JP6561332B2 - 列車通信システム - Google Patents

Description

本開示は、小電力無線を用いて互いに連結されている２両の車両間の通信を行う列車通信システムに関する。

特許文献１には、車両間の通信に複数の経路を有する無線通信を用いた列車車両間通信システムが開示されている。

特開２０１２−４８６３号公報

本開示は、適切な無線接続を確立できる列車通信システムを提供する。

本開示における列車通信システムは、小電力無線を用いて互いに連結されている２両の車両間の無線通信を行う列車通信システムである。列車通信システムは、２両の車両間において互いに対向する２つの連結面の一方の連結面に設けられる第１の機器と、一方の連結面に設けられる第２の機器と、２つの連結面の他方の連結面に設けられる第３の機器と、他方の連結面に設けられる第４の機器と、を備える。第１の機器と第３の機器とは、対向して配置される。第２の機器と第４の機器とは、対向して配置される。第１の機器、第２の機器、第３の機器および第４の機器のそれぞれは、第１から第４の機器による無線接続を確立していない場合、第１から第４の機器による無線通信に用いる通信チャネルの切り替え、または、親機または子機の切り替え、の少なくとも１つを行う。

図１Ａは、実施の形態１に係る列車通信システムの概要を説明するための概略図である。 図１Ｂは、図１Ａの破線で囲まれた部分を拡大した拡大図である。 図２は、実施の形態１に係る列車通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 図３は、切り離されている２両の車両を近づけた場合に生じる課題について説明するための図である。 図４は、切り離されている２両の車両を近づけた場合に生じる課題について説明するための図である。 図５は、実施の形態１に係る各機器が通常モードの場合の動作を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１に係る各機器がチャネル切り替えモードの場合の動作を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態２に係る各機器が通常モードの場合の動作を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態２に係る各機器が親機または子機切り替えモードの場合の動作を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態３に係る列車通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態３に係るコントローラが各機器を編成チャネル切り替えモードで動作させる場合のフローチャートである。 図１１は、実施の形態３に係るコントローラが各機器を編成切断チェックモードで動作させる場合のフローチャートである。 図１２は、変形例１に係る通信チャネルを統一する処理について説明するための図である。 図１３は、変形例２に係る通信チャネルを統一する処理について説明するための図である。 図１４は、変形例３に係る通信チャネルを統一する処理について説明するための図である。 図１５は、変形例４に係る通信チャネルを統一する処理について説明するための図である。 図１６は、変形例５に係る列車通信システムの構成の一例を示すブロック図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
以下、図１〜図６を用いて、実施の形態１を説明する。

［１−１．構成］
列車通信システムは、２両以上の車両が互いに連結されている車両間の通信を行う通信システムである。

図１Ａは、実施の形態１に係る列車通信システムの概要を説明するための概略図である。図１Ａは、列車通信システムの全体を上面から見た場合を示している。図１Ｂは、図１Ａの破線で囲まれた部分を拡大した拡大図である。なお、以下の説明においては、第１の機器の一例として第１の親機１１１ａ、１１１ｂ、第２の機器の一例として第１の子機１１２ａ、１１２ｂ、第３の機器の一例として第２の親機１１３ａ、１１３ｂ、第４の機器の一例として第２の子機１１４ａ、１１４ｂを用いる。

図１Ａに示すように、列車通信システム１００は、２両以上の車両１１０ａ、１１０ｂ、・・・が互いに連結されて構成される列車１０１に設けられている。２両以上の車両１１０ａ、１１０ｂとは、先行車両と後続車両である。図１Ａにおいては、車両１１０ａが先頭であるので、車両１１０ａは、先頭車両とする。車両１１０ａの後続に連結される車両１１０ｂは、後続車両とする。列車通信システム１００は、第１の親機１１１ａ、１１１ｂ、・・・と、第１の子機１１２ａ、１１２ｂ、・・・と、第２の親機１１３ａ、１１３ｂ、・・・と、第２の子機１１４ａ、１１４ｂ、・・・とを備える。

ここで、車両１１０ａ、１１０ｂ、・・・それぞれの構成は、互いに同様の構成であるので、以下では、基本的に車両１１０ａについてのみ説明する。なお、車両１１０ｂの構成は、車両１１０ａの構成に付与している符号の末尾「ａ」を「ｂ」に読み替えることで同様に説明できる。

車両１１０ａには、第１の親機１１１ａと、第１の子機１１２ａと、第２の親機１１３ａと、第２の子機１１４ａとが設けられる。

より具体的には、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａは、車両１１０ａの前端側の連結面１１５ａに配置されている。第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａは、車両１１０ａの前端側の連結面１１５ａに配置される所定の支持部材によって支持されていてもよい。

第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａは、車両１１０ａの後端側の連結面１１６ａに配置されている。第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａは、車両１１０ａの後端側の連結面１１６ａに配置される所定の支持部材によって支持されていてもよい。

なお、連結面１１５ａ、１１６ａは、車両１１０ａの前方または後方を向いている面であり、車両１１０ａが他の車両と連結された場合に、他の車両の連結面と対向する面である。連結面１１５ａ、１１６ａは、平面であってもよいし、曲面であってもよい。

第１の親機１１１ａおよび第２の親機１１３ａは、親機として動作する。第１の子機１１２ａおよび第２の子機１１４ａは、子機として動作する。つまり、第１の親機１１１ａおよび第２の親機１１３ａのそれぞれは、子機として動作する機器と無線接続する。また、第１の子機１１２ａおよび第２の子機１１４ａのそれぞれは、親機として動作する機器と無線接続する。

各機器１１１ａ〜１１４ａは、図示しないが、例えば、プロセッサ、メモリ、およびアンテナにより実現される。各機器１１１ａ〜１１４ａは、メモリに予め記憶されているプログラムをプロセッサが実行することで親機または子機として動作する。なお、各機器１１１ａ〜１１４ａは、プロセッサおよびメモリの代わりに専用回路により親機または子機として動作してもよい。つまり、各機器１１１ａ〜１１４ａの動作は、ソフトウェアによって実現されてもよいし、ハードウェアによって実現されてもよい。

各機器１１１ａ〜１１４ａは、小電力無線を用いて無線接続された機器との間で無線通信を行う。なお、本実施の形態における小電力無線の通信距離は、機器が配置されている車両の反対側の機器、および、連結されている車両のさらに奥側で連結されている車両の機器と無線接続されない通信距離である。例えば、図１Ｂに示すように、車両１１０ａと車両１１０ｂとの間は、所定の間隔ｄ１（例えば、０．５〜１ｍ）を空けて連結部１５０により連結されている。このため、小電力無線の通信距離は、少なくとも所定の間隔ｄ１以上であり、かつ、車両の前後の長さ未満の通信距離であればよい。これにより、機器が配置されている車両の反対側の機器、および、連結されている車両のさらに奥側で連結されている車両の機器と誤って接続されることを低減できる。

また、図１Ｂに示すように、小電力無線（第２の親機１１３ａによる無線）は、所定の角度θ１（例えば６０度）の送受信指向角度範囲を有する。また、図示しないが、第１の親機１１１ｂを含む他の親機も、第２の親機１１３ａと同様に所定の角度θ１の送受信指向角度範囲を有する。このため、隣接する線路を走行する他の車両に設けられた機器と誤って接続されることを低減できる。

小電力無線による無線通信は、例えば、ミリ波帯の電波を用いた無線通信であって、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格により定義される無線通信（ＷｉＧｉｇ（登録商標））である。ＷｉＧｉｇには、４つの異なるチャネルＣＨ１〜ＣＨ４がある。本実施の形態では、４つのチャネルＣＨ１〜ＣＨ４のうち２つのチャネルＣＨ２、ＣＨ３を用いる場合について説明する。なお、小電力無線による無線通信は、電波強度を小さくしたＷｉ−Ｆｉ（登録商標）によっても実現可能である。しかし、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）は、駅などの様々な場所にホットスポットが存在し、かつ、スマートフォンやタブレット端末、ラップトップＰＣなど様々な機器に利用されている。このため、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）よりも誤って接続される可能性が低いＷｉＧｉｇ（登録商標）を利用する方が好ましい。

なお、通信チャネルは、上記のように周波数帯域を異ならせることにより複数のチャネルに分けてもよいし、偏波の振動方向を異ならせることにより複数のチャネルに分けてもよい。なお、偏波によって複数のチャネルに分ける場合には、例えば、水平偏波用のアンテナと、垂直偏波用のアンテナとを用いて、無線通信に使用するアンテナを切り替えることで通信チャネルを切り替えることが考えられる。

また、第１の親機１１１ａおよび第２の親機１１３ａは、車両１１０ａを上面から見たときに対角線上に並ぶように配置されている。同様に、第１の子機１１２ａおよび第２の子機１１４ａは、車両１１０ａを上面から見たときに、親機同士を結んだ対角線とは異なる対角線上に並ぶように配置されている。つまり、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａは、水平方向に異なる位置（地面から同じ高さであって異なる位置）に配置され、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａは、水平方向に異なる位置（地面から同じ高さであって異なる位置）に配置されている。

より具体的には、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａは、車両１１０ａの前方から見たときに、車両１１０ａの水平方向の中心からの距離が等しい位置であって、その中心に対して左右別々の位置に配置される。つまり、上面から見たときに、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａが配置されているそれぞれの位置を結んでできる線分の中点は、車両１１０ａの水平方向の中心を通る。

同様に、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａは、車両１１０ａの前方から見たときに、車両１１０ａの水平方向の中心からの距離が等しい位置であって、その中心に対して左右別々の位置に配置される。つまり、上面から見たときに、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａが配置されているそれぞれの位置を結んでできる線分の中点は、車両１１０ａの水平方向の中心を通る。

また、車両１１０ａの前方から見た場合に、第１の親機１１１ａが車両１１０ａの水平方向の中心に対して右（左）に配置されていれば、車両１１０ａの後方から見た場合の第２の親機１１３ａのその中心に対する位置は右（左）である。つまり、車両１１０ａの前方から見た場合の車両１１０ａの水平方向の中心に対する第１の親機１１１ａ左右の位置関係と、車両１１０ａの後方から見た場合の車両１１０ａの水平方向の中心に対する第２の親機１１３ａの左右の位置関係とは同一となる。

同様に、車両１１０ａの前方から見た場合に、第１の子機１１２ａが車両１１０ａの水平方向の中心に対して右（左）に配置されていれば、車両１１０ａの後方から見た場合の第２の子機１１４ａのその中心に対する位置は右（左）である。つまり、車両１１０ａの前方から見た場合の車両１１０ａの水平方向の中心に対する第１の子機１１２ａ左右の位置関係と、車両１１０ａの後方から見た場合の車両１１０ａの水平方向の中心に対する第２の子機１１４ａの左右の位置関係とは同一となる。

これにより、２両の車両を連結する場合に、一方の車両の前後が入れ替わった状態で他方の車両に連結されたとしても、一方の車両に配置される親機と、他方の車両に配置される子機とを対向した状態とすることができる。

具体的には、図１Ｂに示すように、互いに連結されている２両の車両１１０ａおよび車両１１０ｂの間では、車両１１０ａの後端側の連結面１１６ａに配置されている第２の親機１１３ａと、車両１１０ｂの前端側の連結面１１５ｂに配置されている第１の子機１１２ｂとが対向している。また、車両１１０ａおよび車両１１０ｂの間では、車両１１０ａの後端側の連結面１１６ａに配置されている第２の子機１１４ａと、車両１１０ｂの前端側の連結面１１５ｂに配置されている第１の親機１１１ｂとが対向している。

図２は、実施の形態１に係る列車通信システムの構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、車両１１０ａ内において構成されている車両内ネットワーク１２０ａは、第１の車両内ネットワーク１２１ａおよび第２の車両内ネットワーク１２２ａの２つの通信経路を有する。具体的には、第１の車両内ネットワーク１２１ａは、第１の子機１１２ａおよび第２の親機１１３ａが有線接続されることにより構成されている。また、第２の車両内ネットワーク１２２ａは、第１の親機１１１ａおよび第２の子機１１４ａが有線接続されることにより構成されている。

このように構成された車両１１０ａおよび車両１１０ｂが連結された場合、第２の親機１１３ａおよび第１の子機１１２ｂが互いに無線接続され、第２の子機１１４ａおよび第１の親機１１１ｂが互いに無線接続される。このため、複数の車両１１０ａ、１１０ｂ、・・・が連結されることで構成される列車通信システム１００全体においても、２つの通信経路が形成される。

図３および図４は、切り離されている２両の車両を近づけた場合に生じる課題について説明するための図である。

図３に示すように、列車通信システム１００において、２つの通信経路のそれぞれで使用される通信チャネルは、互いに異なる。例えば、第１の車両内ネットワーク１２１ａでは、チャネルＣＨ２を用いて無線通信を行い、第２の車両内ネットワーク１２２ａでは、チャネルＣＨ３を用いて無線通信を行う。つまり、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａの一方は、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａの他方が無線通信に用いる通信チャネルとは異なる通信チャネルを用いて無線通信を行う。また、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａの一方は、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａの他方が無線通信に用いる通信チャネルとは異なる通信チャネルを用いて無線通信を行う。

ここで、車両１１０ａおよび車両１１０ｂが切り離されており、互いに無線接続がされていない状態から、車両１１０ｂが車両１１０ａに近づいた場合を考える。

図３の例では、車両１１０ａおよび車両１１０ｂが近づいた場合、互いに対向した位置関係にある、第２の親機１１３ａおよび第１の子機１１２ｂが無線接続に用いる通信チャネルは、同一のチャネルＣＨ２である。また、同様に、互いに対向した位置関係にある、第２の子機１１４ａおよび第１の親機１１１ｂが無線接続に用いる通信チャネルは、同一のチャネルＣＨ３である。このため、図３の（ｂ）に示すように、第２の親機１１３ａおよび第１の子機１１２ｂの間でチャネルＣＨ２により無線接続が確立され、第２の子機１１４ａおよび第１の親機１１１ｂの間でチャネルＣＨ３により無線接続が確立される。

一方で、図４の例では、車両１１０ａおよび車両１１０ｂが近づいた場合、互いに対向した位置関係にある、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ｂが無線接続に用いる通信チャネルは、互いに異なるチャネルＣＨ２、ＣＨ３である。また、同様に、互いに対向した位置関係にある、第２の子機１１４ａおよび第２の親機１１３ｂが無線接続に用いる通信チャネルは、互いに異なるチャネルＣＨ３、ＣＨ２である。つまり、図４の例は、図３の例と比較して車両１１０ｂの前後が入れ替わった状態で車両１１０ａに連結しようとしている場合を示している。

このように、一方の車両１１０ｂの前後が入れ替わって逆になった場合、互いに対向した位置関係にある機器同士の親子関係は維持されるが、無線接続に用いる通信チャネルが互いに異なるため、このままでは無線接続することができない。

このため、一方の車両１１０ｂの前後が入れ替わって他方の車両１１０ａに連結しようとした場合であっても、対向した機器同士で無線接続を確立するための制御を行う必要がある。本実施の形態では、第１の親機１１１ａ、第２の親機１１３ａ、第１の子機１１２ａおよび第２の子機１１４ａのそれぞれは、それらの機器による無線接続を確立していない場合、それらの機器による無線通信に用いる通信チャネルの切り替えを行う。つまり、一方の車両１１０ｂの前後が入れ替わって対向している機器同士の通信チャネルが異なる場合には、各機器は、無線通信に用いる通信チャネルの切り替えを行うことで、互いに無線接続を確立する。

また、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａは、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａによる無線接続を確立していない場合、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａのそれぞれによる通信に用いる通信チャネルを同時に切り替えてもよい。同様に、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａは、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａによる無線接続を確立していない場合、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａのそれぞれによる無線通信に用いる通信チャネルを同時に切り替えてもよい。

つまり、車両１１０ａの前端（図４では左側）に配置されている機器同士の通信チャネルを同時に切り替え、車両１１０ａの後端に配置されている機器同士の通信チャネルを同時に切り替える。このため、前端に配置されている機器同士、または、後端（図４では右側）に配置されている機器同士で同じ通信チャネルに切り替わることを抑制できる。その結果、前端に配置されている機器同士、または、後端に配置されている機器同士で無線接続が確立されることを抑制できる。

［１−２．動作］
以上のように構成された列車通信システム１００について、その動作を以下に説明する。本実施の形態の列車通信システム１００では、通常モードとチャネル切り替えモードとを切り替えて動作する。

図５は、実施の形態１に係る各機器が通常モードの場合の動作を示すフローチャートである。図６は、実施の形態１に係る各機器がチャネル切り替えモードの場合の動作を示すフローチャートである。

本実施の形態の列車通信システム１００では、第１の親機１１１ａ、１１１ｂ、・・・と、第１の子機１１２ａ、１１２ｂ、・・・と、第２の親機１１３ａ、１１３ｂ、・・・と、第２の子機１１４ａ、１１４ｂ、・・・とのそれぞれが、独立して動作する。このため、以下では、第２の親機１１３ａの動作についてのみ説明する。同様の動作は、他の機器においても行われている。

通常モードについて、図５を用いて説明する。

通常モードでは、まず、第２の親機１１３ａは、無線接続されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。

第２の親機１１３ａは、無線接続されていると判定した場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、監視周期Ｔ１の時間だけ待機し（ステップＳ１２）、ステップＳ１１を繰り返す。監視周期Ｔ１は、例えば、数百ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃの時間である。

一方で、第２の親機１１３ａは、無線接続されていないと判定した場合（ステップＳ１１でＮｏ）、接続断検出期間Ｔ２の時間だけ待機する（ステップＳ１３）。接続断検出期間Ｔ２は、例えば、数百ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃの時間である。

次に、第２の親機１１３ａは、再び無線接続されているか否かを判定する（ステップＳ１４）。

第２の親機１１３ａは、無線接続されていると判定した場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、監視周期Ｔ１の時間だけ待機し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１に戻る。

このように、第２の親機１１３ａは、ステップＳ１４において、２回目の無線接続されているか否かの判定を行うことにより、１回目の判定（ステップＳ１１）において何らかの原因で一時的に無線接続が途切れ、その後に再接続された状態を排除している。つまり、第２の親機１１３ａは、２回目の無線接続されているか否かの判定を行うことにより、継続的に無線接続が途切れている状態以外の状態を排除している。なお、判定の回数は３回以上であってもよい。

一方で、第２の親機１１３ａは、無線接続されていないと判定した場合（ステップＳ１４でＮｏ）、チャネル切り替えモードへ移行し（ステップＳ１６）、通常モードを終了する。

例えば、図４の（ｂ）の場合には、第２の親機１１３ａは、第２の親機１１３ａに対向している第２の子機１１４ｂと通信チャネルが異なるため、無線接続が確立できない。このため、１回目の無線接続の判定（ステップＳ１１）および２回目の無線接続の判定（ステップＳ１４）において「Ｎｏ」と判定する。よって、この場合、第２の親機１１３ａは、通常モードからチャネル切り替えモード（ステップＳ１６）に移行する。

次に、チャネル切り替えモードについて、図６を用いて説明する。

チャネル切り替えモードでは、まず、第２の親機１１３ａは、現在使用している通信チャネルから別の通信チャネルに通信チャネルを切り替える（ステップＳ２１）。第２の親機１１３ａは、例えば、図４の（ｂ）の場合には、チャネルＣＨ２からチャネルＣＨ３に切り替える。

次に、第２の親機１１３ａは、切り替え周期Ｔ３の時間だけ待機する（ステップＳ２２）。切り替え周期Ｔ３は、ランダムに異なる時間である。切り替え周期Ｔ３は、例えば、１０ｓｅｃに１〜５ｓｅｃのランダムな時間を加えた時間（例えば、１１ｓｅｃ〜１５ｓｅｃ）である。

次に、第２の親機１１３ａは、無線接続されているか否かを判定する（ステップＳ２３）。

第２の親機１１３ａは、無線接続されていると判定した場合（ステップＳ２３でＹｅｓ）、通常モードへ移行し（ステップＳ２４）、チャネル切り替えモードを終了する。

一方で、第２の親機１１３ａは、無線接続されていないと判定した場合（ステップＳ２３でＮｏ）、ステップＳ２１に戻り、再び通信チャネルを切り替える。つまり、第２の親機１１３ａは、無線接続が確立されていない場合、通信チャネルの切り替えを周期的に行う。

そして、通信チャネルの切り替え周期Ｔ３は、ランダムに設定される時間である。

［１−３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、列車通信システム１００は、小電力無線を用いて互いに連結されている２両の車両１１０ａ、１１０ｂ間の無線通信を行うシステムである。列車通信システム１００は、第１の親機１１１ｂと、第１の子機１１２ｂと、第２の親機１１３ａと、第２の子機１１４ａとを備える。第１の親機１１１ｂは、２両の車両１１０ａ、１１０ｂ間において互いに対向する２つの連結面１１６ａ、１１５ｂの一方の連結面１１５ｂに設けられ、親機として動作する。第１の子機１１２ｂは、一方の連結面１１５ｂに設けられ、子機として動作する。第２の親機１１３ａは、２つの連結面１１６ａ、１１５ｂの他方の連結面１１５ｂに設けられ、親機として動作する。第２の子機１１４ａは、他方の連結面１１５ｂに設けられ、子機として動作する。第１の親機１１１ｂと第２の子機１１４ａとは、対向して配置され、第１の子機１１２ｂと第２の親機１１３ａとは、対向して配置される。第１の親機１１１ｂ、第２の親機１１３ａ、第１の子機１１２ｂおよび第２の子機１１４ａのそれぞれは、機器による無線接続を確立していない場合、それらの機器による無線通信に用いる通信チャネルの切り替えを行う。

これによれば、第１の親機１１１ｂ、第２の親機１１３ａ、第１の子機１１２ｂおよび第２の子機１１４ｂのそれぞれは、対向している相手の機器と無線接続が確立されていない場合には、通信チャネルの切り替えを行う。このため、相手の機器との無線接続を確立できる。また、一方の連結面１１６ａおよび他方の連結面１１５ｂのそれぞれに、親機１１３ａ、１１１ｂおよび子機１１４ａ、１１２ｂを配置している。このため、対応していない親機および子機の間で無線接続が確立される誤接続や、隣接する親機または子機からの電波が干渉することを抑制できる。よって、適切な無線接続を確立することができる。

また、本実施の形態において、第１の親機１１１ｂおよび第１の子機１１２ｂの一方は、第１の親機１１１ｂおよび第１の子機１１２ｂの他方が無線通信に用いる通信チャネルとは異なる通信チャネルを用いて無線通信を行う。第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａの一方は、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａの他方が無線通信に用いる通信チャネルはとは異なる通信チャネルを用いて無線通信を行う。

これによれば、隣接する無線経路において互いに異なる通信チャネルを用いているため、隣接する無線経路間で干渉や誤接続が発生することを効果的に低減できる。

また、本実施の形態において、第１の親機１１１ｂおよび第２の子機１１４ａは、互いに無線接続される。第１の子機１１２ｂおよび第２の親機１１３ａは、互いに無線接続される。

これによれば、対向する機器同士で無線接続が行われるため、容易に無線接続を確立することができる。

また、本実施の形態において、第１の親機１１１ｂおよび第１の子機１１２ｂは、水平方向に異なる位置に配置される。第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａは、水平方向に異なる位置に配置される。

これにより、２両の車両１１０ａ、１１０ｂを連結する場合に、一方の車両１１０ｂの前後が入れ替わった状態で他方の車両１１０ａに連結されたとしても、一方の車両１１０ｂに配置される親機と、他方の車両に配置される子機とを対向した状態とすることができる。このため、例えば、通信チャネルを切り替えることにより、容易に無線接続を確立することができる。

また、本実施の形態において、第１の親機１１１ｂ、第２の親機１１３ａ、第１の子機１１２ｂおよび第２の子機１１４ａのそれぞれは、通信チャネルの切り替えを周期的に行う。通信チャネルの切り替えの周期は、ランダムに設定される時間である。

これによれば、対向して配置される親機および子機のそれぞれは、互いに無線接続が確立されていない場合に、ランダムに設定される切り替え周期Ｔ３毎に通信チャネルの切り替えを行う。このため、無線接続が確立されておらず、互いに対向して配置されている親機および子機が同時に通信チャネルの切り替えを行い続けることを低減することができる。これにより、親機および子機の一方のみが通信チャネルを切り替えることになるため、他方の通信チャネルに合わせることが容易にできる。

（実施の形態２）
以下、図７、図８を用いて、実施の形態２を説明する。実施の形態１に係る列車通信システム１００では、無線接続されていない場合にチャネル切り替えモードへ移行する構成としたが、これに限らずに、親機または子機切り替えモードへ移行する構成としてもよい。なお、以下の説明では、実施の形態１に係る列車通信システム１００と同様の構成においては同じ符号を付し、説明を省略する。

［２−２．動作］
動作を以下に説明する。本実施の形態の列車通信システム１００では、通常モードと親機または子機切り替えモードとを切り替えて動作する。

図７は、実施の形態２に係る各機器が通常モードの場合の動作を示すフローチャートである。図８は、実施の形態２に係る各機器がチャネル切り替えモードの場合の動作を示すフローチャートである。

本実施の形態の列車通信システム１００では、第１の親機１１１ａ、１１１ｂ、・・・と、第１の子機１１２ａ、１１２ｂ、・・・と、第２の親機１１３ａ、１１３ｂ、・・・と、第２の子機１１４ａ、１１４ｂ、・・・とのそれぞれが、独立して動作する。このため、以下では、第２の親機１１３ａの動作についてのみ説明する。同様の動作は、他の機器においても行われている。

通常モードについて、図７を用いて説明する。

通常モードでは、まず、第２の親機１１３ａは、無線接続されているか否かを判定する（ステップＳ１１１）。

第２の親機１１３ａは、無線接続されていると判定した場合（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、監視周期Ｔ１１の時間だけ待機し（ステップＳ１１２）、ステップＳ１１１を繰り返す。監視周期Ｔ１１は、例えば、数百ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃの時間である。

一方で、第２の親機１１３ａは、無線接続されていないと判定した場合（ステップＳ１１１でＮｏ）、接続断検出期間Ｔ１２の時間だけ待機する（ステップＳ１１３）。接続断検出期間Ｔ１２は、例えば、数百ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃの時間である。

次に、第２の親機１１３ａは、再び無線接続されているか否かを判定する（ステップＳ１１４）。

第２の親機１１３ａは、無線接続されていると判定した場合（ステップＳ１１４でＹｅｓ）、監視周期Ｔ１の時間だけ待機し（ステップＳ１１５）、ステップＳ１１１に戻る。

このように、第２の親機１１３ａは、ステップＳ１１４において、２回目の無線接続されているか否かの判定を行うことにより、１回目の判定（ステップＳ１１１）において何らかの原因で一時的に無線接続が途切れ、その後に再接続された状態を排除している。つまり、第２の親機１１３ａは、２回目の無線接続されているか否かの判定を行うことにより、継続的に無線接続が途切れている状態以外の状態を排除している。なお、判定の回数は３回以上であってもよい。

一方で、第２の親機１１３ａは、無線接続されていないと判定した場合（ステップＳ１１４でＮｏ）、親機または子機切り替えモードへ移行し（ステップＳ１１６）、通常モードを終了する。

次に、親機または子機切り替えモードについて、図８を用いて説明する。

親機または子機切り替えモードでは、まず、第２の親機１１３ａは、現在使用している親機から子機に機器を切り替える（ステップＳ１２１）。第２の親機１１３ａは、例えば、第２の子機１１４ａに切り替える。

次に、第２の子機１１４ａに切り替わった第２の親機１１３ａは、切り替え周期Ｔ１３の時間だけ待機する（ステップＳ１２２）。切り替え周期Ｔ１３は、ランダムに異なる時間である。切り替え周期Ｔ１３は、例えば、１０ｓｅｃに１〜５ｓｅｃのランダムな時間を加えた時間（例えば、１１ｓｅｃ〜１５ｓｅｃ）である。

次に、第２の子機１１４ａに切り替わった第２の親機１１３ａは、無線接続されているか否かを判定する（ステップＳ１２３）。

第２の子機１１４ａに切り替わった第２の親機１１３ａは、無線接続されていると判定した場合（ステップＳ１２３でＹｅｓ）、通常モードへ移行し（ステップＳ１２４）、親機または子機切り替えモードを終了する。

一方で、第２の子機１１４ａに切り替わった第２の親機１１３ａは、無線接続されていないと判定した場合（ステップＳ１２３でＮｏ）、ステップＳ１２１に戻り、再び親機または子機を切り替える。つまり、第２の親機１１３ａは、無線接続が確立されていない場合、親機または子機の切り替えを周期的に行う。

そして、親機または子機切り替え周期Ｔ１３は、ランダムに設定される時間である。

［２−３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、列車通信システム１００は、小電力無線を用いて互いに連結されている２両の車両１１０ａ、１１０ｂ間の無線通信を行うシステムである。列車通信システム１００は、第１の親機１１１ｂと、第１の子機１１２ｂと、第２の親機１１３ａと、第２の子機１１４ａとを備える。第１の親機１１１ｂは、２両の車両１１０ａ、１１０ｂ間において互いに対向する２つの連結面１１６ａ、１１５ｂの一方の連結面１１５ｂに設けられ、親機として動作する。第１の子機１１２ｂは、一方の連結面１１５ｂに設けられ、子機として動作する。第２の親機１１３ａは、２つの連結面１１６ａ、１１５ｂの他方の連結面１１５ｂに設けられ、親機として動作する。第２の子機１１４ａは、他方の連結面１１５ｂに設けられ、子機として動作する。第１の親機１１１ｂと第２の子機１１４ａとは、対向して配置され、第１の子機１１２ｂと第２の親機１１３ａとは、対向して配置される。第１の親機１１１ｂ、第２の親機１１３ａ、第１の子機１１２ｂおよび第２の子機１１４ａのそれぞれは、機器による無線接続を確立していない場合、それらの機器による無線通信に用いる親機または子機の切り替えを行う。

これによれば、第１の親機１１１ｂ、第２の親機１１３ａ、第１の子機１１２ｂおよび第２の子機１１４ｂのそれぞれは、対向している相手の機器と無線接続が確立されていない場合には、親機または子機の切り替えを行う。このため、相手の機器との無線接続を確立できる。また、一方の連結面１１６ａおよび他方の連結面１１５ｂのそれぞれに、親機１１３ａ、１１１ｂおよび子機１１４ａ、１１２ｂを配置している。このため、対応していない親機および子機の間で無線接続が確立される誤接続や、隣接する親機または子機からの電波が干渉することを抑制できる。よって、適切な無線接続を確立することができる。

（実施の形態３）
以下、図９〜図１１を用いて、実施の形態３を説明する。上記実施の形態に係る列車通信システム１００では、第１の親機１１１ａ、第１の子機１１２ａ、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａのそれぞれが独立して動作する構成であるとしたが、これに限らずに、互いに連携して動作してもよい。実施の形態３では、第１の親機１１１ａ、第１の子機１１２ａ、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａが互いに連携して動作する列車通信システムについて説明する。

［３−１．構成］
図９は、実施の形態３に係る列車通信システムの構成の一例を示すブロック図である。

実施の形態３に係る列車通信システム２００は、実施の形態１に係る列車通信システム１００と比較して、各車両２１０ａ、２１０ｂの各車両内ネットワーク２２０ａ、２２０ｂがさらにコントローラ１３０ａ、１３０ｂを備えることが異なる。実施の形態３に係る列車通信システム２００のその他の構成は、実施の形態１に係る列車通信システム１００と同様であるので、同じ符号を付し、説明を省略する。また、コントローラ１３０ｂは、コントローラ１３０ａと同様の構成であるので、説明を省略する。

コントローラ１３０ａは、第１の親機１１１ａ、第１の子機１１２ａ、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａと接続され、各機器１１１ａ〜１１４ａの無線通信の通信状態を判定し、それらの通信状態を管理する。具体的には、コントローラ１３０ａは、各機器１１１ａ〜１１４ａが他の車両に配置されている機器と無線接続されているか否かを判定する。そして、コントローラ１３０ａは、判定の結果をメモリに記憶することで各機器１１１ａ〜１１４ａの通信状態を管理する。また、コントローラ１３０ａは、第１の親機１１１ａ、第１の子機１１２ａ、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａの通信チャネルの切り替えを制御する。コントローラ１３０ａは、例えば、プロセッサ、メモリおよび通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）などにより実現される。

本実施の形態の列車通信システム２００では、第１の親機１１１ａ、第１の子機１１２ａ、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａの動作をコントローラ１３０ａが制御し、第１の親機１１１ｂ、第１の子機１１２ｂ、第２の親機１１３ｂおよび第２の子機１１４ｂの動作をコントローラ１３０ｂが制御する。

また、車両２１０ａと車両２１０ｂとが互いに無線接続されている場合には、コントローラ１３０ａがメインコントローラとして動作し、コントローラ１３０ｂがサブコントローラとして動作する。この場合、コントローラ１３０ａは、コントローラ１３０ｂを制御することでコントローラ１３０ｂが制御している各機器１１１ｂ〜１１４ｂを制御する。このとき、コントローラ１３０ａは、コントローラ１３０ｂの機器１１１ｂ〜１１４ｂを含む各機器１１１ａ〜１１４ｂが無線接続されているか否かを取得し、この情報をもとに、前端に配置されている機器と後端に配置されている機器とを登録する。なお、図９に示す編成の場合には、編成のうちの前端とは、編成のうちの最も前に連結されている車両２１０ａ（先頭車両）の前端であり、編成のうちの後端とは、編成のうちの最も後ろに連結されている車両の後端である。

［３−２．動作］
以上のように構成された列車通信システム２００について、その動作を以下に説明する。本実施の形態の列車通信システム２００では、必要に応じて、編成チャネル切り替えモードと編成切断チェックモードとを切り替えて動作する。

図１０は、実施の形態３に係るコントローラが各機器を編成チャネル切り替えモードで動作させる場合のフローチャートである。図１１は、実施の形態３に係るコントローラが各機器を編成切断チェックモードで動作させる場合のフローチャートである。

編成チャネル切り替えモードについて、図１０を用いて説明する。

編成チャネル切り替えモードでは、まず、コントローラ１３０ａは、複数の車両２１０ａ、２１０ｂ、・・・から構成される編成のうちの前端および後端に配置されている機器の通信チャネルを切り替える（ステップＳ３１）。

次に、コントローラ１３０ａは、切り替え周期Ｔ３の時間だけ待機する（ステップＳ３２）。切り替え周期Ｔ３は、実施の形態１で説明した切り替え周期Ｔ３と同様である。

次に、コントローラ１３０ａは、編成の前端に配置されている機器（親機および子機）が無線接続されているか否かを判定する（ステップＳ３３）。

コントローラ１３０ａは、編成の前端に配置されている機器が無線接続されていると判定した場合（ステップＳ３３でＹｅｓ）、それらの編成の前端より前側に存在する車両（先行車両）の未接続機器（親機および子機）を検出し、前端に配置されている機器として登録されている機器を検出した機器に更新する（ステップＳ３４）。つまり、ここでは、コントローラ１３０ａは、ステップＳ３３の判定結果から編成の前側に新たに車両が連結されたものと判断し、新たに連結された車両の前端に配置されている機器を検出している。

一方で、コントローラ１３０ａは、編成の前端に配置されている機器が無線接続されていないと判定した場合（ステップＳ３３でＮｏ）、編成の後端に配置されている機器（親機および子機）が無線接続されているか否かを判定する（ステップＳ３５）。

そして、コントローラ１３０ａは、編成の後端に配置されている機器が無線接続されていると判定した場合（ステップＳ３５でＹｅｓ）、それらの編成の後端より後ろ側に存在する車両（後続車両）の未接続機器（親機および子機）を検出する。コントローラ１３０ａは、後端に配置されている機器として登録されている機器を検出した機器に更新する（ステップＳ３６）。つまり、ここでは、コントローラ１３０ａは、ステップＳ３５の判定結果から編成の後ろ側に新たに車両が連結されたものと判断し、新たに連結された車両の後端に配置されている機器を検出している。

一方で、コントローラ１３０ａは、編成の後端に配置されている機器が無線接続されていないと判定した場合（ステップＳ３５でＮｏ）、ステップＳ３１に戻る。

ステップＳ３４またはステップＳ３６の後で、コントローラ１３０ａは、編成の前側または後ろ側に検出した新たな車両に搭載されているコントローラを検出する。コントローラ１３０ａは、検出したコントローラとネゴシエーションすることにより、メインコントローラとして機能するコントローラを決定する（ステップＳ３７）。これにより、コントローラ１３０ａおよび検出したコントローラのうちの一方がメインコントローラとして機能し、他方がサブコントローラとして機能することになる。

なお、各コントローラは、ネゴシエーションに利用する数値を予め保持しており、ネゴシエーションでは、それらの数値が大きいまたは小さい方のコントローラをメインコントローラとして決定する。例えば、マックアドレスの値が大きい方のコントローラをメインコントローラとして決定する。

コントローラ１３０ａは、サブコントローラとして機能することに役割変更されたか否かを判定する（ステップＳ３８）。コントローラ１３０ａは、サブコントローラとして機能することに役割変更されたと判定した場合（ステップＳ３８でＹｅｓ）、ステップＳ３１に戻る。一方で、コントローラ１３０ａは、サブコントローラとして機能することに役割変更されていないと判定した場合（ステップＳ３８でＮｏ）、編成切断チェックモードへ移行し（ステップＳ３９）、編成チャネル切り替えモードを終了する。

次に、編成切断チェックモードについて、図１１を用いて説明する。編成切断チェックモードは、サブコントローラとして機能するコントローラの動作モードである。ここでは、コントローラ１３０ａがメインコントローラとして機能し、コントローラ１３０ｂがサブコントローラとして機能している場合を例にして説明する。

編成切断チェックモードでは、まず、コントローラ１３０ｂは、メインコントローラとして機能しているコントローラ１３０ａと通信可能な状態であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。

コントローラ１３０ｂは、コントローラ１３０ａと通信可能な状態でないと判定した場合（ステップＳ４１でＮｏ）、サブコントローラが他にあるか否かを判定する（ステップＳ４２）。

コントローラ１３０ｂは、サブコントローラが他にあると判定した場合（ステップＳ４２でＹｅｓ）、他のサブコントローラとの間でネゴシエーションすることでメインコントローラとして機能するコントローラを決定する（ステップＳ４３）。この場合、メインコントローラとして決定されたコントローラは、役割変更されるまでの仮のメインコントローラとして機能する。以下では、ステップＳ４３の後において、コントローラ１３０ｂがメインコントローラとして決定されたものとして説明する。

コントローラ１３０ｂは、ステップＳ４３の後、または、サブコントローラが他にないと判定した場合（Ｓ４２でＮｏ）、編成の前端に配置されている機器（親機および子機）と通信可能であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。

コントローラ１３０ｂは、編成の前端に配置されている機器と通信可能でないと判定した場合（ステップＳ４４でＮｏ）、それらの編成の前端までの間に存在する未接続機器（親機および子機）を検出し、前端に配置されている機器として登録されている機器を検出した機器に更新する（ステップＳ４５）。つまり、ここでは、コントローラ１３０ｂは、ステップＳ４４の判定結果から編成を構成していた車両が車両２１０ｂよりも前側で切り離されたものと判断し、車両２１０ｂを含む編成の前端に配置されている機器を検出している。

一方で、コントローラ１３０ｂは、編成の前端に配置されている機器と通信可能であると判定した場合（ステップＳ４４でＹｅｓ）、編成の後端に配置されている機器（親機および子機）と通信可能であるか否かを判定する（ステップＳ４６）。

コントローラ１３０ｂは、編成の後端に配置されている機器と通信可能でないと判定した場合（ステップＳ４６でＮｏ）、それらの編成の後端までの間に存在する未接続機器（親機および子機）を検出し、後端に配置されている機器として登録されている機器を検出した機器に更新する（Ｓ４７）。つまり、ここでは、コントローラ１３０ｂは、ステップＳ４６の判定結果から編成を構成していた車両が車両２１０ｂよりも後ろ側で切り離されたものと判断し、車両２１０ｂを含む編成の後端に配置されている機器を検出している。

コントローラ１３０ｂは、ステップＳ４１でＹｅｓと判定した場合、または、ステップＳ４６でＹｅｓと判定した場合、監視周期Ｔ４の時間だけ待機し（ステップＳ４８）、ステップＳ４１に戻る。監視周期Ｔ４は、例えば、数百ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃの時間である。なお、この場合、コントローラ１３０ｂは、仮のメインコントローラからサブコントローラに戻り、元のメインコントローラとして機能しているコントローラ１３０ａが継続してメインコントローラとして機能する。

コントローラ１３０ｂは、ステップＳ４５またはステップＳ４７の後で、メインコントローラとして機能することに役割変更する（ステップＳ４９）。

そして、コントローラ１３０ｂは、編成チャネル切り替えモードへ移行し（ステップＳ５０）、編成切断チェックモードを終了する。

なお、本実施の形態では、コントローラ１３０ａは、第１の親機１１１ａ、第１の子機１１２ａ、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａの通信チャネルの切り替えを制御する構成としたが、これに限らない。コントローラ１３０ａは、第１の親機１１１ａ、第１の子機１１２ａ、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａの親機または子機の切り替えを制御する構成としてもよい。

［４−１．変形例１］
上記実施の形態１の列車通信システム１００は、複数の車両から構成される編成Ａと、他の複数の車両から構成される編成Ｂとが連結される場合にも適用できる。この場合、列車通信システム１００において、編成間の無線接続の際に、通信チャネルを切り替えることにより無線接続が確立された場合には、通信チャネルを切り替えた機器を有する車両において、同一の通信経路において通信チャネルが異なることになる。同一の通信経路において通信チャネルが異なる場合、外部からの干渉や自身の編成に配置されている他の機器からの干渉の影響を受けやすいため、同一の通信経路では同一の通信チャネルを用いることが望ましい。このため、編成間での無線接続が通信チャネルを切り替えることにより行われた場合、次に説明するような動作を行うことで同一の通信経路において使用する通信チャネルを統一する処理を行ってもよい。

図１２は、変形例１に係る通信チャネルを統一する処理について説明するための図である。

図１２の（ａ）に示すように、編成Ａと編成Ｂとが近づいても無線接続が確立されない場合、実施の形態１で説明したチャネル切り替えモードでの動作が各機器により行われる。これにより、図１２の（ｂ）に示すように、編成Ｂの前端における親機および子機の通信チャネルが切り替えられ、編成Ａと編成Ｂとの間の無線接続が確立される。この結果、編成Ａと編成Ｂとの間で無線接続が確立されても、編成Ｂでは、第１の通信経路で使用される通信チャネルにチャネルＣＨ２とチャネルＣＨ３とが混在し、第２の通信経路で使用される通信チャネルも第１の通信経路と同様である。

このため、図１２の（ｃ）に示すように、次に、通信チャネルの切り替えを行った親機および子機が配置される前端とは反対側の後端に配置される親機および子機の通信チャネルの切り替えを行う。つまり、第１の親機、第２の親機、第１の子機および第２の子機のそれぞれは、通信チャネルの切り替えの後で通信が確立した場合、それらの機器が配置されている車両の他の連結面に設けられた第１の親機、第２の親機、第１の子機、または第２の子機の通信チャネルを切り替える。

これにより、次のタイミングで図１２の（ｄ）に示すように、編成Ｂの列車Ｃと列車Ｄ間で無線接続されていた機器同士の通信チャネルが異なる通信チャネルとなるため、列車Ｃと列車Ｄとの間の無線接続は切断される。このため、列車Ｄの前端に配置される親機および子機は、実施の形態１で説明したチャネルの切り替えモードでの動作を行って、通信チャネルを切り替えることで列車Ｃの後端に配置される親機および子機と無線接続が確立されることになる。なお、この場合、列車Ｃの後端の親機および子機は、図１２の（ｃ）において通信チャネルの切り替えを行ったので、無線接続が確立されるまで所定の期間の間、通信チャネルの切り替えを行わずに待機する。

そして、図１２の（ｅ）に示すように、図１２の（ｃ）で説明した列車Ｃでの動作を、列車Ｄにおいて行うことで、第１の通信経路で使用される通信チャネルをチャネルＣＨ２に統一でき、第２の通信経路で使用される通信チャネルをチャネルＣＨ３に統一できる。

なお、編成が３両以上ある場合には、図１２の（ｄ）および（ｅ）の処理が後続の列車に配置されている各機器において繰り返される。

なお、第１の通信経路と第２の通信経路とを統一する場合、編成Ａおよび編成Ｂで構成される編成の進行方向にかかわらず線路の上り方向を向いた時の左側を第１の通信チャネル（例えばチャネルＣＨ２）とし、右側を第２の通信チャネル（例えばチャネルＣＨ３）としてもよい。この場合、それらの編成は、上り方向を向いた時の左側または右側がどちら側かを特定するための情報を外部から取得しているものとし、それらの情報に基づいて、通信チャネルを割り当てる構成としてもよい。

［４−２．変形例２］
上記実施の形態２の列車通信システム２００では、変形例１と同様に編成Ａと編成Ｂとが連結される場合にも適用できる。この場合、変形例１と同様に、同一の通信経路において使用する通信チャネルを統一する処理を行ってもよい。

図１３は、変形例２に係る通信チャネルを統一する処理について説明するための図である。

図１３の（ａ）に示すように、編成Ａと編成Ｂとが近づいても無線接続が確立されない場合、実施の形態２で説明した親機または子機切り替えモードでの動作が各機器により行われる。これにより、図１３の（ｂ）に示すように、編成Ｂの前端における親機および子機の各機器が切り替えられ、編成Ａと編成Ｂとの間の無線接続が確立される。この結果、編成Ａと編成Ｂとの間で無線接続が確立されても、編成Ｂでは、第１の通信経路で使用される子機が重複し、第２の通信経路で使用される親機も重複する。

このため、図１３の（ｃ）に示すように、次に、親機および子機の切り替えを行った親機および子機が配置される前端とは反対側の後端に配置される親機および子機の各機器を切り替える。つまり、第１の親機、第２の親機、第１の子機および第２の子機のそれぞれは、各機器の切り替えの後で通信が確立した場合、それらの機器が配置されている車両の他の連結面に設けられた第１の親機、第２の親機、第２の親機、または第２の子機の各機器を切り替える。

これにより、次のタイミングで図１３の（ｄ）に示すように、編成Ｂの列車Ｂと列車Ｃ間で無線接続されていた機器同士が同じ機器となるため、列車Ｂと列車Ｃとの間の無線接続は切断される。このため、列車Ｃの前端に配置される親機および子機は、実施の形態２で説明した親機または子機の切り替えモードでの動作を行って、親機または子機を切り替えることで列車Ｂの後端に配置される親機および子機と無線接続が確立されることになる。なお、この場合、列車Ｂの後端の親機および子機は、図１３の（ｃ）において親機または子機の切り替えを行ったので、無線接続が確立されるまで所定の期間の間、親機または子機の切り替えを行わずに待機する。

そして、図１３の（ｅ）に示すように、図１３の（ｃ）で説明した列車Ｂでの動作を、列車Ｂにおいて行うことで、第１の通信経路で使用される通信チャネルをチャネルＣＨ２に統一した状態で、親機と子機を対向させることができる。また、同様に、第２の通信経路で使用される通信チャネルをチャネルＣＨ３に統一した状態で、親機と子機を対向させることができる。

なお、編成が３両以上ある場合には、図１２の（ｄ）および（ｅ）の処理が後続の列車に配置されている各機器において繰り返される。

［４−３．変形例３］
上記実施の形態３の列車通信システム２００では、変形例１と同様に編成Ａと編成Ｂとが連結される場合にも適用できる。この場合、変形例１と同様に、同一の通信経路において使用する通信チャネルを統一する処理を行ってもよい。

図１４は、変形例３に係る通信チャネルを統一する処理について説明するための図である。

図１４の（ａ）に示すように、編成Ａと編成Ｂとが近づいても無線接続が確立されない場合、実施の形態３で説明したチャネル切り替えモードでの制御がメインコントローラにより行われる。これにより、図１４の（ｂ）に示すように、編成Ｂの前端における親機および子機の通信チャネルが切り替えられ、編成Ａと編成Ｂとの間の無線接続が確立される。この結果、編成Ａと編成Ｂとの間で無線接続が確立されても、編成Ｂでは、第１の通信経路で使用される通信チャネルにチャネルＣＨ２とチャネルＣＨ３とが混在し、第２の通信経路で使用される通信チャネルも第１の通信経路と同様である。

この場合、図１４の（ｃ）に示すように、メインコントローラは、編成Ｂの後端に配置されている親機および子機の通信チャネルを切り替える。このように、編成Ｂの後端に配置されている親機および子機の通信チャネルを切り替えるのは、列車Ｃおよび列車Ｄとの間の無線接続を極力確立されたままとするためである。これにより、メインコントローラが無線接続を維持したままメインコントローラが配置されている車両とは別の車両に配置されている親機および子機を制御することができる。

次に、図１４の（ｄ）に示すように、メインコントローラは、列車Ｄの前端に配置されている親機および子機の通信チャネルの切り替えを行う。

そして、図１４の（ｅ）に示すように、メインコントローラは、メインコントローラが配置されている列車Ｃの後端に配置されている親機および子機の通信チャネルの切り替えを行う。

つまり、変形例２では、メインコントローラは、他の編成との無線接続が確立された場合、それらのメインコントローラが配置されている編成において、無線接続が新たに確立された側とは反対側の端部に配置されている親機および子機の通信チャネルを切り替える。その後、メインコントローラは、他の編成と無線接続が新たに確立された側に配置されている親機および子機の通信チャネルを順次切り替える。

なお、本変形例においては、メインコントローラは、通信チャネルを切り替えることで、無線接続を確立したが、これに限らない。メインコントローラは、親機および子機の各機器を切り替えてもよいし、各機器および通信チャネルの切り替えを同時にしてもよい。

［４−４．変形例４］
上記実施の形態３の列車通信システム２００では、上記変形例３の他に、変形例４に説明するように、通信チャネルを統一する処理を行ってもよい。

図１５は、変形例４に係る通信チャネルを統一する処理について説明するための図である。

図１５の（ａ）および（ｂ）は、図１４の（ａ）および（ｂ）と同様であるため説明を省略する。

次に、図１５の（ｃ）に示すように、メインコントローラは、編成Ｂにおいて、親機と子機との通信チャネルをチャネルＣＨ３に切り替えて無線接続を確立する。ここでいう親機とは、編成Ａと新たに無線接続された親機および子機が配置されている列車Ｃの後端に配置され、かつ、第２の通信経路を構成する親機である。ここでいう子機とは、列車Ｄの前端に配置され、かつ、第２の通信経路を構成する子機である。

そして、図１５の（ｄ）に示すように、メインコントローラは、編成Ｂにおいて、図１５の（ｃ）で通信チャネルを切り替えた機器よりも後端側に配置されている機器の通信チャネルを切り替える。図１５の（ｄ）で切り替える機器は、編成Ｂの最後端に配置されている機器となるので、最後端に配置されている親機および子機の通信チャネルをそれぞれ切り替える。

最後に、図１５の（ｅ）に示すように、メインコントローラは、残りの第１の通信経路を構成している列車Ｄの前端の親機および列車Ｃの後端の子機の通信チャネルを切り替える。

つまり、変形例４では、まず、第１の通信経路を構成している各機器の通信チャネルを、他の編成との無線接続が新たに確立された側の機器から反対側の機器に向かって順次切り替える。その後、第２の通信経路を構成している各機器の通信チャネルを、反対側の機器から他の編成との無線接続が新たに確立された側の機器に向かって順次切り替える。

このように、通信チャネルを切り替えることで、メインコントローラが編成Ｂを構成する複数の車両との間で通信を確立している状態を維持したまま、通信チャネルを統一する処理を行うことができる。

なお、本変形例においては、メインコントローラは、通信チャネルを切り替えることで、無線接続を確立したが、これに限らない。メインコントローラは、親機および子機の各機器を切り替えてもよいし、各機器および通信チャネルの切り替えを同時にしてもよい。

［４−５．変形例５］
上記実施の形態１の列車通信システム１００では、第１の通信経路を構成している第１の車両内ネットワーク１２１ａ、１２１ｂと、第２の通信経路を構成している第２の車両内ネットワーク１２２ａ、１２２ｂとは、互いに接続されていない。しかし、図１６に示すように、列車通信システム３００は、互いに接続されることで、リング状ネットワークを構成していてもよい。

図１３は、変形例５に係る列車通信システムの構成の一例を示すブロック図である。

列車通信システム３００は、実施の形態１の列車通信システム１００と比較して、車両３１０ａの車両内ネットワーク３２０ａが、スイッチ１２３ａとスイッチ１２４ａを備える点で異なる。スイッチ１２３ａは、第１の車両内ネットワーク１２１ａおよび第２の車両内ネットワーク１２２ａを前端側において接続可能な構成としている。スイッチ１２４ａは、第１の車両内ネットワーク１２１ａおよび第２の車両内ネットワーク１２２ａを後端側において接続可能な構成としている。また、これは、車両３１０ｂの車両内ネットワーク３２０ｂの構成についても同様である。

このため、車両３１０ａおよび車両３１０ｂからなる編成において、最前端におけるスイッチ１２３ａと、最後端におけるスイッチ１２４ｂとを閉じることで、リング状ネットワークを容易に構成することができる。このため、第１の通信経路および第２の通信経路の一方が何らかの要因で切断されても、切断された一方の通信経路に通信接続した機器であっても他方によって通信を確保できる。

［４．他の実施の形態］
上記実施の形態に係る列車通信システム１００〜３００に、さらに、速度測定部４００（図１６参照）をさらに備えた構成としてもよい。速度測定部４００は、２両の車両のそれぞれに設けられ、それらの車両の速度を測定する。そして、第１の親機１１１ａ、第２の親機１１３ａ、第１の子機１１２ａおよび第２の子機１１４ａのそれぞれは、通信チャネルの切り替えを、それらの機器が配置されている車両の速度が所定値以下のとき行ってもよい。

一般的に、車両の編成の変更が行われる場合には、一方の編成が停止状態で、他方の編成が走行速度よりも遅い速度となる。このため、速度測定部４００が測定した測定結果が所定の値以下の場合に通信チャネルの切り替えを行うことで、少なくとも走行状態においては通信チャネルの切り替えを行わなくてもよくなる。このため、通信チャネルの切り替えのために消費される消費電力を低減することができる。

上記実施の形態では、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａは、水平方向に異なる位置であって、地面から同じ高さの位置に配置され、かつ、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａは、水平方向に異なる位置であって、地面から同じ高さの位置に配置されるとした。しかし、第１の親機１１１ａおよび第１の子機１１２ａは、地面から同じ高さの位置に配置されていなくてもよく、第２の親機１１３ａおよび第２の子機１１４ａは、地面から同じ高さの位置に配置されていなくてもよい。

具体的には、各機器１１１ａ〜１１４ａは以下のように配置されていてもよい。すなわち、第１の親機１１１ａが、前端の連結面１１５ａの上部の位置に進行方向前側の斜め下向きを向いて配置されている。第１の子機１１２ａが、前端の連結面１１５ａの下部の位置に進行方向前側の斜め上向きを向いて配置されている。第２の親機１１３ａが、後端の連結面１１６ａの上部の位置に進行方向前側の斜め下向きを向いて配置されている。第２の子機１１４ａが、後端の連結面１１６ａの下部の位置に進行方向前側の斜め上向きを向いて配置されていてもよい。この場合、車両１１０ｂについても同様であり、第２の親機１１３ａと第１の子機１１２ｂとが斜めの姿勢で対向し、かつ、第２の子機１１４ａと第１の親機１１１ｂとが斜めの姿勢で対向するように、各機器は、各連結面の位置に所定の姿勢で配置される。なお、上記では、親機が斜め下向きの姿勢で配置され、子機が斜め上向きの姿勢で配置されるとしたが、これに限らずに、親機が斜め上向きの姿勢で配置され、子機が斜め下向きの姿勢で配置されるとしてもよい。

上記実施の形態では、第１の車両内ネットワーク１２１ａおよび第２の車両内ネットワーク１２２ａにおいて無線通信に用いられる通信チャネルが互いに異なるとしたが、これに限らない。少なくとも、同一の連結面に配置されている親機および子機が無線通信に用いる通信チャネルが異なっていればよく、同一の車両内ネットワークで接続されている機器が無線通信に用いる通信チャネルが同一でなくてもよい。

また、上記実施の形態では、２つの通信チャネルを切り替えて使用することについて説明したが、３つ以上の通信チャネルを切り替えて使用してもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、適切な無線接続を確立できる列車通信システム等に適用可能である。

１００，２００，３００ 列車通信システム
１０１ 列車
１１０ａ，１１０ｂ，２１０ａ，２１０ｂ，３１０ａ，３１０ｂ 車両
１１１ａ，１１１ｂ 第１の親機
１１２ａ，１１２ｂ 第１の子機
１１３ａ，１１３ｂ 第２の親機
１１４ａ，１１４ｂ 第２の子機
１１５ａ，１１５ｂ，１１６ａ，１１６ｂ 連結面
１２０ａ，１２０ｂ 車両内ネットワーク
１２１ａ，１２１ｂ 第１の車両内ネットワーク
１２２ａ，１２２ｂ 第２の車両内ネットワーク
１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂ スイッチ
１３０ａ，１３０ｂ コントローラ
１５０ 連結部
４００ 速度測定部
Ｔ１ 監視周期
Ｔ２ 接続断検出期間
Ｔ３ 切り替え周期
Ｔ４ 監視周期
ｄ１ 間隔

Claims (14)

1. 小電力無線を用いて互いに連結されている２両の車両間の無線通信を行う列車通信システムであって、
   前記２両の車両間において互いに対向する２つの連結面の一方の連結面に設けられる第１の機器と、
   前記一方の連結面に設けられる第２の機器と、
   前記２つの連結面の他方の連結面に設けられる第３の機器と、
   前記他方の連結面に設けられる第４の機器と、
   を備え、
   前記第１の機器と前記第３の機器とは、対向して配置され、
   前記第２の機器と前記第４の機器とは、対向して配置され、
   前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器および前記第４の機器のそれぞれは、前記第１から第４の機器による無線接続を確立していない場合、前記第１から第４の機器による無線通信に用いる通信チャネルの切り替え、または、親機または子機の切り替え、の少なくとも１つを行う、
   列車通信システム。
2. 前記第１の機器は親機として動作し、前記第３の機器は子機として動作し、
   前記第２の機器は子機として動作し、前記第４の機器は親機として動作し、
   前記第１の機器と前記第３の機器との間で異なる通信チャネルが用いられているとき、または、前記第２の機器と前記第４の機器との間で異なる通信チャネルが用いられているとき、
   前記第１の機器または前記第３の機器のどちらか一方を他方の通信チャネルに切り替える、または、前記第２の機器または前記第４の機器のどちらか一方を他方の通信チャネルに切り替える、
   請求項１に記載の列車通信システム。
3. 前記第１の機器と前記第３の機器との間では同じ通信チャネルが用いられおり、
   前記第２の機器と前記第４の機器との間では同じ通信チャネルが用いられており、
   前記第１の機器と前記第３の機器のどちらの機器も親機または子機であるとき、または、前記第２の機器と前記第４の機器のどちらの機器も親機または子機であるとき、
   前記第１の機器または前記第３の機器のどちらか一方を子機または親機に切り替える、または、前記第２の機器または前記第４の機器のどちらか一方を子機または親機に切り替える、
   請求項１に記載の列車通信システム。
4. 前記第１の機器および前記第２の機器の一方は、前記第１の機器および前記第２の機器の他方が前記無線通信に用いる通信チャネルとは異なる通信チャネルを用いて前記無線通信を行い、
   前記第３の機器および前記第４の機器の一方は、前記第３の機器および前記第４の機器の他方が前記無線通信に用いる通信チャネルはとは異なる通信チャネルを用いて前記無線通信を行う
   請求項１に記載の列車通信システム。
5. 前記第１の機器および前記第２の機器は、前記第１の機器および前記第２の機器による無線接続を確立していない場合、前記第１の機器および前記第２の機器のそれぞれによる無線通信に用いる通信チャネルを同時に切り替え、
   前記第３の機器および前記第４の機器は、前記第３の機器および前記第４の機器による無線接続を確立していない場合、前記第３の機器および前記第４の機器のそれぞれによる無線通信に用いる通信チャネルを同時に切り替える
   請求項２に記載の列車通信システム。
6. 前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器および前記第４の機器のそれぞれは、前記通信チャネルの切り替えを周期的に行い、
   前記通信チャネルの切り替えの周期は、ランダムに設定される時間である
   請求項２に記載の列車通信システム。
7. 前記２両の車両のそれぞれに設けられ、前記車両の速度を測定する速度測定部をさらに備え、
   前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器および前記第４の機器のそれぞれは、前記通信チャネルの切り替えを、前記第１から前記第４の機器が配置されている車両の速度が所定値以下のとき行う
   請求項２に記載の列車通信システム。
8. 前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器および前記第４の機器のそれぞれは、前記通信チャネルの切り替えの後で通信が確立した場合、前記第１から前記第４の機器が配置されている車両の他の連結面に設けられた前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器、または前記第４の機器の通信チャネルを切り替える
   請求項２に記載の列車通信システム。
9. 前記第１の機器および前記第２の機器は、前記第１の機器および前記第２の機器による無線接続を確立していない場合、前記第１の機器および前記第２の機器の両方を前記子機または前記親機に同時に切り替え、
   前記第３の機器および前記第４の機器は、前記第３の機器および前記第４の機器による無線接続を確立していない場合、前記第３の機器および前記第４の機器の両方を前記子機または前記親機に同時に切り替える
   請求項３に記載の列車通信システム。
10. 前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器および前記第４の機器のそれぞれは、前記親機または前記子機の切り替えを周期的に行い、
    前記親機または前記子機の切り替えの周期は、ランダムに設定される時間である
    請求項３に記載の列車通信システム。
11. 前記２両の車両のそれぞれに設けられ、前記車両の速度を測定する速度測定部をさらに備え、
    前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器および前記第４の機器のそれぞれは、前記親機または前記子機の切り替えを、前記第１から前記第４の機器が配置されている車両の速度が所定値以下のときに行う
    請求項３に記載の列車通信システム。
12. 前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器および前記第４の機器のそれぞれは、前記親機または前記子機の切り替えの後で通信が確立した場合、前記第１から前記第４の機器が配置されている車両の他の連結面に設けられた前記第１の機器、前記第２の機器、前記第３の機器、または前記第４の機器を前記親機または前記子機に切り替える
    請求項３に記載の列車通信システム。
13. 前記第１の機器および前記第３の機器は、互いに無線接続され、
    前記第２の機器および前記第４の機器は、互いに無線接続される
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の列車通信システム。
14. 前記第１の機器および前記第２の機器は、水平方向に異なる位置に配置され、
    前記第３の機器および前記第４の機器は、水平方向に異なる位置に配置される
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の列車通信システム。