(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数ある端末局に対し中央局は無線により時刻情報とシリアル番号および端末局の局番とともに各端末局に順次送信要求を出し、該当端末局は収集した設備における情報を時刻情報とシリアル番号とともに該中央局に無線でデータ伝送し、該中央局で格納保存しておく鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置において、
該中央局と各端末局はそれぞれ割り当てられた時間でデータ伝送の交信を行う無線部を有して、該中央局は交信中の端末局と交信の中断があると割り当てられた時間が過ぎると次の局番の端末局と交信を行うようになされており、
各端末局は、設備から収集した情報を時刻情報とともに蓄積しておく収集データ蓄積部と、該中央局からの送信要求に基づいて該収集データ蓄積部に蓄積してあった設備から収集した情報を時刻情報とシリアル番号とともに該中央局に送信する処理部とを有し、
該中央局は、端末局に対し無線により時刻情報とシリアル番号および端末局の局番とともに各端末局に順次送信要求を出す送信要求手段と、各端末局から送られてきた時刻情報とシリアル番号および設備の情報を格納しておく情報格納領域を備えた記憶部と各端末局から送られてきた時刻情報とシリアル番号および設備の情報を該記憶部の該情報格納領域に格納させ、交信の中断があると中断のあった時刻以降について該記憶部の情報格納領域を空白とさせ、全ての端末局との交信が終了すると、空白とされた情報格納領域を探して時刻情報とシリアル番号および端末局の局番を得て、当該交信の中断があった端末局に送信要求を再出し、その交信が復活すると交信の中断のあった時刻情報をその交信のシリアル番号とともにその端末局に送信し、その送信に基づいて、その端末局からシリアル番号とともに送信されてくる交信の中断のあった時刻以降の設備情報を交信の中断により空白となっている記憶部の情報格納領域に格納させる処理部を有するものであることを特徴とする鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載のものにおいて、該中央局の処理部は、交信の中断があった端末局と割り当てられた時間で再交信を行い、該再交信ではその端末局との交信が復活するまで中央局から送信要求を再出し、割り当てられた時間内に交信が復活しなかったときは、その交信を終了とし、交信の端緒とする端末局との交信を開始するものであることを特徴とする鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置。
【請求項３】
上記請求項１に記載のものにおいて、該中央局と各端末局はそれぞれ割り当てられた時間での交信において、送信要求と返信回答を交互に繰り返して出すことで各端末局は収集した設備における情報を分割して該中央局にデータ伝送するものであることを特徴とする鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の各種設備に取付けた端末局で収集された各種設備における情報データを、端末局と中央局の間を配線で結合することなくデータ伝送し該中央局に格納保存しておく鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の各種設備における情報データは、情報収集をする端末局と収集された情報を格納保存しておく中央局の間を電線ケーブルや光ケーブルによる有線で結合して確実なデータ伝送をするようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
鉄道の新しい車両設備では、車両内の情報を収集する端末局と該情報を格納保存しておく中央局の間を、該設備の新車製造時に計画的に電線ケーブルや光ケーブルによる有線で結合し、端末局と中央局の間で確実なデータ伝送をすることができる。
【０００４】
しかしながら、新車時に端末局と中央局を設置していない車両に、途中から端末局と中央局を設置しようとする場合、既存設備の外装や内装を外したり、既に設置してある設備・機器の間隙をぬって配線作業をしなければならず、作業効率が悪く配線作業コストが高くなる問題があるだけでなく、外観を低下させる恐れがあった。
【０００５】
それゆえ本発明の目的は、新車時に端末局と中央局を設置していない車両に途中から端末局と中央局を設置しようとするような場合において、作業効率が良く配線作業コストの上昇を招くことなく外観低下を伴わず、しかも端末局と中央局の間で確実なデータ伝送をすることができる鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成する本発明の鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置の特徴とするところは、複数ある端末局に対し中央局は無線により時刻情報とシリアル番号および端末局の局番とともに各端末局に順次送信要求を出し、該当端末局は収集した設備における情報を時刻情報とシリアル番号とともに該中央局に無線でデータ伝送し、該中央局で格納保存しておく鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置において、該中央局と各端末局はそれぞれ割り当てられた時間でデータ伝送の交信を行う無線部を有して、該中央局は交信中の端末局と交信の中断があると割り当てられた時間が過ぎると次の局番の端末局と交信を行うようになされており、各端末局は、設備から収集した情報を時刻情報とともに蓄積しておく収集データ蓄積部と、該中央局からの送信要求に基づいて該収集データ蓄積部に蓄積してあった設備から収集した情報を時刻情報とシリアル番号とともに該中央局に送信する処理部とを有し、該中央局は、端末局に対し無線により時刻情報とシリアル番号および端末局の局番とともに各端末局に順次送信要求を出す送信要求手段と、各端末局から送られてきた時刻情報とシリアル番号および設備の情報を格納しておく情報格納領域を備えた記憶部と各端末局から送られてきた時刻情報とシリアル番号および設備の情報を該記憶部の該情報格納領域に格納させ、交信の中断があると中断のあった時刻以降について該記憶部の情報格納領域を空白とさせ、全ての端末局との交信が終了すると、空白とされた情報格納領域を探して時刻情報とシリアル番号および端末局の局番を得て、当該交信の中断があった端末局に送信要求を再出し、その交信が復活すると交信の中断のあった時刻情報をその交信のシリアル番号とともにその端末局に送信し、その送信に基づいて、その端末局からシリアル番号とともに送信されてくる交信の中断のあった時刻以降の設備情報を交信の中断により空白となっている記憶部の情報格納領域に格納させる処理部を有するものであることにある。
【０００７】
本発明によれば、新車時に端末局と中央局を設置していない車両であっても、その車両に親局機Ｈｓと子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘを適宜設置するだけで、これら親局機と子局機の間を配線で接続することなく、設備の動作状況を把握することができる。従って、新車時に端末局と中央局を設置していない車両に途中から端末局と中央局を設置しようとするような場合において、作業効率が良く配線作業コストの上昇を招くことなく外観低下を伴わず、しかも端末局と中央局の間で確実なデータ伝送のできる鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図に示した実施形態に基いて本発明の鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を説明する。
図１は、鉄道車両に本発明の装置を設置した状況を概略的に示している。この鉄道車両は、新車時に端末局と中央局を設置していない車両に、端末局と中央局を追加設置してワイヤレス情報収集装置を構成したものである。
【０００９】
図１において、Ｐｃ１は連結された車両のうちの先頭車両、Ｐｃ２は２両目の車両である。また、Ｈｓは本発明の鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を構成する親局機（中央局のこと）、Ｓａ、Ｓｂは本発明の鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を構成する子局機（端末局のこと）であり、子局機数ｘは列車編成の車両数によって決まる。Ａは親局機Ｈｓや子局機Ｓａ、Ｓｂにおける無線用アンテナであり、親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘの間は、２．４Ｇｈｚ帯スペクトラム拡散方式によりブロードキャストの無線で交信をする。
【００１０】
親局機Ｈｓは運転台近辺に設置し、各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘは各車両床下などに配置された各種設備の作動状況をセンサで電気信号として取り込むものであるので、センサ配線に都合のよい適宜な位置に設置される。親局機Ｈｓは運転台近辺に配置された各種設備の作動状況をセンサで電気信号として取り込むように、子局機としての機能も持たせている。
【００１１】
次に、図２により、親局機（中央局）Ｈｓと各子局機（端末局）Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘのハード構成について説明する。各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘは同一構成であるため、子局機Ｓａを代表として説明する。
【００１２】
親局機Ｈｓの近辺における車両設備の情報収集のための子局機装置を省略するために、親局機Ｈｓには子局機の機能も持たせている。
【００１３】
親局機Ｈｓは、各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘとの交信（送信や返信あるいは受信）をするための無線部１１、時計（ＣＬＯＣＫ）１２、交信処理や子局機として車両設備の情報収集処理を行う処理部（ＣＰＵ）１３、交信や情報収集の処理プログラムを内蔵した記憶部１４、子局機として車両設備の情報収集のうちディジタルデータをポート１５から入力するディジタルデータ入力部（Ｄｉ）１６、同様に車両設備の情報収集のうちアナログデータをポート１７から入力するアナログデータ入力部（Ａｉ）１８、Ａｉ１８で取り込んだアナログデータをディジタルデータに変換する変換器（Ａ／Ｄ）１９を備えている。
【００１４】
親局機Ｈｓはさらに、Ｄｉ１６やＡｉ１８から取り込んだ車両設備の情報（収集データ）を一時的に格納しておく格納部（ＲＡＭａ）２０、ＲＡＭａ２０に格納された収集データや各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘが収集した車両設備の情報を無線部１１を介して交信で得た収集データを各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘ毎（より詳細には車両設備毎）に時系列的（時刻データと共に）に蓄積しておく収集データ蓄積部（ＲＡＭｂ）２１、車両編成毎に付けられた他の車両編成とすれ違った時などに混信を生じない（同一交信システムを持つものが近くにあっても干渉を受けない）ようにする番号を設定しておくグループ番号設定部（ＧＮＰ）２２を備えている。さらに、無線１１〜ＧＮＰ２２を接続するバス２３、そして列車の１回や１日の運行でＲＡＭｂ２１に蓄積した収集データを運行後にケーブルを接続し表示画面を備えたパソコンＰＭで車両設備の状況分析に供するインターフェース２４とポート２５を備えている。
【００１５】
子局機Ｓａは、親局機Ｈｓとの交信（送信や返信あるいは受信）をするための無線部３１、時計（ＣＬＯＣＫ）３２、交信処理や車両設備の情報収集処理を行う処理部（ＣＰＵ）３３、交信や情報収集の処理プログラムを内蔵した記憶部（ＲＯＭ）３４、車両設備の情報収集のうちディジタルデータをポート３５から入力するディジタルデータ入力部（Ｄｉ）３６、同様に車両設備の情報収集のうちアナログデータをポート３７から入力するアナログデータ入力部（Ａｉ）３８、Ａｉ３８で取り込んだアナログデータ入力部（Ａｉ）３８、Ａｉ３８で取り込んだアナログデータをディジタルデータに変換する変換器（Ａ／Ｄ）３９を備えている。
【００１６】
子局機Ｓａはさらに、Ｄｉ３６やＡｉ３８から取り込んだ車両設備の情報（収集データ）を収集個所の番号（計測地番）とともに一時的に格納しておく格納部（ＲＡＭａ）４０、ＲＡＭａ４０に格納された収集データを車両設備毎に時系列的（時刻データと共に）に蓄積しておく収集データ蓄積部（ＲＡＭｂ）４１、親局機Ｈｓと同様に他の車両編成とすれ違った時などに混信を生じないようにする番号を設定しておくグループ番号設定部（ＧＮＰ）４２、そして無線部３１〜ＧＮＰ４２を接続するバス４３を備えている。なお、親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘは電源部を備えているが、図示は省略した。
【００１７】
親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘは、ＣＬＯＣＫ１２、３２の設定時刻とＧＮＰ２２、４２の設定グループ番号が同一であり、立ち上げ処理の際にその一致化が図られる。設定グループ番号が同一であることにより、他の同一交信システムを持つものが発信している無線波は受信しないで、自己のグループが（１列車編成内で）発信している無線波のみを取り込むようにしている。また、各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘには子局番号が割り付けられ、各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜ＳｘのＧＮＰ４２に設定される。従って、親局機Ｈｓから送信要求が出された場合、各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘは送信要求に付けられた子局機番号で自局に対する要求かどうかを判断して適宜な交信を行う。
【００１８】
列車運行中に親局機Ｈｓは各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘからデータ収集を一巡すると、それで終了としないで１回や１日の列車運行中交信を行いデータ収集を継続するので、その繰り返しが容易に分かるようにＣＰＵ１３、３３は情報収集時に収集データにシリアル番号を付けてＲＡＭａ２０、４０やＲＡＭｂ２１、４１に格納し、一巡毎にシリアル番号を更新させていく。収集データに付けられるシリアル番号や時刻データは、後述するように親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘの間で無線交信が途絶えその後復活した場合に、親局機Ｈｓでの収集データ蓄積に有効となる。なお、親局機Ｈｓ内でのデータ収集は、無線でなくバス２３を通して行う。
【００１９】
以下、図３に基づいて、親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘの立上げ処理と車両設備の情報収集処理および終了処理について説明する。
【００２０】
図３（イ）に示す立上げ処理では、親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘが起動されると、親局機Ｈｓは各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘの数を確認し、順次局番ａ、ｂ〜ｘを割り付けていく。各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘでは親局機Ｈｓが割り付けた局番ａ、ｂ〜ｘをそれぞれＲＡＭａ４０に格納しておく。そしてシリアル番号を初期化し、各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘに初期化後のシリアル番号とＣＬＯＣＫ１２の時刻データを送信し、各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘのシリアル番号とＣＬＯＣＫ３２の時刻データを一致させる。その後、親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘは交信処理に入る。
【００２１】
なお、シリアル番号と時刻データは、各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜ＳｘにおいてそれぞれのＲＡＭａ４０に格納されて、更新されていく。
【００２２】
図３では、交信（１）〜（ｎ）の表示をしているが、その数値にシリアル番号が対応する。即ち、シリアル番号は交信の親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘで繰り返し行われる交信の順を表す番号である。（１）〜（ｎ）で示した各交信処理は、図３（ロ）に示すように親局内での交信に続いて親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘとの間で行われ、最後にリトライ処理があって、これが１回の交信で、同一交信処理がｎ回繰り返されて終了となる。
【００２３】
親局機Ｈｓと各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘは交信処理を行う一方で、ポート１５、１７、３５、３７を介して車両における設備の動作状況を電気信号化して取り込みディジタルデータの形でＲＡＭａ２０、４０に一時的に格納しておく。その際、ディジタルデータにはバックアップのためシリアル番号と時刻データが一緒に付けられる。ＲＡＭａ２０、４０に一時的に格納されるデータ量は一回の交信が終了する間に設備から収集した（取り込んだ）量とする。
【００２４】
さて、交信で親局機Ｈｓに情報を収集することを図３（ハ）、（ニ）で詳細に説明する。
図３（ハ）では親局での例を示しているが、他の各子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘとの交信でも同じ交信が行われる。
【００２５】
先ず、親局機Ｈｓから送信要求が出される。この要求には返答させる局番が付けられるので、送信要求を受信しても同一局番以外は返答はしない。なお、後述するように、交信している局との交信が終わったところで次の局番に更新される。
【００２６】
親局機Ｈｓからの送信要求に続いてグループ番号、シリアル番号および時刻データが送信される。すると、要求された子局機側では親局機に対し、返信回答に続いて同じグループであることを親局機に確認させるためのグループ番号、何回目の交信であるかの確認のための時刻データとともに収集データを送信し、最後に終了信号を付けている。
【００２７】
収集データは、図３（ニ）のようにディジタル（信号）データのバイト、アナログ（信号）データをディジタルデータ化したバイトおよび予備のバイトから構成されている。予備バイトは後日設備にセンサが追加され、動作状況を親局機Ｈｓに送信するデータが発生することを予測して予備として設けておくものである。ディジタル（信号）データとアナログ（信号）データにはそれぞれ計測地番を付けているが、図３では省略している。
【００２８】
子局機から親局機Ｈｓに返信中の各種データは、親局機に上手く受信され続ければよいが、電波障害が生じ上手く受信されないことが往々にして発生する。各局との交信には一定時間が割り当てられ、割り当てられた時間が経つと終了信号がつけられていることによって、その局との交信は打ち切られ、次の局との交信にシフトする。
【００２９】
終了信号を送ると、子局機側ではＲＡＭａ４０に格納してあった各種データをＲＡＭｂに移し替え、新たなデータの収集をしてＲＡＭａに次の交信のための用意をする。親局機Ｈｓは終了信号を受信すると、送信要求に付ける子局機番号を更新し次の子局機に送信要求を出す。そして、親局機Ｈｓは受信したデータを図４に示すようにＲＡＭｂ２１に蓄積していく。
【００３０】
それで、図３（ロ）のように順次子局機との交信が行われ、最後の子局機ｘとの交信が終了すると、図５に示すようにしてリトライ処理が行われる。なお。リトライ処理のみがソフト処理であり、その他は以上説明したようにシーケンス処理であるので、そのフローの図示は省略した。
【００３１】
さて、このリトライ処理は、図５のように一定時間内に行うべくタイマがスタートされ（ステップ１０１）、親局機Ｈｓが子局機と交信中に電波が途絶えＲＡＭｂ２１にデータが格納されていない個所を探してその空きができている個所の子局番号、シリアル番号、時刻データを得て、該当の子局機に送信要求を出すものである（ステップ１０２）。そのときの送受信は図３（ハ）、（ニ）と同様に実施される。親局機Ｈｓはリトライ処理で指定した子局機から返信回答があると（ステップ１０３）、その返信中から時刻データで指定されたデータをＲＡＭｂの空白になっている場所にそのデータを格納し、収集データの連続性を持たせる受信処理を行う（ステップ１０４）。
リトライ処理にも終了信号が付いており、親局機Ｈｓは終了信号を受信すると新たな交信に入るため、シリアル番号を更新し、図３（ロ）のように親局を新たな交信の端緒として親局機内のＲＡＭａ２０におけるデータをＲＡＭｂ２１に格納する。
【００３２】
返信回答がない場合には、リトライ処理として割り付けられた時間内かどうかを判断し（ステップ１０５）、その時間内であればステップ１０２に戻ることで送信要求を繰り返して出し、それでも返信回答を受信できない時（タイムアウトの場合）はその交信を終了し、シリアル番号を更新し次の新たな交信を開始する。
【００３３】
従って、リトライ処理をしても受信できない場合に限って、親局機ＨｓのＲＡＭｂ２１に空きができることになる。
【００３４】
しかしながら、ある交信で空きができたとしても、前後の交信で受信があって、ＲＡＭｂ２１に格納された同種のデータに変化が見られない時は異常がなかったものとして取り扱うことができる。そのような分析はその車両の運転が終わったところで、パソコンの画面データを表示させたり、パソコンに異常値が含まれているか否かの判断をさせる場合に、確認することができる。
【００３５】
また、終了処理を行う時に、親局機ＨｓのＲＡＭｂ２１における全ての空きを検索し、空きを検出できたら該当子局機番号、シリアル番号、時刻データなどを読み出して、該当する子局機にリトライ処理として送信要求を出し、指定するデータを送信させて、空きを埋めるようにしてもよい。
【００３６】
図３（ハ）における親局機Ｈｓが出す送信要求と子局機からの返信回答は、割り付けられた時間内に繰り返して互いに出すことで子局機から収集データを分割して送らせるようにしてもよい。そうすると、この交信の間に出される送信要求はリトライ処理の送信要求と同様の効果を持つようになって、交信が一時的に途絶えた場合にＲＡＭｂ２１の空きが大幅に低減され、その交信の最後に実行されるリトライ処理の負担が大幅に軽減できる。
【００３７】
以上のように、鉄道車両に親局機Ｈｓと子局機Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘを適宜に設置するだけでこれらの間を配線で接続することなく、設備の動作状況を把握することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、新車時に端末局と中央局を設置していない車両に途中から端末局と中央局を設置しようとするような場合において、作業効率が良く配線作業コストの上昇を招くことなく外観低下を伴わず、しかも端末局と中央局の間で確実なデータ伝送をすることができる鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】列車に本発明のワイヤレス情報収集装置を設置した状況を概略的に示す図である。
【図２】図１に示した鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を構成する中央局と端末局のハードを示す図である。
【図３】図１に示した鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を構成する中央局と端末局との交信状況を示す図である。
【図４】図１に示した鉄道車両用ワイヤレス情報収集装置を構成する中央局における収集データ蓄積部（ＲＡＭｂ）でのデータ蓄積状況を示す図である。
【図５】図３に示した中央局と端末局の交信におけるリトライ処理状況を示す図である。
【符号の説明】
１１、３１・・・無線部
１２、３２・・・時計（ＣＬＯＣＫ）
１３、３３・・・処理部（ＣＰＵ）
１４、３４・・・記憶部
１５、１７、２５、３５、３７・・・ポート
１６、３６・・・ディジタルデータ入力部（Ｄｉ）
１８、３８・・・アナログデータ入力部（Ａｉ）
１９、３９・・・変換器（Ａ／Ｄ）
２０、４０・・・格納部（ＲＡＭａ）
２１、４１・・・収集データ蓄積部（ＲＡＭｂ）
２２、４２・・・グループ番号設定部（ＧＮＰ）
２３、４３・・・バス
２４・・・インターフェース
Ａ・・・アンテナ
Ｈｓ・・・親局機（中央局）
Ｓａ、Ｓｂ〜Ｓｘ・・・子局機（端末局）
Ｐｃ１、Ｐｃ２・・・車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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