JP2018197051A - 車両通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】車上装置と中央装置との間の所定情報の送受信の効率性および確実性を向上させる。
【解決手段】実施形態の車上通信システムは、中央装置と、車上装置と、を備える。中央装置の経路決定部は、少なくとも複数の車両の運行情報に基づいて、複数の車両のうち地上通信装置と無線通信を実行する車両に情報を集約させるための、複数の車両間での情報伝達経路を決定する。車上装置の車上通信部は、中央装置から地上通信装置を介して直接的に、または、中央装置から地上通信装置および他の車両を介して間接的に情報伝達経路を取得し、取得した情報伝達経路にしたがって、地上通信装置または他の車両との間で所定情報の送受信を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、車両通信システムに関する。

従来、列車のすれ違い時に、当該列車に設けられる車上装置間で所定情報を送受信する技術が知られている。このような従来の技術では、地上側に中央装置が設けられ、車上装置および中央装置を含んだシステム全体で、列車側の所定情報が共有（送受信）されることがある。

特開２０１０−１２９３２号公報

上記のような車上装置および中央装置を含んだシステムでは、車上装置と中央装置との間の通信環境の整備が求められる。たとえば、車上装置から中央装置から送信すべき所定情報の一例としての列車の故障情報などは、重要な情報であるため、中央装置の運用者に迅速に通知することが望まれる。

実施形態による車上通信システムは、中央装置と、車上装置と、を備える。中央装置は、所定の第１通信可能範囲内に存在する対象と無線通信を実行可能な地上通信装置に接続される。車上装置は、地上通信装置を含む地上設備に接続された路線上を走行する複数の車両の各々に設けられ、所定の第２通信可能範囲内に存在する対象と無線通信を実行可能な車上通信部を含む。中央装置は、経路決定部と、中央通信部と、を含む。経路決定部は、少なくとも複数の車両の運行情報に基づいて、複数の車両のうち地上通信装置と無線通信を実行する車両に情報を集約させるための、複数の車両間での情報伝達経路を決定する。中央通信部は、地上通信装置を介して、当該地上通信装置の第１通信可能範囲内に存在する車両との間で、情報伝達経路を含む所定情報の送受信を実行する。車上通信部は、中央装置から地上通信装置を介して直接的に、または、中央装置から地上通信装置および他の車両を介して間接的に情報伝達経路を取得し、取得した情報伝達経路にしたがって、第２通信可能範囲内に存在する地上通信装置または他の車両との間で所定情報の送受信を実行する。

図１は、実施形態による列車通信システムの概略的構成を示した例示図である。 図２は、実施形態による中央装置および車上装置の概略的な内部構成を示した例示ブロック図である。 図３は、実施形態において考慮されうる所定情報の特性の具体例を示した例示図である。 図４は、実施形態による中央装置が実行する処理の概略的な流れを示した例示フローチャートである。 図５は、実施形態による車上装置が実行する処理の概略的な流れを示した例示フローチャートである。 図６は、実施形態による車上装置の車上通信部が実行する、所定情報に応じた処理の一例を示した例示フローチャートである。 図７は、実施形態による車上装置の車上通信部およびコンテンツ制御部が実行する、所定情報に応じた処理の一例を示した例示フローチャートである。 図８は、実施形態による車上装置の車上通信部および予測制御部が実行する、所定情報に応じた処理の一例を示した例示フローチャートである。 図９は、実施形態の変形例において考慮される電波環境の具体例を示した例示図である。

＜実施形態＞
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。

図１は、実施形態による列車通信システムの概略的構成を示した例示的なブロック図である。図１に示されるように、実施形態による列車通信システムは、車両基地や駅などの地上設備１５０内の地上通信装置１００ａに接続される中央装置１００と、地上設備１５０に接続された路線Ｒ１およびＲ２上を走行する複数の列車２００ａの各々に設けられる車上装置２００と、を備えている。

地上通信装置１００ａは、アンテナ１００ｂを有し、当該アンテナ１００ｂを介して、所定の第１通信可能範囲Ａ内に存在する対象と無線通信を実行可能に構成されている。また、車上装置２００は、列車２００ａに設けられるアンテナ２００ｂを介して、所定の第２通信可能範囲Ｂ内に存在する対象と無線通信を実行可能に構成されている。

なお、図１には、地上設備１５０に接続される路線の本数が２本（路線Ｒ１およびＲ２）である構成が例示されているが、実施形態では、路線の本数が１本であってもよいし３本以上であってもよい。また、図１には、路線Ｒ１をＸ１方向に走行する列車２００ａと、路線Ｒ２をＸ１方向とは反対のＸ２方向に走行（対向走行）する列車２００ａと、の２つの異なる列車が存在する構成が例示されているが、実施形態では、２つの異なる列車が同一方向に走行していてもよい。

ところで、上述したような構成では、車上装置２００および中央装置１００を含んだシステム全体での情報共有のため、列車２００ａ（車上装置２００）と中央装置１００との間の通信環境の整備が求められる。たとえば、列車２００ａの故障情報などといった列車制御情報は、重要な情報であるため、中央装置１００の運用者に迅速に通知することが望まれる。

これに対して、従来、車上装置２００と中央装置１００との間の通信を中継する専用の中継装置を路線に沿って複数設けることで、車上装置２００から中央装置１００への所定情報の迅速な送信を実現する技術が提案されている。しかしながら、このような従来の技術では、中継装置の設置の手間や運用の手間などが増大する。

そこで、実施形態は、以下に説明するように、路線Ｒ１およびＲ２を走行する複数の列車２００ａに車車間通信を実行させることで、地上通信装置１００ａと最も早く無線通信を実行すると推定される列車２００ａに所定情報を集約し、当該所定情報が集約された列車２００ａを介して、所定情報を中央装置１００に迅速に送信する。

図２は、実施形態による中央装置１００および車上装置２００の概略的な内部構成を示した例示ブロック図である。図２に示されるように、中央装置１００と車上装置２００とは、双方向の通信（無線通信）を実行可能なように構成されている（点線の矢印参照）。なお、前述したように、中央装置１００は、地上通信装置１００ａのアンテナ１００ｂを介して無線通信を実行し、車上装置２００は、列車２００ａのアンテナ２００ｂを介して無線通信を実行するが、簡単化のため、図２では、無線通信を実行するためのこれらのハードウェア的な構成の図示が省略されている。

図２に示されるように、中央装置１００は、中央通信部１０１と、経路決定部１０２と、優先度決定部１０３と、調整部１０４と、中央記憶部１０５と、を備える。また、車上装置２００は、車上通信部２０１と、コンテンツ制御部２０２と、センサ情報取得部２０３と、予測制御部２０４と、車上記憶部２０５と、を備える。これらの構成は、一般的なコンピュータと同様のハードウェア（プロセッサやメモリなど）とソフトウェア（制御プログラム）との協働によって実現されてもよいし、専用の回路などといったハードウェアのみによって実現されてもよい。

中央通信部１０１は、地上通信装置１００ａのアンテナ１００ｂを介した無線通信を制御する。また、車上通信部２０１は、列車２００ａのアンテナ２００ｂを介した無線通信を制御する。実施形態では、無線通信として、暗号化技術によって送受信するデータに暗号化を施すことが可能であり、かつ、アクセスコントロール技術によって通信相手を制限することが可能な無線通信を想定する。なお、中央記憶部１０５は、中央通信部１０１が送受信する所定情報などを記憶するストレージであり、車上記憶部２０５は、車上通信部２０１が送受信する所定情報などを記憶するストレージである。

詳細は後述するが、実施形態において、中央通信部１０１と車上通信部２０１との間の無線通信、および複数の列車２００ａの車上通信部２０１間の無線通信で送受信される所定情報は、列車２００ａの運行情報（運行スケジュール、ダイヤなど）や、列車２００ａの故障情報を含む列車制御情報、センサ情報、映像情報などを含んでいる。センサ情報とは、列車２００ａに設けられる各種のセンサ（不図示）によるセンシングの結果を表すデータであり、映像情報とは、列車２００ａ内で提供されるコンテンツ（広告などを含む）や、列車２００ａに設けられる監視カメラの映像（監視映像）などといった動画像データである。

経路決定部１０２は、路線Ｒ１およびＲ２を走行する複数の列車２００ａ間での情報伝達経路であって、地上通信装置１００ａと最も早く無線通信を実行する列車２００ａへの情報の集約を実現可能な情報伝達経路を決定する。このような情報伝達経路を決定するためには、少なくとも、地上通信装置１００ａが設けられた地上設備１５０に各列車２００ａが到着する時刻などといった運行情報が必要である。したがって、経路決定部１０２は、少なくとも複数の列車２００ａの運行情報に基づいて、上記の情報伝達経路を決定する。

すなわち、実施形態において、経路決定部１０２は、運行情報に基づいて、複数の列車２００ａの各々が他の列車２００ａおよび地上通信装置１００ａと無線通信を実行する時刻を取得し、取得した時刻に基づいて、情報伝達経路を決定する。そして、車上通信部２０１は、中央装置１００から地上通信装置１００ａを介して直接的に、または、中央装置１００から地上通信装置１００ａおよび他の列車２００ａを介して間接的に、上記の情報伝達経路を取得し、取得した情報伝達経路にしたがって、地上通信装置１００ａまたは他の列車２００ａとの間で所定情報の送受信を実行する。このような構成により、実施形態では、車上装置２００と中央装置１００との間の通信を中継する上述した従来の中継装置を設けることなく、所定情報を車上装置２００から中央装置１００に迅速に送信することが可能となる。

また、実施形態では、所定情報の送受信の効率性および確実性を向上させることができれば望ましい。そこで、実施形態は、所定情報の送受信の優先度を決定し、当該優先度を、所定情報に含めて送受信する。そして、車上通信部２０１は、中央装置１００から地上通信装置１００ａを介して直接的に、または、中央装置１００から地上通信装置１００ａおよび他の列車２００ａを介して間接的に優先度を取得し、取得した優先度にしたがって、所定情報の送受信を実行する。これにより、所定情報の送受信の効率性および確実性を向上させることが可能になる。

たとえば、ある列車２００ａが今後車車間通信を実行する機会が少ない場合、当該機会が少ない列車２００ａについては、所定情報の送受信の回数を増やすことで、より確実に、自身の所定情報を他の列車２００ａに伝達するとともに、他の列車２００ａの所定情報の伝達を受ける必要がある。そこで、実施形態では、以下に説明するように、優先度の一例として、１回の無線通信で同一の情報を重複して（冗長的に）送受信する送受信回数が用いられる。

すなわち、実施形態において、優先度決定部１０３は、各列車２００ａの運行情報に基づいて、各列車２００ａの車上装置２００の車上通信部２０１が地上通信装置１００ａと無線通信を実行するまでの間に通信相手となりうる他の列車２００ａの数を推定する。そして、優先度決定部１０３は、通信相手となりうる他の列車２００ａの数が少ない列車２００ａほど上記の送受信回数が多くなるように、各列車２００ａにつき個別に優先度（送受信回数）を決定する。

また、実施形態では、前述したように、所定情報は、様々な情報を含んでいる。これらの様々な情報は、送受信するのに適した通信品質やデータ量などといった特性がそれぞれ異なるため、全ての情報を一律の情報伝達経路および優先度で送受信すると、送受信の効率性および確実性が低下することがある。そこで、実施形態において、経路決定部１０２および優先度決定部１０３は、それぞれ、所定情報の特性に応じて、情報伝達経路および優先度（送受信回数）を決定する。

図３は、実施形態において考慮されうる所定情報の特性の具体例を示した例示図である。実施形態では、所定情報の特性が、図３に示されるような表形式で記憶されている。より具体的に、図３に示される表３００には、所定情報の特性として、所定情報を送受信するのに適した通信品質と、所定情報のデータ量とが、所定情報の種別ごとに登録されている。

たとえば、列車制御情報としての故障情報は、事故につながる可能性が非常に大きい情報であるため、高い通信品質で送受信する必要がある。そして、一般に、列車制御情報のデータ量は小さい。したがって、図３の表３００には、列車制御情報に対応する通信品質およびデータ量がそれぞれ「高」および「小」として登録されている。

また、ＧＰＳなどで取得される列車２００ａの位置情報や、携帯電波の受信強度、架線の状態、レールの温度などといったセンサ情報は、上記の列車制御情報と同様に、データ量が小さい情報である。しかしながら、センサ情報は、安全との関連性が上記の列車制御情報ほどには高くないため、列車制御情報ほど高い通信品質で送受信する必要は無い。したがって、図３の表３００には、センサ情報に対応する通信品質およびデータ量がそれぞれ「中」および「小」として登録されている。

一方、上述した映像情報としての監視映像（列車２００ａ内の監視カメラの映像）は、データ量は非常に大きいが、重要性はあまり高くないため、低い通信品質で送受信しても大きな問題は生じない。したがって、図３の表３００には、監視映像に対応する通信品質およびデータ量がそれぞれ「低」および「大」として登録されている。さらに、上述した映像情報としてのコンテンツ（広告などを含む）は、データ量が監視映像よりは小さいものの、監視映像よりは高い通信品質で送受信するのが好ましい。したがって、図３の表３００には、コンテンツに対応する通信品質およびデータ量がそれぞれ「中」および「中」として登録されている。

このように、実施形態において送受信されうる所定情報は、その種別に応じて、送受信するのに適した通信品質やデータ量などといった特性が異なっている。したがって、実施形態では、全ての所定情報の送受信の効率性および確実性をある程度確保するため、上記の表３００に示されるような、所定情報の特性を表す情報を考慮して、所定情報の種別毎に、情報伝達経路および優先度（送受信回数）が決定される。

さらに、実施形態では、所定情報に含まれる各列車２００ａの運行情報から、各列車２００ａが他の列車２００ａまたは地上通信装置１００ａとの間で実行する無線通信の時間長も取得（算出）することが可能である。以下に説明するように、実施形態では、情報伝達経路および優先度（送受信回数）を決定するための根拠の１つとして、運行情報から算出される無線通信の時間長を用いてもよい。

すなわち、無線通信の時間長が短い場合、送受信可能なデータ量が限られるため、重要性が高くかつデータ量が小さい所定情報を優先的に送信することが望まれる。逆に、無線通信の時間長が長い場合、送受信可能なデータ量に余裕があるため、重要性が高くかつデータ量が小さい所定情報のみならず、重要度が低くかつデータ量が大きい所定情報も送受信することが可能になる。

したがって、実施形態では、上記の事情を考慮して、経路決定部１０２および優先度決定部１０３は、それぞれ、運行情報に基づいて、複数の列車２００ａの各々が他の列車２００ａまたは地上通信装置１００ａとの間で実行する無線通信の時間長を取得し、取得した時間長に基づいて、情報伝達経路および優先度（送受信回数）を決定してもよい。たとえば、実施形態では、運行情報から取得した時間長が閾値を超えているか否かに基づいて、複数パターンの情報伝達経路および優先度（送受信回数）が切り替えられてもよい。

なお、実施形態では、一旦決定した情報伝達経路および優先度（送受信回数）を変更せずに永続的に使用すると、状況の変化に対応できず、所定情報の送受信の効率性および確実性が低下することが考えられる。

たとえば、送受信すべき所定情報のデータ量に対して車上通信部２０１が使用可能な通信帯域が狭い場合、所定情報の送受信が成功する確率が下がるので、このような場合、情報伝達経路を変更したり、優先度（送受信回数）をより大きく設定したりすることで、所定情報の送受信の効率性および確実性を確保することが望ましい。同様に、所定情報の送受信に使用可能なバッファサイズ（記憶容量）が小さい場合も、所定情報の送受信が成功する確率が下がるので、このような場合にも、情報伝達経路を変更したり、優先度（送受信回数）をより大きく設定したりすることが望ましい。

そこで、図２に戻り、実施形態において、中央通信部１０１および車上通信部２０１は、通信帯域やバッファサイズなどといった、所定情報の送受信に関わるパラメータを所定情報に含めて送受信する。そして、調整部１０４は、地上通信装置１００ａを介して取得される最新の所定情報を分析し、分析結果に基づいて、情報伝達経路および優先度（送信回数）を動的に調整する。このようにすれば、状況が変化しても、所定情報の送受信の効率性および確実性を維持することが可能になる。

ここで、所定情報の送受信の成功率は、送信回数に対する成功回数を直接的にカウントすれば取得可能である。したがって、実施形態では、所定情報の送受信の成功率を、所定情報に含めて送受信することで、調整部１０４の分析対象に、所定情報の送受信の成功率を含めてもよい。

ところで、実施形態において、所定情報として送受信されうるコンテンツは、常に新しいものに保つことが望ましい。したがって、実施形態において、中央通信部１０１および車上通信部２０１は、送受信する所定情報に、コンテンツのタイムスタンプを含める。そして、車上通信部２０１は、自身が搭載された列車２００ａ内で提供されるコンテンツがより新しくなるように、タイムスタンプに基づいて、地上通信装置１００ａまたは他の列車２００ａとの間でコンテンツの送受信を実行する。このようにすれば、中央装置１００から提供される最新のコンテンツが地上通信装置１００ａを介して全ての列車２００ａに行きわたる。

なお、実施形態において、コンテンツ制御部２０２は、車上通信部２０１により取得（受信）されたコンテンツを車内に提供する機能を有する。たとえば、コンテンツ制御部２０２は、列車２００ａに設けられる表示装置や音声出力装置（いずれも不図示）などを制御することで、コンテンツを車内に提供する。

また、実施形態において、センサ情報取得部２０３は、列車２００ａに設けられる各種のセンサ（不図示）によるセンシングの結果を表すセンサ情報を取得する。前述したように、センサ情報には、ＧＰＳなどで取得される列車２００ａの位置情報や、携帯電波の受信強度、架線の状態、レールの温度などといった様々な情報が含まれる。

ここで、位置情報や、携帯電波の受信強度、架線の状態、レールの温度などといったセンサ情報は、列車２００ａの周囲の状況を表している。したがって、これらのセンサ情報からは、当該センサ情報が取得された場所の周囲の状況（天候など）を推定することが可能である。たとえば、架線およびレールの温度および湿度がセンサ情報として得られた場合、これらの情報からは、天候が雨か雪かなどを推定することが可能である。

このような観点から考えると、実施形態では、各列車２００ａのセンサ情報が所定情報の一部として各列車２００ａ間で送受信されるので、センサ情報に基づく上記の推定を実行すれば、各列車２００ａが、自身が今後走行する予定の場所における周囲の状況を事前に推定した上で、その状況に適した態様で走行することが可能になる。

そこで、実施形態において、予測制御部２０４は、車上通信部２０１の無線通信によって取得されたセンサ情報に基づいて、自身が搭載された列車２００ａが今後走行する予定の場所における周囲の状況を推定し、推定結果に応じた走行制御を予測的に実行する。

なお、上記では例示していないが、実施形態において、センサ情報は、列車２００ａ内に設けられる各種の装置のメンテナンス用センサによるセンシングの結果も含みうる。このようなメンテナンス用センサのセンサ情報からは、該当する装置の異常（故障）の予兆を検出することも可能である。したがって、実施形態では、センサ情報に基づいて故障の予兆の有無を判定し、イベントドリブンなどにより、故障の予兆があると判定された場合に、故障の予兆がある装置に関わる映像情報のみを、所定情報として送受信する技術が適用されてもよい。

次に、実施形態の制御動作の流れについて説明する。

図４は、実施形態による中央装置１００が実行する処理の概略的な流れを示した例示フローチャートである。

図４に示されるように、実施形態では、まず、Ｓ４１において、経路決定部１０２は、中央装置１００（地上通信装置１００ａ）と車上装置２００（列車２００ａ）との間、および複数の列車２００ａ間で所定情報を効率的かつ確実に送受信するための情報伝達経路を決定する。そして、Ｓ４２において、優先度決定部１０３は、所定情報の送受信の優先度を決定する。なお、情報伝達経路および優先度の決定の際に考慮される事項については、既に説明したため、ここでは説明を省略する。

Ｓ４３において、中央通信部１０１は、Ｓ４１およびＳ４２で決定した情報伝達経路および優先度を所定情報に含めて、地上通信装置１００ａの通信可能範囲Ａ内に存在する列車２００ａ（車上装置２００）との間で所定情報を送受信する。

Ｓ４４において、調整部１０４は、Ｓ４３で取得された最新の所定情報を分析する。そして、Ｓ４５において、調整部１０４は、Ｓ４４の分析結果に基づいて、Ｓ４１およびＳ４２で決定した情報伝達経路および優先度を調整する。そして、処理が終了する。

また、図５は、実施形態による車上装置２００が実行する処理の概略的な流れを示した例示フローチャートである。

図５に示されるように、実施形態では、まず、Ｓ５１において、中央通信部１０１は、中央装置１００（地上通信装置１００ａ）または他の列車２００ａ（車上装置２００）との間で所定情報を送受信する。Ｓ５１における所定情報の送受信には、直近に受信された情報伝達経路および優先度が用いられる。

そして、Ｓ５２において、車上装置２００は、Ｓ５１の送受信によって取得された所定情報に応じた処理を実行する。

たとえば、上記のＳ５２で実行される処理の例として、次のような処理が考えられる。

図６は、実施形態による車上装置２００の車上通信部２０１が実行する、所定情報に応じた処理の一例を示した例示フローチャートである。

図６に示される処理フローでは、まず、Ｓ６１において、車上通信部２０１は、図５のＳ５１などで送受信した所定情報から、情報伝達経路および優先度を取得する。

そして、Ｓ６２において、車上通信部２０１は、Ｓ６１で取得された情報伝達経路および優先度にしたがって、自身が持っている所定情報を送受信する。そして、処理が終了する。

また、上記の図５のＳ５２で実行される処理の図６とは異なる例として、次のような処理が考えられる。

図７は、実施形態による車上装置２００の車上通信部２０１およびコンテンツ制御部２０２が実行する、所定情報に応じた処理の一例を示した例示フローチャートである。

図７に示される処理フローでは、まず、Ｓ７１において、車上通信部２０１は、図５のＳ５１などで送受信した所定情報から、コンテンツのタイムスタンプを取得する。

そして、Ｓ７２において、車上通信部２０１は、Ｓ７１で取得したタイムスタンプを考慮して、自身および通信相手が持っているコンテンツが最新のものになるように、所定情報の１つとしてのコンテンツを送受信する。たとえば、自身が持っているコンテンツが、通信相手が持っているコンテンツよりも古い場合、通信相手からコンテンツを受信することで、自身が持っているコンテンツを更新する。逆に、自身が持っているコンテンツが、通信相手が持っているコンテンツよりも新しい場合、通信相手にコンテンツを送信することで、通信相手にコンテンツを更新させる。

そして、Ｓ７３において、コンテンツ制御部２０２は、Ｓ７２の結果として得られる最新のコンテンツを、車内に提供する。そして、処理が終了する。

さらにまた、上記の図５のＳ５２で実行される処理の図６および図７とは異なる例として、次のような処理が考えられる。

図８は、実施形態による車上装置２００の車上通信部２０１および予測制御部２０４が実行する、所定情報に応じた処理の一例を示した例示フローチャートである。

図８に示される処理フローでは、まず、Ｓ８１において、車上通信部２０１は、図５のＳ５１などで送受信した所定情報から、センサ情報を取得する。

そして、Ｓ８２において、予測制御部２０４は、Ｓ８１で取得したセンサ情報から、自身が搭載された列車２００ａが今後走行する予定の場所の周囲の状況を推定する。

そして、Ｓ８３において、予測制御部２０４は、Ｓ８２で推定した状況に応じた走行制御を予測的に実行する。そして、処理が終了する。

以上説明したように、実施形態において、中央装置１００は、少なくとも複数の列車２００ａの運行情報に基づいて、複数の列車２００ａのうち地上通信装置１００ａと無線通信を実行する列車２００ａに情報を集約させるための、複数の列車２００ａ間での情報伝達経路を決定する経路決定部１０２を備えており、車上装置２００の車上通信部２０１は、中央装置１００から地上通信装置１００ａを介して直接的に、または、中央装置１００から地上通信装置１００ａおよび他の列車２００ａを介して間接的に情報伝達経路を取得し、取得した情報伝達経路にしたがって、地上通信装置１００ａまたは他の列車２００ａとの間で所定情報の送受信を実行する。これにより、車上装置２００と中央装置１００との間の通信を中継する中継装置を路線Ｒ１およびＲ２上に設けることなく、列車２００ａの所定情報を迅速に中央装置１００に伝達することができる。

＜変形例＞
なお、上述した実施形態では、携帯電話網などの移動通信網を利用して、車上装置２００から中央装置１００への迅速な情報伝達を実現することも可能である。ただし、移動通信網を利用した通信を実行する機能を全ての列車２００ａの車上装置２００に持たせると、構成が複雑化し、コストが増大する。したがって、移動通信網を利用する場合では、いくつかの特定の列車２００ａの車上装置２００のみに、移動通信網を利用した通信を実行する機能を持たせるのが効率的である。

ここで、移動通信網（携帯通信網）を利用する変形例では、通信環境（電波環境）の良し悪しを考慮して、情報伝達経路および優先度を決定することができれば望ましい。電波環境は、たとえば、センサ情報の１つとして取得可能である。変形例では、移動通信網を利用した通信を実行する機能を持つ特定の列車２００ａの在線エリアにおける電波環境が、以下に説明するような表形式で記憶される。

図９は、実施形態の変形例において考慮される電波環境の具体例を示した例示図である。図９に示される表９００には、移動通信網（携帯通信網）を利用した通信を実行する機能を持つ特定の列車２００ａの識別情報（ＩＤ）と、当該特定の列車２００ａの在線エリアにおける電波環境と、が対応付けて登録されている。図９に示される例では、電波環境を表すパラメータとして、携帯基地局からの携帯電波の受信強度の平均値、最低値、および最高値といった３種類のパラメータが存在している。

図９に示される表９００は、最新の所定情報（センサ情報）に基づいて随時更新される。変形例において、中央装置１００は、図９に示される表９００などを利用することで、移動通信網（携帯通信網）の最新の通信環境（電波環境）を考慮した情報伝達経路および優先度の決定を実現する。

たとえば、図９に示される表９００によれば、列車ＩＤが「１」の列車２００ａの在線エリアは、携帯電波の受信強度の最高値が「−３０ｄＢｍ」、平均値が「−５０ｄＢｍ」であるため、映像情報などの大容量のデータの送受信には適しているが、最低値が「−９０ｄＢｍ」であるため、センサ情報などの常時通信が必要なデータの送受信には適していないといえる。一方、列車ＩＤが「３」の列車２００ａの在線エリアは、携帯電波の受信強度の最高値が「−４５ｄＢｍ」、平均値が「−７０ｄＢｍ」であるため、大容量のデータの送受信に関しては、列車ＩＤが「１」の列車２００ａの在線エリアほどには適していないが、最低値が「−８０ｄＢｍ」であるため、常時通信が必要なデータの送受信に関しては、列車ＩＤが「１」の列車２００ａの在線エリアよりも適しているといえる。

このように、図９に示される表９００によれば、どの列車２００ａがどの所定情報の送受信に適しているかを判定することが可能である。したがって、変形例では、図９に示される表９００などを利用して、移動通信網（携帯通信網）の通信環境（電波環境）を考慮することで、どの列車２００ａにどの所定情報を優先的に集約させるかを表す情報伝達経路および優先度を決定する。これにより、移動通信網を利用した変形例においても、上述した実施形態と同様に、車両２００ａの所定情報を効率的かつ確実に中央装置１００に伝達することが可能になる。

また、上述した実施形態では、列車のアンテナとして、指向性を持たないアンテナを用いてもよいし、指向性を持ったアンテナを用いてもよい。指向性を持った後者のアンテナを用いれば、たとえば、２つの列車がすれ違う場合、すれ違っている間、それぞれの列車のアンテナの指向性を適切に調整すれば、データの送受信の確実性を向上させることが可能になる。そこで、上述した実施形態では、車上装置に、自身が搭載された列車のアンテナの指向性を（ソフトウェア的に）制御するアンテナ制御部を設けてもよい。なお、指向性の調整には、列車のすれ違い時刻や、すれ違い時の列車の速度（加速度）、すれ違っている時間、すれ違う列車間の距離（レール間の距離）などといった情報を考慮すればよい。

また、上述した実施形態では、風圧情報や、レールを介して他の列車（対向列車など）から伝達される電気信号および振動情報などを取得できれば、これらの情報からも、他の列車と無線通信を実行する時刻（無線通信可能な程度に他の列車と接近する時刻）を算出することが可能になる。したがって、実施形態では、風圧情報や、電気信号および振動情報などをセンサ情報に含めることで、当該センサ情報を運行情報の補助として用いて、他の列車２００ａと無線通信を実行する時刻を算出してもよい。

また、上記では、実施形態の技術を列車に適用する例について説明した。しかしながら、実施形態の技術は、運行スケジュールが予め決まっているバスやその他の乗り物（車両）などにも適用可能であり、列車−バス間など、異なる乗り物間での情報共有システムにも適用可能である。

さらに、上述した実施形態では、蓄電池を搭載した列車を想定し、所定情報に、消費エネルギーに関する情報を含めてもよい。消費エネルギーに関する情報としては、蓄電池の残量や、蓄電池の使用量、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、蓄電池の容量（定格容量や放電容量など）、蓄電池の種類（特性）、蓄電池の劣化状態を表すＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、蓄電池の異常に関する情報、蓄電池の温度（湿度）に関する情報、蓄電池の充放電回数、蓄電池の放電量、蓄電池のサイクル数、蓄電池の放電深度を表すＤＯＤ（Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）、蓄電池の寿命（残り使用可能年月、耐用性、耐久性）、蓄電池の振動情報、蓄電池のサイズ、蓄電池のエネルギー密度、蓄電池のエネルギー効率、電力の供給および受給能力を表すＳＯＦ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）などが挙げられる。

消費エネルギーに関する上記の情報を利用すれば、電力系統側も含めた鉄道システム全体での電力の有効利用が可能となり、環境への負荷低減（省エネルギー化）に繋がる。たとえば、列車が駅などで停車中に非接触給電等の方法で蓄電池を充電する場合、上記の情報を利用すれば、停車時間（充電可能時間）、次に駅に停車するまでの時間（次に充電可能になるまでの時間）、放電時間、回生時間などといった様々なパラメータを考慮して、鉄道システム全体の省エネルギー化を図ることが可能になる。また、充電スタンドの充電可能容量、充電残量等も含めた充電スタンド側の空き状況等も考慮し、充電残量が少ない蓄電池が搭載された列車の蓄電池を優先的に充電することなども可能になる。

以上、本発明の実施形態および変形例を説明したが、上述した実施形態および変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態および変形例は、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。上述した実施形態および変形例は、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。

１００ 中央装置
１００ａ 地上通信装置
１０１ 中央通信部
１０２ 経路決定部
１０３ 優先度決定部
１０４ 調整部
２００ 車上装置
２００ａ 列車（車両）
２０１ 車上通信部
２０４ 予測制御部

Claims (8)

1. 所定の第１通信可能範囲内に存在する対象と無線通信を実行可能な地上通信装置に接続される中央装置と、
   前記地上通信装置を含む地上設備に接続された路線上を走行する複数の車両の各々に設けられる車上装置であって、所定の第２通信可能範囲内に存在する対象と無線通信を実行可能な車上通信部を含む車上装置と、
   を備え、
   前記中央装置は、
   少なくとも前記複数の車両の運行情報に基づいて、前記複数の車両のうち前記地上通信装置と無線通信を実行する車両に情報を集約させるための、前記複数の車両間での情報伝達経路を決定する経路決定部と、
   前記地上通信装置を介して、当該地上通信装置の前記第１通信可能範囲内に存在する車両との間で、前記情報伝達経路を含む所定情報の送受信を実行する中央通信部と、
   を含み、
   前記車上通信部は、前記中央装置から前記地上通信装置を介して直接的に、または、前記中央装置から前記地上通信装置および他の車両を介して間接的に前記情報伝達経路を取得し、取得した前記情報伝達経路にしたがって、前記第２通信可能範囲内に存在する前記地上通信装置または前記他の車両との間で前記所定情報の送受信を実行する、
   車両通信システム。
2. 前記中央装置は、前記所定情報の送受信の優先度を決定する優先度決定部をさらに備え、
   前記所定情報は、前記優先度を含み、
   前記車上通信部は、前記中央装置から前記地上通信装置を介して直接的に、または、前記中央装置から前記地上通信装置および前記他の車両を介して間接的に前記優先度を取得し、取得した前記優先度にしたがって、前記所定情報の送受信を実行する、
   請求項１に記載の車両通信システム。
3. 前記優先度は、１回の無線通信で同一の情報を重複して送受信する送受信回数を含み、
   前記優先度決定部は、前記運行情報に基づいて、前記複数の車両の各々の前記車上通信部が前記地上通信装置と無線通信を実行するまでの間に通信相手となりうる前記他の車両の数を推定し、当該他の車両の数が少ないほど前記送受信回数が多くなるように、前記複数の車両の各々につき前記送信回数を決定する、
   請求項２に記載の車両通信システム。
4. 前記経路決定部および前記優先度決定部は、それぞれ、前記所定情報の特性に応じて、前記情報伝達経路および前記優先度を決定する、
   請求項２または３に記載の車両通信システム。
5. 前記経路決定部および前記優先度決定部は、それぞれ、前記運行情報に基づいて、前記複数の車両の各々が前記他の車両および前記地上通信装置と無線通信を実行する時間の長さを取得し、取得した前記時間の長さに基づいて、前記情報伝達経路および前記優先度を決定する、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の車両通信システム。
6. 前記中央装置は、前記地上通信装置を介して取得される最新の前記所定情報を分析し、分析結果に基づいて、前記情報伝達経路および前記優先度を動的に調整する調整部をさらに備える、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の車両通信システム。
7. 前記所定情報は、前記複数の車両内で提供されるコンテンツと、当該コンテンツのタイムスタンプと、を含み、
   前記車上通信部は、自身が搭載された自車両内で提供されるコンテンツがより新しくなるように、前記タイムスタンプに基づいて、前記地上通信装置または前記他の車両との間で前記コンテンツの送受信を実行する、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両通信システム。
8. 前記所定情報は、前記複数の車両の各々の周囲の状況のセンシングの結果を表すセンサ情報を含み、
   前記車上装置は、前記車上通信部の無線通信によって取得された前記センサ情報に基づいて、自身が搭載された車両が今後走行する予定の場所における前記周囲の状況を推定し、推定結果に応じた走行制御を予測的に実行する予測制御部をさらに含む、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両通信システム。

Images