JP5349717B1 - 列車情報管理装置 - Google Patents

Abstract

一の車両に設置された２系端末装置２１−２は、１系基幹伝送路１と２系基幹伝送路２とに接続され、他の車両に設置された２系端末装置３１−２からの状態情報パケットＢを１系基幹伝送路１または２系基幹伝送路２から受信したとき、この状態情報パケットＢを受信した基幹伝送路を用いて、この状態情報パケットＢを受信した２系端末装置２１−２よりも中央装置に遠い側に隣接する２系端末装置３１−２に制御パケットＡをユニキャストで転送する。

Description

本発明は、列車情報管理装置に関するものである。

近年の列車には、ブレーキや空調装置などの列車搭載機器（以下「機器」と称する）の動作状態を監視すると共に各機器の動作を個別に制御する列車情報管理装置が搭載されている。列車情報管理装置は、中央装置および端末装置で構成され、中央装置で生成された機器制御用の制御パケットが端末装置で中継されて各機器に伝送されることにより、列車の効率的な運行が実現される。従って、列車情報管理装置を含む伝送システムの信頼性を高めることは列車の快適かつ効率的な運行の実現の観点から重要な課題である。

下記特許文献１に示される従来技術は、例えば２号車に設置された端末装置が一方の基幹伝送路からの情報が途絶えたことを検知して他方の基幹伝送路からのデータを一方の基幹伝送路にブロードキャストで転送し、さらに３号車に設けられた端末装置がこのデータを受信して他方の基幹伝送路にブロードキャストで転送する。このように従来技術では、基幹伝送路の異常発生時に端末装置がデータを転送することにより、高い信頼性が確保されている。

特開２００４−１７２９４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される従来技術では基幹伝送路に異常が発生した際、ブロードキャストでデータが転送されるため、ネットワーク負荷が増大して伝送品質の低下を招く虞があるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二重化された基幹伝送路のトラフィックを増大させることなく制御パケットを伝送可能な列車情報管理装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、列車の編成を構成する複数の車両にわたって配設された第１の基幹伝送路と前記各車両にわたって配設され前記第１の基幹伝送路の冗長系を成す第２の基幹伝送路とに接続され列車内に伝送される情報を管理する中央装置と、前記第１の基幹伝送路と前記第２の基幹伝送路とに接続され前記各車両に設置された機器からの状態情報を収集する複数の端末装置と、を備えた列車情報管理装置であって、前記中央装置は、前記機器の制御情報を前記第１の基幹伝送路および前記第２の基幹伝送路に出力し、前記各端末装置は、前記状態情報を前記第１の基幹伝送路および前記第２の基幹伝送路に出力し、一の車両に搭載された端末装置は、他の車両に搭載された端末装置から出力された前記状態情報を一方の基幹伝送路のみから受信したとき、前記一の車両に搭載された端末装置と前記他の車両に搭載された端末装置との間における基幹伝送路の異常を検知し、前記一方の基幹伝送路を用いて前記制御情報を前記中央装置側とは反対側の端末装置へユニキャストで転送することを特徴とする。

この発明によれば、端末装置が中央装置からの制御パケットをユニキャストで転送するようにしたので、二重化された基幹伝送路のトラフィックを増大させることなく制御パケットを伝送することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる列車情報管理装置を模式的に示した図である。 図２は、伝送制御部の構成図である。 図３は、基幹伝送路が正常なときにおける列車情報管理装置の動作を説明するための図である。 図４は、基幹伝送路に異常が生じたときの列車情報管理装置の動作を説明するための図である。

以下に、本発明にかかる列車情報管理装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる列車情報管理装置を模式的に示した図である。図２は、伝送制御部１００の構成図である。図１には、主系基幹伝送路である１系基幹伝送路１と、従系基幹伝送路である２系基幹伝送路２とが配設されている。１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２は、基幹ネットワークを構成し、例えばイーサネット（登録商標）を使用したＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）幹線である。なお、車両台数は図示例に限定されない。

先頭車両（例えば１号車）には、列車情報管理装置を構成する主系の中央装置である１系中央装置１１−１と、列車情報管理装置を構成する従系の中央装置である２系中央装置１１−２とが搭載されている。なお、列車の他方の先頭車両にも１系中央装置１１−１および２系中央装置１１−２と同等の装置が設けられているものとする。

１系中央装置１１−１および２系中央装置１１−２は、ハブ３，４を介して、それぞれ１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２に接続されている。１系中央装置１１−１と２系中央装置１１−２は、相互に健全性を監視しており、例えば１系中央装置１１−１が故障したとき、１系中央装置１１−１の故障を検知した２系中央装置１１−２が１系中央装置１１−１と同様の動作を行う。

中央装置１１（１１−１，１１−２）は、機器の状態に関する情報を収集して一括管理すると共に、機器の状態を乗務員などに通知する機能を有する。中央装置１１で管理される情報としては、例えば、各車両で検出および収集されたブレーキ装置のＢＣ圧力、速度情報、ドア開指令などである。編成全体で一括管理されるべきこれらの車両情報が仮に端末装置で個々に管理された場合、各車両における動作が揃わない可能性がある。そこで、編成全体で一括管理されるべきこれらの車両情報に関しては、各中央装置１１において管理することとしている。

また、中央装置１１は、機器を制御するための制御情報に、宛先情報として例えば各端末装置のＩＰアドレスを付与して制御パケットＡを生成する。制御パケットＡは所定周期で生成されて１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２に送出される。

先頭車両以外の車両には、列車情報管理装置を構成する主系の端末装置（１系端末装置）と列車情報管理装置を構成する待機系の端末装置（２系端末装置）とが搭載されている。２系端末装置は１系端末装置と同様に構成されているが、１系端末装置が故障したとき、２系端末装置が１系端末装置と同様の動作を行う。２号車には１系端末装置２１−１と２系端末装置２１−２とが搭載され、３号車には１系端末装置３１−１と２系端末装置３１−２とが搭載され、４号車には１系端末装置４１−１と２系端末装置４１−２とが搭載されている。各端末装置は、ハブ３，４を介してそれぞれ１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２に接続されている。

各端末装置では機器からの状態情報が収集され、各端末装置は制御パケットＡに応答する形で状態情報パケットＢを生成する。状態情報パケットＢには、状態情報パケットＢの送信先（中央装置１１）を示すヘッダ、状態情報の送信元機器を示すユニークに表す機器ＩＤ、機器の状態情報（エアコンであれば現在温度）などが含まれる。状態情報パケットＢは所定周期で生成され、１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２に送出される。

各中央装置１１には１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２の接続ポート（５，６）に異なるＩＰアドレスが設定されている。同様に、各端末装置には、１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２の接続ポート（７，８）に異なるＩＰアドレスが設定されている。また各端末装置の伝送制御部１００は、異常検出部１０１、転送制御部１０２、テーブル１０３を有する。

異常検出部１０１の機能を説明する。例えば２号車と３号車の間における２系基幹伝送路２に異常が発生した場合、３号車の１系端末装置３１−１から１系基幹伝送路１と２系基幹伝送路２に出力された状態情報パケットＢは、２号車と３号車の間における２系基幹伝送路２には伝送されない。従って、２系端末装置２１−２の異常検出部１０１は、例えば状態情報パケットＢの伝送周期（例えば状態情報パケットＢが生成される周期）において、１系基幹伝送路１が接続された接続ポート７からのみ状態情報パケットＢを受信した場合、この状態情報パケットＢを受信した端末装置（例えば２系端末装置２１−２）の中央装置側とは反対側の２系基幹伝送路２で異常が発生したことを検知する。

テーブル１０３には、例えば各接続ポートのＩＰアドレスと制御パケットＡの転送先とが対応付けて記録されている。テーブル１０３に設定された制御パケットＡの転送先は、例えば、状態情報パケットＢを受信した端末装置（例えば２系端末装置２１−２）の中央装置側とは反対側に隣接する端末装置（例えば２系端末装置３１−２）である。

なお、制御パケットＡの転送先は１系端末装置に限定されないが、２系端末装置の処理負荷は１系端末装置の処理負荷に比べて小さいため、制御パケットＡの転送先を２系端末装置とすることにより、リソースを有効に活用でき、また１系端末装置の処理負荷が軽減され安定した伝送品質を確保することができる。

転送制御部１０２の機能を説明する。異常検出部１０１で基幹伝送路の異常が検知されたとき、転送制御部１０２は、テーブル１０３を参照することにより、中央装置１１から送信された制御パケットＡの転送先を決定し、この転送先に対応するユニキャストアドレスを制御パケットＡに設定し、異常が検知された基幹伝送路とは反対側の基幹伝送路に制御パケットＡを転送する。

次に動作を説明する。図３は、基幹伝送路が正常なときにおける列車情報管理装置の動作を説明するための図である。列車の各先頭車両に搭載された中央装置はそれぞれ制御パケットを送信しているが、このうちいずれか１つが「有効な制御パケット」として定義されている。定義方法は、例えば、「先頭車両の運転台の主幹制御器（図示せず）に運転キー（Ｋｅｙ）が差し込まれた場合は当該車両の中央装置が送信する制御パケットを有効な制御パケットとする」、あるいは「いずれの先頭車両の運転台の主幹制御器にも運転キーが差し込まれていない場合は１号車中央装置が送信する制御パケットを有効な制御パケットとする」などである。このように「有効な制御パケット」として定義する方法は幾つかの条件から成り、詳細は割愛するが各端末装置はこの定義方法に従って「有効な制御パケット」を検出する。以下では図３に示される１号車が送信する制御パケットを「有効な制御パケット」であるとして説明する。

１系中央装置１１−１で生成された制御パケットＡは、１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２に出力される。このパケットはブロードキャストパケットであり、１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２に接続されている全ての端末装置（および他の中央装置）が受信できる。

１系基幹伝送路１、２系基幹伝送路２、ハブ３、およびハブ４に異常が生じていない場合、各端末装置では１系中央装置１１−１からの制御パケットＡが受信され、受信された制御パケットＡは端末装置に接続された機器（図示せず）に中継され、制御パケットＡに含まれる制御情報に従い各機器が動作する。

一方、各端末装置では、機器からの状態情報が収集され、制御パケットＡに応答する形で状態情報パケットＢが生成される。状態情報パケットＢには、接続されている機器全ての状態情報、各機器の接続状態（断線の有無）、端末装置自身の状態情報などが含まれる。生成された状態情報パケットＢは、１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２に送出される。このパケットはブロードキャストパケットであり、１系基幹伝送路１および２系基幹伝送路２に接続されている全ての中央装置（および他の端末装置）が受信できる。

図４は、基幹伝送路に異常が生じたときの列車情報管理装置の動作を説明するための図である。図４には、伝送系に発生した異常の一例を説明するため、例えば２号車から３号車まで間の２系基幹伝送路２でそれぞれ異常が生じている状態が示されている。なお本実施の形態では説明の便宜上、基幹伝送路に異常が発生した場合を例に説明しているが、基幹伝送路以外の伝送系（例えばハブ３，４）で異常が生じている場合にも伝送制御部１００による転送動作は適用可能である。

（１）図４に示されるように異常が発生している場合、例えば３号車の１系端末装置３１−１から１系基幹伝送路１に出力された状態情報パケットＢは、２号車の２系端末装置２１−２で正常に受信される。しかしながら、３号車の１系端末装置３１−１から２系基幹伝送路２に出力された状態情報パケットＢは、２系端末装置２１−２で正常に受信されない。

（２）２系端末装置２１−２は、１系端末装置３１−１からの状態情報パケットＢを１系基幹伝送路１の接続ポートでのみ受信した場合、２号車と３号車との間の２系基幹伝送路２に異常が発生したことを検知する。

（３）この異常を検出した２系端末装置２１−２は、状態情報パケットＢを受信した端末装置（２系端末装置２１−２）の中央装置側とは反対側に隣接する２系端末装置３１−２を、制御パケットＡの転送先として決定する。そして、１系中央装置１１−１から２系基幹伝送路２に出力された制御パケットＡを、１系基幹伝送路１を使用して１系端末装置３１−１にユニキャストで転送する。

すなわち、一の車両に搭載された端末装置（図示例では２系端末装置２１−２）は、他の車両に搭載された端末装置（１系端末装置３１−１）からの状態情報Ｂを一方の基幹伝送路のみ（１系基幹伝送路１）から受信したとき、一の車両に搭載された端末装置と他の車両に搭載された端末装置との間における他方の基幹伝送路（２号車と３号車との間における２系基幹伝送路２）の異常を検知し、異常を検知した基幹伝送路とは反対側の基幹伝送路を用いて制御情報Ａを他の車両に搭載された端末装置へユニキャストで転送する。

上記特許文献で示される従来技術では、系基幹伝送路の異常を検知した端末装置が中央装置からの制御パケットをブロードキャストで転送するように構成されている。この従来技術によれば、例えば図４の２系端末装置２１−２が１系基幹伝送路１に制御パケットＡをブロードキャストで転送することとなる。この場合、制御パケットＡは、２号車と３号車の間の１系基幹伝送路１だけでなく、３号車以降の１系基幹伝送路１にも伝送されるため、１系基幹伝送路１のネットワーク負荷が増大する。本実施の形態に係る列車情報管理によれば、例えば２系端末装置２１−２が１系基幹伝送路１に制御パケットＡをユニキャストで転送するため、従来技術のようなネットワーク負荷の増大を生じることがない。

（４）３号車の２系端末装置３１−２は、例えば、制御パケットＡの伝送周期（例えば制御パケットＡが生成される周期）の整数倍の時間（例えば制御パケットＡの伝送周期の２倍の時間）が経過しても接続ポート８で制御パケットＡを受信しない場合、１系基幹伝送路１からの制御パケットＡを反対側の基幹伝送路（図示例では２系基幹伝送路２）にブロードキャストで転送する。このことにより、１系端末装置３１−１、１系端末装置４１−１、および２系端末装置４１−２には制御パケットＡが送信される。

なお、例えば３号車から４号車まで間の１系基幹伝送路１にも異常が生じて二重故障となっている場合、２系端末装置２１−２から２系端末装置３１−２に対しては制御パケットＡが送信されるものの、４号車以降の各端末装置は制御パケットＡを受信することができない。本実施の形態に係る列車情報管理によれば、二重故障が生じている場合でも、３号車の２系端末装置３１−２が２系基幹伝送路２を用いて制御パケットＡをブロードキャストで転送するため、４号車以降の各端末装置が制御パケットＡを受信することができる。

なお、全ての端末装置が（４）の転送動作を同時に行うことを防ぐため、各端末装置の転送制御部１０２には、制御パケットＡの送信元となる中央装置（図４では１号車の１系中央装置１１−１）と制御パケットＡを受信する車両との間の距離に応じた転送待ち時間が設定されている。例えば２号車の２系端末装置２１−２には、例えば制御パケットＡの伝送周期の２倍の時間が転送待ち時間として設定され、３号車の２系端末装置３１−２には、この伝送周期の３倍の時間が転送待ち時間として設定され、４号車の２系端末装置４１−２には、この伝送周期の４倍の時間が転送待ち時間として設定されている。例えば、４号車の２系端末装置４１−２は、２系端末装置４１−２に設定されている転送待ち時間が経過した後に制御パケットＡを受信した場合のみ転送動作を行う。すなわち、この転送待ち時間が経過する前に制御パケットＡを受信した場合、２系端末装置４１−２は転送動作を中断する。

なお、本実施の形態では、状態情報パケットＢを受信した端末装置（例えば２系端末装置２１−２）の中央装置側とは反対側に隣接する端末装置（例えば２系端末装置３１−２）に対して制御パケットＡを転送する場合の動作を説明したが、制御パケットＡの転送先は、隣接する端末装置に限定されるものではない。例えば図４において、３号車の１系端末装置３１−１が故障した場合、２系端末装置２１−２には１系端末装置３１−１からの状態情報パケットＢは届かないものの、例えば４号車の２系端末装置４１−２から出力された状態情報パケットＢは、２系端末装置２１−２に受信される。このような場合、２系端末装置２１−２は、状態情報パケットＢに含まれる送信元情報に基づいて制御パケットＡの転送先を特定し、２系端末装置４１−２に対して制御パケットＡをユニキャストで転送する。

以上に説明したように、実施の形態にかかる列車情報管理装置は、列車の編成を構成する複数の車両にわたって配設された第１の基幹伝送路（１系基幹伝送路１）と各車両にわたって配設され第１の基幹伝送路の冗長系を成す第２の基幹伝送路（２系基幹伝送路２）とに接続され列車内に伝送される情報を管理する中央装置と、第１の基幹伝送路と第２の基幹伝送路とに接続され各車両に設置された機器からの状態情報（状態情報パケットＢ）を収集する複数の端末装置と、を備えた列車情報管理装置であって、中央装置は、機器の制御情報（制御パケットＡ）を第１の基幹伝送路および第２の基幹伝送路に出力し、各端末装置は、状態情報を第１の基幹伝送路および第２の基幹伝送路に出力し、一の車両に搭載された端末装置（例えば１系端末装置２１−１または２系端末装置２１−２の何れか）は、他の車両に搭載された端末装置（例えば１系端末装置３１−１または１系端末装置３１−１の何れか）から出力された状態情報を一方の基幹伝送路（例えば１系基幹伝送路１）のみから受信したとき、一の車両に搭載された端末装置と他の車両に搭載された端末装置との間における基幹伝送路（例えば２号車と３号車との間の２系基幹伝送路２）の異常を検知し、一方の基幹伝送路（１系基幹伝送路１）を用いて制御情報を中央装置側とは反対側の端末装置へユニキャストで転送するように構成されている。この構成により、２号車から３号車まで間の２系基幹伝送路２に異常が発生しているような場合でも、少なくとも３号車の端末装置には制御パケットＡが転送される。その結果、基幹伝送路などのトラフィックの増大化を抑制しながら機器の制御が可能となる。

また、各端末装置は、第１の端末装置と第１の端末装置の冗長系を成す第２の端末装置とに区分され、一の車両に搭載された第１の端末装置（例えば１系端末装置２１−１）は、制御情報を転送せず、一の車両に搭載された第２の端末装置（例えば２系端末装置２１−２）は、制御情報を中央装置側とは反対側の第１の端末装置（例えば１系端末装置３１−１）または第２の端末装置（例えば２系端末装置３１−２）の何れかへユニキャストで転送するように構成されている。この構成により、１系端末装置（例えば２系端末装置２１−２）の処理負荷が軽減され、安定した伝送品質を確保することができる。

また、他の車両に搭載された第２の端末装置（例えば２系端末装置３１−２）は、ユニキャストで転送された制御情報を受信したとき、この制御情報を受信した基幹伝送路（例えば１系基幹伝送路１）とは反対側の基幹伝送路を用いて、他の車両に搭載された第２の端末装置以外の端末装置（例えば１系端末装置４１−１、２系端末装置４１−２など）へブロードキャストで転送するように構成されている。この構成により、１系端末装置の処理負荷が軽減され、安定した伝送品質を確保することができる。

また、各端末装置には、中央装置と各端末装置が設置された車両との間の距離に比例して長くなる転送待ち時間が設定され、他の車両に搭載された端末装置（例えば１系端末装置３１−１または２系端末装置３１−２の何れか）は、ユニキャストで転送された制御情報を、転送待ち時間が経過した後に受信した場合のみ、この制御情報を受信した基幹伝送路とは反対側の基幹伝送路を用いて他の端末装置（例えば１系端末装置４１−１など）へブロードキャストで転送するように構成されている。この構成により、複数の端末装置が同時にブロードキャストで制御パケットＡを転送することがなく、基幹伝送路の負荷が上昇することを抑制することができる。

なお、本実施の形態に示した列車情報管理装置は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、基幹伝送路が二重化された列車に適
用される列車情報管理装置に適用可能であり、特に、基幹伝送路のトラフィックを増大させることなく制御パケットを伝送可能な発明として有用である。

１ １系基幹伝送路、２ ２系基幹伝送路、３，４ ハブ、５，６，７，８ 接続ポート、１１−１ １系中央装置、１１−２ ２系中央装置、２１−１，３１−１，４１−１ １系端末装置、２１−２，３１−２，４１−２ ２系端末装置、１００ 伝送制御部、１０１ 異常検出部、１０２ 転送制御部、１０３ テーブル、Ａ 制御パケット、Ｂ 状態情報パケット。

Claims (4)

1. 列車の編成を構成する複数の車両にわたって配設された第１の基幹伝送路と前記各車両にわたって配設され前記第１の基幹伝送路の冗長系を成す第２の基幹伝送路とに接続され列車内に伝送される情報を管理する中央装置と、前記第１の基幹伝送路と前記第２の基幹伝送路とに接続され前記各車両に設置された機器からの状態情報を収集する複数の端末装置と、を備えた列車情報管理装置であって、
   前記中央装置は、前記機器の制御情報を前記第１の基幹伝送路および前記第２の基幹伝送路に出力し、
   前記各端末装置は、前記状態情報を前記第１の基幹伝送路および前記第２の基幹伝送路に出力し、
   一の車両に搭載された端末装置は、他の車両に搭載された端末装置から出力された前記状態情報を一方の基幹伝送路のみから受信したとき、前記一の車両に搭載された端末装置と前記他の車両に搭載された端末装置との間における基幹伝送路の異常を検知し、前記一方の基幹伝送路を用いて前記制御情報を前記中央装置側とは反対側の端末装置へユニキャストで転送することを特徴とする列車情報管理装置。
2. 前記各端末装置は、第１の端末装置と第１の端末装置の冗長系を成す第２の端末装置とに区分され、
   前記一の車両に搭載された第１の端末装置は、前記制御情報を転送せず、
   前記一の車両に搭載された第２の端末装置は、前記制御情報を前記中央装置側とは反対側の第１の端末装置または第２の端末装置の何れかへユニキャストで転送することを特徴とする請求項１に記載の列車情報管理装置。
3. 前記他の車両に搭載された第２の端末装置は、前記ユニキャストで転送された制御情報を受信したとき、この制御情報を受信した基幹伝送路とは反対側の基幹伝送路を用いて、前記他の車両に搭載された第２の端末装置以外の端末装置へブロードキャストで転送することを特徴とする請求項２に記載の列車情報管理装置。
4. 前記各端末装置には、前記中央装置と前記各端末装置が設置された車両との間の距離に比例して長くなる転送待ち時間が設定され、
   前記他の車両に搭載された端末装置は、前記ユニキャストで転送された制御情報を、前記転送待ち時間が経過した後に受信した場合のみ、この制御情報を受信した基幹伝送路とは反対側の基幹伝送路を用いて他の端末装置へブロードキャストで転送することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の列車情報管理装置。

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