JP4213621B2 - 鉄道車両用伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用伝送装置に関する。

ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）方式のネットワークの代表としては、ＩＥＥＥ８０２．３規格で規定されるイーサネット（登録商標）、つまりツイストペアケーブルを使用する１０Ｂａｓｅ−Ｔ／１００Ｂａｓｅ−ＴＸ／１０００Ｂａｓｅ−Ｔや光ケーブルを使用する１０Ｂａｓｅ−Ｆ／１００Ｂａｓｅ−ＦＸ／１０００Ｂａｓｅ−ＬＸ／１０００Ｂａｓｅ−ＳＸ等がある。これらＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークを鉄道車両に適用しようとした場合、図１に示すように１列のバス状の伝送路となる。一方、ＩＥＥＥ８０２．３の規格で規定されているリピータでは、１０Ｍｂｐｓ時で４段まで、１００Ｍｂｐｓ時で２段までとの規制があるため、１０Ｍｂｐｓでも４両までしか対応できないこととなり、ネットワークとして一番広く使われているイーサネット（登録商標）を車両に適用することができなかった。

また、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークは、基本的にデータの衝突を許し、衝突発生時にはデータを再送する伝送方式のため、車両の制御情報など伝送遅延が許されないシステムへの適用が難しく、低速で高価なトークンリング方式などのネットワークを採用する必要があった。

上述したように近年一番広く使われるようになったＩＥＥＥ８０２．３規格のネットワークであるイーサネット（登録商標）を鉄道車両用伝送装置に利用しようとする場合、長編成の車両には適用できない、またシステムの信頼性が担保できない問題点があった。

そこで、本発明の目的は、長編成の車両にも適用することができて、信頼性を向上させることができる鉄道車両用伝送装置を提供することである。

上記課題は、鉄道車両内のデータ授受をＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークで行う鉄道車両用伝送装置において、前記鉄道車両用伝送装置は、各車両に搭載され他の車両から伝送されてきたデータを受信すると共に、リピート送信する伝送中継器と、前記各車両の伝送中継器間をバス状に接続する幹線伝送路とを備え、前記各車両の伝送中継器は、隣接する他の車両の伝送中継器との間で前記幹線伝送路を通じてデータの送受信を行う幹線伝送送受信器と、データリピート制御すると共に、伝送中継器間で授受されるパケットを制御する伝送中継器制御装置と、前記伝送中継器制御装置との間で、当該伝送中継器制御装置が受信した自局宛のデータを受信し、他局宛のデータを送信する伝送送受信器と、前記伝送送受信器に接続され前記自局宛のデータを受信し、前記他局宛のデータを送信する伝送局とを備え、(i)最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、送信権巡回の合図としてリセットパケットを発行し、送信すべきデータがあれば送信し、当該データの送信後に送信権を移動するためのトークンパケットを発行して下流に送信権を譲り、(ii)前記リセットパケットを受信した下流の各伝送中継器の伝送中継制御装置は、自装置のデータ伝送をリセットすると共に内部タイマをクリアして時間経過の計測を開始し、(iii)下流の各伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記送信権を移動するためのトークンパケットを受信すれば送信権を確保し、送信データがあればデータを送信後、さらに下流の伝送中継器にトークンパケットを発行することにより順次送信権を巡回させ、(iv)いずれかの伝送中継器の伝送中継器制御装置において、データを送信中に前記リセットパケットの受信タイミングから所定の時間が経過したと判断した時には、現在送信中のデータの送信終了後に直ちに送信権を下流の伝送中継器に移動し、(v)いずれかの伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記送信権を移動するためのトークンパケットを受信した時に前記リセットパケットの受信タイミングから所定の時間が経過していると判断した時には、前記他局宛のデータを送信せずに直ちにさらに下流に送信権を移動し、(vi)最下流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記送信権を移動するトークンパケットを受信するとリターンパケットを上流の伝送中継器に向けて送信し、(vii)前記最下流の伝送中継器より上流側の各伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記リターンパケットをリピートして前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置まで到達させ、(viii)前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記リターンパケットを受信すれば送信権が一巡した判断し、次回の送信権巡回の合図として新規のリセットパケットを発行して次回の送信権巡回を開始するものとすることによって達成することができる。

上記課題は、鉄道車両内のデータ授受をＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークで行う鉄道車両用伝送装置において、前記鉄道車両用伝送装置は、各車両に搭載され他の車両から伝送されてきたデータを受信すると共に、リピート送信するユニークなアドレスを有する伝送中継器と、前記各車両の伝送中継器間をバス状に接続する幹線伝送路とを備え、前記各車両の伝送中継器は、隣接する他の車両の伝送中継器との間で前記幹線伝送路を通じてデータの送受信を行う幹線伝送送受信器と、データリピート制御すると共に、伝送中継器間で授受されるパケットを制御する伝送中継器制御装置と、前記伝送中継器制御装置との間で、当該伝送中継器制御装置が受信した自局宛のデータを受信し、他局宛のデータを送信する伝送送受信器と、前記伝送送受信器に接続され前記自局宛のデータを受信し、前記他局宛のデータを送信する伝送局とを備え、(i)最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、送信権巡回の合図として、送信伝送局を指定するユニークなアドレスを含むリセットパケットを発行し、送信すべきデータがあれば送信し、当該データの送信後に送信権を移動するためのトークンパケットを発行して下流に送信権を譲り、(ii)前記リセットパケットを受信した各伝送中継器の伝送中継局制御装置は、動作を初期化しデータ受信準備に入り、かつ、前記リセットパケットに含まれる前記送信伝送局を指定するユニークなアドレスと自伝送局のユニークなアドレスとを比較し、(iii)前記リセットパケットを受信した各伝送中継器の伝送中継局制御装置は、前記送信伝送局を指定するユニークなアドレスと自伝送局のユニークなアドレスとが不一致の場合、下流の伝送中継器に前記送信権を移動するトークンパケットを移動し、(iv)前記リセットパケットを受信した各伝送中継器の伝送中継局制御装置は、前記送信伝送局を指定するユニークなアドレスと自伝送局のユニークなアドレスとが一致する場合、自伝送局の保持している送信データを送信し、全データ送信後、下流の伝送中継器に前記送信権を移動するトークンパケットを移動し、(v)最下流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記送信権を移動するトークンパケットを受信するとリターンパケットを上流の伝送中継器に向けて送信し、(vi)前記最下流の伝送中継器より上流側の各伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記リターンパケットをリピートして前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置まで到達させ、(vii)前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記リターンパケットを受信すれば送信権が一巡した判断し、次回の送信権巡回の合図として、送信伝送局を指定する前記ユニークなアドレスと同一若しくは異なるユニークなアドレスを含む新規なリセットパケットを発行して次回の送信権巡回を開始するものとすることによって達成することができる。

本発明により、長編成の車両にも適用することができて、信頼性を向上させることができる鉄道車両用伝送装置を提供することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、本発明の１つの実施の形態の鉄道車両用伝送装置における伝送路の構成を示し、図２は伝送中継器の構成を示している。

本実施の形態の鉄道車両用伝送装置において、複数の伝送中継器１ａ〜１ｎ各々は３ポート以上（自号車がデータ授受しない場合は２ポート以上）の伝送送受信器ポート４ａ、４ｂ、４ｃと、各伝送ポートのデータリピートを制御し、また伝送中継器間の専用パケットを制御する伝送中継器制御装置２と、自号車のデータ送信／受信を行う複数の伝送局５と、複数の伝送中継器１ａ〜１ｎ間をバス状に接続する伝送路３ａ〜３（ｎ−１）から構成されている。

自号車の伝送局５は伝送中継器１内にあっても、伝送中継器１外にあってもよい。伝送中継器１外の伝送局の場合は、伝送送受信器ポート４ａ、４ｂ、４ｃのみが伝送中継器１内に実装されることになる。図２では、伝送局５ａが伝送中継器１内に、伝送局５ｂが伝送中継器１外に実装されている例を示している。伝送局５及びそれに付随する伝送送受信器４のポートは複数あってもよい。

また、伝送路３ａ〜３（ｎ−１）はツイストペア線（１０Ｂａｓｅ−Ｔ／１００Ｂａｓｅ−Ｔ等）でも光ファイバケーブル（１０Ｂａｓｅ−Ｆ／１００Ｂａｓｅ−ＦＸ等）でもよい。

本実施の形態では、伝送路３ａ〜３（ｎ−１）をバス状で説明するが、特開２００４−９６１５９号公報の明細書（特開２００４−９６１５９号公報）に示した制御を追加することでループ状の接続とし、冗長性をアップさせることも可能である。

次に、上記構成の本実施の形態の鉄道車両用伝送装置の動作について説明する。図３〜図５は、伝送中継器１ａ−１ｅ間の専用パケットの流れを示している。図６〜図７は、伝送中継器１内の各伝送局５への送信制御を示している。

ここでは１号車〜５号車の５両編成の車両を想定し、ｎ＝ｅまでとしている。そして１号車には伝送中継器１ａが設置され、伝送路３ａにて２号車の伝送中継器１ｂと結ばれている。２号車から５号車までには伝送中継器１ｂ〜１ｅが１台ずつ設置され、伝送路３ｂ〜３ｄでバス状に接続されている。

最初に、各伝送中継器１ａ〜１ｅはリンクパルス（ＩＥＥＥ８０２．３で規定）からネットワークの構成を判断する。本実施の形態では、伝送中継器１ａ〜１ｅがバス状に接続されているネットワークとなる。ここで伝送中継器１ａ側をネットワークの上流、１ｅ側をネットワークの下流側と規定する。なお、上流／下流の定義は逆であってもかまわない。また、上流側の端の伝送中継器１ａは最上流局であり、伝送の親局として動作する。下流側の端の伝送中継器１ｅは最下流局、中間の１ｂ〜１ｄは中間局と規定する。

以下、本構成でのネットワーク動作について、図３〜図５を用いて説明する。

（１）初期化
これから伝送制御を開始する合図として、最上流局である伝送中継器１ａがリセットパケットを伝送路３ａを通じて下流に流す。他の伝送中継器１ｂ〜１ｅはリセットパケットを受信すると、自局に送信権がないと判断し送信を抑制する。また、下流側に対しリセットパケットを送信する。

リセットパケットが最下流局である伝送中継器１ｅまで到達することで、送信権を有する伝送中継器は最上流局の伝送中継器１ａのみとなる。

（２）データ送信（１ａ）
送信権を有する最上流局の伝送中継器１ａが自装置内の伝送局５からのデータ１を送信する。送信権のない伝送中継器１ｂ〜１ｅは、データ１を下流側にリピート送信すると共に、自伝送中継器内の伝送局５に対してもリピート送信する。ほぼ同時に全伝送局５がデータ１を受信することになる。

（３）送信権移動（１ａ→１ｂ）
伝送中継器１ａはデータ１の送信が終了すると、送信権を下流側に渡すためトークンパケットを下流側に送信する。この時点で伝送中継器１ａは送信権がない状態に移行する。伝送中継器１ｂはトークンパケットを受信すると下流側へはリピート送信せず、伝送中継器１ｂが送信権を得る。

（４）データ送信（１ｂ）
送信権を得た伝送中継器１ｂが自装置内の伝送局５からのデータ２を送信する。送信権のない伝送中継器１ａ、１ｃ〜１ｅは、データ２をリピート送信すると共に、各自装置内の伝送局５に対してもリピート送信する。

（５）送信権移動（１ｄ→１ｅ）
下流側に向かい、送信権移動とデータ送信を繰り返す。ここで、伝送中継器１ｄから最下流の伝送中継器１ｅにトークンパケットを送信し、伝送中継器１ｅが送信権を得る。

（６）データ送信（１ｅ）
送信権を得た最下流の伝送中継器１ｅが自装置内の伝送局５からのデータ３を送信する。

（７）復帰
伝送中継器１ｅはデータ送信が終了すると、最下流局であるので、送信権が一巡したことを示すために上流側に向かいリターンパケットを送信し、送信権なしの状態に移行する。中間局である伝送中継器１ｂ〜１ｄはこのリターンパケットを上流側に順次リピートする。最上流の伝送中継器１ａは、リターンパケットを受信すると送信権が一巡したと判断し、再度（１）のステップから送信権制御を開始する。

なお、最上流局である伝送中継器１ａは所定時間以内にリターンパケットを受信できなかった場合には、ネットワークに障害が発生したと判断し、（１）の初期化ステップから再開することで送信権巡回が停止することを防止する。

さらに、各伝送中継器１ａ〜１ｅには、巡回時間の監視タイマが設けられており、自伝送中継器内の各伝送局５からの送信データが多く、時間内に送信権が一巡できないと判断した場合には、あらかじめ与えられている優先順位に従い伝送局５に与える送信権を抑制することによって、送信権が一巡する時間を守らせる。これにより、車両の制御情報などリアルタイム性が必要なデータに対しても巡回時間を一定に保つことが可能となる。

次に、自伝送中継器内の各伝送局５の送信抑制について、図６〜図７を用いて説明する。

（１）送信抑制
自伝送中継器１に送信権がない場合、伝送中継器制御装置２は自伝送中継器内の伝送局５ａ〜５ｄに、送信を抑制するためＰＡＵＳＥ＿Ａパケット（ＩＥＥＥ８０２．３ｘにて規定：Ａは送信を抑制する時間を示す）を連続的に送信する。送信周期はＰＡＵＳＥ時間［Ａ］よりも短い値とする。

（２）伝送局５ａを送信許可
伝送中継器１が送信権を有し、伝送局５ａに対し送信を許可する場合には、伝送中継器制御装置２は伝送局５ａに対し、送信を許可するＰＡＵＳＥ＿Ｂパケット（時間Ｂ＝０を指定すると送信許可となる）を送信する。ＰＡＵＳＥ＿Ｂパケットを受け取った伝送局５ａは送信許可状態となる。他の伝送局５ｂ〜５ｄはＰＡＵＳＥ＿Ｂパケットを受け取らないため、ステップ（１）のＰＡＵＳＥ＿Ａパケットの送信禁止状態のままとなる。

（３）伝送局５ａがデータを送信
送信を許可された伝送局５ａはデータ１を送信する。伝送中継器制御装置２は伝送局５ａからのデータ１を他の伝送局５ｂ〜５ｄ及び上流側伝送中継器／下流側伝送中継器にリピート送信する。なお、伝送局５ａが送信を許可されても、送信するデータがない場合は送信しない。この場合は、一定時間後に次のステップ（４）の状態に移行する。

（４）伝送局５ａを送信禁止
伝送中継器制御装置２は、伝送局５ａより設定されたデータパケットを受信したら、伝送局５ａに対して送信禁止のＰＡＵＳＥ＿Ａパケットを送信する。この瞬間、伝送局５ａ〜５ｄは送信禁止状態となる。

（５）伝送局５ｂに送信許可
次に伝送中継器制御装置２は、伝送局５ｂに対して送信を許可するＰＡＵＳＥ＿Ｂパケットを送信する。ＰＡＵＳＥ＿Ｂパケットを受け取った伝送局５ｂは送信許可状態となる。

伝送中継器制御装置２は、伝送局５ａ〜５ｄまで１局ずつ送信を許可することで、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークでのデータ衝突を回避することができる。また、伝送中継器制御装置２は、送信権巡回時間に応じて各伝送局に割り振る送信パケット数を可変することで、リアルタイム性を保つことができる。

上述したように本実施の形態の鉄道車両用伝送装置では、伝送路をバス状に接続し、複数の伝送中継器１が伝送路に衝突回避のための専用パケットを流し、各伝送中継器が専用パケットに従いデータをリピートするポートを適切に制御することにより、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークにおいてもデータの衝突を回避し、かつ接続段数の制約をなくし、さらに低遅延でデータをリピートすることが可能になる。また、伝送中継器制御装置２は、バス状に接続された複数の伝送中継器１，１間でデータを送信する送信権を移譲するための専用パケットを上流側から下流側に巡回させるので、各伝送中継器１がデータを送信する送信権が一定周期内になるように制御することができる。

また本実施の形態では、各伝送中継器１内に複数の伝送局５を有し、ある伝送中継器１が送信権を得た場合に、伝送中継器制御装置２が伝送中継器１内の各伝送局５に対し順次送信権を巡回させるので、ある伝送中継器１が送信権を得た場合に、伝送中継器制御装置２が伝送中継器１内の各伝送局５に対し順次送信権を巡回させることで、データの衝突をなくし高速にデータをリピートすることができる。さらに、伝送中継器制御装置２は、伝送中継器１内を送信権が巡回する周期を監視し、所定時間を経過した時には、複数の伝送局５のうち特定の伝送局を除き送信権を巡回させず、下流側の伝送中継器１に送信権を移譲するので、伝送中継器１内の複数の伝送局５のうち特定の伝送局を除き送信権を巡回させず、下流の伝送中継器１に速やかに送信権を移すことができ、送信権が一巡する周期のばらつきを小さくすることができる。

なお、上記の実施の形態では各伝送局５ａ〜５ｄの送信抑制に、ＩＥＥＥ８０２．３ｘで規定されているフロー制御を使用したが、半二重回線の場合にはバックプレッシャーをかけ続け、送信を抑制するシステムにすることもできる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態の鉄道車両用伝送装置について説明する。第２の実施の形態は、幹線伝送送受信器と複数の伝送送受信器と自局データの送受信を行う伝送局を有し、各伝送送受信器のデータリピート制御と各伝送中継器間の専用パケットを作成しネットワークを制御する伝送中継器制御装置を具備した伝送中継器１１ａ〜１１ｎと各伝送中継器間を接続する伝送路１３ａ〜１３（ｎ−１）から成り、伝送路をバス状に接続することを特徴とする。また、各伝送中継器には、第１の実施の形態の送信権巡回制御方法を拡張し、使用することで、衝突を回避し定周期性を向上させるものである。

図８は、第２の実施の形態の鉄道車両用伝送装置の伝送路の構成を示している。図９は、その鉄道車両用伝送装置の伝送中継器の構成を示している。本実施の形態の伝送中継器１１ａ〜１１ｎは、２ポートの幹線伝送送受信器１４ａ，１４ｂと１ポート以上（自号車がデータ授受しない場合は０ポート以上）の伝送送受信器１５ａ，１５ｂと、各伝送ポートのデータリピートを制御し、伝送中継器間の専用パケット（トークンパケット）を制御する伝送中継器制御装置１２と、自号車のデータ送受信を行う複数の伝送局１６ａ，１６ｂから構成されている。

なお、自号車の伝送局１６ａ，１６ｂは伝送中継器１１内にあっても、伝送中継器１１外にあってもよい。そして伝送中継器１１外に伝送局がある場合は、伝送送受信器１５のみが伝送中継器１１内に実装される。図９では、伝送局１６ａが伝送中継器１１内に、伝送局１６ｂが伝送中継器１１外に実装されている例を示している。さらに、伝送局及びそれに付随する伝送送受信器は複数あってもよい。

本実施の形態の伝送装置は、伝送中継器１１ａ〜１１ｎ間を幹線伝送路１３ａ〜１３（ｎ−１）にてバス状に接続している。

次に、上記構成の第２の実施の形態の鉄道車両用伝送装置の動作について説明する。ここでは、列車は６両編成の車両を想定し、ｎ＝ｆまでとしている。

（１）リセット
最初に、伝送中継器１１ａ側をネットワークの上流、１１ｇ側をネットワークの下流側と規定する。なお、上流／下流の定義は逆であってもかまわない。また、ネットワークが有効である範囲内で上流側の端の伝送中継器１１ａが最上流として伝送の親局動作をする。

伝送中継器１１ａは、送信権巡回の合図としてリセットパケットを発行する。リセットパケットを受信した各伝送中継器１１ｂ〜１１ｆは、動作を初期化しデータ受信準備に入る。各伝送中継器１１ａ〜１１ｆはリセットパケット送信時（又は受信時）に内部タイマをクリアする。伝送中継器１１ａは送信すべきデータがあれば送信し、下流に送信権を譲る。

（２）送信権（１１ａから１１ｂへ）
伝送中継器１１ａは、必要なデータの送信後に送信権を移動するためのトークンパケットを発行する。伝送中継器１１ｂは、伝送中継器１１ａからのトークンを受信し、送信権を確保する。送信権を確保した伝送中継器１１ｂは、送信データがあればデータを送信後、下流の伝送中継器１１ｃにトークンパケットを発行する。このようにして、順次送信権が巡回される。

いま、伝送中継器１１ｃがデータを送信中に、リセットパケット（ｔ＝０）からの時間ｔａが経過したとする。各伝送中継器は、リセットパケット送信時にタイマを起動しているため、全伝送中継器がほぼ同時に時間ｔａが経過したと判断できる。

（３）送信権（１１ｃから１１ｄへ）
ｔａ時間経過を検出した伝送中継器１１ｃは、現在送信中のデータ終了後直ちに送信権を下流の伝送中継器１１ｄに移す。

（４）スルー（１１ｄ）
伝送中継器１１ｄは、トークンを伝送中継器１１ｃから受信するが、その時には既に時間ｔａが経過しているので、自局データを送信せずに直ちにさらに下流に送信権を移す。

（５）スルー（１１ｅ）
伝送中継器１１ｅは、トークンを伝送中継器１１ｄから受信するが、その時には既に時間ｔａが経過しているので、自局データを送信せずに直ちに下流の伝送中継器１１ｆに送信権を移す。

（６）制御指令送信（１１ｆ）
伝送中継器１１ｆは、制御指令を送信する伝送局なので、トークンを伝送中継器１１ｅから受信すると、制御指令「データ１」を送信する。この制御指令「データ１」は、リピートされ、各伝送中継器１１ａ〜１１ｅに届く。

なお、本実施の形態では、伝送中継器１１ｆを制御指令送信ノードとしているが、制御指令送信ノードでないときには「データ１」を送信せずに、次のステップに進む。

（７）リターン
伝送中継器１１ｆは、制御指令データを送信した後にリセットパケットを発行する。このリセットパケットは各伝送中継器１１ａ〜１１ｅに届き、送信権が一巡して伝送中継器１１ａに戻る。

以上によって、図１２のタイミングチャートに示すように、目標時間以内に送信権を一巡させ、制御指令を一定時間以内に各伝送中継器に伝えることができる。

なお、次の周回では前回送信した伝送中継器をスルーさせ、前回スルーした伝送中継器に送信権を回すようにすれば、制御指令を一定時間以内に送信することと共に負荷のバランスを取ることも可能である。

また、時間の基準をリセットパケットではなく、制御指令データとすることで行うこともできる。その場合は、ＩＰヘッダに含まれるサービスタイプを使用し、制御指令データの優先度を高くし、それ以外のデータの優先度を低くすることで判別することができる。また、ＩＰヘッダを使わずにデータの中で規定する方法でもよい。

次に、制御指令を送信する伝送中継器が送信権を一時的に保持することにより、一定周期で制御指令データを送信できるようにする動作について、図１３を用いて説明する。本実施の形態では、制御指令を送信する伝送中継器が伝送中継器１１ａであるとして説明する。

伝送中継器１１ａは、制御指令を送信する伝送中継器であるため、制御指令データ送信時にタイマをクリアする。各伝送中継器１１ｂ〜１１ｆは順次送信権を巡回させ、送信権を有している場合のみデータの送信を行う。

次に、伝送中継器１１ａは、時間ｔａ（目標とする制御指令送信周期より短く設定）を経過したタイミング以降に送信権を受け取った場合には、もう一巡すると送信周期が間に合わないと判断し、制御指令送信時間（目標送信周期）まで送信権の巡回を停止する。制御指令送信タイミングでは、伝送中継器１１ａが送信権を保持し待ち状態のため、制御指令データはすぐに全伝送中継器１１ｂ〜１１ｆに送信される。

なお、進行方向が逆となり、伝送中継器１１ｆが制御指令送信伝送中継器となった場合には、伝送中継器１１ｆが送信権を保持し待ち状態に入る。

このように、制御指令を送信する伝送中継器に送信権を一時的に保持させることにより、一定周期で制御指令データを送信することが可能である。

次に、送信権を一時停止させることにより、送信権を一旦最上流局に戻さなくとも、制御指令データを一定周期にて送信する動作について、図１４〜図１６を用いて説明する。ここでは、幹線伝送送受信器１４ａ，１４ｂは全二重対応とする。ただし、線数については４線だけではなく２線でもよい。エコーキャンセラの使用により、２線でも全二重通信は可能である。また、制御指令送信伝送中継器は伝送中継器１１ａとし、時間の基準はリセットパケットとする。

（１）伝送中継器１１ｄ送信
いま、伝送中継器１１ｄが送信権を持ち、そのデータ送信中にリミット時間ｔａを経過したとする。

（２）タイムアップ（一時停止パケット送信）
リミット時間ｔａ（制御指令データ送信周期―１パケット最大時間）を経過すると、制御指令を送信する伝送中継器１１ａは、現在送信権を有している伝送中継器１１ｄに対し送信権を保留にするＳＴＯＰパケットを送信する。伝送中継器１１ｄからのデータ１は、上流に向かう経路でリピートされるため、伝送中継器１１ａが発行するＳＴＯＰパケットと衝突することはない。また、制御指令を送信する伝送中継器が伝送中継器１１ｆの場合でも、経路が異なるため伝送中継器１１ｄからのデータと衝突することはない。

ＳＴＯＰパケットを受信した伝送中継器１１ｄは、現在送信中のパケットを送信完了後、送信権を保留状態にする。他の伝送中継器は送信権を保持していないため、ネットワークにデータが流れていない状態となる。

（３）制御指令データ送信（１１ａ）
伝送中継器１１ａは、ネットワークが空いたことを確認し、所定の送信周期で制御指令データ「データ２」を送信する。他の伝送中継器１１ｂ〜１１ｆはほぼ同時にこの「データ２」を受信することができる。

（４）再開
伝送中継器１１ａは、制御指令データ「データ２」を送信し終えると、下流に対し送信権巡回を再開させるためのリリースパケットを発行する。リリースパケットは、送信権を保留している伝送中継器にのみに有効なパケットであり、送信権を保留していない伝送中継器は、このリリースパケットをリピート送信する。送信権を有している伝送中継器１１ｄはリリースパケットを受信すれば、送信権保留の状態から送信権保持状態に戻る。

（５）伝送中継器１１ｄデータ送信
送信権保持状態に戻った伝送中継器１１ｄは、「データ３」を送信する。なお、送信すべきデータがない場合には、次のステップに移る。

（６）送信権移行
必要なデータを送信し終えた伝送中継器１１ｄは送信権を伝送中継器１１ｅへ移すため、トークンパケットを発行する。

以上により、図１６に示すように、送信権を一時停止させることにより、送信権を一旦最上流局に戻さなくとも制御指令データを一定周期にて送信することが可能となる。

なお、本実施の形態では、ＳＴＯＰパケットを受け取った伝送中継器は、現在送信中のデータを送信後に送信権保留状態に移行するとしているが、ＳＴＯＰパケット受信と同時に送信を打ち切って送信保留状態に移行するようにしてもよい。その場合には、リミット時間ｔａを「送信周期―リピート時間」まで送信周期に近づけることが可能となる。その代わり、打ち切ったデータは送信権保持に戻った場合に再度送信する必要がある。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態の鉄道車両用伝送装置について説明する。本実施の形態は、車両間を跨ぎ各伝送中継器間を接続する主系、従系の幹線伝送路と各車両内の伝送中継器間を接続する系間伝送路にて梯子状の伝送路を構成し、梯子状伝送路の横方向にあたる主系伝送路と従系伝送路を幹線伝送路とし、各伝送中継器がこれらの幹線伝送路と梯子状伝送路の縦方向にあたる系間伝送路とを使用してデータのリピートを行い、また、各伝送中継器が第１の実施の形態の送信権巡回制御を拡張した伝送制御を行うことで、衝突を回避し、低遅延でデータをリピートすることを特徴とする。

図１７は、第３の実施の形態の鉄道車両用伝送装置の伝送路の構成を示し、図１８は、鉄道車両用伝送装置の伝送中継器の構成を示している。本実施の形態の主系伝送中継器２１ａ〜２１ｎ、従系伝送中継器２１ａ’〜２１ｎ’は、２ポートの幹線伝送送受信器２４ａ，２４ｂと１ポートの系間伝送送受信器２４ｃと１ポート以上（自号車がデータ授受しない場合は０ポート以上）の伝送送受信器２５ａ，２５ｂと、各伝送ポートのデータリピートを制御し、また伝送中継器間の専用パケット（トークンパケット）を制御する伝送中継器制御装置２２と、自号車のデータ送受信を行う複数の伝送局２６ａ，２６ｂから構成されている。なお、自号車の伝送局２６ａ，２６ｂは伝送中継器内にあっても、伝送中継器外にあってもよい。そして図示したように伝送中継器外に伝送局２６ｂがある場合は、伝送送受信器２５ｂのみが伝送中継器内に実装される。さらに、伝送局及びそれに付随する伝送送受信器は図示したように複数あってもよい。

本実施の形態の伝送装置は、主系伝送中継器２１ａ〜２１ｎを主系幹線伝送路２３ａ〜２３（ｎ−１）にて、従系伝送中継器２１ａ’〜２１ｎ’間を従系幹線伝送路２３ａ’〜２３（ｎ−１）’にて接続し、各車両内の主系伝送中継器２１ａ〜２１ｎと従系伝送中継器２１ａ’〜２１ｎ’間を系間伝送路２３ａ”〜２３ｎ”にて接続し、全体として梯子状伝送路網を構成している。

以上のように構成された実施の形態の動作について、図１９〜図３０を参照して説明する。図１９〜図２３は、本実施の形態のデータの流れを示し、図２４〜図２５は、本実施の形態の専用パケットの流れを示している。またこの動作説明では、両編成の車両を想定し、ｎ＝ｆまでとしている。

まず、図１９〜図２３を用いて本実施の形態のデータの流れを説明する。

（１）伝送路構成
図１９に示すように、１号車には主系伝送中継器２１ａと従系伝送中継器２１ａ’が設置され、主系幹線伝送路２３ａと従系幹線伝送路２３ａ’にて２号車の主系伝送中継器２１ｂと従系伝送中継器２１ｂ’とのそれぞれと結ばれている。また主系伝送中継器２１ａと従系伝送中継器２１ａ’との間は系間伝送路２３ａ”にて結ばれている。２号車から６号車までには伝送中継器２１ｂ，２１ｂ’〜２１ｆ，２１ｆ’が設置され、幹線伝送路２３ｂ，２３ｂ’〜２３ｅ，２３ｅ’と系間伝送路２３ａ”〜２３ｆ”にて梯子状に接続されている。

本実施の形態では伝送中継器２１ａ側をネットワークの上流、伝送中継器２１ｆ側をネットワークの下流側と規定する。なお、上流、下流の定義は逆であってもかまわない。また、ネットワークが有効である範囲内で上流側の端の伝送中継器２１ａが最上流として伝送の親局動作をする。また、主系側の伝送中継器２１ａ〜２１ｆの方が従系の伝送中継器２１ａ’〜２１ｆ’よりも優先される。つまり、例えば、主系伝送中継器２１ａが正常時にはこれが親局動作をし、この主系伝送中継器２１ａが異常の場合は、従系伝送中継器２１ａ’が親局動作を行う。

（２）正常時のデータの流れ（２１ａ送信データ）
図２０を用いて、ネットワークが正常で伝送中継器２１ａが送信権を有している場合について説明する。伝送中継器２１ａは、幹線伝送路２３ａにて下流の伝送中継器２１ｂと、また系間伝送路２３ａ”にて従系の伝送中継器２１ａ’に「データ１」を同時に送信する。各伝送中継器は、基本的にデータを受信した場合は受信したポート以外の全ポート（幹線伝送路、系間伝送路、伝送局）にデータをリピート送信する。ただし、このままでは各伝送中継器はそれに接続されている幹線伝送路と系間伝送路から同じ「データ１」を受信するため、「データ１」の複製ができてしまう。これを避けるため、各伝送中継器は、幹線伝送路と系間伝送路から同一の「データ１」を受信した場合は、先着で受信したデータを優先し、リピート動作に入る。

なお、同一データの判定は、ＩＰヘッダに含まれる識別子（通常ＩＰパケットを送信するたびに１つずつ増やされる）を活用する。本実施の形態では、以下、同一データの判定にＩＰヘッダの識別子を使用することで説明するが、データフレーム中に順次更新されるシーケンス番号等を組み込む方法でもよい。

各伝送局は、次のような動きとなる。

・伝送中継器２１ａ：伝送中継器２１ｂ，２１ａ’に「データ１」を送信。

・伝送中継器２１ａ’：系間伝送路２３ａ”から「データ１」を受信し、下流の伝送中継器２１ｂ’に「データ１」をリピート。

・伝送中継器２１ｂ：幹線伝送路２３ａにて上流から「データ１」を受信し、下流の伝送中継器２１ｃに幹線伝送路２３ｂにて、また伝送中継器２１ｂ’に系間伝送路２３ｂ”にて「データ１」をリピート。

・伝送中継器２１ｂ’：幹線伝送路２３ａ’にて上流側の伝送中継器２１ａ’から、また系間伝送路２３ｂ”にて伝送中継器２１ｂから「データ１」を受信し、先着のデータを採用して下流の伝送中継器２１ｃ’に「データ１」をリピート。

なお、ここでは系間伝送路２３ｂ”から「データ１」を受信済みのため、この系間伝送路２３ｂ”へは送信しないが、系間伝送路に送信し、受信した伝送中継器２１ｂ側で破棄する設定にしてもよい。

・伝送中継器２１ｃ：幹線伝送路２３ｂにて上流から「データ１」を受信し、下流の伝送中継器２１ｄに幹線伝送路２３ｃにて、また伝送中継器２１ｃ’に系間伝送路２３ｃ”にて「データ１」をリピート。

・伝送中継器２１ｃ’：幹線伝送路２３ｂ’にて上流から、また系間伝送路２３ｃ”にて伝送中継器２１ｃから「データ１」を受信し、先着のデータを採用して下流の伝送中継器２１ｄ’に「データ１」をリピート。

このような動作を繰り返し、全伝送中継器が「データ１」を受信する。

（３）伝送中継器２１ｃ故障時のデータの流れ（２１ａ送信データ）
図２１を用いて、主系伝送中継器２１ｃが故障した場合のデータの流れについて説明する。

・伝送中継器２１ａ：伝送中継器２１ｂ，２１ａ’に「データ１」を送信。

・伝送中継器２１ａ’：系間伝送路２３ａ”から「データ１」を受信し、下流の伝送中継器２１ｂ’に「データ１」をリピート。

・伝送中継器２１ｂ：幹線伝送路２３ａにて上流から「データ１」を受信し、下流の伝送中継器２１ｃに幹線伝送路２１ｂにて、また系間伝送路２３ｂ”にて伝送中継器２１ｂ’に「データ１」をリピート。

・伝送中継器２１ｂ’：幹線伝送路２３ａ’にて上流の伝送中継器２１ａ’から、また系間伝送路２３ｂ”にて伝送中継器２１ｂから「データ１」を受信、先着のデータを採用して下流の伝送中継器２１ｃ’に「データ１」をリピート。

なお、ここでは系間伝送路２３ｂ”から「データ１」を受信済みのため、この系間伝送路２３ｂ”へは送信しないが、送信して伝送中継器２１ｂ側で破棄するようにしてもよい。

・伝送中継器２１ｃ：故障中のため、データ受信／送信停止。

・伝送中継器２１ｃ’：幹線伝送路２３ｂ’にて上流から「データ１」を受信するが、また系間伝送路２３ｃ”から「データ１」が来ないため、下流の伝送中継器２１ｄ’と系間の伝送中継器２１ｃに「データ１」をリピート。

・伝送中継器２１ｄ：伝送中継器２１ｃが故障のために上流からデータが来ないため、系間の伝送中継器２１ｄ’からの「データ１」を下流にリピート。

・伝送中継器２１ｄ’：幹線伝送路２３ｃ’にて上流から「データ１」を受信するが、系間伝送路２３ｄ”から「データ１」が来ないため、下流の伝送中継器２１ｅと系間の伝送中継器２１ｄに「データ１」をリピート。

このようにして、伝送中継器２１ｃが故障の場合でも、全伝送中継器で「データ１」を受信する。

（４）正常時のデータの流れ（２１ｃ送信データ）
図２２を用いて、伝送中継器２１ｃが送信権を有している場合について説明する。

・伝送中継器２１ｃ：幹線上流の伝送中継器２１ｂと幹線下流の伝送中継器２１ｄ、さらに系間の伝送中継器２１ｃ’に「データ２」を送信。

・伝送中継器２１ｃ’：系間の伝送中継器２１ｃから「データ２」を受信し、下流の伝送中継器２１ｄ’と上流の伝送中継器２１ｂ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ｄ：幹線上流の伝送中継器２１ｃから「データ２」を受信し、下流の伝送中継器２１ｅと系間の伝送中継器２１ｄ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ｄ’：幹線上流の伝送中継器２１ｃ’と系間の伝送中継器２１ｄから「データ２」を受信し、先着のデータを採用して下流の伝送中継器２１ｅ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ｂ：幹線下流の伝送中継器２１ｃから「データ２」を受信し、幹線上流の伝送中継器２１ａと系間の伝送中継器２１ｂ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ｂ’：幹線下流の伝送中継器２１ｃ’と系間の伝送中継器２１ｂから「データ２」を受信し、先着のデータを採用して上流の伝送中継器２１ａ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ａ：幹線下流の伝送中継器２１ｂから「データ２」を受信し、系間の伝送中継器２１ａ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ａ’：幹線下流の伝送中継器２１ｂ’と系間の伝送中継器２１ａから「データ２」を受信し、先着のデータを採用。

このような動作を繰り返し、全伝送中継器が「データ２」を受信する。

（５）伝送中継器２１ｂ故障時のデータの流れ（２１ｃ送信データ）
次に、図２３を用いて伝送中継器１ｂが故障した場合のデータの流れ方について説明する。

・伝送中継器２１ｃ：幹線上流の伝送中継器２１ｂと下流の伝送中継器２１ｄ、さらに系間の伝送中継器２１ｃ’に「データ２」を送信。

・伝送中継器２１ｃ’：系間の伝送中継器２１ｃから「データ２」を受信し、下流の伝送中継器２１ｄ’と上流の伝送中継器２１ｂ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ｄ：幹線上流の伝送中継器２１ｃから「データ２」を受信し、下流の伝送中継器２１ｅと系間の伝送中継器２１ｄ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ｄ’：幹線上流の伝送中継器２１ｃ’と系間の伝送中継器２１ｄから「データ２」を受信し、先着のデータを採用して下流の伝送中継器２１ｅ’に「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ｂ：故障中のため、データ受信／送信停止。

・伝送中継器２１ｂ’：幹線下流の伝送中継器２１ｃ’から「データ２」を受信するが、系間の伝送中継器２１ｂから「データ２」が来ないため、上流の伝送中継器２１ａ’と系間の伝送中継器２１ｂに「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ａ’：幹線下流の伝送中継器２１ｂ’から「データ２」を受信するが、系間の伝送中継器２１ａから「データ２」が来ないため、系間の伝送中継器２１ａに「データ２」をリピート。

・伝送中継器２１ａ：伝送中継器２１ｂが故障のために幹線下流からデータが来ないため、系間の伝送中継器２１ａ’からの「データ２」だけを受信する。

このようにして伝送中継器１ｂが故障の場合でも、全伝送中継器で「データ２」を受信する。

次に、本実施の形態における伝送中継器間の専用パケットの流れについて、図２４〜図３０を用いて説明する。

（１）リセット
図２４に示すように、リセットパケットは、これから送信権を巡回する合図として最上流の主系伝送中継器２１ａが発行する。また、各伝送中継器は、リセットパケットを受信したら、現在実行中の動作を停止し、トークン待ちの状態に移行する。これにより、ネットワークの初期化を行う。

リセットパケットを受信した伝送中継器は、リセットパケットを幹線下流に、またリセット未受信時には系間の伝送中継器に送信する。

・伝送中継器２１ａ：リセットパケットを幹線下流の伝送中継器２１ｂと系間の伝送中継器２１ａ’に送信する。

・伝送中継器２１ａ’：系間の伝送中継器２１ａからリセットパケットを受信し、下流に送信する。

・伝送中継器２１ｂ：幹線上流の伝送中継器２１ａからリセットパケットを受信し、幹線下流の伝送中継器２１ｃと系間の伝送中継器２１ｂ’に送信する。

・伝送中継器２１ｂ’：幹線上流の伝送中継器２１ａ’と系間の伝送中継器２１ｂからリセットパケットを受信し、下流に送信する。なお、系間の伝送中継器からリセットパケットが来ない場合は、系間の伝送中継器にも送信する。

このような動作を繰り返し、全伝送中継器が伝送中継器２１ａからのリセットパケットを受信する。

（２）トークン（２１ａ→２１ｂ）
トークンパケットは、送信権を移行させるパケットであり、上流から下流に流れる。ここでは、図２５を用いて伝送中継器２１ａから伝送中継器２１ｂに送信権が移る場合を説明する。

伝送中継器２１ａは、下流の伝送中継器２１ｂにトークンパケットを送信する。伝送中継器２１ｂは、トークンパケットを受け取った合図として、トークンＡＣＫパケットを送信する。伝送中継器２１ａが、トークンＡＣＫパケットを受け取ることで、送信権の移行が完了する。以下同様に、最下流の伝送中継器２１ｆまで送信権が巡回する。

なお、本実施の形態では、トークンＡＣＫパケットを用いているが、一定時間内にリピートデータがあるかどうかで判断する設定にしてもよい。これは、送信権が伝送中継器２１ｂに移行済みであれば、一定時間以内に伝送中継器２１ａはデータを受信するために可能なものである。

（３）トークン（２１ｂ故障時）
図２６に示すように、伝送中継器２１ａが伝送中継器２１ｂに対してトークンパケットを発行してから、一定時間以内にトークンＡＣＫパケットが返って来ない場合には、伝送中継器２１ａは伝送中継器２１ｂが故障、又は伝送路に異常があると判断し、トークンパケットの迂回を行う。

伝送中継器２１ａは、系間伝送路２３ａ”を使用して伝送中継器２１ａ’にトークンパケットを発行する。伝送中継器２１ａ’は、従系の伝送中継器であるため系間からのトークンパケットを受信しても、送信権を保持せずに下流の伝送中継器２１ｂ’にトークンパケットをリピートする。伝送中継器２１ｂ’は、従系の伝送中継器のため上流からのトークンパケットを受信すると、一度系間伝送路２３ｂ”を介して伝送中継器２１ｂにトークンパケットを発行し、主系に戻すことができるか確認する。

伝送中継器２１ｂからのトークンＡＣＫパケットが得られれば、故障は伝送中継器２１ｂではなく、伝送路にあると判断し、送信権を伝送中継器２１ｂに移行させる。ここで、送信権は、伝送中継器２１ａ→２１ｂ→２１ｃと移るが、伝送経路は、伝送中継器２１ａ→２１ａ’→２１ｂ’→２１ｂ→２１ｃとなる。

伝送中継器２１ｂからのトークンＡＣＫパケットが無ければ、伝送中継器２１ｃは送信権を保持し、応答としてトークンＡＣＫパケットを発行する。伝送中継器２１ａ’は、トークンＡＣＫパケットを伝送中継器２１ａにリピートすることで、伝送中継器２１ａから伝送中継器２１ｂ’への送信権移行が完了する。

なお、本実施の形態では、従系の伝送中継器２１ａ’には送信権を与えない設定としているが、与える設定にしてもよい。ただしその場合には、１号車の伝送中継器２１ａ，２１ａ’のデータが残りの伝送中継器に伝わるため、上位のアプリケーションでどちらのデータを採用するかの判断が必要となる。また、伝送中継器２１ｂから、トークンパケットに対してトークンＮＡＫパケットが帰ってきた場合には、トークンを破棄する。これにより、複数のトークンができることを防止する。これは、伝送中継器２１ｂから伝送中継器２１ａへの送信線だけが断線している場合などに発生するが、この場合は、最終的には下流からのデータが長時間受信できないので、伝送中継器２１ａが伝送中継器２１ｂの故障として回線の切断を行う必要がある。

（４）トークン（主系への復帰）
図２７に示すように、送信権を得た伝送中継器２１ｂ’は、データ送信後下流に対し送信権の移行を行う。伝送中継器２１ｂ’は、下流の伝送中継器２１ｃ’にトークンパケットを発行する。トークンを受信した伝送中継器２１ｃ’は、従系の伝送中継器のため、主系に送信権を戻すことが可能か確認のため、トークンパケットを伝送中継器２１ｃに発行する。伝送中継器２１ｃからトークンＡＣＫパケットを受信すると、送信権を保持せずに伝送中継器２１ｃに送信権を渡す。

（５）トークンの流れ（２１ｂ故障時）
図２８に示したように、上記の動作をまとめると、伝送中継器２１ｂが故障時には、トークンパケットは伝送中継器２１ａ→２１ａ’→２１ｂ’→２１ｃ’→２１ｃ→２１ｄ→２１ｅ→２１ｆと流れることになる。このうち、伝送中継器２１ａ’と伝送中継器２１ｃ’は送信権を保持しないこととなり、ネットワーク負荷の増加を最小限にすることができる。

（６）リターン
図２９に示すように、トークンパケットが最下流の伝送中継器２１ｆまで流れ、この伝送中継器２１ｆがデータ送信を終了すると、送信権が一巡したことを知らせるために、伝送中継器２１ｆはリターンパケットを発行する。リターンパケットは、リセットと同様に順次上流側にリピートされ、最終的に最上流局である伝送中継器２１ａまで伝わる。

図３０に示すように、途中の伝送中継器（ここでは伝送中継器２１ｃ）が故障している場合でも、系間伝送路を利用して伝送中継器２１ａまでリターンパケットを戻すことが可能である。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態の鉄道車両用伝送装置について説明する。本実施の形態の鉄道車両用伝送装置は、車両間を跨ぎ各伝送中継器間を接続する主系幹線伝送路と従系幹線伝送路と各車両内の伝送中継器間を接続する系間伝送路にて梯子状の伝送路を構成し、梯子状伝送路の横方向にあたる主系幹線伝送路と従系幹線伝送路は通常時使用されるバス状幹線伝送路とし、各伝送中継器は正常時にはこの伝送路を使ってデータのリピートを行い、梯子状伝送路の縦方向にあたる伝送路は系間伝送路とし、伝送中継器又は伝送路に異常が発生した場合に伝送中継器はこの伝送路を利用してデータのリピートを行い、さらに、各伝送中継器には、第１の実施の形態と同様の送信権巡回制御を行うことで、衝突を回避し、低遅延でデータをリピートすることを特徴とする。

以下、本発明の第４の実施の形態について、図３１〜図４３を参照して説明する。図３１は、本実施の形態の鉄道車両用伝送装置の伝送路の構成を示し、図３２は、本実施の形態の鉄道車両用伝送装置の伝送中継器の構成を示している。

本実施の形態の主系伝送中継器３１ａ〜３１ｎ、従系伝送中継器３１ａ’〜３１ｎ’は、２ポートの幹線伝送送受信器３４ａ，３４ｂと１ポートの系間伝送送受信器３４ｃと１ポート以上（自号車がデータ授受しない場合は０ポート以上）の伝送送受信器３５ａ，３５ｂと、各伝送ポートのデータリピートを制御し、また伝送中継器間の専用パケット（トークンパケット）を制御する伝送中継器制御装置３２と、自号車のデータ送受信を行う複数の伝送局３６ａ，３６ｂから構成されている。なお、自号車の伝送局３６ａ，３６ｂは伝送中継器にあっても、伝送中継器外にあってもよい。ただし、伝送中継器外に伝送局がある場合は、伝送送受信器のみが伝送中継器内に実装される。図３２では、伝送局３６ａが伝送中継器３１内に、伝送局３６ｂが伝送中継器３１外に実装されている例を示している。さらに、伝送局３６ａ，３６ｂ及びそれに付随する伝送送受信器３５ａ，３５ｂは複数あってもよい。

また、本実施の形態の伝送装置は、主系伝送中継器３１ａ〜３１ｎ間を幹線伝送路３３ａ〜３３（ｎ−１）にて接続し、従系伝送中継器３１ａ’〜３１ｎ’間を幹線伝送路３３ａ’〜３３（ｎ−１）’にて接続し、各主系伝送中継器３１ａ〜３１ｎと各従系伝送中継器３１ａ’〜３１ｎ’との間を系間伝送路３３ａ”〜３３ｎ”それぞれにて接続し、全体として梯子状の伝送路網を形成している。

以上のように構成された本実施の形態の動作について、図３３〜図４３を用いて説明する。図３３は、正常動作時のネットワーク構成を示している。また、図３３では７両編成の車両を想定し、ｎ＝ｇまでとしている。

まず、１号車には主系伝送中継器３１ａと従系伝送中継器３１ａ’が設置され、主系伝送路３３ａと従系伝送路３３ａ’にて２号車と結ばれている。また主系伝送中継器３１ａと従系伝送中継器３１ａ’との間は系間伝送路３３ａ”にて結ばれている。２号車から７号車までには伝送中継器３１ｂ〜３１ｇ；３１ｂ’〜３１ｇ’が設置され、伝送路３３ｂ〜３３ｆ；３３ｂ’〜３３ｆ’；３３ｂ”〜３３ｇ”で梯子状に接続されている。

本実施の形態では伝送中継器３１ａ側をネットワークの上流、３１ｇ側をネットワークの下流側と規定する。なお、上流、下流の定義は逆であってもかまわない。また、ネットワークが有効である範囲内で上流側の端の伝送中継器３１が最上流として伝送の親局動作をする。つまり、ネットワーク構成の変更につれ、親局動作の伝送中継器３１も移動することになる。

以下、本構成での異常発生時のネットワーク構成構築の動作について説明する。

（１）正常状態
まず、図３３を用いてネットワークが正常の場合のネットワーク構成を説明する。正常時には、主系伝送中継器３１ａ〜３１ｇで１つのネットワーク（１）を構成し、従系伝送中継器３１ａ’〜３１ｇ’で１つのネットワーク（２）を構成する。ネットワーク（１）とネットワーク（２）は独立しているため、ネットワーク（１）には列車制御用のデータ、ネットワーク（２）にはＩＴサービス用のデータと異なるデータを流し、ネットワークの容量を大きくすることができる。もちろん、ネットワーク（１）とネットワーク（２）で同じ種類のデータを流してもよい。

このとき、主系側のネットワーク（１）では、伝送中継器３１ａ−３１ｂ−３１ｃ−３１ｄ−３１ｅ−３１ｆ−３１ｇ間で専用トークンパケットと主系データが流れている。ここで専用トークンパケットとは、第１の実施の形態で示した送信権巡回用パケットである。

（２）伝送中継器３１ｃ故障
図３４に示すように主系伝送中継器３１ｃが故障した場合は、伝送中継器３１ｃの両端の伝送中継器３１ｂ，３１ｄが伝送中継器３１ｃの故障を検出する。このときネットワーク（１）は、伝送中継器３１ａ−３１ｂのネットワーク（１）’と伝送中継器３１ｄ−３１ｅ−３１ｆ−３１ｇのネットワーク（１）”に分断される。伝送中継器３１ｂ，３１ｄはネットワーク（１）を再構成するために系間伝送路３３ｂ”，３３ｄ”にデータをリピートする。

（３）ネットワーク（１）再構成
図３５に示すように従系伝送中継器３１ｂ’，３１ｄ’は系間伝送路からデータを受信すると、主系伝送路、つまりネットワーク（１）に異常が発生したと判断し、従系ネットワーク（２）を分断し、主系ネットワーク（１）の再構成を行う。

そのために、伝送中継器３１ｂ’は受信データのアドレス（ＩＰアドレス）を検査する。アドレスが伝送中継器３１ｂ’より上流側だった場合、つまり伝送中継器３１ａのアドレスであった場合は、伝送中継器３１ｂの下流側ネットワークに異常が発生したと判断し、下流側伝送路を有効とし、データリピートを行う。

伝送中継器３１ｄ’は受信データのアドレス（ＩＰアドレス）を検査する。アドレスが伝送中継器３１ｄ’より下流側だった場合、例えば伝送中継器３１ｅ，３１ｆ，３１ｇのアドレスの場合は上流側ネットワークに異常が発生したと判断し、上流側伝送路を有効とし、データのリピートを行う。

この結果、ネットワーク（１）’とネットワーク（１）”に分断されていた主系側ネットワーク（１）は、伝送中継器３１ａ−３１ｂ−３１ｂ’−３１ｃ’−３１ｄ’−３１ｄ−３１ｅ−３１ｆ−３１ｇ間で再度ネットワーク（１）を構築することができる。この場合、従系側ネットワーク（２）は伝送中継器３１ｅ’−３１ｆ’−３１ｇ’のネットワーク（２）’と伝送中継器３１ａ’単独のネットワーク（２）”に分断される。

（４）ネットワーク復旧動作
図３６に示すように、伝送中継器３１ｃの故障により伝送中継器３１ａ−３１ｂ−３１ｂ’−３１ｃ’−３１ｄ’−３１ｄ−３１ｅ−３１ｆ−３１ｇと迂回した伝送路を復旧させるため、伝送中継器３１ｂ，３１ｄはチェック用の専用パケットを一定周期で伝送中継器３１ｃに送信する。

伝送中継器３１ｃからの応答が得られた場合には伝送中継器３１ｃが復旧したと判断し、元の正常時のネットワークに戻る。

なお、本実施の形態では、伝送中継器３１ｂ，３１ｄからチェックパケットを送信することとしているが、ネットワークの上流側からのみ送信することで１対のツイストペアでも対応が可能となる。

また本実施の形態では、受信データのアドレスから主系側の異常箇所を判断したが、主系、従系の伝送中継器３１ｂ−３１ｂ’間で直接データのやりとりを行ってもよいし、また直接的に情報（別の通信又はデジタル信号）のやりとりを行ってもよい。

次に、本実施の形態によるネットワーク構成とトークンパケットの流れの別例を図３７、図３８を用いて説明する。図３７でも７両編成の車両を想定し、ｎ＝ｇまでとしている。なお、ネットワークが正常な場合から伝送中継器３１ｃが故障したときの動作までは、図３２、図３３で説明したのと同じであるため省略する。

（１）ネットワーク（１）再構成
図３７に示すように従系伝送中継器３１ｂ’，３１ｄ’は、系間伝送路からデータを受信すると、主系伝送路であるネットワーク（１）に異常が発生したと判断し、従系ネットワーク（２）を分断し、主系ネットワーク（１）の再構成を行う。

伝送中継器３１ｂ’は受信データのアドレス（ＩＰアドレス）を検査する。アドレスが伝送中継器３１ｂ’より上流側だった場合、つまり伝送中継器３１ａのアドレスであった場合は、伝送中継器３１ｂの下流側ネットワークに異常が発生したと判断し、下流側伝送路を有効とし、データリピートを行う。

伝送中継器３１ｄ’は受信データのアドレス（ＩＰアドレス）を検査する。アドレスが伝送中継器３１ｄ’より下流側だった場合、例えば伝送中継器３１ｅ，３１ｆ，３１ｇのアドレスであった場合は上流側ネットワークに異常が発生したと判断し、上流側伝送路を有効とし、データのリピートを行う。

この結果、ネットワーク（１）’とネットワーク（１）”に分断されていた主系側ネットワーク（１）は、伝送中継器３１ａ−３１ｂ−３１ｂ’−３１ｃ’−３１ｄ’−３１ｄ−３１ｅ−３１ｆ−３１ｇ間で再度ネットワーク（１）を構築することができる。

なお、本実施の形態では、受信データのアドレスから主系側の異常箇所を判断したが、主系、従系の伝送中継器３１ｂ−３１ｂ’間で直接データのやりとりを行ってもよいし、また直接的に情報（別の通信又はデジタル信号）のやりとりを行ってもよい。

さらに、本実施の形態では伝送中継器３１ｂ’は、上流側に対してもデータのリピート送信を行い、伝送中継器３１ｄ’は下流側に対してもデータのリピート送信を行う。これにより、上記伝送制御では分断されていた従系側の伝送中継器３１ａ’，３１ｅ’，３１ｆ’，３１ｇ’においても、主系側ネットワーク（１）のデータを受信することが可能となる。

（２）伝送中継器３１ｃ故障時の制御パケットの流れ
図３８に示すように伝送中継器３１ｃが故障した時には、トークンパケットは伝送中継器３１ａ→３１ｂ→３１ｂ’→３１ｃ’→３１ｄ’→３１ｄ→３１ｅ→３１ｆ→３１ｇと流れる。伝送中継器３１ｂ’は上流の伝送中継器３１ａ’に対してはトークンパケットを流さずにリセットパケットのみ流す。伝送中継器３１ｄ’は下流の伝送中継器３１ｅ’に対してはトークンパケットを流さずにリセットパケットのみ流す。リセットパケットを受け取った伝送中継器３１ｅ’は自動的にリセットパケットのリピートを伝送中継器３１ｆ’に行う。以上の結果、伝送中継器３１ａ’，３１ｅ’，３１ｆ’，３１ｇ’には送信権が渡らないが主系データの共有は可能となる。

次に、本実施の形態におけるネットワーク構成とトークンパケットの流れのさらに別の例を図３９〜図４３を用いて説明する。なお、ネットワークが正常な場合から伝送中継器３１ｃ故障の動作までについては、図３３、図３４で説明したのと同じであるため省略する。

（１）ネットワーク１再構成
図３９に示すように従系伝送中継器３１ｂ’，３１ｄ’は、系間伝送路からデータを受信すると、主系伝送路であるネットワーク（１）に異常が発生したと判断し、従系ネットワーク（２）を分断し、主系ネットワーク（１）の再構成を行う。

このために、伝送中継器３１ｂ’は受信データのアドレス（ＩＰアドレス）を検査する。アドレスが伝送中継器３１ｂ’より上流側だった場合、つまり伝送中継器３１ａのアドレスであった場合は、伝送中継器３１ｂの下流側ネットワークに異常が発生したと判断し、下流側伝送路を有効とし、データリピートを行う。

伝送中継器３１ｄ’は受信データのアドレス（ＩＰアドレス）を検査する。アドレスが伝送中継器３１ｄ’より下流側だった場合、例えば伝送中継器３１ｅ，３１ｆ，３１ｇのアドレスであった場合は、上流側ネットワークに異常が発生したと判断し、上流側伝送路を有効とし、データのリピートを行う。

この結果、ネットワーク（１）’とネットワーク（１）”に分断されていた主系側ネットワーク（１）は、伝送中継器３１ａ−３１ｂ−３１ｂ’−３１ｃ’−３１ｄ’−３１ｄ−３１ｅ−３１ｆ−３１ｇ間で再度ネットワーク（１）を構築することができる。

なお、本実施の形態では、受信データのアドレスから主系側の異常箇所を判断したが、主系、従系の伝送中継器３１ｂ−３１ｂ’間で直接データのやりとりを行ってもよいし、また直接的に情報（別の通信又はデジタル信号）のやりとりを行ってもよい。

さらに、本実施の形態では伝送中継器３１ｂ’は、上流側に対してもトークンの巡回とデータのリピート送信を行い、伝送中継器３１ｄ’は下流側に対してもトークンの巡回とデータのリピート送信を行う。これにより、上記の図３３〜図３６の制御では分断されていた従系側の伝送中継器３１ａ’，３１ｅ’，３１ｆ’，３１ｇ’も主系側ネットワーク（１）に組み込むことが可能となる。

（２）伝送中継器３１ｃ故障時の制御パケットの流れ（リセット）
図４８に示すように伝送中継器３１ａが発行したリセットパケットは、伝送中継器３１ａ→３１ｂ→３１ｂ’→３１ｃ’→３１ｄ’→３１ｄ→３１ｅ→３１ｆ→３１ｇとリピートされると共に伝送中継器３１ｂ’から上流の伝送中継器３１ａ’に対しても、また伝送中継器３１ｄ’から下流の伝送中継器３１ｅ’に対してもリピートされる。

（３）伝送中継器３１ｃ故障時の制御パケットの流れ（トークン）
まず、トークンパケットは、伝送中継器３１ａ→３１ｂ→３１ｂ’→３１ｃ’→３１ｄ’→３１ｄ→３１ｅ→３１ｆ→３１ｇの順に一筆書きの順路で流れる。

（４）伝送中継器３１ｃ故障時の制御パケットの流れ（リターン）
図４１に示すように、伝送中継器３１ｇは末端であるため、データ送信後リターンパケットを発行する。このリターンパケットは、リピートされて伝送中継器３１ｇ→３１ｆ→３１ｅ→３１ｄ→３１ｄ’の順に伝送中継器３１ｄ’まで戻る。従系の伝送中継器３１ｄ’はネットワークに分岐が発生していることが判断できるため、リターンパケットを受信した場合、上流側にリピートせずに一旦止める動作を行う。

（５）伝送中継器３１ｃ故障時の制御パケットの流れ（トークン２）
リターンパケットを受信した伝送中継器３１ｄ’は、上流へリターンを戻す代わりに分岐している下流にトークンパケットを発行する。伝送中継器３１ｄ’が発行したトークンパケットは、伝送中継器３１ｄ’→３１ｅ’→３１ｆ’→３１ｇ’と伝わっていく。

（６）伝送中継器３１ｃ故障時の制御パケットの流れ（リターン２）
図４２に示すようにトークンを受け取った伝送中継器３１ｇ’は末端であるため、データ送信後リターンパケットを発行する。リターンパケットはリピートされ、伝送中継器３１ｇ’→３１ｆ’→３１ｅ’→３１ｄ’→３１ｃ’→３１ｂ’の順に伝送中継器３１ｂ’まで戻る。伝送中継器３１ｄ’は伝送中継器３１ｄ，３１ｅ’にトークン発行済みのため、今度はリターンを止めずに上流にリピートする。従系の伝送中継器３１ｂ’は、ネットワークが分岐していることが判断できるため、リターンパケットを受信した場合には上流側にリピートせずに一旦止める動作を行う。

（７）伝送中継器３１ｃ故障時の制御パケットの流れ（トークン３）
リターンパケットを受信した伝送中継器３１ｂ’は、伝送中継器３１ｂヘリターンを戻す代わりに分岐している上流側にトークンパケットを発行する。伝送中継器３１ｂ’が発行したトークンパケットは伝送中継器３１ａ’に伝わる。

（８）伝送中継器３１ｃ故障時の制御パケットの流れ（リターン３）
図４３に示すようにトークンを受け取った伝送中継器３１ａ’は末端であるため、データ送信後リターンパケットを発行する。このリターンパケットはリピートされ、伝送中継器３１ａ’→３１ｂ’→３１ｂ→３１ａと戻る。伝送中継器３１ｂ’は、伝送中継器３１ｃ’，３１ａ’にトークン発行済みのため、今度はリターンを止めずに上流にリピートする。リターンパケットが伝送中継器３１ａに戻ることで、送信権が一巡する。

（９）伝送中継器３１ｃ故障時の各局状態
伝送中継器３１ｃが故障した状態での各局の状態は、伝送中継器３１ａが最上流局となり、伝送中継器３１ａ’，３１ｇ，３１ｇ’が最下流局となり、他の局が中間局となる。

これにより、分岐したネットワークにおいてもトークンパケットを全局に回すことが可能となる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態の鉄道車両用伝送装置について説明する。図４４に示すように、第５の実施の形態の鉄道車両用伝送装置は、幹線伝送送受信器と複数の伝送送受信器と自局データの送受信を行う伝送局を有し、各伝送送受信器のデータリピート制御と各伝送中継器間の専用パケットを作成しネットワークを制御する伝送中継器制御装置を具備した伝送中継器４１ａ〜４１ｎと、各伝送中継器間を接続する伝送路４３ａ〜４３（ｎ−１）とから成り、伝送中継器４１ａ〜４１ｎ各々には、第１の実施の形態の送信権巡回制御方法を拡張し、使用することで、衝突を回避し定周期性を向上させることを特徴とする。

本実施の形態の伝送中継器４１ａ〜４１ｎそれぞれは、図４５に示す内部構成であり、２ポートの幹線伝送送受信器４４ａ，４４ｂと１ポート以上（自号車がデータの授受しない場合は０ポート以上）の伝送送受信器４５ａ，４５ｂと、各伝送ポートのデータリピートを制御し、伝送中継器間の専用パケット（トークンパケット）を制御する伝送中継器制御装置４２と、自号車のデータ送受信を行う複数の伝送局４６ａ，４６ｂを備えている。

なお、自号車の伝送局４６ａ，４６ｂは伝送中継器４１内にあっても、伝送中継器４１外にあってもよい。そして伝送中継器４１外に伝送局がある場合は、伝送送受信器４５のみが伝送中継器４１内に実装される。図４５では、伝送局４６ａが伝送中継器４１内に、伝送局４６ｂが伝送中継器４１外に実装されている例を示している。さらに、伝送局およびそれに付随する伝送送受信器は複数あってもよい。

本実施の形態の伝送装置は、伝送中継器４１ａ〜４１ｎ間を幹線伝送路４３ａ〜４３（ｎ−１）にてバス状に接続している。なお、本実施の形態では、バス状の接続例で示すが、第３の実施の形態や第４の実施の形態の鉄道車両用伝送装置の梯子状伝送路に適用することもできる。

次に、上記構成の第５の実施の形態の鉄道車両用伝送装置の動作について説明する。ここでは、列車は８両編成の車両を想定し、ｎ＝ｈまでとしている。

（１）リセット
図４６を参照して、最初に、伝送中継器４１ａ側をネットワークの上流、伝送中継器４１ｈ側をネットワークの下流側と規定する。なお、上流／下流の定義は逆であってもかまわない。また、ネットワークが有効である範囲内で上流側の端の伝送中継器４１ａが最上流として伝送の親局動作をする。

各伝送中継器４１ａ〜４１ｈには局番号があらかじめ設定されており、ここでは、４１ａ＝００ｈ，４１ｂ＝０１ｈ，４１ｃ＝０２ｈ，４１ｄ＝０３ｈ，４１ｅ＝０４ｈ，４１ｆ＝０５ｈ，４１ｇ＝０６ｈ，４１ｈ＝０７ｈとする。なお、局番号は、ユニークな番号であればよく、自伝送局のＩＰアドレスなどを使用してもよい。

伝送中継器４１ａは、送信権巡回の合図としてリセットパケットを発行する。リセットパケットを受信した各伝送中継器４１ｂ〜４１ｈは、動作を初期化しデータ受信準備に入る。各伝送中継器４１ａ〜４１ｈは、リセットパケットに含まれる送信伝送局情報と局番号を比較する。送信伝送局情報は、リセットを発行するたびに必要に応じ、順次更新される。ここでは、送信伝送局番号が０２ｈの場合について説明する。

（２）走行指令送信（４１ａ）
図４６を参照して、伝送中継器４１ａは、送信伝送局番号と自局番号が不一致のため、列車の走行制御に必要な制御指令のみを送信する。

（３）送信権（４１ａから４１ｂへ）
同じく図４６を参照して、伝送中継器４１ａは、列車の走行制御に必要な制御応答送信完了後、送信権を下流に移行するためのトークンパケットを発行する。

（４）送信権（４１ｂから４１ｃへ）
図４７を参照して、伝送中継器４１ｂも、送信伝送局番号と自局番号が不一致のため、列車の走行制御に必要な制御応答のみを送信し、下流に送信権を移行する。

（５）走行指令＆モニタ、サービスデータ送信（４１ｃ）
同じく図４７を参照して、伝送中継器４１ｃは、送信伝送局番号と自局番号が一致するため、制御応答送信後、モニタデータやサービスデータなどの列車の走行制御に必要な制御応答以外のデータも送信する。

（６）送信権（４１ｃから４１ｄへ）
図４８を参照して、伝送中継器４１ｃは、全データ送信後、送信権を下流に移行するためのトークンパケットを発行する。

以下同様の動作を繰り返すことにより、図４９のタイミングチャートに示すように、走行指令（制御指令および制御応答）以外のデータ送信を分散させることにより、一定時間以内に送信権を一巡させ、走行指令を一定時間以内に各伝送中継器に伝えることができる。

なお、本説明では、送信伝送局番号と自局番号の比較を完全一致で説明したが、マスクをかけ複数の伝送中継器に走行指令以外のデータを送信することもできる。例えば、ｂｉｔ２をマスクし、ｂｉｔ０，１を比較するようにすれば、送信伝送局番号が０２ｈの場合でも局番号０２ｈと０６ｈの伝送中継器４１ｃと伝送中継器４１ｇとがモニタデータやサービスデータを送信することができる。

次に、送信権を複数回巡回させることで走行指令の定周期性と走行指令以外のデータに割り振る帯域を最適化する動作について、図５０を用いて説明する。伝送中継器４１ａは、列車の走行指令を送信させるためのリセット（ここではｂｉｔ７＝‘０’）を発行する。全伝送中継器４１ａ〜４１ｈが走行指令データを送信し終えると、伝送中継器４１ａは、残りの時間、走行指令以外のデータを送信させるためのリセット（ここではｂｉｔ７＝‘１’）を発行する。各伝送中継器は、第２の実施の形態のように時間を監視するタイマを有し、タイムアップ時には速やかに親局である伝送中継器４１ａに送信権を戻す動作を行う。この動作は、第２の実施の形態と同様である。

なお、図５０ではモニタリング情報を走行指令以外の情報に含めたが、モニタリングデータについても定周期性が必要な場合には走行指令側に含め、前記リセットに送信伝送局番号を含める方法で定周期性を維持することができる。このように、タイムアップするまで走行指令以外のデータ用送信権を巡回させることで、短編成列車では走行指令以外のデータの帯域を広くとれると共に走行指令の定周期性を維持することができる。

また、本実施の形態では複数の送信権を回すことで説明したが、リターンパケット時に走行指令以外の情報を送信する方法でもよい。

以上のように本発明では、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークを採用し、バス状に接続された伝送中継器間のみに専用パケットを流すことにより、データの衝突を回避し、接続段数の制約をなくし、低遅延でデータをリピートすることができる鉄道車両用伝送装置を提供することができる。

本発明ではまた、伝送局にＣＳＭＡ／ＣＤ方式の伝送装置を使用できるようにして、低コストで高い汎用性を有する鉄道車両用伝送装置を提供することができる。

本発明ではさらに、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワーク方式を採用し、主従二組のバス状に接続された伝送中継器間（同一車両内）を接続する伝送路を追加し、梯子状の伝送路構成とし、梯子状伝送路の縦ライン（系間伝送路）を使用することで、冗長性を向上させた鉄道車両用伝送装置を提供することができる。

本発明の１つの実施の形態の鉄道車両用伝送装置における伝送中継器と伝送路状態を示すブロック図。 上記実施の形態における伝送中継器の構成を示すブロック図。 上記実施の形態による制御パケットの流れを示す説明図その１。 上記実施の形態による制御パケットの流れを示す説明図その２。 上記実施の形態による制御パケットの流れを示す説明図その３。 上記実施の形態による伝送局送信制御動作を示す説明図その１。 上記実施の形態による伝送局送信制御動作を示す説明図その２。 本発明の第２の実施の形態の鉄道車両用伝送装置における伝送中継器と伝送路状態を示すブロック図。 上記実施の形態における伝送中継器の構成を示すブロック図。 第２の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その１。 第２の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その２。 第２の実施の形態によるデータ送信制御のタイミングチャート。 第２の実施の形態によるデータ送信制御（送信権を一時保持する場合）のタイミングチャート。 第２の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その１。 第２の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その２。 第２の実施の形態による別のデータ送信制御のタイミングチャート。 本発明の第３の実施の形態の鉄道車両用伝送装置における伝送中継器と伝送路状態を示すブロック図。 上記実施の形態における伝送中継器の構成を示すブロック図。 第３の実施の形態における伝送路の構成を示すブロック図。 第３の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その１。 第３の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その２。 第３の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その３。 第３の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その４。 第３の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その１。 第３の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その２。 第３の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その３。 第３の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その４。 第３の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その５。 第３の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その６。 第３の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その７。 本発明の第４の実施の形態の鉄道車両用伝送装置における伝送中継器と伝送路状態を示すブロック図。 上記実施の形態における伝送中継器の構成を示すブロック図。 第４の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その１。 第４の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その２。 第４の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その３。 第４の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その４。 第４の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その１。 第４の実施の形態による別のデータ送信制御の説明図その２。 第４の実施の形態によるさらに別のデータ送信制御の説明図その１。 第４の実施の形態によるさらに別のデータ送信制御の説明図その２。 第４の実施の形態によるさらに別のデータ送信制御の説明図その３。 第４の実施の形態によるさらに別のデータ送信制御の説明図その４。 第４の実施の形態によるさらに別のデータ送信制御の説明図その５。 本発明の第５の実施の形態の鉄道車両用伝送装置における伝送中継器と伝送路状態を示すブロック図。 第５の実施の形態における伝送中継器の構成を示すブロック図。 第５の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その１。 第５の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その２。 第５の実施の形態によるデータ送信制御の説明図その３。 第５の実施の形態によるデータ送信制御のタイミングチャートその１。 第５の実施の形態によるデータ送信制御のタイミングチャートその２。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，…，１ｎ 伝送中継器
２ 伝送中継器
３ａ，３ｂ，…，３（ｎ−１） 伝送路
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 伝送送受信器
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 伝送局
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 伝送局
１１ａ，１１ａ’，１１ｂ，１１ｂ’，…，１１ｎ，１１ｎ’ 伝送中継器
１２ 伝送中継器制御装置
１３ａ，１３ａ’，１３ｂ，１３ｂ’，…，１３（ｎ−１），１３（ｎ−１）’ 幹線伝送路
１３ａ”，１３ｂ”，…，１３ｎ” 系間伝送路
１４ａ，１４ｂ，…，１４ｄ 伝送送受信器
１５ａ，１５ｂ 伝送局
１６ａ，１６ｂ 伝送局
２１ａ，２１ａ’，２１ｂ，２１ｂ’，…，２１ｎ，２１ｎ’ 伝送中継器
２２ 伝送中継器制御装置
２３ａ，２３ａ’，２３ｂ，２３ｂ’，…，２３（ｎ−１），２３（ｎ−１）’ 幹線伝送路
２３ａ”，２３ｂ”，…，２３ｎ” 系間伝送路
２４ａ，２４ｂ，…，２４ｄ 伝送送受信器
２５ａ，２５ｂ 伝送局
２６ａ，２６ｂ 伝送局
３１ａ，３１ａ’，３１ｂ，３１ｂ’，…，３１ｎ，３１ｎ’ 伝送中継器
３２ 伝送中継器制御装置
３３ａ，３３ａ’，３３ｂ，３３ｂ’，…，３３（ｎ−１），３３（ｎ−１）’ 幹線伝送路
３３ａ”，３３ｂ”，…，３３ｎ” 系間伝送路
３４ａ，３４ｂ，…，３４ｄ 伝送送受信器
３５ａ，３５ｂ 伝送局
３６ａ，３６ｂ 伝送局
４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，…，４１ｎ 伝送中継器
４２ 伝送中継器制御装置
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，…，４３（ｎ−１） 伝送路
４４ａ，４４ｂ 幹線伝送送受信器
４５ａ，４５ｂ 伝送送受信器
４６ａ，４６ｂ 伝送局

Claims (5)

1. 鉄道車両内のデータ授受をＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークで行う鉄道車両用伝送装置において、
   前記鉄道車両用伝送装置は、
   各車両に搭載され他の車両から伝送されてきたデータを受信すると共に、リピート送信する伝送中継器と、
   前記各車両の伝送中継器間をバス状に接続する幹線伝送路と
   を備え、
   前記各車両の伝送中継器は、
   隣接する他の車両の伝送中継器との間で前記幹線伝送路を通じてデータの送受信を行う幹線伝送送受信器と、
   データリピート制御すると共に、伝送中継器間で授受されるパケットを制御する伝送中継器制御装置と、
   前記伝送中継器制御装置との間で、当該伝送中継器制御装置が受信した自局宛のデータを受信し、他局宛のデータを送信する伝送送受信器と、
   前記伝送送受信器に接続され前記自局宛のデータを受信し、前記他局宛のデータを送信する伝送局とを備え、
   (i)最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、送信権巡回の合図としてリセットパケットを発行し、送信すべきデータがあれば送信し、当該データの送信後に送信権を移動するためのトークンパケットを発行して下流に送信権を譲り、
   (ii)前記リセットパケットを受信した下流の各伝送中継器の伝送中継制御装置は、自装置のデータ伝送をリセットすると共に内部タイマをクリアして時間経過の計測を開始し、
   (iii)下流の各伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記送信権を移動するためのトークンパケットを受信すれば送信権を確保し、送信データがあればデータを送信後、さらに下流の伝送中継器にトークンパケットを発行することにより順次送信権を巡回させ、
   (iv)いずれかの伝送中継器の伝送中継器制御装置において、データを送信中に前記リセットパケットの受信タイミングから所定の時間が経過したと判断した時には、現在送信中のデータの送信終了後に直ちに送信権を下流の伝送中継器に移動し、
   (v)いずれかの伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記送信権を移動するためのトークンパケットを受信した時に前記リセットパケットの受信タイミングから所定の時間が経過していると判断した時には、前記他局宛のデータを送信せずに直ちにさらに下流に送信権を移動し、
   (vi)最下流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記送信権を移動するトークンパケットを受信するとリターンパケットを上流の伝送中継器に向けて送信し、
   (vii)前記最下流の伝送中継器より上流側の各伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記リターンパケットをリピートして前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置まで到達させ、
   (viii)前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記リターンパケットを受信すれば送信権が一巡した判断し、次回の送信権巡回の合図として新規のリセットパケットを発行して次回の送信権巡回を開始することを特徴とする鉄道車両用伝送装置。
2. 前記リセットパケットに替えて、制御伝送データを用いて前記トークンパケットの巡回を制御することを特徴とする請求項１に記載鉄道車両用伝送装置。
3. 前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前回の制御伝送データ送信からの時間を監視し、次の制御伝送データ送信タイミングの一定時間前に送信権を移動するトークンパケットの巡回を停止するストップパケットを送出し、
   前記ストップパケットを受信した各伝送中継器の伝送中継器制御装置は、当該ストップパケットをリピートし、
   前記ストップパケットを受信した時に前記送信権を移動するトークンパケットを保持している伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記送信権を移動するトークンパケットの巡回を保留し、
   前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記次の制御伝送データ送信タイミングに、停止していた送信権巡回を再開させるリリースパケットを送出し、
   前記リリースパケットを受信した各伝送中継器の伝送中継器制御装置は、当該リリースパケットをリピートし、
   前記リリースパケットを受信した時に前記送信権を移動するトークンパケットを保留している伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記送信権を移動するトークンパケットの巡回を継続することを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用伝送装置。
4. 鉄道車両内のデータ授受をＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークで行う鉄道車両用伝送装置において、
   前記鉄道車両用伝送装置は、各車両に搭載され他の車両から伝送されてきたデータを受信すると共に、リピート送信するユニークなアドレスを有する伝送中継器と、前記各車両の伝送中継器間をバス状に接続する幹線伝送路とを備え、
   前記各車両の伝送中継器は、
   隣接する他の車両の伝送中継器との間で前記幹線伝送路を通じてデータの送受信を行う幹線伝送送受信器と、
   データリピート制御すると共に、伝送中継器間で授受されるパケットを制御する伝送中継器制御装置と、
   前記伝送中継器制御装置との間で、当該伝送中継器制御装置が受信した自局宛のデータを受信し、他局宛のデータを送信する伝送送受信器と、
   前記伝送送受信器に接続され前記自局宛のデータを受信し、前記他局宛のデータを送信する伝送局とを備え、
   (i)最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、送信権巡回の合図として、送信伝送局を指定するユニークなアドレスを含むリセットパケットを発行し、送信すべきデータがあれば送信し、当該データの送信後に送信権を移動するためのトークンパケットを発行して下流に送信権を譲り、
   (ii)前記リセットパケットを受信した各伝送中継器の伝送中継局制御装置は、動作を初期化しデータ受信準備に入り、かつ、前記リセットパケットに含まれる前記送信伝送局を指定するユニークなアドレスと自伝送局のユニークなアドレスとを比較し、
   (iii)前記リセットパケットを受信した各伝送中継器の伝送中継局制御装置は、前記送信伝送局を指定するユニークなアドレスと自伝送局のユニークなアドレスとが不一致の場合、下流の伝送中継器に前記送信権を移動するトークンパケットを移動し、
   (iv)前記リセットパケットを受信した各伝送中継器の伝送中継局制御装置は、前記送信伝送局を指定するユニークなアドレスと自伝送局のユニークなアドレスとが一致する場合、自伝送局の保持している送信データを送信し、全データ送信後、下流の伝送中継器に前記送信権を移動するトークンパケットを移動し、
   (v)最下流の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、前記送信権を移動するトークンパケットを受信するとリターンパケットを上流の伝送中継器に向けて送信し、
   (vi)前記最下流の伝送中継器より上流側の各伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記リターンパケットをリピートして前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置まで到達させ、
   (vii)前記最上流の伝送中継器の伝送中継器制御装置において、前記リターンパケットを受信すれば送信権が一巡した判断し、次回の送信権巡回の合図として、送信伝送局を指定する前記ユニークなアドレスと同一若しくは異なるユニークなアドレスを含む新規なリセットパケットを発行して次回の送信権巡回を開始することを特徴とする鉄道車両用伝送装置。
5. 前記最上流の伝送中継器の伝送中継器の伝送中継器制御装置は、１回目の送信権巡回が開始されてからの時間を監視し、一定時間が経過するまで２回目以降の送信権巡回を続けることにより列車の走行指令を一定時間以内で他の各伝送中継器に伝えると共に走行指令以外の情報を許される限り流すことを特徴とする請求項４記載の鉄道車両用伝送装置。

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