JP6163049B2 - 鉄道車両の併結・分割に対応する照明制御システム - Google Patents

Description

本発明は鉄道車両の併結・分割に対応する照明制御システムに関する。

従来の鉄道車両用の照明制御システムは、電源用の電線と共に制御用の電線を敷設し、室内照明の明るさを調節（調光）や照明色の調節（調色）を行っていた。従来使われている蛍光灯に替わってＬＥＤ照明を主照明に採用した鉄道車両では、ＬＥＤ照明の灯具に電力を供給する電源装置が集約できるため、蛍光灯を主照明とする場合に比較して、少ない本数の調光用制御配線を調光用制御装置から電源装置へ配設するのみで、調光制御を実現することができる。さらに、ＬＥＤは蛍光灯に比較して応答性（制御性）が高いなど、調光制御を導入しやすいので照明制御システムの構成の簡便化が図れる（特許文献１を参照）。

しかしながら、鉄道車両では車両編成の変更が日常的に行われており、照明制御システムも鉄道車両用の併結・分割対応に対応することが求められる。従来、車両編成の変更の認識は引き通し線により行われていた（特許文献２を参照）。車両編成の動的変更を無線で認識することは操車場等の列車が密集する場所での混信の問題などもあって困難とされてきた。

特開２０１２−８６８１３号公報 特開２０００−３０２０３９号公報

上述のように、鉄道車両にＬＥＤ照明を導入することは利点が多いが、併結・分離に対応して柔軟に照明を制御するには新たにＬＥＤ照明を導入するために必要な制御線の敷設の問題と制御線を統括するシステムの検討が必要になる。さらに、列車編成の併結・分離に対応した無線によるシステムは非常に困難が多い。そこで、発明者らは列車編成の併結・分離に対応した無線によるＬＥＤ照明の制御システムの構成について研究開発を行った。その結果、制御線の敷設が省略でき且つ他列車との混信の問題を解決する無線によるＬＥＤ照明制御システムの発明の完成に至ったものである。

本発明は鉄道車両用の併結・分離に対応した無線による照明制御システム、照明制御装置及び照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、鉄道の列車に備えられる照明制御システムであって、
列車編成を判別する識別符号ａが蓄積された識別符号蓄積部、無線通信手段及び照明指令入力が入力されると共に照明指令情報を表示する入出力手段を有する少なくとも１つの照明制御装置、及び前記識別符号蓄積部及び前記無線通信手段を有し、前記照明制御装置により制御される複数の照明装置が備えられ、動作開始後に以下の動作をすることを特徴とする鉄道車両用照明制御システム。
ア）前記照明制御装置及び前記複数の照明装置において前記識別符号蓄積部から識別符号ａが読み込まれると共に、前記照明制御装置において照明指令情報が予め定められた初期状態に設定され、前記複数の照明装置において点灯状態が予め定められた初期状態に設定される。
イ）前記照明制御装置が、他編成との併結状態を判別し、他編成が併結されている場合は併結対象決定処理を行い、併結対象の識別符号ｘを取得する。
ウ）前記照明制御装置が、前記照明制御装置への照明指令入力の有無を判別し、入力が有る場合は前記照明指令情報を前記照明指令入力の内容に設定する。
エ）前記照明制御装置が、前記照明指令情報及びランダムに生成された送信用ＩＤの、前記識別符号ａを基にした暗号化情報を生成して照明指令信号とし、前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
オ）前記照明制御装置が、前記照明指令情報及び前記送信用ＩＤの、識別符号ｘを基にした暗号化情報を生成し照明指令信号として前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
カ）前記照明指令信号を受信した各前記照明装置が、前記識別符号と自らに予め与えられた識別符号との判別を行い、それぞれの符号が一致した場合に、前記照明指令情報の内容に基づいて自らの点灯状態を設定し、ランダムな時間経過後に受信した前記照明指令信号を中継送信する。

本発明の照明制御システムは、動作開始後に照明制御装置及び複数の照明装置に予め付与された同じ識別符号が読み込まれるので、照明制御装置及び複数の照明装置が識別符号を共有する。前記照明制御装置が、他編成との締結状態を判別して締結対象決定処理を行い、他編成の識別符号ｘを取得する。前記照明装置の点灯状態を指示する照明指令情報に識別符号ａを付加した照明指令信号を定期的に無線で指令送信し、前記照明指令信号を受信した各前記照明装置が、前記識別符号と自らに予め与えられた識別符号との判別を行うので、誤動作が防止される。また、他編成が併結されている場合は、他編成の識別符号ｘを取得し、他編成用に識別符号ｘを付加した照明指令信号を無線で定期的に指令送信する。指令送信を受信した各照明装置は、自分の識別符号と指令送信中の識別符号の一致を判別してそれぞれの符号が一致した場合に、指令送信信号中の照明指令情報の内容に基づいて自らの点灯状態を設定し、前記照明指令信号を無線で中継送信する。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の照明制御システムにおいて、前記併結対象決定処理において、他編成への併結経過時間の問いかけに対して他編成の照明制御装置から複数の応答が有る場合に以下の動作を行う請求項１に記載の照明制御システム。
ア）自身の併結経過時間に最も近い併結経過時間を応答した編成を自身の併結対象として決定する。
イ）ア）における併結対象が複数ある場合は最も信号強度の強い編成を自身の併結対象として決定する。

無線による併結経過時間の問いかけに対して複数の回答が有る場合の判別を２段階で行う。先ず、自身の併結経過時間、例えば５秒とすると、Ａの回答が３秒、Ｂの回答が４秒とすると、Ｂの４秒方が、自身の併結経過時間５秒に近いのでＢを併結対象として決定する。また、Ａの回答が４．９秒、Ｂの回答が５．１秒の場合は、自身の併結経過時間５秒との差が共に０．１秒で違いが無いので、受信信号の信号強度を比較して信号強度の強い方を併結対象とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の照明装置において、前記照明制御装置による前記併結対象決定処理及び前記照明指令信号の前記指令送信が所定の時間毎に定期的に行われることを特徴とする。

照明制御装置による前記照明指令信号の送信が所定の時間毎に定期的に行われる。所定の時間毎に行われる送信を照明装置が受信することで照明制御装置が正常に稼働していることを照明装置が知ることになる。また、照明指令信号の送信がランダムに発生された送信用ＩＤを伴うので、照明装置は中継送信の重複を避けることができる。複数の照明装置がランダムな時間経過後に中継送信をするので、互いの信号の送信が異なる時刻に行われる。

請求項４に記載された発明は、請求項３に記載の照明制御システムにおいて、前記照明指令信号の受信が所定の時間毎に行われなくなった場合に、点灯状態を前記初期状態に設定することを特徴とする。

正常時には、照明制御装置から照明装置への指令信号の発信は所定の時間内に定期的に行われ、照明装置はこれを受信する。この定期性が失われたときは照明制御システムに故障が起きたと判断され、各照明装置はデフォルトで初期状態へ移行する。初期状態では必要な照度が得られるように設定されるので、列車内の安全が保たれる。

請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の照明制御システムにおいて、前記中継送信が送信用ＩＤの変わる度に行われることを特徴とする。

照明装置での中継送信は各照明装置で行われるので、中継のループを起こさないように、ランダムに発生された送信用ＩＤを判別して異なる送信用ＩＤについて中継送信を行うことで中継動作の制御を行う。

請求項６に記載された発明は、列車編成を判別する識別符号が蓄積された識別符号蓄積部及び無線通信手段を有する照明制御装置であって、以下の動作をすることを特徴とする照明制御装置。
ア）前記識別符号蓄積部から識別符号ａが読み込まれると共に照明指令情報が予め定められた初期状態に設定される。
イ）他編成との併結状態を判別し、他編成が併結されている場合は併結対象決定処理を行い、併結対象の識別符号ｘを取得する。
ウ）前記制御装置への照明指令入力の有無を判別し、入力が有る場合は前記照明指令情報を前記照明指令入力の内容に設定する。
エ）所定の時間毎に、記照明指令情報及びランダムに生成された送信用ＩＤの、前記識別符号ａを基にした暗号化情報を生成し照明指令信号として前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
オ）所定の時間毎に、照明指令情報及び前記送信用ＩＤの、前記識別符号ｘを基にした暗号化情報を生成し照明指令信号として前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する

照明制御装置は、自編成用に自身の識別符号ａを読み込み、照明指令情報を初期状態に設定する。他編成との併結状態を判別して併結対象の識別符号ｘを取得する。併結後の編成は、識別符号ａ有する自編成とｘの識別符号を有する他編成とから構成される。識別符号は列車の編成により一意的に決められるので、他の列車の信号と明確に判別することができる。自編成向けに識別符号ａを付し、締結された他編成用に識別符号ｘを付して照明指令信号を指令送信する。

請求項７に記載された発明は、請求項６に記載の照明制御装置の前記併結対象決定処理において、他編成への併結経過時間の問い掛けに対して複数の応答が有る場合に以下の動作を行う照明制御装置である。
ア）自身の併結経過時間に最も近い併結経過時間を応答した編成を自身の併結対象として決定する。
イ）ア）における併結対象が複数ある場合は最も信号強度の強い編成を自身の併結対象として決定する。

無線による併結経過時間の問いかけに対して複数の回答が有る場合の判別を２段階で行う。先ず、自身の併結経過時間、例えば５秒とすると、Ａの回答が３秒、Ｂの回答が４秒とすると、Ｂの４秒方が、自身の併結経過時間５秒に近いのでＢを併結対象として決定する。また、Ａの回答が４．９秒、Ｂの回答が５．１秒の場合は、自身の併結経過時間５秒との差が共に０．１秒で違いが無いので、受信信号の信号強度を比較して信号強度の強い方を併結対象とする。

請求項８に記載された発明は、列車編成を判別する識別符号が蓄積された識別符号蓄積部及び無線の通信手段を有する、照明装置であって、動作開始後に以下の動作をすることを特徴とする照明装置である。
ア）前記識別符号蓄積部から識別符号ａが読み込まれると共に点灯状態が予め定められた初期状態に設定される。
イ）照明指令信号を受信し、そこに含まれる識別符号と自らに予め与えられた識別符 号との判別を行い、それぞれの符号が一致した場合に、前記照明指令信号に含まれる照明指令情報の内容に基づいて自らの点灯状態を設定し、ランダムな時間経過後に受信した前記照明指令信号を中継送信する。

照明装置は、動作開始後に暗号解読に必要な識別符号を読み込む。信号を受信して識別符号が一致すれば、信号に含まれる照明指令に基づいて自分の点灯状態を設定し、受信した照明指令信号をランダムな時間遅延後に中継送信する。

請求項１に記載された発明によれば、動作開始後に照明制御装置及び複数の照明装置に予め付与された同じ識別符号ａが読み込まれて、照明制御装置及び複数の照明装置が識別符号を共有する。併結対象決定処理を行い、他編成の識別符号ｘを取得する。そして、自編成用に識別符号ａを付し、他編成用に識別符号ｘを付して照明指令信号を送信する。各照明装置が、受信した識別符号と自らに予め与えられた識別符号との判別を行いそれぞれの符号が一致した場合に、前記照明指令情報の内容に基づいて自らの点灯状態を設定し、前記照明指令信号を無線で中継送信するので、照明制御装置からの無線が届かない場所に置かれた照明装置へも情報が伝達される。各照明装置が、受信した識別符号と自らに予め与えられた識別符号との判別を行うので、誤動作が防止される。上記の構成によりＬＥＤ照明の制御が無線で安定して行えるようになり照明のＬＥＤ化が容易になる。

請求項２に記載された発明によれば、併結処理決定処理において、他編成への問いかけに対して複数の応答が有る場合に、自身の併結経過時間に最も近い編成を先ず選ぶ。自身の併結経過時間に最も近い応答が複数ある場合は信号強度の強い方の編成を併結対象として決定するので、操車場のように多数の編成が置かれた場所でも自身に併結された編成を間違えることが防止されて、安定な併結処理が行うことができる。

請求項３に記載された発明によれば、前記照明制御装置による前記併結対象決定処理及び前記照明指令信号の前記指令送信が所定の時間毎に定期的に行われるので、指令信号の停止により照明制御装置の故障検出に役立つ。

請求項４に記載された発明によれば、前記照明制御装置からの前記照明指令信号の送信が所定の時間内に行われなくなった場合に、点灯状態を前記初期状態に設定するので異常時にも照度が確保されて乗客の安全が担保される。

請求項５に記載された発明によれば、前記中継送信が送信用ＩＤの変わる度に行われるので、中継のループが防止され、照明制御システムの動作が安定化する。

請求項６に記載された発明によれば、照明制御装置が、以下の動作をする。
ア）前記記識別符号蓄積部から識別符号ａが読み込まれると共に照明指令情報が予め定められた初期状態に設定される。
イ）他編成との併結状態を判別し、他編成が併結されている場合は併結対象の識別符号ｘを取得する。
ウ）前記前記制御装置への照明指令入力の有無を判別し、入力が有る場合は前記照明指令情報を前記照明指令入力の内容に設定する。
イ）所定の時間毎に、前記照明指令情報及びランダムに生成された送信用ＩＤの、前記識別符号ａを基にした暗号化情報を生成し照明指令信号として前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
オ）所定の時間毎に、明指令情報及びランダムに生成された送信用ＩＤの、識別符号ｘを基にした暗号化情報を生成し照明指令信号として前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
そうすると、併結処理が確実に行われ、各編成での照明装置の制御が確実に行われる。

請求項７に記載された発明によれば、請求項６に記載の照明制御装置が、他編成への併結経過時間の問いかけに対して複数の応答が有る場合に以下の動作を行う。
イ）自身の併結経過時間に最も近い併結経過時間を応答した編成を自身の併結対象として決定する。
ウ）ア）における併結対象が複数ある場合は最も信号強度の強い編成を自身の併結対象として決定する。
そうすると、複数の編成から応答が有る場合にも確実に自身に併結された編成を確認することができ、併結後の照明装置の制御を確実に行うことができる。

請求項８に記載された発明によれば、照明装置が識別符号を設定され、受信した暗号化された信号を識別符号で解読して、照明指令情報の指示する内容に基づいて自分の点灯状態を設定するので確実に照明装置の点灯状態の制御が行われる。また、受信した照明指令情報をランダムな時間遅延後に中継送信するので、他の照明装置との混信を起こし難く、照明制御装置から離れた場所に置かれた照明装置にも中継動作によって情報の伝達が行われる。

（Ａ）は編成ＩＤ０１と編成ＩＤ０２が併結さる様子を示す図であり、（Ｂ）は照明制御装置２と室内灯（照明装置）３との無線による通信状態の説明図である。 照明制御装置の構成図である。 照明制御装置及び照明装置間での伝送に使われるパケットの例である。 照明装置の構成図であって、（Ａ）は調光の場合、（Ｂ）は調色の場合である。 照明制御装置における主処理のフロー図である。 照明制御装置における併結処理のフロー図である。 照明制御装置における割り込み処理のフロー図である。 照明装置における処理のフロー図である。

以下、図１乃至図６を参照して説明する。図１（Ａ）は、本発明の編成の締結を説明する図である。また（Ｂ）は照明制御装置２と照明装置（室内灯）３とが無線により通信を行う照明制御システムの構成図である。図２は照明制御装置の構成図である。図３は、図１に示された照明制御システムで用いられる伝送フレームフォーマットの説明図である。図４は図１に示された照明装置の構成図である。図５〜図７は、図２に示されたと照明制御装置の動作を示すフローチャートである。８は、図４に示された照明装置の動作を示すフローチャートである。

図１（Ａ）は車両の併結の様子を示す。編成ＩＤ０1が付与された３両編成の車両と編成ＩＤ０２が付与された２両編成の車両とが併結される様子を示している。また、図１（Ｂ）は本発明の照明制御システム１で用いられる無線の照明制御装置２と照明装置である室内灯３の関係を示している。通常、照明制御装置２は鉄道車両の端部の乗務員室に置かれる。また、照明装置（室内灯）３は、車両の主に客室内に置かれる。列車には運行計画に従って編成符号が付与されており編成符号により列車間の識別が行われる。識別符号を編成符号に基づいて決めることで、識別符号が一意に定まる。ここでは併結処理を説明するために、自編成の識別符号をａとする。照明制御装置及び照明装置には予めスイッチなどで車両編成毎に一意に決まる識別符号が与えられる。このスイッチが識別符号蓄積部に相当する。図１に示すように照明制御装置及び照明装置間で無線による情報のやり取りをおこなうために、それぞれに無線の通信手段が備えられている。

図２は照明制御装置の構成図である。車両情報設定部３１では照明情報のデータの入力と照明指令の内容の表示などが行われる。また連結器から他編成の併結の有無を示す信号が車両情報設定部３１へ送られて来る。照明装置へ送られる照明指令情報は、図２の最下部にある調光／調色制御データ生成部２１によって、入力された照明情報のデータに基づいて生成される。ここで調光とは照明の輝度を制御して環境の照度を変えることを言い、調色とは、３原色の割合を変えて色度を変えることを言う。環境に合わせて車両内の明るさと色具合を調整して快適な環境を提供するためである。

識別符号設定部としての識別ＩＤ・暗号化情報設定部２２には、列車編成を判別する識別符号としての識別ＩＤが設定されている。識別ＩＤは、編成番号等に基づいて予めディップスイッチなどで列車編成毎に一意に決まるＩＤが与えられる。また、識別ＩＤ・暗号化情報設定部２２は、調光／調色に関する照明指令情報や後述する送信用ＩＤを暗号化するための情報が設定されている。

調光／調色制御データ生成部２１では外部からの設定情報に基づいて調光／調色制御データを生成する。生成された調光／調色制御情報は、識別ＩＤ（識別符号）暗号化情報設定部２２で暗号化され、さらに多重化・パケット化回路２５で送信に適したパケットにされる。

暗号化されたパケットはメモリ回路２４へ送られ蓄積される。メモリは別に用意しても良いが、ＣＰＵに内蔵されるものを用いても良い。メモリに蓄えられてパケットは変調回路２５で適宜な搬送波を変調して送信回路から外部へアンテナ２７を介して送信される。搬送波は、電波でも光でも良い。搬送波が光の場合はレンズなどの光学系がアンテナ２７となる。

メモリ回路２４は、多重化・パケット化部２３が生成した各種送信情報を蓄積する。変調回路２５は、メモリ回路２４に蓄積された各種送信情報を読み出して、適宜な搬送波に変調する。送信／受信切替回路２６は、アンテナ２７からの送信または受信を制御回路３０の制御により切り替える。送信の場合は、変調回路２５で変調された信号をアンテナ２７に出力して、照明装置３に送信する。受信の場合は、アンテナ２７が受信した信号を復調回路２９に出力する。

タイミング生成部２８は、メモリ回路２４の読み出しタイミングや、変調回路２５の変調タイミング等を制御する。これらのタイミングは、予め定めた一定周期（一定時間間隔）やランダムな周期で行われる。なお、ランダムな周期とは上限と下限が設定された範囲内におけるランダムな値に基づく周期である。

復調回路２９は、アンテナ２７が受信した信号を復調する。制御回路３０は、復調回路２９で復調された信号から照明装置３等からの送信情報を受信し、受信した情報に基づいてメモリ回路２４や、変調回路２５等を制御する。

判定回路・制御回路３０は復調回路で得られた情報を判定して、変調、復調を制御する部分である。例えば、パケットのＳＴＸにある情報種別ビットを参照して、Ｔｅｘｔ中のビット列が暗号化されているか否かを判別する。暗号化されている場合は識別符号を鍵として暗号を復号する。また、各種タイマーの設定やオーバーフローを監視する。これらの機能はハードウエアとして用意しても良いし、プログラムとしてソフト的に実現しても良い。

上記に説明した、多重化・パケット化部２３と、メモリ回路２４と、変調回路２５と、送信／受信切替回路２６と、アンテナ２７と、タイミング生成部２８と、復調回路２９と、が制御装置の通信手段を構成する。

照明制御装置１から送信する各種情報は、暗号化されて送信に適した形式のパケットにされる。暗号化のキーは任意であるが、一意に決まる識別符号を暗号化のキーとして用いることで、暗号解読を行う照明装置へ暗号キーを送付する手間が省ける。以上の処理はデジタル的に行うので、ＣＰＵを用いたり専用の処理用のＬＳＩを使うことが好ましい。

図３に調光照明指令情報や識別符号設定情報を構成するパケットの伝送フレームフォーマットの例を示す。図３に示した伝送フレームフォーマットは、先頭からＳＴＸ、Ｔｅｘｔ、ＥＴＸ、ＳＵＭの順に並んでいる。ＳＴＸは、フレームの先頭を示し、８ビットで構成されている。Ｔｅｘｔは、送信データを示し、１２８ビットで構成されている。ＥＴＸは、Ｔｅｘｔの終端を示し、８ビットで構成されている。ＳＵＭは、チェックサムを示し、１６ビットで構成されている。Ｔｅｘｔの中に暗号化された情報が設定される。

上述した構成の照明制御装置２は、電源投入やリセットにより動作が開始された後、識別ＩＤ・暗号化情報設定部２７に設定されている識別符号を用いて暗号化を行い、パケットを多重化・パケット化部２５で生成し、メモリ回路２４に蓄積する。その後、タイミング生成部２８が生成したタイミングにしたがって、当該パケットがメモリ回路２４から読み出されて、変調回路２５で変調され送信回路で増幅されアンテナ２７から送信される。

次に、照明装置について図４の構成図を用いて説明する。（Ａ）は調光のみの場合、（Ｂ）は色の異なる発光部を制御して色度を調節する調色の場合である。照明装置は常時は送信／受信切替回路４２により受信モードになっていて外部からの信号を待っている。受信された信号は復調回路でデジタル信号としての復調に使われる暗号解読のためのキーは暗号化情報設定部から得られ、有意なデジタルデータとしてパケットデータが再生される。（Ａ）では、色度を保持した状態で全色のＬＥＤの輝度が同時に制御される。（Ｂ）では、色の異なるＬＥＤがそれぞれ目的の色度を実現するように制御される。

まず図４（Ａ）の構成を説明する。図４（Ａ）は調光のみが行える照明装置３の構成である。照明装置３は、アンテナ４１と、送信／受信切替回路４２と、復調回路４３と、調光回路４４と、発光部４５と、各種情報設定部４６と、変調回路４７と、遅延回路４８と、を備えている。

識別符号格納部としての各種情報設定部４６は、予め設定される識別符号（識別ＩＤ）が格納されるメモリ等の識別符号格納部を有している。各種情報設定部４６は、識別ＩＤ・暗号化情報設定部４６と同様に暗号キー等も設定される。

送信／受信切替回路４２は、アンテナ４１からの送信または受信を切り替える。送信の場合は、変調回路４７で変調された信号をアンテナ４１に出力して、照明制御装置２や他の照明装置３に送信する。受信の場合は、アンテナ４１が受信した信号を復調回路４３に出力する。

復調回路４３は、アンテナ４１が受信した信号を復調するとともに暗号化されていた場合は暗号を復号化する。調光回路４４は、復調回路で復調された調光に係る照明指令情報から取得した調光／調色制御データに基づいて調光を行う。発光部４５は、例えばＬＥＤで構成され、調光回路４４の制御により輝度が調節（調光）される。

遅延回路４８は、復調回路４３が復調し、復号化した調光に係る照明指令情報や識別符号中継送信するための送信タイミングを調整する。つまり、遅延回路４８は、タイミング生成部２８と同様に、変調回路４７の変調タイミングを制御する。このタイミングは、タイミング生成部２８と同様に、予め定めた一定周期（一定時間間隔）やランダムな周期で行われる。変調回路４７は、遅延回路４８で遅延された情報を暗号化及び再変調してアンテナ４１から送信する。照明装置からの中継送信がランダムな遅延時間を経て行わるので他の照明装置との送信と衝突する確率を下げることができる。

次に図４（Ｂ）の構成を説明する。図４（Ｂ）は調光と調色が行える照明装置３の構成である。図４（Ａ）とは、調光回路（Ａ）、（Ｂ）と、発光部（Ａ）、（Ｂ）がそれぞれ設けられている点が異なる。

図４（Ｂ）に示した構成は、調色、即ち色度を変えることができるため、複数色（図では２色）それぞれに対応して調光回路（Ａ）、（Ｂ）と、発光部（Ａ）、（Ｂ）が設けられている。そして、調光照明指令情報から取得した調光／調色制御データに基づいて色度をそれぞれ変更する。

上記に説明したアンテナ４１と、送信／受信切替回路４２と、復調回路４３と、遅延回路４８と、変調回路４７と、が照明装置の通信手段を構成する。

上述した構成の照明装置３は、動作開始後にアンテナ４１で受信した信号から自身の識別符号蓄積部に蓄えられた識別符号により暗号を解読して、自身の点灯状態を照明指令情報に従って設定する。自身の識別ＩＤと一致する調光に係る照明指令情報の調光／調色制御データに基づいて調光回路４４等で発光部の輝度や色度を調節して調光や調色を行うとともに、調光に係る照明指令情報、送信用ＩＤなどを自身の識別符号で暗号化して再度変調してアンテナ４１から送信する（照明指令情報を中継送信する）。受信した照明指令情報

（照明制御装置の主処理フロー）
次に、照明制御装置２の主動作を図５に示すフロー図で説明する。電源やリセットで動作を開始する（ＳＣ００）と初期設定の後は点灯情報の送信を繰り返す。動作を開始すると予め識別符号を設定された識別符号蓄積部から識別符号（識別ＩＤ）ａの読み込みを行う（ＳＣ１０）。符号蓄積部は、ロータスイッチやディップスイッチなどのハードでも良いが、ＲＯＭのようなソフト的な情報でも良い。ソフト的な書き込みの場合は、識別符号の書き込みモードを指定して、点灯制御装置の外部から有線或いは無線で情報を送ることで実現できる。この場合は識別ＩＤ設定用のパケットを用いる。

次に、送信回数を制御するための受信済みＩＤを蓄える所定回数分のメモリの初期化（ＳＣ２０）と送信用ＩＤを所定回数分を保持するメモリを初期化する（ＳＣ３０）。この所定回数は、照明装置による中継送信がループを形成しないように、照明制御装置と照明装置で構成されるネットワークにパケットが滞留する時間から算出される。

次に、制御に必要な各種フラグ類を初期化する（ＳＣ４０〜ＳＣ６０）。具体的には、併結フラグ＝ＦＡＬＳＥ，併結対象決定フラグ＝ＦＡＬＳＥ，併結対象の識別ＩＤ＝ｎｕｌｌ、定期送信フラグ＝ＦＡＬＳＥ，指令情報受信フラグ＝ＦＡＬＳＥに設定する。また照明指令情報を初期状態に設定する。初期状態では、例えば、照明色を電球色として調光率を１００％に設定する。これがデフォルトの点灯状態である。ここまでが、初期設定動作である。

次に、定期的な動作について説明する。送信を所定の時間毎に行うために初期値で送信用タイマをセットしてスタートする（ＳＣ７０）。カウントアップタイマの場合、オーバーフローするまでのクロック数を引いた値をセットすることになる。具体的な値としては数１００ｍｓ、例えば２００ｍｓを想定している。この値は無線で全編成へ情報が伝達される距離に依存する。多少ランダムな間隔で送信する場合はカウントアップタイマにセットする値をランダムに変えることになる。

次に後述する併結対象決定処理（ＳＣ８０）を行うが、併結対象決定処理で他編成の照明制御装置との無線による交信が有るので受信割り込みを併結対象決定処理を実行する間は禁止して（ＳＣ７５）、併結対象決定処理が終了後に受信割り込みを許可する（ＳＣ８５）。

照明制御装置には外部からの照明に関する指示が入力される入出力手段が備えられていて、ＬＥＤの点灯状態を指示する照明指令入力がされるか否かを判別する（ＳＣ９０）。外部から操作された場合（Ｙｅｓ）は定期的に送信フラグ＝ＴＲＵＥに設定し（ＳＣ１００）し、照明明指令情報を操作で指定された内容に設定する（ＳＣ１１０）。また、制御装置が操作されていない場合は、ＳＣ１１０とＳＣ１１０をスキップする。

次に、送信用タイマｔｓがオーバーフローしているか否かを判別する（ＳＣ１２０）。送信用タイマがオーバーフローすることで、送信準備に入る（Ｙｅｓ）。オーバーフローしていないときは、まだ、送信の時期では無いので、制御装置への入力を監視する（ＳＣ９０）へ戻る。

送信準備に入れるか否かを定期的に送信フラグがＴＲＵＥか否かを判別して、定期的に送信フラグがＴＲＵＥでない（Ｎｏ）場合は指令情報受信フラグを調べ指令情報受信フラグ＝ＴＲＵＥであれば処理を終わりＳＣ６０へ戻る。また指令情報受信フラグ＝ＴＲＵＥでない（Ｎｏ）場合は、定期的に送信が行われていないことになり、このことを照明制御装置の入力手段の表示部へ表示して外部へ警告する。

定期的送信フラグがＴＲＵＥの場合（Ｙｅｓ）は送信用ＩＤをランダムな値に生成する（ＳＣ１４０）。定期的送信フラグがＴＲＵＥであるのは、この制御装置がマスターとして全編成の照明制御を行う権利を有していることを意味する。マスター権は、複数の照明制御装置が存在する場合に電源投入後に最初に照明に関する情報が外部から入力された照明制御装置に与えられる。この送信用ＩＤで後述する照明装置で照明指令情報が中継送信される際に一度送ったパケットが所定の回数以上、例えば２回以上は送られる事の無いように制御するために使われる。次に、識別ＩＤ＝ａを基に照明に係る指令情報、識別ＩＤ，送信用ＩＤの暗号化処理を行い、自編成用の暗号化情報を生成する（ＳＣ１５０）。暗号化のキ―は編成符号を識別符号に用いて他の列車の照明制御システムと重ならないものを選ぶ。

他装置との衝突を回避するためにランダムな待ち時間で待機する（ＳＣ１６０）。所定の時間経過後に、パケット化されたデータを送信する（ＳＣ１７０）。パケットの形式は例えば図３に示すようなものを用いる。図３のＴｘｔの部分に１２８ットビットの情報を載せる。情報の内容は、暗号化された照明指令情報、識別符号、送信用ＩＤである。送信後は指令情報に合わせて制御装置の表示内容を変更する（ＳＣ１８０）。

次に、併結対象決定フラグ＝ＴＲＵＥか否かを調べる（ＳＣ１９０）。ＴＲＵＥで無い（Ｎｏ）場合は、処理を終了してＳＣ６０へ戻る。併結対象決定フラグ＝ＴＲＵＥの場合は、識別対象決定処理で取得した他編成の識別ＩＤ＝ｘを基に、照明に係る指令情報、識別ＩＤ＝ｘ，送信用ＩＤの暗号化情報を生成する（ＳＣ２１０）。

その後、ランダムな時間遅延を実施（ＳＣ２２０）してから併結対象用の暗号化情報を指令送信（ＳＣ２３０）して処理を終了し、ＳＣ６０へ戻り定期的に動作を行う。

（照明制御装置の併結対象決定処理のフロー）
図６に示す照明制御装置の併結対象処理のフロー図を用いて、併結対象決定処理の詳細を説明する。図５の主フローのＳＣ８０の詳細内容である。動作を開始（ＳＨ００）後に、照明制御装置が置かれた先頭車（運転室）に他編成が併結されているか否かをポーリングで調べる（ＳＨ１０）。他編成の併結の有無は連結器等を介した信号により知ることができる。

他編成の締結が無い（Ｎｏ）場合は、併結処理を終了して主処理のフローのＳＣ８５へ戻る。併結されている（Ｙｅｓ）場合は、現在併結フラグ＝ＴＲＵＥに設定する。次に過去締結フラグ＝ＦＡＬＳＥを調べる。過去締結フラグ＝ＦＡＬＳＥ（Ｙｅｓ）の場合は、今回の締結処理が初めてということで併結経過時間を計測するタイマを開始する（ＳＨ４０）。また、過去締結フラグ＝ＦＡＬＳＥ（Ｎｏ）の場合は、今回の処理が初めてではないのでタイマについての処理は行わない。併結経過時間タイマは、分割状態から併結状態に切り替わった時点から計測を開始する。

過去締結フラグ＝現在締結フラグに設定して次回の処理に備える。

次に併結対象決定フラグ＝ＦＡＬＳＥか否かを調べる（ＳＨ６０）。併結対象決定フラグ＝ＦＡＬＳＥ（Ｎｏ）の場合はすでに併結決定処理が行われたので併結対象決定処理を終了する。

併結対象決定フラグ＝ＦＡＬＳＥ（Ｙｅｓ）の場合はまだ併結対象決定処理が行われていないので他編成への問い合わせなどの併結対象決定処理へ移行する。

先ず、周囲の他編成の照明制御装置に識別ＩＤ及び併結経過時間を問い合わせる（ＳＨ７０）。この問い合わせは、識別ＩＤが不明なので、暗号化せずに行う。暗号化の有無を示すフラグをパケットのＳＴＸに含めても良い。他編成からの応答が無い（Ｎｏ）場合は、連結器からの併結に関する情報に誤りが有るので連結器の異常を制御装置に表示する（ＳＨ１６０）。その後、現在併結フラグ＝ＦＡＬＳＥ，併結対象決定フラグ＝ＦＡＬＳＥ，併結対象の識別ＩＤ＝ｎｕｌｌ、併結経過時間用タイマを停止する。

他編成からの応答が有る（Ｙｅｓ）場合に応答の識別ＩＤ（ｉ），併結経過時間ｔａ（ｉ）、電波強度ＲＳＳ（ｉ）をメモリへ格納する。応答が複数の場合はそれぞれに番号（ｉ）を付与してメモリへ格納する。

複数の応答が有る場合は、どの応答が自編成に併結されているのかを判別する必要が有る。検討した結果２重の判別を行うことで他編成の識別の確実性が図れることが分かった。先ず、自装置の併結経過時間を図るタイマｔと他装置からの応答で得られる併結経過時間ｔａ（ｉ）の差が所定の値δよりも小さいものが有るか否かを調べる（ＳＨ１００）。無い（Ｎｏ）場合は、再度の問い合わせを行うためにＳＨ７０へ戻る。ここでδは実験的に定める。

併結経過時間ｔａ（ｉ）の差が所定の値δよりも小さいものが有る（Ｙｅｓ）場合は、併結経過時間に最も近い応答を行った編成を併結対象として判定する（ＳＨ１１０）。また、併結経過時間ｔａ（ｉ）の差が所定の値δよりも小さい複数の応答が有る場合は受信電波強度ＲＳＳ（ｉ）が最も高い応答を返した編成を締結対象と判定する（ＳＨ１２０）。受信電波強度は通信手段の受信部から容易に得ることができる。

決定した締結対象の編成の識別ＩＤを格納したメモリから読みだして他編成の識別ＩＤ＝ｘとして設定する（ＳＨ１３０）。

以上で、併結対象が決まったので併結対象決定フラグ＝ＴＲＵＥに設定し（ＳＨ１４０）、併結対象処理を終了する（ＳＨ１５０）。

（制御装置の受信割り込み処理フロー）
制御装置の受信割り込み処理のフローを示す図７を使い、処理内容の詳細を説明する。
信号を受信するとそれが他編成からの問い合わせか否かを調べる（ＳＷ１０）。受信した信号が、問い合わせか或いは照明指令信号かの判別は、パケットのＳＴＸへフラグを立てて判別ができる。受信した信号が、他編成からの問い合わせである（Ｙｅｓ）場合は、現在併結フラグ＝ＴＲＵＥか否かを調べる（ＳＷ２０）。この現在併結フラグは連結器からの信号により決められる。

現在併結フラグ＝ＴＲＵＥで無い（Ｎｏ）場合、ＳＷ５０へ移行し処理を終える。現在併結フラグ＝ＴＲＵＥである（Ｙｅｓ）場合は併結対象決定フラグ＝ＦＡＬＳＥか否かを調べる。併結対象決定フラグ＝ＦＡＬＳＥで無い（ＮＯ）場合、つまり既に併結決定処理が終わっている場合は、受信割り込み処理が不要なので処理を終了するべくＳＷ５０へ飛ぶ。

併結対象決定フラグ＝ＦＡＬＳＥで有る（Ｙｅｓ）場合、まだ、併結対象決定処理がされていなので、応答として自編成の識別ＩＤと併結経過時間を送信する（ＳＷ４０）。この送信は暗号化せずに行う。

他編成からの問い合わせで無い（Ｎｏ）の場合、次に、暗号化情報かを調べ（ＳＷ６０）、暗号化情報で無い（Ｎｏ）場合は受信割り込み処理を終了する。暗号化情報で有る（Ｙｅｓ）場合は、暗号化情報を復号し、照明指令情報、識別ＩＤ，送信用ＩＤを取りだす（ＳＷ７０）。送信用ＩＤは受信する度に新たにメモリへ蓄積しておき、今回の送信用ＩＤが過去の数回分、例えば５回分と一致するか否かを調べる（ＳＷ９０，ＳＷ１００）。過去の送信用ＩＤと何れかと今回の送信用ＩＤが一致する（Ｎｏ）場合、受信割り込み処理を終了する。過去の送信用ＩＤと何れかと今回の送信用ＩＤを対比するのはマスターである制御装置が、照明装置経由での情報を受信する場合に対応するためである。

過去の送信用ＩＤの何れかと今回の送信用ＩＤが一致しない（Ｙｅｓ）場合、記録されている一番古い送信用ＩＤを消去して新しい受信済みＩＤ＝新たな送信用ＩＤに設定する（ＳＷ１１０）。また、照明に係る指令情報を受信した内容に設定する（ＳＷ１２０）。さらに指令情報に合わせて制御装置の表示内容を変更する（ＳＷ１３０）。さらに、定期送信フラグ＝ＦＡＬＳＥに設定する。定期送信フラグ＝ＦＡＬＳＥの設定はこの制御装置が定期送信をしないことを意味する。そして、指令情報受信フラグ＝ＴＲＵＥに設定して情報を受信したことを記録する。

ここで、編成の中に２つの先頭車両が有り２つの照明制御装置が存在する場合が有るので、併結対象決定フラグ＝ＴＲＵＥか否かを調べ（ＳＷ１７０）、ＴＲＵＥで無い（Ｎｏ）の場合は併結された編成が無いので受信割り込み処理を終了する。

また、併結対象決定フラグ＝ＴＲＵＥの場合は他編成向けに、識別ＩＤ＝ｘを基に、照明に係る指令情報、識別ＩＤ＝ｘ，送信用ＩＤの暗号化情報を生成する（ＳＷ１９０）。そしてランダムな時間遅延を実施（ＳＷ２００）して併結対象用の暗号化情報を送信する（ＳＷ２１０）。

（照明装置のフロー）
照明装置の動作を示す図８のフローチャートを用いて、照明装置の動作の詳細を説明する。ＳＲ００からＳＲ５０までは初期設定である。照明装置の動作は電源投入から始まる受信割り込み（ＳＲ００）から始まる。鉄道車両の場合、全車両が同時に電源投入されるので、車両に設置された全ての照明装置が初期設定の動作を同時に行う。電源が投入さると識別符号（ＩＤ）の読み込みを行い（ＳＲ１０）、受信済ＩＤを初期化する（ＳＲ２０）。また、点灯状態を初期状態に設定する（ＳＲ３０）。照明指令の情報が来るまでは、照明装置は初期状態で点灯することになる。次に、指令情報受信フラグをＦＡＬＳＥに設定する（ＳＲ４０）。そして、受信タイマｔ_Rを初期値にセットしてスタートさせる（ＳＲ５０）。

次に、暗号化情報の受信をしているか否かを判別する（ＳＲ６０）。暗号化情報を受信していれば暗号化情報を複合して、照明に係る指令情報、識別ＩＤ，送信用ＩＤを取り出す（ＳＲ７０）。

取り出した識別ＩＤと自装置へ設定されている識別ＩＤとが同じか否かを判別する（ＳＲ８０）。

次に、重複送信を避ける判断のために今回受信した送信用ＩＤと過去５回分の受信済みの送信用ＩＤとの一致を調べる（ＳＲ９０）。この５回という数字は、全車両に同じ送信用ＩＤの情報が滞留する最大時間を超えるように選ばれる。今回受信した送信用ＩＤと過去５回分の受信済みの送信用ＩＤとが一致しない場合は新しい暗号化情報と判断して受信済みＩＤを今回受信した送信用ＩＤに設定する（ＳＲ１００）。５回分のメモリーの中で古いものが削除されて書き換えられていくことになる。

受信の処理が終わるので指令情報受信フラグをＴＲＵＥに設定する（ＳＲ１１０）。

ＳＲ６０、ＳＲ８０，ＳＲ９０で、Ｎｏの場合はは全てＳＲ１２０以降の送信動作へ移行する。

受信用タイマは暗号化情報が所定の時間毎に繰り返し送信されていることを確認するために設けられている。初期設定でスタートした受信用タイマｔ_Rがオーバーフローしたか否かを判別する（ＳＲ１２０）。オーバーフローしている場合は、ＳＲ１３０以降の処理へ移行する。オーバーフローしていない場合は、ＳＲ６０の受信処理へ戻る。

送信を定期的に行うために初期値にて受信用タイマｔ_Rをスタートさせる。次に指令情報受信フラグを調べ、ＴＲＵＥであれば指令情報を受け取る受信処理が行われたと判断して点灯状態を指令情報に設定する（ＳＲ１５０）。

次に受信した暗号化情報を中継送信する。複数の照明装置が同時に発信することを避けるためにランダムな時間遅延を実施する（ＳＲ１６０）。

遅延時間の経過後に暗号化情報を送信する（ＳＲ１７０）。これで、暗号化情報を受信して、中継送信するという一連の動作が終了するので指令情報受信フラグをＦＡＬＳＥに設定する（ＳＲ１８０）。

また、ＳＲ１６０で指令情報受信フラグ＝ＴＲＵＥで無い場合は、点灯状態初期情報に設定（ＳＲ２１０）して、受信割り込み処理を終了する（ＳＲ５０）。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更は追加があっても本発明の範囲に含まれる。

１ 照明制御システム
２ 照明制御装置
３ 室内灯（照明装置）
２１ 調光／調色制御データ生成部
２２ 識別ＩＤ（識別符号）、暗号化情報設定部
２３ 多重化・パケット化
２４ メモリ回路
２５ 変調回路
２６ 送信／受信切替回路
２７ アンテナ
２８ ランダム周期又は一定周期タイミング生成部
２９ 復調回路
３０ 判定回路、制御回路
３１ 車両情報設定部
４１ アンテナ
４２ 送信／受信切替回路
４３ 復調回路
４４ 調光回路
４５ 発光部
４６ 識別ＩＤ、暗号化情報設定部
４７ 変調回路
４８ 遅延回路
４９ 調光回路
５０ 発光部

Claims (8)

1. 列車に備えられる照明制御システムであって、
   列車編成を判別する識別符号ａが蓄積された識別符号蓄積部、無線通信手段及び照明指令入力が入力されると共に照明指令情報を表示する入出力手段を有する少なくとも１つの照明制御装置、及び前記識別符号蓄積部及び前記無線通信手段を有し、前記照明制御装置により制御される複数の照明装置が備えられ、動作開始後に以下の動作をすることを特徴とする照明制御システム。
   ア）前記照明制御装置及び前記複数の照明装置において前記識別符号蓄積部から識別符号ａが読み込まれると共に、前記照明制御装置において照明指令情報が予め定められた初期状態に設定され、前記複数の照明装置において点灯状態が予め定められた初期状態に設定される。
   イ）前記照明制御装置が、他編成との併結状態を判別し、他編成が併結されている場合は併結対象決定処理を行い、併結対象の識別符号ｘを取得する。
   ウ）前記照明制御装置が、前記照明制御装置への照明指令入力の有無を判別し、入力が有る場合は前記照明指令情報を前記照明指令入力の内容に設定する。
   エ）前記照明制御装置が、前記照明指令情報及びランダムに生成された送信用ＩＤの、前記識別符号ａを基にした暗号化情報を生成して照明指令信号とし、前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
   オ）前記照明制御装置が、前記照明指令情報及び前記送信用ＩＤの、識別符号ｘを基にした暗号化情報を生成し照明指令信号として前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
   カ）前記照明指令信号を受信した各前記照明装置が、前記識別符号と自らに予め与えられた識別符号との判別を行い、それぞれの符号が一致した場合に、前記照明指令情報の内容に基づいて自らの点灯状態を設定し、所定の時間毎にランダムな時間経過後に、受信した前記照明指令信号を中継送信する。
2. 前記併結対象決定処理において、他編成への併結経過時間の問いかけに対して他編成の照明制御装置から複数の応答が有る場合に以下の動作を行う請求項１に記載の照明制御システム。
   ア）自身の併結経過時間に最も近い併結経過時間を応答した編成を自身の併結対象として決定する。
   イ）アにおける併結対象が複数ある場合は最も信号強度の強い編成を自身の併結対象として決定する。
3. 前記照明制御装置による前記併結対象決定処理及び前記照明指令信号の前記指令送信が所定の時間毎に定期的に行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明制御システム。
4. 前記照明装置において、前記照明指令信号の受信が所定の時間毎に行われなくなった場合に、点灯状態を前記初期状態に設定することを特徴とする請求項３に記載の照明制御システム。
5. 前記中継送信が前記送信用ＩＤの変わる度に行われることを特徴とする請求項1乃至４の何れかに記載の照明制御システム。
6. 列車編成を判別する識別符号が蓄積された識別符号蓄積部及び無線通信手段を有する照明制御装置であって、以下の動作をすることを特徴とする照明制御装置。
   カ）前記識別符号蓄積部から識別符号ａが読み込まれると共に、前記照明制御装置において照明指令情報が予め定められた初期状態に設定される。
   キ）前記照明制御装置が、他編成との併結状態を判別し、他編成が併結されている場合は併結対象決定処理を行い、結対象の識別符号ｘを取得する。
   ク）前記照明制御装置が、前記照明制御装置への照明指令入力の有無を判別し、入力が有る場合は前記照明指令情報を前記照明指令入力の内容に設定する。
   ケ）前記照明制御装置が、所定の時間毎に前記照明指令情報及びランダムに生成された送信用ＩＤの、前記識別符号ａを基にした暗号化情報を生成して照明指令信号とし、前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
   コ）前記照明制御装置が、所定の時間毎に情報及び前記送信用ＩＤの、識別符号ｘを基にした暗号化情報を生成し照明指令信号として前記無線通信手段によりランダムな時間経過後に指令送信する。
7. 前記併結対象決定処理において、他編成への併結経過時間の問いかけに対して複数の応答が有る場合に以下の動作を行う請求項６に記載の照明制御装置。
   ア）自身の併結経過時間に最も近い併結経過時間を応答した編成を自身の併結対象として決定する。
   イ）アにおける併結対象が複数ある場合は最も信号強度の強い編成を自身の併結対象として決定する。
8. 列車編成を判別する識別符号が蓄積された識別符号蓄積部及び無線の通信手段を有する、照明装置であって、動作開始後に以下の動作をすることを特徴とする照明装置である。
   ア）前記識別符号蓄積部から識別符号ａが読み込まれると共に点灯状態が予め定められた初期状態に設定される。
   イ）照明指令信号を受信し、そこに含まれる識別符号と自らに予め与えられた識別符号との判別を行い、それぞれの符号が一致した場合に、前記照明指令信号に含まれる照明指令情報の内容に基づいて自らの点灯状態を設定し、ランダムな時間経過後に受信した前記照明指令信号を中継送信する。

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