JP4989194B2 - 鉄道車両用伝送システム、それを用いた鉄道車両、およびそのシステムにおける伝送装置のアドレス設定方法。 - Google Patents

鉄道車両用伝送システム、それを用いた鉄道車両、およびそのシステムにおける伝送装置のアドレス設定方法。 Download PDF

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Description

本発明は、鉄道車両用伝送システム、それを用いた鉄道車両、およびそのシステムにおける伝送装置のアドレス設定方法に関する。
従来の鉄道車両用伝送装置および前記伝送装置に接続される電気品には、アドレス設定用のスイッチが設けられ、このスイッチの設定によって、伝送装置および電気品のアドレスが手動で設定されていた。
このように構成された鉄道車両用伝送装置では、鉄道車両内にネットワークを構築する場合でも、各伝送装置と電気品に設けられた伝送局のアドレスがユニーク(重ならない唯一のと定義する)となるので、どの伝送装置からの情報であるかを区別することができた。
特開平08−237288号公報
しかしながら、現在広く使用されているIPV4(Internet Protocol Version 4)(16進4桁)を採用し、従来の鉄道車両用伝送装置で鉄道車両内のネットワークを構成する場合には、伝送装置および電気品の中にアドレス設定用の数多くのスイッチを設ける必要があり、また多くのスイッチを収納するためにスイッチを小さくせざるを得ない。そのため、伝送装置のアドレスの登録作業は、作業員による設定ミスを誘発させやすく、作業自体も困難で、容易な鉄道車両内のネットワークの構築が課題となっている。
また、複数の列車の併合や分割が発生する場合には、従来は管理する必要がなかった編成番号情報まで伝送装置毎に登録する必要があり、作業の増加を招くことが課題となっている。
そこで本発明は、冗長性が高く、メンテナンス性に優れたネットワークを構築することができる鉄道車両用伝送システム、それを用いた鉄道車両、およびそのシステムにおける伝送装置のアドレス設定方法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、本発明に係る鉄道車両用伝送システムは、
各車両に搭載された伝送装置と、この伝送装置間のデータ通信を行うための伝送路を有するとともに、車両の号車番号が同一の場合は同じアドレスが伝送装置に設定される鉄道車両用伝送システムにおいて、
伝送装置は、
自伝送装置を収容する列車が他の列車と併結したことに応じ、設定されているアドレスのうち、同一列車に収容される伝送装置が同じ値を示す部分を仮の値に変更し、
この仮の値に変更されているときに、他の列車に収容されている伝送装置に設定されているアドレスのうちの変更された部分に相当する値を受信すると、この受信した値と異なる値を仮の値の部分に設定する
ことを特徴とする。
また、本発明は、鉄道車両に、上記のような鉄道車両用伝送システムを用いたことを特徴とする。
更に、本発明に係る鉄道車両用伝送システムにおける伝送装置のアドレス設定方法は、
各車両に搭載された伝送装置と、この伝送装置間のデータ通信を行うための伝送路を有するとともに、車両の号車番号が同一の場合は同じアドレスが伝送装置に設定される鉄道車両用伝送システムにおいて、
伝送装置は、
自伝送装置を収容する列車が他の列車と併結したことに応じ、設定されているアドレスのうち、同一列車に収容される伝送装置が同じ値を示す部分を仮の値に変更し、
この仮の値に変更されているときに、他の列車に収容されている伝送装置に設定されているアドレスのうちの変更された部分に相当する値を受信すると、この受信した値と異なる値を前記仮の値の部分に設定する
ことを特徴とする。
本発明によって、冗長性が高く、メンテナンス性に優れたネットワークを構築することができる鉄道車両用伝送システム、それを用いた鉄道車両、およびそのシステムにおける伝送装置のアドレス設定方法を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の図において、同符号は同一部分または対応部分を示す。
図1は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システム(およびそれを用いた鉄道車両)の構成を示す図である。図2は、本実施形態の鉄道車両用伝送システムの伝送装置の構成を示す図である。
図1に示すように、本実施形態において、伝送装置1a〜1c/1a’〜1c’/1a”〜1c”は、鉄道車両に搭載され、伝送路3a〜3d/3a’〜3d ’/3a”〜3d”にてポイント・ツー・ポイント接続されデータの送受信を行っている。また、他の列車との併結のための電気連結器2a/2b、2a’/2b’、2a”/2b”が両端の伝送装置に接続されている。
伝送装置1(1a〜1c/1a’〜1c’/1a”〜1c”)によって送受信されるデータは、図21に記載されているように、MACアドレス、IPヘッダ、TCPヘッダ又はUDPヘッダ、データ情報、CRCチェックデータ(FCS)から構成されている。
図2に示すように、本実施形態の鉄道車両用伝送システムにおいて、伝送装置1は、2ポートの幹線送信器(5a/5b)と2ポートの幹線受信器(6a/6b)と自号車のデータ授受を行う伝送局7と、各伝送ポートを制御する伝送中継器制御装置4と伝送中継器制御装置や伝送ポートなどが故障した場合でも伝送路を維持するためのバイパス装置11を有し、伝送中継器制御装置4に対しては、自号車の号車情報を示す号車番号8と他列車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。
バイパス装置11は、伝送装置の電源が正常に供給され伝送中継器制御装置や伝送ポートなどが正常に動作している場合は、切替スイッチS1〜S4が実線で示すような位置(下側)に切り替えられており、伝送装置の電源の異常あるいは他の原因により伝送中継器制御装置や伝送ポートなどが正常に動作しない場合即ち故障の場合は切替スイッチS1〜S4が破線で示すような位置(上側)に切り替えられる。
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外にあっても良い。また、伝送局7は複数あってもよい。
また、本実施形態の鉄道車両用伝送システムの説明では、伝送局アドレスとしてIPV4のプライベートアドレス クラスCを使用して説明するが、クラスBやクラスAを使用しても良いし、IPV6等を使用しても良いことは言うまでもない。
次に、本実施形態の鉄道車両用伝送システムの動作について説明する。本実施形態の鉄道車両用伝送システムにおいては、併結していない場合には図3に示すように、各伝送装置1は号車番号8からデフォルトである、192,168,0,1(伝送装置1a)、192,168,0,2(伝送装置1b)、192,168,0,3(伝送装置1c)の伝送局アドレスを持つ。このデフォルトのアドレスは、全列車の伝送装置1a〜1c/1a’〜1c ’/1a”〜1c”共通の状態となる。なお、各号車の号車番号8は、スイッチで設定しても、号車設定器からの信号を使用しても、艤装による設定でも、先頭から順番に割り振る方法でもかまわない。
また、各伝送装置のノード番号は、伝送局アドレスの最下位データと同じ1(伝送装置1a)、2(伝送装置1b)、3(伝送装置1c)となる。なお、ノード番号は、各伝送装置に送信を許可する送信権情報10に含まれるもので送信権を発行した伝送装置を識別するために使用される。
次に、列車1と列車2が併結する場合の伝送局アドレスの割り振りについて図4〜7で説明する。
まず列車1と列車2が併結すると、列車1の3号車の伝送装置1cと列車2の1号車の伝送装置1a’に併結指令9が入力される(図4)。
1号車側の伝送装置で併結指令を検出した列車2の伝送装置1a’は、自列車内の伝送局アドレスの内、編成番号状態を示す部分(本実施形態では、IPV4の4桁の下位16ビット中の15〜8ビットに割り振っている)を一度仮のアドレスにするためのアドレスに変更する。ここで、仮アドレスとは最終的には使用しない一時的なアドレスと規定し、本実施例では255(16進でFF)を使用する。この結果、列車2の各伝送装置1の伝送局アドレスは、192,169,0,1/192,168,0,2/192,168,0,3から192,168,255,1/192,168,255,2/192,168,255,3に変更されることになる(図5)。
これにより、列車2の伝送局アドレスは列車1の伝送局アドレスとは異なり、ユニークなアドレスとなるため単一のネットワークとして動作することが可能となる(図6)。
次に、列車2の伝送装置1a’/伝送装置1b’/伝送装置1c’は、ネットワーク1で、列車1の編成番号状態を示す部分(本実施形態では「0」)を検出し、仮アドレスから最終的な伝送局アドレス192,169,1,1/192,168,1,2/192,168,1,3に変更する。この列車2の最終的な編成アドレスは、列車1と重ならない列車1の編成アドレス+1としているが、ユニークになりさえすれば他の番号でも良い。また、編成番号ではなく、号車に相当するアドレス(最下位8bit)を変更しても良い(例えば、1a=192,168,0,1、1b=192,168,0,2、1c=192,169,0,3、1a’=192,168,0,4、1b’=192,168,0,5、1c’=192,168,0,6等)。
また、各伝送装置のノード番号は、列車1の1〜3の続きである4(伝送装置1a’)、5(伝送装置1b’)、6(伝送装置1c’)となる(図7)。
なお、伝送局アドレスの変更は、親となる伝送装置(例えば1a’)が要求/アンサーのハンドシェークをとる方法でも良いし、ネットワークの情報から各伝送装置が独立して変更する方法でも良い。
次に、列車1−2と列車3が併結する場合について、図8,9にて説明する。列車1−2に列車3が併結されると、列車2の3号車の伝送装置1c’と列車3の1号車の伝送装置1a”に併結指令9が入力される。本実施形態では、1号車側の列車すなわち列車3の伝送局アドレスを変更することにしているので、列車1−2の伝送局アドレスはそのままで、列車3の伝送装置アドレスが変更されることになる。列車3の伝送局アドレスは、当初デフォルトの1a”=192,168,0,1、1b”=192,168,0,2、1c”=192,168,0,3となっている。また、各伝送装置のノード番号は、デフォルトの1a”=1、1b”=2、1c”=3となっている。
列車1と2の併結と同様に、列車3の伝送装置1a”、1b”、1c”は、一度仮アドレス192,168,255,1(1a”)、192,168,255,2(1b”)、192,168,255,3(1c”)に変更される。この状態で、列車1から3の伝送装置はユニークなアドレスとなり、一つのネットワークを構築する(図8)。
その後、列車1と2の併合時と同様に、列車3の伝送局アドレスは仮アドレスから最終的な伝送局アドレスに変更される。本実施形態では、列車2で編成アドレスに「1」を使っているため、列車3は編成アドレスとして「2」を使用することになる。最終的に、各伝送局アドレスは、1a=192,168,0,1、1b=192,168,0,2、1c=192,168,0,3、1a’=192,168,1,1、1b’=192,168,1,2、1c’=192,168,1,3、1a”=192,168,2,1、1b”=192,168,2,2、1c”=192,168,2,3となる。
また、各伝送装置のノード番号は、1a=1、1b=2、1c=3、1a’=4、1b’=5、1c’=6、1a”=7、1b”=8、1c”=9となる(図9)。
なお、本実施形態では、1号車側の列車すなわち列車3のアドレスを変更したが、3号車側の列車すなわち列車1−2のアドレスを変更する方法でも良い。
また、複数の列車が併結状態から非併結状態になった場合は、併結指令が非併結状態を示す指令になるので、編成番号情報を表す伝送局アドレスを初期状態に変更する。
また、複数の列車が併結状態のまま立ち上げた場合、自列車の編成番号情報を表す伝送局アドレスは初期状態のまま立ち上がり、上述の場合と同様に、列車の併結状態を示す併結指令に基づき自列車の編成番号情報を表す伝送局アドレスを変更する。
次に、本発明の他の実施形態として、一部の号車の伝送装置がダウンした状態から立ち上がった場合(例えば、一部の号車の伝送装置の電源スイッチが切れていた状態から、電源スイッチ投入で復帰した場合)について、図10から図20を用いて説明する。
図10は、列車2の2号車伝送装置1b’がダウンした状態で、列車1−3が立ち上がった場合の各伝送局アドレスを示している。各伝送局は、立ち上がり後、前述の方法にて編成アドレスを獲得し、最終的には、1a=192,168,0,1、1b=192,168,0,2、1c=192,168,0,3、1a’=192,168,1,1、1c’=192,168,1,3、1a”=192,168,2,1、1b”=192,168,2,2、1c”=192,168,2,3となる。
この状態で、ダウンしていた伝送装置1b’が立ち上がると、伝送局アドレスはデフォルトの192,168,0,2となり、伝送局1bと同じとなってしまう(図11)。
このため、伝送装置1b’は、ネットワークに加わる前に自伝送局アドレスの変更を行う。伝送装置1b’は、伝送装置1a’からの送信権情報10を待つ。送信権情報10の中にはどの伝送装置からのパケットであるかを示すノード番号が含まれている。伝送装置1a’のノード番号=4であることから、伝送装置1b’は受け取る送信権情報10からノード番号4からの送信権と判断する (図12) 。すなわち、送信権情報10は、伝送装置1a、伝送装置1b、伝送装置1c、伝送装置1a’、伝送装置1b’、伝送装置1c’、…という順番で発行され、また各伝送装置は、隣接する伝送装置からの送信権を受け取ることになっているので、このように判断することができる。なお、この送信権情報10のパケットの場合は、図21に示す通常のデータパケットのIPヘッダの部分が、少なくとも送信権パケットであることを示す情報と発行した伝送局のノード番号を含むものに代えられたパケットとなっている。
伝送装置1b’は、送信権情報10に含まれるノード番号が4であることから、自伝送装置1b’が列車1、3では無く、列車2に属していると判断できる。すなわち、1列車が何両で編成されているかは、予め決まっているか、またはネットワーク上でその情報を流していてこれを受信することにより分かり、本実施形態の場合、1列車が3両で編成されているということが分かるので、このように列車2に属していると判断できる。
よって、後から立ち上がった伝送局1b’は、伝送局アドレスを192,168,1,2に、ノード番号を5に変更し、ネットワークに参加する(図13)。
なお、本実施形態では、送信権情報10に含まれるノード情報からダウンしている伝送装置の伝送局アドレスを設定したが、ダウンしている伝送装置が1箇所の場合は、各伝送装置の伝送局アドレスから設定することもできる。
図14は、各列車の2号車伝送装置1b/1b’/1b”がダウンした状態で、列車1−3が立ち上がった場合の各伝送局アドレスを示している。各伝送局は、立ち上がり後、前述の方法にて編成アドレスを獲得し、最終的には、1a=192,168,0,1、1c=192,168,0,3、1a’=192,168,1,1、1c’=192,168,1,3、1a”=192,168,2,1、1c”=192,168,2,3となる。
この状態で、ダウンしていた伝送装置1b/1b’/1b’が立ち上がると、伝送局アドレスはデフォルトの192,168,0,2となり、伝送局1b/1b’/1b”が同じとなってしまう(図15)。
このため、伝送装置1b/1b’/1b”は、ネットワークに加わる前に自伝送局アドレスの変更を行う。
まず、伝送装置1bは、伝送装置1aからの送信権情報10を待つ。送信権情報10の中にはどの伝送装置からのパケットであるかを示すノード番号が含まれている。伝送装置1aのノード番号=1であることから、伝送装置1bは受け取る送信権情報10からノード番号1からの送信権と判断する (図16) 。
伝送装置1bは、送信権情報10のノード番号が1であることから、自伝送装置1bが列車1に属していると判断できる。よって、伝送局1bは、伝送局アドレスを192,168,0,2に、ノード番号を2に変更し、ネットワークに参加する。
次に、伝送装置1b’は、伝送装置1a’からの送信権情報10を待つ。送信権情報10の中にはどの伝送装置からのパケットであるかを示すノード番号が含まれている。伝送装置1a’のノード番号=4であることから、伝送装置1b’は受け取る送信権情報10からノード番号4からの送信権と判断する (図17) 。
伝送装置1b’は、送信権情報10のノード番号が4であることから、自伝送装置1b’が列車2に属していると判断できる。よって、伝送局1b’は、伝送局アドレスを=192,168,1,2に、ノード番号を5に変更し、ネットワークに参加する(図18)。
さらに、伝送装置1b”は、伝送装置1a”からの送信権情報10を待つ。送信権情報10の中にはどの伝送装置からのパケットであるかを示すノード番号が含まれている。伝送装置1a”のノード番号=7であることから、伝送装置1b”は受け取る送信権情報10からノード番号7からの送信権と判断する (図19) 。
伝送装置1b”は、送信権情報10のノード番号が7であることから、自伝送装置1b”が列車3に属していると判断できる。よって、伝送局1b”は、伝送局アドレスを192,168,2,2に、ノード番号を8に変更し、ネットワークに参加する(図20)。
このようにして、各伝送装置は、伝送局アドレスとして1a=192,168,0,1、1b=192,168,0,2、1c=192,168,0,3、1a’=192,168,1,1、1b’=192,168,1,2、1c’=192,168,1,3、1a”=192,168,2,1、1b”=192,168,2,2、1c”=192,168,2,3となり、ノード番号として1a=1、1b=2、1c=3、1a’=4、1b’=5、1c’=6、1a”=7、1b”=8、1c”=9とユニークなアドレスとなる。
このように構成された鉄道車両用伝送システムは、ネットワークを分断することなく複数の伝送装置が後から立ち上がった場合でも、伝送局アドレスを自動的に割り振ることができるため、冗長性が高く、メンテナンス性に優れたネットワークを構築することができる。
本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システム(およびそれを用いた鉄道車両)の構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける伝送装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける非併結時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける併結時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける併結時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける併結時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける併結時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける併結時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける併結時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車2の2号車異常時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車2の2号車復帰時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車2の2号車復帰時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車2の2号車復帰時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける複数の2号車が異常時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける各2号車復帰時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車1の2号車復帰時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車2の2号車復帰時の伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車2の2号車復帰時伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車3の2号車復帰時伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける列車3の2号車復帰時伝送局アドレス設定の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る鉄道車両用伝送システムにおける伝送データの一例を示す図。
符号の説明
1…伝送装置
2…電気連結器
3…伝送路
4…伝送中継器制御装置
5…幹線伝送送信器
6…幹線伝送受信器
7…伝送局
8…号車番号
9…併結指令
10…送信権情報
11…バイパス装置
S1〜S4…切替スイッチ

Claims (9)

  1. 各車両に搭載された伝送装置と、この伝送装置間のデータ通信を行うための伝送路を有するとともに、車両の号車番号が同一の場合は同じアドレスが前記伝送装置に設定される鉄道車両用伝送システムにおいて、
    前記伝送装置は、
    自伝送装置を収容する列車が他の列車と併結したことに応じ、設定されているアドレスのうち、同一列車に収容される伝送装置が同じ値を示す部分を仮の値に変更し、
    この仮の値に変更されているときに、前記他の列車に収容されている伝送装置に設定されているアドレスのうちの前記変更された部分に相当する値を受信すると、この受信した値と異なる値を前記仮の値の部分に設定する
    ことを特徴とする鉄道車両用伝送システム。
  2. 前記同一列車に収容される伝送装置が同じ値を示す部分には、列車の編成番号状態を示す値が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用伝送システム。
  3. 前記伝送装置は、列車が併結から非併結になったことに応じ、前記併結される前のアドレスに戻すことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用伝送システム。
  4. 前記伝送装置は、
    自伝送装置が動作しないときに、自伝送装置に隣接する2台の伝送装置間での通信を可能とするためのバイパス回路を更に備え、このバイパス回路を介したデータ通信が行われているときに動作可能な状態に復帰すると、自伝送装置に設定されているアドレスのうち、同一列車に収容される伝送装置が同じ値を示す部分を仮の値に変更し、
    この仮の値に変更されているときに、前記隣接する2台の伝送装置の一方から受信した送信権情報から、この送信権情報を送信した伝送装置のノード番号を検出し、このノード番号と予め決められた1列車に含まれる車両数から自伝送装置を収容する列車を特定し、
    この特定した列車を示す情報に基づいて前記仮の値を修正する
    ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用伝送システム。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の鉄道車両用伝送システムを用いた鉄道車両。
  6. 各車両に搭載された伝送装置と、この伝送装置間のデータ通信を行うための伝送路を有するとともに、車両の号車番号が同一の場合は同じアドレスが前記伝送装置に設定される鉄道車両用伝送システムにおいて、
    前記伝送装置は、
    自伝送装置を収容する列車が他の列車と併結したことに応じ、設定されているアドレスのうち、同一列車に収容される伝送装置が同じ値を示す部分を仮の値に変更し、
    この仮の値に変更されているときに、前記他の列車に収容されている伝送装置に設定されているアドレスのうちの前記変更された部分に相当する値を受信すると、この受信した値と異なる値を前記仮の値の部分に設定する
    ことを特徴とする鉄道車両用伝送システムにおける伝送装置のアドレス設定方法。
  7. 前記同一列車に収容される伝送装置が同じ値を示す部分には、予め、列車の編成番号状態を示す値が設定されることを特徴とする請求項6に記載の鉄道車両用伝送システムにおける伝送装置のアドレス設定方法。
  8. 前記伝送装置は、列車が併結から非併結になったことに応じ、前記併結される前のアドレスに戻すことを特徴とする請求項6に記載の鉄道車両用伝送システムにおける伝送装置のアドレス設定方法。
  9. 前記伝送装置は、
    自伝送装置が動作しないときに、自伝送装置に隣接する2台の伝送装置間での通信を可能とするために設けられたバイパス回路を介したデータ通信が行われ、
    このデータ通信が行われているときに動作可能な状態に復帰すると、自伝送装置に設定されているアドレスのうち、同一列車に収容される伝送装置が同じ値を示す部分を仮の値に変更し、
    この仮の値に変更されているときに、前記隣接する2台の伝送装置の一方から受信した送信権情報から、この送信権情報を送信した伝送装置のノード番号を検出し、このノード番号と予め決められた1列車に含まれる車両数から自伝送装置を収容する列車を特定し、
    この特定した列車を示す情報に基づいて前記仮の値を修正する
    ことを特徴とする請求項6に記載の鉄道車両用伝送システムにおける伝送装置のアドレス設定方法。
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