JP6800003B2 - トンネル用通信システム、通信装置、及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル用通信システム、通信装置、及び通信方法に関する。

トンネル用防災システムは、トンネル内の火災等の災害を迅速、且つ、的確に把握し、道路監視者に通報すると共に、初期消火活動を実施する等、災害による被害の拡大を防止することを目的とするシステムである。例えば、トンネル用防災システムの一例としては、下記特許文献１に開示されたシステムを挙げることができる。

このようなトンネル用防災システムにおいては、トンネル用通信システムを用いて、トンネル内に設けられた火災検知器や消火装置等の各種端末を監視装置によって監視、制御する。トンネル用防災システムは、安全にかかわるシステムであることから、どのような状況下であっても各種端末を監視、制御できることが求められる。従って、トンネル用防災システムで用いられるトンネル用通信システムは、どのような状況下であっても、監視装置と端末との間が通信可能な状態に維持されていることが求められる。

例えば、下記特許文献２及び３に開示の発明においては、監視装置と端末とは有線通信回線によって通信可能に接続されている。そして、有線通信回線上で断線等の障害が生じた場合であっても、監視装置と端末との間を通信可能な状態維持するために、有線通信回線をループ状（監視装置と、監視装置から最も遠い端末との間を２つの回線で接続し、これら２つの回線は、監視装置から最も遠い端末において折り返し接続され、１つの閉じた通信回線を形成する）に構成している。下記特許文献２及び３に開示の発明によれば、有線通信回線をループ状に構成することにより、有線通信回線上で障害が生じた場合であっても、通信経路を有線通信回線上の当該障害を避けるように迂回させることにより、監視装置と端末との間を通信可能な状態に維持することができる。

また、例えば、下記特許文献４に開示の発明においては、監視装置と端末（信号制御機器）とは複数の無線通信装置を介して通信可能に接続されている。そして、複数の無線通信装置のうちの１台が故障した場合であっても、もしくは、特定の周波数の信号を用いての無線通信ができない場合であっても、他の無線通信装置を利用したり、他の周波数の信号を利用したりすることにより、監視装置と端末との間を通信可能な状態に維持することができる。

特開平９−２８２５７６号公報 特開２００８−０１１１５６号公報 特開昭６３−１３９４４２号公報 特開２０１５−１６６２１７号公報

従来のトンネル用防災システムで用いられる通信システムにおいては、トンネルのような閉空間内での長距離通信が難しいことや、環境によって通信状態が影響を受けやすいことから、無線通信が利用されることはなく、上述のようなループ状の有線通信回線を用いた有線通信を利用することが一般的である。しかしながら、ループ状の有線通信回線を用いた有線通信においては、有線通信回線上に２か所以上の障害が生じた場合には、障害を避けて迂回する通信経路を確保することができなくなることがあり、監視装置と端末との間を通信可能な状態に維持することができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、有線通信回線に複数の障害が生じた場合であっても、監視装置と各種端末との間を通信可能な状態に維持することが可能な、新規かつ改良されたトンネル用通信システム、通信装置、及び通信方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、トンネルに沿って設置された複数の第１の通信装置と、前記複数の第１の通信装置を監視する第２の通信装置と、前記複数の第１の通信装置と前記第２の通信装置とを通信可能に接続するループ状の有線通信回線とを含み、前記複数の第１の通信装置のそれぞれは、第１の無線通信部を有し、前記第２の通信装置は、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記複数の第１の通信装置のうちの少なくとも１つに対して応答無線信号の送信を誘導する制御部を有する、トンネル用通信システムが提供される。

前記第２の通信装置は、第２の無線通信部をさらに有し、前記制御部は、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記第２の無線通信部を、前記複数の第１の通信装置のうちの少なくとも１つに対して前記応答無線信号の送信を誘導する監視無線信号を送信させるように制御してもよい。

前記トンネル用通信システムは、有線信号を増幅する１つ又は複数の増幅装置をさらに含み、前記増幅装置は、前記有線通信回線に接続され、第３の無線通信部を有していてもよい。

前記制御部は、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記増幅装置に対して誘導信号を前記有線通信回線を介して送信して、前記増幅装置を、前記複数の第１の通信装置のうちの少なくとも１つに対して前記応答無線信号の送信を誘導する監視無線信号を送信させるように制御してもよい。

前記有線通信回線は、前記複数の第１の通信装置と前記第２の通信装置を接続する第１の回線及び第２の回線を含み、前記第１の回線と前記第２の回線との端部は接続されており、前記制御部は、前記第２の通信装置が、前記第１の回線を介して前記複数の第１の通信装置へ第１の監視有線信号が送信されてから所定の時間内に、前記第１の回線を介して前記複数の第１の通信装置から送信された、前記第１の監視有線信号に対する応答である複数の第１の応答有線信号のうちの一部を受信することができない場合であって、且つ、前記第２の通信装置が、前記第２の回線を介して前記複数の第１の通信装置へ第２の監視有線信号が送信されてから所定の時間内に、前記第２の回線を介して前記複数の第１の通信装置から送信された、前記第２の監視有線信号に対する応答である複数の第２の応答有線信号の一部を受信することができない場合には、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断してもよい。

前記監視無線信号は、前記第２の通信装置が前記所定の時間内に受信することができた前記第１の応答有線信号又は前記第２の応答有線信号を送信した前記第１の通信装置以外の前記第１の通信装置に対して、送信されてもよい。

前記第１の無線通信部はマルチホップ型無線通信装置であってもよい。

前記複数の第１の通信装置は、前記マルチホップ型無線通信装置の通信可能距離と比べて短い間隔を持って配置されてもよい。

前記複数の第１の通信装置は、前記マルチホップ型無線通信装置の通信可能距離の半分の距離に比べて短い間隔を持って配置されてもよい。

前記複数の第１の通信装置のそれぞれは、前記トンネルに設けられた火災検知装置と接続されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、トンネルに沿って設置された複数の通信装置を監視する監視装置であって、ループ状の有線通信回線を介して前記複数の通信装置と通信可能に接続され、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記複数の通信装置のうちの少なくとも１つに対して応答無線信号の送信を誘導する制御部を備える監視装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明のさらなる別の観点によれば、トンネルに沿って設置される通信装置であって、ループ状の有線通信回線を介して前記通信装置を監視する監視装置と通信可能に接続され、前記有線通信回線に複数の障害が生じた場合には、前記有線通信回線を介して前記監視装置より受信する応答無線信号の送信を誘導する制御情報に基づき、マルチホップ型無線通信を実施する無線通信部を備える通信装置が提供される。

さらに、上記課題を解決するために、本発明のさらなる別の観点によれば、トンネルに沿って設置された複数の第１の通信装置と、前記複数の第１の通信装置を監視する第２の通信装置と、前記複数の第１の通信装置と前記第２の通信装置とを通信可能に接続するループ状の有線通信回線とを含むトンネル用通信システムにおける通信方法であって、前記第２の通信装置は、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記複数の第１の通信装置のうちの少なくとも１つに対して応答無線信号の送信を誘導する、ことを含む通信方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、有線通信回線に複数の障害が生じた場合であっても、監視装置と端末との間を通信可能な状態に維持することが可能である。

本発明の実施形態に係るトンネル用通信システム１の概要を示す説明図である。 トンネル用通信システム１の有線通信回線８上で１つの障害１００が生じた場合を説明するための説明図である。 トンネル用通信システム１の有線通信回線８上で複数の障害１００ａ、１００ｂが生じた場合を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係るトンネル用通信システム１の詳細構成を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る監視装置４の構成を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る端末接続装置６０の構成を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る増幅装置６６の構成を説明するための説明図である。 マルチホップ型無線通信を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る無線通信を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係るトンネル用通信システム１の動作のフローチャートである。 図１０のステップＳ１０１及びステップＳ１０３を説明するための説明図（その１）である。 図１０のステップＳ１０１及びステップＳ１０３を説明するための説明図（その２）である。 図１０のステップＳ１０５及びステップＳ１０７を説明するための説明図（その１）である。 図１０のステップＳ１０５及びステップＳ１０７を説明するための説明図（その２）である。 図１０のステップＳ１０９を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る通信方法のステップＳ１１１及びステップＳ１１３を説明する説明図である。 本発明の実施形態の第１の変形例に係るトンネル用通信システム１ａを説明するための説明図である。 本発明の実施形態の第２の変形例に係る監視装置４ａの構成を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成または論理的意義を有する複数の構成を、必要に応じて端末接続装置６０ａ及び端末接続装置６０ｂのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、端末接続装置６０ａ及び端末接続装置６０ｂを特に区別する必要が無い場合には、単に端末接続装置６０と称する。

＜＜トンネル用通信システム１の構成の概要＞＞
本発明の実施形態は、道路１２や鉄道等に設けられたトンネル２におけるトンネル用防災システムで用いられるトンネル用通信システム１に適用することができる。まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル用通信システム１の構成の概要を説明する。図１は、本実施形態に係るトンネル用通信システム１の概要を示す説明図である。本実施形態に係るトンネル用通信システム１は、トンネル２内で発生した火災等の災害を迅速、且つ、的確に把握し、道路監視者に通報すると共に、初期消火活動を実施する等、災害による被害の拡大を防止する動作を実施するトンネル用防災システムのための通信システムである。従って、当該トンネル用通信システム１は、先に説明したように、どのような状況下であっても、トンネル２内に設けられた火災検知器（火災検知装置）１４や消火装置１６等の各種端末を監視装置（第２の通信装置）４によって監視、制御することができるよう、常に、監視装置４と端末との間が通信可能な状態に維持されることが求められる。

トンネル用通信システム１は、図１に示すように、道路１２（詳細には、上り線１２ａ及び下り線１２ｂ）上のトンネル２内に設けられた火災検知器１４や消火装置１６等の各種端末を監視する監視装置４と、これらの端末とそれぞれ接続され、信号を伝送するための複数の接続装置６（詳細には、端末接続装置６０及び増幅装置６６）と、監視装置４と接続装置６とを通信可能に接続するループ状の有線通信回線８と主に有する。以下に、本実施形態のトンネル用通信システム１に含まれる各種装置について説明する。

（監視装置４）
監視装置４は、例えば、トンネル２の坑口又は上部の換気所通信機械室に設置され、後述する接続装置６を介してトンネル２内の各種端末（火災検知器１４、消火装置１６等）を監視、制御する。例えば、監視装置４は、火災検知器１４が火災を検知したといった火災検知器１４の検知状態が変化した旨の通知を受け取った場合には、集中監視センタ（図示省略）の道路管理者に検知状態の変化を通知する。さらに、監視装置４は、当該通知を受けて道路監視者が消火装置１６等に対して消火を行うように操作を行った場合には、当該操作に基づく制御信号を消火装置１６へ送信する。

（接続装置６）
接続装置６は、トンネル２内の上り線道路１２ａ及び下り線道路１２ｂに沿って、トンネル２内の床下に一定間隔をおいて列をなすように複数設置され、これら複数の接続装置６は、後述する有線通信回線８により直列に接続される。なお、接続装置６の個数は、トンネル２や有線通信回線８の長さ等に応じて任意に選択することができる。また、接続装置６の間隔は、火災検知器１４や消火装置１６の性能に応じた設置間隔で決定する。

詳細には、本実施形態に係る接続装置６には、トンネル２内の各種端末（火災検知器１４、消火装置（水噴霧自動弁等）１６、非常電話扉（図示省略）、非常口扉（図示省略）等）と上述の監視装置４との間のインターフェースである端末接続装置（第１の通信装置）６０と、後述する有線通信回線８を送信される有線信号を増幅する増幅装置６６とが含まれる。なお、図１においては、上り線１２ａ、下り線１２ｂのそれぞれに、接続装置６としては、端末接続装置６０及び増幅装置６０を合せて１０個設置されているが、本実施形態においては、１０個に限定されるものではなく、トンネル２の長さに応じて設けることができる。また、図１においては、増幅装置６６は、２つの端末接続装置６０を挟むように設けられているが、特にこれに限定されるものではない。増幅装置６６の設置位置は、有線通信回線８の長さに応じて適切な順番、間隔で設けられていれば、特に限定されるものではないが、トンネル２の各端には増幅装置６６が設けられる。

端末接続装置６０は、先に説明したようにトンネル２内の各種端末と接続されており、監視装置４から送信された信号を変換して上記端末に送信したり、当該端末からの信号を適切な信号に変換して監視装置４に送信したりすることができる。詳細には、端末接続装置６０においては、火災検知器１４等と接続される火災検知器側ブロック６２（図６参照）と、消火装置１６等と接続される消火装置側ブロック６４（図６参照）とは、分離されて設けられている。そして、火災検知器側ブロック６２は、後述する有線通信回線８のうちの回線８ａ（第１の回線）に接続されている。一方、消火装置側ブロック６４は、有線通信回線８のうちの回線（第２の回線）８ｂに接続されている。このように、火災検知器側ブロック６２と消火装置側ブロック６４とを分離して設けることにより、一方のブロックで故障等が生じても、他方のブロックでの機能を阻害しないようにしている。

増幅装置６６は、先に説明したように有線通信回線８を送信される有線信号を増幅することができる。さらに、増幅装置６６は、トンネル２内に設けられた消火栓（図示省略）に内蔵された赤色表示灯や警報ベル（図示省略）に対して電源を供給したりすることもできる。

さらに、本実施形態に係るトンネル用通信システム１においては、各端末、さらに、端末制御装置６０の火災検知器側ブロック６２及び消火装置側ブロック６４には、固有の識別情報（アドレス）がそれぞれ設定されている。例えば、監視装置４は、特定の端末からの通信を受信しようとする場合や、特定の端末を制御しようとする場合には、当該端末の識別情報が含まれた信号を送受信する。そして、各端末は、自己の識別情報が含まれている信号を監視装置４から受信した場合には、当該信号に基づいて所定の動作を行うこととなる。

（火災検知器１４）
トンネル２内に一定間隔で設置され、交通事故や車両故障によって発生する火災を検知し、上記監視装置４に火災を検知した旨を通報する機能を有する。また、常時、検知機能のレベルを一定に維持することができるように、監視装置４からの制御に基づき検知感度を自己試験することもできる。

（消火装置１６）
上述の火災検知器１４と同様に、トンネル２内に一定間隔で設置され、発生した火災の拡大を避けるために、上記監視装置４からの制御に基づき、トンネル２内の所定の区画に対して消火用水を放水する機能を有する。例えば、消火装置１６は、水噴霧自動弁等から構成される。

（有線通信回線８）
有線通信回線８は、通信用回線と電源線とを含む多芯ケーブルから構成される、上述の監視装置４と複数の接続装置６とを通信可能に接続する伝送線である。詳細には、図１に示すように、有線通信回線８は、複数の接続装置６を直列に、且つ、二重に接続する２つの回線８ａ、８ｂを有し、これら２つの回線８ａの端部は、監視装置４から最も遠い接続装置６ｎにおいて接続されている（詳細には、２つの回線８ａは、接続装置６ｎ内で接続される）。すなわち、有線通信回線８は、回線８ａにより、監視装置４から始まって、複数の接続装置６を介して接続装置６ｎまで接続し、さらに、回線８ｂにより、当該接続装置６ｎから始まって、再び複数の接続装置６を介して監視装置４まで接続するような、ループ状の形態で構成されている。より具体的には、回線８ａは、監視装置４と、複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２と、複数の増幅装置６６とを直列に接続する。回線８ｂは、監視装置４と、複数の端末接続装置６０の各消火装置側ブロック６４と、複数の増幅装置６６とを直列に接続する。

＜＜トンネル用通信システム１の動作の概要＞＞
以上、本実施形態に係るトンネル用通信システム１の構成の概要を説明した。続いて、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るトンネル用通信システム１における動作（通信方法）の概要を説明する。図２は、本実施形態に係るトンネル用通信システム１の有線通信回線８上で１つの障害１００が生じた場合を説明するための説明図であって、詳細には、図２は、わかりやすくするために、図１の上り線１２ａに係るトンネル用通信システム１の構成のみを示している。

トンネル用通信システム１においては、例えば、トンネル２内に設置されたいずれかの火災検知器１４が火災を検知した場合には、当該火災検知器１４は、当該火災検知器１４と接続された端末接続装置６０に、火災を検知した旨を通知する検知信号を送信する。端末接続装置６０は、火災を検知した旨を示す情報に、当該火災検知器１４に割り振られた識別情報(アドレス)を付加する。さらに、端末接続装置６０は、検知信号を所定の信号形式に変換し、変換した検知信号を有線通信回線８を介して監視装置４へ所定のタイミングで送信する。そして、上記検知信号を受信した監視装置４は、当該検知信号に含まれる情報に基づき、火災を検知した火災検知器１４を特定し道路管理者に通知する。

また、上記通知に基づいて道路監視者が、上記火災検知器１４の周囲の消火装置１６等に対して操作を行った場合には、監視装置４は、有線通信回線８を介して当該消火装置１６に接続された端末接続装置６０に制御信号を送信する。さらに、上記制御信号を受信した端末接続装置６０は、上記制御信号を所定の信号形式に変換し、変換した制御信号を上記消火装置１６へ送信する。そして、上記制御信号を受信した上記消火装置１６は、当該制御信号に含まれる情報に基づき動作する。

従って、上述のような消火活動等を迅速に実施するためには、監視装置４は、いかなる状況下であっても、火災検知器１４等の検知状況を常に把握することが求められる。

そこで、トンネル用通信システム１においては、所定の時間Ｔ_１ごとに（例えば、数１００ｍ秒ごと）、監視装置４は、火災検知器１４の検知状況を確認する動作を行っている。より具体的には、監視装置４は、定期的に、有線通信回線８を介して各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２（図６参照）に対して監視信号を送信する。そして、当該監視信号を受信した各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、受信した監視信号の応答としての応答信号を、有線通信回線８を介して監視装置４へ送信する。また、各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、自己に接続された火災検知器１４等の端末の検知状態が変化した旨（例えば、火災検知器１４が火災を検知した場合、火災検知器１４が故障した場合）の信号をあらかじめ端末から受信していた場合には、監視信号を受信したタイミングで、検知状態が変化した旨を通知する信号である検知信号を、有線通信回線８を介して監視装置４へ送信する。

詳細には、監視装置４は、端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２に対して監視信号を一斉に要求する。この際、監視装置４は、図１中の矢印Ａの方向に沿って回線８ａを通るように監視信号を要求する。さらに、端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、図１中の矢印Ａの方向とは逆の方向に沿って、すなわち、受信した監視信号の送信経路を監視信号が進んだ方向とは逆の方向で、回線８ａを介して応答信号を送信する。

さらに、当該応答信号には、当該応答信号を送信した端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２を識別するための識別情報（アドレス）が含まれている。従って、監視装置４は、上記監視信号を送信してから所定の時間Ｔ_２（例えば、数１００ｍ秒）内に、回線８ａを介してすべての端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できた場合には、監視装置４とすべての端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２との間が通信可能な状態にあることを把握することができる。また、監視装置４は、検知信号を受信した場合には、検知信号を送信した端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２に対応する区画で火災等が発生した旨を把握することができる。

すなわち、トンネル用通信システム１においては、監視装置４が定期的に複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２へ問い合わせを行うポーリング(ｐｏｌｌｉｎｇ)により、火災の発生がないか否かを確認したり、監視装置４と火災検知器１４等との間が通信可能な状態にあるか否かを確認したりすることができる。なお、初回の監視信号を送信してから所定の時間Ｔ_２内に回線８ａを介してすべての端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できない場合には、その後、上述のような監視信号の送信を複数回（例えば３回）繰り返してもよい。

ところで、図２に示すように、監視装置４から数えて図中右方向へ４番目に位置する接続装置６である増幅装置６６ｄと、監視装置４から数えて図中右方向へ５番目に位置する接続装置６である端末接続装置６０ｅとの間の区間の回線８ａにおいて、断線、短絡等の障害１００が生じた場合を例に考える。このような場合、監視装置４が回線８ａを介して複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２のそれぞれに対して監視信号を送信しても、監視信号は、回線８ａ上の上記障害１００により図中矢印Ｂの方向に沿って進むことができない。その結果、上記増幅装置６６ｄから、監視装置４から最も遠い位置に設置された接続装置６ｎである増幅装置６６ｎまでの間に位置する複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２（図６参照）では、回線８ａを介して当該監視信号を受信することができない。また、これら複数の端末接続装置６０の各火災検知器側ブロック６２は、監視信号を受信していないことから、回線８ａを介して上記監視信号の応答となる応答信号を送信することもない。

その結果、監視装置４は、監視信号を送信してから所定の時間Ｔ_２内に、監視装置４から数えて図中右方向へ２番目に位置する端末接続装置６０ｂと、監視装置４から数えて３番目に位置する端末接続装置６０ｃとの火災検知器側ブロック６２からの応答信号を、回線８ａを介して受信することができる。しかしながら、監視装置４は、上記増幅装置６６ｄから増幅装置６６ｎまでの間に位置する複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号を、回線８ａを介して受信することができない。従って、監視装置４は、回線８ａを介してすべての端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できないことから、回線８ａ上に障害１００が発生していることを把握することができる。

そこで、回線８ａ上に障害１００が生じていることを把握した監視装置４は、今度は、回線８ｂ及び回線８ａを介して複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２のそれぞれに対して監視信号を要求する。この際、監視装置４は、図２中の矢印Ｃに沿って、すなわち、回線８ｂを経由して増幅装置６６ｎまで到達し、さらに、当該増幅装置６６ｎから回線８ａを経由して各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２まで進むような経路で、監視信号を要求する。そして、最終的には、監視信号は、上述のような矢印Ｃの経路にたどって端末接続装置６０ｅの火災検知器側ブロック６２に到達する。図２に示すように、回線８ｂ上には障害１００は存在せず、さらには、増幅装置６６ｎから端末接続装置６０ｅの間の区間の回線８ａ上には障害１００が存在しないことから、監視信号は、端末接続装置６０ｅの火災検知器側ブロック６２に到達することができる。すなわち、監視装置４は、回線８ｂを利用することにより上記の障害１００を避けるように迂回する経路を使用することが可能となり、この経路を用いることにより監視信号を増幅装置６６ｄから増幅装置６６ｎまでの間に位置する複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２へ要求することができる。

そして、上記監視信号を受信した端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、上述と同様に、受信した監視信号の応答としての応答信号を、監視装置４へ送信する。この際、各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、図２中の矢印Ｃの経路を矢印Ｃで示す方向とは逆方向でたどるように、受信した監視信号の送信経路を監視信号が進んだ方向とは逆の方向で、回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して応答信号を送信する。また、上述と同様に、各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、自己に接続された火災検知器１４等の端末の検知状態が変化した場合等には、応答信号と同様に、監視信号を受信したタイミングで、検知状態が変化した旨を通知する信号である検知信号を監視装置４へ送信する。

従って、監視装置４は、監視信号を送信してから所定の時間Ｔ_２内に、回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して、増幅装置６６ｄから増幅装置６６ｎまでの間に位置する複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できた場合には、監視装置４とこれらの端末接続装置６０との間が通信可能な状態にあることを把握することができる。また、監視装置４は、検知信号を受信した場合には、検知信号を送信した端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２に対応する区間で火災等が発生した旨等を把握することができる。

このように、本実施形態に係るトンネル用通信システム１においては、有線通信回線８をループ状に構成することにより、有線通信回線８上で障害１００が生じた場合であっても、通信経路を有線通信回線８上の当該障害１００を避けるように迂回させることにより、監視装置４と端末接続装置６０等との間を通信可能な状態に維持することができる。

＜＜背景＞＞
しかしながら、上述のようにループ状に構成された有線通信回線８であっても、監視装置４と端末接続装置６０等との間を通信可能な状態に維持できない場合がある。このような場合について、図３を参照して説明する。図３は、トンネル用通信システム１の有線通信回線８上で複数の障害１００ａ、１００ｂが生じた場合を説明するための説明図であって、図２と同様に、わかりやすくするために、図１の上り線１２ａに係るトンネル用通信システム１の構成のみを示している。

図３に示すように、監視装置４から数えて図中右方向へ４番目に位置する増幅装置６６ｄと、監視装置４から数えて図中右方向へ５番目に位置する端末接続装置６０ｅとの間の区間の回線８ａにおいて、１つ目の障害１００ａが生じている。さらに、監視装置４から数えて図中右方向へ６番目に位置する端末接続装置６０ｆと、監視装置４から数えて図中右方向へ７番目に位置する増幅装置６６ｇとの間の区間の回線８ａにおいて、２つ目の障害１００ｂが生じている。

このような場合、監視装置４が図中矢印Ｄに示す方向に沿って回線８ａを介して端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２（図６参照）に対して監視信号を要求しても、回線８ａ上の障害１００ａにより、増幅装置６６ｄから増幅装置６６ｎまでの間に位置する複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、当該監視信号を受信することができない。また、監視装置４が図中矢印Ｅに示す経路のように回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して端末接続装置６０に対して監視信号を送信しても、回線８ａ上の障害１００ｂにより、増幅装置６６ｄから増幅装置６６ａ（監視装置４に最も近い位置に設置された増幅装置６６）までの間に位置する複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、当該監視信号を受信することができない。その結果、監視装置４からの監視信号を受信できない端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２、詳細には、障害１００ａと障害１００ｂとに挟まれている端末接続装置６０ｅ、６０ｆの火災検知器側ブロック６２は、上記監視信号の応答となる応答信号を送信することもない。すなわち、図３に示すように、有線通信回線８上で複数の障害１００ａ、１００ｂが生じた場合には、監視装置４と一部の端末接続装置６０との間が通信可能な状態でないことがある。

そこで、本発明者らは、上記事情を一着眼点にして本発明の実施形態に係るトンネル用通信システム１を創作するに至った。本発明の実施形態によれば、有線通信回線８に複数の障害１００が生じた場合であっても、監視装置４と端末との間を通信可能な状態に維持することが可能である。以下、このような本発明の実施形態の詳細な構成及び動作を順次詳細に説明する。

＜＜トンネル用通信システム１の詳細構成＞＞
以下に、図４から図７を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル用通信システム１の詳細構成を説明する。図４は、本発明の実施形態に係るトンネル用通信システム１の詳細構成を説明するための説明図である。図５は、本発明の実施形態に係る監視装置４の構成を説明するための説明図である。図６は、本発明の実施形態に係る端末接続装置６０の構成を説明するための説明図である。さらに、図７は、本発明の実施形態に係る増幅装置６６の構成を説明するための説明図である。

図４に示すように、トンネル用通信システム１は、トンネル２内に設けられた火災検知器１４や消火装置１６等の各種端末を監視する監視装置４と、これら端末とそれぞれ接続された複数の端末接続装置６０と、複数の端末接続装置６０と直列に接続される複数の増幅装置６６と、監視装置４と端末接続装置６０及び増幅装置６６とを通信可能な状態に接続するループ状の有線通信回線８とを主に有する。なお、複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の間隔は、監視装置４と端末接続装置６０及び増幅装置６６との間の通信を維持することができる程度であれば、特に限定されない。より詳細には、複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の間隔は、後述する端末接続装置６０及び増幅装置６６の有する無線通信部６０６（図６及び図７参照）の通信可能距離（無線通信部６０６を中心にして無線通信部６０６が通信することが可能な通信可能範囲における半径）よりも短くすることが好ましい。以下に、本実施形態のトンネル用通信システム１に含まれる各種装置の詳細構成について説明する。

＜監視装置４＞
監視装置４は、図５に示されるように、制御部４００と、有線通信部４０２と、表示部４０４とを主に有する。以下に、本実施形態の監視装置４に含まれる各機能部について説明する。

（制御部４００）
制御部４００は、監視装置４に内蔵されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのハードウェアを用いて、監視装置４の動作を全般的に制御する機能を有する。例えば、制御部４００は、有線通信回線８に複数の障害１００が生じたと判断した場合には、複数の端末接続装置６０のうちの少なくとも１つに対して応答信号の送信を誘導するように制御する。また、制御部４００は、集中監視センタ（図示省略）に設置された集中監視装置（図示省略）からの制御信号を受信した場合には、受信した制御信号に基づいて、後述する有線通信部４０２に対して、端末接続装置６０等へ信号を送信するように制御する。

（有線通信部４０２）
有線通信部４０２は、監視装置４の内部に設けられ、有線通信回線８を介して端末接続装置６０等との間で通信を行うことができる。

（操作表示部４０４）
表示部４０４は、例えば、監視装置４の表面に設けられ、端末接続装置６０や増幅装置６６等の状態を示すことができる。表示部４０４は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ:Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置や、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）装置等により実現される。また、表示部４０４は、監視装置４の表面に設けられた複数のランプ（図示省略）等であってもよい。

＜端末接続装置６０＞
端末接続装置６０は、図６に示されるように、制御部６００ａ、６００ｂと、火災検知器１４側の有線通信部６０２ａと、消火装置１６側の有線通信部６０２ｂと、保安器６０４と、無線通信部（第１の無線通信部）６０６とを主に有する。以下に、本実施形態の端末接続装置６０に含まれる各機能部について説明する。なお、図６に示されるように、制御部６００ａと、有線通信部６０２ａと、保安器６０４とを含み、火災検知器１４と接続されるブロックを、火災検知器側ブロック６２と称する。また、制御部６００ｂと、有線通信部６０２ｂとを含み、消火装置１６と接続されるブロックを、消火装置側ブロック６４と称する。

（制御部６００ａ、６００ｂ）
制御部６００ａ、６００ｂは、端末接続装置６０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＡＭなどのハードウェアを用いて、端末接続装置６０の動作を全般的に制御する機能を有する。詳細には、制御部６００ａは、火災検知器側ブロック６２に含まれる各機能部を制御する機能を有する。また、制御部６００ｂは、消火装置側ブロック６４に含まれる各機能部を制御する機能を有する。

（火災検知器側有線通信部６０２ａ）
火災検知器側有線通信部６０２ａは、端末接続装置６０の内部に設けられた、有線通信回線８と火災検知器１４等との間のインターフェースである。詳細には、火災検知器側有線通信部６０２ａは、監視装置４から有線通信回線８の回線８ａを介して送信された信号を、所定の信号形式に変換して制御部６００ａを介して火災検知器１４に送信したり、制御部６００ａを介して受信した当該火災検知器１４からの信号を同様に変換して回線８ａを介して監視装置４へ送信したりすることができる。なお、火災検知器側有線通信部６０２ａは、火災検知器１４との間で通信することに限定されるものではなく、例えば、非常口扉１４ａ、非常電話扉（図示省略）、泡消火栓（図示省略）等の開け閉めを検知するリミットスイッチ接点信号を入力してもよい。

（消火装置側有線通信部６０２ｂ）
消火装置側有線通信部６０２ｂは、端末接続装置６０の内部に設けられた、有線通信回線８と消火装置１６等との間のインターフェースである。詳細には、火災検知器側有線通信部６０２ａと同様に、消火装置側有線通信部６０２ｂは、監視装置４から有線通信回線８の回線８ｂを介して送信された信号を変換して消火装置１６に送信したり、当該消火装置１６からの信号を変換して回線８ｂを介して監視装置４へ送信したりすることができる。

（保安器６０４）
保安器６０４は、端末接続装置６０の内部に設けられ、火災検知器１４を端末接続装置６０に接続する。保安器６０４は、火災検知器１４で短絡等が発生すると、当該短絡を検知し、火災検知器１４を端末接続装置６０から切断する。このように保安器６０４による切断によって、当該火災検知器１４は監視装置４から監視できなくなるものの、当該火災検知器１４の短絡が他の火災検知器に悪影響を及ぼすことを避けることができる。

（無線通信部６０６）
無線通信部６０６は、端末接続装置６０の内部に設けられ、他の端末接続装置６０及び増幅装置６６との間で、マルチホップ型の無線通信を行うことができるマルチホップ型無線通信装置である。詳細には、無線通信部６０６は、制御部６００ａ及び制御部６００ｂと接続され、監視装置４から受信した信号を変換して各制御部６００ａ、６００ｂを介して火災検知器１４等に送信することができる。なお、マルチホップ型の無線通信については、後で詳細を説明する。また、当該無線通信部６０６は、同様の無線通信部（図示省略）が監視装置４に設けられている場合には、監視装置４の無線通信部とマルチホップ型の無線通信を行うことができる。

＜増幅装置６６＞
増幅装置６６は、図７に示されるように、制御部６６０と、増幅部６６２と、無線通信部（第３の無線通信部）６６４とを主に有する。以下に、本実施形態の増幅装置６６に含まれる各機能部について説明する。

（制御部６６０）
制御部６６０は、増幅装置６６に内蔵されるＣＰＵ、ＲＡＭなどのハードウェアを用いて、増幅装置６６の動作を全般的に制御する機能を有する。例えば、制御部６６０は、トンネル２内に設けられた消火栓（図示省略）に内蔵された赤色表示灯や警報ベル（図示省略）に対する電源の供給を制御することができる。また、制御部６６０は、有線通信回線８を介して監視装置４から、端末接続装置６０及び増幅装置６６との間での無線通信の開始を誘導する誘導信号を受信した場合には、後述する無線通信部６６４に対して、無線通信を開始するように制御する監視信号を端末接続装置６０等へ送信させるように制御することもできる。

（増幅部６６２）
増幅部６６２は、有線通信回線８を介して送信される信号を増幅する。例えば、トンネル２が長い距離である場合には当然有線通信回線８も長くなり、有線通信回線８を介して送信される信号は、有線通信回線８を通過した距離に応じて減衰する。従って、有線通信回線８上に一定の間隔を持って増幅部６６２を持つ増幅装置６６を設けることにより、信号を増幅し、有線通信回線８を送信される信号を一定の水準の品質に維持することができる。

（無線通信部６６４）
無線通信部６６４は、増幅装置６６の内部に設けられ、上述の無線通信部６０６と同様に、他の端末接続装置６０及び増幅装置６６との間で、マルチホップ型の無線通信を行うことができるマルチホップ型無線通信装置である。なお、マルチホップ型の無線通信については、後で詳細を説明する。

なお、図２に示すように、監視装置４から最も遠い位置に設置された接続装置６ｎである増幅装置６６ｎの内部においては（図１及び図２参照）、有線通信回線８の回線８ａと回線８ｂとは接続されて、ループ状の有線通信回線８を構成している。

また、端末接続装置６０には、有線通信回線８が有する電源線によって両側の増幅装置６６から直流電源が二重に供給されている。

＜＜マルチホップ型無線通信について＞＞
以上、本実施形態に係るトンネル用通信システム１の各種装置の詳細構成について説明した。続いて、図８及び図９を参照して、マルチホップ型無線通信及び本実施形態に係る無線通信について説明する。図８は、マルチホップ型無線通信を説明するための説明図であり、図８中においては無線通信経路が実線にて示されている。また、図９は、本実施形態に係る無線通信を説明するための説明図である。

マルチホップ型無線通信とは、複数の無線通信装置９００がそれぞれの隣接する無線通信装置９００をバケツリレー式に経由して、信号を伝送していく通信技術である。マルチホップ型無線通信は、隣接する無線通信装置９００間で伝送を繰り返すことにより、隣接していない無線通信装置９００間での通信を可能にすることができることから、広域での通信ネットワークを構築したい場合に用いられる。

詳細には、図８に示す送信元となる無線通信装置９００ａが送信する信号には、信号を送信したい送信先の無線通信装置９００ｋの識別情報（アドレス）が付加されている。まず、無線通信装置９００ａは、当該無線通信装置９００ａからの通信が可能な通信可能範囲内に位置する隣接する無線通信装置９００ｂ、９００ｃ、９００ｄに当該信号を送信する。これらの無線通信装置９００ｂ、９００ｃ、９００ｄは、上記信号を受信したものの、当該信号には自己の識別情報が含まれていないことから、自身の通信可能範囲内に位置する他の無線通信装置９００に当該信号を送信する。このような送信を繰り返すことにより、最終的には、当該信号は、無線通信装置９００ｋに送信される。

なお、各無線通信装置９００は、図８に示すように、複数の通信経路を用いて他の無線通信装置９００へ信号を送信することも可能であり、自動的に最適な通信経路を選択することも可能である。また、電波状態の悪化により特定の通信経路を介して信号を送信することができなくなった場合には、各無線通信装置９００は、他の通信経路を探索して送信することも可能である。従って、マルチホップ型無線通信は、通信ネットワーク上の障害に対する耐性が高い通信であると言える。

ところで、一般的に、無線通信は、周囲の環境等の影響により通信状態が変化しやすいことから、常時、無線通信装置９００間を通信可能な状態に維持することを保証することが難しかった。また、トンネル２内での無線通信は、トンネル２は閉空間であり、さらに曲がっていることもあるため、電波の反射及び減衰が生じやすく、電波強度を高くしても長距離の通信を行うことが難しい。さらには、無線通信は、無線信号が理想的に閉空間を伝播するのではないため、通信のために専用に設けられた有線通信回線を伝播する場合と比べて、通信が不安定になる状態が生じることがある。このため、無線通信は、通信の安定性を求める防災用の通信には不向きとされてきた。このような理由により、無線通信は、従来のトンネル用通信システムに用いられることはなかった。

しかしながら、本実施形態に係るトンネル用通信システム１においては、無線通信を利用する。ただし、本実施形態においては、無線通信のみでトンネル用通信システム１における通信ネットワークを構築するのではなく、従来のトンネル用通信システム１における有線通信の脆弱性を補うものとして無線通信を用いている。このようにすることで、本実施形態に係るトンネル用通信システム１の通信ネットワークを強固なものとすることができる。また、本実施形態においては、無線通信として、障害に対する耐性が高いマルチホップ型無線通信を用いており、トンネル用通信システム１の通信ネットワークをより強固なものとすることができる。

より具体的には、図９に示すように、本実施形態に係るトンネル用通信システム１は、監視装置４と、トンネル２（図９では図示省略）内に設けられた火災検知器１４等とに接続された複数の端末接続装置６０と、複数の増幅装置６６と、監視装置４と端末接続装置６０及び増幅装置６６とを接続するループ状の有線通信回線８とを主に有している。トンネル用通信システム１においては、通常の状態では、上記有線通信回線８を介した有線通信を用いて、監視装置４と端末接続装置６０との間で通信を行う。一方、有線通信回線８上に複数の障害１００が生じた状態では、端末接続装置６０及び増幅装置６６に設けられた無線通信部６０６を用いて、端末接続装置６０及び増幅装置６６との間でマルチホップ型の無線通信を行う。当該マルチホップ型無線通信においては、図９に示すように、端末接続装置６０及び増幅装置６６が、隣接する端末接続装置６０又は増幅装置６６にバケツリレー式に信号を受け渡すことにより、無線通信を行う。なお、本実施形態においては、マルチホップ型無線通信を実現するために、複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の間隔が、マルチホップ型の無線通信装置の通信可能距離よりも短くなるように、複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６を設置する。

なお、本実施形態を日本国内等で実施する場合には、本実施形態に係るマルチホップ型無線通信は、近年、利用が可能となった９２０ＭＨｚ帯のＩＳＭバンド（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ）を用いることが好ましい。当該周波数帯域は、半径数ｋｍ程度の通信可能範囲を有することから、長距離の通信、例えば、長い距離のトンネル２のための無線通信に適用することが可能である。また、免許不要でアンテナが小さいことから防災用の端末機器通信、すなわち、トンネル用通信システム１に適用することができる。

＜＜トンネル用通信システム１の動作＞＞
以上、本実施形態に係るマルチホップ型無線通信について説明した。続いて、図１０から図１６を参照して、本実施形態に係るトンネル用通信システム１の動作（通信方法）を説明する。図１０は、本実施形態に係るトンネル用通信システム１の動作のフローチャートである。図１１から図１６は、図１０の各ステップを説明するための説明図である。なお、図１１から図１４及び図１６は、監視装置４と、端末接続装置６０との信号の送信経路を示すものであり、図中の矢印は信号の送信経路を示す。より詳細には、これらの図においては、実線の矢印を有線信号の送信経路を示し、鎖線の矢印は、有線通信回線８上に生じた障害１００によって送信できなかった有線信号の、障害１００が生じなかった場合に送信されるべき送信経路を示す。さらに、図１６においては、太い矢印は、無線信号の送信経路を示す。また、これらの図においては、監視装置４に最も近い増幅装置６６ａのみを示し、他の増幅装置６６については図示を省略している。そして、これら図中には、端末接続装置６０が図示されているが、これらは、端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２を意味している。

図１０に示すように、本実施形態に係るトンネル用通信システム１の動作のフローチャートには、ステップＳ１０１からステップＳ１１５までの８つのステップが含まれている。これらステップは、監視装置４が、火災検知器１４等の端末の検知状況を確認するために、所定の時間Ｔ_１ごとに、繰り返し行われる。

（ステップＳ１０１）
監視装置４は、あらかじめ決められた所定の時間Ｔ_１ごとに、図１中の矢印Ａに示す方向に沿って、有線通信回線８の回線８ａを介して、端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２に対して監視信号（第１の監視有線信号）を送信する。図１１においては、図中の上側領域Ｆの複数の矢印に示されるように、監視装置４は、端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２へ監視信号を要求する。

各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、上記監視信号を受信できた場合には、図１１の下側領域Ｇの矢印に示されるように、受信した監視信号の応答としての応答信号（第１の応答有線信号）を、回線８ａを介して監視装置４へ送信する。この際、各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、上記監視信号と同じ送信経路を上記監視信号の送信方向とは逆の方向となるように（図１中の矢印Ａで示す経路を矢印Ａの方向とは逆方向でたどるように）、上記応答信号を送信する。なお、各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、自己に接続された火災検知器１４等の端末の検知状態が変化した場合（例えば、火災検知器１４が火災を検知した場合）には、上記応答信号と同様に、検知状態が変化した旨を通知する信号である検知信号を、回線８ａを介して監視装置４へ送信する（なお、図１１においては、検知信号の送信については、図示を省略している）。次いで、ステップＳ１０３へ進む。

（ステップＳ１０３）
監視装置４は、ステップＳ１０１で上記監視信号を要求してから所定の時間Ｔ_２内に、回線８ａを介してすべての端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できたか否かを判断する。監視装置４は、図１１の下側領域Ｇの矢印に示されるように、回線８ａを介してすべての端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できた場合には、監視装置４と各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２とが回線８ａを介して通信可能な状態にあるとして、動作を完了する。なお、監視装置４は、検知信号を受信した場合には、当該検知信号に基づいて、当該検知信号を送信した端末等（例えば、火災検知器１４）を特定し道路管理者に通知する。

一方、監視装置４は、図１２に示すように、回線８ａを介してすべての端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できない場合には、監視装置４と端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２とが回線８ａを介して通信可能な状態にないとして（回線８ａ上に障害１００が発生していると把握して）、ステップＳ１０５へ進む。

具体的には、図１２は、監視装置４から数えて２番目に位置する端末接続装置６０ｂと、監視装置４から数えて３番目に位置する端末接続装置６０ｃとの間の区間の回線８ａにおいて障害１００が生じている場合を示している。端末接続装置６０ｂ以降の、端末接続装置６０ｂよりも監視装置４から遠い複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２では、回線８ａを介して上記監視信号を受信することができない（図１２の上側領域Ｈの複数の矢印を参照）。従って、上記監視信号を受信できない上記の複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、応答信号を送信することもない。その結果、監視装置４は、上記の複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号を受信することができない（図１２の下側領域Ｉの矢印を参照）。

なお、監視装置４は、すべての端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できない場合には、ステップＳ１０１及びステップＳ１０３をあらかじめ決められた所定の回数（例えば、３回）だけ繰り返してもよい。また、監視装置４は、ステップＳ１０３で応答信号が受信できなかった端末接続装置６０を特定し、特定された端末接続装置６０から応答信号が受信できないことを警告する警告表示を、表示部４０４に行わせてもよい。さらに、監視装置４は、集中監視センタ（図示省略）の道路管理者に、ステップＳ１０３で応答信号が受信できなかった端末接続装置６０の名称等を通知してもよい。

（ステップＳ１０５）
次に、監視装置４は、図２中矢印Ｃに示す経路のように、回線８ｂ及び回線８ａを介して複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２のそれぞれに対して監視信号（第２の監視有線信号）を送信する。図１３においては、図中の上側領域Ｊの複数の矢印に示されるように、監視装置４は、端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２へ監視信号を要求する。

端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、上記監視信号を受信できた場合には、図１３の下側領域Ｋの矢印に示されるように、応答信号（第２の応答有線信号）を、回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して監視装置４へ送信する。この際、端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、上記監視信号と同じ送信経路を上記監視信号の送信方向とは逆の方向となるように（図２中の矢印Ｃで示す経路を矢印Ｃの方向とは逆方向でたどるように）、回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して上記応答信号を送信する。なお、各端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、自己に接続された火災検知器１４等の端末の検知状態が変化した場合には、上記応答信号と同様に、検知状態が変化した旨等を通知する信号である検知信号を、回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して監視装置４へ送信する（なお、図１３においては、検知信号の送信については、図示を省略している）。次いで、ステップＳ１０７へ進む。

（ステップＳ１０７）
監視装置４は、ステップＳ１０５で上記監視信号を要求してから所定の時間Ｔ_２内に、回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して、ステップＳ１０３で応答信号が受信できなかった端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できたか否かを判断する。監視装置４は、図１３の下側領域Ｋの矢印に示されるように回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して上記の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できた場合には、監視装置４と、上記の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２との間が通信可能な状態にあるとして、動作を完了する。なお、監視装置４は、火災を検知した旨等を通知する検知信号を受信した場合には、検知信号に基づいて、当該検知信号を送信した端末接続装置６０を特定し道路管理者に通知する。

一方、監視装置４は、図１４に示すように、回線８ｂ及び回線８ａの一部を介して、ステップＳ１０３で応答信号が受信できなかった端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できない場合には、監視装置４と、上記の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２との間が通信可能な状態にないとして（有線通信回線８上に複数の障害１００が発生していると把握して）、ステップＳ１０９へ進む。

具体的には、図１４は、図１２と同様に、端末接続装置６０ｂと端末接続装置６０ｃとの間の区間の回線８ａにおいて障害１００が生じており、さらに、上記端末接続装置６０ｃと、監視装置４から数えて４番目に位置する端末接続装置６０ｄとの間の区間の回線８ａにおいて障害１００が生じている場合を示している。この場合には、端末接続装置６０ｄよりも監視装置４に近い複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２では、上記監視信号を受信することができない（図１４の上側領域Ｌの複数の矢印を参照）。従って、上記監視信号を受信できない上記の複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２は、応答信号を送信することもない。その結果、監視装置４は、上記の複数の端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号を受信することができない（図１４の下側領域Ｍの矢印を参照）。なお、図１４に示す場合では、ステップＳ１０３及びステップＳ１０７の両方において、監視装置４が受信できない端末接続装置６０は、監視装置４から数えて３番目に位置する端末接続装置６０ｃとなる。

なお、監視装置４は、ステップＳ１０３で応答信号が受信できなかった端末接続装置６０の火災検知器側ブロック６２からの応答信号が受信できない場合には、ステップＳ１０５及びステップＳ１０７をあらかじめ決められた所定の回数だけ繰り返してもよい。

（ステップＳ１０９）
監視装置４は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０７で受信することができなかった応答信号に対応する端末接続装置６０を特定する。すなわち、監視装置４が、所定の時間Ｔ_２に、ステップＳ１０３において受信することができた応答信号を送信した端末接続装置６０又はステップＳ１０７で受信することができた応答信号を送信した端末接続装置６０以外の端末接続装置６０を特定する。先に説明したように、応答信号には、当該応答信号を送信した端末接続装置６０を識別するための識別情報が含まれている。従って、監視装置４は、受信した応答信号を解析することにより、どの端末接続装置６０からの応答信号を受信することができたことを認識することができる。さらには、当該認識に基づいて、どの端末接続装置６０からの応答信号を受信できなかったことを認識することができる。例えば、図１５に示すような、ステップＳ１０３においては、端末接続装置６０ｃから６０ｎまでの複数の端末接続装置６０からの応答信号を受信することができなかった。さらに、ステップＳ１０７においては、端末接続装置６０ｄから６０ｎまでの端末接続装置６０以外の端末接続装置６０（具体的には、端末接続装置６０ｂ及び６０ｃ）からの応答信号を受信できなかった場合を考える。このような場合には、受信することができなかった応答信号に対応する端末接続装置６０として、端末接続装置６０ｃが特定される。次いで、ステップＳ１１１へ進む。

また、監視装置４は、ステップＳ１０９で特定された端末接続装置６０から応答信号が受信できないことを警告する警告表示を、表示部４０４に行わせてもよい。さらに、監視装置４は、集中監視センタ（図示省略）の道路管理者に、上記警告内容を通知してもよい。

（ステップＳ１１１）
監視装置４は、ステップＳ１０９で特定された端末接続装置６０（図１６では、端末接続装置６０ｃ）に対して、監視信号を要求する（セレクティング送信）。詳細には、図１６の上側領域Ｎの細い実線の矢印に示すように、監視装置４は、有線通信回線８を介して、監視装置４に最も近い増幅装置６６ａに対して誘導信号を送信する。そして、当該増幅装置６６ａは、上記誘導信号を受信したことに基づいて、ステップＳ１０９で特定した端末接続装置６０に対して、無線通信による応答信号の送信を誘導する監視信号（監視無線信号）を、図１６の上側領域Ｎの太い矢印に示すように要求する。

なお、ステップＳ１１１においては、監視装置４は、すべての端末接続装置６０に対して、監視信号を送付してもよいが、ステップＳ１０９で特定された端末接続装置６０に対してのみ監視信号を送信することが好ましい。無線通信は、先に説明したように、有線通信と比べて信号の遅延が起きやすい。そこで、本実施形態においては、なるべく遅延を生じさせないように、すなわち通信速度を向上させるように、送信する信号の数を少なくすることが好ましく、従って、ステップＳ１１１においては、ステップＳ１０９で特定された端末接続装置６０に対してのみ監視信号を送信することが好ましい。

そして、特定された端末接続装置６０は、上記監視信号を受信した場合には、図１６の下側領域Ｐの太い矢印に示されるように、受信した監視信号の応答としての応答信号（応答無線信号）を増幅装置６６ａへ送信する。さらに、上記応答信号を受信した増幅装置６６ａは、有線通信回線８を介して、応答信号を監視装置４へ図１６の上側領域Ｐの細い実線の矢印に示すように送信する。なお、上記応答信号には、当該応答信号を送信した端末接続装置６０を識別するための識別情報（アドレス）が含まれている。従って、監視装置４は、受信した応答信号を解析することにより、どの端末接続装置６０からの応答信号を受信することができたことを認識することができる。なお、監視信号を受信した端末接続装置６０は、自己に接続された火災検知器１４等の端末の検知状態が変化した場合には、上記応答信号と同様に、検知状態が変化した旨を通知する検知信号を、無線通信を用いて、監視装置４へ送信する（なお、図１６においては、検知信号の送信については、図示を省略している）。次いで、ステップＳ１１３へ進む。

（ステップＳ１１３）
監視装置４は、ステップＳ１１１で上記誘導信号を送信してから所定の時間Ｔ_２内に、増幅装置６６ａを介して、ステップＳ１０９で特定した端末接続装置６０からの応答信号が受信できたか否かを判断する。監視装置４は、図１６の下側領域Ｐの複数の矢印に示されるように、ステップＳ１０９で特定したすべての端末接続装置６０からの応答信号が受信できた場合には、一連の動作を終了する。なお、監視装置４は、火災を検知した旨等を通知する検知信号を受信した場合には、検知信号に基づいて、当該検知信号を送信した端末接続装置６０を特定し道路管理者に通知する。一方、ステップＳ１０９で特定したすべての端末接続装置６０からの応答信号が受信できなかった場合には、ステップＳ１１５へ進む。

（ステップＳ１１５）
監視装置４は、ステップＳ１１３において受信することができなかった応答信号に対応する端末接続装置６０を特定し、特定された端末接続装置６０から応答信号が受信できないことを警告する警告表示を、表示部４０４に行わせる。さらに、監視装置４は、集中監視センタ（図示省略）の道路管理者に、上記警告内容を通知してもよい。

ところで、従来のトンネル用通信システムにおいては、先に説明したように、図３に示すような有線通信回線上で複数の障害が生じた場合には、監視装置と複数の障害に挟まれた端末接続装置との間で有線通信による通信ができない場合がある。しかしながら、本実施形態に係るトンネル用通信システム１においては、有線通信だけではなく、無線通信を補完的に用いることにより、上述のような場合であっても、監視装置４と端末接続装置６０との間の通信を確立することができる。すなわち、本実施形態によれば、従来のトンネル用通信システムにおける有線通信の脆弱性を補うものとして無線通信を用いることにより、有線通信回線８に複数の障害が生じた場合であっても、監視装置４と端末接続装置６０（端末）との間を通信可能な状態に維持することが可能である。その結果、トンネル用通信システム１の通信ネットワークを強固なものとすることができる。また、本実施形態においては、無線通信として、障害に対する耐性が高いマルチホップ型無線通信を用いることにより、トンネル用通信システム１の通信ネットワークをより強固なものとすることができる。さらに、本実施形態は、長年の運用によって信頼性の確認された従来のトンネル用通信システムを大幅に改変することなく実現することが可能である。従って、本実施形態によれば、従来のトンネル用通信システムの信頼性を確保しつつ、さらに無線通信を用いることで、さらなる高い信頼性を確保することができる。

＜＜第１の変形例＞＞
上述の実施形態においては、複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の間隔を、無線通信部６０６の通信可能距離よりも短くすることにより、直列に並んだ複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の間をマルチホップ型無線通信により信号を受け渡して、無線通信を実現していた。しかしながら、直列に並ぶ複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の有する複数の無線通信部６０６の中に、故障している無線通信部６０６が存在する場合には、マルチホップ型の無線通信を用いて、監視装置４と端末接続装置６０及び増幅装置６６との間で通信できない場合がある。そこで、以下に、このような場合にも対応することが可能な、本発明の実施形態の第１の変形例に係るトンネル用通信システム１ａを、図１７を参照して説明する。図１７は、本実施形態の第１の変形例に係るトンネル用通信システム１ａを説明するための説明図である。なお、図１７中ではトンネル２の図示は省略されている。

より具体的には、図１７に示すように、増幅装置６６の図中右隣に位置する端末接続装置６０ａの無線通信部６０６が故障している場合には、増幅装置６６から上記端末接続装置６０ａには無線通信を介して通信することができない。しかしながら、本変形例のトンネル用通信システム１ａにおいては、図１７に示すように、複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の間隔を、無線通信部６０６の通信可能距離Ｑの半分よりも短くする（言い換えると、複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６を、各無線通信部６０６の通信可能範囲に３つ以上の他の無線通信部６０６が含まれるように設置する）。複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の間隔を、無線通信部６０６の通信可能距離Ｑの半分よりも短くすることにより、具体的には、図１７に示される増幅装置６６の無線通信部６０６の通信可能範囲には、上記端末接続装置６０ａだけでなく、当該端末接続装置６０ａの図中右隣に位置する端末接続装置６０ｂが含まれることとなる。その結果、増幅装置６６は、上記端末接続装置６０ｂに無線通信を介して通信することができる。すなわち、本変形例によれば、端末接続装置６０ａの無線通信部６０６が故障した場合であっても、増幅装置６６は、上記端末接続装置６０ｂに、さらには当該端末接続装置６０ｂを介して他の端末接続装置６０に対して通信することができることから、マルチホップ型の無線通信に係る通信ネットワークを維持することができる。

以上により、本変形例によれば、複数の端末接続装置６０及び増幅装置６６の間隔を、無線通信部６０６の通信可能距離Ｑの半分よりも短くすることにより、無線通信部６０６が故障した端末接続装置６０等が存在していても、マルチホップ型の無線通信を用いて、監視装置４と他の端末接続装置６０等との間を通信可能な状態に維持することができる。

＜＜第２の変形例＞＞
上述の実施形態においては、ステップＳ１１１において、監視装置４は、監視装置４に最も近い増幅装置６６ａへ、ステップＳ１０９で特定した端末接続装置６０に対して無線通信による監視信号の送信を開始するように誘導する誘導信号を、有線通信回線８を介して送信する。そして、上記誘導信号を受信した上記増幅装置６６ａは、ステップＳ１０９で特定した端末接続装置６０に対して、無線通信により監視信号を送信していた。しかしながら、本実施形態においては、監視装置４は、増幅装置６６ａに対して誘導信号を送信することに限定されるものではなく、例えば、監視装置４は、直接、ステップＳ１０９で特定した端末接続装置６０に対して、無線通信により監視信号を送信してもよい。そこで、本実施形態の第２の変形例としての監視装置４ａを、図１８を参照して説明する。図１８は、本実施形態の第２の変形例に係る監視装置４ａの構成を説明するための説明図である。

図１８に示すように、本変形例に係る監視装置４ａは、上述の監視装置４と同様に、制御部４００と、有線通信部４０２と、表示部４０４とを有する。さらに、当該監視装置４ａは、無線通信部（第２の無線通信部）４０６を有する。なお、制御部４００、有線通信部４０２及び表示部４０４については、上述の監視装置４の制御部４００、有線通信部４０２及び表示部４０４と同様であるため、以下では説明を省略し、無線通信部４０６のみを説明する。

（無線通信部４０６）
無線通信部４０６は、監視装置４ａの内部に設けられ、端末接続装置６０及び増幅装置６６の無線通信部６０６と同様に、端末接続装置６０及び増幅装置６６との間で、マルチホップ型の無線通信を行うことができるマルチホップ型無線通信装置である。

このように、本変形例においては、監視装置４ａに無線通信部４０６を設けることにより、上述のステップＳ１１１において、監視装置４ａは、直接、ステップＳ１０９で特定した端末接続装置６０へ、無線通信により、応答信号（応答無線信号）の送信を誘導する監視信号（監視無線信号）を送信することができる。

＜＜補足＞＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

また、上述した実施形態の動作における各ステップは、必ずしも記載された順序に沿って処理されなくてもよい。例えば、各ステップは、適宜順序が変更されて処理されてもよい。また、各ステップは、時系列的に処理される代わりに、一部並列的に又は個別的に処理されてもよい。さらに、各ステップの処理の方法についても、必ずしも記載された方法に沿って処理されなくてもよく、例えば、他の機能部によって処理されていてもよい。

また、上述の実施形態においては、トンネル用防災システムで用いられるトンネル用通信システム１に適用するものとして説明したが、本実施形態は、トンネル用通信システム１に適用することに限定されるものではなく、高い信頼性が求められる他の通信システムに適用することもできる。

１、１ａ トンネル用通信システム
２ トンネル
４、４ａ 監視装置
６、６ａ〜６ｎ 接続装置
８、８ａ、８ｂ 回線
１２、１２ａ、１２ｂ 道路
１４ 火災検知器
１４ａ 非常口扉
１６ 消火装置
６０ 端末接続装置
６２ 火災検知器側ブロック
６４ 消火装置側ブロック
６６ 増幅装置
１００、１００ａ、１００ｂ 障害
４００、６００、６００ａ、６００ｂ、６６０ 制御部
４０２、６０２ａ、６０２ｂ 有線通信部
４０４ 表示部
４０６、６０６、６６４ 無線通信部
６０４ 保安器
６６２ 増幅部
９００、９００ａ、９００ｂ、９００ｃ、９００ｄ、９００ｋ 無線通信装置
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ 矢印
Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ 領域
Ｑ 通信可能距離

Claims (13)

1. トンネルに沿って設置された複数の第１の通信装置と、
   前記複数の第１の通信装置を監視する第２の通信装置と、
   前記複数の第１の通信装置と前記第２の通信装置とを通信可能に接続するループ状の有線通信回線と、
   を含み、
   前記複数の第１の通信装置のそれぞれは、第１の無線通信部を有し、
   前記第２の通信装置は、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記複数の第１の通信装置のうちの少なくとも１つに対して応答無線信号の送信を誘導する制御部を有する、
   トンネル用通信システム。
2. 前記第２の通信装置は、第２の無線通信部をさらに有し、
   前記制御部は、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記第２の無線通信部を、前記複数の第１の通信装置のうちの少なくとも１つに対して前記応答無線信号の送信を誘導する監視無線信号を送信させるように制御する、
   請求項１に記載のトンネル用通信システム。
3. 有線信号を増幅する１つ又は複数の増幅装置をさらに含み、
   前記増幅装置は、前記有線通信回線に接続され、第３の無線通信部を有する、
   請求項１に記載のトンネル用通信システム。
4. 前記制御部は、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記増幅装置に対して誘導信号を前記有線通信回線を介して送信して、前記増幅装置を、前記複数の第１の通信装置のうちの少なくとも１つに対して前記応答無線信号の送信を誘導する監視無線信号を送信させるように制御する、
   請求項３に記載のトンネル用通信システム。
5. 前記有線通信回線は、前記複数の第１の通信装置と前記第２の通信装置を接続する第１の回線及び第２の回線を含み、前記第１の回線と前記第２の回線との端部は接続されており、
   前記制御部は、
   前記第２の通信装置が、前記第１の回線を介して前記複数の第１の通信装置へ第１の監視有線信号が送信されてから所定の時間内に、前記第１の回線を介して前記複数の第１の通信装置から送信された、前記第１の監視有線信号に対する応答である複数の第１の応答有線信号のうちの一部を受信することができない場合であって、且つ、
   前記第２の通信装置が、前記第２の回線を介して前記複数の第１の通信装置へ第２の監視有線信号が送信されてから所定の時間内に、前記第２の回線を介して前記複数の第１の通信装置から送信された、前記第２の監視有線信号に対する応答である複数の第２の応答有線信号の一部を受信することができない場合には、
   前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断する、
   請求項２又は４に記載のトンネル用通信システム。
6. 前記監視無線信号は、前記第２の通信装置が前記所定の時間内に受信することができた前記第１の応答有線信号又は前記第２の応答有線信号を送信した前記第１の通信装置以外の前記第１の通信装置に対して、送信される、
   請求項５に記載のトンネル用通信システム。
7. 前記第１の無線通信部はマルチホップ型無線通信装置である、請求項１から６のいずれか１項に記載のトンネル用通信システム。
8. 前記複数の第１の通信装置は、前記マルチホップ型無線通信装置の通信可能距離と比べて短い間隔を持って配置される、請求項７に記載のトンネル用通信システム。
9. 前記複数の第１の通信装置は、前記マルチホップ型無線通信装置の通信可能距離の半分の距離に比べて短い間隔を持って配置される、請求項７に記載のトンネル用通信システム。
10. 前記複数の第１の通信装置のそれぞれは、前記トンネルに設けられた火災検知装置と接続される、請求項１から９のいずれか１項に記載のトンネル用通信システム。
11. トンネルに沿って設置された複数の通信装置を監視する監視装置であって、
    ループ状の有線通信回線を介して前記複数の通信装置と通信可能に接続され、
    前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記複数の通信装置のうちの少なくとも１つに対して応答無線信号の送信を誘導する制御部を備える、
    監視装置。
12. トンネルに沿って設置される通信装置であって、
    ループ状の有線通信回線を介して前記通信装置を監視する監視装置と通信可能に接続され、
    前記有線通信回線に複数の障害が生じた場合には、前記有線通信回線を介して前記監視装置より受信する応答無線信号の送信を誘導する制御情報に基づき、マルチホップ型無線通信を実施する無線通信部を備える、
    通信装置。
13. トンネルに沿って設置された複数の第１の通信装置と、前記複数の第１の通信装置を監視する第２の通信装置と、前記複数の第１の通信装置と前記第２の通信装置とを通信可能に接続するループ状の有線通信回線とを含むトンネル用通信システムにおける通信方法であって、
    前記第２の通信装置は、前記有線通信回線に複数の障害が生じたと判断した場合には、前記複数の第１の通信装置のうちの少なくとも１つに対して応答無線信号の送信を誘導する、
    ことを含む通信方法。
    

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