JP2018037781A - 通信システム、通信装置、及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信システム、通信装置、及び通信方法を提供する。【解決手段】線路を通じて、第一の車両を識別するための第一の識別情報を送信する第一の線路通信部と、前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を、第二の車両が有する第二の通信装置に送信し、前記第二の通信装置から回答信号を受信する第一の無線通信部と、前記回答信号に含まれ、当該回答信号を送信した前記第二の通信装置を有する前記第二の車両を識別するための第二の識別情報を記憶する記憶部と、を備える、前記第一の車両用の第一の通信装置、及び前記線路を通じて、前記第一の識別情報を受信する第二の線路通信部と、前記ネットワーク構築要求信号を受信し、当該ネットワーク構築要求信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記線路を通じて受信した前記第一の識別情報が一致する場合に、前記回答信号を送信する第二の無線通信部と、を備える、前記第二の車両用の第二の通信装置、を含む、通信システム。【選択図】図１

Description

本発明は、通信システム、通信装置、及び通信方法に関する。

従来、貨物列車等の列車では、連結された動力車と、貨車や客車等の各車両との間で電気配線がなされていないため、車両間で情報を伝達することは容易ではない。しかし、例えば、各車両の情報を動力車に集めて管理したいというニーズがある。

停車中の貨物列車では、貨車毎にブレーキがかけられており、発車前に貨車のブレーキを解除する。しかし、発車時に全ての貨車のブレーキが解除されているか否かの情報を動力車で管理できない場合、例えば、いずれの貨車のブレーキがかかっているのか、実際に１台１台確認する必要があった。

そこで、例えば特許文献１には、各貨車の前後に無線通信用の送受信器を配置し、連結される車両間で双方向に通信することで、動力車へ情報を集めるための技術が開示されている。

特開２００１−１３８９１６号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、貨物ターミナル等のように密集したエリアでネットワークを構築する場合には、隣のレーンの車両との干渉や混信を避けるために、送信電力やアンテナの位置、向き等の調整作業が必要になるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より容易に車両間のネットワークを構築することが可能な、新規かつ改良された、通信システム、通信装置、及び通信方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、線路を通じて、第一の車両を識別するための第一の識別情報を送信する第一の線路通信部と、前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を、第二の車両が有する第二の通信装置に送信し、前記第二の通信装置から回答信号を受信する第一の無線通信部と、前記回答信号に含まれ、当該回答信号を送信した前記第二の通信装置を有する前記第二の車両を識別するための第二の識別情報を記憶する記憶部と、を備える、前記第一の車両用の第一の通信装置、及び前記線路を通じて、前記第一の識別情報を受信する第二の線路通信部と、前記ネットワーク構築要求信号を受信し、当該ネットワーク構築要求信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記線路を通じて受信した前記第一の識別情報が一致する場合に、前記回答信号を送信する第二の無線通信部と、を備える、前記第二の車両用の第二の通信装置、を含む、通信システムが提供される。

前記第一の通信装置は、前記回答信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記第一の線路通信部が送信した前記第一の識別情報が一致する場合に、前記回答信号に含まれる前記第二の識別情報を、前記記憶部に記憶させる制御部をさらに備えてもよい。

前記第二の無線通信部は、前記第二の識別情報をさらに含ませた前記ネットワーク構築要求信号を転送してもよい。

前記第二の無線通信部は、前記ネットワーク構築要求信号を受信してから所定の期間に、前記ネットワーク構築要求信号をさらに受信した場合、前記ネットワーク構築要求信号を転送しなくてもよい。

前記第二の無線通信部は、前記ネットワーク構築要求信号を受信してから所定の期間に、前記ネットワーク構築要求信号をさらに受信した場合に、前記回答信号を送信してもよい。

前記第二の無線通信部は、前記第二の通信装置がネットワークの末端である場合に、前記回答信号を送信してもよい。
前記第二の無線通信部は、前記回答信号を受信し、受信した当該回答信号に、前記第二の識別情報が含まれる場合に、前記回答信号を転送してもよい。

前記第二の無線通信部は、前記第二の線路通信部が前記第一の識別情報を受信してから所定の期間に、前記第二の線路通信部が受信した前記第一の識別情報と一致する前記第一の識別情報を含む前記ネットワーク構築要求信号を受信しない場合、ネットワークへの加入を要求する加入要求信号を送信してもよい。

前記第一の車両、及び、前記第二の車両は、列車に含まれる車両であってもよい。

前記ネットワーク構築要求信号は、ブロードキャストメッセージとして送信されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、線路を通じて、第一の車両を識別するための第一の識別情報を送信する線路通信部と、前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を、第二の車両が有する第二の通信装置に送信し、前記第二の通信装置から回答信号を受信する無線通信部と、前記回答信号に含まれ、当該回答信号を送信した前記第二の通信装置を有する前記第二の車両を識別するための第二の識別情報を記憶する記憶部と、を備える、前記第一の車両用の第一の通信装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、線路を通じて、第一の車両を識別するための第一の識別情報を受信する線路通信部と、前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を受信し、当該ネットワーク構築要求信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記線路通信部が受信した前記第一の識別情報が一致する場合に、第二の車両を識別するための第二の識別情報を含む回答信号を送信する無線通信部と、を備える、前記第二の車両用の第二の通信装置が、提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第一の車両用の第一の通信装置が、線路を通じて、前記第一の車両を識別するための第一の識別情報を送信することと、前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を、第二の車両が有する第二の通信装置に送信し、前記第二の通信装置から回答信号を受信することと、前記回答信号に含まれ、当該回答信号を送信した前記第二の通信装置を有する前記第二の車両を識別するための第二の識別情報を記憶することと、前記第二の車両用の前記第二の通信装置が、前記線路を通じて、前記第一の識別情報を受信することと、前記ネットワーク構築要求信号を受信し、当該ネットワーク構築要求信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記線路を通じて受信した前記第一の識別情報が一致する場合に、前記回答信号を送信することと、を含む、通信方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、より容易に車両間のネットワークを構築することが可能である。

本発明の一実施形態に係る通信システム９９の概略構成を説明するための説明図である。 同実施形態に係る通信システム９９の概略的な動作を示すシーケンス図である。 同実施形態に係る動力車用通信装置１０（第一の通信装置）の構成例を示すブロック図である。 同実施形態に係る貨車用通信装置２０（第二の通信装置）の構成例を示すブロック図である。 同実施形態に係る動力車用通信装置１０の動作例を示すフローチャート図である。 同実施形態に係る貨車用通信装置２０の全体的な動作例を示すフローチャート図である。 ネットワーク構築要求信号の待ち受け処理を示すフローチャート図である。 ネットワーク末端判定処理を示すフローチャート図である。 貨車用通信装置２０が加入要求を受信した場合の動作例を示すフローチャート図である。 貨車用通信装置２０が経路情報を受信した場合の動作例を示すフローチャート図である。 貨車用通信装置２０が無線通信ネットワークに加入した後の動作例を示すフローチャート図である。 ハードウェア構成例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。

＜＜１．概要＞＞
まず、本発明の一実施形態の概要について説明する。以下では、図１を参照して本発明の一実施形態に係るシステム全体の概略構成を説明した後に、図２を参照して本発明の一実施形態に係るシステム全体の動作概要を説明する。

＜１−１．全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システム９９の概略構成を説明するための説明図である。本実施形態に係る通信システム９９は、例えば貨物列車において動力車に各車両の情報を集めて管理するための通信システムである。

図１に示すように、本実施形態に係る通信システム９９は、動力車１と、貨車２（２Ａ〜２Ｃ）と、線路接続用ケーブル３と、線路４と、枕木５と、接地用ケーブル６と、抵抗器７を備える。

動力車１は、図１に示すように、動力車用通信装置１０と、無線通信用アンテナ１１とを有する。動力車用通信装置１０は、線路４と電気的に接続された線路接続用ケーブル３、及び地面と電気的に接続（接地）された接地用ケーブル６と接続され、線路４を通じて、貨車２Ａ〜２Ｃが有する貨車用通信装置２０Ａ〜２０Ｃへ情報を送信する。また、動力車用通信装置１０は、無線通信用アンテナ１１と接続され、無線通信用アンテナ１１を介した無線通信を行う。なお、動力車用通信装置１０の構成については、図３を参照して後述する。

また、貨車２Ａ〜２Ｃは、図１に示すように、それぞれ貨車用通信装置２０Ａ〜２０Ｃと、無線通信用アンテナ２１Ａ〜２１Ｃと、を有する。貨車用通信装置２０Ａ〜２０Ｃは、線路４と電気的に接続された線路接続用ケーブル３、及び地面と電気的に接続された接地用ケーブル６と接続され、線路４を通じて、動力車用通信装置１０から情報を受信する。また、貨車用通信装置２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれ無線通信用アンテナ２１Ａ〜２１Ｃと接続され、無線通信用アンテナ２１Ａ〜２１Ｃを介した無線通信を行う。なお、貨車用通信装置２０（２０Ａ〜２０Ｃ）の構成については、図４を参照して後述する。

抵抗器７は、動力車１、及び貨車２Ａ〜２Ｃを含む列車の前後に配置され、線路４と地面とを電気的に接続（終端）する。係る構成により、２つの抵抗器７の間の線路４、及び地面に電流が流されて線路通信が行われ、また、２つの抵抗器７の外側の線路４に電流が流れることを防ぐ。

＜１−２．システム動作概要＞
以上、本実施形態に係る通信システム９９の全体構成を説明した。続いて、図２を参照し、本実施形態に係る通信システム９９の動作概要を説明する。図２は、本実施形態に係る通信システム９９の概略的な動作を示すシーケンス図である。

図２に示すように、まず動力車用通信装置１０が、線路４を通じて、動力車１を識別するためのグループＩＤ（第一の識別情報）を送信し、貨車用通信装置２０Ａ〜２０Ｃは、線路４を通じてグループＩＤを受信する（Ｓ１０２）。貨車用通信装置２０Ａ〜２０Ｃは、グループＩＤにより、自車両が属する列車における動力車を識別することが可能である。本実施形態において、列車は１の動力車を有するため、係る構成により、貨車用通信装置２０Ａ〜２０Ｃは、自車両が属する列車（グループ）を識別することが出来る。

続いて、動力車用通信装置１０は、無線通信により、無線通信ネットワークの構築を要求するネットワーク構築要求信号（以下、単にネットワーク構築要求と呼ぶ場合もある）を送信する（Ｓ１０４）。なお、ネットワーク構築要求に含まれる情報については後述する。

続いて、貨車用通信装置２０Ａは、自車両（貨車用通信装置２０Ａを有する貨車２Ａ）を識別する車両ＩＤをさらに含ませたネットワーク構築要求を、他の貨車用通信装置２０（図２の例では貨車用通信装置２０Ｂ、２０Ｃ）に転送する（Ｓ１０６）。ネットワーク構築要求を受信した貨車用通信装置２０Ｂ、及び貨車用通信装置２０Ｃは、経路情報（回答信号）を無線通信により送信する（Ｓ１０８、Ｓ１１２）。なお、経路情報については後述するが、少なくとも自車両（当該経路情報を送信する貨車用通信装置２０を有する貨車２）を識別するための車両ＩＤ、及びネットワーク構築要求に含まれる車両ＩＤとを含む。

貨車用通信装置２０Ｂ、及び貨車用通信装置２０Ｃから経路情報を受信した貨車用通信装置２０Ａは、経路情報を転送し、動力車用通信装置１０が当該経路情報を受信する（Ｓ１１０、Ｓ１１４）。

なお、図２を参照して説明したグループＩＤ、ネットワーク構築要求、及び経路情報は、全て宛先が指定されないブロードキャストメッセージとして送信されてもよい。また、図２を参照して説明した無線通信は、一例であり、無線通信に係る送信元と受信先の組み合わせ（経路）は、無線送信電力や無線通信用アンテナ間の距離等によって異なり得る。

以上、本実施形態の概要を説明した。本実施形態によれば、送信電力やアンテナの位置、向き等の調整作業を行う必要がなく、より容易に車両間のネットワークを構築される。図２に示した例では、動力車用通信装置１０は、自車両（動力車１）が牽引する貨車２Ａ〜２Ｃに係る車両ＩＤを含む経路情報を得ることが可能である。また、貨車用通信装置２０Ａ〜２０Ｃは動力車１に係るグループＩＤと、無線通信が可能な距離に存在する他の貨車に係る車両ＩＤを得ることが可能である。

したがって、例えば動力車用通信装置１０は、経路情報に基づき、自車両が牽引する貨車が有する貨車用通信装置２０へ、無線通信により情報を送信することが可能である。また、貨車用通信装置２０は、無線通信が可能な距離に存在する動力車１、または他の貨車へ情報を送信することで、動力車用通信装置１０へ、情報を集めることが可能である。

以下、上記の効果を実現するための動力車用通信装置１０、及び貨車用通信装置２０の構成を順次詳細に説明する。

＜＜２．動力車用通信装置の構成＞＞
図３は、本実施形態に係る動力車用通信装置１０（第一の通信装置）の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、動力車用通信装置１０は、無線通信部１２、制御部１４、線路通信部１６、及び記憶部１８を備える。動力車用通信装置１０は、図１に示したように、動力車１（第一の車両）が有する動力車１用の通信装置である。

無線通信部１２（第一の無線通信部）は、図１を参照して説明した無線通信用アンテナ１１と接続され、無線通信用アンテナ１１を介した無線通信を行う。例えば、本実施形態に係る無線通信部１２は、ネットワーク構築要求信号を、貨車用通信装置２０に送信する。

なお、ネットワーク構築要求は、例えば、動力車１を識別するためのグループＩＤ（第一の識別情報）と、無線通信部１２から送信されるネットワーク構築要求を識別するシーケンス番号と、経路テーブルを含む。経路テーブルは、例えば無線通信部１２から送信される際には空のテーブルであり、後述する貨車用通信装置２０により更新される。例えば、経路テーブルには、貨車用通信装置２０により転送される度に当該貨車用通信装置２０を有する貨車２を識別するための車両ＩＤ（第二の識別情報）が、転送を行った順に追加されてもよい。

また、無線通信部１２は、貨車用通信装置２０から、経路情報（回答信号）を受信する。経路情報は、例えば、グループＩＤ、経路テーブル、及び経路テーブルに含まれる車両ＩＤのうち、現時点で経路情報を転送済の貨車用通信装置２０に係る車両ＩＤを示すインデックスを含んでもよい。

制御部１４は、動力車用通信装置１０の各構成を制御する。例えば、制御部１４は、無線通信部１２が受信した経路情報に含まれるグループＩＤと、後述する線路通信部１６が線路を通じて送信したグループＩＤとが一致する場合に、経路情報に含まれる経路テーブルに含まれる車両ＩＤを、記憶部１８に記憶させてもよい。

係る構成によれば、動力車用通信装置１０は、動力車１が牽引する列車に属する貨車以外の車両から送信された経路情報に含まれる車両ＩＤを誤ってネットワークに登録することを防ぐことが可能である。

線路通信部１６は、線路を通じて、動力車１を識別するためのグループＩＤを貨車用通信装置２０へ送信する。例えば、線路通信部１６は、線路通信部１６に電気的に接続された線路接続用ケーブル３、と接地用ケーブル６の間に電圧を発生させるか否かにより、線路を通じて論理値の１と０を送信させることが可能である。

記憶部１８は、動力車用通信装置１０が備える各部が上記各処理を実行するためのプログラムや、様々なデータを記憶する。例えば、記憶部１８は、動力車１を識別するためのグループＩＤを記憶する。また、記憶部１８は、制御部１４に制御されて、経路情報に含まれる車両ＩＤを記憶する。

＜＜３．貨車用通信装置の構成＞＞
以上、本実施形態に係る動力車用通信装置１０の構成例を説明した。続いて、図４を参照し、本実施形態に係る貨車用通信装置２０の構成例を説明する。

図４は、本実施形態に係る貨車用通信装置２０（第二の通信装置）の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、貨車用通信装置２０は、無線通信部２２、制御部２４、線路通信部２６、及び記憶部２８を備える。貨車用通信装置２０は、図１に示したように、貨車２（第二の車両）が有する貨車２用の通信装置である。

無線通信部２２（第二の無線通信部）は、図１を参照して説明した無線通信用アンテナ２１と接続され、無線通信用アンテナ２１を介した無線通信を行う。例えば、本実施形態に係る無線通信部２２は、ネットワーク構築要求信号を受信する。また、無線通信部２２は、後述する制御部２４により、ネットワーク構築要求信号に含まれるグループＩＤと、後述する線路通信部２６が線路を通じて受信したグループＩＤとが一致すると判定された場合に、経路情報を送信してもよい。

また、無線通信部２２は、ネットワーク構築要求信号を受信した後、自車両（貨車用通信装置２０を有する貨車２）に係る車両ＩＤを経路テーブルに追加した（含ませた）ネットワーク構築要求信号を、転送（送信）してもよい。

係る構成によれば、送信電力や距離等の理由により、動力車用通信装置１０から送信されるネットワーク構築要求信号を受信不可能な他の貨車用通信装置２０が、ネットワーク構築要求信号を受信し、ネットワークに加入することが可能である。

また、無線通信部２２は、ネットワーク構築要求信号を受信してから所定の期間に、ネットワーク構築要求信号をさらに受信した場合、ネットワーク構築要求信号を転送しなくてもよい。係る構成によれば、周囲の他の貨車が有する貨車用通信装置がネットワーク構築要求信号を既に転送した場合には転送を行わないため、不要な通信の発生を抑制することが可能である。

また、無線通信部２２は、ネットワーク構築要求信号を受信してから所定の期間に、ネットワーク構築要求信号をさらに受信した場合に、経路情報を送信してもよいし、貨車用通信装置２０が、無線通信ネットワークの末端である場合に、経路情報を送信してもよい。係る構成によれば、ネットワーク構築要求信号を転送して無線通信ネットワークの末端ではなくなった貨車用通信装置２０は経路情報を送信しないため、不要な通信の発生を抑制することが可能である。なお、無線通信ネットワークの末端であるか否かの判定方法については、図８を参照して後述する。

また、無線通信部２２は、他の貨車用通信装置から経路情報を受信し、受信した当該経路情報に、自車両（貨車用通信装置２０を有する貨車２）に係る車両ＩＤが含まれる場合に、経路情報を転送してもよい。係る構成によれば、ネットワーク構築要求信号の転送の際に無線通信が可能であると確認された経路でのみ、経路情報の転送が行われる。

また、無線通信部２２は、後述する線路通信部２６が線路を通じてグループＩＤを受信してから所定の期間に、線路通信部２６が受信したグループＩＤと一致するグループＩＤを含むネットワーク構築要求信号を受信しない場合、ネットワークへの加入を要求する加入要求信号を送信してもよい。なお、加入要求信号は、例えば、グループＩＤと、自車両に係る車両ＩＤを含んでもよい。

また、無線通信部２２は、加入要求を受信した場合、自車両がネットワークに加入済みであれば、加入許可を送信してもよい。なお、加入許可には、例えば、グループＩＤ、加入が許可される車両の車両ＩＤ、経路テーブルが含まれてもよい。

また、無線通信部２２は、加入が許可される車両の車両ＩＤとして、自車両に係る車両ＩＤが含まれた加入許可を受信した場合、加入通知を送信してもよい。なお、加入通知は、経路情報と同様の情報であってもよい。

係る構成によれば、ネットワーク構築要求信号を受信できなかった場合であっても、無線通信ネットワークに加入済みの周囲の貨車用通信装置と通信して、無線通信ネットワークへ加入することが可能となり得る。

制御部２４は、貨車用通信装置２０の各構成を制御する。例えば、制御部２４は、無線通信部２２の説明において上述した判定処理、及び図６〜１１を参照して後述する各種処理を制御する。また、制御部２４は、ネットワーク構築要求信号を転送する際の、経路テーブルの更新（自車両に係る車両ＩＤの追加）、経路情報を転送する際のインデックスの更新等を行う。また、制御部２４は、無線通信部２２が受信したネットワーク構築要求信号に含まれる情報に基づき、経路情報を生成してもよい。

線路通信部２６（第二の線路通信部）は、線路を通じて動力車１を識別するためのグループＩＤを受信する。例えば、線路通信部２６は、線路通信部２６に電気的に接続された線路接続用ケーブル３、と接地用ケーブル６の間の電圧を検知して、情報を受信することが可能である。

記憶部２８は、貨車用通信装置２０が備える各部が上記各処理を実行するためのプログラムや、様々なデータを記憶する。例えば、記憶部２８は、線路通信部２６が受信したグループＩＤや、無線通信部２２が受信したネットワーク構築要求信号に含まれる経路テーブル等を記憶する。

＜＜４．動作＞＞
以上、本発明に係る一実施形態の構成例を説明した。続いて、本実施形態の動作を説明する。以下では、まず図５を参照して、動力車用通信装置１０の動作例を説明した後に、図６〜１１を参照して、貨車用通信装置２０の動作例を説明する。

＜４−１．動力車用通信装置の動作＞
図５は、本実施形態に係る動力車用通信装置１０の動作例を示すフローチャート図である。図５に示すように、まず、線路を通じた線路通信により、線路通信部１６がグループＩＤを送信する（Ｓ２０２）。続いて、無線通信により、無線通信部１２が、ネットワーク構築要求信号を送信する（Ｓ２０４）。

続いて、無線通信により、無線通信部１２が経路情報を受信する（Ｓ２０６）。続いて、受信した経路情報に、動力車用通信装置１０を有する動力車１に係るグループＩＤが含まれているか否か（グループＩＤが一致するか否か）を制御部１４が判定する（Ｓ２０８）。グループＩＤが一致した場合（Ｓ２０８においてＹＥＳ）、制御部１４は、記憶部１８に車両ＩＤを含む経路情報を記録（記憶）させる（Ｓ２１０）。一方、グループＩＤが一致しない場合（Ｓ２０８においてＮＯ）、処理は終了する。

以上、本実施形態に係る動力車用通信装置１０の動作を説明した。なお、図５に示した動力車用通信装置１０の動作は一例であって、これに限定されない。例えば、上述したＳ２０６〜Ｓ２１０の処理は繰り返されてもよい。

＜４−２．貨車用通信装置の動作＞
続いて、本実施形態に係る貨車２が有する貨車用通信装置２０の動作例を説明する。

（全体的な処理フロー）
図６は、貨車用通信装置２０の全体的な動作の流れを示すフローチャート図である。図６に示すように、まず、線路を通じた線路通信により、線路通信部２６がグループＩＤを送信する（Ｓ３０２）。続いて、制御部２４が、記憶部２８にグループＩＤを記憶させる（Ｓ３０４）。

制御部２４により時刻を示す変数ｔが０に設定され（Ｓ３０６）、ネットワーク構築要求信号の待ち受け処理（Ｓ３０８）が行われる。なお、ステップＳ３０８のネットワーク構築要求信号の待ち受け処理については図７を参照して後述する。

ネットワーク構築要求信号の待ち受け処理（Ｓ３０８）の後、貨車用通信装置２０がネットワークに加入済みであれば（Ｓ３１０においてＹＥＳ）、処理は終了する。一方、貨車用通信装置２０がネットワークに加入していなければ、（Ｓ３１０においてＮＯ）、変数ｔがカウントアップされる（Ｓ３１２）。

続いて、変数ｔが所定値より大きいか否かにより、線路通信によりグループＩＤを受信してから所定の期間が経過したか否かが判定される（Ｓ３１４）。変数ｔが所定値以下の場合（Ｓ３１４においてＮＯ）、処理はステップＳ３０８に戻る。一方、変数ｔが所定値より大きい場合（Ｓ３１４においてＹＥＳ）、無線通信により、無線通信部２２が、加入要求を送信する（Ｓ３１６）。

続いて、無線通信により、無線通信部２２が加入許可を受信し（Ｓ３１８）、加入通知を送信する（Ｓ３２０）。

（ネットワーク構築要求信号の待ち受け処理）
図７は、図６に示したステップＳ３０８のネットワーク構築要求信号の待ち受け処理を示すフローチャート図である。図７に示すように、無線通信部２２がネットワーク構築要求信号を受信していない場合（Ｓ４０２においてＮＯ）、ネットワーク構築要求信号の待ち受け処理は終了し、図６のステップＳ３１０に進む。

無線通信部２２がネットワーク構築要求信号を受信した場合（Ｓ４０２においてＹＥＳ）、ステップＳ３０４で設定済みのグループＩＤと、受信したネットワーク構築要求信号に含まれるグループＩＤが一致するか否かが制御部２４により判定される（Ｓ４０４）。ここで、一致しない場合（Ｓ４０４においてＮＯ）、ネットワーク構築要求信号の待ち受け処理は終了し、図６のステップＳ３１０に進む。

一方、一致した場合（Ｓ４０４においてＹＥＳ）、制御部２４は、ネットワーク構築要求信号に含まれるシーケンス番号を受信済みか否かを判定する（Ｓ４０６）。例えば、制御部２４は、無線通信部２２が過去に既にネットワーク構築要求信号を受信していた場合に、当該ネットワーク構築要求信号に含まれていたシーケンス番号と、新たに受信したネットワーク構築要求信号に含まれるシーケンス番号を比較して当該判定を行ってもよい。シーケンス番号が受信済みであった場合（Ｓ４０６においてＹＥＳ）、ネットワーク構築要求信号の待ち受け処理は終了し、図６のステップＳ３１０に進む。

シーケンス番号が受信済みではなかった場合（Ｓ４０６においてＮＯ）、制御部２４は、ネットワーク構築要求信号に含まれる転送元の車両ＩＤを転送先として記憶部２８に記憶させる（Ｓ４０８）。なお、転送元の車両ＩＤは、ネットワーク構築要求信号に含まれる経路テーブルから取得されてもよい。また、経路テーブルが空である場合、制御部２４は、動力車１を識別する識別情報であるグループＩＤを転送先として記憶部２８に記憶させてもよい。

続いて、制御部２４により時刻を示す変数ｔが０に設定される（Ｓ４１０）。なお、図７に示す変数ｔと、図６に示した変数ｔは独立に扱われる。また、後述する図８，９，１１を参照した説明において言及される変数ｔもそれぞれ独立に扱われる。

続いて、ステップＳ４０２におけるネットワーク構築要求信号の受信後、他の端末がネットワーク構築要求信号を転送したか（他の端末からネットワーク構築要求信号を受信したか）否かが判定される（Ｓ４１２）。他の端末がネットワーク構築要求信号を転送していた場合（Ｓ４１２においてＹＥＳ）、制御部２４が、経路情報を生成し、無線通信部２２は、当該経路情報を送信する（Ｓ４２２）。

一方、他の端末がネットワーク構築要求信号を転送していない場合（Ｓ４１２においてＮＯ）、変数ｔがカウントアップされる（Ｓ４１４）。

続いて、変数ｔが所定値より大きいか否かが判定される（Ｓ４１６）。変数ｔが所定値以下の場合（Ｓ４１６においてＮＯ）、処理はステップＳ４１２に戻る。一方、変数ｔが所定値より大きい場合（Ｓ４１６においてＹＥＳ）、制御部２４は、ネットワーク構築要求信号に含まれる経路テーブルを更新（自車両に係る車両ＩＤを追加）し、無線通信部２２が更新されたネットワーク構築要求信号を転送する（Ｓ４１８）。

続いて、ネットワーク末端判定処理（Ｓ４２０）が行われ、処理は図６のステップＳ３１０に進む。

（ネットワーク末端判定処理）
図８は、図７に示したステップＳ４２０のネットワーク末端判定処理を示すフローチャート図である。図８に示すように、まず、制御部２４により時刻を示す変数ｔが０に設定される（Ｓ５０２）。続いて、他の車両が自車両の車両ＩＤを経路テーブルに含むネットワーク構築要求信号を転送したか（他の車両から自車両の車両ＩＤを経路テーブルに含むネットワーク構築要求信号を受信したか）否かが判定される（Ｓ５０４）。

他の車両が自車両の車両ＩＤを経路テーブルに含むネットワーク構築要求信号を転送していた場合（Ｓ５０４においてＹＥＳ）、ネットワーク末端判定処理は終了し、図６のステップＳ３１０に進む。

一方、他の車両が自車両の車両ＩＤを経路テーブルに含むネットワーク構築要求信号を転送していない場合（Ｓ５０４においてＮＯ）、変数ｔがカウントアップされる（Ｓ５０６）。

続いて、変数ｔが所定値より大きいか否かにより、貨車用通信装置２０が無線通信ネットワークの末端であるか否かが判定される（Ｓ５０８）。変数ｔが所定値以下の場合（Ｓ５０８においてＮＯ）、処理はステップＳ５０４に戻る。一方、変数ｔが所定値より大きい場合（Ｓ５０８においてＹＥＳ）、制御部２４が、経路情報を生成し、無線通信部２２は、当該経路情報を送信する（Ｓ５１０）。

（加入要求を受信した場合の動作）
以上、貨車用通信装置２０の全体的な動作例について説明した。続いて、図９を参照して、貨車用通信装置２０が加入要求を受信した場合の動作例について説明する。図９は、貨車用通信装置２０が加入要求を受信した場合の動作例を示すフローチャート図である。

まず、無線通信により、無線通信部２２が、加入要求を受信する（Ｓ６０２）。続いて、制御部２４により、加入要求に含まれるグループＩＤに係る無線通信ネットワークに貨車用通信装置２０が加入済みであるか否かが判定される（Ｓ６０４）。貨車用通信装置２０が当該無線通信ネットワークに加入していない場合（Ｓ６０４においてＮＯ）、制御部２４は、近傍に未加入の車両が存在することを、記憶部２８に記録（記憶）させ（Ｓ６１８）、処理は終了する。

一方、貨車用通信装置２０が当該無線通信ネットワークに加入済みの場合（Ｓ６０４においてＹＥＳ）、制御部２４により時刻を示す変数ｔが０に設定される（Ｓ６０６）。

無線通信部２２が当該加入要求に係る車両ＩＤ（加入を要求している車両の車両ＩＤ）を含む加入許可を、他の貨車用通信装置から受信済みの場合（Ｓ６０８においてＹＥＳ）、処理は終了する。また、当該加入要求に係る車両ＩＤを含む加入許可を受信していないが（Ｓ６０８においてＮＯ）、無線通信部２２が当該加入要求に係る車両ＩＤを経路テーブルに含む加入通知を受信済みの場合（Ｓ６１０においてＹＥＳ）、処理は終了する。

一方、無線通信部２２が当該加入要求に係る車両ＩＤを含む加入許可、及び当該加入要求に係る車両ＩＤを経路テーブルに含む加入通知を受信していない場合（Ｓ６０８においてＮＯかつ、Ｓ６１０においてＮＯ）、変数ｔがカウントアップされる（Ｓ６１２）。

続いて、変数ｔが所定値より大きいか否が判定される（Ｓ６１４）。変数ｔが所定値以下の場合（Ｓ６１４においてＮＯ）、処理はステップＳ６０８に戻る。一方、変数ｔが所定値より大きい場合（Ｓ６１４においてＹＥＳ）、制御部２４が加入許可を生成し、無線通信部２２が、当該加入許可を送信する（Ｓ６１６）。

（経路情報を受信した場合の動作）
続いて、図１０を参照して、貨車用通信装置２０が経路情報を受信した場合の動作例について説明する。図１０は、貨車用通信装置２０が経路情報を受信した場合の動作例を示すフローチャート図である。

まず、無線通信により、無線通信部２２が、経路情報を受信する（Ｓ７０２）。続いて、制御部２４により、経路情報に自車両（貨車２）に係る車両ＩＤが含まれているか否かが判定される（Ｓ７０４）。自車両の車両ＩＤが経路情報に含まれていない場合（Ｓ７０４においてＮＯ）、処理は終了する。

一方、自車両の車両ＩＤが経路情報に含まれている場合（Ｓ７０４においてＹＥＳ）、当該経路情報を貨車用通信装置２０が転送することが、転送の順番として正しいか否かが制御部２４により判定される（Ｓ７０６）。例えば、制御部２４は、経路情報に含まれる経路テーブルと、インデックスに基づいて、転送の順番が正しいか否かを判定してもよい。転送の順番が正しくないと判定された場合（Ｓ７０６においてＮＯ）、処理は終了する。

一方、転送の順番が正しいと判定された場合（Ｓ７０６においてＹＥＳ）、制御部２４は、経路情報に含まれるインデックスを更新し、無線通信部２２は、インデックスが更新された経路情報を転送する（Ｓ７０８）。

（ネットワーク加入後の動作）
続いて、図１１を参照して、貨車用通信装置２０が無線通信ネットワークに加入した後の動作について説明する。図１１は、貨車用通信装置２０が無線通信ネットワークに加入した後の動作例を示すフローチャート図である。なお、図１１を参照して以下に説明する処理は、例えば図６のステップＳ３２０の後や、図７のステップＳ４２２の後、図８のステップＳ５１０の後等、貨車用通信装置２０が無線通信ネットワークに加入した後に適宜行われてもよい。

まず、図１１に示すように、貨車用通信装置２０が設定済みのグループＩＤの無線通信ネットワークに加入するまで、ステップＳ８０２の処理が繰り返される。続いて、貨車用通信装置２０が当該無線通信ネットワークに加入済みの場合（Ｓ８０２においてＹＥＳ）、近傍に無線通信ネットワークに未加入の車両が存在するか否かが判定される（Ｓ８０４）。例えば、図９に示したステップＳ６１８において記憶された情報に基づいて、近傍に無線通信ネットワークに未加入の車両が存在するか否かが判定されてもよい。

近傍に無線通信ネットワークに未加入の車両が存在しない場合（Ｓ８０４においてＮＯ）、処理は終了する。一方、近傍に無線通信ネットワークに未加入の車両が存在する場合（Ｓ８０４においてＹＥＳ）、制御部２４により時刻を示す変数ｔが０に設定される（Ｓ８０６）。

無線通信部２２が当該加入要求に係る車両ＩＤ（加入を要求している車両の車両ＩＤ）を含む加入許可を、他の貨車用通信装置から受信済みの場合（Ｓ８０８においてＹＥＳ）、処理は終了する。また、当該加入要求に係る車両ＩＤを含む加入許可を受信していないが（Ｓ８０８においてＮＯ）、無線通信部２２が当該加入要求に係る車両ＩＤを経路テーブルに含む加入通知を受信済みの場合（Ｓ８１０においてＹＥＳ）、処理は終了する。

一方、無線通信部２２が当該加入要求に係る車両ＩＤを含む加入許可、及び当該加入要求に係る車両ＩＤを経路テーブルに含む加入通知を受信していない場合（Ｓ８０８においてＮＯかつ、Ｓ８１０においてＮＯ）、変数ｔがカウントアップされる（Ｓ８１２）。

続いて、変数ｔが所定値より大きいか否が判定される（Ｓ８１４）。変数ｔが所定値以下の場合（Ｓ８１４においてＮＯ）、処理はステップＳ８０８に戻る。一方、変数ｔが所定値より大きい場合（Ｓ８１４においてＹＥＳ）、制御部２４が加入許可を生成し、無線通信部２２が、当該加入許可を送信する（Ｓ８１６）。

＜＜５．変形例＞＞
以上、本発明の一実施形態を説明した。以下では、本発明の実施形態の幾つかの変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で上記実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで上記実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、上記実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、上記実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。

＜５−１．変形例１＞
上記実施形態では、通信システムが１の動力車と複数の貨車を含む列車を備え、動力車が有する動力車用通信装置が情報を管理する例を説明したが、本発明は係る例に限定されない。

例えば、列車が複数の動力車を含む場合には、複数の動力車のうち、１の動力車（第一の車両）が、上述した動力車用通信装置１０と同様の機能を有する通信装置（第一の通信装置）を有し、他の動力車（第二の車両）は貨車用通信装置２０と同様の機能を有する通信装置（第二の通信装置）を有してもよい。また、動力車用通信装置１０と同様の機能を有する通信装置（第一の通信装置）を有する車両は動力車に限定されず、貨車や客車が、動力車用通信装置１０と同様の機能を有する通信装置を有してもよい。

＜５−２．変形例２＞
また、上記実施形態では、１の線路において１の無線通信ネットワークが構築される例を説明したが、本発明は係る例に限定されない。例えば、図１を参照して説明した２つの抵抗器７により挟まれる範囲に停車する車両が１の無線通信ネットワークを構築するため、抵抗器７により挟まれる範囲が複数存在し、当該範囲にそれぞれ列車が停車する場合には、複数の無線通信ネットワークが構築され得る。

＜＜６．ハードウェア構成＞＞
以上、本発明の各実施形態を説明した。上述した判定処理等の情報処理は、ソフトウェアと、動力車用通信装置１０、貨車用通信装置２０のハードウェアとの協働により実現される。以下では、本発明の実施形態に係る情報処理装置である動力車用通信装置１０、貨車用通信装置２０のハードウェア構成例として、情報処理装置１０００のハードウェア構成について説明する。

図１２は、本発明の実施形態に係る情報処理装置１０００のハードウェア構成を示す説明図である。図１２に示したように、情報処理装置１０００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１００１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１００２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１００３と、入力装置１００４と、出力装置１００５と、ストレージ装置１００６と、有線通信Ｉ／Ｆ１００７と、無線通信Ｉ／Ｆ１００８と、を備える。

ＣＰＵ１００１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、各種プログラムに従って情報処理装置１０００内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ１００１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ１００２は、ＣＰＵ１００１が使用するプログラムや演算パラメータなどを記憶する。ＲＡＭ１００３は、ＣＰＵ１００１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータなどを一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバスにより相互に接続されている。主に、ＣＰＵ１００１、ＲＯＭ１００２及びＲＡＭ１００３とソフトウェアとの協働により、例えば、制御部１４、制御部２４等の機能が実現される。

入力装置１００４は、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ及びレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ１００１に出力する入力制御回路などから構成されている。情報処理装置１０００のユーザは、該入力装置１００４を操作することにより、情報処理装置１０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

出力装置１００５は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、ＯＬＥＤ装置及びランプなどの表示装置を含む。さらに、出力装置１００５は、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置を含む。例えば、表示装置は、撮像された画像や生成された画像などを表示する。一方、音声出力装置は、音声データなどを音声に変換して出力する。

ストレージ装置１００６は、データ格納用の装置である。ストレージ装置１００６は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置及び記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置１００６は、ＣＰＵ１００１が実行するプログラムや各種データを格納する。なお、ストレージ装置１００６は、記憶部１８、記憶部２８に対応する。

有線通信Ｉ／Ｆ１００７は、例えば、通信網に接続するための通信デバイスなどで構成された通信インタフェースである。なお、有線通信Ｉ／Ｆ１００７は、線路通信部１６、線路通信部２６に対応する。

また、無線通信Ｉ／Ｆ１００８は、無線通信網に接続するための通信デバイスなどで構成された通信インタフェースである。例えば、無線通信Ｉ／Ｆ１００８は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）対応通信装置、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）対応通信装置、またはブルートゥース（登録商標）通信装置を含んでもよい。なお、無線通信Ｉ／Ｆ１００８は、無線通信部１２、無線通信部２２に対応する。

＜＜７．むすび＞＞
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、より容易に車両間のネットワークを構築することが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、図１に示した線路接続用ケーブル３、及び接地用ケーブル６は、ケーブルに限らず、導電性を有する金属の棒であってもよい。また、動力車１、及び貨車２は、線路接続用ケーブル３、及び接地用ケーブル６と線路４、及び地面と接続させ、または接続を解除させるための機構を備えてもよい。

また、上記実施形態における各ステップは、必ずしもシーケンス図、またはフローチャート図として記載された順序に沿って時系列に処理される必要はない。例えば、上記実施形態の処理における各ステップは、シーケンス図、またはフローチャート図として記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。

また、上記実施形態によれば、ＣＰＵ１００１、ＲＯＭ１００２、及びＲＡＭ１００３などのハードウェアを、上述した動力車用通信装置１０、貨車用通信装置２０の各構成と同様の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも提供可能である。また、該コンピュータプログラムが記録された記録媒体も提供される。

１ 動力車
２ 貨車
３ 線路接続用ケーブル
４ 線路
５ 枕木
６ 接地用ケーブル
７ 抵抗器
１０ 動力車用通信装置
１１ 無線通信用アンテナ
１２ 無線通信部
１４ 制御部
１６ 線路通信部
１８ 記憶部
２０ 貨車用通信装置
２１ 無線通信用アンテナ
２２ 無線通信部
２４ 制御部
２６ 線路通信部
２８ 記憶部
９９ 通信システム

Claims (13)

1. 線路を通じて、第一の車両を識別するための第一の識別情報を送信する第一の線路通信部と、
   前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を、第二の車両が有する第二の通信装置に送信し、前記第二の通信装置から回答信号を受信する第一の無線通信部と、
   前記回答信号に含まれ、当該回答信号を送信した前記第二の通信装置を有する前記第二の車両を識別するための第二の識別情報を記憶する記憶部と、
   を備える、前記第一の車両用の第一の通信装置、及び
   前記線路を通じて、前記第一の識別情報を受信する第二の線路通信部と、
   前記ネットワーク構築要求信号を受信し、当該ネットワーク構築要求信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記線路を通じて受信した前記第一の識別情報が一致する場合に、前記回答信号を送信する第二の無線通信部と、
   を備える、前記第二の車両用の第二の通信装置、を含む、通信システム。
2. 前記第一の通信装置は、前記回答信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記第一の線路通信部が送信した前記第一の識別情報が一致する場合に、前記回答信号に含まれる前記第二の識別情報を、前記記憶部に記憶させる制御部をさらに備える、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第二の無線通信部は、前記第二の識別情報をさらに含ませた前記ネットワーク構築要求信号を転送する、請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記第二の無線通信部は、前記ネットワーク構築要求信号を受信してから所定の期間に、前記ネットワーク構築要求信号をさらに受信した場合、前記ネットワーク構築要求信号を転送しない、請求項３に記載の通信システム。
5. 前記第二の無線通信部は、前記ネットワーク構築要求信号を受信してから所定の期間に、前記ネットワーク構築要求信号をさらに受信した場合に、前記回答信号を送信する、請求項４に記載の通信システム。
6. 前記第二の無線通信部は、前記第二の通信装置がネットワークの末端である場合に、前記回答信号を送信する、請求項３〜５のいずれか一項に記載の通信システム。
7. 前記第二の無線通信部は、前記回答信号を受信し、受信した当該回答信号に、前記第二の識別情報が含まれる場合に、前記回答信号を転送する、請求項３〜６のいずれか一項に記載の通信システム。
8. 前記第二の無線通信部は、前記第二の線路通信部が前記第一の識別情報を受信してから所定の期間に、前記第二の線路通信部が受信した前記第一の識別情報と一致する前記第一の識別情報を含む前記ネットワーク構築要求信号を受信しない場合、ネットワークへの加入を要求する加入要求信号を送信する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の通信システム。
9. 前記第一の車両、及び、前記第二の車両は、列車に含まれる車両である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の通信システム。
10. 前記ネットワーク構築要求信号は、ブロードキャストメッセージとして送信される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の通信システム。
11. 線路を通じて、第一の車両を識別するための第一の識別情報を送信する線路通信部と、
    前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を、第二の車両が有する第二の通信装置に送信し、前記第二の通信装置から回答信号を受信する無線通信部と、
    前記回答信号に含まれ、当該回答信号を送信した前記第二の通信装置を有する前記第二の車両を識別するための第二の識別情報を記憶する記憶部と、
    を備える、前記第一の車両用の第一の通信装置。
12. 線路を通じて、第一の車両を識別するための第一の識別情報を受信する線路通信部と、
    前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を受信し、当該ネットワーク構築要求信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記線路通信部が受信した前記第一の識別情報が一致する場合に、第二の車両を識別するための第二の識別情報を含む回答信号を送信する無線通信部と、
    を備える、前記第二の車両用の第二の通信装置。
13. 第一の車両用の第一の通信装置が、
    線路を通じて、前記第一の車両を識別するための第一の識別情報を送信することと、
    前記第一の識別情報を含むネットワーク構築要求信号を、第二の車両が有する第二の通信装置に送信し、前記第二の通信装置から回答信号を受信することと、
    前記回答信号に含まれ、当該回答信号を送信した前記第二の通信装置を有する前記第二の車両を識別するための第二の識別情報を記憶することと、
    前記第二の車両用の前記第二の通信装置が、
    前記線路を通じて、前記第一の識別情報を受信することと、
    前記ネットワーク構築要求信号を受信し、当該ネットワーク構築要求信号に含まれる前記第一の識別情報と、前記線路を通じて受信した前記第一の識別情報が一致する場合に、前記回答信号を送信することと、
    を含む、通信方法。

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