(57)【要約】      （修正有）【課題】車両制御装置を構成する各部（部品等）の健全性を容易に判断する情報を収集可能とする。【解決手段】実施形態の鉄道用車両制御装置は、筐体内に収納されて鉄道車両に艤装される車両制御装置１３である。車両制御装置１３のアンテナ装置１５は、筐体の外周面のいずれかの面に設置されている。無線ルータ装置１６は、公衆無線通信ネットワーク１０２を介して外部サーバ１０３に稼働データを送信可能なゲートウェイルータ１８に対し、収集した車両制御装置１３の稼働データをアンテナ装置１５及びローカル無線通信ネットワークを介して送信する。【選択図】図１
2014110671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に収納されて鉄道車両に艤装される鉄道用車両制御装置であって、
公衆無線通信ネットワークを介して外部サーバに前記稼働データを送信可能なゲートウェイルータに対し、収集した前記車両制御装置の稼働データをローカル無線通信ネットワークを介して送信する無線ルータ装置と、
前記ルータ装置に接続され、前記筐体の外周面のいずれかの面に設置されたアンテナ装置と、
を備えた鉄道用車両制御装置。
【請求項２】
前記アンテナ装置は、複数のアンテナを有し、前記筐体の同一の外周面あるいは複数の外周面に設置されている、
請求項１記載の鉄道用車両制御装置。
【請求項３】
前記稼働データは、前記車両制御装置の稼働状態に関するデータ、前記車両制御装置を構成している各部の劣化状態判断用データあるいは前記車両制御装置を構成している各部の寿命判断用のデータを含む、
請求項１または請求項２記載の鉄道用車両制御装置。
【請求項４】
前記無線ルータ装置は、同一の車両編成中の他の鉄道車両に艤装されている他の車両制御装置の他の無線ルータが送信した稼働データを前記ゲートウェイルータに向けて中継する、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鉄道用車両制御装置。
【請求項５】
前記アンテナ装置は、前記無線ルータ装置と同軸ケーブルを介して電気的に接続されて前記筐体の所定の外周面に設置されている、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鉄道用車両制御装置。
【請求項６】
前記アンテナ装置は、前記無線ルータ装置に機械的に固定されており、
前記筐体を貫通した状態で前記筐体の外周面に設置されている、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鉄道用車両制御装置。
【請求項７】
公衆無線通信ネットワークを介して外部サーバに稼働データを送信可能なゲートウェイルータと、
筐体内に収納されて鉄道車両に艤装され、収集した前記稼働データをローカル無線通信ネットワークを介して前記ゲートウェイルータに送信する無線ルータ装置と、前記ルータ装置に接続され、前記筐体の外周面のいずれかの面に設置されたアンテナ装置と、を有する車両制御装置と、
を備えた鉄道用車両制御システム。
【請求項８】
前記ゲートウェイルータは、前記外部サーバに対しパケット通信により前記稼働データを送信する、
請求項７記載の鉄道用車両制御システム。
【請求項９】
前記車両制御装置は、前記ゲートウェイルータを介して受信したデータに基づいて制御アプリケーションあるいはオペレーティングシステムを更新可能とされている、
請求項７または請求項８記載の鉄道用車両制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、鉄道用車両制御装置及び鉄道用車両制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両に艤装されて車両制御を行う車両制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような鉄道車両に艤装されている複数の車両制御装置の稼働状況は、車両のモニタでごく一部の情報が提供されていた。
したがって、車両制御装置の全部あるいは一部が故障した場合に、当該車両制御装置を特定することが可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−００５５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、故障した車両制御装置の故障部位、原因について特定することはできなかった。
また、車両制御装置を構成している部品に関し、寿命や環境条件による劣化に伴うメンテナンスの必要性については、明確に把握することは困難であり、壊れた場合に交換するか、あるいは、適宜設定したタイミングで余裕を持って交換やメンテナンスを行うことが必要であった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両制御装置を構成する各部（部品等）の健全性を容易に判断する情報を収集できる鉄道用車両制御装置及び鉄道用車両制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の鉄道用車両制御装置は、筐体内に収納されて鉄道車両に艤装される車両制御装置である。
車両制御装置のアンテナ装置は、筐体の外周面のいずれかの面に設置されている。
そして、無線ルータ装置は、公衆無線通信ネットワークを介して外部サーバに稼働データを送信可能なゲートウェイルータに対し、収集した車両制御装置の稼働データをアンテナ装置及びローカル無線通信ネットワークを介して送信する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態の鉄道車両管理システムの一例の説明図である。
【図２】図２は、第１実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図３】図３は、第２実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図４】図４は、第３実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図５】図５は、第４実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図６】図６は、第５実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図７】図７は、第６実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図８】図８は、第７実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図９】図９は、第８実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図１０】図１０は、第９実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
【図１１】図１１は、第１０実施形態の一部断面図である。
【図１２】図１２は、１両に２台以上複数の車両制御装置を艤装した場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態の鉄道車両管理システムの一例の説明図である。
鉄道車両管理システム１０は、大別すると、管理対象の鉄道車両１１Ａ〜１１Ｅを有する車両編成１２と、車両編成１２を構成している複数台（図１では、５台）の鉄道車両１１Ａ〜１１Ｅのいずれかに艤装されている車両制御装置１３、１３Ａから当該車両制御装置１３、１３Ａの稼動データを、地上側アクセスポイントとして機能する無線基地局１０１および公衆通信ネットワーク１０２を介して収集し、車両制御装置１３、１３Ａあるいは車両制御装置１３、１３Ａを構成している各部の稼動状態を判別し、メンテナンスの要否通知処理、警報処理等を行うサーバ１０３と、を備えている。
【０００９】
ここで、稼動データは、車両制御装置１３、１３Ａの稼動状態を表す情報あるいは当該車両制御装置１３、１３Ａを構成する各部（部品等）の劣化状態判断用あるいは寿命判断用のデータを含むものとする。
【００１０】
車両編成１２を構成している鉄道車両１１Ａ、１１Ｄ、１１Ｅは、図示しない駆動用モータ及び車両制御装置１３が艤装されており、運転台を有している制御動力車として機能している。さらに車両制御装置１３は、アンテナ１５を有する無線ＬＡＮルータ１６を備えている。
【００１１】
また鉄道車両１１Ｃは、図示しない駆動用モータ及び車両制御装置１３Ａが艤装されている。さらに車両制御装置１３Ａは、アンテナ１５を有する無線ＬＡＮルータ１６と、アンテナ１７を有し、各無線ＬＡＮルータ１６及び無線基地局１０１との間でそれぞれ通信可能なゲートウェイルータ１８と、を備えている。
また、鉄道車両１１Ｂは、付随車として機能している。
【００１２】
ここで、鉄道車両１１Ａ、１１Ｄ、１１Ｅの車両制御装置１３は、当該車両制御装置１３を構成している各部の稼働データを無線により鉄道車両１１Ｃのアンテナ１５へ直接的、または鉄道車両１１Ｄのアンテナ１５を経由する方法で、最終的にはＬＡＮエリア内の鉄道車両１１Ｃの車両制御装置１３Ａに内蔵された無線ルータ１６へ到達させ、無線ルータ１６に接続したＷ−ＷＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ−Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）側のゲートウェイルータ１８のアンテナ１７より無線基地局１０１へ送信する。無線基地局１０１に到達したデータは通信ネットワーク１０２を経由してサーバ１０３に到達する。
【００１３】
さらに鉄道車両１１Ａには、車両中央制御装置（ＴＣＭＳ：Ｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）２０が艤装されており、各車両制御装置１３、１３Ａとは、イーサネット（登録商標）等で構成された有線ＬＡＮ２１により接続されており、車両中央制御装置２０による鉄道車両１１Ａ〜１１Ｅの制御、監視、検査、修理、各種サービスの提供を行っている。
【００１４】
図２は、第１実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図２（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図２（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。図２（ｃ）は、車両制御装置の鉄道車両への取付状態説明図である。図２（ｄ）は、車両制御装置内の各部の配置説明図である。
車両制御装置１３は、筐体３０を有し、図２（ａ）、図２（ｃ）に示すように、鉄道車両１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの床下面３１に吊り金具部材３２および図示しないボルト−ナット等の締結部材により吊り下げられている。
【００１５】
車両制御装置１３の正面には、第１扉３３及び第２扉３４が設けられており、これらを開状態とすることにより、各種メンテナンス等が行えるようになっている。
車両制御装置１３の正面及び背面には、図２（ｂ）及び図２（ｄ）に示すように、アンテナ１５を構成する一対のアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂが筐体３０の外面に突設されている。
【００１６】
このとき、筐体３０は、図２（ｃ）に示すように、鉄道車両１１の床下面３１の車軸方向の中央部（鉄道車両の幅方向中央部）に設けられている。
また、アンテナ１５Ａは、図２（ｂ）に示すように、筐体３０の第１側面３０ａに設けられ、アンテナ１５Ｂは筐体３０の第２側面３０ｂに設けられている。
【００１７】
ここで、一対のアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを設けているのは、空間ダイバーシティ等を構成するためである。
また、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを埃等から保護するために樹脂製の保護カバー２５がそれぞれ設けられている。この場合において、保護カバーとしては、透明あるいは不透明の樹脂を用いることが可能である。
【００１８】
また、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを埃，石，風雨等の飛来物から保護する目的、盗難防止対策の目的のために樹脂製、または、ガラス繊維強化プラスチック等の電波通過可能な材質による保護カバー２５がそれぞれ設けられている。この場合、保護カバーは、透明、半透明あるいは不透明である。
【００１９】
ここで、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂは、受信状態の相関がなくなるように１波長以上間隔をあける。アンテナ間に所定値以上の間隔を設けることで、各アンテナを有効に使用することが可能となる。
【００２０】
図２（ｃ）に示すように、筐体３０内には、鉄道車両１１Ａ〜１１Ｅの進行方向前方に無線ＬＡＮルータ１６が配置されている。無線ＬＡＮルータ１６と、アンテナ１５Ａ、１５Ｂとは、それぞれ同軸ケーブル３５によりインピーダンス整合が図られた状態で接続されている。
【００２１】
また筐体３０内には、電力変換を行って、図示しない駆動モータ等の駆動を図示しないＶＶＶＦインバータ（可変電圧可変周波数制御インバータ）やＳＩＶ（静止型インバータ）により駆動する電力変換駆動ユニット３６と、電力変換駆動ユニット３６を車両中央制御装置２０の制御下で行う制御ユニット３７と、が設けられている。ここで、無線ＬＡＮルータ１６は、鉄道車両１１Ａ〜１１Ｅの進行時に発生する電力変換駆動ユニット３６の熱等の影響をより少なくするため、制御ユニット３７側に設けられている。
【００２２】
このとき、無線ＬＡＮルータ１６は、制御ユニット３７の下側（レール側）の配置や、制御ユニット３７の上側（車両側）の配置や、制御ユニット３７と第一扉３３に並置する配置とすることも可能である。このような配置に無線ＬＡＮルータを配置することで、制御ユニット３７と同等の周囲環境に無線ＬＡＮルータが取り付けられることになる。そのため、無線ＬＡＮルータが電力変換駆動ユニット３６からの熱等の影響により劣化することを抑制することが可能となる。
このとき、制御ユニット３７側は低圧回路側とされ、電力変換ユニット３６は高圧回路側であり、無線ルータ１６は低圧回路側に設置する。
【００２３】
次に概要動作を説明する。
鉄道車両１１Ａに艤装されている車両中央制御装置２０は、車両制御装置１３、１３Ａから有線ＬＡＮ２１を介して、車両制御装置１３、１３Ａを構成する機器の機器状態を取得し、機器状態を表示する。また、車両中央制御装置２０は、車両制御装置１３、１３Ａを構成する機器が故障した場合には、その機器故障状態を取得し、必要な機器故障時処理処理（通知、冗長系あるいは代替系への変更等）、車内表示機器等のサービス機器を制御するサービス機器制御、乗務員支援処理、車上でチェック可能な各種車上試験を行う車上試験処理、運転状況を記録する運転状況記録処理、各種機器の動作記録等を行う。
【００２４】
これと並行して、無線ＬＡＮルータ１６は、制御ユニット３７を構成する各部あるいは制御ユニット３７を介して得られる電力変換駆動ユニット３６を構成する各部の稼動状態（例えば、電圧値、電流値、温度、周波数、有接点部品の動作回数、時刻、部品位置等）に関するデータを稼動データとしてＬＡＮケーブル３８を介して収集し、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを介して、車両制御装置１３Ａを構成している無線ＬＡＮルータ１６に無線転送する。
【００２５】
この場合において、稼働データのサンプリングタイミング等は、対象となる稼働データに応じて予め適宜定められている。また、通信ネットワークの負荷低減のため、必要に応じてデータ圧縮等が行われる。さらに稼働データには、上述したように、車両制御装置１３、１３Ａを構成する各部（部品等）の劣化状態判断用あるいは寿命判断用のデータが含まれており、車両制御装置１３を特定する情報（車番、ＭＡＣアドレス等）、各稼働データが対応する機器を特定するための情報、当該稼働データの収集タイミング（発生時刻、位置情報）に関する情報、各部品の所定端子（所定チェック位置）における電圧値、電流値、温度、周波数、有接点部品の動作回数、稼働データの取得時刻、各部品を特定するための部品位置等の情報が含まれている。
【００２６】
また、稼働データには、電力効率がより大きくなるように制御アプリケーション（あるいはオペレーティングシステム）を変更するための基礎データとなる、運航中の車両編成１２における各車両制御装置の力行電力と、回生電力と、を比較するためのデータも含まれる。
【００２７】
これにより、車両制御装置１３Ａを構成している無線ＬＡＮルータ１６は、当該車両制御装置１３Ａの制御ユニット３７を構成する各部あるいは制御ユニット３７を介して得られる電力変換駆動ユニット３６を構成する各部の稼動状態に関するデータを稼動データとしてＬＡＮケーブル３８を介して収集し、収集した稼働データをアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを介して、ゲートウェイルータ１８にパケットデータとして、無線転送（あるいは、有線転送）する。尚、当車両制御装置１３の無線ＬＡＮルータ１６は、ブリッジとしても機能できるので他の車両制御装置１３の１６から受信した稼働データを単にゲートウェイルータ１８まで送信するための橋渡しの役割も有している。
【００２８】
これらの結果、制御ユニット３７は、収集した全車両制御装置１３、１３Ａの稼働データをサーバ１０３に送信するために、自己の通信圏内に無線基地局１０１が存在するかを検知する。
そして、自己の通信圏内に無線基地局１０１が存在しない場合には、再送信する。
【００２９】
これにより、自己の通信圏内に無線基地局１０１が存在した場合には、あらかじめ作成してあったデータ（車両１２を特定する情報と時刻、収集した稼働データを合成したデータ）をパケットデータ化して、無線基地局１０１に対して無線送信を行う。
ここで、車両編成１２を特定する情報も含めるのは、対象ユニットを特定するためである。
【００３０】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、車両制御装置１３、１３Ａの筐体３０の正面にアンテナ１５Ａを設置し、背面にアンテナ１５Ｂを設置したので、鉄道車両の両側面間で稼働データの送受信を行うことができる。
また本実施形態によれば、車両制御装置が鉄道車両の車軸方向中央部（鉄道車両の幅方向中央部）に位置している場合、２つの車両側面方向からの情報を取得するこができる。
【００３１】
また、本実施形態の構成を用いて鉄道車両１１Ａと鉄道車両１１Ｃにアンテナを設置した場合、想定されるペアのアンテナ間の距離と向きを揃えることが可能となる。そのため車両間の設置状態による無線環境のばらつきを少なくすることができる。
以上の説明のように、稼働データの送受信系統を、車両編成１２の制御系統のデータ送受信系統（有線ＬＡＮ２１）とは、別系統としているため、車両編成１２の制御系統のシステムに影響を与えることなく、稼働データの収集が行える。
【００３２】
この結果、サーバ１０３においては、当該車両制御装置１３、１３Ａを構成する各部（部品等）の劣化状態判断用あるいは寿命判断用の詳細な稼動データを収集することができるので、車両制御装置１３、１３Ａを構成する各部（部品等）の動作状態を容易に判断する情報を収集することができ、故障診断プログラムあるいはオペレータの指示により、故障する前に部品を交換したり、稼動状態に適応して適正なメンテナンス周期を設定したりすることが可能となる。
【００３３】
さらに、車両編成１２の制御系統のデータ送受信系統（有線ＬＡＮ２１）とは、別系統としていることにより、車両編成１２の制御に影響（リアルタイム制御性の低下等）を与えることがなく、また、車両中央制御装置２０の存在しない編成においても車両制御装置１３、１３Ａの詳細な稼働データを収集することができるため、サーバ１０３側で、稼働データの解析を詳細に行うことができ、これに基づいて車両制御装置１３あるいは車両制御装置１３Ａを構成している各装置の制御アプリケーション（あるいはオペレーティングシステム）をより車両制御装置１３あるいは車両制御装置１３Ａを構成している各装置の稼動実体に基づくものとすることができ、電力効率を向上させる上での指針を提示することができる。
【００３４】
また、車両編成１２全体の稼働データを一つのゲートウェイルータ１８を介して、サーバ１０３に送信する構成を採っているため、Ｗ−ＷＡＮにおける通信コストを抑制することが可能となっている。
【００３５】
［２］第２実施形態
図３は、第２実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図３において、図２と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。また、図３においては、図示の簡略化のため、第１扉及び第２扉の図示を省略している。
図３（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図３（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。図３（ｃ）は、車両制御装置の鉄道車両への取付状態説明図である。
第２実施形態の車両制御装置１３−１は、第１実施形態の車両制御装置１３と同様に、筐体３０を有し、図３（ａ）に示すように、鉄道車両１１Ａ〜１１Ｅの床下面３１に吊り金具部材３２および図示しないボルト−ナット等の締結部材により吊り下げられている。
【００３６】
車両制御装置１３の正面には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、アンテナ１５を構成する一対のアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂが筐体３０の外面に突設されている。ここで、一対のアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを設けているのは、空間ダイバーシティ等を構成するためである。
また、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを埃等から保護するために樹脂製等の電波通過可能な材質による保護カバー２５Ａが設けられている。
【００３７】
この場合においても、第１実施形態と同様に、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂは、受信状態の相関がなくなるように１波長以上離間されている。
このとき、筐体３０は、図３（ｃ）に示すように、鉄道車両１１の床下面３１の車軸方向の外側部（鉄道車両の幅方向外側部）に設けられている。
他の動作については、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明は援用する。
【００３８】
以上の説明のように、本第２実施形態によれば、車両制御装置１３−１の筐体３０の通信し易い片側の正面にアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを垂直方向に並べて設置したので、第１実施形態と同様に、鉄道車両間で稼働データの送受信を行うことができるとともに、一面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが配置されているため、同軸ケーブルの引き回しや、メンテナンスが容易となる。各車両間で位置（距離）と向きを揃えることによって無線状態のばらつきを少なくすることができる。
【００３９】
また、良好な車両片側面に2本以上の複数アンテナを設置することにより、技術的には各アンテナはより多くの方向から電波を受信できるようになり無線の安定性と速度を向上させることが可能となるが、無線ブリッジ接続で通信している運行中の車両状況に当てはめて考えると、路線が緩やかにカーブしている場所にさしかかっても電波を通し易くすることが可能となる等の利点が存在する。
【００４０】
［３］第３実施形態
図４は、第３実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図４において、図３と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。また、図４においても、図示の簡略化のため、第１扉及び第２扉の図示を省略している。
図４（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図４（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。
第３実施形態の車両制御装置１３−２は、第２実施形態の車両制御装置１３−１と同様に、筐体３０を有し、図４（ａ）に示すように、鉄道車両１１Ａ〜１１Ｅの床下面３１に吊り金具部材３２および図示しないボルト−ナット等の締結部材により吊り下げられている。
【００４１】
車両制御装置１３の天面（上面）には、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、アンテナ１５を構成する一対のアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂが筐体３０の外面に水平に突設されている。ここで、一対のアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを設けているのは、空間ダイバーシティを構成するためである。
また、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを埃等から保護するために樹脂製等の保護カバー２５Ａが設けられている。
【００４２】
この場合においても、第１実施形態と同様に、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂは、受信状態の相関がなくなるように１波長以上離間されている。
他の動作については、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明は援用する。
【００４３】
以上の説明のように、本第３実施形態によれば、車両制御装置１３−２の筐体３０の天面にアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを水平方向に並べて設置したので、第１実施形態と同様に、確実に鉄道車両間で稼働データの送受信を行うことができる。
また、鉄道車両の床下面３１と筐体３０の天面との間に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが配置されているため、鉄道車両周囲の物とぶつかる配線がない空間が確保できる場合には保護が可能となる。
【００４４】
［４］第４実施形態
図５は、第４実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図５において、図３と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。また、図５においても、図示の簡略化のため、第１扉及び第２扉の図示を省略している。
図５（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図５（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。
【００４５】
第４実施形態の車両制御装置１３−３は、第２実施形態の車両制御装置１３−１と同様に、筐体３０を有し、図５（ａ）に示すように、鉄道車両１１Ａ〜１１Ｅの床下面３１に吊り金具部材３２および図示しないボルト−ナット等の締結部材により吊り下げられている。
【００４６】
車両制御装置１３の下面（底面）には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、アンテナ１５を構成する一対のアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂが筐体３０の外面に水平に突設されている。ここで、一対のアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを設けているのは、空間ダイバーシティを構成するためである。
また、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを埃等から保護するために樹脂製等の保護カバー２５Ａが設けられている。
【００４７】
この場合においても、第１実施形態と同様に、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂは、受信状態の相関がなくなるように１波長以上離間されている。
他の動作については、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明は援用する。
【００４８】
以上の説明のように、本第４実施形態によれば、車両制御装置１３−３の筐体３０の下面にアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを水平方向に並べて設置したので、第１実施形態と同様に、枕木との間に連続した空間が確保できる場合には、鉄道車両間で稼働データの送受信を行うことができる。
また、筐体３０の下面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが配置されているため、同軸ケーブルの引き回しや、車両の下に潜り込むだけでメンテナンスが行え、メンテナンスが容易となる。人目につきにくい場所にアンテナが設置されるため防犯上管理しやすい場所となる。
【００４９】
［５］第５実施形態
図６は、第５実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図６において、図３と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。また、図６においても、図示の簡略化のため、第１扉及び第２扉の図示を省略している。
図６（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図６（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。
【００５０】
図６の第５実施形態が、図３の第２実施形態と異なる点は、二つのアンテナ１５Ａ、１５Ｂを筐体３０の正面に車両の進行方向に並べて並列に配置した点である。
したがって、第５実施形態のアンテナ１５Ａは、より進行方向よりの鉄道車両に設けられた他の車両制御装置のアンテナ１５Ｂと通信が行いやすくなっている。同様に第５実施形態のアンテナ１５Ｂは、より進行方向とは逆方向の鉄道車両に設けられた他の車両制御装置のアンテナ１５Ａと通信が行いやすくなっている。横長形状のアンテナカバーとなるため形状的に好ましい場合も存在する。
他の動作については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるので、その詳細な説明は援用する。
【００５１】
以上の説明のように、本第５実施形態によれば、車両制御装置１３−４の筐体３０の正面にアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを垂直方向に平行（並列）に並べて設置したので、第１実施形態と同様に、確実に鉄道車両間で稼働データの送受信を行うことができる。
また、筐体３０の正面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが配置されているため、第２実施形態と同様に、同軸ケーブルの引き回しや、メンテナンスが容易となる。
【００５２】
［６］第６実施形態
図７は、第６実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図７において、図６と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。また、図７においても、図示の簡略化のため、第１扉及び第２扉の図示を省略している。
図７（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図７（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。
【００５３】
図７の第６実施形態が、図６の第５実施形態と異なる点は、二つのアンテナ１５Ａ、１５Ｂを筐体３０の正面に車両の進行方向に並べて並列に配置するに際し、垂直方向にずらして配置した点である。
したがって、第６実施形態のアンテナ１５Ａ、１５Ｂは、第５実施形態のアンテナ１５Ａ、１５Ｂと比較して、アンテナ１５Ａ、１５Ｂ同士の干渉が生じることが無い。
他の動作については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるので、その詳細な説明は援用する。
【００５４】
以上の説明のように、本第６実施形態によれば、車両制御装置１３−５の筐体３０の正面にアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを垂直方向に平行（並列）に並べつつ、垂直方向にずらした位置に設置したので、第１実施形態と同様に、確実に鉄道車両間で稼働データの送受信を行うことができる。
また、筐体３０の正面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが配置されているため、第２実施形態と同様に、同軸ケーブルの引き回しや、メンテナンスが容易となる。形状的な都合でアンテナカバーを分離したい場合等はこのような配置が好ましい。
【００５５】
［７］第７実施形態
図８は、第７実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図８において、図７と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。また、図８においても、図示の簡略化のため、第１扉及び第２扉の図示を省略している。
図８（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図８（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。
【００５６】
図８の第７実施形態が、図７の第６実施形態と異なる点は、筐体３０の側面側からみて、二つのアンテナ１５Ａ、１５Ｂが一部重なるように配置した（図では、長さＬだけ重なっている）点である。
また、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを埃等から保護するために樹脂製等の保護カバー２５Ｂが設けられている。
【００５７】
これによれば、第６実施形態と同様の送受信性能を維持しつつ、保護カバー２５Ｂを第６実施形態の保護カバー２５Ａよりも小さく形成することができ、設置面積を小さくすることができる。
他の動作については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるので、その詳細な説明は援用する。
【００５８】
以上の説明のように、本第７実施形態によれば、車両制御装置１３−６の筐体３０の正面にアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを垂直方向に平行（並列）に並べつつ、筐体３０の側面側からみて、二つのアンテナ１５Ａ、１５Ｂが一部重なるように配置したので、設置面積を小さくし、第６実施形態と同様の送受信性能を維持しつつ、鉄道車両間で稼働データの送受信を行うことができる。
また、筐体３０の正面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが配置されているため、第２実施形態と同様に、同軸ケーブルの引き回しや、メンテナンスが容易となる。
【００５９】
［８］第８実施形態
図９は、第８実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図９において、図６と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。また、図８においても、図示の簡略化のため、第１扉及び第２扉の図示を省略している。
図９（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図９（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。
図９の第８実施形態が、図６の第５実施形態と異なる点は、二つのアンテナ１５Ａ、１５Ｂを筐体３０の後側面に垂直方向に並列に配置した点である。
【００６０】
この場合においても、第１実施形態と同様に、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂは、受信状態の相関がなくなるように１波長以上離間されている。
他の動作については、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明は援用する。
【００６１】
以上の説明のように、本第８実施形態によれば、車両制御装置１３−７の筐体３０の後側面にアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを垂直方向に並列に設置したので、第１実施形態と同様に、鉄道車両間で稼働データの送受信を行うことができる。
また、筐体３０の後側面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが配置されているため、同軸ケーブルの引き回しや、メンテナンスが容易となる。
以上の説明は、筐体３０の後側面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂを配置した場合であったが、筐体３０の前側面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂを配置するように構成することも可能である。
【００６２】
［９］第９実施形態
図１０は、第９実施形態の車両制御装置の一例の説明図である。
図１０において、図９と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。また、図１０においても、図示の簡略化のため、第１扉及び第２扉の図示を省略している。
【００６３】
図１０（ａ）は、車両制御装置の正面図である。図１０（ｂ）は、車両制御装置の側面図である。
図１０の第９実施形態が、図９の第８実施形態と異なる点は、二つのアンテナ１５Ａ、１５Ｂを、筐体３０の前側面に水平方向に並列に配置した点である。
【００６４】
この場合においても、第１実施形態と同様に、アンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂは、受信状態の相関がなくなるように１波長以上離間されている。
他の動作については、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明は援用する。
【００６５】
以上の説明のように、本第９実施形態によれば、車両制御装置１３−７の筐体３０の前側面にアンテナ１５Ａ及びアンテナ１５Ｂを水平方向に並列に設置したので、第１実施形態と同様に、確実に鉄道車両間で稼働データの送受信を行うことができる。
【００６６】
また、無線ＬＡＮルータ及び制御ユニットが設けられている場所に近い筐体３０の前側面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが配置されているため、同軸ケーブルの引き回しや、メンテナンスが容易となる。
以上の説明は、筐体３０の前側面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂを配置した場合であったが、筐体３０の後ろ側面に両アンテナ１５Ａ、１５Ｂを配置するように構成することも可能である。
【００６７】
［１０］第１０実施形態
以上の各実施形態においては、アンテナ装置としての両アンテナ１５Ａ、１５Ｂは、無線ＬＡＮルータと同軸ケーブルを介して電気的に接続されて、筐体の所定の外周面に設置されている場合であったが、本第１０実施形態は、両アンテナ１５Ａ、１５Ｂが無線ＬＡＮルータ１６に機械的に固定されている場合の実施形態である。
【００６８】
図１１は、第１０実施形態の一部断面図である。
第１０実施形態の車両制御装置１３−９においては、無線ＬＡＮルータ１６には、アンテナ１５Ａ、１５Ｂがねじ等により直接固定されている。
そしてアンテナ１５Ａ、１５Ｂは、車両制御装置１３−９の筐体３０に設けられた貫通孔４０Ａ、４０Ｂを介して、筐体３０を貫通した状態で筐体３０の外周面に設置されている。
【００６９】
そして、貫通孔４０Ａ、４０Ｂの周囲は、パッキン部材４１Ａ、４１Ｂにより覆われて外部から水、埃等が筐体３０内に入り込まないようにしている。
以上の説明のように、本第１０実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、筐体３０内で同軸ケーブルの引き回しが必要ないので、無線ＬＡＮルータ１６及びアンテナ１５Ａ、１５Ｂの設置がより容易となる。
以上の実施形態の無線ＬＡＮルータの配置は一例であり、電力変換駆動ユニット内の制御ユニットや遮断器等の配置に合わせて、本実施形態の記載に沿うように変更可能なものとする。
【００７０】
［１１］第１１実施形態
以上の各実施形態においては、鉄道車両に一つの車両制御装置が艤装されている場合について説明したが、複数の車両制御装置が艤装されている場合であっても、適用が可能である。
【００７１】
図１２は、１両に２台以上複数の車両制御装置を艤装した場合の説明図である。
車両制御装置、例えば、車両制御装置１３及び車両制御装置１３−１を実装する場合、図１２に示すように、各車両制御装置１３、１３−１の最適な位置にそれぞれ、アンテナを設けるようにすれば、最編成車両として最適な無線環境を構築することができる。
【００７２】
この場合において、上記各実施形態を適宜適用することが可能である。
また例えば第１実施形態とその他実施形態を組み合わせた構造が考えられる。また、例えば第１の実施形態の片側のみとその他の実施形態を組み合わせた構造が考えられる。
この場合においてもアンテナ間に所定値以上の間隔が確保される。
【００７３】
［１１］実施形態の変形例
以上の説明においては、車両中央制御装置（ＴＣＭＳ）を有する車両編成の場合について説明したが、車両中央制御装置（ＴＣＭＳ）のない車両編成では、各車両制御装置が稼動データ伝送基板、無線ＬＡＮルータを内蔵し、外部Ｗ−ＷＡＮとのデータ無線伝送を行う装置にはセルラールータを設け、各車両制御装置には無線通信用アンテナを通信可能な位置に備えるようにすればよい。
【００７４】
以上の説明においては、稼働データの送信（パケットデータ通信）を車両編成の運航中に行う構成としていたが、緊急を要しない稼働データであれば、車両整備基地等で一括して稼働データの送信を行うように構成することも可能である。
【００７５】
以上の説明においては、ゲートウェイルータを一つの車両編成に一つ設ける構成としていたが、稼働データの容量等に応じて、一つの車両編成に複数のゲートウェイルータを設けるように構成することも可能である。
【００７６】
以上の説明においては、ゲートウェイルータの送信が完了できない場合については説明しなかったが、電波状況の劣化等により、通信が未完に終わった場合であっても、データ送信可能な地上側アクセスポイントがあれば、データ転送が完了するまで送信をリトライするように構成することが可能である。
【００７７】
以上の説明においては、アンテナを二つ設ける場合について説明したが、３つ以上設けたり、周波数ダイバーシティ等のように一つのアンテナを用いて通信を行うように構成することも可能である。この場合においては、必ずしもダイバーシティ受信を行うように構成する必要はない。
【００７８】
以上の説明においては、ダイバーシティの方式として、空間ダイバーシティ方式を用いていたが、より詳細なダイバーシティの方式としては、良好な受信状態にあるアンテナを選択するアンテナ選択方式、両アンテナ１５Ａ、１５Ｂの受信信号の位相を合わせて合成する最大比合成方式のいずれであっても適用が可能である。また、空間ダイバーシティに限らず、偏波ダイバーシティ、角度ダイバーシティ等を適用することも可能である。
通信方式はダイバーシティのみに限らず、複数本のアンテナにより無線の安定性及び実質速度を向上させる方式が実装できることを意味している。いずれの場合も、物理的にはアンテナは２本以上、複数本存在していることが良好である。
【００７９】
以上の説明においては、車両中央制御装置（ＴＣＭＳ）が搭載されている車両編成において、稼働データの送信は、車両中央制御装置の制御系統とは別系統としていたが、各車両制御装置と、車両中央制御装置と、をイーサーネット（登録商標）等の通信ネットワークで接続することで、車両制御装置から発信される稼動データをリアルタイムに統括し、車両中央制御装置で各車両制御装置ごとに指令伝送を行うようにしてもよい。なお、この場合においても、地上側との稼動データ、指令等の送受信は車両中央制御装置が無線通信により行う。
【００８０】
以上の説明においては、無線ＬＡＮルータのアンテナの設置位置と、筐体の扉との配置関係については、明確に述べなかったが、筐体の扉の設けられていない箇所あるいは扉上のいずれであっても無線ＬＡＮルータのアンテナを設けることが可能である。
【００８１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１０    鉄道車両管理システム
１１Ａ〜１１Ｅ  鉄道車両
１２    車両編成
１３、１３Ａ  車両制御装置
１５    アンテナ（アンテナ装置）
１５Ａ、１５Ｂ  アンテナ（アンテナ装置）
１６    無線ＬＡＮルータ
１７    アンテナ
１８    ゲートウェイルータ
２０    車両中央制御装置
３０    筐体
３５    同軸ケーブル
３６    電力変換駆動ユニット
３７    制御ユニット
３８    ＬＡＮケーブル
４０Ａ  貫通孔
４１Ａ  パッキン部材
【図１】
2014110671.tif 000003
【図２】
2014110671.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014110671.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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