JP4472535B2 - 情報伝送システム、鉄道車両用情報伝送システム及び車両用情報伝送端末装置 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道車両内での情報伝送に使用して好適な情報伝送システム、及びその情報伝送システムに使用される車両用情報伝送端末装置に関し、特に、伝送路上の多重故障においても、伝送を継続することができる技術に関する。

近年のネットワーク技術の発展にともない、さまざまな分野でネットワークによる情報伝送が実用化されている。なかには鉄道車両のような障害時の影響が非常に大きく、高度の信頼性や安全性が要求される分野も含まれている。このため多重故障が発生した場合にも、伝送を中断することない、高信頼な情報伝送システムが要求されている。

多重故障に対しても伝送を継続できるような伝送技術としては、汎用のネットワーク技術イーサーネットにおける、ルーティング技術がある。また鉄道車両用のネットワーク技術として、特許文献１に記載された技術がある。

ルーティング技術では、伝送経路を選択するルータ同士が互いに情報を交換して、通信相手に応じて随時適切な経路を選択するものである。よって冗長な伝送路を用意しておけば、障害が発生しても通信可能な経路が選択され伝送が継続できる。
特許文献１に記載された技術では、各車両内にそれぞれ２台の伝送局を設け、各車両の伝送局を第1の伝送路としてループ接続すると共に、車両内の２台の端末局間を第２の伝送路として接続している。これにより、もし第1の伝送路において障害が発生した場合には、第２の伝送路により迂回路を形成することにより伝送を継続している。
特開平１１−１５４８９１号公報

ルーティングは、汎用技術として開発されたため、複雑なネットワーク構成の場合や、大規模なネットワークにおいても動作可能な優れた技術である。しかも広く普及しているため、低コストでネットワークを構成することができる。しかし通常ルータはソフトウエアで実現しており、また個々の受信データの中身を識別して伝送経路を選択している。このため一つのデータを受信してからそれを正しい経路に出力するまでの処理時間が比較的長いという課題がある。これは特に伝送速度が高速化した際に影響が大きくなる。また、障害発生した際に新しい経路を選択するには、ルータ同士が情報交換するために、数十秒から数分という時間が必要である。ところが、鉄道の車内情報伝送システム等の機器制御ネットワークでは、伝送遅延が小さいこと、また障害時の伝送経路の変更が瞬時（例えば100ms以下）で行われることが要求されている。このためルーティング技術を上記の用途にそのまま適用するのは困難である。

特許文献１に記載された技術も、冗長な経路を用意し、障害時に経路を選択するという点でルーティングと同様の技術である。この技術ではループ構成のため、情報の伝送経路は右回りと左回りの２つ存在する。よって１箇所で障害が発生しても、いずれかの経路で伝送可能である。複数の個所で障害が発生した場合に初めて迂回路を経由して情報を伝送することになる。断線による障害を考えると、断線個所の両側の迂回路を動作させる必要があり、２箇所の断線では４箇所の迂回路が動作することになる（隣接した断線では３箇所の迂回路）。動作させる迂回路に接続されて端末局は障害情報を共有する必要がありこれらの端末局間で情報交換が必要である。また動作するのは多重障害の場合であり、障害が発生した場合に、単障害なのか、多重障害なのか確認する必要もある。このためこの技術でも障害の復旧には時間がかかってしまうことになる。

本発明の目的は、多重故障が発生しても速やかに伝送を継続可能であり、かつ伝送処理時間が短く伝送路の高速化に対応可能な、高速高信頼なネットワークを提供することである。

本発明は、複数の伝送路と、複数の伝送路を通じて互いに情報伝送可能な複数の伝送端末局と、を備えるシステムにおいて、伝送端末局と他の伝送端末局とは、複数の伝送路で接続されており、伝送端末局は、他の伝送端末局から受信したデータを、複数の伝送路から受信し、複数の伝送路の何れか一方の経路を選択してハブへ中継する経路選択手段と、経路選択手段からのデータを受信し、さらに他の伝送端末局へデータを送信するハブと、を備えるものである。

本発明によれば、伝送路や伝送端末局の複数箇所の故障に対しても伝送が継続できる高信頼なネットワークを構築することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図６を参照して説明する。本例においては、鉄道車両用の情報伝送システムとしたものである。図２は、本例における１車両内の機器の接続構成を示す。車両内に設置された伝送端末局１１２，１２２は、基幹伝送路２１，２２により互いに接続され、情報交換可能となっている。２つの伝送端末局１１２，１２２と２つの基幹伝送路２１，２２を備えて、機器故障に対する冗長性を確保するために二重化している。車両内には複数の機器４１〜４６が配置されており、これらは支線ネットワーク３１，３２により伝送端末局１１２，１２２と接続している。本実施の形態では、機器の設置場所を考慮して２つの支線ネットワーク３１，３２で車両内の機器４１〜４６を接続している。１つは床下に配置されるインバータ４１やブレーキ４２等の機器を接続し、もうひとつは床上に配置される表示器４３、放送装置４４、ドア４５、空調４６等の機器を接続している。それぞれの支線伝送路３１，３２においては、二重化された伝送端末局１１２，１２２を支線ネットワーク３１，３２の両端に配置し、中間に各機器を設置している。これは、支線伝送路３１，３２に断線などの故障が発生した場合でも、どちらか一方の伝送端末局１１２，１２２と通信が可能とするためである。以上の構成により、車両内の機器は支線ネットワーク３１，３２と基幹ネットワーク１１２，１２２を経由して、互いに指令値や、状態情報等を伝送することが可能となっている。

なお、本実施の形態の構成は、車両内の特定の機器や支線ネットワークの構成に依存するものではない。したがって図２に示していない機器が接続されていたり、あるいは図２に示した機器が接続されていなかったり、あるいは異なる構成で伝送端末局と機器が接続されていても、同様に適用可能である。

図１に本実施の形態における伝送端末局の構成を示す。図１は1両分の構成を示しており、２つの伝送端末局１２１，１２２を備えて二重化されている。そして1系の伝送端末局１２１は1系の基幹伝送路２１、２系の伝送端末局１２２は２系の基幹伝送路で、それぞれ隣接車両と接続されている。伝送端末局１１２，１２２の内部は、経路切り替え部２１３，２２４，２２３，２２４、スイッチングハブ２１１，２２１、制御部２１２，２２２で構成されている。伝送端末局間、及び伝送端末局内の各部間の通信は、汎用通信方式であるイーサーネットを用い、送受信を同時に処理可能な全二重通信としている。図1では送信と受信をそれぞれ別の線で表し、矢印で情報の伝送方向を示している。尚、図２では送受信を行う伝送路を、簡略化して一つの線で示した。また図１では省略しているが、制御部２１２，２２２は支線伝送路を通じて車両内の各機器と接続されている。

制御部２１２，２２２は、車両内の各機器からの情報を収集して他車両に伝送し、また他車両からの情報を各機器に伝送する。スイッチングハブ２１１，２２１は、伝送中継器としてイーサーネット（登録商標）で通常用いられているものであり、あるポート（入出力部）から受信したデータを他の複数のポートに送信する機能を持っている。経路切り替え部２１３，２１４，２２３，２２４は、スイッチングハブ２１１，２２１と基幹伝送路２１，２２の間に設置され、スイッチングハブが１，２系いずれの経路（基幹伝送路）からデータを受信するかを切り替える。それぞれの経路切り替え部２１３，２１４，２２３，２２４は自系の基幹伝送路からデータを受信し、受信データを１，２系の経路切り替え部間で交換する。そしてどちらか一方をスイッチングハブ２１１，２２１に送信する。スイッチングハブ２１１，２２１から基幹伝送路２１，２２への送信データは、経路を切り替えずに自系のスイッチングハブ２１１，２２１からのデータを自系の基幹伝送路２１、２２に送信する。

このような構成により、各車両間で次のようにデータ伝送を行う。まず制御部２１２，２２２が支線伝送路を通じで車両内の機器からのデータを収集する。次に収集したデータを必要に応じて加工し、両系統のスイッチングハブ２１１，２２１に送信する。スイッチングハブ２１１、２２１はデータを左右の経路切り替え部２１３，２１４，２２３，２２４に送信し、経路切り替え部２１３，２１４，２２３，２２４はそのデータをそのまま基幹伝送路２１，２２に送信する。これにより隣接車両では、同じデータを両系統の基幹伝送路２１，２２から受信する。経路切り替え部２１３，２１４，２２３，２２４は両系統の基幹伝送路２１，２２から受信したデータのうち、データの受信状態に応じてあらかじめ選択していた、一方をスイッチングハブ２１１，２２１に送信する。スイッチングハブ２１１，２２１は受信したデータを制御部２１２，２２２及び隣接車両へ送信する。制御部２１２，２２２はこのデータを、必要に応じて加工し支線伝送路を通じて各機器に伝送する。

経路切り替え部２１３，２１４，２２３，２２４は、受信データの経路を次のように選択する。初期状態では自系を選択しておき、同時に両系統からの受信状態を常時監視する。そして自系からデータを受信している場合は自系を選択する。伝送路の障害等により自系からの受信が途絶え、かつ他系からは受信している場合は、他系を選択する。両系統からの受信が途絶えた場合には初期状態の自系を選択する。これにより、二重化された基幹伝送路の一方からの受信が途絶えても、他方から受信している限り制御部はデータを受信可能であり、またその隣の車両にも基幹伝送路を通してデータを送信可能となる。
尚、二重化された制御部２１２，２２２の動作は、どちらか一方が動作し異常時に切り替える待機二重系、あるいは両系統が同時に動作する並列二重系のいずれの方式でもよい。これはシステム全体としての要求仕様から決定すればよい。並列二重系の場合、両系統は同じデータを送信することになるので、それぞれの制御部２１２，２２２が両系統に送信する必要はなく、自系統にのみ送信するだけでもよい。

またそれぞれの制御部２１２，２２２は両系統のスイッチングハブ２１１，２２１からデータを受信するが、片方だけを用いても両方を使用してもよい。自系統のデータのみを受信し、他系等のデータは常に破棄すれば、制御部の処理を簡略化できる。両方から受信し、受信状態に応じて切り替えて使用すれば、信頼性を向上できる。
上述した制御部２１２，２２２の動作の組み合わせとして、二重系の動作を並列として、送信は自系統のみ、受信も自系統のみとすれば、制御部２１２，２２２を他系のスイッチングハブ２１１，２２２と接続する必要がなくなり構成を簡略化可能である。

また本実施の形態では、伝送中継器としてデータを一旦受信してから中継するスイッチングハブを用いたが、信号を電気的に中継するだけのリピータハブを用いても良い。但し、リピータハブを用いた場合、イーサーネットでは接続台数に制限があること、また複数のノードが同時にデータを送信すると衝突が発生し、データに遅延が生じるので注意が必要である。とくに本実施の形態の様に、列車の制御に用いる場合には、データの遅延が許されないので衝突を回避する仕組みが必要となる。

図３に本実施の形態の鉄道用情報伝送システムの構成図を示す。図３では、車両は４両編成の場合を示している。各車両の伝送端末局１１１〜１１４，１２１〜１２４は二重化されており、１系の伝送端末局１１１〜１１４は1系の基幹伝送路２１で、２系の伝送端末局１２１〜１２４は２系の基幹伝送路２２で接続されている。この図では送受信の伝送路を1本の実線で表している。各車両の伝送端末局は周期的にデータを両系統の基幹伝送路２１，２２に送信する。ここでは送信周期を、機器制御の応答性を考慮して、１０ｍｓとしている。図の点線の矢印は伝送路に障害が発生した場合の、1号車１系の伝送端末局１１１が送信するデータの伝送経路を示す。障害箇所は図中の×印の箇所としている。なお、この図では支線伝送路及び車両内の機器は省略している。

この例では、両系統の基幹伝送路２１，２１に障害が発生しており、単純な二重化ネットワークでは、２号車２系の伝送端末局、３，４号車の両系統の伝送端末局には１号車のデータが伝送できなくなる。しかし本実施の形態では、各伝送端末局１１１〜１１４，１２１〜１２４は、両系統からデータを受信し、その受信状態に応じて、いずれかのデータを自伝送端末局内の制御部および隣接車両に伝送する機能をもっている。図３の場合、２号車の２系の伝送端末局１２２と３号車１系の伝送端末局１１３は、図の左側から受信が自系では途絶し他系では継続していることを検知する。このとき３号車２系、４号車１，２系も１号車からのデータを受信できないが、２号車あるいは３号車からのデータを受信するため受信途絶は検知しない。受信途絶を検知した伝送端末局は、受信経路を他系に切り替え、それ以降は他系から受信するデータを右側の車両に中継する。これにより、データは図３に点線の矢印で示す経路で伝送され全ての伝送端末局１１１〜１１４，１２１〜１２４がデータを受信することが出来る。

車両数が異なる場合や、故障個所がより多くなった場合も同様に伝送を継続することが可能である。また断線ではなく、伝送端末局１１１〜１１４，１２１〜１２４が故障場合も、同様にデータの送受信が可能である。例えば図３において１、２号車間の２系基幹伝送路２２の断線でなく、１号車２系の伝送端末局が故障したとしても、同様に２号車２系の伝送端末局が受信経路を切り替え伝送を継続できる。
このように本実施の形態では、各伝送端末局が二重化された基幹伝送路の一方からデータを受信すれば正常な伝送が可能であり、伝送路や伝送端末局の多重故障時においても伝送が継続可能である。故障が発生した際の経路の切り替えは各伝送端末局が単独で行うため、伝送端末局間での故障情報の伝送は不要である。このため故障発生後、速やかに新しい経路での伝送を開始することが出来る。

図４は本実施の形態における伝送端末局内の経路切り替え部の構成を示す。経路切り替え部２１３は３つのポート（入出力部）を持ち、それぞれスイッチングハブ、他系の経路切り替え部、自系基幹伝送路に接続している。通信方式にはイーサーネットを採用しており、各ポートはイーサーネット用トランス３１０、イーサーネット用物理層ＩＣ３２０で構成している。トランス３１０は、通信路と回路を電気的に絶縁している。物理層ＩＣ３２０は、伝送線路上の電圧信号から通信データを抽出する受信処理と、通信データを伝送線路上の電圧信号に変換する送信処理を行う。３つの物理層ＩＣ３２０はロジック部に接続されており、ロジック部３３０は各ポートの受信状態を監視し、データの経路の切り替えを行う。

物理層ＩＣ３２０とロジック部３３０の接続インターフェースは、ここではイーサーネットの標準として規格化されているMIIインターフェースとした。MIIインターフェースでは、伝送路からの受信データは、受信データそのものであるRXDとデータの存在を示す受信イネーブル信号RXENで表される。そして伝送路への送信データは、送信データそのものであるTXDと、データの存在を示す送信イネーブル信号TXENで表される。受信データRXDと送信データTXDは４bitのパラレルデータである。このためロジック部３３０の動作速度は、伝送路におけるデータの伝送速度と比べて低く出来る。

ロジック部３３０はセレクタ３３１と、タイマ３３２，３３３と、論理積演算部３３４で構成され、各ポート間のデータの受け渡しを行う。スイッチングハブからの受信データは、そのまま自系基幹伝送路へ送信する。自系基幹伝送路から受信したデータは、２分岐して、一方はセレクタ３３１へ、もう一方は他系経路切り替え部に送信する。セレクタ３３１には他系統からのデータも入力される。タイマ３３２，３３３と論理積演算部３３４は通信状態を判定しており、その結果によりセレクタからは２つの入力のどちらかがスイッチングハブに送信される。

一方のタイマ３３２は自系基幹伝送路からの受信状態を監視し、もう一方のタイマ３３３は他系経路切り替え部からの受信状態を監視している。タイマ３３２，３３３には、それぞれのポートの受信イネーブル信号RXENがリセット信号として入力される。データを受信し受信イネーブル信号RXENが有効となるとタイマはリセットされるが、一定時間以上データを受信しないとタイムアウトが発生する。タイマ３３２，３３３からはタイムアウトの発生状態、つまりそのポートの受信状態を示す信号が出力さる。タイマ３３２，３３３のタイムアウト時間は、伝送途絶を確実に検出できるように、データの受信間隔より長く設定する。本施例では、各車両からのデータの送信周期を１０ｍｓとしており、タイマのタイムアウト時間を３０ｍｓとした。これにより伝送途絶した際には迅速な検知が可能である。

論理積演算部３３４はタイマ３３２，３３４の出力信号から、セレクタが出力する信号を決定する。図５は本実施の形態における経路切り替え部の基幹伝送路からの受信状態とスイッチングハブへの出力の関係を示す。自系からのデータを受信している場合には、自系データを出力する。自系からの受信が途絶し、他系からは受信している場合には、セレクタ３３１の出力を切り替え、他系のデータを出力する。いずれの経路も途絶している場合と、電源投入直後等の初期状態においては、自系の受信データを出力できる状態とする。
これにより、正常時は自系からの受信データをスイッチングハブに出力する。障害が発生し、自系からの受信が途絶しても、経路切り替えにより他系からのデータをスイッチングハブに出力するため、システム全体として伝送が途絶えることがない。また途絶した受信が、一時的な不具合であり、受信が再開した場合には、図５に従い再び自系からのデータをスイッチングハブ２２１，２２１に出力する。障害の状態によっては、自系からの受信が通信状態と途絶状態を頻繁に繰り返すことも起こりうる。この場合、経路の切り替えが頻繁に起こり、システム全体が不安定となることがある。これを防止するには、自系からの受信が再開した場合に、一定時間以上通信が続いていることを確認してから経路を自系に戻せばよい。

本実施の形態では、伝送路の切り替えを、ハードウエアであるロジック回路で構成している。このため高速な動作が可能であり、伝送速度の高速化にも対応可能である。またロジック部では、データの中身は識別しないため、処理は簡単であり、低コストで実現可能である。

図６は、本実施の形態である鉄道用情報伝送システムにおいて、車両を分割した場合の構成図を示す。各車両の機器構成は基本的に同様であり、分割した状態でもネットワークの構成は同じである。したがって分割後も、高信頼なデータ伝送が可能である。
また車両が分割された場所では、両系統からの受信が途絶えるため、経路切り替え部は図５に従い自系からのデータを受信する設定となる。この状態で再び車両を併合すると、併合部では自系同士が繋がる構成となり、併合直後から正常な伝送を継続できる。

このように本実施の形態では、伝送端末局は２つの基幹伝送路の両方にデータを送信し、故障により自系統からのデータが途切れても、伝送経路の切り替え機能により、他系統のデータを用いて伝送を継続できる。よって多重故障が起こっても、通信が途絶することなく継続可能である。また上に説明したように故障時の中継処理は、伝送端末局間での情報交換などは不要であり、すべて自律的に行われる。
尚、本実施の形態ではネットワークに汎用技術として広く活用されているイーサーネットを適用しているが、他の通信方式でも同様な効果が得られる。

次に、本発明の第２の実施の形態を、図７〜図１１を参照して説明する。図７〜図１１において、既に説明した第1の実施の形態と同一部分については、説明を省略する。本例においても、鉄道車両用の情報伝送システムとしたものである。図７に本実施の形態の鉄道用情報伝送システムにおける1両分の伝送端末局の構成を示す。先に説明した第1の実施の形態と同様に、伝送端末局には支線伝送路により車両内の機器が接続され、また基幹伝送路２１，２２により伝送端末局どうしが接続される。伝送端末局の構成もほぼ同じであるが、制御部２１５，２２５が他車両のアドレスを指定する点、経路切り替え部２１６，２１７，２２６，２２７が指定されたアドレスからのデータの受信状態を監視して経路の切り替えを行う構成としてある点が、第１の実施の形態とは異なっている。

図８に本実施の形態である鉄道用情報伝送システムの構成図を示す。車両の構成や、伝送端末局の構成及び接続は、第1の実施の形態と同様である。本実施の形態では、各伝送端末局が受信状態を監視する車両は隣とさらにその隣とし、どちらかの車両からのデータの受信が自系で途絶し他系で継続している場合に経路を切り替える。

ここでは図８中にデータが伝送される状態を点線で示してあり、×印で示した２箇所に障害が発生した場合の、１号車１系の伝送端末局１１１が送信するデータの伝送経路を説明する。２号車の２系の伝送端末局１２２では、1号車からの受信が自系他系ともに途絶えるため、1号車のデータを３号車側への伝送することができない。３号車２系の伝送端末局１２３では1号車と２号車からの受信を監視しており、１号車からの受信が自系で途絶し他系で継続していること検知し受信経路を切り替える。これにより1号車のデータを４号車へ伝送できる。

このような障害の場合、３号車２系の伝送端末局は、２号車からのデータの受信は正常に受信できる。このため先に示した第1の実施の形態では３号車２系の伝送端末局１２３は受信継続と判断するため経路の切り替えは起こらない。したがって２系基幹伝送路２２を通じでのデータ伝送が継続できなくなる。これに対し本実施の形態では、送信元毎に受信状態を監視しており、経路切り替えにより伝送の継続が可能である。つまり本実施の形態は、同一車両内での１，２系間での障害など、より多くの障害に対応可能である。

図８において、２号車の1系と２系の間に障害がない場合考えると、２号車と３号車の２系の伝送端末局１２２，１２３がともに経路を切り替えることになる。この状態でも２号車２系の伝送端末局１２２からのデータは３号車２系の伝送端末局１２３において破棄されるためデータの重複等は起こらず、特に問題は起こらない。しかしこのような状態では、本来３号車２系の伝送端末局１２３は経路を切り替えないことが望ましい。そのために通信の途絶を検知するまでのタイムアウト時間を離れた車両ほど大きくとっている。具体的には隣接車両からのタイムアウト時間を３０ｍｓとし、２両離れた車両からのタイムアウト時間を５０ｍｓとしている。これにより、上の例では２号車２系の伝送端末局１２２が先に経路を切り替えることになる。すると３号車２系の伝送端末局では、1号車からのデータの自系での受信が再開するため経路切り替えは起こらない。

本実施の形態では、受信状態を監視する車両数を２両としたが、この数はいくつにしてもよい。監視する車両数が多いほど、システムの冗長性が向上するが、監視のための処理が複雑となる。このため両者のバランスを考慮して監視する車両数を決定すればよい。

図９は、本実施の形態における伝送端末局内の経路切り替え部の構成を示す。基本的な構成は第1の実施の形態と同じであるが、受信状態の監視を判定部３４０で行う点、判定部３４０の入力を物理層ICから受信データRXDと受信イネーブル信号RXEN及び制御部からのアドレスとしている点が異なっている。

図１０は、本実施の形態における経路切り替え部の判定部の構成を示す。特定の車両からの受信状態を監視する車両毎の判定部３５０を、監視する車両の数と同じく２つ設ける。車両ごとの判定部３５０では、まずアドレス比較部３５４，３５５が受信ポート毎に、受信したデータの送信元が制御部で設定したアドレスと一致するかを判断する。図１１には、イーサーネットにおける伝送データの構成を示す。ここでは送信元識別するアドレスとしてIPアドレスを用いる。IPアドレスは伝送データの先頭２９バイト目からの４バイトである。アドレス比較部では、データを受信すると２９バイト目からの４バイトを、制御部から設定されたアドレスと比較する。送信元のアドレスが一致すると、タイマ３５１，３５２をリセットする。設定されたアドレスからのデータを一定時間以上受信しない場合には、タイムアウトが発生する。これにより、そのアドレスの車両からの受信がそのポートにおいて途絶していることを検知する。論理積３５３は自系側で受信が途絶し他系で受信が継続している状態であるかを判断する。車両ごとの判定部３５０からの出力は論理和３４１に入力される。論理和３４１は、いずれかの車両において自系側で受信が途絶し他系で受信が継続している場合に、セレクタに経路を切り替える信号を出力する。

車両ごとの判定部３５０において、タイムアウトの設定時間は、近くの車両ほど大きく設定し、不要な経路の切り替えが起こらないようにしている。ここでは隣接車両のタイムアウト時間を３０ｍｓとし、２両離れた車両のタイムアウト時間を５０ｍｓとした。

本実施の形態では、伝送路の切り替えを、受信データの中身を見て判定しており、ロジック部の処理が第1の実施の形態より複雑となっている。しかしハードウエアで処理しており、処理速度が低下することはない。従って伝送速度の高速化にも対応可能である。
また近くの車両のアドレスは、制御部からロジック部に設定する構成とし、アドレスが変更された場合にも対応できるようにした。しかし、各車両のアドレスが変化しないなどの場合には、制御部から設定せず、ロジック部内部にあらかじめ設定しておいてもよい。この場合、処理の簡略化が図れる。

次に、本発明の第３の実施の形態を、図１２〜図１４を参照して説明する。図１２〜図１１において、既に説明した第１，第２の実施の形態と同一部分については、説明を省略する。本例においても、鉄道車両用の情報伝送システムとしたものである。
図１２は本実施の形態における1両分の伝送端末局の構成を示す。先に説明した第1の実施の形態と同様、伝送端末局には支線伝送路により車両内の機器が接続され、また基幹伝送路２１，２２により伝送端末局どうしが接続される。本実施の形態では、伝送端末局は一重系で構成し、基幹伝送路を二重系で構成している。

本実施の形態におけるデータの伝送方法は次の通りである。制御部２１２は、車両内の各機器から情報収集しこれを必要に応じて加工し、スイッチングハブ２１１に送信する。スイッチングハブ２１１は、そのデータを経路切り替え部２１８，２１９に送信する。経路切り替え部はこのデータを、１系と２系の基幹伝送路２１，２１の両方に送信する。

これにより隣接車両では、同じデータを両系統の基幹伝送路２１，２２から受信する。経路切り替え部２１３，２１４は両系統の基幹伝送路２１，２２から受信したデータのうち、データの受信状態に応じてあらかじめ選択していた、一方をスイッチングハブ２１１に送信する。スイッチングハブ２１１は受信したデータを制御部２１２及び隣接車両へ送信する。制御部２１２はこのデータを、必要に応じて加工し支線伝送路を通じて各機器に伝送する。

経路切り替え部２１８，２１９は、受信データの経路を次のように選択する。初期状態では1系のデータを選択しておき、同時に両系統からの受信状態を常時監視する。そして１系からデータを受信している場合は１系を選択する。伝送路の障害等により１系からの受信が途絶え、かつ２系からは受信している場合は、他系を選択する。両系統から受信が途絶えた場合には初期状態の１系を選択する。
これにより、二重化された基幹伝送路の一方からの受信が途絶えても、他方から受信している限り制御部はデータを受信可能であり、またその隣の車両にも基幹伝送路を通してデータを送信可能となる。

図１３は、本実施の形態である鉄道用情報伝送システムの構成を示す。各車両には、伝送端末局１１１，１１２，１１３，１１４が1台ずつ設置され、二重化された基幹伝送路２１，２２により接続されている。図１３の点線の矢印は伝送路に障害が発生した場合の、1号車１系の伝送端末局１１１が送信するデータの伝送経路を示す。障害箇所は図中の×印の箇所としている。

１号車は両基幹伝送路２１，２２にデータを送信する。２，４号車は１系からデータを受信しているため、このデータを後続車へ伝送する。３号車では、1系の受信が途絶えるが２系から受信しているため、２系からのデータを後続車両へ伝送する。このように本実施の形態では、伝送路に障害が発生しても、二重化された伝送路２１，２２の一方が正常であればデータ伝送を継続可能である。

図１４は本実施の形態における伝送端末局の経路切り替え部の構成を示す。基本的な構成は第1の実施の形態の経路切り替え部と同様であるが、ポートの一つが他系の経路切り替え部でなく、２系基幹伝送路２２に接続されている点がことなる。またスイッチングハブ側からの受信したデータを、片系だけでなく両系の基幹伝送路側に接続している点が異なっている。これによりスイッチングハブからのデータ両方の基幹伝送路２１，２２に出力することが可能である。基幹伝送路２１，２２からの受信データについては、第1の実施の形態と同様に、受信状態に応じて一方をスイッチングハブに出力する。

本実施の形態では、各車両の伝送端末局を一重系としたため、第１の実施の形態より装置構成が簡単である。多重化されていない分伝送端末局の故障に対する信頼性は劣るが、伝送路は２重系であり、伝送路の障害に対しては第１の実施の形態と同様に高信頼化されている。

なお、ここまで説明した各実施の形態では、鉄道車両用情報伝送システムに適用した例について説明したが、同様な接続構成でデータ伝送が行われるその他のシステム用の情報伝送にも本発明は適用可能である。

本発明の第１の実施の形態における1両分の伝送端末局の構成図である。 本発明の第１の実施の形態における１車両内の機器の接続構成図である。 本発明の第１の実施の形態である鉄道用情報伝送システムの構成図である。 本発明の第１の実施の形態における伝送端末局内の経路切り替え部の構成図である。 本発明の第１の実施の形態における経路切り替え部の基幹伝送路からの受信状態とスイッチングハブへの出力の関係図である。 本発明の第１の実施の形態における車両分割時の構成図である。 本発明の第２の実施の形態における１両分の伝送端末局の構成図である。 本発明の第２の実施の形態である鉄道用情報伝送システムの構成図である。 本発明の第２の実施の形態における伝送端末局内の経路切り替え部の構成図である。 本発明の第２の実施の形態における経路切り替え部の判定部の構成図である。 伝送データの構成図である。 本発明の第３の実施の形態における1両分の伝送端末局の構成図である。 本発明の第３の実施の形態である鉄道用情報伝送システムの構成図である。 本発明の第３の実施の形態における伝送端末局の経路切り替え部の構成図である。

符号の説明

１１〜１４…車両、２１，２２…基幹ネットワーク、３１，３２…支線伝送路、４１〜４６…車両内機器、１１１〜１１４，１２１〜１２４…伝送端末局。２１１，２２１…スイッチングハブ、２１２，２２２…制御部、２１３，２１４，２２３，２２４…経路切り替え部、３１０…トランス、３２０…物理層ＩＣ、３３０…ロジック部、３３１…セレクタ、３３２，３３３，３５１，３５２…タイマ、３３４，３５３…論理積演算部、３４０…判定部、３４１…論理和演算部、３５０…車両毎の判定部、３５４，３５５…アドレス比較部

Claims (15)

1. 複数の伝送路と、前記複数の伝送路を通じて互いに情報伝送可能な複数の伝送端末局と、を備える情報伝送システムにおいて、
   前記伝送端末局と他の前記伝送端末局とは、前記複数の伝送路で接続されており、
   前記伝送端末局は、他の伝送端末局から受信したデータを、前記複数の伝送路から受信し、前記複数の伝送路の何れか一方の経路を選択してハブへ中継する経路選択手段と、
   前記経路選択手段からの前記データを受信し、さらに他の伝送端末局へ前記データを送信する前記ハブと、を備えることを特徴とする情報伝送システム。
2. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
   前記経路選択手段が、前記複数の伝送路のそれぞれからの受信状態に応じて経路を選択することを特徴とする情報伝送システム。
3. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
   情報発信元が複数ある場合に、
   前記経路選択手段が、前記情報発信元毎に前記複数の伝送路のそれぞれからの受信状態に応じて経路を選択することを特徴とする情報伝送システム。
4. 請求項３記載の情報伝送システムにおいて、
   前記経路選択手段が、一定時間内における前記情報発信元からの受信の有無に応じて経路を選択するものであり、
   前記一定時間が車両ごとに異なることを特徴とする情報伝送システム。
5. 請求項１記載の情報伝送システムにおいて、
   前記伝送端末局内の前記ハブは、複数の前記伝送路に情報を送信することを特徴とする情報伝送システム。
6. 複数の車両が連結された鉄道列車の車両間を結ぶ伝送路と、各車両で前記伝送路に接続され車両間で互いに情報伝送可能な伝送端末局と、を備えた鉄道車両用情報伝送システムにおいて、
   前記車両間の伝送路が独立した２つの伝送路で構成され、
   各車両の前記伝送端末局は、一方の隣接車両を経由する情報を前記２つの伝送路から受信し、どちらか一方の経路を選択してハブへ中継する経路選択手段と、前記経路選択手段からの前記情報を受信し、自車両機器および他方の隣接車両へ情報を送信する前記ハブと、を備えることを特徴とする鉄道車両用情報伝送システム。
7. 請求項６記載の鉄道車両用情報伝送システムにおいて、
   各車両には、前記伝送端末局が２つ設置されており、前記２つの伝送端末局内のそれぞれの前記ハブは、前記車両間の２つの伝送路の一方の伝送路に情報を送信することを特徴とする鉄道車両用情報伝送システム。
8. 請求項６記載の鉄道車両用情報伝送システムであって、
   各車両には、前記伝送端末局が１つ設置されており、前記伝送端末局内の前記ハブは、前記車両間の２つの伝送路の両方の伝送路に情報を送信することを特徴とする鉄道車両用情報伝送システム。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項に記載の鉄道車両用情報伝送システムにおいて、
   前記経路選択手段が、前記車両間の２つの伝送路のそれぞれからの受信状態に応じて経路を選択することを特徴とする鉄道車両用情報伝送システム。
10. 請求項６または請求項７記載の鉄道車両用情報伝送システムにおいて、
    情報発信元が複数ある場合に、
    前記経路選択手段が、前記車両間の伝送路のそれぞれを通じての特定の車両からの受信状態に応じて経路を選択することを特徴とする鉄道車両用情報伝送システム。
11. 請求項１０記載の鉄道車両用情報伝送システムにおいて、
    前記経路選択手段が、一定時間内における前記情報発信元車両からの受信の有無に応じて経路を選択するものであり、
    前記一定時間が車両ごとに異なることを特徴とする鉄道車両用情報伝送システム。
12. 複数の車両が連結された鉄道列車の車両間を結ぶ独立した２つの伝送路を介して情報伝送を行う車両用情報伝送端末装置において、
    前記２つの伝送路を介して他の伝送端末装置からデータを受信し、どちらか一方の経路を選択してハブへ中継する経路選択手段と、
    前記経路選択手段からの前記データを受信し、自車両内機器および他方の隣接車両へ情報を送信する前記ハブと、を備えることを特徴とする車両用情報伝送端末装置。
13. 請求項１２記載の車両用情報伝送端末装置において、
    前記経路選択手段が、前記２つの伝送路のそれぞれからの受信状態に応じて経路を選択することを特徴とする車両用情報伝送端末装置。
14. 請求項１２記載の車両用情報伝送端末装置において、
    情報発信元が複数ある場合に、
    前記経路選択手段が、前記情報発信元毎に前記車両間の２つの伝送路のそれぞれからの送信元からの受信状態に応じて経路を選択することを特徴とする車両用情報伝送端末装置。
15. 請求項１４記載の車両用情報伝送端末装置において、
    前記経路選択手段が、一定時間内での前記情報発信元からの受信の有無に応じて経路を選択するものであり、
    前記一定時間が送信元ごとに異なることを特徴とする車両用情報伝送端末装置。

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