JP2017055576A

JP2017055576A - 車両情報制御システム

Info

Publication number: JP2017055576A
Application number: JP2015178253A
Authority: JP
Inventors: 眞大石堂; Masahiro Ishido; 和也橋本; Kazuya Hashimoto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

【課題】制御車両に１台の車両情報制御装置だけを搭載し、制御の冗長化を実現する。
【解決手段】車両情報制御システムは、複数の制御車両が併結されて構成されている１つの編成の制御を行う、車両情報制御システムであって、前記複数の制御車両は、それぞれ、当該制御車両に対する必要な制御を行う、１台の車両情報制御装置と、前記車両情報制御装置の制御対象となる機器と、前記車両情報制御装置とを接続する、内部ネットワークと、を備え、前記内部ネットワークが前記編成を構成する前記複数の制御車両間で相互に接続されて伝送ネットワークを構成し、前記伝送ネットワークにより相互に接続された複数の前記車両情報制御装置が冗長性を構築しており、複数の前記車両情報制御装置の１つ以上が正常に動作可能であれば、その正常に動作可能な前記車両情報制御装置が、前記編成を構成している前記複数の制御車両の制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、車両情報制御システムに関する。

鉄道車両のうち、客車や貨車を牽引するための車両として機関車があり、大量の鉱山資源を輸送するために一回の輸送で複数の機関車を併結した編成に、数百両の貨車を連結して列車の運用を行うことがある。これらの機関車の組み合わせは、固定されている訳ではなく状況に応じて柔軟に変更できることが必要である。また、基本走行単位である１両ごとに分割された場合においても、機関車は、機器に異常が無い限りは単独でも走行できることが求められる。

この鉄道車両に搭載されている装置のうち、鉄道を走行するために必要となる装置は、障害が発生した場合の影響が非常に大きいため高い信頼性が求められる。車輪を制御するための駆動装置や車両に電力を供給するための電源装置は、一般的に一つの編成内に装置を複数搭載することにより冗長性を確保することで、一部の装置が故障した場合であっても残りの装置で機能を補ったり、又は機能を縮減させたりすることにより、運転を継続することができるようになっている。

一方で、車両情報の制御を行うための車両情報制御装置は、冗長的な構成を取る場合には、同一の機能を持つ装置を一つの車両に２系統以上設置している。通常は２系統設置している装置のうち一方の系統で制御を行い、故障などの異常が発生した場合にもう一方の系統に切り替えることで制御を継続できるようにしている。

鉄道車両は限られたスペースにこれらの多くの装置を配置する必要があることから、装置の小型化が進められている。また、機械動作のない情報処理を行う装置は近年の技術進歩により信頼性が向上しており、故障する確率が格段に下がってきている。

特開２００５−１１７３７３号公報

しかしながら、装置の小型化には限界があり、基本走行単位で装置を多重化せずとも、機器が故障した場合に車両の走行制御等を行えることは非常に有益である。

そこで、本発明の実施形態は、基本走行単位において車両情報制御装置の冗長構成を持たない車両情報システムを提供する。

本発明の実施形態に係る車両情報制御システムは、
複数の制御車両が併結されて構成されている１つの編成の制御を行う、車両情報制御システムであって、
前記複数の制御車両は、それぞれ、
当該制御車両に対する必要な制御を行う、１台の車両情報制御装置と、
前記車両情報制御装置の制御対象となる機器と、前記車両情報制御装置とを接続する、内部ネットワークと、
を備え、
前記内部ネットワークが前記編成を構成する前記複数の制御車両間で相互に接続されて伝送ネットワークを構成し、
前記伝送ネットワークにより相互に接続された複数の前記車両情報制御装置が冗長性を構築しており、複数の前記車両情報制御装置の１つ以上が正常に動作可能であれば、その正常に動作可能な前記車両情報制御装置が、前記編成を構成している前記複数の制御車両の制御を行う。

図１は、第１実施形態に係る制御車両内の伝送ネットワークの構成を模式的に示す図である。図２は、第１実施形態に係る編成内伝送ネットワークの構成を模式的に示す図である。図３は、第１実施形態に係るＩＰアドレス設定手順を示すフローチャートである。図４は、第１実施形態に係るＩＰアドレス設定の例を示す図である。図５は、第１実施形態に係るＩＰアドレス設定の例を示す図である。図６は、第２実施形態に係るネットワーク構成変更装置を示す図である。図７は、第２実施形態に係る制御車両の向きと順序の特定を示す図である。図８は、第２実施形態に係る制御車両の向きと順序の特定手順を示すフローチャートである。図９は、第３実施形態に係る車両情報制御装置の主従構成を示す図である。図１０は、第３実施形態に係る車両情報制御装置の主従構成の切り替えを示す図である。図１１は、第３実施形態に係る車両情報制御装置の再起動後の状態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る車両情報制御システムは、機関車などの編成の様々な制御を行う制御車両に車両情報制御装置を１台だけ搭載するが、複数の制御車両が併結されて構成される１つの編成全体としては、編成における制御車両の車両数と同じ数の車両情報制御装置が搭載されていることを利用して、車両情報制御装置の冗長化を実現したものである。より詳しくは以下に説明する。

図１は、本実施形態に係る車両情報制御システム１の一例を示す図である。本実施形態に係る車両情報制御システム１は、車両情報制御装置１０と、表示器１２と、入出力信号変換装置１４と、駆動装置１６と、電源装置１８と、ハブ２０と、を備えて構成される。なお、図中の外枠となっている５角形は、制御車両ＶＣを模式的に表したものであり、説明の便宜上、上辺に切り欠きのある方向を制御車両ＶＣの前方、切り欠きのない方向を制御車両ＶＣの後方とする。例えば、図１に示す制御車両ＶＣは、左上が欠けているので、左方向が前方となる。

車両情報制御装置１０は、ハブ２０により構成されたネットワークを介して、情報の伝送により、走行制御、機器制御、及び車両の状態監視等の車両に対する必要な制御を行う装置であり、制御車両ＶＣに１台搭載される。この制御及び監視の対象となるのは、例えば、駆動装置１６、電源装置１８、その他の車両の走行に必要な装置や、サービスに必要な装置などである。表示器１２は、これらの機器の状態を表示するものであり、所謂モニターなどで構成される。また、車両情報制御装置１０と表示器１２は例えばタッチパネル付のディスプレイなどにより、一体として構成されていてもよい。

入出力信号変換装置１４は、アナログ信号やデジタル信号の入出力を伝送データに変換する装置である。例えば、運転手から指令を与えられるマスターコントローラからのアナログ又はデジタルの信号を、車両情報制御装置１０に伝送するためのデータに変換するための装置である。

駆動装置１６は、運転手から与えられた指令をモーターに伝達し、車輪を駆動するための装置である。電源装置１８は、所謂電源であり、電力を必要な装置へ送信するための装置である。これらの装置は、その状態により編成の運行に与える影響が非常に大きいため、高い信頼性が求められる。そのため、これらの装置の状態を把握しておくことは重要なことであり、表示器１２を通して状態を監視し、車両情報制御装置１０により、必要に応じて制御を行う必要がある。

ハブ２０は、制御車両ＶＣ内の上記の装置、すなわち、車両情報制御装置１０と、表示器１２と、入出力信号変換装置１４と、駆動装置１６と、電源装置１８と、その他の制御又は監視が対象となる装置や機器と接続され、装置間におけるデータや制御情報を送受信するため内部ネットワークを構成するための装置である。言い換えると、車両情報制御装置１０の制御対象となる機器と、車両情報制御装置１０とを接続するのが内部ネットワークである。

また、ハブ２０は、前方の制御車両ＶＣの内部ネットワークであるハブ２０と接続するためのポート２２と、後方の制御車両ＶＣの内部ネットワークであるハブ２０と接続するためのポート２４と、を備えている。複数の制御車両ＶＣが存在する場合には、これらのポート２２、２４が必要に応じて編成を構成する複数の制御車両ＶＣ間で相互に接続されて、全ての制御車両ＶＣを併結した編成内のネットワークとして、伝送ネットワークを構築する。すなわち、内部ネットワークは、編成を構成する複数の制御車両ＶＣ間でポート２２又はポート２４を介して相互に接続されて伝送ネットワークを構築する。例えば、伝送ネットワークとして、イーサネット（登録商標）を構築することが考えられる。

図２は、上記の車両情報制御装置１０を１台だけ搭載する、複数の制御車両ＶＣ１、ＶＣ２が併結されている編成の伝送ネットワークの構成を示す図である。前方にある制御車両ＶＣ１の車両情報制御装置１０と、後方にある制御車両ＶＣ２の車両情報制御装置１０が接続され、車両情報制御システム１を構成している。各制御車両ＶＣの内部の構成は、図１に示す制御車両ＶＣの構成と同様であるので、詳しい構成については省略する。

この図２に示すように、前方にある制御車両ＶＣ１の車両情報制御装置１０を構成するハブ２０のポート２４と、後方にある制御車両ＶＣ２の車両情報制御装置１０を構成するハブ２０のポート２２が接続され、編成を構成する。そして、編成として１つのネットワーク上に全ての制御又は監視の対象となる機器が接続される。このように接続することにより、各車両情報制御装置１０の内部ネットワークを複数の制御車両ＶＣ１、ＶＣ２間において共有する伝送ネットワークを構成する。各々の機器が伝送ネットワーク内で固有のＩＰアドレスを持つことにより、ネットワークのどこからでもＩＰアドレスを特定すると、制御対象や監視対象を特定することが可能となる。

上記の伝送ネットワークを構築するために、それぞれの装置に対してＩＰアドレスを付与する必要がある。このＩＰアドレスを付与する作用について図３を用いて説明する。図３は、制御車両ＶＣにおけるＩＰアドレスの設定を示すフローチャートである。

複数の制御車両ＶＣが併結された編成において、各制御車両ＶＣは、識別子としてそれぞれ号機番号が固有に設定される。この号機番号は、同じ制御車両ＶＣであっても編成によって変化する可能性はあるが、一度構成された編成の中においては、編成が変更されるまでは各制御車両ＶＣに固有に設定される番号である。

本実施形態においては、ＩＰアドレスのネットワークアドレスを１７２．１６．０．０とし、第３オクテットに号機番号、第４オクテットに各制御車両ＶＣの装置ごとに共通に設定されている装置番号をＩＰアドレスとして設定することにより、各装置のＩＰアドレスを付与する。第４オクテットの設定としては、例えば、車両情報制御装置１０には１を設定し、同様に、表示器１２には１１を、電源装置１８には２１を、駆動装置１６には３１を、入出力信号変換装置１４には４１を、それぞれ設定する。

車両情報制御装置１０が起動されると、まず、車両情報制御装置１０のＩＰアドレスが設定されているかどうかが確認される（ステップＳ１０２）。車両情報制御装置１０のＩＰアドレスが設定されている場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、装置ごとの設定を行う。車両情報制御装置１０のＩＰアドレスが設定されていない場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、車両情報制御装置１０のＩＰアドレスの設定を行う。

車両情報制御装置１０のＩＰアドレスは、１７２．１６．＊．１であるので、この第３オクテットに号機番号を設定する（ステップＳ１０４）。例えば、１１号機である場合には、１７２．１６．１１．１が車両情報制御装置１０のＩＰアドレスとして設定される。

次に、各装置のＩＰアドレスの設定を行う（ステップＳ１０６）。接続されている各機器のＩＰアドレスが設定されている場合には（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ＩＰアドレスの設定は完了する（ステップＳ１１０）。接続されている各機器のＩＰアドレスが設定されていない場合には（ステップＳ１０６：ＮＯ）、接続されている各機器のＩＰアドレスの設定が行われる。

接続されている各機器のＩＰアドレスの設定は、号機番号から各接続機器のＩＰアドレスの設定を行う（ステップＳ１０８）。このとき、車両情報制御装置１０を除く全ての装置についてＩＰアドレスは初期化され、図４の表に示すようにＩＰアドレスが設定されている。車両情報制御装置１０を除く各装置のＩＰアドレスは、第３オクテットには０が設定され、第４オクテットには上述した装置ごとに設定されている数値が設定されている。例えば、表示器１２であれば、１７２．１６．０．１１が設定されている。この第３オクテットに、車両情報制御装置１０と同様に号機番号を設定する。例えば、表示器１２には、１７２．１６．１１．１１がＩＰアドレスとして設定される。

各接続機器に対して、第３オクテットに号機番号を設定することにより、ＩＰアドレスの設定が完了し、図５の表に示すようなＩＰアドレスが設定される。すなわち、各装置のＩＰアドレスの第３オクテットに号機番号が設定され、各装置のＩＰアドレスの第４オクテットに装置番号が設定され、伝送ネットワーク上において各装置が固有のＩＰアドレスを設定されることとなる。

以上のように、本実施形態によれば、制御車両ＶＣには一台の車両情報制御装置１０しか搭載しない場合であっても、複数の制御車両ＶＣが併設されて構成されている１つの編成において、複数の車両情報制御装置１０が存在する冗長化した構成とすることが可能となる。各制御車両ＶＣにおけるネットワークを編成で共有して１つの伝送ネットワークを構築し、各装置に固有のＩＰアドレスを付与することにより、各車両情報制御装置１０から、いずれの制御車両ＶＣの装置に対しても制御及び監視を行うことが可能な車両情報制御システム１を構成することができる。また、伝送ネットワークにより相互に接続された複数の車両情報制御装置１０が冗長性を構築しており、複数の車両情報制御装置１０のうち１つ以上が正常に動作可能であれば、その正常に動作可能な車両情報制御装置１０が、編成を構成している複数の制御車両ＶＣの制御を行うことができる。

また、ＩＰアドレスを付与することにより、ＩＰアドレスから何号機と併結しているかを特定することができ、さらに、表示器１２においても、号機単位に機器の情報を表示することができる。なお、ＩＰアドレスの設定は、上記では、第３オクテットに号機番号を設定し、第４オクテットに装置番号を設定する構成としたが、この設定方法についてはこれに限られず、各々の機器が固有のＩＰアドレスを持つ構成であればどのような設定方法でもよい。

（第２実施形態）
上述する第１実施形態においては、車両情報制御装置１０の冗長化について説明したが、本実施形態では、第１実施形態で説明した車両情報制御装置１０を用いて編成内に存在する制御車両ＶＣの順序と向きを特定する構成について説明をする。以下、第１実施形態と異なる部分について詳しく説明する。

図６は、本実施形態に係る車両情報制御システム１の制御車両ＶＣを示す図である。この制御車両ＶＣは、車両情報制御装置１０と、ハブ２０と、スイッチ２６と、を備えて構成される。ここで、ハブ２０の前方側のポート２２の方向を１ＥＮＤとし、ハブ２０の後方側のポート２４の方向を２ＥＮＤとする。すなわち、１ＥＮＤは制御車両ＶＣの前方を表し、２ＥＮＤは制御車両ＶＣの後方を表す。なお、図１で説明した駆動装置１６などの他の機器については、同じ構成であるため図６においては省略している。

スイッチ２６は、制御車両ＶＣの２ＥＮＤ側に設置されているスイッチであり、編成における伝送ネットワーク構成を変更するためのネットワーク構成変更装置である。このスイッチ２６は、車両情報制御装置１０からの指令により、その制御車両ＶＣの内部ネットワークと２ＥＮＤ側にある制御車両ＶＣの内部ネットワークとの接続を、オンとオフとに切り替えることが可能なスイッチである。また、このスイッチ２６は、ハードウェアによるスイッチであってもよいし、ソフトウェアによるポートの送受信制御によるものであってもよい。スイッチ２６をオフにすることにより、２ＥＮＤ側のネットワークと切断されるが、１ＥＮＤ側のネットワークとは接続された状態が維持される。

次に、スイッチ２６による制御車両ＶＣの順番と向きを特定する作用について説明する。図７は、本実施形態における制御車両ＶＣの順序と向きを特定する作用の例を示したものである。各制御車両ＶＣは、併結して編成が組まれた時点において、号機番号が決定され、上述した第１実施形態の手順で各装置に固有のＩＰアドレスが設定され、編成全体として共有する伝送ネットワークが構築される。この時点では、制御車両ＶＣの並び順と向きを特定することはできない。そこで、図８に示すフローチャートに従い各制御車両ＶＣの並び順と向きを特定する。

これら図７及び図８に示すように、制御車両ＶＣ構成の特定の処理が開始されると、まず、伝送ネットワーク上に存在するＩＰアドレスの第３オクテットを確認することにより、１つの編成として併結されている制御車両ＶＣの車両数が特定される（ステップＳ２０２）。この例では、１つの編成に制御車両ＶＣが６両含まれている編成であることが特定される。また、車両数が特定されると同時に、それぞれの号機番号が１１号機、２２号機、３３号機、５５号機、６６号機、７７号機であることが分かる。

編成が組まれた時点の初期状態として、図７において一番左にある７７号機と、一番右にある５５号機に関しては、ポート２２及びポート２４の接続状態、或いは、制御車両ＶＣの連結器の接続状態から、その並び順と、向きを特定することができる（ステップＳ２０４）。しかしながら、この時点では７７号機と５５号機との間に存在する制御車両ＶＣの号機番号が特定できているが、それらの制御車両ＶＣの並び順と向きを特定することはできない。

そこで、次に各制御車両ＶＣの編成内での順序と向きを特定する。まず、向きの特定されていない制御車両ＶＣが存在するかどうかを確認する（ステップＳ２０６）。向きの特定されていない制御車両ＶＣが存在する場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、特定されていない制御車両ＶＣのうち、号機番号が最小の制御車両ＶＣが選択される（ステップＳ２０８）。図７の例において、１１号機がまず選択される。

この１１号機の車両情報制御装置１０は、１１号機のスイッチ２６をオフに切り替え、２ＥＮＤ側との内部ネットワークの接続を切断する（ステップＳ２１０）。すると、１１号機が接続されているネットワークのＩＰアドレスから、１１号機の１ＥＮＤ側に接続されている内部ネットワーク上には、２２号機と、６６号機と、７７号機と、の３つの制御車両ＶＣが存在することが特定できる。また、１ＥＮＤ側に７７号機があることから、１１号機は左向きであることが特定できる。一方で、すでに得られている全ての制御車両ＶＣの号機番号の情報から、２ＥＮＤ側には、３３号機と、５５号機とが存在することが特定できる。

すなわち、スイッチ２６をオフに切り替えることにより、選択された制御車両ＶＣの左右に存在する制御車両ＶＣと、選択された制御車両ＶＣの編成内での向きを特定することが可能となる（ステップＳ２１２）。制御車両ＶＣの存在する状況と向きとを特定した後、１１号機の車両情報制御装置１０は、再びスイッチ２６をオンにすることにより、伝送ネットワークの構成を元の編成全体の伝送ネットワークの構成へと戻す（ステップＳ２１４）。

次に、再び向きが特定されていない制御車両ＶＣが存在するかどうかを確認する（ステップＳ２０６）。上記の場合、２２号機と、３３号機と、６６号機の向きが特定されていない（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）ので、２２号機が選択され（ステップＳ２０８）、２２号機のスイッチ２６がオフにされることにより、２２号機の２ＥＮＤ側のネットワークが切断される（ステップＳ２１０）。そして、２２号機の車両情報制御装置１０がネットワークの状態を確認することにより、２２号機の１ＥＮＤ側には、１１号機と、３３号機と、５５号機とが存在することが分かる。逆方向の２ＥＮＤ側には、６６号機と、７７号機とが存在することが分かる。ここで、２２号機の１ＥＮＤ側に５５号機が存在することから、２２号機は、５５号機側を向いている、すなわち図７においては、右向きであることが特定できる（ステップＳ２１２）。ここまで確認すると、２２号機の車両情報制御装置１０は、再びスイッチ２６をオンにすることにより、伝送ネットワークを元の状態へと戻す（ステップＳ２１４）。

上記のステップを、向きが特定されていない制御車両ＶＣがなくなるまで繰り返すことにより、全ての制御車両ＶＣに対して、当該制御車両ＶＣの１ＥＮＤ側と２ＥＮＤ側に存在する制御車両ＶＣ、及び当該制御車両ＶＣの向きを特定することができる。

ステップＳ２０６において、向きが特定されていない制御車両ＶＣが存在しないと判断した場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）には、得られた全ての情報を整理して、編成内における各号機の順番を特定する（ステップＳ２１６）。図７の場合、６６号機は、左向きであり、１ＥＮＤ側には７７号機しか存在しないため、７７号機の右にある制御車両ＶＣが６６号機であることが特定できる。次に、２２号機の２ＥＮＤ側、すなわち、左側には６６号機と７７号機しか存在しないため、６６号機の右にある制御車両ＶＣが２２号機であることが特定できる。このように、次々に確認することにより、図７の右下の図が示すように各制御車両ＶＣの並んでいる順番と、向きを特定することが可能となる。全ての制御車両ＶＣについて順序と向きの判定が終了すると、この制御車両ＶＣの構成を向きを特定するための処理は終了する。

以上のように、本実施形態によれば、制御車両ＶＣに搭載されている車両情報制御装置１０及びネットワーク構成変更装置であるスイッチ２６によって、冗長化された車両情報制御装置１０を用いることにより、編成内における制御車両ＶＣの順序及び向きを特定することが可能となる。すなわち、スイッチ２６が変更したネットワーク構成の情報に基づいて制御車両ＶＣの向きと順序を判定することが可能となる。制御車両ＶＣの順序及び向きが特定することにより、車両情報制御装置１０は、走行制御等を行うことが可能となる。

なお、編成を構成する時点で車両情報制御装置１０が故障している状態においては、以下のように処置する。例えば図７において２２号機の車両情報制御装置１０が故障し、その動作を停止している場合、２２号機のスイッチ２６を切り替えることが不可能である。しかしながら、２２号機の車両情報制御装置１０以外の機器について通信が可能である状態であれば、伝送ネットワーク上のＩＰアドレスを確認することにより２２号機が存在することは認識可能である。さらに、図８に示した処理により、編成内における２２号機の接続されている順序も、他の制御車両ＶＣの車両情報制御装置１０のデータに基づいて推定可能である。一方で、２２号機の制御車両ＶＣの向きについては、この時点では特定することはできない。このような場合には、２２号機以外の制御車両ＶＣに力行指令を出して編成を走行させ、走行している間に、車輪の回転方向を調べたり、又は他のセンサーにより２２号機の走行方向を判断したりすることにより、２２号機の制御車両ＶＣの向きの特定を行う。このように制御車両ＶＣの向きが判断されるまでは、当該制御車両ＶＣ、上記の例で言うと２２号機だけに力行指令を出さないようにする。

（第３実施形態）
上述する実施形態においては、各制御車両ＶＣの編成を組んでいる順序と制御車両ＶＣの向きを、冗長化した車両情報制御装置１０の利用をすることにより特定することが可能である車両情報制御システム１の説明をした。本実施形態においては、上述した車両情報制御システム１を利用して、鉄道の運行時における信頼性を高める構成について説明をする。以下、上述した実施形態と異なる部分について詳しく説明する。

ここでは、第２実施形態で説明した処理により、編成内の制御車両ＶＣの順序と各制御車両ＶＣの向きを把握することができたと仮定する。これらの情報やその他の制御車両ＶＣの情報は、制御車両ＶＣごとにその制御車両ＶＣの車両情報制御装置１０が情報を収集した上で、制御車両ＶＣごとの情報を全ての車両情報制御装置１０間で相互に送受信することで、各車両情報制御装置１０が編成内の全ての装置情報を取得している状態とする。

図９は、制御車両ＶＣ１と、制御車両ＶＣ２と、制御車両ＶＣ３の３両の制御車両ＶＣが併結されている状態を示す図である。これらの制御車両ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３は、第１実施形態及び第２実施形態で説明した処理により、各制御車両ＶＣの装置にはＩＰアドレスが付与され、各制御車両ＶＣの編成内での順序と向きが特定されている状態である。各制御車両ＶＣには、車両情報制御装置１０が１台と、ハブ２０と、被制御装置２８とが備えられている。被制御装置２８は、図１の駆動装置１６や電源装置１８、その他の制御又は監視の必要がある装置全般を含む装置を便宜的にまとめて記載したものである。

鉄道の運行時における冗長性を高めるために、まず、車両情報制御システム１において、制御や監視をするための主系である車両情報制御装置１０と、主系の車両情報制御装置１０が故障等した場合における信頼性を高めるための従系である車両情報制御装置１０とを設定する。例えば、図９に示すように制御車両ＶＣ１を主系、残りの制御車両ＶＣ２及び制御車両ＶＣ３を従系と設定する。すなわち、編成の伝送ネットワークにおいて、２台以上の車両情報制御装置１０が存在する場合には、複数存在する車両情報制御装置１０のうち１台を主系の車両情報制御装置１０とし、他の車両情報制御装置１０を従系の車両情報制御装置１０とする。

この設定方法は、通常は運転手が乗車し、運転台が有効となっている制御車両ＶＣを主系とするが、この限りではない。例えば、号機番号が最も小さい制御車両ＶＣの向きにある先頭にある制御車両ＶＣを主系としたり、有効な運転台が無い場合には、編成の両端のうち号機番号が小さいものとしたりしてもよい。言い換えると、運転に支障が無い限りはどのような決定方法で主系を決めてもよい。

図９のような編成の車両情報制御装置１０の切り替えについて、冗長化された車両情報制御装置１０の作用とともに説明する。まず、主系の車両情報制御装置１０は、従系の車両情報制御装置１０と制御情報の送受信を行う一方で、従系の車両情報制御装置１０は、制御情報の送信はせずに、主系の車両情報制御装置１０から受信を行う。被制御装置２８が、全ての車両情報制御装置１０の指令を受信して主系の指令だけを実行すると、実行されない制御指令がネットワーク上を流れ、データ量が増えてしまう。そこで、周期的に通信を行う制御指令の送信は主系の車両情報制御装置１０が行うことによってネットワーク上を流れるデータ量を削減する。

この主系の車両情報制御装置１０が故障などにより正常でなくなった場合には、主系の車両情報制御装置１０は、制御情報の送信を停止する。そして、所定の順序に基づいて従系の車両情報制御装置１０のうちの１つが、新しい主系の車両情報制御装置１０に切り替わる。例えば、図１０に示すように、主系の車両情報制御装置１０が何らかの理由で故障した場合には、制御車両ＶＣ２の車両情報制御装置１０を主系の車両情報制御装置１０とする。この切り替えにより、故障した主系の車両情報制御装置１０から誤った制御がされることを防止するとともに、正常に動作する従系の車両情報制御装置１０のうちの１つが主系の車両情報制御装置１０となることにより、編成を停止することなく制御を継続することが可能となる。上述したように、従系の車両情報制御装置１０は、全ての制御指令を受信しているため、滞ることなく制御を継続することが可能である。

すなわち、図１０に示すように主系の車両情報制御装置１０が制御車両ＶＣ１から制御車両ＶＣ２に切り替わり、列車の運行が継続される。この主系の車両情報制御装置１０の切り替えは、例えば、従系の車両情報制御装置１０のうち、一番前の制御車両ＶＣに搭載されている車両情報制御装置１０を主系としたり、従系の車両情報制御装置１０のうち、号機番号の最も小さい車両情報制御装置１０を主系としたりすることが考えられるが、この手段はこの限りではなく、制御を妨げるものでなければどのような手段であってもよい。

電子機器の不具合は一過性の場合があり、状態をリセットすることで回復することがある。そこで、この切り替え前に主系の車両情報制御装置１０であった車両情報制御装置１０は、主系の車両情報制御装置１０が切り替わった後に、再起動を行い、再起動後に正常な動作が可能となった場合には、従系の車両情報制御装置１０として動作を行う。具体例としては、図１１に示すように、主系の車両情報制御装置１０が切り替わった後、正常でなくなった制御車両ＶＣ１の車両情報制御装置１０を再起動させ、従系の車両情報制御装置１０として動作させる。

上記の例では、主系から従系に切り替わった場合を例としたが、これに限られず、主系の車両情報制御装置１０ではない車両情報制御装置１０が正常な動作ができなくなった場合においても、当該車両情報制御装置１０を再起動し、正常な動作が可能である場合には、従系の車両情報制御装置１０として動作を行うことも可能である。

なお、再起動を行うことによりネットワークを流れるデータの増加や意図しないデータによる走行制御への悪影響が出る可能性がある。そこで、装置の再起動は、制御車両ＶＣが走行中でない場合に実行可能であるようにすることもできる。

また、制御車両ＶＣの走行中にネットワークの切断を検知した場合には、併結状態に変化が無い場合には力行指令を抑止し、併結状態の変化を検知した場合には、制動指令を出力することもできる。より具体的には、連結器の接続状態信号に変化がなければ、伝送路のみが切断したと判断し、力行を抑制する指令を出力する。一方で、連結器の接続状態信号の変化を検知した場合には、編成が切り離されたと判断し、制動指令を出力することにより制御車両ＶＣを停止させる。この力行指令の抑止は、マスターコントローラの操作などによりリセットすることを可能な構成とすることで、再度走行が可能な状態にすることができる。

以上のように、本実施形態によれば、冗長化した車両情報制御装置１０のうち、主系の車両情報制御装置１０が制御信号を送受信し、他の車両情報制御装置１０からは制御信号を送信しないことにより、データ量の削減をすることが可能となる。また、主系又は従系の車両情報制御装置１０が故障などにより正常でなくなった場合には、再起動をさせ、正常に動作する場合に、当該車両情報制御装置１０を従系の車両情報制御装置１０として動作させることにより、冗長度を高めることが可能である。

なお、上述した各実施形態においては、伝送ネットワークがバス型である場合を説明したため、伝送路が断線したり、伝送路中のハブが故障したりした場合には、故障箇所から後ろの制御を行うことが不可能である。この点に関しては、複数の物理伝送線を用いて１つの経路を構築することのできるリンクアグリゲーションによる伝送路を構築したり、伝送路故障時の自動切り替えが可能なハブを使用したりすることなど、伝送ネットワークの多重化を行うことにより、より信頼性の高いシステムを構築することができる。

また、上述した各実施形態においては、制御車両ＶＣがそれぞれ接続されている場合について説明をしたが、これらの制御車両ＶＣの間に貨車や客車など、車両情報制御装置１０を搭載しない車両を１両又は複数両挟んで接続される構成であっても構わない。この場合、車両情報制御装置１０を搭載しない車両については、編成全体として伝送ネットワークが構築されるような伝送路が存在していればよい。さらに、制御車両ＶＣ以外の車両についても監視対象やサービスの対象となる機器が搭載されているときには、これらの車両にも号機番号が付与され、これらの車両に搭載されている各機器についてＩＰアドレスを設定することもできる。このようにすることにより、客車や貨車などの状態を監視や制御をしたり、又は、編成の運行状況についてのサービス状況の監視や制御をしたりすることも可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として呈示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を部分的に適宜組み合わせることも可能である。

１：車両情報制御システム、１０：車両情報制御装置、１２：表示器、１４：入出力背因業変換装置、１６：駆動装置、１８：電源装置、２０：ハブ、２２、２４：ポート、ＶＣ：制御車両

Claims

複数の制御車両が併結されて構成されている１つの編成の制御を行う、車両情報制御システムであって、
前記複数の制御車両は、それぞれ、
当該制御車両に対する必要な制御を行う、１台の車両情報制御装置と、
前記車両情報制御装置の制御対象となる機器と、前記車両情報制御装置とを接続する、内部ネットワークと、
を備え、
前記内部ネットワークが前記編成を構成する前記複数の制御車両間で相互に接続されて伝送ネットワークを構成し、
前記伝送ネットワークにより相互に接続された複数の前記車両情報制御装置が冗長性を構築しており、複数の前記車両情報制御装置の１つ以上が正常に動作可能であれば、その正常に動作可能な前記車両情報制御装置が、前記編成を構成している前記複数の制御車両の制御を行う、
ことを特徴とする車両情報制御システム。
前記車両情報制御システムは、前記伝送ネットワークのネットワーク構成を変更する、ネットワーク構成変更装置をさらに備え、
前記ネットワーク構成変更装置が変更したネットワーク構成の情報に基づいて前記制御車両の向きと順序を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両情報制御システム。
前記編成の前記伝送ネットワークにおいて、２台以上の前記車両情報制御装置が存在する場合には、
複数存在する前記車両情報制御装置のうち１台を主系の車両情報制御装置とし、
他の前記車両情報制御装置を従系の車両情報制御装置とする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両情報制御システム。
前記主系の車両情報制御装置は、前記従系の車両情報制御装置と制御情報の送受信を行い、
前記従系の車両情報制御装置は、前記主系の車両情報制御装置から制御情報の受信を行う、
ことを特徴とする請求項３に記載の車両情報制御システム。
前記主系の車両情報制御装置が正常に動作できなくなった場合には、
前記主系の車両情報制御装置は、制御情報の送信を停止し、
所定の順序に基づいて前記従系の車両情報制御装置のうちの１つが前記主系の車両情報制御装置に切り替わる、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の車両情報制御システム。
前記車両情報制御システムの前記主系の車両情報制御装置の切り替え前に、前記主系の車両情報制御装置であった前記車両情報制御装置は、前記主系の車両情報制御装置が切り替わった後に、再起動を行い、かつ、当該再起動後に正常な動作が可能となった場合には、前記従系の車両情報制御装置として動作を行うこと、を特徴とする請求項５に記載の車両情報制御システム。
前記主系の車両情報制御装置では無い前記車両情報制御装置が正常な動作ができなくなった場合には、
当該車両情報制御装置は、再起動を行い、かつ、当該再起動後に正常な動作が可能となった場合には、前記従系の車両情報制御装置として動作を行うこと、
を特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の車両情報制御システム。
前記再起動は、前記制御車両が走行中でない場合に実行可能であることを特徴とする請求項６又は７に記載の車両情報制御システム。
前記編成の走行中に前記伝送ネットワークの切断を検知した場合において、
併結状態に変化が無い場合には、力行指令を抑止し、
併結状態の変化を検知した場合には、制動指令を出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の車両情報制御システム。