JPH07115711A - 鉄道車両用の情報伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御装置類を複数車両に分散配置した鉄道の
編成車両において、コストパーフォマンスの高く、か
つ、編成の組み替えにも容易に応じることができる情報
伝送装置を提供すること。 【構成】 編成内の全車両１０１〜１０５にまたがる第
１の情報伝送路２０と、第２の情報伝送路２１，２２を
設け、第２の情報伝送路２１，２２を補助電源装置１
３，１４の給電範囲と同じ車両の範囲に延長する。そし
て、第１の情報伝送路２０と第２の情報伝送路２１，２
２とを伝送変換装置２３，２４で接続し、統括的信号を
第１の情報伝送路２０から第２の情報伝送路２１，２２
に伝える。また、各装置９〜１２間で送受される信号を
第２の情報伝送路２１，２２を経由して伝えるととも
に、各装置９〜１２の機器情報を第２の情報伝送路２
１，２２から第１の情報伝送路２０を経由して他の車両
に伝える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両用の情報伝送
装置に関し、特に本発明は、情報伝送路を設けた動力分
散形の編成車両に適用するに好適な鉄道車両用の情報伝
送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は動力分散形の編成車両に敷設した
従来の情報伝送路の構成を示す図である。同図は一例と
して乗客輸送を目的とした編成車両（列車）を示してお
り、同図において、１０１〜１０５は各車両、１は車両
に搭載した機器情報を伝送する情報伝送路である。ま
た、２〜６は各車両に置かれたモニタ端末装置であり、
この例においては、一車両に一台モニタ端末装置を設け
た例を示している。７，８は運転台のマンマシン・イン
タフェース装置を兼ねたモニタ中央装置であり、通常、
情報の伝送制御はモニタ中央装置７，８の内の一方が主
導的に行う。

【０００３】また、同図には、走行制御を行う装置の分
散配置の代表例として、推進力制御装置９，１０、制動
力制御装置１１，１２、補助電源装置１３，１４が示さ
れている。ところで、編成車両の特徴は走行制御を行う
に必要な推進力制御装置、制動力制御装置、補助電源装
置などを異なる車両に分散配置して制御単位を構成する
ため、特定の組み合わせの車両を予め固定編成とするこ
とにある。また、長大編成の列車は数種類の上記した固
定編成の車両を連結し、各制御単位の装置を運転台から
一括制御する。

【０００４】ここで、鉄道車両に装備される装置には乗
客輸送、貨物輸送を問わず、上記した推進制御装置、制
動力制御装置、補助電源装置の他にも、ドア開閉制御装
置、運転台指令および状態表示装置、冷暖房装置、乗客
情報サービス装置、保安信号制御装置、無線通信制御装
置、検査試験装置などがある。また、制御単位となる固
定編成を複数連結して運用することにより、列車の走行
制御を行う装置は冗長化され信頼性が高い輸送サービス
が提供できる。

【０００５】図３に示した情報伝送路１の主な用途は、
上記各種装置の動作状態を表す機器情報を運転台または
所定のマンマシン・インタフェース装置に伝えるモニタ
機能であり、図３においては、走行制御を行う装置の分
散配置の代表例として、上記したように、９，１０の推
進力制御装置、１１，１２の制動力制御装置、１３，１
４の補助電源装置を示した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す情報伝送路
を利用する情報は、大別すると次の２種類となる。 各種制御装置とモニタ中央装置間の情報伝送。 モニタ中央装置以外の各走行制御を行う装置間の情
報伝送。 上記の例としては、例えば、図３に示す推進力制御装
置９と制動力制御装置１１間の情報伝送が上げられる。

【０００７】従来において、図３に示す情報伝送路の利
用は上記の情報伝送が主であり、の信号のほとんど
は図３に示す情報伝送路１を使用せず、専用ケーブルに
より情報の伝送を行っていた。その理由は、従来の情報
伝送路の構成では制御単位となる固定編成を連結した長
い編成車両では装置間の高密度伝送ができなかったため
である。

【０００８】すなわち、図３の構成では制御単位となる
二組の固定編成（車両１０１〜１０３からなる固定編成
と車両１０４，１０５からなる固定編成）が一種類の情
報伝送路を利用するため、それぞれの制御単位は情報伝
送路の最大伝送容量の半分しか利用できない。実際はモ
ニタ中央装置と各種装置間の情報伝送も行うため、利用
できるのは半分以下である。さらに、制御単位となる固
定編成が増せば利用できる伝送容量は益々少なくなる。

【０００９】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
なされたものであって、制御装置類を複数車両に分散配
置した鉄道の編成車両において、各種装置間の高密度情
報伝送を最小数の装置構成で実現できるようにするとと
もに、長大編成を構成しても伝送負荷が極端に増加する
ことがなく初期の伝送性能を維持することができ、さら
に、編成の組み替えにも容易に応じることができる鉄道
車両用の情報伝送装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、各種の装置類を複数車両に分散配置し、
該車両を連結して編成をなして運行される編成車両にお
いて、編成内の全車両にまたがる第１の情報伝送路と、
分散配置した各装置間にまたがる第２の情報伝送路を設
け、第２の情報伝送路を補助電源装置の給電範囲と同じ
車両の範囲に延長して、第１の情報伝送路と第２の情報
伝送路とを伝送変換装置で接続し、統括的信号を第１の
情報伝送路から第２の情報伝送路に伝え、各装置間で送
受される信号を第２の情報伝送路を経由して伝えるとと
もに、各装置の機器情報を第２の情報伝送路から第１の
情報伝送路を経由して他の車両に伝えるように構成した
ものである。

【００１１】

【作用】主に、運転士や車掌など乗務員によって指令さ
れる統括的信号は比較的散発的であり、第１の情報伝送
路を用いて編成車両全体に送信する。そして、固定編成
となる制御単位のそれぞれ一つずつ設けられた伝送変換
装置により、第１の情報伝送経路を経由して送られた上
記統括的信号を受信し、第２の情報伝送路に送信する。

【００１２】一方、各種制御装置から運転台に伝送する
機器情報は、各種制御装置から第２の情報伝送路を経由
して伝送変換装置に送られ、伝送変換装置から第１の情
報伝送路に再送信する。また、各種制御装置間で授受さ
れる機器情報は第２の情報伝送路を介して送られるが、
この信号は伝送変換装置を経由する必要がなく、第１の
情報伝送路の負荷となることはない。

【００１３】すなわち、本発明においては、上記のよう
に比較的散発的な乗務員の統括的指令信号と、各種制御
装置から運転台に伝送する機器情報を第１の情報伝送路
を経由して伝送し、各種制御装置間で授受される機器情
報は第２の情報伝送路を介して伝送するように構成して
いるので、鉄道車両に装備される各種装置間の高密度情
報伝送を最小数の装置構成で効率よく行うことができ
る。

【００１４】また、乗客輸送を行う編成車両では輸送量
の規模に応じて、制御単位である固定編成の分割併合あ
るいは固定編成内の車両数の増減を行うことを常として
いる。この編成組み替えに対応するためには、制御単位
がどのような車両数の固定編成になろうとも、伝送制御
装置が情報伝送路に過不足なく配置される必要がある。

【００１５】ここで、走行制御を行うには、図３に示し
たように推進力制御装置、制動力制御装置は対にして一
車両に装備されるのが一般的であり、また、具合がい
い。特に、最近の通勤電車に見られるような誘導電動機
駆動の推進力制御装置および制動力制御装置を例にとる
と、制御容量は２〜３両分をまかなうものが多い。一
方、補助電源装置は推進力制御装置および制動力制御装
置とは別の車両に装備されることが多く、通常はやはり
２〜３両の固定編成を給電範囲にしている。

【００１６】特に、複数固定編成の冗長化された列車に
おいては、補助電源装置の一つが故障すると別の正常な
補助電源装置から延長給電するのが一般的であるため、
補助電源装置自体の容量は特定の固定編成の電力をまか
なうに足る以上に大きく設計されることもあり、コスト
パーフォマンスの点で推進力制御装置の数より多く装備
されることは例外的である。

【００１７】さらに、補助電源装置は延長給電する場合
も含めて、車上の制御装置用の全ての電源電力を供給す
るため、固定編成の組み替えにおいても、おのずと車両
の組み合わせ方法は予め計画された範疇で可能な組み合
わせに限られたものとなる。したがって、列車編成全体
を見た場合、この補助電源装置の給電範囲を第２の情報
伝送路の延長範囲とする構成が、第１の情報伝送路に伝
送変換装置を介して接続される第２の情報伝送路の数を
最も少なくでき、ひいては、伝送変換装置や第２の情報
伝送路の情報の流れを制御する伝送制御装置も最小規模
で構成することができる。

【００１８】本発明においては、鉄道の編成車両が制御
単位で固定編成を組むことに着目し、上記したように、
編成内の全車両にまたがる第１の情報伝送路と、分散配
置した各装置間にまたがる第２の情報伝送路を設け、第
２の情報伝送路を補助電源装置の給電範囲と同じ車両の
範囲に延長しているので、前記したように高密度情報伝
送を最小数の装置構成で効率よく行うことができるとと
もに、固定編成を増結して長大編成を構成しても第２の
情報伝送路の伝送負荷が極端に増大することがなく、ま
た、編成の組み替えにも容易に応ずることが可能とな
る。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。同図において、２０は本実施例における第１の情報
伝送路、２１，２２は第２の情報伝送路、２３，２４は
第１の情報伝送路２０と第２の情報伝送路２１，２２を
接続する伝送変換装置である。その他、図３に示したも
のと同一のものには同一の符号が付されており、本実施
例においても、端末装置２〜６は便宜的に一車両一台で
示しているが、実際は必要に応じて一車両内で複数の端
末装置を第２の情報伝送路２１，２２に接続すことがで
きる。

【００２０】同図において、１０１〜１０３の車両と１
０４〜１０５の車両はそれぞれ予め決められた固定編成
である。車両１０１には推進力制御装置、制動力制御装
置または補助電源装置のいずれも配置されていないが、
車両１０１は運転台を持ち、運転士または車掌の発する
統括的信号を情報伝送路に導く装置を装備しており、さ
らに、後述する車両速度検出装置５０を備えている。

【００２１】また、車両１０５は車両１０１と対になる
運転台を持つとともに、運転士または車掌の発する統括
的信号を情報伝送路に導く装置を装備している。車両１
０１〜１０３からなる第１の固定編成と車両１０４〜１
０５からなる第２の固定編成にまたがって情報伝送路２
０が設けられており、また、車両１０１〜１０３からな
る第１の固定編成内と車両１０４〜１０５からなる第２
の固定編成内にはそれぞれ第２の情報伝送路２１，２２
が設けられている。そして、情報伝送路２１と２０の間
および情報伝送路２２と２０間にはそれぞれ伝送変換装
置２３，２４が設けられ、伝送変換装置２３，２４は第
１の情報伝送路２０と第２の情報伝送路２１，２２の伝
送信号の変換を行う。

【００２２】さらに、車両速度検出装置５０、推進力制
御装置９，１０等の各装置と情報伝送路２１，２２間に
は端末装置２〜６が設けられている。端末装置２〜６は
上記各装置と情報伝送路２１，２２とを接続するインタ
ーフェースとしての機能を持ち、単純なものとしては個
別配線による入出力信号と例えば直列伝送方式の情報伝
送路２１，２２との中継を行う。なお、端末装置２〜６
と各装置間の接続方法は従来の方法でも構わない。

【００２３】第１の情報伝送路２０は第２の情報伝送路
２１（または２２）および伝送変換装置２３（または２
４）を介して伝送される運転士、車掌が指令する統括的
信号を編成全体へ伝送する。そして、伝送変換装置２４
（または２４）により、第１の情報伝送経路２０を経由
した送られた上記統括的信号を受信し、第２の情報伝送
路２２（または２２）に送信する。

【００２４】また、各種制御装置等の各装置間の信号の
送受は第２の情報伝送路２１または２２を経由して行わ
れ、各種制御装置等の各装置の機器情報は第２の情報伝
送路２１（または２２）、伝送変換装置２３（または２
４）、第１の情報伝送路２０、伝送変換装置２４（また
は２３）、第２の情報伝送路２２（または２１）を介し
て運転台または所定の情報収集装置あるいはマンマシン
・インタフェース装置（図示せず）に伝送する。

【００２５】このとき、第１の情報伝送路２０の伝送制
御は、伝送変換装置２３，２４のどちらか一方が分担す
るものとし、また、第２の情報伝送路２１，２２では、
伝送制御は特定の装置（端末の一つまたは別途設けられ
た中央装置）が分担するものとする。このように、それ
ぞれの伝送路を独自に伝送制御することにより、第１の
情報伝送路と第２の情報伝送路との相互干渉を防止す
る。

【００２６】なお、乗務員の発する統括的信号以外に
も、編成全体（編成内の全制御単位）へ情報を伝送する
用途はある。一例として、図３の従来例では省略した車
両速度検出装置５０がある。例えば、駆動軸の回転速度
とは別に車両の対地速度を車両速度検出装置５０が検知
し、第２の情報伝送路２１から伝送変換装置２３を経て
第一の情報伝送路２０に送出することにより、車両１０
４〜１０５の制御単位では装備していない装置の信号を
車両１０１〜１０３の制御単位と同様に利用できる。

【００２７】第２の情報伝送路２１は上記したように統
括的信号等の情報を伝送するとともに、装置間の高密度
伝送を行う。高密度伝送の信号例としては、推進力制御
装置９（または１０）と制動力制御装置１１（または１
２）間の制御信号がある。これを電気車の場合で説明す
る。最近の推進力制御装置は制動時に電力を回生するの
が一般的であるが、回生電力は同一線区にある他列車の
負荷吸収能力に影響を受け、著しく変動する。運転士は
編成全体に必要な制動力を指令するのに対して、制動力
制御装置は自動的に推進力制御装置に電気制動指令を与
えると同時に、必要な制動力が回生による電気制動だけ
では得られない場合に不足分を空気制動指令で補うごと
く制動力の配分を行う。空気制動指令は推進力制御装置
が発生した制動力のフィードバックを受け、必要な制動
力との演算により得る。そして、回生負荷が減少して電
気制動力が不足すれば、直ちに空気制動力を増さなけれ
ば編成全体の所定の制動力が得られなくなる。ここに、
推進力制御装置と制動力制御装置とを情報伝送路で結ぶ
場合の、高密度伝送の必要性がある。

【００２８】本実施例においては、上記のように統括的
指令信号等と各種制御装置から運転台に伝送する機器情
報を第１の情報伝送路２０を経由して伝送し、各種制御
装置間で送受される機器情報は第２の情報伝送路２１，
２２を介して伝送するように構成しているので、鉄道車
両における情報伝送を最小数の装置構成で効率よく行う
ことができる。

【００２９】なお、図１において、推進力制御装置９
（または１０）と制動力制御装置１１（または１２）は
端末装置３（または６）に接続されているが、それぞれ
独自に第２の情報伝送路２１に接続しても構わない。と
ころで、編成車両を運用するには、すでに述べたように
固定編成を複数連結して冗長化を図るのが一般的であ
る。本実施例によれば高密度伝送を行う第２の情報伝送
路は車両１０１〜１０３の制御単位の固定編成のもの２
１と、車両１０４〜１０５の制御単位の固定編成のもの
２２と独立に構成されている。そして、車両１０３に配
置された補助電源装置１３の給電範囲が車両１０１〜１
０３であり、車両１０５に配置された補助電源装置１４
の給電範囲が車両１０４〜１０５である。

【００３０】このため、固定編成を増結して長大編成を
構成しても第２の情報伝送路の伝送負荷が極端に増大す
ることがなく、また、編成の組み替えにも容易に応ずる
ことが可能となる。なお、本実施例の伝送路の構成は各
車両間で異なり、従来の伝送路の構成のような幾何学的
な統一性はない。しかし、補助電源装置の給電範囲と同
じ制御単位で第２の情報伝送路を構成することで、上記
のように自動的に組み替え可能な編成構成のルールに従
うことができる。

【００３１】図２は本発明の第２の実施例である。図１
および図３では列車編成全体の推進力制御装置および制
動力制御装置の数と補助電源装置の数が同じであるが、
図２では推進力制御装置および制動力制御装置の対が３
組み、補助電源装置が２組みである。本実施例において
は、図１の編成の車両１０３と１０４の間に、推進力制
御装置２０９と制動力制御装置２１１を装備した車両２
０２を挿入した編成であり、その他の構成は図１に示し
た第１の実施例と同様である。ただし、図１で説明に用
いた車両速度検出装置５０は省略した。また、図２の補
助電源装置１３と１４の給電範囲は、それぞれ車両１０
１〜１０３と車両２０２、１０４，１０５とする。

【００３２】図２の示した実施例の動作は図１の第１の
実施例と同様であり、図示のように第２の情報伝送路２
１，２２を構成することで、伝送変換装置の数は第１の
実施例のものと較べ増加していない。ただし、第２の情
報伝送路２２には２組の推進力制御装置と制動力制御装
置２０９，２１１および１０，１２が接続されることに
なり高密度伝送の伝送負荷が増加するが、図３の従来の
ような伝送路における伝送負荷よりは軽易であり、補助
電源装置の一般的給電範囲が２〜３両であることから
も、通常運用ではこれ以上に伝送負荷は増えることはな
い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、編成内の全車両にまたがる第１の情報伝送路と、分
散配置した各装置間にまたがる第２の情報伝送路を設
け、第２の情報伝送路を補助電源装置の給電範囲と同じ
車両の範囲に延長して、第１の情報伝送路と第２の情報
伝送路とを伝送変換装置で接続し、統括的信号を第１の
情報伝送路から第２の情報伝送路に伝え、各装置間で送
受される信号を第２の情報伝送路を経由して伝えるとと
もに、各装置の機器情報を第２の情報伝送路から第１の
情報伝送路を経由して他の車両に伝えるように構成した
ので、次の効果を得ることができる。 鉄道車両に装備される各種装置間の高密度情報伝送
を最小数の装置構成で実現することができる。 補助電源装置の給電範囲の制御単位を第２の情報伝
送路の延長範囲とすることにより、固定編成を増結して
長大編成を構成しても、第２の情報伝送路の伝送負荷が
極端に増大することはなく、初期の伝送性能を維持する
ことができる。 補助電源装置の給電範囲の制御単位を第２の情報伝
送路の延長範囲とすることにより、編成の組み替えに容
易に応じることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，２０２ 車
両 １，２０，２１，２２ 情
報伝送路 ２，３，４，５，６，２０５ モ
ニタ端末装置 ７，８ モ
ニタ中央装置 ９，１０，２０９ 推
進力制御装置 １１，１２，２１１ 制
動力制御装置 １３，１４ 補
助電源装置 ２３，２４ 伝
送変換装置 ５０ 車
両速度検出装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種の装置類を複数車両に分散配置し、
   該車両を連結して編成をなして運行される編成車両にお
   いて、 編成内の全車両にまたがる第１の情報伝送路と、分散配
   置した各装置間にまたがる第２の情報伝送路を設け、 第２の情報伝送路を補助電源装置の給電範囲と同じ車両
   の範囲に延長して、第１の情報伝送路と第２の情報伝送
   路とを伝送変換装置で接続し、 統括的信号を第１の情報伝送路から第２の情報伝送路に
   伝え、各装置間で送受される信号を第２の情報伝送路を
   経由して伝えるとともに、各装置の機器情報を第２の情
   報伝送路から第１の情報伝送路を経由して他の車両に伝
   えることを特徴とする鉄道車両用の情報伝送装置。