WO2020129515A1 - 多重系制御装置 - Google Patents

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WO2020129515A1
WO2020129515A1 PCT/JP2019/045155 JP2019045155W WO2020129515A1 WO 2020129515 A1 WO2020129515 A1 WO 2020129515A1 JP 2019045155 W JP2019045155 W JP 2019045155W WO 2020129515 A1 WO2020129515 A1 WO 2020129515A1
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WO
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connectors
backboard
input
control device
connector
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/045155
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English (en)
French (fr)
Inventor
重明 岩崎
将行 宮路
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Priority to JP2020561230A priority Critical patent/JP7198836B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/12—Control gear; Arrangements for controlling locomotives from remote points in the train or when operating in multiple units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/18—Packaging or power distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack

Definitions

  • the present invention generally relates to a multiplex system control device, for example, a train control device connected to a signal facility such as a railway security device or a vehicle facility, and particularly to an on-board device mounted on a train.
  • a multiplex system control device for example, a train control device connected to a signal facility such as a railway security device or a vehicle facility, and particularly to an on-board device mounted on a train.
  • the external input/output device connected to the control device may be a non-multiplexed single relay exciting coil, relay contact, or communication device.
  • the output part of the control device of the multiplex system matches the outputs of the respective systems, and the control is performed by the other system even if a certain system fails.
  • Connections may be made in an active/active configuration or in an active/standby configuration in which the standby system performs processing when a failure occurs in the operating system.
  • the relay contact of the external input/output device is a single contact input, it is branched inside or outside the multiplex control device and connected to each system, and the multiplex system control device becomes large and costly. There is a growing challenge.
  • the multiplexed devices may be distributed, and the devices may be connected by cables.
  • the inter-device interface circuit voltage is 24V. High voltage is adopted. Therefore, it is necessary to secure a creeping surface between signals inside the board, which causes a problem that the multiplex system control device becomes large.
  • an arithmetic unit and an external input/output unit are connected via an input/output control unit, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-244781.
  • ⁇ Multi-system control devices are generally configured by connecting cables between the multiplexed control devices, and therefore are likely to be large devices. Therefore, it is difficult to install the device in a place where the installation space is limited, for example, in the cab of a train.
  • the object of the present invention is to reduce the size of the multiplex system control device.
  • a multi-system control device that has a plurality of external connectors on the back side that are connected to one or more external devices from the back side and that inputs and outputs information is equipped with one or more backboards.
  • a plurality of external connectors are connected to the back surface of the backmost backboard of one or more backboards.
  • FIG. 3 is an internal transparent perspective view of the dual system control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a side view of the inside of the dual system control device according to the first embodiment as seen from the right side.
  • FIG. 3 is a diagram showing an electrical connection configuration in the dual system control device according to the first embodiment. It is a circuit block diagram of an output part and an output interface part. It is the top view seen from the front side of the 1st step backboard. It is the top view seen from the back side of the 2nd step backboard.
  • FIG. 6 is an internal transparent perspective view of a dual system control device according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view of the inside of a dual system control device according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a side view of the inside of the double system control device according to the fourth embodiment as seen from the right side.
  • a common code among reference numerals may be used, and when distinguishing the same type of element, a reference code may be used.
  • arithmetic unit 2 when the arithmetic units are not distinguished, they may be referred to as “arithmetic unit 2”, and when the arithmetic units are distinguished, they may be referred to as “arithmetic unit 2a” and “arithmetic unit 2b”.
  • a dual system composed of 1 system and 2 system is adopted as an example of the multiple system, but the present invention is applicable to multiple systems other than the dual system. is there. That is, a dual system control device as an example of the multiple system control device according to the embodiment will be described below.
  • direct connection means a connection in which members are not substantially separated from each other.
  • the members may be connectors that are fitted to each other, or may be connections by soldering.
  • indirect connection means a connection in which members are substantially separated from each other, for example, a connection between members via a cable or a signal line.
  • FIG. 1 is an internal transparent perspective view of the dual system control device according to the first embodiment.
  • the “+x direction” corresponds to the “front side” (or “front”)
  • the “ ⁇ x direction” corresponds to the “back side” (or “rear”)
  • the “ ⁇ y direction” corresponds to the “left side” (or “left”)
  • the “+z direction” is the “top side” (or “upward”). )
  • the “ ⁇ z direction” corresponds to the “lower surface side” (or “downward”).
  • the y-axis is orthogonal to the x-axis and the z-axis is orthogonal to the x-axis and the y-axis.
  • the dual system control device 100 which has four external connectors 9a to 9d (an example of a plurality of external connectors) connected to one or more external facilities (not shown) and which inputs and outputs information
  • the external connectors 9a to 9d There is provided one or more backboards 5 connected to 9d.
  • Each of the dual systems (1 system and 2 system) has an input/output control unit 4 that receives information output from at least one of the external connectors 9a to 9d and outputs information, and the input/output control unit 4. It is divided into an arithmetic unit 2 for controlling the output control unit 4.
  • the 1-system is composed of the 1-system input/output control unit 4a and the 1-system operation unit 2a
  • the 2 system is composed of the 2-system input/output control unit 4b and the 1-system operation unit 2b.
  • a dual system input/output control (input/output control 4a and 4b) and a dual system arithmetic unit (arithmetic units 2a and 2b) are connected to one or more backboards 5.
  • each system is divided into the input/output control unit 4 and the arithmetic unit 2, and the external connectors 9a to 9d and the input/output control unit 4 and the arithmetic unit 2 of each system are connected to one or more backboards 5.
  • the small-sized dual system control device 100 it is possible to realize the small-sized dual system control device 100.
  • the dual system control device 100 further includes an output interface unit 3 that is connected to one or more backboards 5 and that converts the dual system output from the input/output control units 4a and 4b into one output.
  • the output interface unit 3 is also a circuit board. The function of converting a dual system output into a single output is made into one circuit board different from the arithmetic unit 2 and the input/output control unit 4, and connecting the circuit board to the backboard 5 is a small-sized dual board. This contributes to the realization of the system control device 100.
  • the one or more backboards 5 are multi-tiered backboards 5 along the front-rear direction (x direction), specifically, a first-tier backboard 5a (an example of the first backboard) and a first-tier backboard 5a.
  • a second-stage backboard 5b (an example of a second backboard) arranged on the back side of the second-stage backboard 5a and provided in parallel with the first-stage backboard 5a is provided.
  • the input/output control units 4a and 4b, the arithmetic units 2a and 2b, and the output interface unit 3 are connected to the front surface of the first-stage backboard 5a, for example, in a removable manner.
  • a member (for example, a connector) on the front surface of the second-stage backboard 5b is connected to a member on the rear surface of the first-stage backboard 5a, for example, so that it can be inserted and removed.
  • Members on the rear surface of the second-stage backboard 5b, for example, connectors (hereinafter, relay connectors) 7a to 7d can be indirectly (for example, specifically inserted into or removed from) the external connectors 9a to 9d via the cables 8a to 8d. Connected.
  • relay connectors 7a to 7d can be indirectly (for example, specifically inserted into or removed from) the external connectors 9a to 9d via the cables 8a to 8d. Connected.
  • the first-stage backboard 5a to which the input/output control units 4a and 4b and the arithmetic units 2a and 2b are connected on the front surface, has a dedicated signal line (for example, a bus described later) 30), and the second-stage backboard 5b has a second wiring which is a wiring including a signal line common to the input/output control units 4a and 4b.
  • the multi-stage backboard 5 can be configured.
  • the multiple system control device 100 has a rectangular parallelepiped main body case 1 having external connectors 9a to 9d on the back surface.
  • the first-stage backboard 5a is provided in the main body case 1 in parallel with the front surface of the main body case 1, and is arranged in parallel with the side surface (right surface or left surface) of the main body case 1 along the left-right direction (y direction).
  • the arithmetic units 2a and 2b, the input/output control units 4a and 4b, and the output interface unit 3 connected to the input of external equipment are directly connected to a member (for example, a connector) on the front surface of the first-stage backboard 5a, for example. It is connected so that it can be inserted and removed.
  • a member on the back surface of the first-stage backboard 5a is connected to a member (for example, a connector) on the front surface of the second-stage backboard 5b which is parallel to the back surface of the main body case 1 so as to be directly insertable and removable.
  • External connectors 9a to 9d are removably connected to relay connectors 7a to 7d (an example of a plurality of second second connectors) on the back surface of the second-stage backboard 5b via cables 8a to 8d, respectively. ..
  • relay connectors 7a to 7d an example of a plurality of second second connectors
  • the first-stage backboard 5a has, on its front surface, an upper-stage connector row 21ua configured by a plurality of upper-stage connectors 15ua arranged in the left-right direction, and arranged below the plurality of upper-stage connectors 15ua arranged in the left-right direction. And a lower-stage connector row 21da including a plurality of lower-stage connectors 15da.
  • the second-stage backboard 5b has, on its front surface, an upper-stage connector row 21ub composed of a plurality of upper-stage connectors 15ub which are a plurality of connectors arranged in the left-right direction. At least one upper connector 15ub of the second backboard 5b is electrically connected to at least one upper connector 15ua of the first backboard 5a.
  • the signal connected to the upper connector 15ua of the first-stage backboard 5a is transmitted to the second-stage backboard 5b via the upper-stage connector 15ub of the second-stage backboard 5b.
  • On the back surface of the second-stage backboard 5b there is a vacant area 23 that extends along the left-right direction and is secured as a result of a configuration described later, and in the vacant area 23, the relay connectors 7a to 7d arranged along the left-right direction. Is provided.
  • the upper connector 15 ub is electrically connected to the relay connector 7 via the wiring of the second-stage backboard 5 b, and the relay connector 7 is electrically connected to the external connector 9 via the cable 8.
  • the external connector 9 is provided with a floating function to absorb a mounting error with the relay connector 7 on the receiving side, so that the external connector 9 can be collectively inserted and removed.
  • FIG. 2 is an internal transparent side view from the right side of the dual system control device 100.
  • a shroud (for example, a compact PCI shroud) 12 is attached to a pin extending from the upper connector 15ua on the back surface of the first-stage backboard 5a.
  • This realizes a structure in which the connector can be inserted from both front and rear directions of the first-stage backboard 5a and reduces the area used for attaching the first-stage backboard 5a and the second-stage backboard 5b.
  • the relay connectors 7a to 7d are arranged in the left-right direction in the empty area 23 on the back surface of the 5b. That is, an area for mounting the relay connectors 7a to 7d is secured below the second-stage backboard 5b.
  • the second-stage backboard 5b may be omitted if the first-stage backboard 5a has an area where the relay connectors 7a to 7d can be mounted.
  • the empty area 23 is secured below the second-stage backboard 5b.
  • the empty area 23 is secured above the second backboard 5b.
  • Each of the arithmetic unit 2 and the input/output control unit 4 has a connector 11u connected to the upper connector 15ua and a connector 11d connected to the lower connector 15da directly below the upper connector 15ua.
  • the connectors 11u and 11d are directly and removably connected to the connectors 15ua and 15ud (see FIG. 1), respectively.
  • the connector 11u may be, for example, a compact PCI J2 connector
  • the connector 11d may be, for example, a compact PCI J1 connector.
  • the duplexing control device 100 is a device that adopts a compact PCI having a board size (size of the backboard 5) of 3U, but the board size may be 6U size or free size. Further, the present configuration can be realized not only in the compact PCI but also in the VME, PCI express, original bus, SPI, and serial signals such as I 2 C. Further, in the above embodiment, the two connectors J1 and J2 (two connectors 11u and 11d) are separated, but the number of connectors may be one. In other words, it is only necessary to logically separate the connectors 11u and 11d (the upper connector 15u and the lower connector 15d), and the connectors 11u and 11d and the connectors 15u and 15d are physically one. It may be a connector.
  • the above-mentioned first wiring included in the first-stage backboard 5a includes a plurality of independent compact PCI buses 30.
  • the above-mentioned second wiring included in the second-stage backboard 5b includes a wiring 40 including a branch for making one input a dual-system input, and outputs from the input/output control units 4a and 4b (that is, 2 Wiring 42a and 42b through which the output of the heavy system flows. If a dual system input is performed from an external facility, the wiring 40 may be a wiring that does not include a branch, for example, two wirings in which the dual system input flows to the input/output control units 4a and 4b, respectively. ..
  • a plurality of lower-stage connectors 15daa are connected to the bus 30a, and there are a plurality of upper-stage connectors 15uaa respectively corresponding to the plurality of lower-stage connectors 15daa.
  • a plurality of lower connectors 15dab are connected to the bus 30b, and there are a plurality of upper connectors 15uab respectively corresponding to the plurality of lower connectors 15dab.
  • the lower connectors 15daa and 15dab are examples of the first first connectors
  • the upper connectors 15uaa and 15uab are examples of the first second connectors
  • one or more lower connectors 15dac and one or more upper connectors 15uac are examples of one or more first third connectors.
  • the second-stage backboard 5b there are a plurality of upper-stage connectors 15ub connected to the plurality of upper-stage connectors 15ua, and relay connectors 7a to 7d.
  • the plurality of upper connectors ub are an example of one or more second first connectors
  • the relay connectors 7a to 7d are an example of a plurality of second second connectors.
  • Each computing unit 2 is connected to a processing unit 32 (including, for example, a processor and a memory), a bus control unit 31 that controls input/output to/from the bus 30, a connector 11uc connected to the upper connector 15ua, and a lower connector 15da. And a connector 11dc that is connected to the connector 11dc.
  • Each input/output control unit 4 is connected to a bus control unit 36 that controls input/output to and from the bus 30, an input unit 37 that takes in contact information of external equipment, an output unit 38 that drives a relay and the like, and an upper connector 15ua. Connector 11ui and a connector 11di connected to the lower connector 15da.
  • the output interface unit 3 has a relay logic 39, a connector 11uo connected to the upper connector 15ua, and a connector 11do connected to the lower connector 15da.
  • the output interface unit 3 may not include the connector 11do that is not electrically connected to the second-stage backboard 5b among the connectors 11uo and 11do.
  • the operation unit 2 and the input/output control unit 4 belonging to the same system are connected to two or more lower connectors 15da assigned to the same bus 30. According to the example of FIG.
  • the operation unit 2a and the input/output control unit 4a belonging to the first system are connected to the two lower-stage connectors 15daa1 and 15daa2 connected to the bus 30a, and the operation unit 2b and the input/output belonging to the second system are connected.
  • the control unit 4b is connected to the two lower connectors 15dab1 and 15dab2 connected to another bus 30a.
  • the processing unit 32 accesses the bus control unit 36 of the input/output control unit 4 of the same system via the bus control unit 31 and the compact PCI bus 30 and fetches contact information of external equipment.
  • the arithmetic unit 2 can access the bus control unit 36 of the input/output control unit 4 of the same system and drive the relay of the external equipment.
  • the relay connector 7a connected to the external connector 9a via the cable 8a is electrically connected to the upper connector 15ub1 electrically connected to the upper connector 15uaa1 to which the arithmetic unit 2a is connected, via the wiring 45a.
  • the relay connector 7b connected to the external connector 9b via the cable 8b is connected to the upper connector 15ub2 and 15ub4 electrically connected to the upper connector 15ua2 and 15uab2 to which the input/output control units 4a and 4b are connected, respectively, via the wiring 40. Electrically connected with.
  • the relay connector 7c connected to the external connector 9c via the cable 8c is electrically connected via the wiring 41 to the upper connector 15ub3 electrically connected to the upper connector 15uac to which the output interface unit 3 is connected.
  • the relay connector 7d connected to the external connector 9d via the cable 8d is electrically connected to the upper connector 15ub5 electrically connected to the upper connector 15uab1 to which the arithmetic unit 2b is connected, via the wiring 45b.
  • At least one of the external connectors 9a to 9d, for example, the external connector 9b is an input connector. That is, the contact input from the external equipment is taken in from the input external connector 9b. If the external equipment has a single contact, it is necessary to branch to a dual input.
  • the input/output control units 4a and 4b are connected to the upper connectors 15ua2 and 15uab2 connected to the upper connectors 15ub2 and 15ub4 to which the wiring 40 including the branch is connected, as a result, The wiring 40 is connected to the input unit 37a of the 1-system input/output control unit 4a and the input unit 37b of the 2-system input/output control unit 4b.
  • the output interface section 3 is connected to the output external connector 9c via the wiring 41 and the relay connector 7c by the relay logic 39 which is a logic of active/active configuration or active/standby configuration and which is realized by a mechanical relay or a semiconductor relay. Connected. According to the example of FIG.
  • the relay logic 39 has an active/active configuration, and the outputs (output signals) of the first system and the second system are matched by the diode 61 to drive the relay 62.
  • the contact 60 of the driven relay 62 is connected to the external output connector 9c via the relay connector 7c.
  • An output requiring particularly safety can be configured to use a safety relay as the relay 62 in consideration of the failure mode.
  • the outputs 38a and 38b may have relay contacts 66a and 66b, respectively.
  • the dual system control device 100 includes a 1-system arithmetic unit 2a and an input/output control unit 4a, a 2-system arithmetic unit 2b and an input/output control unit 4b, and an output interface unit 3 that is a common unit.
  • the system is divided, and the 1-system and the 2-system are physically separated, and the output interface section 3 is arranged at the center as a common section of the 1-system and the 2-system.
  • the dual system control device 100 may employ a single configuration that does not require the dual system configuration.
  • the one-side arithmetic unit 2 and the input/output control unit 4 may not be mounted on the first-stage backboard 5a.
  • the dual system control device 100 may be a train control device such as an on-board device or a ground device.
  • the external equipment may be equipment related to the train.
  • the input/output information may be security information or non-security information.
  • the "security information” may be information that belongs to a class having a relatively high degree of importance among the train-related information, and the "non-security information” may be information other than the security information in the train-related information.
  • the security information includes information about the brake output of the train
  • the non-security information includes information related to an ATO (Automatic Train Operation) device
  • the dual system control device 100 is an on-board device. Is.
  • the dual system control device 100 since a small-sized dual system control device 100 can be provided, it is preferable that the dual system control device 100 be applied to an on-vehicle device that can be installed in a limited space such as a driver's cab.
  • the train control device may be either an on-board device or a ground device, but wireless communication is performed between the on-board device and the ground device, for example.
  • the on-board device identifies the position information of the point by detecting the ground element installed on the ground by the train, and based on the position information, the train speed information, and the travel permission received from the ground device. It is also possible to perform speed check, or to output a brake command when the speed of the train exceeds the speed limit to reduce the train speed to below the speed limit.
  • the onboard device may send information such as train location information to the ground device.
  • the ground device may calculate information such as train travel permission by using, for example, a physical detector in the track section or train position information received from the on-board device, and perform traffic signal control or switch control.
  • FIG. 5 is a plan view of the first-stage backboard 5a viewed from the front side.
  • the bus 30a is assigned a plurality of lower connector 15daa
  • the bus 30b is assigned a plurality of lower connector 15dab.
  • Signals between the input/output control unit 4 and the output interface unit 3 and Ethernet signals and start/stop synchronization signals related to communication between the arithmetic unit 2 and other devices are assigned to the upper connector 15ua (Ethernet is a registered trademark).
  • the upper-stage connector 15uac to which the output interface unit 3 is connected is arranged in the center of the upper-stage connector row, and similarly, among the plurality of lower-stage connectors 15da arranged in the left-right direction.
  • the lower connector 15dac to which the output interface unit 3 is connected is arranged at the center of the lower connector row.
  • FIG. 6 is a plan view of the second-stage backboard 5b viewed from the back side.
  • the connector 15ub1 is connected to the relay connector 7a via the wiring 45a through which the 1-system Ethernet signal and the start-stop synchronization signal flow.
  • the connectors 15ub2 and 15ub4 are connected to the relay connector 7b via the branch wiring 40 through which external input signals of the 1st and 2nd systems flow.
  • the connector 15ub3 is connected to the relay connector 7c via the wiring 41 through which an external output signal from the output interface unit 3 flows.
  • the connector 15ub5 is connected to the relay connector 7d via the wiring 4tb through which the 2-system Ethernet signal and the start-stop synchronization signal flow.
  • Example 2 will be described below. At that time, differences from at least one embodiment described above will be mainly described, and description of common points with at least one embodiment described above will be omitted or simplified (this is for the third and subsequent embodiments). Is also the same).
  • FIG. 7 is an internal transparent perspective view of the dual system control device according to the second embodiment.
  • the second-stage backboard 5b is divided into a plurality of subboards 65 in the left-right direction.
  • the second-stage backboard 5b does not have the second wiring and the sub-board 65b that has the second wiring and corresponds to the input/output control units 4a and 4b of the second system. It is divided into one or more sub-boards corresponding to at least one arithmetic unit (specifically, sub-boards 65a and 65c corresponding to the 2-system arithmetic units 2a and 2b, respectively).
  • the advantage of dividing into a plurality of sub-boards 65 is, for example, at least one of the following. -At least one of the first-stage backboard 5a and the second-stage backboard 5b is less susceptible to the error in the position of the connector 15. In other words, even if there is an error in the position of the connector 15 in at least one of the first-stage backboard 5a and the second-stage backboard 5b, the entire second-stage backboard 5b becomes the first-stage backboard 5a. It is easier to individually fit each of the sub boards 65a to 65c than to fit them. -Floating can be adopted to absorb the misalignment between the first-stage backboard 5a and the second-stage backboard 5b.
  • the device 700 When the number of input/output points varies depending on the system to which the dual system control device 700 is applied, it is also possible to construct the device 700 by changing the design of only the two-stage backboard 5b. -The insertion/extraction force required to individually fit each of the sub-boards 65a to 65c rather than the insertion/extraction force required to fit one second-stage backboard 5b into the first-stage backboard 5a. Is small, the assembly workability and the maintainability are improved (for example, the possibility that the backboard 5a or 5b is damaged is reduced.
  • FIG. 8 is an internal transparent perspective view of the dual system control device according to the third embodiment.
  • the connector 15ub that fits between the first-stage backboard 5a and the second-stage backboard 5b (specifically, the upper-stage connector 15ub of the second-stage backboard 5b). ) Is reduced.
  • the connectors ub other than the connector 15ub related to the signal drawn to the outside of the upper connector 15ua that is, the connector 15ub not related to the signal drawn to the outside of the upper connector 15ua.
  • such a connector 15ub is eliminated.
  • an empty pin to which a signal is not assigned is replaced with another board (that is, the first-stage backboard 5a).
  • Is assigned a signal from is replaced with another board (that is, the first-stage backboard 5a).
  • FIG. 9 is a side view of the inside of the double system control device according to the fourth embodiment as seen from the right side.
  • the dual system control device 900 there is no cable 8 between the relay connector 7 mounted on the second-stage backboard 5b and the external connector 9 mounted on the rear surface of the device 900, and the relay connector 7 and the outside Instead of the connector 9, a connector 80 for external drawing, in other words, a connector in which the relay connector 7 and the external connector 9 are integrated is mounted.
  • This embodiment can be employed in applications where maintenance can be performed from the back of device 900.
  • the advantage of this embodiment is that the cable 8 in the main body case 1 can be eliminated.
  • At least one of the following effects can be expected in any of the above Examples 1 to 4.
  • (2) The direction of pulling out the external connector 9 can be freely changed according to the usage conditions.
  • Examples 1 to 5 in particular, Examples 1 to 4
  • the multiplexing control device according to the present invention is not limited to train control devices such as on-board devices and ground devices, but can be applied to all control devices used in the industrial field.

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Abstract

多重系制御装置を小型化する。そこで、背面側から１つ以上の外部機器に接続される複数の外部コネクタを背面に有し情報を入出力する多重系制御装置が、複数の外部コネクタに接続される１つ以上のバックボードを備える。多重系の各々が、複数の外部コネクタのうちの少なくとも１つの外部コネクタを介して入力された情報を受けたり情報を出力したりする入出力制御部と、当該入出力制御部を制御する演算部とに分かれている。１つ以上のバックボードの最前面側のバックボードの前面に、多重系の入出力制御部及び多重系の演算部が接続される。１つ以上のバックボードの最背面側のバックボードの背面に、複数の外部コネクタが接続される。

Description

多重系制御装置
　本発明は、概して、多重系制御装置に関し、例えば、鉄道保安装置のような信号設備や車両設備などに接続する列車制御装置、特に、列車に搭載される車上装置に関する。
　産業分野で使用される制御装置は、システムの稼働率の向上が求められているため、制御装置を多重化するものがある。一方、制御装置と接続する外部入出力装置は多重化されていないシングルのリレーの励磁コイルやリレー接点や通信機器である場合がある。このような場合、多重化した制御装置と外部入出力装置の接続において、多重系の制御装置の出力部は、各系の出力を突き合わせ、或る系統が故障しても他系統で制御を行うアクティブ／アクティブ構成や、稼働系に障害が発生した場合に待機系が処理を行うアクティブ／スタンバイの構成で接続している場合がある。また、外部入出力装置のリレー接点がシングルの接点入力の場合は、多重化制御装置の内部や外部で分岐して各系へ接続しており、多重系制御装置は、大型になり、コストの増大の課題がある。
　また、多重系制御装置では、多重化された装置が分散しており、ケーブルにより装置間が接続されている場合がある。産業分野においては、EMCに関する規格の準拠が求められており、装置間をケーブルで接続する場合にケーブルから誘導されるイミュニティーノイズやエミッションノイズ対策を考慮して、装置間インタフェース回路電圧としては、２４Ｖなどの高い電圧が採用される。このため、基板内部の信号間の沿面を確保することが必要となり、多重系制御装置が大型化する問題がある。例えば、演算装置と外部入出力装置間に入出力制御装置を介して接続している一例として、特許文献１（特開２００３－２４４７８１号公報）に開示の技術がある。
　また、本体ケースにボードを収納する装置が知られている。メンテナンス時にボードを抜去する場合にケーブルが邪魔になり取り扱いが不便であることから装置背面からケーブルを引き出す方法がある。バックボードの大きさを変えないで、背面からケーブルを引き出す例として、特許文献２（特開２００８－１５２４１３号公報）に開示の技術がある。
特開２００３－２４４７８１号公報 特開２００８－１５２４１３号公報
　多重系制御装置は、一般に、多重化された制御装置間をケーブルで接続することにより構成され、故に、大型の装置となり易い。このため、装置の設置スペースが限られた場所、例えば、列車の運転室に搭載することは困難である。
　本発明の目的は、多重系制御装置を小型化することにある。
　背面側から１つ以上の外部機器に接続される複数の外部コネクタを背面に有し情報を入出力する多重系制御装置が、１つ以上のバックボードを備える。多重系の各々が、複数の外部コネクタのうちの少なくとも１つの外部コネクタを介して入力された情報を受けたり情報を出力したりする入出力制御部と、当該入出力制御部を制御する演算部とに分かれている。１つ以上のバックボードの最前面側のバックボードの前面に、多重系の入出力制御部及び多重系の演算部が接続される。１つ以上のバックボードの最背面側のバックボードの背面に、複数の外部コネクタが接続される。
　本発明によれば、多重系制御装置を小型化することができる。
実施例１に係る２重系制御装置の内部透過斜視図である。 実施例１に係る２重系制御装置の右面側からの内部透過側面図である。 実施例１に係る２重系制御装置における電気的接続構成を示す図である。 出力部と出力インタフェース部の回路構成図である。 １段目バックボードの前面側から見た平面図である。 ２段目バックボードの背面側から見た平面図である。 実施例２に係る２重系制御装置の内部透過斜視図である。 実施例３に係る２重系制御装置の内部透過斜視図である。 実施例４に係る２重系制御装置の右面側からの内部透過側面図である。
　以下、鉄道設備などの外部設備（外部機器の一例）に接続される多重系制御装置の幾つかの実施例を、図面を参照して説明する。
　以下の説明では、同種の要素を区別しないで説明する場合には、参照符号のうちの共通符号を使用し、同種の要素を区別する場合は、参照符号を使用することがある。例えば、演算部を区別しない場合には、「演算部２」と言い、演算部を区別する場合には、「演算部２ａ」、「演算部２ｂ」のように言うことがある。
　また、以下のいずれの実施例においても、多重系の一例として、１系と２系で構成された２重系を採用するが、本発明は、２重系以外の多重系についても適用可能である。すなわち、実施例に係る多重系制御装置の一例としての２重系制御装置が以下に説明される。
　また、以下の説明において、部材同士の接続（典型的には電気的な接続）に関し、「直接的な接続」とは、部材同士が実質的に距離を隔てない接続を意味し、例えば、両部材がコネクタであり互いに勘合することであってもよいし、はんだ付けによる接続であってもよい。一方、「間接的な接続」とは、部材同士が実質的に距離を隔てた接続を意味し、例えば、部材同士のケーブル或いは信号線を介した接続を意味する。以下、説明の冗長を避けるために、図面から明らかである等の場合には、接続に関し「直接的」又は「間接的」といった表現は省略することとする。
　図１は、実施例１に係る２重系制御装置の内部透過斜視図である。なお、以下の説明において、「＋ｘ方向」が「前面側」（或いは「前方」）に相当し、「－ｘ方向」が「背面側」（或いは「後方」）に相当し、「＋ｙ方向」が「右面側」（或いは「右方」）に相当し、「－ｙ方向」が「左面側」（或いは「左方」）に相当し、「＋ｚ方向」が「上面側」（或いは「上方」）に相当し、「－ｚ方向」が「下面側」（或いは「下方」）に相当する。ｙ軸はｘ軸に直交し、ｚ軸は、ｘ軸及びｙ軸に直交する。
　１つ以上の外部設備（図示せず）に接続される４つの外部コネクタ９ａ～９ｄ（複数の外部コネクタの一例）を有し情報を入出力する２重系制御装置１００において、外部コネクタ９ａ～９ｄに接続される１つ以上のバックボード５が備えられる。２重系（１系及び２系）の各々が、外部コネクタ９ａ～９ｄのうちの少なくとも一つを介して入力された情報を受けたり情報を出力したりする入出力制御部４と、当該入出力制御部４を制御する演算部２とに分かれている。すなわち、１系は、１系入出力制御部４ａと１系演算部２ａとで構成されており、２系は、２系入出力制御部４ｂと１系演算部２ｂとで構成されている。１つ以上のバックボード５に、２重系の入出力制御（入出力制御４ａ及び４ｂ）と、２重系の演算部（演算部２ａ及び２ｂ）とが接続される。このように、各系を入出力制御部４と演算部２とに分け、外部コネクタ９ａ～９ｄと各系の入出力制御部４及び演算部２とを１つ以上のバックボード５に接続することで、小型の２重系制御装置１００を実現することができる。
　２重系制御装置１００は、１つ以上のバックボード５に接続され入出力制御部４ａ及び４ｂからの２重系出力を１つの出力に変換する出力インタフェース部３を更に備える。出力インタフェース部３も回路基板である。２重系出力を１つの出力に変換する機能を、演算部２及び入出力制御部４とは別の１つの回路基板とし、当該回路基板をバックボード５に接続することは、小型の２重系制御装置１００の実現に寄与する。
　１つ以上のバックボード５は、前後方向（ｘ方向）に沿って多段とされたバックボード５、具体的には、１段目バックボード５ａ（第１のバックボードの一例）と、１段目バックボード５ａよりも背面側に配置され１段目バックボード５ａと平行に設けられた２段目バックボード５ｂ（第２のバックボードの一例）とが備えられる。１段目バックボード５ａの前面に、入出力制御部４ａ及び４ｂ、演算部２ａ及び２ｂ、及び出力インタフェース部３が例えば挿抜可能に接続される。２段目バックボード５ｂの前面上の部材（例えばコネクタ）が、１段目バックボード５ａの背面上の部材に例えば挿抜可能に接続される。２段目バックボード５ｂの背面上の部材、例えばコネクタ（以下、中継コネクタ）７ａ～７ｄが、間接的に（具体的にはケーブル８ａ～８ｄ経由で）外部コネクタ９ａ～９ｄに例えば挿抜可能に接続される。このように、前後方向に沿って多段のバックボード５を採用することで、一つのバックボード５の大型化を避けることができ、以って、小型の２重系制御装置１００の実現に寄与する。
　後に詳述するが、入出力制御部４ａ及び４ｂと演算部２ａ及び２ｂが前面に接続される１段目バックボード５ａが、１系及び２系の各々に専用の信号線（例えば後述のバス３０）を含んだ配線である第１の配線を有し、２段目バックボード５ｂが、入出力制御部４ａ及び４ｂに共通の信号線を含んだ配線である第２の配線を有する。このように、各系に個別の信号線と２重系に共通の信号線といった観点で区別することで、多段のバックボード５を構成することができる。
　本実施例に係る多重系制御装置１００は、外部コネクタ９ａ～９ｄが背面に備えられる直方体状の本体ケース１を有する。本体ケース１の中に、１段目バックボード５ａが本体ケース１の前面と平行に備えられており、左右方向（ｙ方向）に沿って本体ケース１の側面（右面又は左面）と平行に並んだ演算部２ａ及び２ｂ、入出力制御部４ａ及び４ｂ、及び、外部設備の入力と接続する出力インタフェース部３が、１段目バックボード５ａの前面上の部材（例えばコネクタ）に例えば直接的に挿抜可能に接続されている。本体ケース１の背面と平行になった２段目バックボード５ｂの前面上の部材（例えばコネクタ）に１段目バックボード５ａの背面上の部材が例えば直接的に挿抜可能に接続されている。２段目バックボード５ｂの背面上の中継コネクタ７ａ～７ｄ（複数の第２の第２コネクタの一例）に、外部コネクタ９ａ～９ｄがそれぞれケーブル８ａ～８ｄを介して挿抜可能に接続されている。これにより、物理的に分離した１系及び２系が小型の直方体状の本体ケース１に収納された２重化制御装置１００を実現することができる。
　１段目バックボード５ａが、その前面に、左右方向に沿って並んだ複数の上段コネクタ１５ｕａで構成された上段コネクタ列２１ｕａと、左右方向に沿って並び複数の上段コネクタ１５ｕａよりも下に配列された複数の下段コネクタ１５ｄａで構成された下段コネクタ列２１ｄａとを有する。２段目バックボード５ｂが、その前面に、左右方向に沿って並んだ複数のコネクタである複数の上段コネクタ１５ｕｂで構成された上段コネクタ列２１ｕｂを有する。２段目バックボード５ｂの少なくとも１つの上段コネクタ１５ｕｂが、１段目バックボード５ａの少なくとも１つの上段コネクタ１５ｕａに電気的に接続される。１段目バックボード５ａの上段コネクタ１５ｕａに接続した信号が、２段目バックボード５ｂの上段コネクタ１５ｕｂを経由して、２段目バックボード５ｂに伝達する。２段目バックボード５ｂの背面には、左右方向に沿って延び後述する構成の結果として確保された空きエリア２３があり、当該空きエリア２３に、左右方向に沿って並んだ中継コネクタ７ａ～７ｄが設けられる。上段コネクタ１５ｕｂが中継コネクタ７に２段目バックボード５ｂの配線経由で電気的に接続され、中継コネクタ７がケーブル８を経由して外部コネクタ９に電気的に接続される。また、外部コネクタ９にフローティング機能を持たせ、受け側である中継コネクタ７との取り付け誤差を吸収することで、一括挿抜が可能である。
　図２は、２重系制御装置１００の右面側からの内部透過側面図である。
　１段目バックボード５ａの背面において、上段コネクタ１５ｕａから延びたピンに、シュラウド（例えば、コンパクトＰＣＩのシュラウド）１２が取り付けられている。これにより、１段目バックボード５ａの前後の両方向からコネクタが挿入可能な構造が実現されると共に、１段目バックボード５ａと２段目バックボード５ｂを取り付けるために使用する面積を少なくすることができる。すなわち、２段目バックボード５ｂには、上段コネクタ列２１ｕａに対向した左右方向に沿って延びたエリアよりも下に、左右方向に沿って延びた空きエリア２３が確保され、２段目バックボード５ｂの背面における当該空きエリア２３に、上述したように、左右方向に中継コネクタ７ａ～７ｄが並んでいる。つまり、２段目バックボード５ｂの下部に、中継コネクタ７ａ～７ｄを実装するエリアが確保される。なお、１段目バックボード５ａに中継コネクタ７ａ～７ｄを実装できるエリアがあれば、２段目バックボード５ｂは無くてもよい。また、本実施例では、下段コネクタ１５ｄａに上述の第１の配線が接続され上段コネクタ１５ｕａに２段目バックボード５ｂが接続されるため、空きエリア２３は２段目バックボード５ｂの下部に確保されるが、上段コネクタ１５ｕａに上述の第１の配線が接続され下段コネクタ１５ｄａに２段目バックボード５ｂが接続される場合には、空きエリア２３は２段目バックボード５ｂの上部に確保されてよい。
　演算部２及び入出力制御部４の各々が、上段コネクタ１５ｕａに接続されるコネクタ１１ｕと、当該上段コネクタ１５ｕａの真下にある下段コネクタ１５ｄａに接続されるコネクタ１１ｄとを有する。コネクタ１１ｕ及び１１ｄがそれぞれコネクタ１５ｕａ及び１５ｕｄ（図１参照）に直接的に挿抜可能に接続される。コネクタ１１ｕは、例えば、コンパクトＰＣＩのＪ２コネクタでよく、コネクタ１１ｄは、例えば、コンパクトＰＣＩのＪ１コネクタでよい。
　本実施例に係る２重化制御装置１００は、ボードサイズ（バックボード５のサイズ）が３ＵサイズのコンパクトＰＣＩを採用した装置であるが、ボードサイズは６Ｕサイズでもフリーサイズでもよい。また、本構成は、コンパクトＰＣＩのみではなく、ＶＭＥやＰＣＩエクスプレスやオリジナルバスやＳＰＩやＩ２Ｃなどのシリアル信号でも同様に実現することができる。また、上記実施例はＪ１とＪ２の２つのコネクタ（２つのコネクタ１１ｕ及び１１ｄ）に分離したが、コネクタは１つであってもよい。言い換えれば、論理的にコネクタ１１ｕ及び１１ｄに分離（論理的に上段コネクタ１５ｕ及び下段コネクタ１５ｄ）に分離していればよく、コネクタ１１ｕ及び１１ｄや、コネクタ１５ｕ及び１５ｄは、物理的には１つのコネクタでもよい。
　次に電気的接続について図３と図４を用いて説明する。
　１段目バックボード５ａが有する上述の第１の配線は、それぞれが独立した複数のコンパクトＰＣＩバス３０を含む。２段目バックボード５ｂが有する上述の第２の配線は、１つの入力を２重系の入力とするための分岐を含んだ配線４０と、入出力制御部４ａ及び４ｂからの出力（つまり２重系の出力）が流れる配線４２ａ及び４２ｂとを含む。なお、外部設備から２重系の入力がされるのであれば、配線４０は、分岐を含まない配線、例えば、２重系の入力がそれぞれ入出力制御部４ａ及び４ｂに流れる２つの配線でよい。
　１段目バックボード５ａに関し、図３の例によれば、バス３０ａに、複数の下段コネクタ１５ｄａａが接続されており、複数の下段コネクタ１５ｄａａにそれぞれ対応した複数の上段コネクタ１５ｕａａがある。バス３０ｂに、複数の下段コネクタ１５ｄａｂが接続されており、複数の下段コネクタ１５ｄａｂにそれぞれ対応した複数の上段コネクタ１５ｕａｂがある。いずれのバス３０にも接続されていない１つ以上の下段コネクタ１５ｄａｃが存在し、１つ以上の下段コネクタ１５ｄａｃにそれぞれ対応した１つ以上の上段コネクタ１５ｕａｃが存在する。複数の下段コネクタ１５ｄａａ及び１５ｄａｂが、複数の第１の第１コネクタの一例であり、複数の上段コネクタ１５ｕａａ及び１５ｕａｂが、複数の第１の第２コネクタの一例であり、１つ以上の下段コネクタ１５ｄａｃ及び１つ以上の上段コネクタ１５ｕａｃが、１つ以上の第１の第３コネクタの一例である。
　２段目バックボード５ｂに関し、図３の例によれば、複数の上段コネクタ１５ｕａに接続される複数の上段コネクタ１５ｕｂと、中継コネクタ７ａ～７ｄがある。複数の上段コネクタｕｂが、１つ以上の第２の第１コネクタの一例であり、中継コネクタ７ａ～７ｄが、複数の第２の第２コネクタの一例である。
　各演算部２は、処理部３２（例えば、プロセッサ及びメモリを含む）と、バス３０に対する入出力を制御するバス制御部３１と、上段コネクタ１５ｕａに接続されるコネクタ１１ｕｃと、下段コネクタ１５ｄａに接続されるコネクタ１１ｄｃとを備える。各入出力制御部４は、バス３０に対する入出力を制御するバス制御部３６と、外部設備の接点情報を取り込む入力部３７と、リレーなどを駆動する出力部３８と、上段コネクタ１５ｕａに接続されるコネクタ１１ｕｉと、下段コネクタ１５ｄａに接続されるコネクタ１１ｄｉとを備える。出力インタフェース部３は、リレー論理３９と、上段コネクタ１５ｕａに接続されるコネクタ１１ｕｏと、下段コネクタ１５ｄａに接続されるコネクタ１１ｄｏとを有する。なお、出力インタフェース部３は、コネクタ１１ｕｏ及び１１ｄｏのうち、２段目バックボード５ｂに電気的に接続されない方のコネクタ１１ｄｏを有していなくてもよい。同一系に属する演算部２及び入出力制御部４が、同一のバス３０に割り当てられた２つ以上の下段コネクタ１５ｄａに接続される。図３の例によれば、１系に属する演算部２ａ及び入出力制御部４ａが、バス３０ａに接続された２つの下段コネクタ１５ｄａａ１及び１５ｄａａ２に接続され、２系に属する演算部２ｂ及び入出力制御部４ｂが、別のバス３０ａに接続された２つの下段コネクタ１５ｄａｂ１及び１５ｄａｂ２に接続される。各系において、処理部３２は、バス制御部３１及びコンパクトＰＣＩバス３０を経由して、同系の入出力制御部４のバス制御部３６にアクセスし、外部設備の接点情報を取り込む。また、各系において、演算部２は、同系の入出力制御部４のバス制御部３６にアクセスし、外部設備のリレーを駆動できる。
　外部コネクタ９ａにケーブル８ａ経由で接続される中継コネクタ７ａは、演算部２ａが接続される上段コネクタ１５ｕａａ１に電気的に接続される上段コネクタ１５ｕｂ１に、配線４５ａ経由で電気的に接続される。外部コネクタ９ｂにケーブル８ｂ経由で接続される中継コネクタ７ｂは、入出力制御部４ａ及び４ｂがそれぞれ接続される上段コネクタ１５ｕａａ２及び１５ｕａｂ２に電気的に接続される上段コネクタ１５ｕｂ２及び１５ｕｂ４に、配線４０経由で電気的に接続される。外部コネクタ９ｃにケーブル８ｃ経由で接続される中継コネクタ７ｃは、出力インタフェース部３が接続される上段コネクタ１５ｕａｃに電気的に接続される上段コネクタ１５ｕｂ３に、配線４１経由で電気的に接続される。外部コネクタ９ｄにケーブル８ｄ経由で接続される中継コネクタ７ｄは、演算部２ｂが接続される上段コネクタ１５ｕａｂ１に電気的に接続される上段コネクタ１５ｕｂ５に、配線４５ｂ経由で電気的に接続される。
　外部コネクタ９ａ～９ｄのうちの少なくとも１つ、例えば外部コネクタ９ｂが、入力コネクタである。すなわち、外部設備からの接点入力は入力外部コネクタ９ｂから取り込む。外部設備がシングル接点の場合は、２重系の入力に分岐する必要がある。図３の例によれば、分岐を含んだ配線４０が接続されている上段コネクタ１５ｕｂ２及び１５ｕｂ４に接続される上段コネクタ１５ｕａａ２及び１５ｕａｂ２に入出力制御部４ａ及び４ｂが接続されるため、結果として、配線４０が、１系入出力制御部４ａの入力部３７ａと２系入出力制御部４ｂの入力部３７ｂに接続される。一方、外部設備への出力に関し、１系入出力制御部４ａの出力部３８ａからの出力が流れる配線４２ａと２系入出力制御部４ｂの出力部３８ｂからの出力が流れる配線４２ｂとが、出力インタフェース部３が接続される上段コネクタ１５ｕａｃに接続される上段コネクタ１５ｕｂ３に接続される。出力インタフェース部３は、アクティブ／アクティブ構成又はアクティブ／スタンバイ構成の論理であってメカニカルリレーや半導体リレーで実現された論理であるリレー論理３９により配線４１及び中継コネクタ７ｃを介して出力外部コネクタ９ｃに接続される。図４の例によれば、リレー論理３９は、アクティブ／アクティブ構成であり、１系と２系の出力（出力信号）をダイオード６１で突き合わせて、リレー６２を駆動している。駆動されたリレー６２の接点６０は、中継コネクタ７ｃを経由して外部出力コネクタ９ｃに接続されている。特に安全性が要求される出力は、故障モードを考慮して、リレー６２としてセーフティリレーを使用した構成にすることできる。出力部３８ａ及び３８ｂはそれぞれリレー接点６６ａ及び６６ｂを有してよい。
　本実施例に係る２重系制御装置１００は、１系の演算部２ａ及び入出力制御部４ａと２系の演算部２ｂ及び入出力制御部４ｂと、共通部である出力インタフェース部３とに分かれた構成であり、１系と２系は物理的に分離しており、１系と２系の共通部として出力インタフェース部３が中央に配置される。また、２重系制御装置１００が適用されるシステム毎に入出力点数が異なると考えられ、このため、ボードと外部コネクタの増減でシステムに合わせた入出力点数に対応することができる。また、２重系制御装置１００では、２重系構成が不要なシングル構成が採用されてもよい。具体的には、片系の演算部２と入出力制御部４を１段目バックボード５ａに実装されないでよい。
　なお、２重系制御装置１００は、車上装置や地上装置のような列車制御装置でよい。外部設備は列車に関わる設備でよい。入出力される情報は保安情報及び非保安情報でよい。「保安情報」は、列車に関する情報のうち重要度が相対的に高い分類に属する情報でよく、「非保安情報」は、列車に関する情報のうち保安情報以外の情報でよい。
　具体的には、例えば、保安情報は、列車のブレーキ出力に関する情報を含み、非保安情報は、ＡＴＯ（Automatic Train Operation）装置に関連する情報を含み、２重系制御装置１００は、車上装置である。本実施例では、小型の２重系制御装置１００を提供できるため、２重系制御装置１００が、運転室のような限られたスペースに設置され得る車上装置に適用されることは好ましい。
　より具体的には、列車制御装置は、車上装置と地上装置のいずれでもよいが、車上装置と地上装置間では例えば無線にて通信が行われる。
　車上装置に関しては、例えば次の通りである。すなわち、車上装置は、列車が地上に設置された地上子を検知することで、その地点の位置情報を特定し、この位置情報と列車の速度情報、地上装置から受信した走行許可などを基に速度照査を行ったり、列車の速度が制限速度を超過した場合にはブレーキ指令を出力することで列車速度を制限速度以下に減速したりといった制御を行ってよい。車上装置は、列車の位置情報などの情報を地上装置へ送信してよい。
　地上装置は、例えば、軌道区間内の物理検知器や車上装置から受信した列車位置情報などを用いて列車の走行許可などの情報を演算し、信号機制御や転轍機制御を実施してもよい。
　図５は、１段目バックボード５ａを前面側から見た平面図である。
　上述したように、バス３０ａには、複数の下段コネクタ１５ｄａａが割り当てられて、バス３０ｂには、複数の下段コネクタ１５ｄａｂが割り当てられる。入出力制御部４と出力インタフェース部３間の信号と演算部２と他装置間の通信に関連するEthernet信号や調歩同期信号が上段コネクタ１５ｕａに割り当てられる（Ethernetは登録商標）。
　左右方向に並んだ複数の上段コネクタ１５ｕａのうち、出力インタフェース部３が接続される上段コネクタ１５ｕａｃが、上段コネクタ列の中央に配置され、同様に、左右方向に並んだ複数の下段コネクタ１５ｄａのうち、出力インタフェース部３が接続される下段コネクタ１５ｄａｃが、下段コネクタ列の中央に配置される。これにより、両系の入出力制御部４ａ及び４ｂからの信号線上の距離を均等にすることが期待できる。
　図６は、２段目バックボード５ｂを背面側から見た平面図である。
　中継コネクタ７ａには、１系のEthernet信号と調歩同期信号が流れる配線４５ａ経由で、コネクタ１５ｕｂ１が接続される。中継コネクタ７ｂには、１系と２系の外部入力信号が流れる分岐配線４０経由で、コネクタ１５ｕｂ２及び１５ｕｂ４が接続される。中継コネクタ７ｃには、出力インタフェース部３からの外部出力信号が流れる配線４１経由で、コネクタ１５ｕｂ３が接続される。中継コネクタ７ｄには、２系のEthernet信号と調歩同期信号が流れる配線４ｔｂ経由で、コネクタ１５ｕｂ５が接続される。
　以下、実施例２を説明する。その際、既述の少なくとも１つの実施例との相違点を主に説明し、既述の少なくとも１つの実施例との共通点については説明を省略又は簡略する（これは、実施例３以降についても同様である）。
　図７は、実施例２に係る２重系制御装置の内部透過斜視図である。
　実施例２に係る２重系制御装置７００によれば、２段目バックボード５ｂが、左右方向の複数枚のサブボード６５に分割される。具体的には、例えば、２段目バックボード５ｂが、第２の配線を有し２系の入出力制御部４ａ及び４ｂに対応したサブボード６５ｂと、それぞれが第２の配線を有さず少なくとも１つの演算部に対応した１つ以上のサブボード（具体的には、２系の演算部２ａ及び２ｂにそれぞれ対応したサブボード６５ａ及び６５ｃ）とに分割されている。
　複数枚のサブボード６５に分割する利点は、例えば下記のうちの少なくとも１つである。
・１段目バックボード５ａと２段目バックボード５ｂの少なくとも１つについてコネクタ１５の位置の誤差の影響を受けにくい。言い換えれば、１段目バックボード５ａと２段目バックボード５ｂの少なくとも１つについてコネクタ１５の位置に誤差があっても、１枚の２段目バックボード５ｂ全体を１段目バックボード５ａに勘合することよりも、サブボード６５ａ～６５ｃの各々を個別に勘合することの方が容易である。
・１段目バックボード５ａと２段目バックボード５ｂの勘合ずれを吸収するため、フローティングを採用することも可能である。
・入出力点数が、２重系制御装置７００が適用されるシステムにより増減する場合に、２段バックボード５ｂだけを設計変更して装置７００を構築することも可能である。
・１枚の２段目バックボード５ｂ全体を１段目バックボード５ａに勘合することに必要な挿抜力よりも、サブボード６５ａ～６５ｃの各々を個別に勘合することに必要な挿抜力の方が小さいので、組み立て作業性とメンテナンス性が向上する（例えば、バックボード５ａ又は５ｂが破損する可能性が低減する。
　図８は、実施例３に係る２重系制御装置の内部透過斜視図である。
　実施例３に係る２重系制御装置８００によれば、１段目バックボード５ａと２段目バックボード５ｂ間を勘合するコネクタ１５ｕｂ（具体的には、２段目バックボード５ｂの上段コネクタ１５ｕｂ）が削減される。具体的には、実施例１では、複数の上段コネクタ１５ｕｂには、上段コネクタ１５ｕａの外部に引き出す信号に関わるコネクタ１５ｕｂ以外のコネクタｕｂ、つまり、上段コネクタ１５ｕａの外部に引き出す信号に関わらないコネクタ１５ｕｂが存在するが、本実施例では、そのようなコネクタ１５ｕｂは削減される。
　また、１段目バックボード５ａと２段目バックボード２ｂを接続するコネクタ１５ｕｂが有する複数のピンのうちの、信号が割り当てられていない空きピンに、他のボード（つまり１段目バックボード５ａ）からの信号が割り当てられる。これにより、１段目バックボード５ａと２段目バックボード５ｂ間を勘合するコネクタ１５ｕｂの数を一層削減することができる。
　１段目バックボード５ａと２段目バックボード５ｂ間を勘合するコネクタ１５ｕｂが少なければ、コネクタ勘合の挿抜力が低減し、組み立て作業性とメンテナンス性が向上する。
　図９は、実施例４に係る２重系制御装置の右面側からの内部透過側面図である。
　実施例４に係る２重系制御装置９００によれば、２段目バックボード５ｂに実装の中継コネクタ７と装置９００の背面に取り付けの外部コネクタ９間のケーブル８が無く、中継コネクタ７及び外部コネクタ９に代えて、外部引き出し用コネクタ８０、言い換えれば、中継コネクタ７と外部コネクタ９が一体となったコネクタが実装される。この実施例は、装置９００の背面からメンテナンスができる用途に採用することができる。この実施例の利点は、本体ケース１内のケーブル８を無くすことができることにある。
　以上の実施例１～４のいずれについても、下記の効果のうちの少なくとも１つが期待できる。
（１）演算部２、入出力制御部４及び出力インタフェース部３の各々について、低電圧化と低電流化の接続が可能になることと、インタフェース回路間の保護部品が不要となり、小型化と故障率の低減、及び発熱の低減が可能になることとの両方が期待できる。
（２）使用条件に応じて外部コネクタ９の引き出し方向を自由に変えられる。
（３）２重系に属する種々の回路基板が本体ケース１に集約されることにより、ケーブル数が削減でき、イミュニティ耐量の向上とエミッションノイズの低減ができる。
（４）演算部２と入出力制御部４の各々について、ＶＭＥ、コンパクトＰＣＩ、ＰＣＩｅなどの汎用バスインタフェースを採用することで市販品も採用することが期待できる。
（５）入出力点数の拡張が必要になった場合は入出力制御部４を追加することで拡張が可能となり、拡張性が高まる。
（６）２重系に属する種々の回路基板が本体ケース１に集約されるが、本体ケース１内部の構造の複雑化が避けられており（例えば、系毎に多くのケーブルをケース１内に必要とすることがなく）、結果として、組立ての作業性が良い。
　以上、幾つかの実施例を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実行することが可能である。例えば、実施例１～５（特に実施例１～４）のうちの２つ以上の実施例を組み合わせることができる。また、本発明に係る多重化制御装置は、車上装置や地上装置のような列車制御装置に限らず、産業分野で使用される制御装置全般に適用することができる。
１００、７００、８００、９００：２重系制御装置

Claims (14)

  1. 　背面側から１つ以上の外部機器に接続される複数のコネクタである複数の外部コネクタを背面に有し情報を入出力する多重系制御装置において、
    　１つ以上のバックボードを備え、
    　多重系の各々が、前記複数の外部コネクタのうちの少なくとも１つの外部コネクタを介して入力された情報を受けたり情報を出力したりする入出力制御部と、当該入出力制御部を制御する演算部とに分かれており、
    　前記１つ以上のバックボードの最前面側のバックボードの前面に、多重系の入出力制御部及び多重系の演算部が接続され、
    　前記１つ以上のバックボードの最背面側のバックボードの背面に、前記複数の外部コネクタが接続される、
    ことを特徴とする多重系制御装置。
  2. 　前記１つ以上のバックボードに接続され前記多重系の入出力制御部からの多重系出力を１つの出力に変換する出力インタフェース部を更に備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載の多重系制御装置。
  3. 　前記最前面側のバックボードは、前記多重系の入出力制御部、前記多重系の演算部及び前記出力インタフェース部が前面に接続される第１のバックボードであり、
    　前記最背面側のバックボードは、前記第１のバックボードと平行に前記第１のバックボードに接続され前記複数の外部コネクタに背面が接続される第２のバックボードである、
    ことを特徴とする請求項２に記載の多重系制御装置。
  4. 　前記第１のバックボードが、前記多重系の各々に専用の信号線を含んだ配線である第１の配線を有し、
    　前記第２のバックボードが、前記多重系の入出力制御部に共通の信号線を含んだ配線である第２の配線を有する、
    ことを特徴とする請求項３に記載の多重系制御装置。
  5. 　前記第１のバックボードが、
    　　前記第１の配線に接続され前記第１のバックボードの前面に設けられた複数のコネクタである複数の第１の第１コネクタと、
    　　前記第１の配線に接続されず前記第１のバックボードの前面に設けられ前記複数の第１の第１コネクタに対応した複数のコネクタである複数の第１の第２コネクタと、
    　　前記第１の配線に接続されず前記第１のバックボードの前面に設けられた１つ以上のコネクタである１つ以上の第１の第３コネクタと
    を有し、
    　前記１つ以上の第１の第３コネクタの少なくとも１つに前記出力インタフェース部が接続され、
    　前記多重系の各々について、当該系に属する入出力制御部及び演算部が、前記第１の配線のうちの同一の信号線に接続された２つ以上の第１の第１コネクタと、当該２つ以上の第１の第１コネクタに対応した２つ以上の第１の第２コネクタとに接続され、
    　前記第２のバックボードが、
    　　前記複数の第１の第２コネクタと前記１つ以上の第１の第３コネクタとが接続され前記第２のバックボードの前面に設けられ前記第２の配線に接続された１つ以上のコネクタである１つ以上の第２の第１コネクタと、
    　　前記複数の外部コネクタに接続され前記第２のバックボードの背面に設けられた複数のコネクタである複数の第２の第２コネクタと
    を有する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の多重系制御装置。
  6. 　前記第１のバックボードが、
    　　左右方向に沿って並んだ複数のコネクタである複数の上段コネクタで構成された上段コネクタ列と、
    　　左右方向に沿って並び前記複数の上段コネクタよりも下に配列された複数のコネクタである複数の下段コネクタで構成された下段コネクタ列と
    を有し、
    　前記上段コネクタ列及び前記下段コネクタ列の一方が、前記複数の第１の第１コネクタを含み、他方が、前記複数の第１の第２コネクタと、前記１つ以上の第１の第３コネクタのうちの少なくとも１つとを含み、
    　前記第２のバックボードの背面において、前記複数の第２の第２コネクタは、前記上段コネクタ列に対向した左右方向に沿って延びたエリアよりも下又は前記下段コネクタ列に対向した左右方向に沿って延びたエリアよりも上にあり左右方向に沿って延びたエリアである空きエリアに、左右方向に沿って並んでいる、
    ことを特徴とする請求項５に記載の多重系制御装置。
  7. 　前記１つ以上の第１の第３コネクタの少なくとも１つが、前記複数の第１の第２コネクタが存在するエリアの中央に設けられている、
    ことを特徴とする請求項５に記載の多重系制御装置。
  8. 　前記第２のバックボードが、前記第２の配線を有し前記多重系の入出力制御部に対応した部分と、それぞれが前記第２の配線を有さず少なくとも１つの演算部に対応した１つ以上の部分とに分割されている、
    ことを特徴とする請求項４に記載の多重系制御装置。
  9. 　前記第１のバックボードの背面に、前記複数の第１の第２コネクタのうちの一部である１つ以上の第１の第２コネクタに適用された１つ以上のシュラウドによって前記第２のバックボードの前面にある前記１つ以上の第２の第１コネクタが接続されており、
    　前記１つ以上の第１の第２コネクタの各々に関し、当該第１の第２コネクタの一部のピンに、当該第１の第２コネクタ以外の部位に関する信号が割り当てられている、
    ことを特徴とする請求項５に記載の多重系制御装置。
  10. 　前記複数の外部コネクタの各々が、前記１つ以上のバックボードに直接的に接続されている、
    ことを特徴とする請求項５に記載の多重系制御装置。
  11. 　前記最前面側のバックボードは、前記多重系の各々に専用の信号線を含んだ配線である第１の配線を有し、前記多重系の入出力制御部及び前記多重系の演算部が前面に接続される第１のバックボードであり、
    　前記最背面側のバックボードは、前記多重系の入出力制御部に共通の信号線を含んだ配線である第２の配線を有し、前記第１のバックボードの背面に前面が対向し、前記第１のバックボードに接続され、前記複数の外部コネクタに背面が接続される第２のバックボードである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の多重系制御装置。
  12. 　直方体状のケースを備え、
    　前記多重系の入出力制御部の各々、及び、前記多重系の演算部の各々は、回路基板であり、
    　前記ケースの背面に、前記複数の外部コネクタが備えられており、
    　前記ケースの内部において、
    　　前記第１のバックボードが前記ケースの前面と平行に備えられており、
    　　左右方向に沿って前記ケースの側面と平行に並んだ前記多重系の入出力制御部及び前記多重系の演算部が前記第１のバックボードの前面上の部材に直接的に挿抜可能に接続されており、
    　　前記ケースの背面と平行になった前記第２のバックボードの前面上の部材に前記第１のバックボードの背面上の部材が直接的に挿抜可能に接続されており、
    　　前記第２のバックボードの背面上の部材に、前記複数の外部コネクタがそれぞれ直接的又は間接的に挿抜可能に接続されている、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の多重系制御装置。
  13. 　前記１つ以上の外部機器は列車に関わる機器であり、
    　入出力される情報は保安情報及び非保安情報である、
    ことを特徴とする列車制御装置としての請求項１に記載の多重系制御装置。
  14. 　前記保安情報は、前記列車のブレーキ出力に関する情報を含み、
    　前記非保安情報は、前記列車のドアに関する情報を含む、
    ことを特徴とする車上装置としての請求項１３に記載の多重系制御装置。
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