JP4202842B2 - 電気車の情報伝送システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気車の運転台および運転室内に配設された機器並びに各車両に搭載された機器から各車両毎に設けられた車両情報装置に伝送ノードを介して信号情報を収集する情報伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
電気車における非インテリジェント機器、すなわち、それ自体にデータ処理機能を持っていない機器の入出力信号は、信号伝送の信頼性向上のために、従来、直接車両情報装置へディジタル入出力信号として引き込むか、二重化した伝送装置を介して伝送されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
電気車の車両情報装置は、配線の削減・効率化に伴い、単一の伝送路で複数の信号を同時に伝送する情報多重化が進んでいる。インテリジェント機器に該当しない接点やスイッチ、センサなどの動作を入力情報としたり、接点や、ランプ、ブザーなどの出力信号として車両情報装置に取り込むために、非インテリジェント機器に伝送ノードを付設し、情報多重伝送路を介して信号入出力の伝送を行なう方式が実施されている。しかし、電気車の非インテリジェント機器の入出力信号の処理においては、運転台や運転室内からの車両の運転や走行のために必要な入力信号や、異常ないし警報を知らせる信号など、伝送ノードを経由させることにより、車両情報装置に直接入出力を導入する場合と比較し信頼性を損なったり、入出力信号が途絶えたりすることがあってはならない。
【0004】
したがって本発明は、非インテリジェント機器のために設置する伝送ノードにおいても信頼性を向上させ得る、電気車の情報伝送システムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明の電気車の情報伝送システムは、電気車の運転台および運転室内に配設された機器並びに各車両に搭載された機器から各車両毎に設けられた車両情報装置に伝送ノードを介して信号情報を収集する情報伝送システムにおいて、伝送ノードはそれぞれ同一入出力信号を並列処理する2つの伝送信号処理系を備えるとともに、両伝送信号処理系によって処理された両入出力信号を照合チェックし、照合の結果、異常が無かったときはいずれか一方の伝送信号処理系の信号出力を行ない、異常が発見されたときは安全側の信号出力を行なうフェールセーフ回路を備えており、
また、前記フェールセーフ回路を有する伝送ノードが二重化され、これら二重化された各伝送ノードはそれぞれ互いに同等な機能を有し、両伝送ノードは常時その一方のみが使用され、使用中の伝送ノードにおける両伝送信号処理系の入出力信号の不一致が前記フェールセーフ回路によって検出されたとき、他方の正常な伝送ノードに切り換えて伝送機能を継続させるようになっており、
更に、前記同等な機能を持つ2つの伝送ノードは、常時相手の伝送ノードの動作を相手の伝送ノードのフェールセーフ回路出力により相互に監視し、一方の伝送ノードの異常が他方の伝送ノードにより発見されたとき前記一方の伝送ノードの機能を前記他方の伝送ノードがバックアップするとともに、前記他方の伝送ノードは一方の前記伝送ノードの異常内容を表す情報を前記車両情報装置へ伝送することを特徴とする。
この構成によれば、伝送ノード内に2台のCPUを持ち、伝送回路およびインタフェース回路を経由した入出力信号を照合チェックし、照合異常があった場合、安全側の出力を行なうフェールセーフ処理を行なうので、入出力信号を誤りなく伝えることができる。
また、この構成によれば、照合異常や、伝送ノードのハードウェア異常等で入出力信号を途絶えさせないために、前述のフェールセーフ機能を持つ回路を二重化し、第1系が異常な場合、すぐに安全側出力を出して止めてしまわず、同等な機能を持つ正常な第2系側に切り換えて機能を継続することができる。
更に、この構成によれば、同等な機能を持つ二つの伝送系は、常時相手の伝送系の動作を相互に監視を行い、異常時には機能をバックアップするだけでなく、相手の伝送系の故障内容を車両情報装置側へ伝送することができる。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の情報伝送システムにおいて、両伝送ノードの一方が異常になったとき、車両情報装置は異常を記録し、伝送ノードの検査および修理の少なくとも一方を促す表示およびアナウンスの少なくとも一方を出力する手段を備えていることを特徴とする。この構成によれば、車両情報装置側は、どの伝送ノードのどちらの系が異常になったかが分かるため、車両情報システムとしての機能は、バックアップ側が動作し、正常に継続されていても両伝送系共故障になる前に、故障を記録し、伝送ノードの検査、交換を要求するアナウンスを発することができる。
【0011】
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の情報伝送システムにおいて、各車両毎に、各伝送ノードとは別置きで二重化された車両内各伝送ノードが共有する二重化された電源ユニットを備えており、
この電源ユニットは、2組の電源回路の出力電圧をダイオードを介して付き合わせて各伝送ノードに動作電圧を供給するとともに、各電源回路の電圧低下を監視する電圧低下監視手段を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、ノンインテリ機器に設置する伝送ノードは、狭い運転台、運転室内に配置することもあり、各伝送ノードごとに二重化した電源を持つことは、スペースから、制約が大きい。そこで、伝送ノードのスペースを最小限にすることができる。
また、この構成によれば、電源を二重化した際、二つの電源を各伝送ノードに配線すると、車両内の配線が増えてしまう。そこで電源ユニットは、2台の電源の出力をダイオードにより、付き合わせることにより1台の電源電圧が低下しても、他方の電源が正常であれば、各ノードヘの電源供給は、正常に行なうことができる。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の情報伝送システムにおいて、電源ユニットにも二重化された伝送ノードを備え、電源ユニットに備えられた伝送ノードは2組の電源回路の出力電圧を監視するとともに、その電圧監視情報を常時、車両情報装置へ伝送する電圧監視手段を備えていることを特徴とする。この構成によれば、二重化後の電源電圧が正常で、各伝送ノードが正常動作しても、1台の電源の電圧が低下、出力異常が発生していることがあるため、電源ユニットに設置した伝送ノードが2台の電源の出力監視情報を常時、車両情報装置側へ伝送することができる。
【0013】
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の情報伝送システムにおいて、車両情報装置は、電源ユニットに設置した伝送ノードから電源異常の旨の電圧監視情報を受け取ったとき、いずれの電源回路が異常であるかを記録し、異常になった電源回路の検査および修理の少なくとも一方を促す表示およびアナウンスの少なくとも一方を出力する手段を備えていることを特徴とする。この構成によれば、車両情報装置側は、電源ユニットに設置した伝送ノードから電源異常検知情報を受け取ると、どちらの電源が異常であるかを記録し、表示・文字等でアナウンスする。
【0014】
請求項6に係る発明は、請求項3ないし5のいずれか1項に記載の情報伝送システムにおいて、2組の電源回路の出力端とダイオードとの間にそれぞれ介挿されたスイッチ接点と、スイッチ接点の開放時および閉成時の、ダイオードおよびスイッチ接点の接続点の電圧とダイオードの出力端の電圧との比較結果に基づいてダイオードの短絡故障を検出し、短絡故障の検出により短絡故障を起こしたダイオードに直列の電源回路を遮断させる短絡検出手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、電源二重化回路のダイオードの短絡故障を検出することができる。
【0015】
請求項7に係る発明は、請求項1または2に記載の情報伝送システムにおいて、二重化された伝送ノードの第1の伝送ノードには電源ユニットの第1の電源回路から動作電圧を供給し、二重化された伝送ノードの第2の伝送ノードには二重化された電源ユニットの第2の電源回路から第1の電源回路とは別個独立に動作電圧を供給し、各伝送ノード内に電源電圧監視回路を設け、第1の電源回路の電圧は第2の伝送ノードが監視し、第2の電源回路の電圧は第1の伝送ノードが監視し、常時、第1の電源回路から動作電圧が供給される第1の伝送ノードが伝送機能を果たし、第1の電源回路の故障が第2の伝送ノードによって検出されたとき、第2の電源回路から動作電圧が供給される第2の伝送ノードが伝送機能を果たすとともに、第2の伝送ノードが車両情報装置へ監視情報を伝送することにより、車両情報装置側から、異常になった電源回路の検査および修理の少なくとも一方を促す表示およびアナウンスの少なくとも一方を出力することを特徴とする。この構成によれば、ダイオード短絡故障の検出試験の前にどちらの電源が異常であるかを伝送ノードから車両情報装置へ検出情報として提供した後、表示出力や音声出力などで報知し、電源の確認や交換等を要求することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
<全体構成例>
図1は本発明による情報伝送システムの全体構成例を示すものである。図1の構成例では、4両連結の電気車の各車両に、当該車両内の種々の動作状態情報を収集したり車両内各機器に動作指令情報を与えたりする車両情報装置10が設けられている。これらの車両情報装置のうち、前後両端の車両の車両情報装置は車両情報中央装置10a,10dとして構成され、また、それ以外の中間車両の車両情報装置は車両情報端末装置10b,10cとして構成されている。前後両端の車両の車両情報中央装置10a,10dは車両の進行方向に従い、例えば列車の運転や走行、保安等、主として運転手が扱う事項に関する情報信号の入出力を先頭車両の車両情報中央装置10aが中央装置として処理し、空調や照明、サービス関係、ドア開閉制御等、車掌が扱う事項に関する情報信号の入出力を後尾車両の車両情報中央装置10dが中央装置として処理する。各車両情報装置10(車両情報中央装置10a,10dと車両情報端末装置10b,10cの総称)間は、伝送幹線11a,11b,11cによって接続されている。各車両内において、各車両情報装置から、多重化された各車両内の入出力(I/O)信号を処理する伝送回線12が導出されている。
【0017】
各車両毎に図示の例では非インテリジェント機器用の4個の伝送ノード(TN)131〜134のほかに、伝送ノード付き電源ユニット(SN)20を備えており、各伝送ノードは各車両毎に伝送回線12を介して結線されている。電源ユニット20は各車両毎に1組ずつ設けられ、その中に伝送ノード135(図3,4参照)を含むとともに、同一車両内の各伝送ノード131〜134および伝送ノード135に例えばDC24Vの動作電力を供給する。ここで説明する電源ユニット20は、後述のごとく、車両からDC100Vを受電してDC24Vに変換し、同一車両内の各伝送ノードに伝送ノード電源線14を介して動作電力として供給する。各伝送ノードは、図2を参照して説明するように、伝送回線12に接続するための伝送コネクタのほかに、信号入出力(I/O)コネクタおよび電源入力コネクタを備えている。車両情報装置の内部構成については図3を参照して説明する。
【0018】
<伝送ノードの構成例>
図2は、本発明のフェールセーフ機能を持つ二重化された伝送ノードの構成例を示すブロック図である。図2は、図1における伝送ノード131〜134のそれぞれの内部構成を示すものである。
【0019】
ここでは二重化システムの一方を第1系と称し、他方を第2系と称することにする。図の上部に第1系の伝送ノード201が示され、下部に第2系の伝送ノード202が示され、中央部に両伝送ノードに共通の電源部100が示されている。第1系および第2系の伝送ノード201,202は実質的に同一構成を持っており、両者はその一方のみが選択的に使用される。第1系および第2系の両伝送ノード201,202は電源回路部、伝送信号回路部、および伝送制御回路部のいずれにおいても互いに独立しており、常時、相互に他方の伝送ノードの正常/異常を監視している。第1系および第2系は、両者が健全な通常時はいずれか一方、例えば第1系の伝送ノード201のみが選択的に使用され、使用中のこの伝送ノード201に異常を生じたら他方の健全な第2系の伝送ノード202に切り換えて使用する。
【0020】
伝送ノードの内部構成を第1系について説明すれば、ここにはマスタ/スレーブの関係で2組の伝送CPU231(M1)および232(S1)を備えており、マスタ側では、伝送コネクタ211の端子A10,B10と第1系入出力信号側コネクタ261との間に、スイッチ接点293,294を介して第1のトランシーバ221、第1系マスタ(M1)を構成する伝送CPU231、両系共通のバス制御部241、および第1系バス(M1)251が順次設けられている。スレーブ側では、スイッチ接点293,294を介して第2のトランシーバ222、第1系スレーブ(S1)を構成する伝送CPU232、バス制御部241、および第1系バス(S1)252が設けられている。
【0021】
両伝送CPU231,232には発振器(OSC)271から共通のクロック周波数信号が供給される。バス制御部241にはフェールセーフ回路281が接続されている。車両情報装置10からの入出力情報、および第1系入出力情報信号側コネクタ261からの入力情報はそれぞれマスタ側とスレーブ側とで並列的に処理され、フェールセーフ回路281で照合チェックされる。照合の結果、一致すれば伝送正常としてマスタ側が伝送ノード201を代表して信号伝送する。照合の結果、不一致であれば、第1の実施の形態に従う場合、フェールセーフ回路281の判断によりマスタ側またはスレーブ側の、フェールセーフ側となる信号出力を行なう。第2の実施の形態に従う場合は、第1系の伝送ノード201が「伝送異常」であるとしてフェールセーフ回路281がフェールセーフ信号FS1を出力して第1系の伝送ノード201から第2系の伝送ノード202への切換が行なわれる。この切換の場合、フェールセーフ信号FS1が第1系から第2系にフォトカプラ116を介して送られるとともに、接点293,294を開いて信号処理を中止する。なお、第1系と第2系とが機能を交換する場合もあり得ることであって、第2系が常用されている場合に、第2系に異常を生じたときは、第2系から第1系へと切換が行なわれるとともに、接点293,294が開かれる。接点293,294が閉じられている限り、後述の電源供給が行なわれている限り、信号出力は行なわれないにしても入力処理は行われる。
【0022】
伝送系の終端となる伝送ノードにはそれぞれ伝送路のインピーダンスマッチングをとるために両端子A10,B10間にバス制御部241によって制御操作される接点291を介して終端抵抗292が接続される。伝送路の中間に設けられる伝送ノードには終端抵抗が不要なので、直列の接点291を開にして終端抵抗292が機能しないようにする。伝送信号路に直列に接続される接点293,294はフェールセーフ回路281から出力されるフェールセーフ信号FS1によって操作される。
【0023】
第2系の伝送ノード202も第1系の伝送ノード201と同様の内部構成を持っており、同一機能素子には同一符号を付して、その詳細説明は省略する。ただし、第2系の伝送ノード202の伝送コネクタは伝送コネクタ212と称し、第2系入出力信号側コネクタは第2系入出力信号側コネクタ262と称することにし、第2系の伝送コネクタ212の内部端子はA20,B20と称する。また、第2系のフェールセーフ回路281から出力されるフェールセーフ信号をFS2と称している。
【0024】
第1系の伝送コネクタ211の端子A10,B10と第2系の伝送コネクタ212の端子A20,B20との間は、第1系のバス制御部241によって開放制御される接点101、伝送線103、および第2系のバス制御部241によって制御される接点102を介して接続されている。第2系の伝送ノード202は、端子A20,B20に直接接続されるのではなく、伝送線103に接続されている。
【0025】
電源部100は電源入力コネクタ110を介してDC24Vの直流電力を電源ユニット20から受電し、第1系の伝送ノード201と第2系の伝送ノード202に別々にDC5Vの動作電力を供給するものであって、第1系と第2系とで別々に、ノイズフィルタ111,121およびDC/DCコンバータ112,122を備えており、DC/DCコンバータ112,122においてDC24VからDC5Vに変換したDC電圧の動作電力を、第1系では5V電源線113およびアース線114を介して第1系の伝送ノード201に供給し、第2系では5V電源線123およびアース線124を介して第2系の伝送ノード202に供給する。5V電源線113,123の電圧はそれぞれ低電圧検出回路115,125により監視され、所定値以下、例えば定格電圧から−5%(=4.75V)以下に低下したら電圧低下検出信号を、フォトカプラ116,126を介して他系の伝送ノードのバス制御部241に送出する。電圧低下検出信号を受けたバス制御部241は自系の伝送ノードを有効にすべく、自系のスイッチ接点102および291を開放する。
【0026】
電源入力コネクタ110から入力されたDC24Vの直流電力は各信号用コネクタ105にも供給され、これを通して、動作電源を必要とする図示していない各種機器の動作電源として供給される。
【0027】
フェールセーフ回路281から出力されるフェールセーフ信号FS1,FS2は、それぞれ自系のスイッチ接点293,294を開放して自系の伝送ノード201または202を除外するとともに、前述のフォトカプラ116,126を介して互いに他系の伝送ノード202,201のバス制御部241に送出され、互いに他系の伝送ノードへの切換を実行する。二重化に係る第1系および第2系の伝送ノード201,202は通常は第1系の伝送ノード201が伝送機能を果たしており、待機状態の第2系の伝送ノード202は、マスタおよびスレーブともに受信は可能であるが、送信はできないようにしている。フェールセーフ回路281により伝送異常が検出され、またはLVDにより電圧低下(電源異常)が検出された場合は、スイッチ接点293,294を開いてその伝送ノードを伝送回路から切離す。
【0028】
電気車の伝送ノードの入出力には、車両の走行や安全のために必要不可欠な信号が数多く存在する。車両の走行や安全のために必要な入出力信号は図示していないインタフェース回路を経由して入力され、それを誤りなく伝送するために、各伝送ノードは、図2に示すようなマスタ/スレーブの関係にある2組の伝送CPU231,232を持ち、さらに第1系と第2系による二重系とすることにより冗長性を持たせ、伝送コネクタ211,212を介して伝送される入出力信号をフェールセーフ回路281により照合チェックし、ハードウェアの故障や信号異常発生に対処するフェールセーフ機能を実現する。
【0029】
一方の系が故障したまま起動を始めた後、他方の系が異常になると、その時点で装置全体として機能不全の状態になるため、一方の系に故障を生じた際には、他方の系に切換えて運転を継続するとともに、故障を起こした系の故障箇所と故障内容を迅速に特定し、修理する必要がある。そのため、伝送ノード内の第1系と第2系は、フェールセーフ回路281による相互監視機能を持ち、相手系の異常を健全な系の伝送ノードを介して車両情報装置10に報告し、異常の表示やアナウンスをしてもらうことにより、故障系の修理を促さねばならない。例えば、第1系が故障した場合、独立して動作している第2系側の伝送ノードが、入出力信号の伝送機能を引き継ぐだけでなく、第1系側の故障内容を車両情報装置10に報告する。というのは、故障を生じた場合、故障を生じた系の伝送ノードは自ら故障を検出することができない上に、たとえ故障検出ができたとしても、そのことを正確に車両情報装置10へ伝え得る可能性は低いからである。そこで、第1系と第2系は互いに相手系の機能が正常であるかどうかを監視し、相手系が正常でなくなったとき、すなわち相手系が異常になったとき、自系が相手系の機能を引き継ぐとともに、相手系が異常である旨を伝送ノードを介して車両情報装置10へ報告する。これに関連して、待機系である第2系が待機中に異常になってしまうと、二重系の冗長性が発揮できなくなるため、第1系は第2系の正常/異常を常時監視し、第1系の機能をいつでも引き継ぐことができるようにする。
【0030】
<車両情報装置の構成例>
図3は、フェールセーフ機能を持ち二重化された図1の5組の伝送ノード131〜135を含む車両情報装置10(車両情報中央装置10a,10dおよび車両情報端末装置10b,10cの総称とする)の構成例をブロック図で示したものである。各車両情報装置10は第1系および第2系毎にルータ151,152を有し、第1系または第2系が選択的に使用される。各ルータ151,152は複数の信号伝送系TCを順次切り換えて信号伝送を行なう。車両情報装置10と各伝送ノード131〜135は伝送回線12を介してリング状に接続されている。
【0031】
電源ユニット20は車両からのDC100Vの電源電圧を、各系別に、遮断器21,22を介して受電し、ノイズフィルタ(NF)23,24によりノイズを低減し、さらにDC/DCコンバータ25,26によりDC24Vに変換した動作電圧を、逆流防止ダイオード27,28を介して突き合わせ、さらに伝送ノード電源線14を介して各伝送ノード131〜134並びに電源ユニット20内の伝送ノード135に供給する。
【0032】
車両内の伝送ノード131〜135は、図示のように、電源ユニット20からDC24Vの動作電力の供給を受ける。各伝送ノード毎に完全な電源装置を備えることにすると伝送ノードの体積が大きくなり、電気車の運転台内や運転室内等の狭いスペースへの配置が困難になる。そこで、二重化した電源ユニットを別置きすることにより、伝送ノードないし全体の体積を抑えることができる。電源が単一(一重)であると、たとえ伝送ノードが二重化されていても、電源異常のみで車両全体が機能不全となってしまう。それを回避するため、本実施の形態では電源も二重化している。この構成では、常時は2系統の電源帰路のうち一方のみで給電し、給電中の電源回路が故障したら他方の健全な電源回路に切換えて給電を継続するとともに、故障した電源回路を切離して修理を行なう。
【0033】
各伝送ノードにおいて、内蔵のDC/DCコンバータ112,122によりDC24VからDC5Vへの変換を行い、自系の伝送ノード201,202への動作電力の供給を行なう。ここでは、図2におけるトランシーバおよび伝送CPUを総合して信号伝送系TCと表現している。電源装置は二重化するだけでなく、図3には示していないが、電源監視回路を持ち、電源電圧の異常すなわち電圧低下を検出する。電圧低下検出時には、伝送ノードと同様に故障部を特定し修理を促さねばならないため、電源ユニット20にも伝送ノード135を設け、監視情報を常時、車両情報として車両情報装置10に伝送する。
【0034】
<電源ユニットの構成例1>
図4は、図3の電源ユニット20の詳細構成例を示すものである。伝送ノード135は、第1系の伝送ノード201と第2系の伝送ノード202に二重化されており、機能的には、信号伝送系31と電圧監視モジュール32とからなっている。信号伝送系31自体の内部構成は、図3のものと変わりがない。電源電圧監視モジュール32は、第1系および第2系に別々にそれぞれDC/DCコンバータ25,26の直流出力電圧の低下を検出する低電圧検出回路(LVD)321,322、およびその検出出力を電気的に絶縁して信号伝送系にその切換のために伝送するフォトカプラ331,332を備えている。LVD321,322において、それぞれDC/DCコンバータ25,26の直接の直流出力電圧が、ダイオード27,28の共通出力端から出力される健全な電圧と比較され、例えば定格値から−5%(=22.8V)以下に低下したらフォトカプラ331,332を介して自系および他系の伝送ノード201,202に電圧低下検出信号を出力し、伝送ノードと同様に表示出力や音声出力等を通して故障部を特定し、修理を促す。そのため電源ユニット20にも二重化された伝送ノード31を設け、監視情報を常時、車両情報として車両情報装置10に伝送する訳である。LVD321,322により電圧低下が検出されたら、遮断器21,22により電圧低下を来した電源回路から健全な電源回路へと切り換える。
【0035】
<電源ユニットの構成例2>
図5は、図4の電源ユニット20の他の構成例を示すブロツク図である。本図の例では、電源ユニット部にダイオード診断手段を備えている。ここでは、図4の装置との比較において変更されている部分のみについて説明する。図5の例では、DC/DCコンバータ25,26とダイオード27,28との間にLVD323,324によりフォトカプラ331,332を介して開閉できるスイッチ接点34,35を備えており、その開閉と協働してダイオード27,28の短絡故障を検出する。すなわち、フェールセーフ二重化伝送ノード235は、変更された電圧監視モジュール33を備えている。電源ユニット20内のDC/DCコンバータ25,26とダイオード27,28との間にそれぞれLVD323,324の動作出力によりフォトカプラ331,332を介して開放される常閉接点34,35が直列に接続されている。LVD323,324には、接点34,35の出力側で検出されるDC/DCコンバータ25,26の出力電圧と、共通接続された両ダイオード27,28の出力側の電圧とが入力され、LVD323,324はそれぞれ二つの入力電圧の比較結果に従って電圧低下検出を行なう。
【0036】
各DC/DCコンバータ25,26が正常であることを前提として、ダイオード27,28が正常(非短絡)であれば、スイッチ接点34,35の一方を開いたとき、開いたスイッチ接点に直列のダイオードの両端に電圧差が生じるので、それを開いた方の接点に係るLVD323または324によって低電圧として検出することができる。しかしながら、ダイオード27,28に短絡を生じていれば、スイッチ接点34,35の一方を開いたとき、開いたスイッチ接点に直列のダイオードの両端に電圧差が生じないので、開いた方の接点に係るLVD323または324は低電圧を検出することがない。したがって、スイッチ接点を開いたにも拘わらず、低電圧を検出することができなければ、そのスイッチ接点に直列のダイオードが短絡故障を生じているものと推定することができる。この短絡故障情報は、車両情報装置10へと伝送され、大事に至る前に未然に処置をするために利用される。
【0037】
以上の短絡故障検査を実施するにあたり、両スイッチ接点34,35を同時に開いてしまうと、伝送ノードに対して電源供給をすることができるはずであるにも拘わらず電源供給が絶たれ、伝送ノードが機能不全となってしまうので、そのような事態を起こさないように注意しなければならない。
【0038】
<電源ユニットの構成例3>
図6は、電源二重化回路にダイオード回路を使用せず、各DC/DCコンバータ25,26の出力電圧を別々にそれぞれの伝送ノード201,202に接続する例を示すものである。他の部分の構成は図4の回路に準ずる。この場合、電源ユニット部の第1系は第1系の伝送ノード201のみに、電源ユニット部の第2系は第2系の伝送ノード202にのみに給電する。これによっても、二重化の目的を達成することができる。この場合、LVD321,322はそれぞれ自系の直流出力電圧を監視し、電圧低下を検出したら検出出力を出し、遮断器21,22により電源回路の切換を行なう。
【0039】
【発明の効果】
電気車の運転台、運転室内、および各車両の非インテリジェント機器の信号入出力において配線の削減化・効率化のため、本発明の異常検出機能付フェールセーフ回路および二重化伝送ノードにより多重化することにより、伝送ノードを経由することにより信頼性を損なったり入出力が途絶えたりすることがなく、高度の信頼性を保つことができる。また、車両の機能を継続して監視し、故障発生時には故障箇所を特定して、検査や交換作業等の処置を迅速に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の全体構成例を示す接続図。
【図2】図1における伝送ノードの構成例を示すブロック図。
【図3】図1における伝送ノード1回線分の構成例を示すブロック図。
【図4】図1における電源ユニットの構成例1を示すブロック図。
【図5】図1における電源ユニットの構成例2を示すブロック図。
【図6】図1における電源ユニットの構成例3を示すブロック図。
【符号の説明】
10 車両情報装置
10a,10d 車両情報中央装置
10b,10c 車両情報端末装置
11a〜11c 伝送幹線
12 伝送回線
131〜135 伝送ノード(TN)
14 伝送ノード電源線
20 電源ユニット(SN)
21,22 遮断器
23,24 ノイズフィルタ(NF)
25,26 DC/DCコンバータ
27,28 ダイオード
32,33 電圧監視モジュール
321〜324 低電圧検出回路(LVD)
331,332 フォトカプラ
201,202 伝送ノード
100 電源回路
105 信号用コネクタ
110 電源入力コネクタ
111,121 ノイズフィルタ(NF)
112,122 DC/DCコンバータ
114,124 低電圧検出回路(LVD)
115,125 フォトカプラ
211,212 伝送コネクタ
221,222 トランシーバ
231,232 伝送CPU
241 バス制御部
261,262 入出力信号側コネクタ
321〜324 低電圧検出回路
331,332 フォトカプラ
Claims (7)
- 電気車の運転台および運転室内に配設された機器並びに各車両に搭載された機器から各車両毎に設けられた車両情報装置に伝送ノードを介して信号情報を収集する情報伝送システムにおいて、前記伝送ノードはそれぞれ同一入出力信号を並列処理する2つの伝送信号処理系を備えるとともに、両伝送信号処理系によって処理された両入出力信号を照合チェックし、照合の結果、異常が無かったときはいずれか一方の伝送信号処理系の信号出力を行ない、異常が発見されたときは安全側の信号出力を行なうフェールセーフ回路を備えており、
また、前記フェールセーフ回路を有する伝送ノードが二重化され、これら二重化された各伝送ノードはそれぞれ互いに同等な機能を有し、両伝送ノードは常時その一方のみが使用され、使用中の伝送ノードにおける両伝送信号処理系の入出力信号の不一致が前記フェールセーフ回路によって検出されたとき、他方の正常な伝送ノードに切り換えて伝送機能を継続させるようになっており、
更に、前記同等な機能を持つ2つの伝送ノードは、常時相手の伝送ノードの動作を相手の伝送ノードのフェールセーフ回路出力により相互に監視し、一方の伝送ノードの異常が他方の伝送ノードにより発見されたとき前記一方の伝送ノードの機能を前記他方の伝送ノードがバックアップするとともに、前記他方の伝送ノードは一方の前記伝送ノードの異常内容を表す情報を前記車両情報装置へ伝送することを特徴とする電気車の情報伝送システム。 - 請求項1に記載の情報伝送システムにおいて、前記両伝送ノードの一方が異常になったとき、前記車両情報装置は前記異常を記録し、前記伝送ノードの検査および修理の少なくとも一方を促す表示およびアナウンスの少なくとも一方を出力する手段を備えていることを特徴とする電気車の情報伝送システム。
- 請求項1または2に記載の電気車の情報伝送システムにおいて、各車両毎に、各伝送ノードとは別置きで二重化された車両内各伝送ノードが共有する二重化された電源ユニットを備えており、
この電源ユニットは、2組の電源回路の出力電圧をダイオードを介して付き合わせて各伝送ノードに動作電圧を供給するとともに、前記各電源回路の電圧低下を監視する電圧低下監視手段を備えていることを特徴とする電気車の情報伝送システム。 - 請求項3に記載の情報伝送システムにおいて、前記電源ユニットにも二重化された伝送ノードを備え、前記電源ユニットに備えられた伝送ノードは2組の電源回路の出力電圧を監視するとともに、その電圧監視情報を常時、前記車両情報装置へ伝送する電圧監視手段を備えていることを特徴とする電気車の情報伝送システム。
- 請求項4に記載の情報伝送システムにおいて、前記車両情報装置は、前記電源ユニットに設置した伝送ノードから電源異常の旨の電圧監視情報を受け取ったとき、いずれの電源回路が異常であるかを記録し、異常になった電源回路の検査および修理の少なくとも一方を促す表示およびアナウンスの少なくとも一方を出力する手段を備えていることを特徴とする電気車の情報伝送システム。
- 請求項3ないし5のいずれか1項に記載の情報伝送システムにおいて、前記2組の電源回路の出力端と前記ダイオードとの間にそれぞれ介挿されたスイッチ接点と、前記スイッチ接点の開放時および閉成時の、前記ダイオードおよび前記スイッチ接点の接続点の電圧と前記ダイオードの出力端の電圧との比較結果に基づいて前記ダイオードの短絡故障を検出し、短絡故障の検出により短絡故障を起こしたダイオードに直列の電源回路を遮断させる短絡検出手段とを備えたことを特徴とする電気車の情報伝送システム。
- 請求項1または2に記載の情報伝送システムにおいて、二重化された伝送ノードの第1の伝送ノードには電源ユニットの第1の電源回路から動作電圧を供給し、二重化された伝送ノードの第2の伝送ノードには二重化された電源ユニットの第2の電源回路から前記第1の電源回路とは別個独立に動作電圧を供給し、各伝送ノード内に電源電圧監視回路を設け、第1の電源回路の電圧は前記第2の伝送ノードが監視し、前記第2の電源回路の電圧は前記第1の伝送ノードが監視し、常時、前記第1の電源回路から動作電圧が供給される第1の伝送ノードが伝送機能を果たし、前記第1の電源回路の故障が前記第2の伝送ノードによって検出されたとき、前記第2の電源回路から動作電圧が供給される第2の伝送ノードが伝送機能を果たすとともに、前記第2の伝送ノードが前記車両情報装置へ監視情報を伝送することにより、前記車両情報装置側から、異常になった電源回路の検査および修理の少なくとも一方を促す表示およびアナウンスの少なくとも一方を出力することを特徴とする電気車の情報伝送システム。
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