JP6609798B2 - 列車通信システム - Google Patents

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Description

本開示は、列車通信システムに関する。
列車の車両間の通信ネットワーク環境を、ギガビットイーサネット（登録商標）等の規格を用いて有線通信により構築する方法がある。しかし、この方法では、既存の車両に通信ネットワーク環境を後付けして構築することが難しい。これに対して、車両間の通信を無線化することが考えられるが、干渉又は誤接続等の問題が生じる。そこで、車両間の通信に小電力無線を用いることで干渉等に強い無線の車両間通信を構築する列車通信システムが提案されている。また、当該列車通信システムでは、車両間の通信に複数の無線経路を設けることで、冗長性を持たせている。特許文献１には、このような列車通信システムに関する技術が開示されている。
特開２０１２−４８６３号公報
本開示の列車通信システムは、小電力無線を用いて車両間の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、第１アンテナ群と、第２アンテナ群と、測定部と、制御部と、を備える。第１アンテナ群は、互いに向かい合うように配置された一対の第１アンテナを有する。一対の第１アンテナの一方は、先行車両の一端に配置される。一対の第１アンテナの他方は、先行車両の一端と連結される、第１後続車両の一端に配置される。第２アンテナ群は、互いに向かい合うように配置された一対の第２アンテナを有する。一対の第２アンテナの一方は、先行車両の一端であって、先行車両を上面から見た場合に、先行車両の進行方向に垂直な方向において一対の第１アンテナの一方と異なる位置に配置される。一対の第２アンテナの他方は、第１後続車両の一端に配置される。測定部は、第１アンテナ群を用いて通信している場合に、一対の第１アンテナの間の第１電波強度を測定する。制御部は、第１電波強度が第１所定値よりも小さい場合に、通信に用いられるアンテナ群を、第１アンテナ群から第２アンテナ群に切り替え可能である。
本開示における列車通信システムは、車両がカーブした線路を通る時などに、通信状態が劣化することを抑制できる。
図１Ａは、車両がカーブした線路を通る時に通信状態が劣化することを説明するための説明図である。 図１Ｂは、車両がカーブした線路を通る時に通信状態が劣化することを説明するための説明図である。 図２Ａは、実施の形態１に係る列車通信システムの外観の一例を示す側面図である。 図２Ｂは、実施の形態１に係る列車通信システムの外観の一例を示す上面図である。 図３は、実施の形態１に係る列車通信システムの一例を示す構成図である。 図４は、実施の形態１に係る列車通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図５Ａは、アンテナ群の切り替えを説明するための説明図である。 図５Ｂは、アンテナ群の切り替えを説明するための説明図である。 図６は、先頭車両の速度に応じた、各車両間のアンテナの対の切り替えタイミングの一例を示す図である。 図７は、先頭車両の速度に応じた遅延係数の一例を示す図である。 図８は、複数の車両間のうち、一部の車両間の通信に使用されるアンテナの対が切り替えられる時の状態を示す図である。 図９は、車両がＳ字カーブの線路を通る時に通信状態が劣化することを説明するための説明図である。 図１０は、実施の形態２に係る列車通信システムの一例を示す構成図である。 図１１は、実施の形態３に係る列車通信システムの一例を示す構成図である。
（本開示の一態様を得るに至った経緯）
列車の車両間では、車両に設けられたモニタへ映像を配信したり、各車両に設けられた監視カメラからのデータを送受信したりすることがある。このような車両間の通信に無線を用いる場合、通信が途切れる等の問題が生じる可能性がある。したがって、フェイルセーフのために車両間に複数の無線経路を設けることが考えられる。ここで車両間の通信には、干渉等に強い小電力無線を用いることができる。小電力無線は電波出力が弱く通信距離が短いため、車両と車両との位置が近い各車両の連結部にアンテナがそれぞれ設置される。この場合に、車両がカーブした線路を通る時に、各車両の連結部間の隙間がカーブの外側ほど広くなり、連結部におけるアンテナの設置場所によっては、電波強度が弱くなり通信状態が劣化する。これについて、図１Ａ及び図１Ｂを用いて詳細に説明する。
図１Ａ及び図１Ｂは、車両１００がカーブした線路を通る時に通信状態が劣化することを説明するための説明図である。図１Ａ及び図１Ｂは、車両１００を上面から見た時の模式図である。図１Ａの矢印Ｄ１は、車両１００を上面から見た時の、車両１００の進行方向を示す。また、図１Ａ及び図１Ｂには、複数の無線経路として、一対の第１のアンテナ２００間の無線経路と、一対の第２のアンテナ３００間の無線経路とが示されている。各第１のアンテナ２００は、対応する車両１００の進行方向Ｄ１に垂直な方向の対応する車両１００の一端側（図１Ａでは上端側）に設けられている。各第２のアンテナ３００は、対応する車両１００の進行方向Ｄ１に垂直な方向の対応する車両１００の他端側（図１Ａでは下端側）に設けられている。また、図１Ａには、直線の線路を通る車両１００が示され、図１Ｂには、カーブした線路を通る車両１００が示される。
図１Ａに示されるように、例えば、車両１００が直線の線路を通る時に第１のアンテナ２００間及び第２のアンテナ３００間の電波強度が強くなるように各第１のアンテナ２００及び各第２のアンテナ３００は設置される。したがって、車両１００が直線の線路を通る時には、通信状態は劣化しにくい。一方、図１Ｂに示されるように、車両１００がカーブした線路を通る時には、各車両１００の連結部間の隙間がカーブの外側ほど広くなる。これにより、車両１００がカーブした線路を通る時に、上述した車両１００の一端側がカーブの外側になる場合、第１のアンテナ２００間の電波強度は弱くなる。同様に、カーブによっては、上述した車両１００の他端側がカーブの外側になる場合があり、第２のアンテナ３００間の電波強度が弱くなることがある。車両１００間の通信には、第１のアンテナ２００間の無線経路と第２のアンテナ３００間の無線経路のうちのいずれか一方が使用されるため、車両１００がカーブした線路を通る時に、通信状態が劣化することがある。
そこで、車両がカーブした線路を通る時に、通信状態が劣化することを抑制できる列車通信システムについて説明する。
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、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及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２Ａから図９を用いて、実施の形態１を説明する。
［構成］
図２Ａは、実施の形態１に係る列車通信システム１の外観の一例を示す側面図である。
図２Ｂは、実施の形態１に係る列車通信システム１の外観の一例を示す上面図である。
列車通信システム１は、小電力無線を用いて車両１０間の通信を行うシステムである。実施の形態１では、小電力無線としてミリ波帯（３０ＧＨｚから３００ＧＨｚの周波数帯域）の電波を用いた指向性の高い（狭い）無線通信が用いられる。具体的には、例えば、６０ＧＨｚ帯のＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ（ＷｉＧｉｇ（登録商標）：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｇｉｇａｂｉｔ）の規格の無線通信が用いられる。ＷｉＧｉｇ（登録商標）を用いた無線通信では、理論上最大約７Ｇｂｐｓの高速通信が実現可能であり、大容量のデータ転送が可能である。また、ＷｉＧｉｇ（登録商標）を用いた無線通信における通信距離は数ｍ以下程度となっている。
図２Ａに示されるように、各車両１０間の通信のために、各車両１０の連結部４０にそれぞれアンテナ（例えば図２Ａに示される第２のアンテナ３０）が設けられる。向かい合うアンテナは対になる。連結部４０は、各車両１０が連結される領域であり、車両１０の前方端及び後方端の領域である。連結部４０は、車両１０と車両１０との位置が近い領域である。なお、車両１０が先頭車両の場合には後方端の領域にのみアンテナが設けられてもよく、車両１０が最後尾の車両の場合には前方端の領域にのみアンテナが設けられてもよい。
例えば、通信距離が数ｍ以下程度であり、指向性が高いＷｉＧｉｇ（登録商標）を無線通信として用いられることで、車両１０の前方端の連結部４０に設けられたアンテナと、当該車両１０の後方端の連結部４０に設けられたアンテナとが通信（誤接続）してしまうことが抑制される。また、車両１０に設けられたアンテナと、当該車両１０に連結される車両１０の奥側に設けられたアンテナとが誤接続してしまうことが抑制される。具体的には、例えば、図２Ａに示される左側の車両１０の右側の端に設けられた第２のアンテナ３０が、右側の車両１０の左側の端に設けられた第２のアンテナ３０を飛び越して、右側の車両１０の右側の端に設けられた第２のアンテナ３０と誤接続してしまうことが抑制される。また、指向性が高いＷｉＧｉｇ（登録商標）が無線通信として用いられることで、例えば隣接する線路上を走行する列車が有するアンテナと誤接続してしまうことが抑制される。
なお、小電力無線は、例えば電波強度を小さくしたＷｉ−Ｆｉ（登録商標）によっても実現することが可能である。しかしＷｉ−Ｆｉ（登録商標）は指向性が低い（広い）ため、誤接続が発生することを抑制することは難しい。また、電波干渉源が多く、干渉の影響で通信速度が低下してしまう。したがって、列車通信システム１における車両１０間の通信にはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）よりもＷｉＧｉｇ（登録商標）の方が好ましい。
また、本実施の形態では、フェイルセーフのために車両１０間に２つの無線経路が設けられる。図２Ｂに示されるように、列車通信システム１は、第１のアンテナ２０の対と、第２のアンテナ３０の対とを備える。第１のアンテナ２０の対は、少なくとも２両の車両１０の向かい合う連結部４０に設けられる。第２のアンテナ３０の対は、少なくとも２両の車両１０の向かい合う連結部４０に設けられる。第２のアンテナ３０の対は、車両１０を上面から見た場合に、車両１０の進行方向Ｄ１に垂直な方向において第１のアンテナ２０の対と異なる位置に配置される。そして、第１のアンテナ２０の対及び第２のアンテナ３０の対のいずれかを用いた無線経路により車両１０間の通信が行われる。向かい合う連結部４０とは、連結された車両１０のうちの進行方向前方側の車両１０の後方端の領域の連結部４０と、当該前方側の車両１０の後ろに連結される車両１０の前方端の領域の連結部４０とのことである。つまり、向かい合う連結部４０とは、互いに連結される連結部４０のことである。
第１のアンテナ２０と第２のアンテナ３０とは、車両１０を上面から見た場合に、車両１０の進行方向Ｄ１に垂直な方向において互いに異なる位置として車両１０の中心よりも一端側と他端側とに設けられる。具体的には、第１のアンテナ２０は、図２Ｂに示される車両１０の中心仮想線Ｃ１よりも一端側として、車両１０の図２Ｂにおける上側に設けられる。また、第２のアンテナ３０は、車両１０の中心仮想線Ｃ１よりも他端側として、車両１０の図２Ｂにおける下側に設けられる。また、第１のアンテナ２０と第２のアンテナ３０とは、一例として車両１０の天井側に設けられる。
次に、列車通信システム１のより具体的な構成について図３を用いて説明する。
図３は、実施の形態１に係る列車通信システム１の一例を示す構成図である。
列車は、少なくとも２種類の車両１０により構成されればよい。少なくとも２種類の車両１０とは、先行車両と後続車両である。実施の形態１では、先行車両を、例えば、先頭車両１０ａとする。後続車両を、後続車両１０ｂ〜後続車両１０ｅとする（図３では、後続車両１０ｄ及び後続車両１０ｅの図示を省略している）。なお、後続車両１０ｂは、本開示の第１後続車両に相当する。また後続車両１０ｃは、本開示の第２後続車両に相当する。先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂ〜後続車両１０ｅを総称して、車両１０と呼ぶ。
また、図３には、連結部４０ａ〜連結部４０ｄが示される。これらを含む車両１０の連結部を総称して連結部４０と呼ぶ。なお、先頭車両１０ａの後方端の領域を連結部４０ａ、後続車両１０ｂの前方端の領域を連結部４０ｂ、後続車両１０ｂの後方端の領域を連結部４０ｃ、後続車両１０ｃの前方端の領域を連結部４０ｄとする。
また、列車通信システム１は、第１のアンテナ２０の対を有する第１のアンテナ群２１と、第２のアンテナ３０の対を有する第２のアンテナ群３１とを備える。図３には、第１のアンテナ２０の対として、第１のアンテナ２０ａ（第１アンテナ）及び第１のアンテナ２０ｂ（第１アンテナ）の対と第１のアンテナ２０ｃ（第１後続アンテナ）及び第１のアンテナ２０ｄ（第１後続アンテナ）の対が示されている。また図３には、第２のアンテナ３０の対として、第２のアンテナ３０ａ（第２アンテナ）及び第２のアンテナ３０ｂ（第２アンテナ）の対と第２のアンテナ３０ｃ（第２後続アンテナ）及び第２のアンテナ３０ｄ（第２アンテナ）の対とが示されている。
図３の紙面上における上下方向に基づいて説明すると、第１のアンテナ２０ａは、連結部４０ａの上端側に配置されている。第２のアンテナ３０ａは、連結部４０ａの下端側に配置されている。第１のアンテナ２０ｂは、連結部４０ｂの上端側に配置されている。第２のアンテナ３０ｂは、連結部４０ｂの下端側に配置されている。第１のアンテナ２０ａは第１のアンテナ２０ｂと向かい合う。第２のアンテナ３０ａは第２のアンテナ３０ｂと向かい合う。同様に、第１のアンテナ２０ｃは、連結部４０ｃの上端側に配置されている。第２のアンテナ３０ｃは、連結部４０ｃの下端側に配置されている。第１のアンテナ２０ｄは、連結部４０ｄの上端側に配置されている。第２のアンテナ３０ｄは、連結部４０ｄの下端側に配置されている。第１のアンテナ２０ｃは第１のアンテナ２０ｄと向かい合う。第２のアンテナ３０ｃは第２のアンテナ３０ｄと向かい合う。
つまり第１のアンテナ群２１は、連結部４０ａ〜連結部４０ｄの上端側に配置された第１のアンテナ２０ａ〜第１のアンテナ２０ｄを含む。第２のアンテナ群３１は、連結部４０ａ〜連結部４０ｄの下端側に配置された第２のアンテナ３０ａ〜第２のアンテナ３０ｄを含む。
車両１０間の通信には、第１のアンテナ群２１及び第２のアンテナ群３１のうちの一方が使用される。なお、第１のアンテナ２０ａ〜第１のアンテナ２０ｄを含む第１のアンテナ群２１に属するアンテナを総称して第１のアンテナ２０と呼び、第２のアンテナ３０ａ〜第２のアンテナ３０ｄを含む第２のアンテナ群３１に属するアンテナを総称して第２のアンテナ３０と呼ぶ。
また、列車通信システム１は、制御部５０及び測定部６０を備える。
測定部６０は、第１のアンテナ２０ａと第１のアンテナ２０ｂとの間の電波強度、及び、第２のアンテナ３０ａと第２のアンテナ３０ｂとの間の電波強度の少なくとも一方を測定する。
制御部５０は、第１のアンテナ群２１及び第２のアンテナ群３１のうちの一方のアンテナ群を用いて通信を行う。具体的には、制御部５０は、第１のアンテナ群２１及び第２のアンテナ群３１のうちの一方のアンテナ群を用いてデータ転送（パケットの転送）を行う。なお、各車両１０には、制御部５０ａ〜制御部５０ｄが設けられ、これらを総称して制御部５０と呼ぶ。先頭車両１０ａには制御部５０ａが設けられ、制御部５０ａは、第１のアンテナ２０ａ及び第２のアンテナ３０ａのうちの一方のアンテナを用いて通信を行う。また、後続車両１０ｂには、制御部５０ｂ及び制御部５０ｃが設けられる。制御部５０ｂは、第１のアンテナ２０ｂ及び第２のアンテナ３０ｂのうちの一方のアンテナを用いて通信を行う。制御部５０ｃは、第１のアンテナ２０ｃ及び第２のアンテナ３０ｃのうちの一方のアンテナを用いて通信を行う。後続車両１０ｃ以降についても同様である。つまり、第１のアンテナ群２１を用いて通信が行われる場合、第１のアンテナ群２１に属するアンテナ（例えば第１のアンテナ２０ａ〜第１のアンテナ２０ｄ）を用いて通信が行われ、第２のアンテナ群３１を用いて通信が行われる場合、第２のアンテナ群３１に属するアンテナ（例えば第２のアンテナ３０ａ〜第２のアンテナ３０ｄ）を用いて通信が行われる。また、制御部５０（例えば制御部５０ａ〜制御部５０ｄ）は、例えば各車両１０が備える記憶部に記憶された制御プログラムを実行するプロセッサ等により実現されるが、マイクロコンピュータ又は専用回路等により実現されてもよい。
また、詳細は後述するが、制御部５０は、第１のアンテナ群２１と第２のアンテナ群３１とを切り替えて通信を行う。この時、一方のアンテナ群を用いて通信（データ転送）を行っている状態から他方のアンテナ群を用いて通信（データ転送）を行う状態に円滑に切り替えるためには、第１のアンテナ２０の対及び第２のアンテナ３０の対のセッションが確立している必要がある。したがって、定期的に第１のアンテナ２０の対の間及び第２のアンテナ３０の対の間の通信を行う必要がある。これにより、第１のアンテナ２０の対の間及び第２のアンテナ３０の対の間の通信が同時に行われることがある。通信の干渉等を避けるために、第１のアンテナ群２１の通信チャネルと第２のアンテナ群３１の通信チャネルとは異なっていることが好ましい。
［動作］
以上のように構成された列車通信システム１の動作を以下に説明する。
図４は、実施の形態１に係る列車通信システム１の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部５０は、第１のアンテナ群２１及び第２のアンテナ群３１のうちの一方のアンテナ群を用いて通信を行う（ステップＳ１１）。ここでは、例えば、制御部５０は、第１のアンテナ群２１を用いて通信を行うとする。
次に、測定部６０は、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間、又は、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間の電波強度を測定する（ステップＳ１２）。例えば、制御部５０が、第１のアンテナ群２１を用いて通信を行っている場合には、測定部６０は、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度（第１電波強度）を測定する。
次に、制御部５０は、ステップＳ１２で測定部６０により測定された電波強度が所定値（第１所定値）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、制御部５０は、測定部６０により測定された、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下であるか否かを判定する。ここで、所定値とは、例えば、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間、並びに、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間の通信は途切れないものの、通信速度が落ちる電波強度である。例えば、所定値は、車両１０が直線の線路を通る時の第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間、又は、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間の電波強度の半分等の値である。なお、所定値はこれに限らず、ユーザにより自由に設定され得る。
測定部６０により測定された電波強度が所定値以下であると制御部５０が判定した場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、制御部５０は、通信に用いられるアンテナ群を一方のアンテナ群から他方のアンテナ群に切り替える。具体的には、制御部５０は通信に用いられるアンテナ群を第１のアンテナ群２１から第２のアンテナ群３１に切り替える。
一方、測定部６０により測定された電波強度が所定値以下になっていないと制御部５０が判定した場合（ステップＳ１３でＮｏ）、制御部５０は、通信に用いられるアンテナ群を一方のアンテナ群から他方のアンテナ群に切り替えない。具体的には、制御部５０は、ステップＳ１１からの処理を再度行い、引き続き第１のアンテナ群２１を用いて通信を行う。
このように、車両１０がカーブした線路を通る時などに、通信に用いている一方のアンテナ群に属するアンテナ間（第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間、又は、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間）の電波強度が所定値以下になった場合、通信に用いられるアンテナ群が他方のアンテナ群に切り替えられる。
なお、測定部６０が第１のアンテナ２０ａと第１のアンテナ２０ｂとの間の電波強度、及び、第２のアンテナ３０ａと第２のアンテナ３０ｂとの電波強度の両方を測定し、制御部５０は電波強度の強い方のアンテナ群を通信に用いられることが考えられる。しかし、少しの電波強度の変化により第１のアンテナ群２１と第２のアンテナ群３１との切り替えが頻繁に起こる可能性がある。したがって、第１のアンテナ２０ａと第１のアンテナ２０ｂとの間の電波強度と、第２のアンテナ３０ａと第２のアンテナ３０ｂとの間の電波強度とを比較して、通信に用いられるアンテナ群を選択するのではなく、実施の形態１のように、使用中のアンテナ間の電波強度と所定値とを比較し、アンテナ群を切り替えるか否かを判断する方が、より通信状態の安定性を高めることができる。
［アンテナ群の切り替え］
次に、通信に用いられるアンテナ群を一方のアンテナ群から他方のアンテナ群に切り替える時の列車通信システム１の動作について、図５Ａから図８を用いて説明する。
図５Ａ及び図５Ｂは、アンテナ群の切り替えを説明するための説明図である。図５Ａ及び図５Ｂは、車両１０を上面から見た場合の模式図である。図５Ａ及び図５Ｂには、図５Ａ及び図５Ｂにおける上側がカーブの外側となる線路が示される。また、第１のアンテナ群２１に属する第１のアンテナ２０は各車両１０を上面から見た場合の進行方向に垂直な方向の一端側として図５Ａ及び図５Ｂにおける上側に設置されているとする。第２のアンテナ群３１に属する第２のアンテナ３０は各車両１０を上面から見た場合の進行方向に垂直な方向の他端側として図５Ａ及び図５Ｂにおける下側に設置されているとする。
図５Ａに示されるように、車両１０が直線の線路を通っている時に、制御部５０は、一方のアンテナ群として第１のアンテナ群２１を用いて通信を行っているとする。そして、図５Ｂに示されるように、車両１０のうち、先頭車両１０ａがカーブした線路を通る時に先頭車両１０ａの連結部４０ａに設けられた第１のアンテナ２０ａと後続車両１０ｂの連結部４０ｂに設けられた第１のアンテナ２０ｂとの間の電波強度が所定値以下になったとする。
制御部５０は、通信に用いられるアンテナ群を一方のアンテナ群（第１のアンテナ群２１）から他方のアンテナ群（第２のアンテナ群３１）への切り替える時に、例えば一方のアンテナ群に属する全てのアンテナ（第１のアンテナ２０）を他方のアンテナ群に属する全てのアンテナ（第２のアンテナ３０）に略同じタイミングで一斉に切り替える。具体的には、先頭車両１０ａに設けられた制御部５０ａは、後続車両１０ｂ〜後続車両１０ｅに設けられた制御部５０に例えばブロードキャストで各制御部５０が通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０から第２のアンテナ３０に切り替える命令を送信する。そして、通信に用いられるアンテナが全ての第１のアンテナ２０から全ての第２のアンテナ３０に略同じタイミングで一斉に切り替えられる。なお、略同じタイミングとは、意図的にタイミングがずらされないことを意味する。すなわち略同じタイミングとは、実際に各アンテナの対が切り替わるタイミングが、完全に同じタイミングであることはもとより、多少ずれていてもよいことを含む。
このように、先頭車両１０ａに設けられた制御部５０ａの命令によって、通信に用いられるアンテナが、一方のアンテナ群に属する全てのアンテナから他方のアンテナ群に属する全てのアンテナへ略同じタイミングで一斉に切り替えられる。
なお、通信に用いられるアンテナが一方のアンテナ群に属するアンテナから他方のアンテナ群に属するアンテナに略同じタイミングで一斉に切り替えられなくてもよい。
制御部５０は、通信に用いられるアンテナ群を一方のアンテナ群（第１のアンテナ群２１）から他方のアンテナ群（第２のアンテナ群３１）への切り替える時に、例えば、一方のアンテナ群に属するアンテナの対（第１のアンテナ２０の対）を他方のアンテナ群に属するアンテナの対（第２のアンテナ３０の対）に先頭車両１０ａに近いアンテナの対から順に切り替えてもよい。ここで、先頭車両１０ａに近いアンテナの対から切り替えるとは、例えば、まず、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂの対を第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂの対に切り替え、次に、第１のアンテナ２０ｃ及び第１のアンテナ２０ｄの対を第２のアンテナ３０ｃ及び第２のアンテナ３０ｄの対に切り替え、というように、先頭車両１０ａから最後尾の車両１０に向けて通信に用いられるアンテナの対を順に切り替えていくことである。例えば、先頭車両１０ａがカーブした線路を通り第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下になった時に第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂの対が第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂの対に切り替えられ、その後、後続車両１０ｂがカーブした線路を通る時に第１のアンテナ２０ｃ及び第１のアンテナ２０ｄの対が第２のアンテナ３０ｃ及び第２のアンテナ３０ｄの対に切り替えられる。
この時、制御部５０は、一方のアンテナ群（第１のアンテナ群２１）に属するアンテナの対（第１のアンテナ２０の対）を他方のアンテナ群（第２のアンテナ群３１）に属するアンテナの対（第２のアンテナ３０の対）に先頭車両１０ａに近いアンテナの対から順に、先頭車両１０ａの速度に応じたタイミングで切り替える。これについて、図６及び図７を用いて説明する。なお、先頭車両１０ａには、先頭車両１０ａの速度を測定する速度測定部が備えられているとする。
図６は、先頭車両１０ａの速度に応じた、各車両１０間のアンテナの対の切り替えタイミングの一例を示す図である。
図７は、先頭車両１０ａの速度に応じた遅延係数の一例を示す図である。
まず、先頭車両１０ａが備える記憶部が例えば図６に示されるようなテーブルを予め記憶している場合について説明する。先頭車両１０ａがカーブした線路を通ってから、後続の車両（後続車両１０ｂ〜後続車両１０ｅ）が当該カーブした線路を通るまでの時間は、先頭車両１０ａの速度と後続の車両１０の長さによって予め定めることができる。したがって、図６に示されるように、先頭車両１０ａの速度に応じて、後続の車両１０間の通信に用いられるアンテナの対の切り替えのタイミングを予め定めることができる。例えば、先頭車両１０ａの速度が遅い場合、先頭車両１０ａがカーブした線路を通ってから、後続の車両１０が当該カーブした線路を通るまでに掛かる時間は長い。一方、先頭車両１０ａの速度が速い場合、先頭車両１０ａがカーブした線路を通ってから、後続の車両１０が当該カーブした線路を通るまでに掛かる時間は短い。
例えば、先頭車両１０ａの速度が５０ｋｍ／ｈの場合について説明する。先頭車両１０ａがカーブした線路を通ることで第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下になった場合、制御部５０ａは、通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０ｂから第２のアンテナ３０ｂに切り替える命令を制御部５０ｂに送信する。そして、制御部５０ａ及び制御部５０ｂは先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂ間の通信に用いられるアンテナの対を第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂの対から第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂの対に切り替える。次に、図６に示されるテーブルから、先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂ間の通信に用いられるアンテナの対が切り替えられてから後続車両１０ｂがカーブした線路を通るまでの時間が１．５秒であると、先頭車両１０ａの速度（５０ｋｍ／ｈ）から推定される。したがって、先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂ間の通信に用いられるアンテナの対が切り替えられてから１．５秒後に後続車両１０ｂ及び後続車両１０ｃ間の通信に用いられるアンテナの対が切り替えられる。具体的には、制御部５０ａは、１．５秒後に、通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０ｃから第２のアンテナ３０ｃに切り替える命令を制御部５０ｃに送信し、かつ、通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０ｄから第２のアンテナ３０ｄに切り替える命令を制御部５０ｄに送信する。そして、制御部５０ｃ及び制御部５０ｄは、当該命令を受けることで通信に用いられるアンテナの対を第１のアンテナ２０ｃ及び第１のアンテナ２０ｄの対から第２のアンテナ３０ｃ及び第２のアンテナ３０ｄの対に切り替える。同様にして、先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂ間の通信に用いられるアンテナの対が切り替えられてから３秒後に後続車両１０ｃ及び後続車両１０ｄ間の通信に用いられるアンテナの対が切り替えられ、４．５秒後に後続車両１０ｄ及び後続車両１０ｅ間の通信に用いられるアンテナの対が切り替えられる。
このように、後続の車両１０のそれぞれがカーブした線路を通ると推定されるタイミング毎に、通信に用いられるアンテナの対を切り替える命令を制御部５０ａが後続の各車両１０の制御部５０に送信してもよい。これにより一方のアンテナ群に属するアンテナの対を他方のアンテナ群に属するアンテナの対に切り替える時に、先頭車両１０ａに近い車両１０のアンテナの対から順に、先頭車両１０ａの速度に応じたタイミングで切り替えられる。
次に、先頭車両１０ａが備える記憶部が例えば図７に示されるようなテーブルを予め記憶している場合について説明する。
制御部５０ａは、測定部６０により測定された第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下になった場合に、後続の各車両１０の制御部５０に、例えばブロードキャストで次の情報を送信する。情報とは、各制御部５０が通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０から第２のアンテナ３０に切り替える命令と、図７に示されるような先頭車両１０ａの速度に応じた遅延係数を含む情報である。そして、後続の各車両１０の制御部５０は、当該情報を受信してから、先頭車両１０ａからの遠さに応じた値と遅延係数との積で表される時間後に、通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０から第２のアンテナ３０に切り替える。先頭車両１０ａからの遠さに応じた値とは、例えば、先頭車両１０ａから後続の各車両１０までの遠さに応じて異なる値である。これらの値は、後続の各車両１０の記憶部にそれぞれ予め記憶されている。具体的には、後続の各車両１０の記憶部は、車両１０の前方端側のアンテナを制御する制御部５０（例えば制御部５０ｂ）が使用する先頭車両１０ａからの遠さに応じた値と、車両１０の後方端側のアンテナを制御する制御部５０（例えば制御部５０ｃ）が使用する先頭車両１０ａからの遠さに応じた値とを記憶している。
先頭車両１０ａの速度が遅いほど、先頭車両１０ａがカーブした線路を通ってから後続の車両１０が当該カーブした線路を通るまでの時間は長くなるため遅延係数は大きくなる。言い換えると、先頭車両１０ａの速度が速いほど、先頭車両１０ａがカーブした線路を通ってから後続の車両１０が当該カーブした線路を通るまでの時間は短くなるため遅延係数は小さくなる。また、後続の車両１０のうち先頭車両１０ａに近い車両１０ほど、先頭車両１０ａがカーブした線路を通ってから、後続の車両１０が当該カーブした線路を通るまでの時間は短くなるため、先頭車両１０ａに近いアンテナを制御する制御部５０は、先頭車両１０ａからの遠さに応じた値として小さな値を使用する。言い換えると、後続の車両１０のうち最後尾の車両１０に近い車両１０ほど、先頭車両１０ａがカーブした線路を通ってから、後続の車両１０が当該カーブした線路を通るまでの時間は長くなるため、先頭車両１０ａから遠いアンテナを制御する制御部５０は、先頭車両１０ａからの遠さに応じた値として大きな値を使用する。例えば、制御部５０ｂは、先頭車両１０ａからの遠さに応じた値として０を使用し、制御部５０ｃ及び制御部５０ｄは、当該値として１を使用する。
例えば、先頭車両１０ａの速度が５０ｋｍ／ｈの場合について説明する。まず、制御部５０ａは、測定部６０により測定された第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下になった場合に、後続の各車両１０の制御部５０に例えばブロードキャストで次の情報を送信する。情報は、各制御部５０が通信に用いるアンテナを切り替える命令と遅延係数とを含む情報である。制御部５０ｂは、制御部５０ａから当該情報を受信してから、先頭車両１０ａからの遠さに応じた値として０と遅延係数１．５との積で表される時間後に、通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０ｂから第２のアンテナ３０ｂに切り替える。つまり、制御部５０ｂは、制御部５０ａから当該情報を受信した時に通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０ｂから第２のアンテナ３０ｂに切り替える。したがって、測定部６０により測定された第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下になった時に、制御部５０ａ及び制御部５０ｂは、通信に用いられるアンテナの対を第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂの対から第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂの対に切り替える。また、制御部５０ｃ及び制御部５０ｄは、制御部５０ａから当該情報を受信してから、先頭車両１０ａからの遠さに応じた値として１と遅延係数１．５との積で表される時間後に、通信に用いられるアンテナの対を第１のアンテナ２０ｃ及び第１のアンテナ２０ｄの対から第２のアンテナ３０ｃ及び第２のアンテナ３０ｄの対に切り替える。つまり、制御部５０ｃ及び制御部５０ｄは、制御部５０ａから情報を受信してから１．５秒後に通信に用いられるアンテナの対を第１のアンテナ２０ｃ及び第１のアンテナ２０ｄの対から第２のアンテナ３０ｃ及び第２のアンテナ３０ｄの対に切り替える。同様にして、さらに後続の車両１０の制御部５０は、先頭車両１０ａからの遠さに応じた値としてさらに大きな値と遅延係数１．５との積で表される時間後に、通信に用いられるアンテナの対を第１のアンテナ２０の対から第２のアンテナ３０の対に切り替えていく。
このように、制御部５０ａが、後続の各車両１０に設けられた制御部５０に例えばブロードキャストでアンテナを切り替える命令と遅延係数とを含む情報を送信する。そして、後続の車両１０の各制御部５０が先頭車両１０ａからの遠さと遅延係数とに応じてアンテナを切り替えるタイミングを判断することで、一方のアンテナ群に属するアンテナの対を他方のアンテナ群に属するアンテナの対に先頭車両１０ａに近いアンテナの対から順に先頭車両１０ａの速度に応じたタイミングで切り替えられる。
また、制御部５０は、先頭車両１０ａと先頭車両１０ａに連結された後続の車両１０（後続車両１０ｂ）との向かい合う連結部４０ａ及び連結部４０ｂにそれぞれ設けられた一方のアンテナ群に属するアンテナの対を他方のアンテナ群に属するアンテナの対に切り替えた後に、先頭車両１０ａに近い後続の車両１０のアンテナの対から順に後続の車両１０それぞれの速度に応じたタイミングで切り替えていってもよい。なお、後続の各車両１０にはそれぞれ、自身の速度を測定する速度測定部が備えられているとする。
具体的には、制御部５０ａは、測定部６０により測定された第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下になった場合に、通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０ｂから第２のアンテナ３０ｂに切り替える命令を制御部５０ｂに送信する。そして、制御部５０ａ及び制御部５０ｂは先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂ間の通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂの対から第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂの対に切り替える。次に、制御部５０ｂは、アンテナを切り替えたことを示す情報を制御部５０ｃに送信する。制御部５０ｃは、後続車両１０ｂの速度から後続車両１０ｂ及び後続車両１０ｃ間の通信に用いられるアンテナの対を切り替えるタイミングを算出する。そして、制御部５０ｃは、当該情報を受けてから算出された時間後に、通信に用いられるアンテナを第１のアンテナ２０ｄから第２のアンテナ３０ｄに切り替える命令を制御部５０ｄに送信する。そして、制御部５０ｃ及び制御部５０ｄは後続車両１０ｂ及び後続車両１０ｃ間の通信に用いられるアンテナの対を第１のアンテナ２０ｃ及び第１のアンテナ２０ｄの対から第２のアンテナ３０ｃ及び第２のアンテナ３０ｄの対に切り替える。
このようにして、先頭車両１０ａに近い後続の車両１０のアンテナの対から順に後続の車両１０それぞれの速度に応じたタイミングで切り替えられていく。つまり、先頭車両１０ａから最後尾の車両１０に向けて、通信に用いられるアンテナを切り替える命令が後続の各車両１０の速度に応じたタイミングでリレーされていく。
また、車両１０間の通信に使用する全てのアンテナの対が切り替えられなくてもよい。これについて、図８を用いて説明する。
図８は、複数の車両間のうち、一部の車両間の通信に使用されるアンテナの対が切り替えられる時の状態を示す図である。図８は、車両１０を上面から見た時の模式図である。
図８に示されるように、一部の車両１０がカーブした線路で停車し、他の車両１０が直線状の線路で停車することがある。例えば、図８では、先頭車両１０ａ、後続車両１０ｂ及び後続車両１０ｃはカーブした線路で停車し、後続車両１０ｄ及び後続車両１０ｅは直線状の線路で停車している。例えば、駅のホームの一部がカーブしている場合に、図８に示されるような状態が発生することがある。また、例えば、カーブした線路の途中に信号機がある場合に、図８に示されるような状態が発生することがある。このような場合には、例えば、後続車両１０ｄ及び後続車両１０ｅ間の通信に用いられるアンテナの対は切り替えられなくてもよい。
例えば、先頭車両１０ａはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により先頭車両１０ａの位置を特定できる機能を有しているとする。また、制御部５０は、ＧＰＳにより特定した位置に応じて通信に用いられるアンテナを切り替えるとする。これにより、制御部５０が予め図８に示されるような停車位置を認識していることで、一部のアンテナの対はアンテナ群から一時的に切り離して制御され、切り替えが行われなくてもよい。図８に示される例においては、後続車両１０ｄ及び後続車両１０ｅ間の通信に用いられるアンテナの対は、切り替えられない。なお、車両１０が停車した後に発進する際に、後続車両１０ｄ及び後続車両１０ｅ間の通信に用いられるアンテナの対が切り替えられてもよい。すなわち、車両１０が発信する際に、後続車両１０ｄと後続車両１０ｅの通信に用いられるアンテナの対が、再びアンテナ群に属するアンテナの対として制御されてもよい。このように、車両１０の位置に基づいて、一部のアンテナの対は切り替えられなくてもよい。
ところで、カーブした線路がＳ字カーブの線路である場合がある。車両１０がＳ字カーブの線路を通る時にも通信状態が劣化することがあるが、これについて図９を用いて説明する。
図９は、車両１０がＳ字カーブの線路を通る時に通信状態が劣化することを説明するための説明図である。図９は、車両１０を上面から見た時の模式図である。
図９に示されるように、車両１０がＳ字カーブの線路を通る時に、列車が偏倚状態になることがある。この場合には、第１のアンテナ２０間の電波強度も第２のアンテナ３０間の電波強度も弱くなる可能性がある。したがって、アンテナの対が切り替えられても、電波強度が弱いままになっていることがある。
そこで、測定部６０により測定された電波強度が所定値以下になった場合に、測定部６０は、制御部５０が通信に用いていなかった他方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度を測定してもよい。例えば、測定部６０により測定された、制御部５０が通信に用いている第１のアンテナ群２１に属する第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下になった場合、測定部６０は、制御部５０が通信に用いていなかった第２のアンテナ群３１に属する第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間の電波強度（第２電波強度）を測定してもよい。これにより、他方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度も弱くなっているか否かを判定することができる。そして、制御部５０は、測定部６０により測定された他方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度が所定値（第２所定値）以下の場合、通信の変調方式を伝送誤りに強い（結果的に通信距離が伸びる）方式に切り替える。つまり、第１のアンテナ群２１に属する第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度と第２のアンテナ群３１に属する第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間の電波強度との両方が弱くなっている場合には、通信に用いられるアンテナの切り替えが行われても通信状態の劣化を抑制できない。したがって、引き続き第１のアンテナ群２１を用いた上で、少なくとも通信が途切れないように通信距離が伸びる通信方式に切り替える。例えば、通信方式をＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式からＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式に切り替える。これにより、最高通信速度は低下するが、通信距離を伸ばすことができる。なお、通信に用いられるアンテナ群を、第１のアンテナ群２１から第２のアンテナ群３１に切り替えた上で、第２のアンテナ群の通信方式を切り替えてもよい。また、第１のアンテナ２０間の電波強度と比較される所定値（第１所定値）と第２のアンテナ２０間の電波強度と比較される所定値（第２所定値）とは、それぞれのアンテナの特性に応じて定められる為、同じであっても異なっていてもよい。
このように、列車がＳ字カーブで偏倚状態になる場合のように、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度と第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間の電波強度との両方が弱くなっている場合には、通信の変調方式が伝送誤りに強い方式に切り替えられてもよい。
［効果等］
以上のように、実施の形態１において、列車通信システム１は、小電力無線を用いて車両１０間の通信を行うシステムである。列車通信システム１は、第１のアンテナ群２１と、第２のアンテナ群３１と、測定部６０と、制御部５０ａと、を備える。第１のアンテナ群２１は、少なくとも互いに向かい合うように配置された第１のアンテナ２０ａと第１のアンテナ２０ｂとを有する。第１のアンテナ２０ａは、先頭車両１０ａの連結部４０ａに配置される。第１のアンテナ２０ｂは、後続車両１０ｂの連結部４０ｂに配置される。第２のアンテナ群３１は、少なくとも互いに向かい合うように配置された第２のアンテナ３０ａと第２のアンテナ３０ｂとを有する。第２のアンテナ３０ａは、先頭車両１０ａの連結部に配置される。第２のアンテナ３０ａは、先頭車両１０ａを上面から見た場合に、先頭車両１０ａの進行方向に垂直な方向において、第１のアンテナ２０ａと異なる位置に配置される。第２のアンテナ３０ｂは、後続車両１０ｂの連結部４０ｂに配置される。測定部６０は、例えば第１のアンテナ群２１を用いて通信している場合に、第１のアンテナ２０ａと第１のアンテナ２０ｂの間の電波強度を測定する。制御部５０ａは、測定された電波強度が所定値よりも小さい場合に、通信に用いられるアンテナ群を第１のアンテナ群２１から第２のアンテナ群へ切り替え可能である。
向かい合う連結部４０ａと連結部４０ｂには例えばフェイルセーフのために第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂの対と第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂの対とが、先頭車両１０ａを上面から見た場合の、先頭車両１０ａの進行方向に垂直な方向において異なる位置に設けられている。ここで、先頭車両１０ａがカーブした線路を通る時に、連結部４０ａと連結部４０ｂと間の隙間は、カーブの外側ほど大きくなる。言い換えると、先頭車両１０ａがカーブした線路を通る時に、連結部４０ａと連結部４０ｂの間の隙間は、カーブの内側ほど小さくなる。先頭車両１０ａがカーブした線路を通る時に測定部６０により測定された電波強度が所定値以下になる場合、その要員は、カーブの外側となる位置に設けられた一方のアンテナ群を用いて通信していることが多い。したがって、この時に通信に用いられるアンテナ群を、カーブの内側となる位置に設けられた他方のアンテナ群に切り替えられることで、通信状態が改善する。このようにして、車両１０がカーブした線路を通る時などに、通信状態が劣化することを抑制できる。
また、実施の形態１において、複数の車両１０は、先頭車両１０ａと、少なくとも２両の後続車両１０ｂ及び後続車両１０ｃとを含む。第１のアンテナ群２１は、互いに向かい合うように配置された第１のアンテナ２０ｃ及び第１のアンテナ２０ｄをさらに有する。第１のアンテナ２０ｃは、後続車両１０ｂの連結部４０ｃに配置される。第１のアンテナ２０ｄは、後続車両１０ｃの連結部４０ｄに配置される。第２のアンテナ群３１は、互いに向かい合うように配置された第２のアンテナ３０ｃ及び第２のアンテナ３０ｄをさらに有する。第２のアンテナ３０ｃは、後続車両１０ｂの連結部４０ｃであって、後続車両１０ｂを上面から見た場合に、後続車両１０ｂの進行方向に垂直な方向において第１のアンテナ２０ｃと異なる位置に配置される。第２のアンテナ３０ｄは、後続車両１０ｃの連結部４０ｄに配置される。
つまり、向かい合う一対の連結部４０毎に設けられた第１のアンテナ２０の対と、当該向かい合う一対の連結部４０毎に設けられた第２のアンテナ３０の対とは、車両１０を上面から見た場合の、車両１０の進行方向に垂直な方向において異なる位置に設けられる。例えば、第１のアンテナ２０の対は第２のアンテナ３０の対よりも、当該垂直な方向において一端側に設けられる。また、車両１０が線路を走る時に、先頭車両１０ａがカーブした線路を通った場合、後続車両１０ｂ及び後続車両１０ｃも同じように当該カーブした線路を通る。これにより、先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂのアンテナの対で発生する電波強度の変化は、先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂのアンテナの対と同じような位置関係で配置された後続の車両１０のアンテナの対でも同じようになる。したがって、各車両１０間の電波強度を測定する必要はない。すなわち各車両間毎に測定部６０を設ける必要はない。先頭車両１０ａ及び後続車両１０ｂ間の電波強度を測定する測定部６０を１つ設けるだけでよい。つまり、１つだけの測定部６０の測定結果に応じて、先頭車両１０ａ及び少なくとも２両の後続車両１０ｂ及び後続車両１０ｃ間の通信に用いられるアンテナ群を、一方のアンテナ群から他方のアンテナ群に切り替えることができる。
また、実施の形態１において、第１のアンテナ２０ａと第２のアンテナ３０ａとは、先頭車両１０ａを上面から見た場合の、先頭車両１０ａの進行方向に垂直な方向の先頭車両１０ａの中心よりも一端側と他端側とに分けて配置される。
これにより、先頭車両１０ａがカーブした線路を通る時に、一方のアンテナ群に属するアンテナの対の電波強度と他方のアンテナ群に属するアンテナの対の電波強度との差は大きくなる。つまり、カーブの外側に位置するアンテナの対の電波強度はより弱くなり、カーブの内側に位置するアンテナの対の電波強度はより強くなる。したがって、先頭車両１０ａがカーブした線路を通る時などに、通信に用いている一方のアンテナ群に属するアンテナの対の電波強度が所定値以下になった場合、他方のアンテナ群に切り替えられることで、通信状態が劣化することをより抑制できる。
なお、第１のアンテナ２０ａと第１のアンテナ２０ｂとは互いに向かい合うように配置される。また第２のアンテナ３０ａと第２のアンテナ３０ｂとは互いに向かい合うように配置される。したがって第１のアンテナ２０ａと第２のアンテナ３０ａとが、先頭車両１０ａを上面から見た場合の、先頭車両１０ａの進行方向に垂直な方向の先頭車両１０ａの中心よりも一端側と他端側とに分けて配置されている場合、第１のアンテナ２０ｂと第２のアンテナ３０ｂも、後続車両１０ｂを上面から見た場合の、後続車両１０ｂの進行方向に垂直な方向の後続車両１０ｂの中心よりも一端側と他端側とに分けて配置される。
また、実施の形態１において、第１のアンテナ２０ｃと第２のアンテナ３０ｃとは、後続車両１０ｂを上面から見た場合の、後続車両１０ｂの進行方向に垂直な方向の後続車両１０ｂの中心よりも一端側と他端側とに分けて配置される。同様に、第１のアンテナ２０ｄと第２のアンテナ３０ｄとは、後続車両１０ｃを上面から見た場合の、後続車両１０ｃの進行方向に垂直な方向の後続車両１０ｃの中心よりも一端側と他端側とに分けて配置される。これにより、車両１０がカーブした線路を通る時も、通信状態が劣化することをより抑制できる。
また、実施の形態１において、第１のアンテナ群２１の通信チャネルと第２のアンテナ群３１の通信チャネルとは異なる。
一方のアンテナ群を用いて通信（データ転送）を行っている状態から他方のアンテナ群を用いて通信（データ転送）を行う状態に円滑に切り替えるためには、第１のアンテナ２０の対及び第２のアンテナ３０の対のセッションが確立している必要がある。これにより、定期的に第１のアンテナ２０の対の間及び第２のアンテナ３０の対の間の通信を行う必要があり、これらの通信が同時に行われることがある。したがって、第１のアンテナ群２１の通信チャネルと第２のアンテナ群３１の通信チャネルとが異なることで、第１のアンテナ群２１と第２のアンテナ群３１との間で通信の干渉が発生することを抑制できる。
実施の形態１において、制御部５０ａは、通信に用いられるアンテナ群を一方のアンテナ群から他方のアンテナ群へ切り替える時に、一方のアンテナ群に属する全てのアンテナを他方のアンテナ群に属する全てのアンテナに略同じタイミングで一斉に切り替える。
一般的に、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、線路は直線の状態からカーブした状態になることが多い。これにより、図５Ｂに示されるように、先頭車両１０ａがカーブした線路を通る時、後続車両１０ｂ〜後続車両１０ｅは、直線状の線路を通っていることが多い。この時、後続車両１０ｂ〜後続車両１０ｅは直線状の線路を通っているため、第１のアンテナ群２１及び第２のアンテナ群３１のいずれのアンテナ群を用いて通信が行われても、通信状態が劣化することは少ない。よって、先頭車両１０ａがカーブした線路を通る時に電波強度が所定値以下になった場合に、一方のアンテナ群に属する全てのアンテナを他方のアンテナ群に属する全てのアンテナに略同じタイミングで一斉に切り替えても問題は生じにくい。また、例えば各車両１０に制御部５０が備えられている場合に１つの制御部５０（例えば制御部５０ａ）が他の制御部５０へブロードキャストで切り替え命令を送信するだけで、当該略同じタイミングで一斉に切り替えることを容易に行うことができる。
また、実施の形態１において、制御部５０は、通信に用いられるアンテナ群を一方のアンテナ群から他方のアンテナ群へ切り替える時に、一方のアンテナ群に属するアンテナの対を他方のアンテナ群に属するアンテナの対に先頭車両１０ａに近いアンテナの対から順に切り替える。
この時、制御部５０は、先頭車両１０ａに近いアンテナの対から順に先頭車両１０ａの速度に応じたタイミングで切り替えてもよい。
もしくは、制御部５０は、先頭車両１０ａと先頭車両１０ａに連結された後続の車両１０（後続車両１０ｂ）との向かい合う連結部４０ａ及び連結部４０ｂにそれぞれ設けられた一方のアンテナ群に属するアンテナの対を他方のアンテナ群に属するアンテナの対に切り替えた後に、先頭車両１０ａに近い後続車両１０ｂ〜後続車両１０ｅのアンテナの対から順に後続車両１０ｂ〜後続車両１０ｅのそれぞれの速度に応じたタイミングで切り替えていってもよい。
これにより、各車両１０がカーブした線路を通ると推定されるタイミング毎に、各車両１０の一方のアンテナ群に属するアンテナの対を他方のアンテナ群に属するアンテナの対に切り替えることができる。
また、実施の形態１において、制御部５０は、測定部６０により測定された、制御部５０が通信に用いている一方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度が所定値以下になった時に、測定部６０により測定された他方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度が所定値以下の場合、通信の変調方式を伝送誤りに強い方式に切り替える。
これにより、例えばＳ字カーブを通る時に列車が偏倚状態になった場合に、第１のアンテナ２０の対の間及び第２のアンテナの対の間の電波強度が共に弱くなっても、少なくとも通信が途切れることを抑制できる。
（実施の形態２）
以下、図１０を用いて実施の形態２を説明する。
［構成］
図１０は、実施の形態２に係る列車通信システム２の一例を示す構成図である。
列車通信システム２は、列車通信システム１が備える構成に加え、さらに、第３のアンテナ群２３と、第４のアンテナ群３３と、を備える。第３のアンテナ群２３は、少なくとも一対の第３のアンテナ２２を有する。第４のアンテナ群３３は、少なくとも一対の第４のアンテナ３２を有する。列車通信システム２は、フェイルセーフのために、このように第３のアンテナ群２３及び第４のアンテナ群３３を備えている。第１のアンテナ群２１及び第２のアンテナ群３１、並びに、第３のアンテナ群２３及び第４のアンテナ群３３によってループが構成される。
図１０には、第３のアンテナ群２３が、第３のアンテナ２２の対として、第３のアンテナ２２ａ及び第３のアンテナ２２ｂの対と第３のアンテナ２２ｃ及び第３のアンテナ２２ｄの対とを有することが示される。また第４のアンテナ群３３が、第４のアンテナ３２の対として、第４のアンテナ３２ａ及び第４のアンテナ３２ｂの対と第４のアンテナ３２ｃ及び第４のアンテナ３２ｄの対とを有することが示される。
第３のアンテナ２２ａは、先頭車両１０ａの連結部４０ａに配置される。第３のアンテナ２２ｂは、後続車両１０ｂの連結部４０ｂに配置される。第３のアンテナ２２ａと第３のアンテナ２２ｂとは、互いに向かい合うように配置される。
第４のアンテナ３２ａは、先頭車両１０ａの連結部４０ａに配置される。第４のアンテナ３２ｂは、後続車両１０ｂの連結部４０ｂに配置される。第４のアンテナ３２ａと第４のアンテナ３２ｂとは、互いに向かい合うように配置される。
第３のアンテナ２２ｃは、後続車両１０ｂの連結部４０ｃに配置される。第３のアンテナ２２ｄは、後続車両１０ｃの連結部４０ｄに配置される。第３のアンテナ２２ｃと第３のアンテナ２２ｄとは、互いに向かい合うように配置される。
第４のアンテナ３２ｃは、後続車両１０ｂの連結部４０ｃに配置さる。第４のアンテナ３２ｄは、後続車両１０ｃの連結部４０ｄに配置される。第４のアンテナ３２ｃと第４のアンテナ３２ｄとは、互いに向かい合うように配置される。
車両１０間の通信には、第１のアンテナ群２１及び第３のアンテナ群２３、並びに、第２のアンテナ群３１及び第４のアンテナ群３３のうちの一方が使用される。なお、第３のアンテナ２２ａ〜第３のアンテナ２２ｄを含む第３のアンテナ群２３に属するアンテナを総称して第３のアンテナ２２と呼び、第４のアンテナ３２ａ〜第４のアンテナ３２ｄを含む第４のアンテナ群３３に属するアンテナを総称して第４のアンテナ３２と呼ぶ。
第１のアンテナ２０は、第２のアンテナ３０のそれぞれよりも車両１０を上から見た場合に、車両１０の進行方向に垂直な方向の一端側に設けられる。第３のアンテナ２２は、第４のアンテナ３２のそれぞれよりも当該一端側に設けられる。つまり、第１のアンテナ２０と第２のアンテナ３０との位置、及び、第３のアンテナ２２と第４のアンテナ３２との位置は、同じ関係性を有する。例えば、第１のアンテナ２０が第２のアンテナ３０よりも当該垂直な方向の上側に設けられる場合、第３のアンテナ２２は第４のアンテナ３２よりも当該垂直な方向の上側に設けられる。
また実施の形態２では、車両１０を上から見た場合に、車両１０の進行方向に垂直な方向の、車両１０の中心より上側に、第１のアンテナ２０及び第２のアンテナ３０が配置されている。そして車両１０を上から見た場合に、車両１０の進行方向に垂直な方向の、車両１０の中心より下側に、第３のアンテナ２２及び第４のアンテナ３２が配置されている。
また、実施の形態２における制御部５０は、第１のアンテナ群２１及び第３のアンテナ群２３、並びに、第２のアンテナ群３１及び第４のアンテナ群３３のうちの一方を用いて通信を行う。各車両１０には、制御部５１ａ〜制御部５１ｄが設けられる。制御部５０ａ〜制御部５０ｄも含め、これらを総称して制御部５０と呼ぶ。先頭車両１０ａには制御部５１ａが設けられる。制御部５１ａは、第３のアンテナ２２ａ及び第４のアンテナ３２ａのうちの一方のアンテナを用いて通信を行う。また、後続車両１０ｂには、制御部５１ｂ及び制御部５１ｃが設けられる。制御部５１ｂは、第３のアンテナ２２ｂ及び第４のアンテナ３２ｂのうちの一方のアンテナを用いて通信を行う。制御部５１ｃは、第３のアンテナ２２ｃ及び第４のアンテナ３２ｃのうちの一方のアンテナを用いて通信を行う。後続車両１０ｃ以降についても同様である。つまり、第３のアンテナ群２３を用いて通信が行われる場合、第３のアンテナ群２３に属するアンテナ（例えば第３のアンテナ２２ａ〜第３のアンテナ２２ｄ）を用いて通信が行われる。第４のアンテナ群３３を用いて通信が行われる場合、第４のアンテナ群３３に属するアンテナ（例えば第４のアンテナ３２ａ〜第４のアンテナ３２ｄ）を用いて通信が行われる。また、制御部５０（例えば制御部５１ａ〜制御部５１ｄ）は、例えば各車両１０が備える記憶部に記憶された制御プログラムを実行するプロセッサ等により実現されるが、マイクロコンピュータ又は専用回路等により実現されてもよい。
その他の構成は、実施の形態１に係る列車通信システム１におけるものと同じであるため、説明は省略する。
［動作］
以上のように構成された列車通信システム２について、その動作を以下に説明する。
制御部５０は、第１のアンテナ群２１及び第３のアンテナ群２３、並びに、第２のアンテナ群３１及び第４のアンテナ群３３のうちの一方を用いて通信を行う。ここでは、例えば、制御部５０は、第１のアンテナ群２１及び第３のアンテナ群２３を用いて通信を行うとする。
次に、測定部６０は、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間、並びに、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間のうちの、制御部５０が通信に用いている一方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度を測定する。具体的には、測定部６０は、制御部５０が通信に用いている第１のアンテナ群２１に属する第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度を測定する。
次に、制御部５０は、測定部６０により測定された、制御部５０が通信に用いている一方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度が所定値以下であるか否かを判定する。具体的には、制御部５０は、測定部６０により測定された第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下であるか否かを判定する。
測定部６０により測定された電波強度が所定値以下であると制御部５０が判定した場合、制御部５０は、通信に用いられるアンテナ群を、一方から他方に切り替える。つまり、制御部５０は、通信に用いられるアンテナ群を、第１のアンテナ群２１及び第３のアンテナ群２３から第２のアンテナ群３１及び第４のアンテナ群３３に切り替える。
このように、車両１０がカーブした線路を通る時などに、通信に用いている第１のアンテナ群２１及び第２のアンテナ群３１のうちの一方に属するアンテナ間（第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間、又は、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間）の電波強度が所定値以下になった場合、通信に用いられるアンテナ群が他方に切り替えられる。
［効果等］
以上のように、実施の形態２において、列車通信システム２は、さらに第３のアンテナ群２３と第４のアンテナ群３３とを備える。第３のアンテナ群は、第１のアンテナ群２１とともに通信可能である。第３のアンテナ群は、少なくとも互いに向かい合うように配置された第３のアンテナ２２ａ及び第３のアンテナ２２ｂを有する。第３のアンテナ２２ａの一方は、先行車両１０ａの連結部４０ａに配置される。第３のアンテナ２２ｂは、後続車両１０ｂの連結部４０ｂに配置される。第４のアンテナ群３３は、第２のアンテナ群３１とともに通信可能である。第４のアンテナ群３３は、少なくとも互いに向かい合うように配置された第４のアンテナ３２ａ及び第４のアンテナ３２ｂを有する。第４のアンテナ３２ａは、先行車両１０ａの連結部４０ａであって、先行車両１０ａの進行方向に垂直な方向において第３のアンテナ２２ａと異なる位置に配置される。第４のアンテナ３２ｂは、後続車両１０ｂの連結部４０ｂに配置される。第１のアンテナ群２１及び前記第３のアンテナ群２３を用いて通信している時に、電波強度が所定値よりも小さい場合に、制御部５０ａは、通信に用いられるアンテナ群を第１のアンテナ群２１及び第３のアンテナ群２３から第２のアンテナ群３１及び第４のアンテナ群３３に切り替え可能である。
第１のアンテナ２０が第２のアンテナ３０よりも当該垂直な方向の一端側に設けられ、第３のアンテナ２２が第４のアンテナ３２よりも当該一端側に設けられることで、車両１０がカーブした線路を通る時に、第１のアンテナ２０間及び第３のアンテナ２２間の電波強度の変化の傾向は同じになり、第２のアンテナ３０間及び第４のアンテナ３２間の電波強度の変化の傾向は同じになる。したがって、第３のアンテナ２２ａ及び第３のアンテナ２２ｂ間又は第４のアンテナ３２ａ及び第４のアンテナ３２ｂ間の電波強度を測定する測定部６０を設ける必要はなく、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間又は第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間の電波強度を測定する測定部６０を１つ設けるだけでよい。例えば、通信に用いられるアンテナ群が第１のアンテナ群２１から第２のアンテナ群３１に切り替えられた場合、第３のアンテナ２２ａ及び第３のアンテナ２２ｂ間又は第４のアンテナ３２ａ及び第４のアンテナ３２ｂ間の電波強度が測定されなくても、通信に用いられるアンテナ群を第３のアンテナ群２３から第４のアンテナ群３３に切り替えることができる。このように、１つの測定部６０の電波強度の測定結果に応じて、第１のアンテナ群２１と第２のアンテナ群３１との切り替えだけでなく、第３のアンテナ群２３と第４のアンテナ群３３との切り替えを行うことができる。
（実施の形態３）
以下、図１１を用いて実施の形態３を説明する。
［構成］
図１１は、実施の形態３に係る列車通信システム３の一例を示す構成図である。
列車通信システム３は、列車通信システム１が備える構成に加え、さらに、第５のアンテナ群７１を備える。第５のアンテナ群７１は、少なくとも一対の第５のアンテナ７０を有する。列車通信システム３は、フェイルセーフのために、さらに第１のアンテナ群２１及び第２のアンテナ群３１に加え、第５のアンテナ群７１を備える。
図１１には、第５のアンテナ群７１が、第５のアンテナ７０の対として、第５のアンテナ７０ａ及び第５のアンテナ７０ｂの対と第５のアンテナ７０ｃ及び第５のアンテナ７０ｄの対とを有することが示される。
第５のアンテナ７０ａは、先頭車両１０ａの連結部４０ａに配置される。第５のアンテナ７０ｂは、後続車両１０ｂの連結部４０ｂに配置される。第５のアンテナ７０ａと第５のアンテナ７０ｂとは、互いに向かい合うように配置される。
第５のアンテナ７０ｃは、後続車両１０ｂの連結部４０ｃに配置される。第５のアンテナ７０ｄは、後続車両１０ｃの連結部４０ｄに配置される。第５のアンテナ７０ｃと第５のアンテナ７０ｄとは、互いに向かい合うように配置される。
車両１０間の通信には、第１のアンテナ群２１、第２のアンテナ群３１及び第５のアンテナ群７１のうちの一のアンテナ群が使用される。なお、第５のアンテナ７０ａ〜７０ｄを含む第５のアンテナ群７１に属するアンテナを総称して第５のアンテナ７０と呼ぶ。
実施の形態３では、車両１０を上から見た場合に、車両１０の進行方向に垂直な方向の、車両１０の中心より上側に、第１のアンテナ２０が配置されている。そして車両１０を上から見た場合に、車両１０の進行方向に垂直な方向の、車両１０の中心より下側に、第５のアンテナ７０が配置されている。さらに車両１０を上から見た場合に、車両１０の進行方向に垂直な方向の、第１のアンテナ２０と第５のアンテナ７０の中間位置に、第２のアンテナ３０が配置されている。
実施の形態３における測定部６０は、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間と、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間と、第５のアンテナ７０ａ及び第５のアンテナ７０ｂ間の電波強度とを測定する。
また、実施の形態３における制御部５０は、第１のアンテナ群２１、第２のアンテナ群３１及び第５のアンテナ群７１のうちの一のアンテナ群を用いて通信を行う。
その他の構成は、実施の形態１に係る列車通信システム１におけるものと同じであるため、説明は省略する。
［動作］
以上のように構成された列車通信システム３について、その動作を以下に説明する。
制御部５０は、第１のアンテナ群２１、第２のアンテナ群３１及び第５のアンテナ群７１のうちの一を用いて通信を行う。ここでは、例えば、制御部５０は、第１のアンテナ群２１を用いて通信を行うとする。
次に、測定部６０は、第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間、並びに、第５のアンテナ７０ａ及び第５のアンテナ７０ｂ間のうちの、制御部５０が通信に用いている一のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度を測定する。具体的には、測定部６０は、制御部５０が通信に用いている第１のアンテナ群２１に属する第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度を測定する。
次に、制御部５０は、測定部６０により測定された電波強度が所定値以下であるか否かを判定する。具体的には、制御部５０は、測定部６０により測定された第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂ間の電波強度が所定値以下であるか否かを判定する。
制御部５０は、測定部６０により測定された電波強度が所定値以下であると判定した場合、通信に用いられるアンテナ群を一のアンテナ群から、他のアンテナ群のうちの一つに切り替える。この時、測定部６０は、他の全てのアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度も測定する。そして制御部は、他の全てのアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度のうち最も強い電波強度のアンテナ間に応じたアンテナ群に切り替える。例えば、測定部６０は、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂの間の電波強度と、第５のアンテナ７０ａ及び第５のアンテナ７０ｂの間の電波強度も測定する。そして第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナ３０ｂ間の電波強度よりも第５のアンテナ７０ａ及び７０ｂ間の電波強度の方が強い場合、制御部５０ａは、通信に用いられるアンテナ群を第１のアンテナ群２１から第５のアンテナ群７１に切り替える。
このように、車両１０がカーブした線路を通る時などに、測定部６０により測定された、制御部５０が通信に用いている一のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度が所定値以下になった場合、最も電波強度の強いアンテナ間に応じたアンテナ群に切り替えられる。
［効果等］
以上のように、実施の形態３の列車通信システム３は、第５のアンテナ群７１をさらに備える。第５のアンテナ群７１は、少なくとも互いに向かい合うように配置された第５のアンテナ７０ａ及び第５のアンテナ７０ｂを有する。第５のアンテナ７０ａは、先頭車両１０ａの連結部４０ａであって、先頭車両１０ａの進行方向に垂直な方向において、第１のアンテナ２０ａ及び第２のアンテナ３０ａと異なる位置に配置される。第５のアンテナ７０ｂは、後続車両１０ｂの連結部４０ｂに配置される。例えば第１のアンテナ群２１を用いて通信している場合に、測定部６０は、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナの電波強度と、第５のアンテナ７０ａ及び第５のアンテナ７０ｂの間の電波強度も測定する。第１のアンテナ２０ａ及び第１のアンテナ２０ｂの間の電波強度が所定値よりも小さい場合に、通信に用いられるアンテナ群を、第２のアンテナ３０ａ及び第２のアンテナの電波強度と、第５のアンテナ７０ａ及び第５のアンテナ７０ｂの間の電波強度のうち強い方に対応するアンテナ群に切り替える。つまり、第２のアンテナ群３１及び第５のアンテナ群７１のいずれかに切り替える。
これにより、通信に用いられるアンテナ群の候補が増え、車両１０がカーブした線路を通る時などに、通信に用いられるアンテナ群が電波強度の最も強いアンテナ群に切り替えられるため、通信状態が劣化することをより抑制できる。
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜実施の形態３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適応可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下の他の実施の形態を例示する。
実施の形態１では、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、第１のアンテナ２０及び第２のアンテナ３０は、車両１０の天井側に設けられることを説明したが、これに限らない。例えば、第１のアンテナ２０及び第２のアンテナ３０は、車両１０の床側に設けられてもよく、また、第１のアンテナ２０及び第２のアンテナ３０のうちの一方が天井側、他方が床側に設けられてもよい。また、第１のアンテナ２０及び第２のアンテナ３０は、車両１０の高さ方向における中心付近に設けられてもよい。つまり、第１のアンテナ２０及び第２のアンテナ３０は、車両１０を上面から見た場合の、車両１０の進行方向に垂直な方向において互いに異なる位置に設けられていれば、車両１０の高さ方向においてはどこに設けられてもよい。実施の形態２及び実施の形態３でも同様である。
また、実施の形態１では、第１のアンテナ群２１を通信に用いている場合に、第１のアンテナ群２１から第２のアンテナ群３１へ切り替える例を挙げて説明したが、第２のアンテナ群を通信に用いている場合も同様に、第２のアンテナ群３１から第１のアンテナ群２１へ切り替えることができる。同様に、実施の形態２では、第２のアンテナ群及び第４のアンテナ群から第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群へ切り替えてもよい。さらに、実施の形態３では、第２のアンテナ群から第１のアンテナ群又は第５のアンテナ群へ切り替えてもよく、第５のアンテナ群から第１のアンテナ群又は第２のアンテナ群へ切り替えてもよい。
また、実施の形態１では、制御部５０が、測定部６０により測定された、制御部５０が通信に用いている一方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度が所定値以下であるか否かを判定することを説明したが、これに限らない。例えば、制御部５０は当該判定を行わなくてもよく、測定部６０が当該判定を行ってもよい。また、例えば、列車通信システム１が備える他の構成要素によって当該判定が行われてもよい。そして、制御部５０は、測定部６０により測定された、制御部５０が通信に用いている一方のアンテナ群に属するアンテナ間の電波強度が所定値以下になった場合、通信に用いられるアンテナ群を一方のアンテナ群から他方のアンテナ群に切り替える。なお、実施の形態２及び実施の形態３についても同様である。
また、実施の形態１では、制御部５０は、測定部６０により測定された電波強度が所定値以下であるか否かを判定しているが、電波強度が所定値未満であるか否かで判定してもよい。実施の形態２及び実施の形態３についても同様である。
また、実施の形態１では、第１のアンテナ群２１の通信チャネルと第２のアンテナ群３１の通信チャネルとが異なることを説明したが、これに限らない。例えば、第１のアンテナ群２１の偏波と第２のアンテナ群３１の偏波とが異なっていてもよい。同様に、実施の形態２では、第１のアンテナ群２１〜第４のアンテナ群３３の通信チャネルがそれぞれ異なっていてもよい。実施の形態３では、第１のアンテナ群２１、第２のアンテナ群３１、及び第５のアンテナ群７１の通信チャネルがそれぞれ異なっていてもよい。
また、実施の形態１では、第１のアンテナ２０と第２のアンテナ３０とは、車両１０を上面から見た場合の、車両１０の進行方向に垂直な方向の車両１０の中心よりも一端側と他端側とに設けられることを説明したが、これに限らない。例えば、第１のアンテナ２０と第２のアンテナ３０とは、車両１０を上面から見た場合の、車両１０の進行方向に垂直な方向において重ならなければ、当該中心よりも一端側と他端側とに設けられなくてもよい。実施の形態２及び実施の形態３についても同様である。
また、実施の形態１では、車両１０の位置を特定するために、ＧＰＳを用いているが、車両１０の位置を特定する手段はこれに限定されない。たとえば、バリス式と呼ばれる検知器の通信によって各車両１０の位置を検知してもよい。このバリス式の手段により、車両１０がカーブ線路を走行しているか、直線線路を走行しているかを判定できる。バリス式の手段は、線路脇に質問器及び地上応答器を備え、車両１０に車上応答器を備えている。質問器及び地上応答器との間を車両１０が通過する時、設置された車上応答器から地上応答器に対して情報を送信する。これにより車両１０の現在位置を把握することができる。実施の形態２及び実施の形態３についても同様である。
また実施の形態１では、先行車両として先頭車両１０ａを挙げたが、先頭でなくてもよく、後続車両１０ｂより前の車両であればよい。実施の形態２及び実施の形態３についても同様である。
また、本開示は、列車通信システムとして実現できるだけでなく、列車通信システムを構成する制御部５０及び測定部６０が行うステップ（処理）を含む方法として実現できる。
例えば、それらのステップは、コンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本開示は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本開示は、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
例えば、本開示が、プログラム（ソフトウェア）で実現される場合には、コンピュータのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリおよび入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、ＣＰＵがデータをメモリまたは入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリまたは入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。
また、上記実施の形態の列車通信システムに含まれる制御部５０及び測定部６０は、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。
また、集積回路はＬＳＩに限られず、専用回路または汎用プロセッサで実現されてもよい。プログラム可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが、利用されてもよい。
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、列車通信システムに含まれる制御部５０及び測定部６０の集積回路化が行われてもよい。
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、添付図面及び詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面及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、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、請求の範囲又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、車両間の通信を行う列車に適用可能である。具体的には、電車、新幹線又は汽車等に本開示は適用可能である。
１，２，３ 列車通信システム
１０，１００ 車両
１０ａ 先頭車両（先行車両）
１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ 後続車両
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２００ 第１のアンテナ
２１ 第１のアンテナ群
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 第３のアンテナ
２３ 第３のアンテナ群
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３００ 第２のアンテナ
３１ 第２のアンテナ群
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 第４のアンテナ
３３ 第４のアンテナ群
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 連結部
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ 制御部
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ 制御部
６０ 測定部
７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ 第５のアンテナ
７１ 第５のアンテナ群

Claims (10)

  1. 小電力無線を用いて車両間の通信を行う列車通信システムであって、
    互いに向かい合うように配置された一対の第１アンテナを有し、
    前記一対の第１アンテナの一方は、先行車両の一端に配置され、
    前記一対の第１アンテナの他方は、前記先行車両の前記一端と連結される、第１後続車両の一端に配置された、
    第１アンテナ群と、
    互いに向かい合うように配置された一対の第２アンテナを有し、
    前記一対の第２アンテナの一方は、前記先行車両の前記一端であって、前記先行車両を上面から見た場合に、前記先行車両の進行方向に垂直な方向において前記一対の第１アンテナの前記一方と異なる位置に配置され、
    前記一対の第２アンテナの他方は、前記第１後続車両の前記一端に配置された、
    第２アンテナ群と、
    前記第１アンテナ群を用いて通信している場合に、前記一対の第１アンテナの間の第１電波強度を測定する測定部と、
    前記第１電波強度が第１所定値よりも小さい場合に、通信に用いられるアンテナ群を、前記第１アンテナ群から前記第２アンテナ群に切り替え可能な制御部と、
    を備え、
    前記第１アンテナ群は、互いに向かい合うように配置された一対の第１後続アンテナをさらに有し、
    前記一対の第１後続アンテナの一方は、前記第１後続車両の他端に配置され、
    前記一対の第１後続アンテナの他方は、第１後続車両の前記他端と連結される、第２後続車両の一端に配置され、
    前記第２アンテナ群は、互いに向かい合うように配置された一対の第２後続アンテナをさらに有し、
    前記一対の第２後続アンテナの一方は、前記第１後続車両の前記他端であって、前記第一後続車両を上面から見た場合に、前記第一後続車両の進行方向に垂直な方向において前記第１後続アンテナの前記一方と異なる位置に配置され、
    前記一対の第２後続アンテナの他方は、前記第２後続車両の前記一端に配置され、
    前記制御部は、通信に用いられるアンテナ群を前記第１アンテナ群から前記第２アンテナ群へ切り替える時に、前記一対の第１アンテナから前記一対の第２アンテナへの切り替えを終えた後、前記一対の第１後続アンテナから前記一対の第２後続アンテナへの切り替えを行う列車通信システム。
  2. 前記先行車両に配置された前記第１アンテナと前記第２アンテナとは、前記先行車両の進行方向に垂直な前記方向において、前記先行車両の中心よりも一端側と他端側とにそれぞれ分けて配置された、
    請求項１に記載の列車通信システム。
  3. 前記第１アンテナ群の通信チャネルと前記第２アンテナ群の通信チャネルとは異なる、
    請求項１又は２に記載の列車通信システム。
  4. 小電力無線を用いて車両間の通信を行う列車通信システムであって、
    互いに向かい合うように配置された一対の第１アンテナを有し、
    前記一対の第１アンテナの一方は、先行車両の一端に配置され、
    前記一対の第１アンテナの他方は、前記先行車両の前記一端と連結される、第１後続車両の一端に配置された、
    第１アンテナ群と、
    互いに向かい合うように配置された一対の第２アンテナを有し、
    前記一対の第２アンテナの一方は、前記先行車両の前記一端であって、前記先行車両を上面から見た場合に、前記先行車両の進行方向に垂直な方向において前記一対の第１アンテナの前記一方と異なる位置に配置され、
    前記一対の第２アンテナの他方は、前記第１後続車両の前記一端に配置された、
    第２アンテナ群と、
    前記第１アンテナ群を用いて通信している場合に、前記一対の第１アンテナの間の第１電波強度を測定する測定部と、
    前記第１電波強度が第１所定値よりも小さい場合に、通信に用いられるアンテナ群を、前記第１アンテナ群から前記第２アンテナ群に切り替え可能な制御部と、
    を備え、
    前記第１アンテナ群は、互いに向かい合うように配置された一対の第１後続アンテナをさらに有し、
    前記一対の第１後続アンテナの一方は、前記第１後続車両の他端に配置され、
    前記一対の第１後続アンテナの他方は、第１後続車両の前記他端と連結される、第２後続車両の一端に配置され、
    前記第２アンテナ群は、互いに向かい合うように配置された一対の第２後続アンテナをさらに有し、
    前記一対の第２後続アンテナの一方は、前記第１後続車両の前記他端であって、前記第一後続車両を上面から見た場合に、前記第一後続車両の進行方向に垂直な方向において前記第１後続アンテナの前記一方と異なる位置に配置され、
    前記一対の第２後続アンテナの他方は、前記第２後続車両の前記一端に配置され、
    前記制御部は、通信に用いられるアンテナ群を前記第１アンテナ群から前記第２アンテナ群へ切り替える時に、前記一対の第１アンテナから前記一対の第２アンテナへの切り替えと、前記一対の第１後続アンテナから前記一対の第２後続アンテナへの切り替えとを略同じタイミングで一斉に行う列車通信システム。
  5. 前記制御部は、通信に用いられるアンテナ群を前記第１アンテナ群から前記第２アンテナ群へ切り替える時に、前記一対の第１アンテナから前記一対の第２アンテナへの切り替えを終えた後、前記一対の第１後続アンテナから前記一対の第２後続アンテナへの切り替えを行う、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の列車通信システム。
  6. 前記制御部は、通信に用いられるアンテナ群を前記第１アンテナ群から前記第２アンテナ群へ切り替える時に、前記先行車両の速度に応じたタイミングで、前記一対の第１アンテナから前記一対の第２アンテナへの切り替えの後に、前記一対の第１後続アンテナから前記一対の第２後続アンテナへの切り替えを行う、請求項５に記載の列車通信システム。
  7. 前記制御部は、通信に用いられるアンテナ群を前記第１アンテナ群から前記第２アンテナ群へ切り替える時に、前記第１後続車両の速度に応じたタイミングで、前記一対の第１アンテナから前記一対の第２アンテナへの切り替えの後に、前記一対の第１後続アンテナから前記一対の第２後続アンテナへの切り替えを行う、請求項５に記載の列車通信システム。
  8. 前記第１アンテナ群とともに通信可能であり、
    互いに向かい合うように配置された一対の第３アンテナを有し、
    前記一対の第３アンテナの一方は、前記先行車両の前記一端に配置され、
    前記一対の第３アンテナの他方は、前記第１後続車両の前記一端に配置された、
    第３アンテナ群と、
    前記第２アンテナ群とともに通信可能であり、
    互いに向かい合うように配置された一対の第４アンテナを有し、
    前記一対の第４アンテナの一方は、前記先行車両の前記一端であって、前記先行車両の進行方向に垂直な前記方向において前記第３アンテナの前記一方と異なる位置に配置され、
    前記一対の第４アンテナの他方は、前記第１後続車両の前記一端に配置された、
    第４アンテナ群と、をさらに備え、
    前記第１アンテナ群及び前記第３アンテナ群を用いて通信している時に、前記第１電波強度が前記第１所定値よりも小さい場合に、
    前記制御部は、通信に用いられるアンテナ群を前記第１アンテナ群及び前記第３アンテナ群から前記第２アンテナ群及び前記第４アンテナ群に切り替え可能である、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の列車通信システム。
  9. 前記制御部は、
    前記測定部で測定された前記第１電波強度が前記第１所定値よりも小さい場合に、前記測定部に、前記一対の第２アンテナの間の第２電波強度を測定させ、
    前記第２電波強度が第２所定値よりも小さい場合に、通信に用いられる前記第１アンテナ群及び前記第２アンテナ群の一方の通信の変調方式を切り替える、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の列車通信システム。
  10. 互いに向かい合うように配置された一対の第５アンテナを有し、
    前記一対の第５アンテナの一方は、前記先行車両の前記一端であって、前記先行車両の前記進行方向に垂直な前記方向において、前記第１アンテナの前記一方及び前記第２アンテナの前記一方と異なる位置に配置され、
    前記一対の第５アンテナの他方は、前記第１後続車両の前記一端に配置された、
    第５のアンテナ群をさらに備え、
    前記第１アンテナ群を用いて通信している場合に、
    前記測定部は、前記一対の第２アンテナの間の電波強度と、前記一対の第５アンテナの間の電波強度も測定し、
    前記第１電波強度が前記第１所定値よりも小さい場合に、通信に用いられるアンテナ群を、前記２つの電波強度のうち強い方に対応する前記第２アンテナ群及び前記第５アンテナ群の一方に切り替える、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の列車通信システム。
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