JP5492051B2 - 鉄道車両の記録装置 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、鉄道車両の記録装置に関する。

鉄道車両の運転状況を記録することは法令で定められている。そのため、列車の速度、加速度などの運転状態を表す情報の他、列車に搭載された機器・設備の状態、列車内の映像などをメディアに記録する装置が開発されている。

このようにして記録された情報を活用することにより、列車に搭載された機器・設備の不具合を解析し、あるいは車内の防犯を促進することが可能となっている。

特開２００８−１３１７９７号公報

しかしながら、従来の記録装置は、電源が安定して供給されている状態での情報を記録することはできるが、電源の立ち上がり時、電源の遮断時などの非定常時における動作については、必ずしも十分な考慮が払われているとはいえなかった。

例えば、車両電源が遮断した時は、車両に搭載されている各機器への電源が遮断され継電器等が動作する。この時の機器状態を記録することができれば各機器の不具合を解析するにあたり有用なデータとなる。また、停電等で予定外の車両電源遮断が発生した時、停電後もしばらくカメラ映像の記録を継続することで車内がどのような状況になったかを確認することができ保安対策を検討する上で有用である。

車両電源投入時にも遅滞なく記録を開始することができれば、車両電源遮断時同様、機器の不具合解析や車内防犯に有用なデータを得ることができる。

従って、車両電源遮断時、投入時時において所要のデータを記録することができる技術に対するニーズがある。

上記課題を解決するための本発明の実施の形態によれば、車両電源電圧を記録装置で使用される電圧に変換する電圧変換部と、前記電圧変換部で変換された電圧を入力するバッテリと、前記電圧変換部で変換された電圧と前記バッテリの出力電圧とを切換信号によって切り換えて出力する切換器と、前記切換器の出力電圧を電源として、鉄道車両の運転状況を含む信号を所定周期で読み込み、書き込みデータとして出力する制御部と、前記制御部から出力される書き込みデータを記録する記録部とを有し、前記車両電源が立ち上がる際、前記切換器は、前記電圧変換部で変換された電圧を出力し、前記制御部は、電源が供給された際、前記運転状況を含む信号の所定周期での読み込みと書き出し動作とを開始する鉄道車両の記録装置が提供される。

第１の実施の形態の記録装置が車両に搭載された状態を示す図。 第１の実施の形態の記録装置の構成を示す図。 第１の実施の形態の記録装置の動作を示すタイムチャート。 第２の実施の形態の記録装置の構成を示す図。

[第１の実施の形態]
図１は、第１の実施の形態の記録装置１０が車両に搭載された状態を示す図である。

パンタグラフ１１を介して架線から車両内に取り込まれた電力は、モータなどの運転設備１２に供給されるだけでなく、車両内の電力系統に配分される。例えば、補助電源装置１３は、供給された電力から、空調機器１４、照明機器１５、車両バッテリ１６などに電力を配分する。車両バッテリ１６は、電源断などの非常時に、各種非常設備、例えば非常灯などに電源を供給する。

また、補助電源装置１３は、車両電源（例えば、ＤＣ１００Ｖ）を生成して記録装置１０、モニター１７、保安装置１８などに供給する。記録装置１０は、通常は車両電源によって稼動し、運転状況信号、監視カメラの映像信号などを記録する。

図２は、第１の実施の形態の記録装置１０の構成を示す図である。
記録装置１０は、電圧変換器２０、記録装置バッテリ２１、切換器２２、制御部２３及び記録部２４を備えている。

電圧変換器２０は、入力端子２５に入力される車両電源の電圧（ＤＣ１００Ｖ）を記録装置１０が動作する電圧（例えば、ＤＣ５、１２、２４Ｖなど）に変換する。記録装置バッテリ２１は記録装置１０に専用で設けられたバッテリであり、記録装置１０が動作する電圧を出力する。記録装置バッテリ２１の容量は、記録装置１０の仕様に応じて選択される（詳細は後述する）。切換器２２は、制御部２３からの切換信号によってポート３２とポート３３とを切り換える。ポート３２には電圧変換器２０の出力が接続され、ポート３３には記録装置バッテリ２１の出力が接続される。切換器２２で切り換えられた電源は、制御部２３及び記録部２４に供給される。

制御部２３は、記録装置１０の動作を統括して制御する。制御部２３はコンピュータなどのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）として構成することができる。また、制御部２３は運転状況信号、監視カメラの映像信号などをデータ入力端子２６から入力して読み取り、読み取ったデータを記録部２４に出力する。記録部２４は、ＨＤＤ、メモリ、ＳＤＤなどの記録媒体である。記録部２４は、制御部２３から出力されるデータを記録する。

また、ノード３０、３１の電圧が制御部２３に入力されている。制御部２３は、これらの入力電圧から電源電圧の低下を検知する。

図３は、第１の実施の形態の記録装置１０の動作を示すタイムチャートである。図２及び図３を参照しつつ記録装置１０の動作を説明する。

〔車両電源立ち上がり時の動作〕
（１）車両電源が立ち上がる前には、初期状態として切換器２２はポート３２側を選択している。
（２）入力端子２５の車両電源の電圧が立ち上がったときは、電圧変換器２０は、入力端子２５の電圧を記録装置１０が動作する電圧に変換して出力する。
（３）電圧変換器２０が出力する電圧によって、記録装置バッテリ２１は充電を開始する。
（４）切換器２２はポート３２側を選択しているため、電圧変換器２０の出力電圧が制御部２３と記録部２４に供給される。

（５）電源が投入されて動作を開始した制御部２３は、運転状況信号、監視カメラの映像信号などをデータ入力端子２６から読込み、記録部２４に書き込みデータとして出力する。以降、制御部２３は、データの読込と書き出しを所定周期で繰り返し実行する。
（６）電源が投入されて動作を開始した記録部２４は、制御部２３から出力される書き込みデータを記録する。
このように車両電源立ち上がり時には、制御部２３及び記録部２４は、記録装置バッテリ２１が充電されるまで待機することなく、直ちに記録動作を開始することができる。

〔車両電源立ち下げ時の動作〕
（７）車両電源が立ち下がる際には、切換器２２はポート３２側を選択している。
（８）電圧変換器２０は、入力端子２５の車両電源の電圧を変換して出力している。
（９）制御部２３は、ノード３０、３１の電圧を監視し、車両電源の電圧が低下したことを検知する。なお、制御部２３は、ノード３０、３１の両方の電圧を監視する必要はなく、いずれか１方の電圧を監視してその低下を検知すればよい。
（１０）制御部２３は、車両電源の電圧が低下したことを検知した際、切換器２２に切換信号を出力する。なお、制御部２３が切換信号を出力する時間的な余裕を勘案して制御部２３が検知する電圧の低下の閾値レベルを設定する必要がある。
（１１）切換器２２は、ポート３３側に切り換える。記録装置バッテリ２１は、すでに充電を完了した状態にある。記録装置バッテリ２１からの電圧が制御部２３及び記録部２４に供給される。そのため、制御部２３及び記録部２４は、直ちに電源が復旧した状態に遷移する。

（１２）切換器２２の切換動作によって電源電圧が変動せず制御部２３及び記録部２４の動作が影響を受けなかった場合は、記録動作は中断することなく継続する。一方、切換器２２の切換動作によって電源電圧が変動し、制御部２３及び記録部２４が一旦停止して復旧した場合は、制御部２３がそのことを判断して記録部２４への記録が継続するように制御する。例えば、データを記録する記録部２４のアドレスが継続するように指定する。
（１３）制御部２３は、電圧が低下したときから所定時間（ｔ）、データの記録を継続する。所定時間（ｔ）経過後、制御部２３は、切換器２２にポート３２側に切り換える切換信号を出力する。そして、制御部２３は、データ記録に関連した動作を終了する。
（１４）切換信号を受けた切換器２２は、ポート３２側に切り換える。なお、記録装置１０が停止中においても記録装置バッテリ２１は徐々に放電を継続しているため、長期間が経過した後は必要な電圧以下に低下している場合がある。しかし、このことによって車両電源が立ち上がった際に記録動作の開始が遅延することはない。
このように車両電源立ち下げ時には、記録装置バッテリ２１を用い、制御部２３及び記録部２４は、直ちに記録動作を停止せずに、所定時間のデータ収集を継続して行うことができる。この所定時間は、例えば機器の不具合解析を目的とする場合では最大１分程度、防犯のための解析を目的とする場合では最大５分程度である。従って、記録装置バッテリ２１の容量を小型化することができる。

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態では、記録装置１０は専用のバッテリを備えていない点が第１の実施の形態と異なっている。第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付して詳細の説明は省略する。

図４は、第２の実施の形態の記録装置１０の構成を示す図である。
記録装置１０は、電圧変換器２０、切換器２２、制御部２３及び記録部２４を備えている。

記録装置１０の入力端子２５には、車両電源の電圧（ＤＣ１００Ｖ）が接続される。記録装置１０の入力端子２７には、車両バッテリ１６の電圧（ＤＣ１００Ｖ）が接続される。上述のように、車両バッテリ１６は、電源断などの非常時に、各種非常設備、例えば非常灯などに電源を供給するために使用される。切換器２２は、制御部２３からの切換信号によってポート３２とポート３３とを切り換える。ポート３２には車両電源の電圧（ＤＣ１００Ｖ）が入力され、ポート３３には車両バッテリ１６の電圧（ＤＣ１００Ｖ）が入力される。

切換器２２で切り換えられた電源は、電圧変換器２０に供給される。電圧変換器２０は、入力端子２５又は２７に入力される電圧（ＤＣ１００Ｖ）を記録装置１０が動作する電圧（例えば、ＤＣ５、１２、２４Ｖなど）に変換する。

制御部２３は、記録装置１０の動作を統括して制御する。制御部２３はコンピュータなどのＣＰＵとして構成することができる。また、制御部２３は運転状況信号、監視カメラの映像信号などをデータ入力端子２６から入力して読み取り、読み取ったデータを記録部２４に出力する。記録部２４は、ＨＤＤ、メモリ、ＳＤＤなどの記録媒体である。記録部２４は、制御部２３から出力されるデータを記録する。

また、ノード３０の電圧が制御部２３に入力されている。制御部２３は、これらの入力電圧から電源電圧の低下を検知する。

図４を参照しつつ記録装置１０の動作を説明する。

〔車両電源立ち上がり時の動作〕
（１）車両電源が立ち上がる前には、初期状態として切換器２２はポート３２側を選択している。
（２）入力端子２５の車両電源の電圧が立ち上がったときは、切換器２２は車両電源の電圧を出力する。
（３）電圧変換器２０は車両電源の電圧を記録装置１０が動作する電圧に変換して制御部２３と記録部２４に供給する。
（４）電源が投入されて動作を開始した制御部２３は、運転状況信号、監視カメラの映像信号などをデータ入力端子２６から読込み、記録部２４に書き込みデータとして出力する。以降、制御部２３は、データの読込と書き出しを所定周期で繰り返し実行する。
（５）電源が投入されて動作を開始した記録部２４は、制御部２３から出力される書き込みデータを記録する。
このように車両電源立ち上がり時には、制御部２３及び記録部２４は、直ちに記録動作を開始することができる。

〔車両電源立ち下げ時の動作〕
（６）車両電源が立ち下がる際には、切換器２２はポート３２側を選択している。
（７）制御部２３は、ノード３０の電圧を監視し、車両電源の電圧が低下したことを検知する。
（８）制御部２３は、車両電源の電圧が低下したことを検知した際、切換器２２に切換信号を出力する。なお、制御部２３が切換信号を出力する時間的な余裕を勘案して制御部２３が検知する電圧の低下の閾値レベルを設定する必要がある。
（９）切換器２２は、ポート３３側に切り換える。車両バッテリ１６は、車両全体の非常用の設備であり、すでに充電を完了した状態にある。車両バッテリ１６からの電源が制御部２３及び記録部２４に供給される。そのため、制御部２３及び記録部２４は、直ちに電源が復旧した状態に遷移する。

（１０）切換器２２の切換動作によって制御部２３及び記録部２４の動作が影響を受けなかった場合は記録動作は中断することなく継続する。一方、切換器２２の切換動作によって電源電圧が変動し、制御部２３及び記録部２４が一旦停止して復旧した場合は、制御部２３がそのことを判断して記録部２４への記録が継続するように制御する。例えば、データを記録する記録部２４のアドレスが継続するように指定する。
（１１）制御部２３は、電圧が低下したときから所定時間（ｔ）、データの記録を継続する。所定時間（ｔ）経過後、制御部２３は、切換器２２にポート３２側に切り換える切換信号を出力する。そして、制御部２３は、データ記録に関連した動作を終了する。
（１２）切換信号を受けた切換器２２は、ポート３２側に切り換える。
このように車両電源立ち下げ時には、車両バッテリ１６を用いて制御部２３及び記録部２４は、直ちに記録動作を停止せずに、所定時間のデータ収集を継続して行うことができる。この所定時間は、例えば機器の不具合解析を目的とする場合では最大１分程度、防犯のための解析を目的とする場合では最大５分程度である。従って、車両バッテリ１６を使用した場合であっても車両に及ぼす影響を少なくすることができる。

〔実施の形態の効果〕
以上説明した各実施の形態によれば、種々の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態では、車両電源とバッテリ電源とを併用し、電源の立ち上げ時、立ち下げ時に切換器を用いて使用する電源を切り換えている。この結果、電源の立ち上げ時には、直ちに記録動作を開始することができる。車両電源立ち下げ時には、バッテリ電源を有効に活用し、所定時間の記録動作を継続することができる。

（２）また、車両電源立ち下げ時のデータ記録時間を制限することで、使用する記録装置バッテリの容量を小さくする（ダウンサイジング）ことができる。また、車両バッテリを使用する場合であっても車両に及ぼす影響を少なくすることができる。

（３）車両電源遮断時、及び投入時のデータを記録することにより機器の不具合解析、車内防犯等に有効に活用することができる。
即ち、車両電源投入時にはすぐに記録を開始することで、機器の不具合解析、車内防犯に有用なデータを得ることができる。
車両電源遮断時、各機器への電源が遮断され継電器等が動作する。この時の機器状態の記録を電源遮断以降も記録することで各機器の不具合解析するにあたり有用なデータを取得できる。さらに、停電等で予定外の車両電源遮断時、停電後もしばらくカメラ映像を記録することで車内がどのような状況であるかを確認することができ有用である。

なお、上述の各実施の形態で説明した機能は、ハードウェアを用いて構成するに留まらず、ソフトウェアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現することもできる。また、各機能は、適宜ソフトウェア、ハードウェアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

従って、フローチャートとして記載され、説明された処理は、その処理を実現するハードウェアで構成することができる。

尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１０…記録装置、１１…パンタグラフ、１２…運転設備、１３…補助電源装置、１６…車両バッテリ、２０…電圧変換器、２１…記録装置バッテリ、２２…切換器、２３…制御部、２４…記録部。

Claims (7)

1. 鉄道車両の記録装置において、
   車両電源電圧を記録装置で使用される電圧に変換する電圧変換部と、
   前記電圧変換部で変換された電圧が入力されるバッテリと、
   前記電圧変換部で変換された電圧と前記バッテリの出力電圧とを切換信号によって切り換えて出力する切換器と、
   前記切換器の出力電圧を電源として、鉄道車両の運転状況を含む信号を所定周期で読み込み、書き込みデータとして出力する制御部と、
   前記制御部から出力される書き込みデータを記録する記録部と、
   を有する鉄道車両の記録装置。
2. 前記制御部は、
   前記車両電源電圧が立ち上がる際、前記電圧変換部で変換された電圧を電源とし、
   前記電源が供給された際、運転状況を含む信号の所定周期での読み込みと書き出し動作とを開始する請求項１記載の鉄道車両の記録装置。
3. 前記制御部は、
   前記車両電源の立ち下がりを検知した際、前記切換器に前記バッテリの電圧を出力させる切換信号を出力し、
   前記車両電源の立下りから所定時間の間、前記運転状況を含む信号の所定周期での読み込みと書き出し動作とを継続し、
   前記所定時間経過の際、前記切換器に前記電圧変換器で変換された電圧を出力させる切換信号を出力する請求項１に記載の鉄道車両の記録装置。
4. 前記制御部は、
   前記車両電源の立ち下がり検知による電源切換において、一旦当該制御部の動作が電源断により停止し再度電源入りにより起動したと判断したときは、前記読み込みと書き出し動作とを継続して実行する請求項３に記載の鉄道車両の記録装置。
5. 鉄道車両の記録装置において、
   車両電源電圧と車両バッテリ電圧とを切換信号によって切り換えて出力する切換器と、
   前記切換器の出力電圧を記録装置で使用される電圧に変換する電圧変換部と、
   前記切換器の出力電圧を電源として、鉄道車両の運転状況を含む信号を所定周期で読み込み、書き込みデータとして出力する制御部と、
   前記制御部から出力される書き込みデータを記録する記録部とを有し、
   前記車両電源が立ち上がる際、
   前記切換器は、前記車両電源電圧を出力し、
   前記制御部は、電源が供給された際、前記運転状況を含む信号の所定周期での読み込みと書き出し動作とを開始する鉄道車両の記録装置。
6. 前記制御部は、
   前記車両電源の立ち下がりを検知した際、前記切換器に前記車両バッテリの電圧を出力させる切換信号を出力し、
   前記車両電源の立下りから所定時間の間、前記運転状況を含む信号の所定周期での読み込みと書き出し動作とを継続し、
   前記所定時間経過の際、前記切換器に前記車両電源電圧を出力させる切換信号を出力する請求項５に記載の鉄道車両の記録装置。
7. 前記制御部は、
   前記車両電源の立ち下がり検知による電源切換において、一旦当該制御部の動作が電源断により停止し再度電源入りにより起動したと判断したときは、前記読み込みと書き出し動作とを継続して実行する請求項６に記載の鉄道車両の記録装置。

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