JPWO2007007495A1 - 列車搭載情報送受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 コスト高を回避しつつ、外来ノイズが大きな環境でも実現でき、車両間渡り用のジャンパケーブルを新たに開発することなく、車両に搭載された送受信装置間の高速伝送が行える列車搭載情報送受信システムを得る。【解決手段】 列車を構成する各車両に搭載され、相互に連系して列車情報の処理を行う送受信装置１０間を接続する伝送路が、車両内に配線された車両内配線ケーブル２０と車両間を渡って配線されたジャンパケーブルとから構成され、ジャンパケーブルは、導体３５がシールド３６によって被覆されたシールド電線３３を内部に複数有し、シールド電線３３の二本を一対として伝送路を構成し、この一対のシールド電線３３のシールド３６同士を、シールド電線３３の両端で互いに接続すると共に、互いに接続されたシールド３６をシールド電線３３の一端で接地した。

Description

この発明は、列車に搭載される各種電機品を監視、制御、検査するために各種情報を制御するとともに列車編成内で車両間を渡り上記情報を送受信する列車搭載情報送受信システムに関するものである。

従来技術として、例えば、特許文献１は、音響ケーブルまたは映像ケーブルとして使用されるシールド線の接続方法について述べたものであり、シールドされた２本のケーブルが、信号の送受信経路として使用されている。そのうちの１本は、基準線として接地され、それぞれのケーブルのシールドは、互いにケーブルの反対側で接地される。あるいは１本のシールド線をケーブルの一方で接地し、反対側ではシールド線同士を接続している。
特開平７−３０５６１号公報（第３〜４頁、図１）

特許文献１は、シールド線の接続方法について述べているものの、音響機器に関するものであり、この接続方法を外来ノイズが大きい列車搭載機器にそのまま利用することができない。

音響機器では、接続したい機器間の距離が比較的短く、１種類のケーブルだけで機器間の接続が完了するが、列車搭載機器のように、接続したい機器同士がそれぞれ別の車両に搭載されている場合には、それぞれの車両内配線用ケーブルと、車両間を渡る伝送に用いられる特殊なケーブルであるジャンパケーブルとを経由する必要があり、車両内配線用ケーブルとジャンパケーブルの合わせて２種類のケーブルを使用する必要があり、このための接続及び接地方法が必要になる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、外来ノイズが大きな環境でも実現でき、車両間渡り用のジャンパケーブルを新たに開発することなく、車両に搭載された送受信装置間の高速伝送が行える列車搭載情報送受信システムを得ることを目的としている。

この発明に係わる列車搭載情報送受信システムにおいては、列車を構成する複数の車両のそれぞれに搭載され、相互に連系して列車情報の処理を行う複数の送受信装置、及び隣接する車両の送受信装置間を接続する伝送路を備え、伝送路は、車両内に配線された車両内配線ケーブルと車両間を渡って配線されたジャンパケーブルとから構成され、ジャンパケーブルは、導体がシールドによって被覆されたシールド電線を内部に複数有し、シールド電線の二本を一対として伝送路を構成し、一対のシールド電線のシールド同士を、シールド電線の両端で互いに接続すると共に、互いに接続されたシールドをシールド電線の一端で接地したものである。

この発明は、以上説明したように、列車を構成する複数の車両のそれぞれに搭載され、相互に連系して列車情報の処理を行う複数の送受信装置、及び隣接する車両の送受信装置間を接続する伝送路を備え、伝送路は、車両内に配線された車両内配線ケーブルと車両間を渡って配線されたジャンパケーブルとから構成され、ジャンパケーブルは、導体がシールドによって被覆されたシールド電線を内部に複数有し、シールド電線の二本を一対として伝送路を構成し、一対のシールド電線のシールド同士を、シールド電線の両端で互いに接続すると共に、互いに接続されたシールドをシールド電線の一端で接地したので、車両に搭載された送受信装置同士が列車情報を伝送する際に、ジャンパケーブルを新たに開発することなく、一般的なジャンパケーブルを用いて、今までより高速伝送が可能となる効果がある。

この発明の実施の形態１、２による列車搭載情報送受信システムの全体を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムの車両間連結部分を示す構成図である。 この発明の実施の形態１、２による列車搭載情報送受信システムのジャンパケーブルを示す断面構造図である。 図３のジャンパケーブルを構成する非シールド線を示す断面構造図である。 図３のジャンパケーブルを構成するシールド線を示す断面構造図である。 この発明の実施の形態１、２による列車搭載情報送受信システムの車両内配線ケーブルとして用いられるツイストペアケーブルを示す断面構造図である。 図２におけるジャンパケーブルのシールド線の一般的な接続方法を示す図である。 図２におけるジャンパケーブルのシールド線の一般的な他の接続方法を示す図である。 この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムのジャンパケーブルの接続方法を示す図である。 この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムのジャンパケーブルの別の接続方法を示す図である。 この発明の実施の形態２による列車搭載情報送受信システムの車両間連結部分を示す構成図である。 図１１における電気連結器内部のジャンパケーブルのシールド線の一般的な接続方法を示す図である。 図１１における電気連結器内部のジャンパケーブルのシールド線の一般的な別の接続方法を示す図である。 この発明の実施の形態２による列車搭載情報送受信システムの電気連結器内部のジャンパケーブルの接続方法を示す図である。 この発明の実施の形態２による列車搭載情報送受信システムの電気連結器内部のジャンパケーブルの別の接続方法を示す図である。

符号の説明

１ 車両
１０ 送受信装置
１１ 伝送路
２０ 車両内配線ケーブル
２４ シース（保護被覆）
２５ 導体
２６ シールド（遮蔽層）
２７ 絶縁体
３０ ジャンパケーブル
３１ 接続端子台
３２ 非シールド線
３３ シールド線
３４ シース（保護被覆）
３５ 導体
３６ シールド（遮蔽層）
３７ 絶縁体
３８ 絶縁体
３９ 絶縁体
４０ 電気連結器
４１ コンタクト
１００ シールド接地線
１０１ シールド接続線

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムの全体を示す概略構成図である。

図１において、送受信装置１０は、列車を構成する複数の車両１のそれぞれに搭載され、相互に連系して列車情報の処理を行う。隣接する車両に搭載された送受信装置１０同士は、伝送路１１で接続されている。

図２は、この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムの車両間連結部分を示す構成図であり、複数の車両に搭載された送受信装置のうち、隣接する２台を抜き出し、その車両間連結部分のジャンパケーブルを示したものである。

図２において、１、１０、１１は図１におけるものと同一のものである。伝送路１１は、車両内配線ケーブル２０と車両間を渡るジャンパケーブル３０とを接続することにより構成される。送受信装置１０は、車両内配線ケーブル２０及び車両間を渡るジャンパケーブル３０そして車両内配線ケーブル２０を経由して、隣接車両に搭載された送受信装置１０と接続されている。車両内配線ケーブル２０とジャンパケーブル３０は、接続端子台３１により接続されている。

図３は、この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムのジャンパケーブルを示す断面構造図である。

図３において、ジャンパケーブル３０は、複数のシールド線３３び非シールド線３２が撚り合わさった束が、シース３４（保護被覆）に覆われることにより形成されている。線の数、配置、径には様々なものがあり、本発明は図３の構成に限ったものではない。

図４は、図３のジャンパケーブルを構成する非シールド線を示す断面構造図である。

図４において、ジャンパケーブル３０を構成する非シールド線３２は、導体３５が絶縁体３７で被覆されることにより形成されている。

図５は、図３のジャンパケーブルを構成するシールド線を示す断面構造図である。

図５において、ジャンパケーブル３０を構成するシールド線３３は、導体３５が絶縁体３８で被覆され、その外側をさらに銅線などで筒状に編成したシールド３６（遮蔽層）が被覆し、その外側をさらに絶縁体３９が被覆した構造となっている。

車両間を直接渡るジャンパケーブル３０には、高い機械的強度が求められるため、ジャンパケーブル３０内の導体３５の中心には硬銅線が入っており、その周りに軟銅線が撚り合わされて導体を構成している。

図６は、この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムの車両内配線ケーブルとして用いられるツイストペアケーブルを示す断面構造図である。

図６において、車両内配線ケーブル２０として用いられるシールドされたツイストペア（以後ＳＴＰと呼ぶ）ケーブルは、導体２５の周りに絶縁体２７を被覆した絶縁電線を２本撚り合せ、その周りをシールド２６で覆い、さらにその周りをシース２４で被覆した構造となっている。

図７は、図２におけるジャンパケーブルのシールド線の一般的な接続方法を示す図である。

図８は、図２におけるジャンパケーブルのシールド線の一般的な別の接続方法を示す図である。

図７、図８は、図２に示した隣接された車両に搭載された送受信装置１０同士を接続する伝送路１１のジャンパケーブル３０のシールド線３３の一般的な接続方法を示したものである。

図７、図８において、１０、２０、３１は図２におけるものと、２５、２６は図６におけるものと、３３、３５、３６は図５におけるものと、それぞれ同一のものである。ジャンパケーブル３０の２本のシールド線３３は、一端でシールド線間をシールド接続線１０１で接続され、シールド接地線１００により車体に接地されている。なお、送受信装置１０は、もう一方の隣接車両に搭載された送受信装置１０とも接続されているが、ここでは省略する。

図９は、この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムのジャンパケーブルの接続方法を示す図であり、図７に対応している。

図１０は、この発明の実施の形態１による列車搭載情報送受信システムのジャンパケーブルの別の接続方法を示す図であり、図８に対応している。

図９、図１０は、図２に示した隣接された車両に搭載された送受信装置１０同士を接続する伝送路１１のジャンパケーブル３０のシールド線３３の本発明の接続方法を示したものである。

図９、図１０において、１０、２０、３１は図２におけるものと、２５、２６は図６におけるものと、３３、３５、３６は図５におけるものと、それぞれ同一のものである。ジャンパケーブル３０の２本のシールド線３３は、両端でシールド線間をシールド接続線１０１で接続され、シールド接地線１００により車体に接地されている。なお、送受信装置１０は、もう一方の隣接車両に搭載された送受信装置１０とも接続されているが、ここでは省略する。

この発明は、図１の伝送路１１内の接続方法についてのものであり、特に図２の車両１間に配置されるジャンパケーブル３０のシールド線３３の接地についてのものである。

車両内配線ケーブルの構造及びジャンパケーブルの構造は、それぞれ図６及び図３〜図５に示される。

一般的にシールドされたケーブルは、外来ノイズに強い。一方、列車には様々な高圧あるいは高周波を扱う電気機器が搭載されており、このため常にノイズが発生している。従って、図６に示すようなＳＴＰケーブルを車両内の伝送路として使用する。また、車両間を渡る部分においては、ジャンパケーブル３０を構成する電線の中から２本のシールド線３３を選択し、これを伝送路として使用する。

以下、図７〜図１０に基き、実施の形態１について詳しく説明する。

図７、図８では、ＳＴＰケーブルのシールド２６及びジャンパケーブル３０内のシールド線３３のシールド３６は、ケーブルの片側でシールド接地線１００により、車体に接地する。これは、列車においては、車体の電位が常に変動しているため、シールド線３３を両端で車体に接地するとシールド線に電流が流れる可能性があるため、一端で接地するものである。

ＳＴＰケーブルのシールドは、図７では送受信装置１０側で、図８では、ジャンパケーブルとの接続端子台３１側で、シールド接地線１００を用いて接地している。

なお、ここには示していないが、一方の車両内に配線されたＳＴＰケーブルのシールド２６は、送受信装置１０側で、もう一方の車両内に配線されたＳＴＰケーブルのシールド２６は、接続端子台３１側で車体に接地してもよい。

ジャンパケーブル３０内では、２本のシールド線３３を１対として使用しているため、接地する際には、図７、図８に示されるように、シールド接続線１０１を用いて２本のシールド３６同士を、シールド線３３の一端で接続してから、１本のシールド接地線１００を用いて車体に接続するのが一般的である。

次に、この発明によるシールド線の接地方法を示す図９及び図１０について説明する。

図９、図１０は、ジャンパケーブル３０内のシールド線３３のシールド３６の接続方法が、図７及び図８とは異なる。すなわち、前述した理由により、シールド線３３のシールド３６は、片側においてシールド接地線１００により車体に接地するが、図７及び図８においては、シールド接続線１０１を用いて２本のシールド線３３のシールド３６同士を、接地する側で接続してから片側で車体に接続している。

一方、図９及び図１０においては、シールド線３３の両端において、シールド３６同士をシールド接続線１０１で接続してから、片側で車体にシールド接地線１００により接続する。

発明者らが行った評価では、図７及び図８の接続方法より、図９及び図１０の接続方法の方が、より高い伝送品質が確保できることが判明した。

伝送品質は、伝送路１１を流れる信号の反射や減衰の影響で劣化するが、この反射や減衰は、ケーブルの特性インピーダンスの不連続点で発生する。ＳＴＰケーブルの特性インピーダンスは安定しているが、ジャンパケーブル３０内の特性インピーダンスは、伝送路１１として選択したシールド線３３の配置組合せや、周波数により大きく変化する。その結果、ＳＴＰケーブルとジャンパケーブル３０の境界において、信号の反射や減衰が発生し、伝送品質が劣化する。

なお、ジャンパケーブル内にＳＴＰケーブルを入れ込むことができれば、伝送品質の劣化が防げるが、そのようなジャンパケーブルは構造が複雑になり、高コストとなる。

発明者らが行った評価によると、図９及び図１０に示した接続方法を用いると、ジャンパケーブル３０部分の特性インピーダンスが、伝送路として選択したシールド線３３の配置組合せや、周波数によらず安定し、かつ、ＳＴＰケーブルの特性インピーダンスと同程度になった。これは、次の理由による。

平衡伝送の場合、２本のケーブルを１対とし、この１対のケーブルを伝送路として使用する。このケーブルの特性インピーダンスは、（Ｌ／Ｃ）の平方根で近似できる。Ｌはケーブルのインダクタンスであり、ケーブル間の静電容量Ｃは、対となったケーブル間の距離に依存する（反比例する）。

対のケーブルが単線シールドケーブル同士の場合は、
Ｃ＝１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２）＋（１／Ｃ３））
Ｃ１：一方のシールドケーブルの（導線−シールド）間の静電容量
Ｃ２：もう一方のシールドケーブルの（導線−シールド）間の静電容量
Ｃ３：（一方のシールド−もう一方のシールド）間の静電容量
で表されるが、Ｃ１、Ｃ２は、シールド線の内部構造及びその素材に依存するため、安定している。

このとき、シールドの両端同士を接続すると、シールド線間の静電容量Ｃ３は、なくなるため、
Ｃ＝１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２））
となり、Ｃは、安定した値となる。したがって、ジャンパケーブルの中のどのシールドケーブルを対で使用しても、シールドの両端を接続することで、ほとんど同じ特性インピーダンスとなる。

これに対し、片端においてのみシールド同士を接続すると、ケーブルのシールドを接続していない側と、接続している側とで、Ｃ３の値が違ってくるため、特性インピーダンスが安定しない。

実施の形態１によれば、ジャンパケーブルの２本のシールド線を、両端でシールド線間をシールド接続線で接続し、これをシールド接地線により車体に接地することにより、製造が困難で高コストのジャンパケーブルを新たに開発せずに、一般的なジャンパケーブルを用いて、別の車両に搭載された送受信装置間の伝送が今までより高速になる効果がある。
実施の形態２．
図１１は、この発明の実施の形態２による列車搭載情報送受信システムの車両間連結部分を示す構成図であり、複数の車両に搭載された送受信装置のうち、隣接する２台を抜き出し、車両間連結部分に配置された電気連結器を明示したものである。なお、実施の形態２の全体の概略構成は、実施の形態１（図１）と同様である。

図１１において、１、１０、２０、３０、３１は図２におけるものと同一のものである。それぞれの車両の両端には電気連結器４０が備えられ、隣接車両との電気的な接続が、電気連結器４０を介して行われる。電気連結器４０内部の連結部にはコンタクト４１が備えられており、隣接車両に搭載された電気連結器４０内部のコンタクト４１と接続される。

また、電気連結器４０内部に配線されるケーブルには、機械的強度が求められるため、実施の形態１と同様なジャンパケーブル３０が用いられる。

図１２は、図１１における電気連結器内部のジャンパケーブルのシールド線の一般的な接続方法を示す図である。

図１３は、図１１における電気連結器内部のジャンパケーブルのシールド線の一般的な別の接続方法を示す図である。

図１２、図１３は、図１１に示した電気連結器４０内部のジャンパケーブル３０のシールド線３３の一般的な接続方法を示したものである。

図１２、図１３において、１０、２０、３１、４１は図１１におけるものと、２５、２６は図６におけるものと、３３、３５、３６は図５におけるものと、それぞれ同一のものである。電気連結器４０内部のジャンパケーブル３０の２本のシールド線３３は、一端でシールド線間をシールド接続線１０１で接続され、シールド接地線１００により車体に接地されている。なお、送受信装置１０は、もう一方の隣接車両に搭載された送受信装置１０とも接続されているが、ここでは省略する。

図１４は、この発明の実施の形態２による列車搭載情報送受信システムの電気連結器内部のジャンパケーブルの接続方法を示す図であり、図１２に対応している。

図１５は、この発明の実施の形態２による列車搭載情報送受信システムの電気連結器内部のジャンパケーブルの別の接続方法を示す図であり、図１３に対応している。

図１４、図１５は、図１１に示した電気連結器４０内部のジャンパケーブル３０のシールド線３３の本発明の接続方法を示したものである。

図１４、図１５において、１０、２０、３１は図１１におけるものと、２５、２６は図６におけるものと、３３、３５、３６は図５におけるものと、それぞれ同一のものである。電気連結器４０内部のジャンパケーブル３０の２本のシールド線３３は、両端でシールド線間をシールド接続線１０１で接続され、シールド接地線１００により車体に接地されている。なお、送受信装置１０は、もう一方の隣接車両に搭載された送受信装置１０とも接続されているが、ここでは省略する。

実施の形態２は、図１１に示すように、隣接車両間の電気的な接続を電機連結器４０を介して行う場合のシールド線の接続方法についてのものであり、以下に図を用いて説明する。

まず、図１２及び図１３について、実施の形態１で示した図７及び図８との相違点を述べる。図１２及び図１３では、送受信装置１０間は、次に示す順番で接続される。車両内配線ケーブル２０、接続端子台３１、１対のシールド線３３、電気連結器のコンタクト４１、１対のシールド線３３、接続端子台３１そして車両内配線ケーブル２０の順である。シールド線３３のシールドは、接続端子台３１側で車体に接続するのが一般的である。

図１２、図１３では、電気連結器４０内部のジャンパケーブル３０のシールド線３３は、シールド線３３の一端で、シールド線間がシールド接続線１０１により接続され、さらにシールド接地線１００により車体に接地されている。

図１４及び図１５では、電気連結器４０内部のジャンパケーブル３０のシールド線３３は、シールド線３３の両端で、シールド線間がシールド接続線１０１により接続され、さらにシールド接地線１００により車体に接地されている。

このような電気連結器内部のシールド線の接続方法により、電気連結器により車両間の電気的な接続が行われる場合でも、実施の形態１と同様な効果が得られる。

実施の形態２によれば、電気連結器内部のジャンパケーブルのシールド線を、シールド線の両端で、シールド線間がシールド接続線により接続し、さらにシールド接地線により車体に接地することにより、車両間の電気的な接続が電気連結器で行われる列車においても、実施の形態１と同様な効果が得られる。

Claims (2)

1. 列車を構成する複数の車両のそれぞれに搭載され、相互に連系して列車情報の処理を行う複数の送受信装置、及び隣接する車両の上記送受信装置間を接続する伝送路を備え、
   上記伝送路は、上記車両内に配線された車両内配線ケーブルと車両間を渡って配線されたジャンパケーブルとから構成され、上記ジャンパケーブルは、導体がシールドによって被覆されたシールド電線を内部に複数有し、上記シールド電線の二本を一対として上記伝送路を構成し、上記一対のシールド電線のシールド同士を、上記シールド電線の両端で互いに接続すると共に、上記互いに接続されたシールドを上記シールド電線の一端で接地したことを特徴とする列車搭載情報送受信システム。
2. 上記各車両の両端に配置され、それぞれの連結部を互いに接続することにより上記車両間を電気的に接続する複数の電気連結器を備え、上記電気連結器の内部には上記ジャンパケーブルが配線され、隣接する車両の上記電気連結器に配線された上記ジャンパケーブル同士が上記電気連結器の連結部により互いに接続されたことを特徴とする請求項１記載の列車搭載情報送受信システム。

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