JP4738020B2

JP4738020B2 - 鉄道車両用伝送装置

Info

Publication number: JP4738020B2
Application number: JP2005052510A
Authority: JP
Inventors: 秀之高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2025-02-28
Also published as: JP2006232203A

Description

本発明は、鉄道車両用伝送装置に関する。

列車内でネットワークを構築し、車両間でデータの授受を行う鉄道車両用伝送装置は広く知られている（例えば、特許文献１参照）。

列車内でネットワークを構築する場合、列車の併結や分割を行うためには電気連結器を介して伝送を行う必要がある。ところが、電気連結器は列車が分割されている場合は、連結面が空気に触れ酸化膜が形成されてしまう。この酸化膜を列車の併結時に除去しないと、列車の併結後に正常な伝送ができなくなり、ネットワークを構築することができなくなる。このため、従来では併結面の酸化膜を除去するために、常時信号電圧を高くして対応していた。
特開２００４−９６１５９号公報

上述のように、従来の鉄道車両用伝送装置では、併結面の酸化膜を除去するために、常時信号電圧を高くして対応するため、送信部の消費電力が大きくなってしまっていた。

また、データの伝送方式として、ＩＳＯ／ＩＥＣ８８０２−３で規定されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸ等の方式が用いられているが、この方式では、有効データでない部分でもアイドル信号を送信するため、送信部で無駄な電力が消費されていた。

本発明は、従来のこのような問題に鑑みて為されたもので、列車の併結時に電気連結器を介して伝送する際、出力電圧を変化させることで、電気連結器接続面の酸化膜による接続不良をなくし、消費電力を低減する鉄道車両用伝送装置を提供することを目的とする。

また、データ伝送中に、出力電圧を変化させることで、消費電力を低減する鉄道車両用伝送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の伝送ポートを有し、いずれかの伝送ポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送装置と、この伝送装置間を接続する伝送路を有し、鉄道車両内のデータ授受をネットワークで行う鉄道車両用伝送装置において、伝送装置は、伝送路に対する伝送ポートとなる幹線伝送送信器および幹線伝送受信器と、この幹線伝送送信器および幹線伝送受信器を制御する伝送中継器制御装置とを備え、伝送中継器制御装置は、列車が併結された場合、列車の併結状態を示す併結指令に基づき、通常より高い送信電圧で、所定の信号が送信されるように併結面の幹線伝送送信器を制御するとともに、併結相手の伝送装置から送信された通常より高い送信電圧の所定の信号を幹線伝送受信器で受信したことにより、併結相手の伝送装置との伝送路の接続を認識し、伝送路の接続後は送信データの先頭の所定部分が通常より高い送信電圧で送信され送信データの少なくともデータ本体部分が通常の送信電圧で送信されるように幹線伝送送信器を制御するものであることを特徴とする。

本発明によれば、併結／分割する列車の伝送信号の接続に電気連結器を用いた場合においても、併結時に伝送出力電圧を変化させることで、接続不良を防止すると共に低消費電力化を図ることが可能となる。

また、データ伝送中に、出力電圧を変化させることで、耐ノイズ性向上と低消費電力化との両立を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鉄道車両用伝送装置の概略構成を示す図である。

同図に示すように、列車１および列車２の各車両には、それぞれ伝送装置１ａ〜１ｃ／１ａ´〜１ｃ´が設けられ、伝送装置１ａ〜１ｃ／１ａ´〜１ｃ´間が伝送路３ｂ〜３ｃ／３ｂ´〜３ｃ´にてバス状に接続されている。また他の列車との併結のための伝送路３ａ／３ａ´と３ｄ／３ｄ´が、両端の伝送装置１ａ／１ａ´、１ｃ／１ｃ´と電気連結器２ａ／２ａ´、２ｂ／２ｂ´間にそれぞれ接続されている。

図２は、伝送装置１（１ａ〜１ｃ、１ａ´〜１ｃ´）の詳細な構成を示す図である。

すなわち、伝送装置１（１ａ〜１ｃ、１ａ´〜１ｃ´）は、２ポートの幹線伝送送信器５ａ，５ｂと、２ポートの幹線伝送受信器６ａ，６ｂ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）の伝送局７と、各伝送ポートのデータ送受信と幹線伝送送信器５ａ，５ｂの出力電圧を制御する伝送中継器制御装置４とを有し、伝送中継器制御装置４から幹線伝送送信器５ａ，５ｂに対して、各幹線伝送送信器の出力電圧を可変する幹線伝送送信器出力ゲイン指令８ａ，８ｂがそれぞれ出力され、また伝送中継器制御装置４に対しては他編成との併結状態を示す併結指令９が入力されるように構成されている。なお、自号車の伝送局７は伝送装置１内にあっても、伝送装置１外にあってもよい。また、幹線伝送送信器５ａ，５ｂはそれぞれ伝送中継器制御装置４からの出力ゲイン指令８ａ，８ｂに基づき、出力電圧を可変できる回路構成となっている。これには、可変ゲインのオペアンプ等が使用できる。

図２では、伝送局７が伝送装置１内に実装されている例を示している。さらに、伝送局７は複数あってもよい。

以上のように構成された実施形態の動作について図を参照して説明する。

図３は、２つの列車が併結する場合の動作フローチャートであり、図４は、併結時の併結面の幹線伝送送信器の出力波形を示した動作説明図である。

まず、列車１の３号車には伝送装置１ｃが設置され伝送路３ｄにて電気連結器２ｂと結ばれている。また、列車２の１号車には伝送装置１ａ´が設置され伝送路３ａ´にて電気連結器２ａ´と結ばれている。列車１と列車２の併結時には、電気連結器２ｂと２ａ´が接続され、伝送路３ｄと３ａ´を介して、伝送装置１ｃと１ａ´が接続される。

次に、併結時の動作について、図３を用いて説明する。

１）電気連結器と接続されている伝送中継器制御装置４（伝送装置１ｃの伝送中継器制御装置４ｃ、および伝送装置１ａ´の伝送中継器制御装置４ａ´）は、併結指令９がＯＦＦ状態の場合には幹線伝送送信器５ａ，５ｂの出力ゲイン指令８ａ，８ｂをノーマル状態とする（Ｓ３１、Ｓ３２）。ここで、ノーマル状態とは、通常データを通信する場合の出力ゲイン指令８ａ，８ｂを意味する。また、伝送中継器制御装置４（４ｃおよび４ａ´）は、電気連結器２ｂ、２ａ´と接続されているポートにはデータを出力しない。

２）伝送中継器制御装置４（４ｃおよび４ａ´）は、併結指令９がＯＮになると、電気連結器２ｂ、２ａ´が接続されている伝送ポートの幹線伝送送信器５ａまたは５ｂの出力ゲイン指令８ａまたは８ｂをアップさせる指令を出力する（Ｓ３１、Ｓ３３〜Ｓ３５）。ここで、アップ状態とは、通常データ通信する場合よりも高いゲイン設定することを意味する。結果として、電気連結器２ｂ、２ａ´が接続されている幹線伝送送信器５ａまたは５ｂは、通常よりも高い出力電圧の波形を出力することとなる。

なお、電気連結器２ｂ、２ａ´が接続されているポートの判断は、あらかじめ伝送中継器制御装置４内部に記憶しておいても、伝送を行っているポートから判断しても良い。電気連結器２ｂ、２ａ´と接続されていないポートは、伝送路３を通じ他の伝送装置と通信しているため、この情報から判断できる。

３）伝送中継器制御装置４（４ｃおよび４ａ´）は、電気連結器２ｂ、２ａ´が接続されている伝送ポートの出力ゲインをアップした後、一定時間ダミー信号であるプリアンブル又はフラグ信号を送信する（Ｓ３６、Ｓ３７）。なお、ここでは、ダミー信号として通常データの先頭を示すプリアンブル又はフラグ信号を使用しているが、もちろん接続確認用データ等の他の信号を使用しても良い。

また、このとき、伝送中継器制御装置４（４ｃおよび４ａ´）は、電気連結器２ｂ、２ａ´が接続されている伝送ポートの幹線伝送受信器６ａまたは６ｂで、併結相手の伝送装置から送信された送信電圧の高いダミー信号を受信したことにより、併結相手の伝送装置との伝送路の接続を認識する。

４）伝送中継器制御装置４（４ｃおよび４ａ´）は、一定時間経過後、ダミー信号の送信を停止すると共に、出力ゲイン指令をノーマル状態に戻す（Ｓ３６、Ｓ３８）。この後、通常の伝送を、電気連結器２ｂ、２ａ´を経由して開始する。

本実施形態の幹線伝送送信器５ａまたは５ｂの出力波形を、図４にて説明する。

図４は、幹線伝送送信器の併結時の出力波形を時系列的に示したものである。

時刻ｔ１に併結指令９がＯＮ状態になったとすると、時刻ｔ２〜ｔ３間、出力振幅が大きい（出力ゲイン指令＝アップ）プリアンブル信号が出力される。時刻ｔ４以降、出力振幅が通常（出力ゲイン指令＝ノーマル）で通信が行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、併結後の一定時間、電気連結器２ｂ、２ａ´が接続されている伝送ポートの出力ゲインをアップしてダミー信号を送出するので、電気連結器接続面の酸化膜による接続不良をなくすることができる。また一定時間ダミー信号を送出した後は、通常の出力振幅で通信を行うので、併結面の酸化膜を除去するために、常時信号電圧を高くして対応する従来のものより、消費電力を低減することができる。

(第２の実施形態)
次に、本発明の第２の実施形態について、図５を用いて説明する。

図５は、データ送信時の幹線伝送送信器５ａまたは５ｂの出力波形を時系列的に示したものである。

伝送データは、一般にデータの始まりを示すプリアンブル又はフラグ信号と、データ本体と、データの信頼性をチェックするチェックコードからなっている。

本実施形態では、データの先頭部分であるプリアンブル部分のみ、伝送中継器制御装置４から幹線伝送送信器５ａまたは５ｂへの出力ゲイン指令８ａまたは８ｂをアップし、データ本体およびチェックコード部分は出力ゲイン指令８ａまたは８ｂをノーマル状態とする。

本実施形態によれば、プリアンブル部分の出力ゲインをアップ状態としているので、耐ノイズ性が向上し、データの授受を確実に行うことができるとともに、本実施形態を上述の第１の実施形態と組み合わせて実施する（すなわち併結後の一定時間は出力ゲインアップ状態でダミー信号を送信し、一定時間経過後の通常の伝送においてはプリアンブル部分の出力ゲインをアップ状態、データ本体およびチェックコード部分は出力ゲインをノーマル状態とする）ことにより、併結した後のデータ伝送において、電気連結器接続面の酸化膜による接続不良を、より確実になくすることができる。また、データの先頭部分であるプリアンブル部分の出力ゲインのみの出力ゲインをアップ状態とし、本体およびチェックコード部分の出力ゲインはノーマル状態としているので、データ全体の出力ゲインをアップ状態とする場合より、消費電力を低減することができる。

(第３の実施形態)
次に、本発明の第３の実施形態について、図６を用いて説明する。

図６は、伝送データと伝送データ間のデータ無効期間でも、幹線伝送送信器から信号が出力されるタイプの幹線伝送送信器５ａ，５ｂの出力波形を時系列的に示したものである。

このタイプの代表的な伝送方式としては、ＩＳＯ／ＩＥＣ８８０２−３にて規定されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸがある。１００ＢＡＳＥ−ＴＸでは、有効データと有効データ間の無効期間には、アイドルパターンと呼ばれる信号（アイドル信号）が流れている。このため、幹線伝送送信器５ａ，５ｂは有効データの有無にかかわらずに、常に何らかのデータを送信していることになる。

本実施形態では、前記アイドル信号送信時には、伝送中継器制御装置４から幹線伝送送信器５ａ，５ｂに対し、出力ゲインをダウンさせる出力ゲイン指令８ａ，８ｂを出力し、有効データ送信時には出力ゲインをノーマルにする出力ゲイン指令８ａ，８ｂを出力する。なお、ダウン状態とは、通常データ通信する場合よりも低いゲイン設定することを意味する。

また、ノーマルゲインを鉄道車両のノイズ環境に耐えられるレベル、ダウンレベルを鉄道車両内で通信可能な最低レベルと設定することで、消費電力を押さえたまま耐ノイズ性向上を図ることができる。

なお、本実施形態は、上述の第１および第２の実施形態と組み合わせて実施する（すなわち併結後の一定時間は出力ゲインアップ状態でダミー信号を送信し、一定時間経過後の通常の伝送においてはプリアンブル部分の出力ゲインをアップ状態、データ本体およびチェックコード部分は出力ゲインをノーマル状態とするとともに、有効データと有効データ間の無効期間のアイドル信号送信時には出力ゲインをダウンさせる）こともできる。

本発明の第1の実施形態に係る鉄道車両用伝送装置の概略構成を示す図。本発明の第1の実施形態における主要部の詳細な構成を示す図。本発明の第1の実施形態における併結時の動作フローチャート。本発明の第1の実施形態における併結時の幹線伝送送信器の出力波形を示す図。本発明の第２の実施形態の動作を説明するための幹線伝送送信器の出力波形を示す図。本発明の第３の実施形態の動作を説明するための幹線伝送送信器の出力波形を示す図。

符号の説明

１、１ａ〜１ｃ、１ａ´〜１ｃ´…伝送装置
２ａ、２ａ´、２ｂ、２ｂ´…電気連結器
３、３ａ〜３ｄ、３ａ´〜３ｄ´…伝送路
４…伝送中継器制御装置
５ａ、５ｂ…幹線伝送送信器
６ａ、６ｂ…幹線伝送受信器
７…伝送局
８ａ、８ｂ…幹線伝送送信器出力ゲイン指令
９…併結指令

Claims

複数の伝送ポートを有し、いずれかの伝送ポートから受信したデータを所定の指示に基づき必要な伝送ポートに送信する伝送装置と、この伝送装置間を接続する伝送路を有し、鉄道車両内のデータ授受をネットワークで行う鉄道車両用伝送装置において、前記伝送装置は、前記伝送路に対する伝送ポートとなる幹線伝送送信器および幹線伝送受信器と、この幹線伝送送信器および幹線伝送受信器を制御する伝送中継器制御装置とを備え、前記伝送中継器制御装置は、列車が併結された場合、列車の併結状態を示す併結指令に基づき、通常より高い送信電圧で、所定の信号が送信されるように併結面の幹線伝送送信器を制御するとともに、併結相手の伝送装置から送信された通常より高い送信電圧の前記所定の信号を幹線伝送受信器で受信したことにより、併結相手の伝送装置との伝送路の接続を認識し、伝送路の接続後は送信データの先頭の所定部分が通常より高い送信電圧で送信され前記送信データの少なくともデータ本体部分が通常の送信電圧で送信されるように前記幹線伝送送信器を制御するものであることを特徴とする鉄道車両用伝送装置。
請求項１に記載の鉄道車両用伝送装置において、前記伝送中継器制御装置は、前記送信データ中の無効データに当たるアイドル時には、前記幹線伝送送信器の出力電圧を通常より下げるように制御するものであることを特徴とする鉄道車両用伝送装置。