JP2016226220A

JP2016226220A - 列車情報システム

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Publication number: JP2016226220A
Application number: JP2015112518A
Authority: JP
Inventors: 勇鶴岡; Isamu Tsuruoka
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: JP6602558B2

Abstract

【課題】編成内の任意の箇所で分割した場合でも、分割後の各編成で編成認識を行うための車両間の伝送路を確立可能とする。【解決手段】列車情報システム１は、各車両に設置された制御装置１１と、制御装置１１を相互に接続する伝送路１０と、伝送路１０の伝送を安定化させるための終端抵抗１６，１８と、伝送路１０を切断して終端抵抗１６，１８を接続させるスイッチ１５，１７と、車両の前方側又は後方側が編成の終端であるか否かを示す終端情報を制御装置１１に設定する設定器１２と、を備え、スイッチ１５，１７は、伝送路１０内において各車両の前方側及び後方側に配置され、終端抵抗１６，１８は、スイッチ１５，１７の投入時に伝送路１０に接続されるようにスイッチ１５，１７と同数配置され、制御装置１１は、終端情報に基づいてスイッチ１５，１７を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両に搭載され、編成状態の認識を行う列車情報システムに関するものである。

鉄道車両に搭載される列車情報システムは、各車両に設置される各種機器の動作状態を監視し、運転台に設置された表示器上に当該機器の動作状態を表示し、監視対象の機器に故障が発生した時には、表示器上に当該故障の状況を表示し、乗務員に対する適切な処置ガイダンスを表示する。また、列車情報システムは、空調装置、照明などのサービス機器に対して設定情報を送出し、対象機器を一括して制御する。

さらに列車情報システムは、運転士による主幹制御器の操作情報に基づき、各車両のＶＶＶＦインバータ装置やブレーキ制御装置に対して、力行指令・ブレーキ指令などを伝達する。

このような列車情報システムは、列車内に構築された通信ネットワークをその基幹系として構成される。鉄道車両においては、列車の分割・併合などによって、編成内の車両の構成が動的に変化するため、これに伴い、当該ネットワークの構成も動的に変化する。

列車を構成する各車両の車種、車両番号、号車、搭載機器の種類、編成における配置（終端又は中間）などの編成情報を収集する処理は、編成認識と呼ばれる。列車情報システムは編成認識により、動的に変化する列車内ネットワークの構成を、自ら認識する（例えば、特許文献１参照）。

図３を参照して、特許文献１に記載の従来の列車情報システムの構成を説明する。図３は、８両編成の列車が４号車と５号車の間で分割され、１号車から４号車により構成されるＡ編成と５号車から８号車により構成されるＢ編成とに分割された場合の列車情報システム２の構成を示している。列車の編成の分割は車庫等で実施され、その際も列車情報システムは継続して使用できる構成とする必要がある。

各車両に設置される制御装置１１は、車両間の伝送を司る送受信回路１１１と、該制御装置１１を統括制御する制御回路１１２と、該制御装置１１に接続される各種機器２１とのインターフェースを担う入出力回路１１３とを備える。各制御装置１１には、各車両の編成情報を設定する設定器１２が接続される。また、制御装置１１−１及び１１−８は中央装置として機能し、乗務員や保守員とのマンマシンインターフェースを司る表示器１３−１及び１３−２がそれぞれ接続される。また、本明細書においては、各車両の前方側を「１側」と記し、後方側を「２側」と記す。

伝送路１０のうちのＡ編成内を引き通す伝送路１０ａの伝送を安定化するために、伝送路１０ａの端部には終端抵抗１６−１及び１６−４が挿入される。同様に、伝送路１０のうちのＢ編成内を引き通す伝送路１０ｂの伝送を安定化するために、伝送路１０ｂの端部には終端抵抗１６−５及び１６−８が挿入される。終端抵抗１６−１及び１６−５は１側の伝送路を切断するように設置され、終端抵抗１６−４及び１６−８は２側の伝送路を切断するように設置される。

特開２０１３−４２６０８号公報

しかしながら、従来の列車情報システム２の構成では、各車両の構成を共通化することができない。また、従来の列車情報システム２の構成では、所定の位置（図３に示した例では４号車と５号車の間）以外で分割した場合には、伝送路を分割位置で切断することができず、分割後の各編成で編成認識を行うための車両間の伝送路を確立できないため、任意の位置で編成を分割することができないという問題があった。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、編成内の任意の箇所で分割した場合でも、分割後の各編成で編成認識を行うための車両間の伝送路を確立することが可能な列車情報システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る列車情報システムは、複数の車両で構成される鉄道車両に搭載され、編成状態の認識を行う列車情報システムであって、各車両に設置された制御装置と、前記制御装置を相互に接続する伝送路と、前記伝送路の伝送を安定化させるための終端抵抗と、前記伝送路を切断して前記終端抵抗を接続させるスイッチと、車両の前方側又は後方側が編成の終端であるか否かを示す終端情報を前記制御装置に設定する設定器と、を備え、前記スイッチは、前記伝送路内において各車両の前方側及び後方側に配置され、前記終端抵抗は、前記スイッチの投入時に前記伝送路に接続されるように前記スイッチと同数配置され、前記制御装置は、前記終端情報に基づいて前記スイッチを制御することを特徴とする。

さらに、本発明に係る列車情報システムにおいて、前記制御装置は、前記終端情報が車両の前方側が編成の終端であることを示している場合には、該車両の前方側に配置されたスイッチを投入し、前記終端情報が車両の後方側が編成の終端であることを示している場合には、該車両の後方側に配置されたスイッチを投入することを特徴とする。

本発明によれば、列車の編成を任意の位置で分割した場合でも、分割後の各編成で編成認識を行うための車両間の伝送路を確立することができ、分割箇所の変更や編成組成変更に容易に対応することができるようになる。

本発明の一実施形態に係る列車情報システムの構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る列車情報システムの編成認識処理に係る通信手順を示す図である。従来の列車情報システムの構成例を示す図である。図３に示す従来の列車情報システムの変形例を示す図である。図４の構成において、３号車と４号車の間で分割した場合の列車情報システムを示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、各車両の構成を共通化することを考える。図４は、各車両の構成を共通化した列車情報システムの構成例を示す図である。図３と同一の構成には同一の符号が付されている。

図４は、図３と同様に、８両編成の列車が１号車から４号車により構成されるＡ編成と、５号車から８号車により構成されるＢ編成とに分割された場合の列車情報システム３の構成を示している。各車両の構成を共通化するため、列車情報システム３は、車両ごとにスイッチ１５及び終端抵抗１６を備える。

Ａ編成ではスイッチ１５−１及び１５−４を制御して、終端抵抗１６−１及び１６−４が挿入される。Ｂ編成ではスイッチ１５−５及び１５−８を制御して終端抵抗１６−５及び１６−８が挿入される。ここで、４号車及び８号車は、２側（後方側）の伝送路１０を切断するように、終端抵抗１６−４及び１６−８を挿入するときに、艤装側の配線接続を変更することで対応している。

図５は、図４の構成において、３号車と４号車の間で分割して、１号車から３号車により構成されるＡ編成と、４号車から８号車により構成されるＢ編成とに分割した場合の列車情報システム３を示すブロック図である。

Ａ編成においては、設定器１２の情報から、自車が編成の終端に位置すると認識した１号車の制御装置１１−１及び３号車の制御装置１１−３は、それぞれのスイッチ１５−１及び１５−３を投入する制御を行う。これにより、伝送路１０を切断するとともに、伝送路１０に終端抵抗１６−１及び１６−３を挿入する。

しかしながら、３号車の制御装置１１−３は、編成端側と反対の１側の伝送路１０を切断することになる。そのため、Ａ編成の伝送路１０ａの端部（３号車の２側）に終端抵抗１６−３が挿入されず、伝送路１０ａはＡ編成内の閉じた伝送路とはならない。

一方、Ｂ編成においては、設定器１２の情報から、自車が編成の終端に位置すると認識した４号車の制御装置１１−４及び８号車の制御装置１１−８は、それぞれのスイッチ１５−４及び１５−８を投入する制御を行う。これにより、伝送路１０を切断するとともに、伝送路１０に終端抵抗１６−４及び１６−８を挿入する。

しかしながら、４号車の制御装置１１−４は、編成端側と反対の２側の伝送路１０を切断することになる。そのため、Ｂ編成の伝送路１０ｂの端部（４号車の１側）に終端抵抗１６−４が挿入されず、伝送路１０ｂはＢ編成内の閉じた伝送路とはならない。

列車情報システム３は、制御電源の投入時点において、列車の編成状態を認識する編成認識処理を行う。しかし、図５に示す構成では、艤装側の配線接続を変更しなければ、Ａ編成内で親局となる１号車の制御装置１１−１は、子局となる３号車の制御装置１１−３が編成の終端であることを認識できず、正常な編成認識処理を実行することができない。また、Ｂ編成内で親局となる４号車の制御装置１１−４は、子局となる８号車の制御装置１１−８が編成の終端であることを認識できず、正常な編成認識処理を実行することができない。

そこで、本発明では、艤装側の配線接続を変更することなく任意の位置で列車の編成を分割可能とするため、図１に示すように列車情報システムを構成する。列車情報システム１は、従来の列車情報システムと同様に、複数の車両で構成される鉄道車両に搭載され、編成認識処理を行う。

図１に示す列車情報システム１は、伝送路１０と、制御装置１１と、設定器１２と、第１スイッチ１５と、第２スイッチ１７と、第１終端抵抗１６と、第２終端抵抗１８とを備える。列車情報システム１は、図４又は図５に示した列車情報システム３と比較して、各車両の１側に第１スイッチ１５及び第１終端抵抗１６を備え、各車両の２側に第２スイッチ１７及び第２終端抵抗１８を備える点が相違する。

伝送路１０は、各制御装置１１を相互に接続する。

制御装置１１は、各車両に設置される。図１では車両が８両の場合を例に説明しているため、制御装置１１−１から１１−８を示している。各制御装置１１は、送受信回路１１１と、制御回路１１２と、入出力回路１１３とを備える。

送受信回路１１１は、車両間で情報の送受信を行うために、情報を伝送路１０を介して他の車両へ送信するとともに、他の車両から伝送路１０を介して情報を受信する。

制御回路１１２は、制御装置１１を統括的に制御する。

入出力回路１１３は、制御装置１１に接続される設定器１２及び各種機器２１とのインターフェースを担う。また、入出力回路１１３は、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１７の投入及び開放を行う。

また、各制御装置１１は、耐ノイズ性に優れたＦＳＫ（周波数シフトキーイング）変調方式を適用した変復調回路を備えて、情報を変調した後に伝送路１０を介して他の車両へ送信するとともに、他の車両から伝送路１０を介して受信した情報を復調するようにしてもよい。

制御装置１１−１及び１１−８は中央装置として機能し、表示器１３−１及び１３−２がそれぞれ接続される。表示器１３は、乗務員や保守員とのマンマシンインターフェースを司る。

第１スイッチ１５は、伝送路１０内において各車両の前方側（１側）に配置され、投入されると、伝送路１０を切断して第１終端抵抗１６を接続させる。第２スイッチ１７は、伝送路１０内において各車両の後方側（２側）に配置され、投入されると、伝送路１０を切断して第２終端抵抗１８を接続させる。第１スイッチ１５、第２スイッチ１７、第１終端抵抗１６、及び第２終端抵抗１８の数は、それぞれ車両数と同じであり、本実施形態ではそれぞれ８個である。

第１終端抵抗１６は、伝送路１０の伝送を安定化させるためのものであり、第１スイッチ１５が投入されると、伝送路１０とグランドの間に接続される。第２終端抵抗１８は、伝送路１０の伝送を安定化させるためのものであり、第２スイッチ１７が投入されると、伝送路１０とグランドの間に接続される。

各種機器２１は、列車情報システム１の監視対象又は制御対象となる各種の機器であり、各制御装置１１に接続される。

設定器１２は、各車両の編成情報を、該設定器１２に接続された制御装置１１に設定する。ここで、編成情報は、各車両の車種、車両番号、号車、搭載機器の種類などの情報、及び車両の前方側又は後方側が編成の終端であるか否かを示す終端情報を含む。本実施形態における終端情報は、車両の前方側（１側）が編成の終端に位置する場合は１、車両の後方側（２側）が編成の終端に位置する場合は２、車両が編成の中間（終端以外）に位置する場合は０とする。

制御装置１１は、終端情報が車両の前方側が編成の終端であることを示している場合には、該車両の前方側に配置された第１スイッチ１５を投入し、終端情報が車両の後方側が編成の終端であることを示している場合には、該車両の後方側に配置された第２スイッチ１７を投入する。以下に具体的に説明する。

図１のＡ編成においては、設定器１２−１により設定される終端情報は１であり、設定器１２−４により設定される終端情報は２である。制御装置１１−１の制御回路１１２−１は、設定器１２−１により設定される終端情報から、制御装置１１−１が設置された車両（１号車）の１側が編成の終端に位置すると認識し、入出力回路１１３−１に第１スイッチ１５−１を投入させるように制御する。制御装置１１−４の制御回路１１２−４は、設定器１２−４により設定される終端情報から、制御装置１１−４が設置された車両（４号車）の２側が編成の終端に位置すると認識し、入出力回路１１３−４に第２スイッチ１７−４を投入させるように制御する。

このようにして伝送路１０ａの端部に第１終端抵抗１６−１及び第２終端抵抗１８−４を挿入することにより、伝送路１０ａは伝送路１０ｂと切断されてＡ編成内の閉じた伝送路となり、Ａ編成における車両間の伝送路が確立される。

図１のＢ編成においては、設定器１２−５により設定される終端情報は１であり、設定器１２−８により設定される終端情報は２である。制御装置１１−５の制御回路１１２−５は、設定器１２−５により設定される終端情報から、制御装置１１−５が設置された車両（５号車）の１側が編成の終端に位置すると認識し、入出力回路１１３−５に第１スイッチ１５−５を投入させるように制御する。制御装置１１−８の制御回路１１２−８は、設定器１２−８により設定される終端情報から、制御装置１１−８が設置された車両（８号車）の２側が編成の終端に位置すると認識し、入出力回路１１３−８に第２スイッチ１７−８を投入させるように制御する。

このようにして伝送路１０ｂの端部に第１終端抵抗１６−５及び第２終端抵抗１８−８を挿入することにより、伝送路１０ｂは伝送路１０ａと切断されてＢ編成内の閉じた伝送路となり、Ｂ編成における車両間の伝送路が確立される。

次に、図１の構成において、３号車と４号車の間で分割して、１号車から３号車により構成されるＡ編成と４号車から８号車により構成されるＢ編成とに分割した場合について説明する。

Ａ編成においては、設定器１２−１により設定される終端情報は１であり、設定器１２−３により設定される終端情報は２である。制御装置１１−１の制御回路１１２−１は、設定器１２−１により設定される終端情報から、制御装置１１−１が設置された車両（１号車）の１側が編成の終端に位置すると認識し、入出力回路１１３−１に第１スイッチ１５−１を投入させるように制御する。制御装置１１−３の制御回路１１２−３は、設定器１２−３により設定される終端情報から、制御装置１１−３が設置された車両（３号車）の２側が編成の終端に位置すると認識し、入出力回路１１３−３に第２スイッチ１７−３を投入させるように制御する。

このようにして伝送路１０ａの端部に第１終端抵抗１６−１及び第２終端抵抗１８−３を挿入することにより、伝送路１０ａは伝送路１０ｂと切断されてＡ編成内の閉じた伝送路となり、Ａ編成における車両間の伝送路が確立される。

Ｂ編成においては、設定器１２−４の終端情報は１であり、設定器１２−８の終端情報は２である。制御装置１１−４の制御回路１１２−４は、設定器１２−４により設定される終端情報から、制御装置１１−４が設置された車両（４号車）の１側が編成の終端に位置すると認識し、入出力回路１１３−４に第１スイッチ１５−４を投入させるように制御する。制御装置１１−８の制御回路１１２−８は、設定器１２−８により設定される終端情報から、制御装置１１−８が設置された車両（８号車）の２側が編成の終端に位置すると認識し、入出力回路１１３−８に第２スイッチ１７−８を投入させるように制御する。

このようにして伝送路１０ｂの端部に第１終端抵抗１６−４及び第２終端抵抗１８−８を挿入することにより、伝送路１０ｂは伝送路１０ａと切断されてＢ編成内の閉じた伝送路となり、Ｂ編成における車両間の伝送路が確立される。

次に、編成認識処理について説明する。列車情報システム１は、従来の列車情報システムと同様に、制御電源の投入時点において、列車の編成状態を認識する編成認識処理を行う。

ここで、車両間伝送系は、各編成内において、先頭車両の制御装置１１を親局とし、その他の車両の制御装置１１を子局とする、マスタ・スレーブ式ネットワークである。すなわち、親局及び各子局は、ポーリング・セレクティングに基づく伝送制御によって親局と各子局間のデータ交換を実現する。

図２は、１号車から４号車により構成されるＡ編成内、及び５号車から８号車により構成されるＢ編成内の編成認識処理において行われる、親局と各子局間の通信手順を示す図である。図中、親局から子局宛て、あるいは子局から親局宛てに送信される通信フレームのフォーマットは、同図の凡例に示す如く、宛先局番、送り元局番、及び電文から構成される。

以下、図２を参照して編成認識処理の通信手順を説明する。制御電源の投入時点において、各制御装置１１の入出力回路１１３は、制御装置１１に接続される設定器１２から編成情報を取得し、制御回路１１２に出力する。制御回路１１２は、終端情報が１である場合には親局であると認識し、終端情報が０又は２である場合には子局であると認識する。Ａ編成においては、１号車に設置される制御装置１１−１が親局となり、２号車から４号車に設置される制御装置１１−２〜１１−４が子局となる。

１号車に設置される親局１１−１の送受信回路１１１−１は、２号車に設置される子局１１−２（局番：２）に対して問い合わせフレームＲＥＱＡ２を送出し、２号車に設置される子局１１−２の送受信回路１１１−２は、自車の編成情報を応答フレームＲＥＳＡ２として返送する。

次に、１号車に設置される親局１１−１の送受信回路１１１−１は、３号車に設置される子局１１−３（局番：３）に対して問い合わせフレームＲＥＱＡ３を送出し、３号車に設置される子局１１−３の送受信回路１１１−３は、自車の編成情報を応答フレームＲＥＳＡ３として返送する。

次に、１号車に設置される親局１１−１の送受信回路１１１−１は、４号車に設置される子局１１−４（局番：４）に対して問い合わせフレームＲＥＱＡ４を送出し、４号車に設置される子局１１−４の送受信回路１１１−４は、自車の編成情報を応答フレームＲＥＳＡ４として返送する。

ＲＥＳＡ４に含まれる編成情報について、終端情報は２であるため、親局１１−１はＡ編成内にはこれ以上の子局は存在しないものと判断し、Ａ編成内の編成認識処理を完了する。

Ｂ編成においては、５号車に設置される制御装置１１−５が親局となり、６号車から８号車に設置される制御装置１１−６〜１１−８が子局となる。

５号車に設置される親局１１−５の送受信回路１１１−５は、６号車に設置される子局１１−６（局番：６）に対して問い合わせフレームＲＥＱＢ６を送出し、６号車に設置される子局１１−６の送受信回路１１１−６は、自車の編成情報を応答フレームＲＥＳＢ６として返送する。

次に、５号車に設置される親局１１−５の送受信回路１１１−５は、７号車に設置される子局１１−７（局番：７）に対して問い合わせフレームＲＥＱＢ７を送出し、７号車に設置される子局１１−７の送受信回路１１１−７は、自車の編成情報を応答フレームＲＥＳＢ７として返送する。

次に、５号車に設置される親局１１−５の送受信回路１１１−５は、８号車に設置される子局１１−８（局番：８）に対して問い合わせフレームＲＥＱＢ８を送出し、８号車に設置される子局１１−８の送受信回路１１１−８は、自車の編成情報を応答フレームＲＥＳＢ８として返送する。

ＲＥＳＢ８に含まれる編成情報について、終端情報は２であるため、親局１１−５はＢ編成内にはこれ以上の子局は存在しないものと判断し、Ｂ編成内の編成認識処理を完了する。

上述したように、本発明の一実施形態に係る列車情報システム１は、車両の前方側又は後方側が編成の終端であるか否かを示す終端情報を制御装置１１に設定し、第１スイッチ１５を伝送路１０内において各車両の前方側に配置し、第２スイッチ１７を伝送路１０内において各車両の後方側に配置し、第１終端抵抗１６を第１スイッチ１５の投入時に伝送路１０に接続されるように第１スイッチ１５と同数配置し、第２終端抵抗１８を第２スイッチ１７の投入時に伝送路１０に接続されるように第２スイッチ１７と同数配置する。このため、本発明によれば、列車の編成を任意の位置で分割した場合でも、終端抵抗を挿入する際に艤装側の配線接続を変更する必要がなくなり、終端抵抗の挿入及び車端側の車両間の伝送路の切断を正しく行うことができる。また、分割後の各編成において車両間の伝送路が確立し、編成認識処理を正しく行うことができる。

本発明によれば、編成を分割する位置の制約がなくなるため、編成認識処理を行う鉄道車両に有用である。

１列車情報システム
１０，１０ａ，１０ｂ伝送路
１１−１〜１１−８制御装置
１２−１〜１２−８設定器
１３−１，１３−２表示器
１５−１〜１５−８第１スイッチ
１６−１〜１６−８第１終端抵抗
１７−１〜１７−８第２スイッチ
１８−１〜１８−８第２終端抵抗
２１−１〜２１−８各種機器
１１１−１〜１１１−８送受信回路
１１２−１〜１２１−８制御回路
１１３−１〜１１３−８入出力回路

Claims

複数の車両で構成される鉄道車両に搭載され、編成状態の認識を行う列車情報システムであって、
各車両に設置された制御装置と、
前記制御装置を相互に接続する伝送路と、
前記伝送路の伝送を安定化させるための終端抵抗と、
前記伝送路を切断して前記終端抵抗を接続させるスイッチと、
車両の前方側又は後方側が編成の終端であるか否かを示す終端情報を前記制御装置に設定する設定器と、を備え、
前記スイッチは、前記伝送路内において各車両の前方側及び後方側に配置され、
前記終端抵抗は、前記スイッチの投入時に前記伝送路に接続されるように前記スイッチと同数配置され、
前記制御装置は、前記終端情報に基づいて前記スイッチを制御することを特徴とする列車情報システム。
前記制御装置は、前記終端情報が車両の前方側が編成の終端であることを示している場合には、該車両の前方側に配置されたスイッチを投入し、前記終端情報が車両の後方側が編成の終端であることを示している場合には、該車両の後方側に配置されたスイッチを投入することを特徴とする、請求項１に記載の列車情報システム。