JP2017103588A - Railway vehicle information transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両に搭載される鉄道車両用情報伝送装置に関する。 The present invention relates to an information transmission apparatus for a railway vehicle mounted on a railway vehicle.
従来、鉄道車両用情報伝送装置において、PROFINET(登録商標)IOを適用し、二重化された制御伝送系と二重化されたモニタ伝送系とを一体化し、各々の系の伝送路を共通化して単一のネットワーク構成とすることが知られている(例えば、特許文献1参照)。二重化された制御/モニタ伝送系は、両系が健全な場合は第1の制御/モニタ伝送系が稼動し、第2の制御/モニタ伝送系は待機系として動作する。 Conventionally, in a railway vehicle information transmission apparatus, PROFINET (registered trademark) IO is applied, a duplexed control transmission system and a duplexed monitor transmission system are integrated, and the transmission paths of each system are made common and single. The network configuration is known (see, for example, Patent Document 1). In the duplex control / monitor transmission system, when both systems are healthy, the first control / monitor transmission system operates, and the second control / monitor transmission system operates as a standby system.
制御/モニタ伝送系は、論理的に中央伝送装置のIOコントローラと各車両の端末装置のネットワークインターフェースとから構成され、ネットワークインターフェースはIOデバイスとして動作する。 The control / monitor transmission system is logically composed of an IO controller of the central transmission device and a network interface of the terminal device of each vehicle, and the network interface operates as an IO device.
第1の制御/モニタ伝送系及び第2の制御/モニタ伝送系の伝送路はリングトポロジを形成し、伝送路の一部断線などの障害にも対応できる構成としている。そして、リングトポロジに対応するため、中央伝送装置のスイッチ及び各車両のスイッチは、例えばMPR(Media Redundant Protocol)に対応する機能を有する。 The transmission lines of the first control / monitor transmission system and the second control / monitor transmission system form a ring topology, and can cope with failures such as partial disconnection of the transmission line. And in order to respond | correspond to a ring topology, the switch of a central transmission apparatus and the switch of each vehicle have a function corresponding to MPR (Media Redundant Protocol), for example.
ここで、第1の制御/モニタ伝送系の中央伝送装置のスイッチは、MPRの冗長化マスターとして動作し、その他のスイッチは冗長化クライアントとして動作する。冗長化マスターは、当該ネットワークのリングトポロジが健全であるか否かを検査するために、一定周期で検査フレームを送出し、送出した検査フレームを受信できない場合に、データフレームの転送ルートを切り替える処理を行う。つまり、第1の制御/モニタ伝送系を構成する要素のいずれかに故障が発生した場合は、第2の制御/モニタ伝送系が稼動系に切り替わるとともに、第1の制御/モニタ伝送系は待機系となる。 Here, the switch of the central transmission apparatus of the first control / monitor transmission system operates as an MPR redundancy master, and the other switches operate as redundancy clients. The redundancy master sends a test frame at a certain period to check whether the ring topology of the network is healthy, and switches the data frame transfer route when the sent test frame cannot be received. I do. That is, when a failure occurs in any of the elements constituting the first control / monitor transmission system, the second control / monitor transmission system is switched to the active system, and the first control / monitor transmission system is on standby. Become a system.
上記の切り替え動作のためには、制御/モニタ伝送系はそれぞれ相手の状態を監視する必要がある。そのため、第1の制御/モニタ伝送系の中央伝送装置のIOコントローラと、第2の制御/モニタ伝送系の中央伝送装置のIOコントローラとの間で、UDPに基づく周期的なデータ交換を行う。そして、第2の制御/モニタ伝送系の中央伝送装置のCPUは、第1の制御/モニタ伝送系の中央伝送装置のCPUから受信したUDPパケットの内容を検査し、異常を検出した場合、又は一定時間UDPパケットを受信できなかった場合は、自らが稼動系として動作する。 For the above switching operation, each control / monitor transmission system needs to monitor the state of the other party. Therefore, periodic data exchange based on UDP is performed between the IO controller of the central transmission device of the first control / monitor transmission system and the IO controller of the central transmission device of the second control / monitor transmission system. When the CPU of the central transmission device of the second control / monitor transmission system inspects the contents of the UDP packet received from the CPU of the central transmission device of the first control / monitor transmission system and detects an abnormality, or If a UDP packet cannot be received for a certain period of time, it operates as an active system.
しかし、従来の鉄道車両用情報伝送装置において、中央伝送装置が送受信するデータは、同じ系に接続された端末装置のインターフェースを通じてのデータに制限されており、第1の制御伝送系及び第2の制御伝送系のいずれか一方の端末装置内のインターフェースに異常が発生した場合においても、その端末装置が属する制御伝送系全体を異常とみなし、制御伝送系の切り替えを実行しなければならなかった。 However, in the conventional railway vehicle information transmission device, the data transmitted and received by the central transmission device is limited to the data through the interface of the terminal device connected to the same system, and the first control transmission system and the second control transmission system Even when an abnormality occurs in an interface in one of the terminal devices of the control transmission system, the entire control transmission system to which the terminal device belongs is regarded as abnormal, and the control transmission system must be switched.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、稼動系に接続された端末装置内のインターフェースに故障が生じた場合でも、系全体を切替える必要がなく、システム全体の可用性を向上させることが可能な鉄道車両用情報伝送装置を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is that even when a failure occurs in an interface in a terminal device connected to an active system, it is not necessary to switch the entire system, and the availability of the entire system can be improved. An information transmission apparatus for railway vehicles is provided.
上記課題を解決するため、本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置は、鉄道車両に搭載される鉄道車両用情報伝送装置であって、先頭車両に設置された第1系統の中央伝送装置と、最後尾車両に搭載された第2系統の中央伝送装置と、前記先頭車両、前記最後尾車両、及び1以上の中間車両に設置された端末装置と、を備え、前記第1系統の中央伝送装置及び前記第2系統の中央伝送装置は、第1系統のスイッチを介してデイジーチェーン接続されるとともに、第2系統のスイッチを介してデイジーチェーン接続され、全体としてリングトポロジによる車両間ネットワークを構成し、前記端末装置は、当該端末装置に接続される機器群とデータ交換を行う車両側インターフェースと、前記車両間ネットワークに接続される第1系統のネットワークインターフェース及び第2系統のネットワークインターフェースと、前記車両側インターフェース及び前記第1系統のネットワークインターフェースを制御する第1系統のCPUと、前記車両側インターフェース及び前記第2系統のネットワークインターフェースを制御する第2系統のCPUと、前記第1系統のCPU及び前記第2系統のCPUの間でデータを共有するためのデータ共有部と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a railway vehicle information transmission device according to the present invention is a railway vehicle information transmission device mounted on a railway vehicle, and a first system central transmission device installed in a leading vehicle; A central transmission device of the second system mounted on the last vehicle, and a terminal device installed on the leading vehicle, the last vehicle, and one or more intermediate vehicles. The central transmission device of the second system is daisy chain connected via a switch of the first system and daisy chain connected via a switch of the second system to form an inter-vehicle network based on a ring topology as a whole. The terminal device includes a vehicle-side interface for exchanging data with a group of devices connected to the terminal device, and a first network connected to the inter-vehicle network. An interface and a second network interface; a first CPU that controls the vehicle interface and the first network interface; and a second system that controls the vehicle interface and the second network interface. And a data sharing unit for sharing data between the first system CPU and the second system CPU.
さらに、本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置において、前記第1系統の中央伝送装置は、第1系統のIOコントローラを有し、前記第2系統の中央伝送装置は、第2系統のIOコントローラを有し、前記第1系統のIOコントローラをPROFINET IOコントローラとし、前記第1系統のネットワークインターフェースをPROFINET IOデバイスとして第1のPROFINET IOネットワークを構成し、前記第2系統のIOコントローラをPROFINET IOコントローラとし、前記第2系統のネットワークインターフェースをPROFINET IOデバイスとして第2のPROFINET IOネットワークを構成することを特徴とする。 Furthermore, in the railway vehicle information transmission apparatus according to the present invention, the first system central transmission apparatus includes a first system IO controller, and the second system central transmission apparatus includes a second system IO controller. The first system IO controller is a PROFINET IO controller, the first system network interface is a PROFINET IO device to form a first PROFINET IO network, and the second system IO controller is a PROFINET IO controller. The second PROFINET IO network is configured by using the second network interface as a PROFINET IO device.
本発明によれば、端末装置内のインターフェースの稼動系を中央伝送装置の稼動系とは独立して、端末装置ごとに制御することができる。そのため、第1の系統を構成するいずれかの端末装置内の稼動系インターフェースに故障が発生した場合に、待機系インターフェースに切り替えることができるようになる。 According to the present invention, the operating system of the interface in the terminal device can be controlled for each terminal device independently of the operating system of the central transmission device. Therefore, when a failure occurs in the active interface in any one of the terminal devices constituting the first system, it becomes possible to switch to the standby interface.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用情報伝送装置の概略構成を示すブロック図である。鉄道車両用情報伝送装置1は、鉄道車両に搭載され、先頭車両に設置された主幹制御器(マスターコントローラ)の制御情報、又はATO(Auto matic Train Operation;自動列車運転)装置から送出される制御情報を各車両に設置された各機器に伝達するとともに、各機器の動作状態を収集し、先頭車両に設置された表示装置に同情報を集約して表示する。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a railway vehicle information transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The railway vehicle
図1の例では、鉄道車両が6両編成である場合を示しており、鉄道車両用情報伝送装置1は、制御車である先頭車両(1号車)に設置される第1系統の中央伝送装置10と、制御車である最後尾車両(6号車)に設置される第2系統の中央伝送装置20と、各車両に設置される端末装置30(30−1〜30−6)と、各車両に設置される第1系統のスイッチ11(11−1〜11−6)と、各車両に設置される第2系統のスイッチ12(12−1〜12−6)とを備える。なお、第1系統のスイッチ11及び第2系統のスイッチ12は、各端末装置30が備えるようにしてもよい。
The example of FIG. 1 shows a case where the railway vehicle has a six-car train, and the railway vehicle
鉄道車両用情報伝送装置1は、例えばPROFINET IOを適用し、二重化された制御伝送系と二重化されたモニタ伝送系とを一体化し、各々の系の伝送路を共通化して単一のネットワーク構成とする。本明細書において、第1系統及び第2系統とは、一方が稼動系を意味し、他方が待機系を意味する。
The railway vehicle
また、図1には、各車両に設置される機器群50(50−1〜50−6)と、機器側インターフェース40(40−1〜40−6)も図示している。また、機器群50が備える各機器の例として、制御回路、空調装置、ドア制御装置などを図示している。
FIG. 1 also shows a device group 50 (50-1 to 50-6) and device-side interfaces 40 (40-1 to 40-6) installed in each vehicle. Moreover, as an example of each device provided in the
機器側インターフェース40は、第1系統の機器側インターフェース401(401−1〜401−6)と、第2系統の機器側インターフェース402(402−1〜402−6)とを備える。
The device-
第1系統の中央伝送装置10は、第1系統のスイッチ110と、第1系統のIOコントローラ111と、第1系統のCPU112とを備える。第2系統の中央伝送装置20は、第2系統のスイッチ210と、第2系統のIOコントローラ211と、第2系統のCPU212とを備える。
The first system central transmission apparatus 10 includes a first system switch 110, a first
第1系統の制御/モニタ伝送系及び第2系統の制御/モニタ伝送系の伝送路a1〜a14はリングトポロジを形成し、伝送路の一部断線などの障害にも対応できる構成としている。伝送路a1〜a14は、一般的にイーサネット(登録商標)ケーブルが用いられる。 The transmission lines a1 to a14 of the control / monitor transmission system of the first system and the control / monitor transmission system of the second system form a ring topology, and are configured to cope with failures such as partial disconnection of the transmission line. Generally, Ethernet (registered trademark) cables are used for the transmission paths a1 to a14.
第1系統の中央伝送装置10、各中間車両の第1系統のスイッチ11、及び第2系統の中央伝送装置20は、相互に伝送路a1〜a7を介してデイジーチェーン接続され、また第2系統の中央伝送装置20、各中間車の第2系統のスイッチ12、及び第1系統の中央伝送装置10は、相互に伝送路a8〜a14を介してデイジーチェーン接続され、全体としてリングトポロジによる車両間ネットワークを構成する。
The central transmission device 10 of the first system, the first system switch 11 of each intermediate vehicle, and the
第1系統の中央伝送装置10の第1系統のスイッチ110と、第2系統の中央伝送装置20の第2系統のスイッチ210と、各車両の第1系統のスイッチ11と、各車両の第2系統のスイッチ12とは、リングトポロジに対応するため、例えばMPR(Media Redundant Protocol)に対応する機能を有する。
The first system switch 110 of the first system central transmission device 10, the second system switch 210 of the second system
ここで、第1系統の中央伝送装置10の第1系統のスイッチ110は、MPRの冗長化マスターとして動作し、その他のスイッチは冗長化クライアントとして動作する。冗長化マスター(第1系統のスイッチ110)は、当該ネットワークのリングトポロジが健全か否かを検査するために、一定周期で検査フレームを送出し、送出した検査フレームを受信できない場合に、データフレームの転送ルートを切り替える処理を行う。 Here, the first system switch 110 of the first system central transmission apparatus 10 operates as an MPR redundancy master, and the other switches operate as redundancy clients. In order to check whether the ring topology of the network is healthy, the redundancy master (the first system switch 110) sends a test frame at a fixed period, and if it cannot receive the sent test frame, the data frame The process of switching the transfer route is performed.
図2は、端末装置30の概略構成を示すブロック図である。各端末装置30は、第1系統のネットワークインターフェース(PROFINETインターフェース)101と、第2系統のネットワークインターフェース102と、第1系統のCPU103と、第2系統のCPU104と、データ共有部105と、車両側インターフェース106とを備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
制御/モニタ伝送系は二重化されており、第1系統の制御/モニタ伝送系は、論理的に第1系統の中央伝送装置10のIOコントローラ111と、各端末装置30の第1系統のネットワークインターフェース101とから構成され、IOコントローラ111はPROFINET IOコントローラとして動作し、第1系統のネットワークインターフェース101はIOデバイスとして動作し、全体として第1のPROFINET IOネットワークを構成し、相互にデータ交換を行う。
The control / monitor transmission system is duplexed, and the control / monitor transmission system of the first system is logically the
同様に、第2系統の制御/モニタ伝送系は、論理的に第2系統の中央伝送装置20のIOコントローラ211と、各端末装置30の第2系統のネットワークインターフェース102とから構成され、IOコントローラ211はPROFINET IOコントローラとして動作し、ネットワークインターフェース102はIOデバイスとして動作し、全体として第2のPROFINET IOネットワークを構成し、相互にデータ交換を行う。二重化された制御/モニタ伝送系は、両系が健全な場合は第1系統の制御/モニタ伝送系が稼動し、第2系統の制御/モニタ伝送系は待機系として動作する。
Similarly, the control / monitor transmission system of the second system is logically composed of the
第1系統のCPU103は、第1系統のネットワークインターフェース101及び車両側インターフェース106を制御する。第2系統のCPU104は、第2系統のネットワークインターフェース102及び車両側インターフェース106を制御する。
The
第1系統のネットワークインターフェース101は、車両間の第1系統の伝送系を構成する。第2系統のネットワークインターフェース102は、車両間の第2系統の伝送系を構成する。
The
データ共有部105は、第1系統のCPU103と第2系統のCPU104との間でデータを共有するメモリである。
The
車両側インターフェース106は、第1系統のインターフェース及び第2系統のインターフェースを有する。そして、第1系統のCPU103及び第2系統のCPU104と、機器群50との信号入出力を制御する。端末装置30と機器群50とのインターフェースとして、デジタル入出力、アナログ入出力、PWM信号入出力、シリアル伝送などが想定される。そのため、車両側インターフェース106は、対象となる各機器のインターフェースの種類に応じた入出力回路を有する。
The vehicle-
特許文献1に記載の鉄道車両用情報伝送装置のようにデータ共有部105を有さない場合には、端末装置30は、第1系統の中央伝送装置10と、第1系統の機器側インターフェース401に接続される各機器群50との間でデータ交換を行い、また、第2系統の中央伝送装置20と、第2系統の機器側インターフェース402に接続される各機器群50との間でデータ交換を行う。
When the
一方、本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置1は、データ共有部105を有するため、端末装置30は、第1系統のネットワークインターフェース101を制御する第1系統のCPU103と、第2系統のネットワークインターフェース102を制御する第2系統のCPU104との間で伝送データの交換が可能となる。そのため、端末装置30は、第1系統の中央伝送装置10と、第2系統の機器側インターフェース402に接続される各機器群50との間でのデータ交換を中継することができるとともに、第2系統の中央伝送装置20と、第1系統の機器側インターフェース401に接続される各機器群50との間でのデータ交換を中継することができる。
On the other hand, since the railway vehicle
これにより、端末装置30内のインターフェースの稼動系を、中央伝送装置10,20の稼動系とは独立して切り替える(すなわち端末装置30ごとに制御する)ことができるようになる。そのため、第1の系統を構成するいずれかの端末装置30内の車両側インターフェース16に故障が発生した場合、中央伝送装置10,20からの指令、又は該端末装置30自身の判定により、車両側インターフェース16を第1の系統から第2の系統に切り替えることができるようになる。
As a result, the operating system of the interface in the
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, a plurality of constituent blocks described in the embodiments can be combined into one, or one constituent block can be divided.
1 鉄道車両用情報伝送装置
10 第1系統の中央伝送装置
11 第1系統のスイッチ
12 第2系統のスイッチ
20 第2系統の中央伝送装置
30 端末装置
40 機器側インターフェース
50 機器群
101 第1系統のネットワークインターフェース
102 第2系統のネットワークインターフェース
103 第1系統のCPU
104 第2系統のCPU
105 データ共有部
106 車両側インターフェース
110 第1系統のスイッチ
111 第1系統のIOコントローラ
112 第1系統のCPU
210 第2系統のスイッチ
211 第2系統のIOコントローラ
212 第2系統のCPU
401 第1系統の機器側インターフェース
402 第2系統の機器側インターフェース
DESCRIPTION OF
104 CPU of the second system
105
210
401 Device side interface of
Claims (2)
先頭車両に設置された第1系統の中央伝送装置と、
最後尾車両に搭載された第2系統の中央伝送装置と、
前記先頭車両、前記最後尾車両、及び1以上の中間車両に設置された端末装置と、
を備え、
前記第1系統の中央伝送装置及び前記第2系統の中央伝送装置は、第1系統のスイッチを介してデイジーチェーン接続されるとともに、第2系統のスイッチを介してデイジーチェーン接続され、全体としてリングトポロジによる車両間ネットワークを構成し、
前記端末装置は、
当該端末装置に接続される機器群とデータ交換を行う車両側インターフェースと、
前記車両間ネットワークに接続される第1系統のネットワークインターフェース及び第2系統のネットワークインターフェースと、
前記車両側インターフェース及び前記第1系統のネットワークインターフェースを制御する第1系統のCPUと、
前記車両側インターフェース及び前記第2系統のネットワークインターフェースを制御する第2系統のCPUと、
前記第1系統のCPU及び前記第2系統のCPUの間でデータを共有するためのデータ共有部と、を有することを特徴とする鉄道車両用情報伝送装置。 A railway vehicle information transmission device mounted on a railway vehicle,
A central transmission device of the first system installed in the leading vehicle;
A second central transmission device mounted on the last vehicle;
A terminal device installed in the top vehicle, the last vehicle, and one or more intermediate vehicles;
With
The central transmission device of the first system and the central transmission device of the second system are daisy chain connected via a switch of the first system and daisy chain connected via a switch of the second system. Configure a vehicle-to-vehicle network based on topology,
The terminal device
A vehicle-side interface for exchanging data with a group of devices connected to the terminal device;
A first network interface and a second network interface connected to the inter-vehicle network;
A first system CPU for controlling the vehicle side interface and the first system network interface;
A second CPU for controlling the vehicle-side interface and the second network interface;
A railcar information transmission device comprising: a data sharing unit for sharing data between the first system CPU and the second system CPU.
前記第2系統の中央伝送装置は、第2系統のIOコントローラを有し、
前記第1系統のIOコントローラをPROFINET IOコントローラとし、前記第1系統のネットワークインターフェースをPROFINET IOデバイスとして第1のPROFINET IOネットワークを構成し、
前記第2系統のIOコントローラをPROFINET IOコントローラとし、前記第2系統のネットワークインターフェースをPROFINET IOデバイスとして第2のPROFINET IOネットワークを構成することを特徴とする、請求項1に記載の鉄道車両用情報伝送装置。 The central transmission device of the first system has an IO controller of the first system,
The second system central transmission device has a second system IO controller,
The first system IO controller is a PROFINET IO controller and the first system network interface is a PROFINET IO device to form a first PROFINET IO network;
2. The railway vehicle information according to claim 1, wherein the second system IO controller is a PROFINET IO controller, and the second system network interface is a PROFINET IO device to form a second PROFINET IO network. Transmission equipment.
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