装してもよい。

情報伝送装置３０の機能は、第１、第２、第３、第４の実施形態で述べた情報伝送装置３の集約機能や振分け機能と同じである。

図９は、本実施形態における情報伝送システムの一動作例を示すものである。図９は、図２における情報伝送装置３を情報伝送装置３０に置き換えたものである。他の車両の車両機器６が送信した前記特別データは、幹線伝送路９を経由して中継装置２に送信され、中継装置２により幹線接続伝送路９１へ中継され、情報伝送装置３０が受信する。また、自車両の車両機器６が送信した前記特別データは、支線伝送路９９を経由して中継装置２に送信され、中継装置２により支線接続伝送路９９１へ中継され、情報伝送装置３０が受信する。情報伝送装置３０は第１の実施形態と同様に特別データの集約処理を行った後、集約データを宛先の車両機器（第１の実施形態では中央制御装置６０）へ向けて支線接続伝送路９９１に送信する。

なお、前記特別データに該当しないデータは、情報伝送装置３０を経由せず、中継装置２により、そのデータに付加されている宛先情報に対応した出力ポートへ中継される。

次に、図１０は、本実施形態における情報伝送システムの他の一動作例を示すものである。図１０は、図４および図５における情報伝送装置３を情報伝送装置３０に置き換えたものである。自車両の車両機器６が送信した前記特別データは、支線伝送路９９を経由して中継装置２に送信され、中継装置２により支線接続伝送路９９１へ中継され、情報伝送装置３０が受信する。情報伝送装置３０は、第２の実施形態と同様に特別データの集約処理を行った後、集約データを宛先の車両機器（第２の実施形態の図４においては中央制御装置６０、図５においては他の車両の情報伝送装置３）へ向けて幹線接続伝送路９１あるいは支線接続伝送路９９１に送信する。

なお、前記特別データに該当しないデータは、情報伝送装置３０を経由せず、中継装置２により、そのデータに付加されている宛先情報に対応した出力ポートへ中継される。

次に、図１１は、本実施形態における情報伝送システムの他の一動作例を示すものである。図１１は、図３における情報伝送装置３を情報伝送装置３０に置き換えたものである。他の車両の車両機器６が送信した前記特別データは、幹線伝送路９を経由して中継装置２に送信され、中継装置２により幹線接続伝送路９１へ中継され、情報伝送装置３０が受信する。情報伝送装置３０は、第１の実施形態と同様に特別データの集約処理を行った後、特別データの宛先情報と同一の宛先情報を集約データに付加して、車両機器（第１の実施形態では自車両内の車両機器６）へ向けて支線接続伝送路９９１に送信する。

なお、前記特別データに該当しないデータは、情報伝送装置３０を経由せず、中継装置２により、そのデータに付加されている宛先情報に対応した出力ポートへ中継される。

次に、図１２は、本実施形態における情報伝送システムの他の一動作例を示すものである。図１２は、図７における情報伝送装置３を情報伝送装置３０に置き換えたものである。他の車両の車両機器６が送信したデータは、幹線伝送路９を経由して中継装置２に送信され、中継装置２により幹線接続伝送路９１へ中継され、情報伝送装置３０が受信する。また、同一車両の車両機器６が送信したデータは、支線伝送路９９を経由して中継装置２に送信され、中継装置２により支線接続伝送路９９１へ中継され、情報伝送装置３０が受信する。情報伝送装置３０は第４の実施形態と同様にデータの集約処理及びデータの振分け処理を行った後、集約データとデータ振分け処理で付加された宛先情報を有するパケットを車両機器（第４の実施形態では第１の中央制御装置６１あるいは第２の中央制御装置６２）へ向けて幹線接続伝送路９１あるいは支線接続伝送路９９１に送信される。

以上、第５の実施形態について説明した。

以上に述べたことにより、本発明では、幹線伝送路９と支線伝送路９９が異なるドメインに属している場合、情報伝送装置３０を中継装置２の幹線伝送路９側のドメインに属するポートと支線伝送路９９側のドメインに属するポートの双方に接続し、単位時間当たりの伝送データ量が多い前記特別データのドメイン間相互の中継処理を、前記特別データの処理に特化した情報伝送装置３０にて処理させれば、中継装置２の中継処理負荷が軽減できる。

また、幹線伝送路９と支線伝送路９９が異なるドメインに属している場合でも、機能分散や冗長化による複数の車両機器を、情報伝送装置３０が前記複数の車両機器の代理装置として機能することにより、他の車両機器６からは１個の車両機器と認識させることが可能であり、各車両機器６でデータ内容や中央制御装置の状態に応じて宛先情報を変更する必要が無くなり、車両機器６の機能を簡略化することができる。また、複数の車両機器間で分散する機能を変更した場合や、冗長化装置で主系から従系へ交代が発生した場合でも、情報伝送装置３の演算装置２０００の振分け機能を変更するだけで済み、他の全ての車両機器の機能を変更する必要がなくなるため、機能変更や機器増設時の機器改修のコストが軽減でき、中央制御装置などの冗長化構成にも柔軟に対応できる。

１ 車両
２ 中継装置
３、３０ 情報伝送装置
６ 車両機器
９ 幹線伝送路
６０、６１、６２ 中央制御装置
９１ 幹線接続伝送路
９９ 支線伝送路
７００ パケット
８００ 特別データに該当するデータの伝送経路と伝送方向
８１０ 特別データに該当しないデータの伝送経路と伝送方向
９９１ 支線接続伝送路
２０００、２１００ 演算装置
２００１、２１０１ 伝送路インタフェース装置
２００３、２１０３ 記憶装置
２００４、２１０４ 入力装置
２００５、２１０５ 出力装置
８０００、８１００ データ
８００１、８０１１、８１０１、８１０２、８１０３ 宛先情報
８０１０ 集約データ
８１０５ データ本体
８１０６ 機能識別子

Claims (12)

1. 前記複数の車両に搭載されて車両間でデータを中継する中継装置と、
   隣接する車両の前記中継装置同士を接続する幹線伝送路と、
   前記中継装置と車両機器を接続する支線伝送路と、を備え、
   複数の車両機器の間でパケットを送受信する情報伝送システムにおいて、
   前記中継装置は、受信したパケットの宛先情報に基づいて選択される伝送路に前記パケットを送信する中継手段を備え、
   前記中継装置から受信した複数のパケットに含まれる複数のデータを集約して、受信パケットの数よりも少ない数の集約パケットを生成し、当該集約パケットを前記中継装置に送信する情報伝送装置を備えることを特徴とする情報伝送システム。
2. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
   前記情報伝送装置は、伝送周期が特定の伝送周期以下であるパケットを受信して、当該パケットに含まれるデータを集約することを特徴とする情報伝送システム。
3. 請求項２記載の情報伝送システムにおいて、
   前記特定の伝送周期とは、データを送受信する２個の車両機器間の往復経路の途中で、データの集約処理する回数と、予め規定された前記２個の車両機器間の応答時間と、から算出されることを特徴とする情報伝送システム。
4. 請求項２記載の情報伝送システムにおいて、
   前記特定の伝送周期とは、宛先の車両機器が単位時間当たりに受信処理可能なデータ量と、前記宛先の車両機器が受信する複数のデータの各々の単位時間当たりの伝送データ量と、から算出されることを特徴とする情報伝送システム。
5. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
   前記情報伝送装置は、前記情報伝送装置に送信すべき特別データであることを示す情報、あるいは情報伝送装置を示す宛先情報、あるいはデータの伝送周期に関する情報、を有するパケットを受信して、当該パケットに含まれるデータを集約することを特徴とする情報伝送システム。
6. 請求項５記載の情報伝送システムにおいて、
   前記情報伝送装置は、前記情報伝送装置に送信すべき特別データを送信する車両機器に対しては、前記特別データであることを示す情報、あるいは情報伝送装置を示す宛先情報、あるいはデータの伝送周期に関する情報を通知し、前記特別データを送信しない車両機器に対しては、別の車両機器を示す宛先情報を通知することを特徴とする情報伝送システム。
7. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
   前記情報伝送装置は、特定の送信元の車両機器を示す情報を有するパケットを受信して、当該パケットに含まれるデータを集約することを特徴とする情報伝送システム。
8. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
   前記情報伝送装置は、前記中継装置から受信したパケットに含まれる宛先情報に基づいて、当該パケットのデータを宛先別に集約して、集約された宛先別のデータそれぞれに宛先情報を付加したパケットを前記中継装置に送信することを特徴とする情報伝送システム。
9. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
   前記情報伝送装置は、前記集約したデータ送信する際に、個々の前記特別データの受信の有無を判定し、あるいは受信した各特別データが有効であるか無効であるか判定し、前記判定の結果を前記集約したデータと共に送信することを特徴とする情報伝送システム。
10. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
    前記幹線伝送路と前記支線伝送路は異なるサブネットに所属し、
    前記情報伝送装置は、前記異なる各々のサブネットに所属する前記中継装置の出力端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする情報伝送システム。
11. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
    前記幹線伝送路と前記支線伝送路は異なるＶＬＡＮに所属し、
    前記情報伝送装置は、前記異なる各々のＶＬＡＮに所属する前記中継装置の出力端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする情報伝送システム。
12. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
    前記情報伝送装置は、受信したパケットのデータ内容に基づいて、各データの宛先を判断し、当該パケットのデータを宛先別に集約して、集約された宛先別のデータそれぞれに宛先情報を付加したパケットを前記中継装置に送信することを特徴とする情報伝送システム。