(57)【要約】  監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび各車両に搭載される車載機器と各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークの通信機能を活用し、階層構造の最上位に位置付けられる列車時計局および階層構造の中位に位置付けられる車両時計局を監視制御装置の中から設定し、その他の機器は階層構造の最下位に位置付けられる補正情報待ち受け局として設定する。列車時計局は任意に取得した時刻情報を基準時刻として自局の時刻補正を適宜行い、車両時計局は列車時計局から送信された時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行い、補正情報待ち受け局は車両時計局から送信された時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う。
2009069329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期システムであって、
階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、
前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、
前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、
を構成し、
前記列車時計局は、
任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行う時刻補正部と、
前記補正された基準時刻に基づいて前記車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、
を備え、
前記車両時計局は、
前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、
前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、
を備え、
前記補正情報待ち受け局は、
前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、
を備え、
前記第１の時刻補正情報メッセージおよび前記第２の時刻補正情報メッセージを所定の周期で定期的に送信することを特徴とする時刻同期システム。
【請求項２】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期と、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期とが異なるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
【請求項３】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期が、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期よりも短く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
【請求項４】
前記基準時刻は、ＧＰＳ受信器を通じて取得した時刻情報であることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
【請求項５】
列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期方法であって、
階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、
前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、
前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、
を設定するステップと、
前記列車時計局によりなされるステップとして、
任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行うステップと、
前記補正された基準時刻に基づいて前記車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するステップと、
前記生成された第１の時刻補正情報メッセージを前記車両時計局に送信するステップと、
を含み、
前記車両時計局によりなされるステップとして、
前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージを受信するステップと、
前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うステップと、
前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するステップと、
前記生成された第２の時刻補正情報メッセージを前記補正情報待ち受け局に送信するステップと、
を含み、
前記補正情報待ち受け局によりなされるステップとして、
前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージを受信するステップと、
前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うステップと、
を含み、
前記第１の時刻補正情報メッセージおよび前記第２の時刻補正情報メッセージを所定の周期で定期的に送信することを特徴とする時刻同期方法。
【請求項６】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期と、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期とが異なるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の時刻同期方法。
【請求項７】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期が、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期よりも短く設定されていることを特徴とする請求項５に記載の時刻同期方法。
【請求項８】
前記基準時刻は、ＧＰＳ受信器を通じて取得した時刻情報であることを特徴とする請求項５に記載の時刻同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車に搭載された各種機器間で時刻を同期させる時刻同期システムおよび時刻同期方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の列車では、多数の車載機器（推進制御装置、電源装置、ブレーキ装置、ドア装置、空調装置、トイレ装置、ＡＴＣ装置など）が搭載されている。また、これらの車両搭載機器は、内蔵されたマイコンによる自己診断機能を有するとともに、所要の情報を交換するための車上ネットワーク（車両間ネットワークおよび車両内ネットワーク）によって接続されることが、一般的な構成となっている。【０００３】
このように、最近の列車は、相互に関連して多数の車載機器が動作しているため、故障や異常があった場合、それらの相互の関連を知るための各機器が記録する時刻情報の重要性が増している。このため、多数の車載機器における時刻誤差を所定値以下にする手段、手法が要望されている。【０００４】
なお、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期手法を提供するものではないものの、列車に搭載される計算機システム間の時刻同期を確保する技術を開示した文献が存在する（例えば、特許文献１）。【０００５】
この特許文献１に示される手法では、まず、同期信号を発生する同期信号発生部３が設けられるとともに、同期信号を同期信号発生時刻計測部５と同期信号発生後時間計時部１０に伝えるための接点信号線４が設けられる。同期信号発生時刻計測部５は、同期信号の発生した時刻を時刻計時部２から出力される時刻データに基づき計測し、同期信号発生後時間計時部１０は、同期信号が入力された後の時間を計時する。そして、時刻算出処理部１１が、同期信号発生時刻計測部５で計測した時刻を取り込んで、その取り込んだ時刻に同期信号発生後時間計時部１０が計時した時間を加算することにより、現在時刻を算出することが行われる。【０００６】
【特許文献１】特開平６−２７４２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に示される手法は、列車に搭載された計算機システム間の時刻同期を行うものであり、多数の車載機器に対する時刻同期については考慮されていない。一方、この特許文献１に示される手法を、多数の車載機器が搭載された列車に適用する場合、時刻同期を行わせる側には、少なくとも同期信号発生時刻計測部を具備させる必要があり、時刻同期を行う側には、少なくとも同期信号発生後時間計時部および時刻算出処理部を具備させる必要があるので、装置構成が複雑化し、コストも増加するという問題点がある。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことができる時刻同期システムおよび時刻同期方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる時刻同期システムは、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期システムであって、階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、を構成し、前記列車時計局は、任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行う時刻補正部と、前記補正された基準時刻に基づいて前記車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、を備え、前記車両時計局は、前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、を備え、前記補正情報待ち受け局は、前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、を備え、前記第１の時刻補正情報メッセージおよび前記第２の時刻補正情報メッセージを所定の周期で定期的に送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる時刻同期システムによれば、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、階層構造の最上位に位置付けられ、列車の基準時刻を付与するべく列車内における各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、階層構造の中位に位置付けられ、列車内における各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、階層構造の最下位に位置付けられ、列車時計局および車両時計局の何れにも選択されていない各監視制御装置および車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、がそれぞれ設定され、列車時計局は、任意に取得した時刻情報を基準時刻として自局の時刻補正を適宜行い、車両時計局は、列車時計局から送信された第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行い、補正情報待ち受け局は、車両時計局から送信された第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うようにしているので、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる時刻同期機能を提供する監視制御装置が搭載された列車の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかる時刻同期機能を提供する監視制御装置の構成および接続形態を示す図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかる時刻同期機能の概念を階層構造で示した図である。
【図４】図４は、列車時計局、車両時計局および補正情報待ち受け局の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、列車時計局、車両時計局および補正情報待ち受け局による時刻補正処理の処理フローを示すフローチャートである。
【図６】図６は、車両時計局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期と車載機器に対する時刻補正情報メッセージの送信周期とを異ならせた場合の時刻補正の偏差を説明するための図である。
【符号の説明】
【００１２】
１０  列車
１１  車両群
１２  自動連結器
１４  監視制御装置
１５  ノード装置
１６  コントローラ
１７  伝送路
２１ａ，２１ｂ  コンバータ
２３〜２７  シリアル回線
２８  運転制御台
３０  通信制御装置
３２  電源装置
３４  ブレーキ制御装置
３６  推進制御装置
４０  空調装置
４２  ＡＴＣ装置
４４  ドア装置
４６  トイレ装置
４８  ＧＰＳ受信器
５０  列車時計局
５２  時刻補正部
５４  時刻補正情報メッセージ生成部
６０  車両時計局
６２  時刻補正部
６４  時刻補正情報メッセージ生成部
７０  補正情報待ち受け局
７２  時刻補正部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる時刻同期システムおよび時刻同期方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。【００１４】
（時刻同期機能を有する列車の概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる時刻同期機能を提供する監視制御装置が搭載された列車の概略構成を示す図である。同図に示す例では、２両単位で構成された車両群１１−１（Ｍａｒｒｉｅｄ＿ｐａｉｒ＿１）および車両群１１−２（Ｍａｒｒｉｅｄ＿ｐａｉｒ＿２）が自動連結器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｃｏｕｐｌｅｒ）１２を介して連結された列車１０を構成してなり、列車１０の各車両には、信号変換機能を有するノード装置（Ｎｏｄｅ）１５ならびに、本実施の形態にかかる時刻同期機能を含み、車両内および車両間の通信（列車内の通信）を制御する機能と、各車両内の各種機器の状態を管理する機能と、を有するコントローラ（ＣＮＣ）１６を備えた監視制御装置１４（１４−１，１４−２）が搭載されている。各車両に搭載された監視制御装置１４は、伝送路１７を介して接続され、列車１０における二重系（冗長系）ネットワークである車両間ネットワーク（ＴＮ−１，ＴＮ−２）を構成する。なお、各車両内には、車両間ネットワークとは異なる車両内ネットワーク（ＣＮ）が構成されるが、この車両内ネットワーク（ＣＮ）は、コントローラ１６およびノード装置１５を介して車両間ネットワーク（ＴＮ−１，ＴＮ−２）に接続される。【００１５】
なお、図１およびこれ以降説明する図２では、２両単位で構成される車両群が複数個連結されて構成される列車編成を一例として示しているが、単一構成の車両が複数個連結されて構成される列車編成であっても、本実施の形態にかかる時刻同期装置および時刻同期方法を適用できることは無論である。また、システムの構成についても、車両間ネットワーク（ＴＮ−１，ＴＮ−２）ならびにノード装置１５およびコントローラ１６を二重系で構成する例を示しているが、単系で構成してもよいことは無論である。【００１６】
（監視制御装置の構成）
つぎに、監視制御装置の構成および接続形態について図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態にかかる時刻同期機能を提供する監視制御装置の構成および接続形態を示す図である。図２において、監視制御装置１４は、二重系（主系、従系）の一方を構成するノード装置１５−１、二重系の他方を構成するノード装置１５−２、ノード装置１５−１，１５−２にそれぞれ接続されるコントローラ１６−１，１６−２などを備えて構成される。また、監視制御装置１４には、例えばシリアル回線２３〜２７が構成される。ここで、シリアル回線２３（２３−１，２３−２）は、自動連結器１２に接続され、この自動連結器１２の電気的接点を介して隣接する他の車両群のノード装置との通信を行うためのインタフェースを提供し、シリアル回線２４（２４−１，２４−２）は、同一車両群内の他の車両のノード装置との通信を行うためのインタフェースを提供する。両者はともに、上述した車両間ネットワーク（ＴＮ−１，ＴＮ−２：Ｔｒａｉｎ＿Ｎｅｔｗｏｒｋ）の一通信機能を担う構成部となる。一方、シリアル回線２５は、運転制御台２８への運転制御情報（ブレーキ指令、速度情報、ドアの開閉情報）などを伝送するためのインタフェースを提供し、シリアル回線２６は、ノード装置１５とコントローラ１６とが所定プロトコルで通信を行うためのインタフェースを提供する。また、シリアル回線２７は、例えばＧＰＳ受信器４８に接続される通信制御装置３０の他、電源装置３２、ブレーキ制御装置３４、推進制御装置３６、空調装置４０、自動列車制御（ＡＴＣ）装置４２、ドア装置４４、トイレ装置４６を含む車載機器との間の通信を行うためのインタフェースを提供する。これらのシリアルインタフェースは、上述した車両内ネットワーク（ＣＮ：Ｃａｒ＿Ｎｅｔｗｏｒｋ）内の一通信機能を担う構成部となる。【００１７】
ノード装置１５−１，１５−２はそれぞれ独立した装置であり、ノード装置１５−１は、シリアル回線２３−１，２４−１にそれぞれ接続され、ノード装置１５−２は、シリアル回線２３−２，２４−２にそれぞれ接続される。各ノード装置１５間のデータ伝送には、例えばＨＤＬＣ信号が用いられ、ノード装置１５とコントローラ１６との間のデータ伝送には、例えばイーサネット（登録商標）信号が用いられる。【００１８】
なお、本実施の形態では、ノード装置１５に、信号品質の比較的低い信号が流れる車両間ネットワークと信号品質の比較的高い信号が流れる車両内ネットワークとの間で、安定かつ確実な通信を行うため、これらの信号間の信号変換を行うコンバータ（ＣＯＮＶ）２１ａ，２１ｂを有するように構成しているが、信号品質が問題とならない場合には、これらのコンバータ２１ａ，２１ｂを設ける必要はない。この場合、シリアル回線２３，２４とシリアル回線２６とでは、同一のプロトコルの信号を用いることができる。【００１９】
（時刻同期機能の概念）
つぎに、時刻同期機能の概念について図３の図面を参照して説明する。ここで、図３は、本実施の形態にかかる時刻同期機能の概念を階層構造で示した図である。【００２０】
本実施の形態にかかる時刻同期機能を実行する際、各車両における監視制御装置１４、および監視制御装置１４に接続される車載機器（図２参照）には、所定の地位および、当該地位に応じた役割が与えられる。具体的には、監視制御装置１４には、図３に示すような、階層構造の最上位に位置する列車時計局（１次局）または階層構造の中位に位置する車両時計局（２次局）の地位が与えられる。また、車載機器には、図３に示すような、階層構造の下位に位置する補正情報待ち受け局（３次局）の地位が与えられる。したがって、一つの監視制御装置に列車時計局としての地位が与えられるとき、列車時計局の地位が与えられなかった残りの監視制御装置には、車両時計局の地位が与えられ、監視制御装置に接続される車載機器は全て、補正情報待ち受け局の地位が与えられる。なお、自車両の監視制御装置が列車時計局に割り当てられた場合、当該監視制御装置は、列車時計局（１次局）および車両時計局（２次局）の両者の地位が与えられる。このような地位が与えられた結果、列車時計局（１次局）と車両時計局（２次局）との間の通信は、車両間ネットワーク（ＴＮ）を介して行われ、列車時計局（２次局）と補正情報待ち受け局（３次局）との間の通信は、車両内ネットワーク（ＣＮ）を介して行われることになる。【００２１】
なお、列車時計局および車両時計局としての機能は、監視制御装置１４に具備されるコントローラ１６−１またはコントローラ１６−２のうちの何れか一方が、その機能を果たせばよい。この場合、どちらのコントローラが、列車時計局および／または車両時計局になってもよく、例えば二重冗長系において、主系として動作しているコントローラを選定してもよいし、あるいは処理負荷を分散する意味で従系として動作しているコントローラを選定してもよい。また、コントローラ１６−１またはコントローラ１６−２において、コントローラ１６−１が列車時計局および車両時計局の双方の機能を果たす場合には、コントローラ１６−２は補正情報待ち受け局として位置づけられることになる。【００２２】
（時刻同期機能に基づく動作）
つぎに、時刻同期機能に基づく動作について図４および図５の各図面を参照して説明する。ここで、図４は、列車時計局、車両時計局および補正情報待ち受け局の機能構成を示すブロック図であり、図５は、列車時計局、車両時計局および補正情報待ち受け局による時刻補正処理の処理フローを示すフローチャートである。【００２３】
まず、列車内における監視制御装置の中から「列車時計局」１台を選択・決定する（ステップ１１）。次いで、各車両内における監視制御装置の中から「車両時計局」１台を選択・決定する（ステップＳ１２）。列車時計局は、例えばＧＰＳ受信器４８（図２参照）を通じて時刻情報を取得し、取得した時刻を基準時刻として自身の時刻補正を行うとともに、時刻補正に必要な補正情報を含ませたメッセージ（以下「第１の時刻補正情報メッセージ」という）を生成して車両時計局に送信する（ステップＳ１３）。この処理は、列車時計局５０における時刻補正部５２および時刻補正情報メッセージ生成部５４にて実行される（図４参照）。列車時計局からの第１の時刻補正情報メッセージを受信した車両時計局は、自局の時刻補正を実施するとともに（ステップＳ１４）、補正情報待ち受け局に送信するための時刻補正情報メッセージ（以下「第２の時刻補正情報メッセージ」という）を生成して当該補正情報待ち受け局に送信する（ステップＳ１５）。この処理は、車両時計局６０における時刻補正部６２および時刻補正情報メッセージ生成部６４にて実行される（図４参照）。車両時計局からの第２の時刻補正情報メッセージを受信した補正情報待ち受け局は、自局の時刻補正を実施する（ステップＳ１６）。この処理は、補正情報待ち受け局７０における時刻補正部７２にて実行される（図４参照）。その後、上記ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理が、一定周期で繰り返されることにより、列車内に存在する時計機能を有する全ての機器に対する時刻補正が定期的に実行される。【００２４】
なお、上記の処理において、列車時計局から車両時計局に対して送信される時刻補正情報メッセージおよび車両時計局から補正情報待ち受け局に対して送信される時刻補正情報メッセージに含まれる補正情報としては、受信側において時刻補正を行うことができる情報であればどのような情報であっても構わない。最も簡単な例であれば、基準時刻そのものを送信することができる。【００２５】
また、本実施の形態では、列車時計局が行う時刻補正および時刻補正情報メッセージの生成処理として、ＧＰＳ受信器からの情報を用いる場合を一例として示したが、ＧＰＳ受信器以外から取得した時刻情報を用いることでもよく、例えば放送局や電波時計などの時刻情報や、不図示の手動入力装置からの入力情報などを用いてもよい。【００２６】
また、上記のステップＳ１３，Ｓ１５の各処理では、列車時計局から車両時計局に対して時刻補正情報メッセージを送信する周期、および車両時計局から補正情報待ち受け局に対して時刻補正情報メッセージを送信する周期を同一としているが、車両間ネットワークおよび車両内ネットワークに流れるメッセージの量（特に、車両内ネットワーク）を削減するため、あるいは車両時計局の負荷を軽減するため、これらの周期を異ならせるようにしてもよい。【００２７】
図６は、車両時計局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期と、補正情報待ち受け局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期とを異ならせた場合の時刻補正の偏差を説明するための図であり、より詳細には、車両時計局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期を１０ｍｓとし、補正情報待ち受け局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期を１００ｍｓとした場合を示している。【００２８】
図６において、列車時計局は車両時計局に対して１０ｍｓの周期間隔で時刻補正情報メッセージを送信する。この場合、伝送時間を無視すれば（※伝送時間は短いので無視することが可能）、列車時計局と車両時計局との間における時刻補正の偏差は、最大で１０ｍｓとなる。一方、車両時計局は補正情報待ち受け局に対して１００ｍｓの周期間隔で時刻補正情報メッセージを送信する。この場合、伝送時間を無視すれば、車両時計局と補正情報待ち受け局との間における時刻補正の偏差は、最大で１００ｍｓとなる。その結果、列車時計局と補正情報待ち受け局との間における時刻補正の偏差は、最大で１１０ｍｓ（＝１０＋１００）となる。なお、この１１０ｍｓという時刻偏差は最大の偏差を表すものであり、一定周期で定期的に時刻補正を行うことにより、実際の時刻偏差を１１０ｍｓ以下に抑え込むことが可能となる。【００２９】
なお、時刻補正の際に、時差や、サマータイム（デイタイム）などを考慮する必要がある場合には、送信側（列車時計局）において、これらの情報が付加された時刻補正情報メッセージを作成し、送信するようにしてもよい。また、基準時刻を送信し、受信側において、地域情報やカレンダー情報などを参照し、所望する時刻に変換するようにしてもよい。【００３０】
以上説明したように、本実施の形態にかかる時刻同期システムによれば、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、階層構造の最上位に位置付けられ、列車の基準時刻を付与するべく列車内における各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、階層構造の中位に位置付けられ、列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、がそれぞれ設定されるとともに、その他の機器は階層構造の最下位に位置付けられる補正情報待ち受け局として設定され、列車時計局は、任意に取得した時刻情報を基準時刻として自局の時刻補正を適宜行い、車両時計局は、列車時計局から送信された第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行い、補正情報待ち受け局は、車両時計局から送信された第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うようにしているので、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことが可能となる。【００３１】
また、本実施の形態にかかる時刻同期方法によれば、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび各車両に搭載される車載機器と各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、階層構造の最上位に位置付けられ、列車の基準時刻を付与するべく列車内における各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、階層構造の中位に位置付けられ、列車内における各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、階層構造の最下位に位置付けられ、列車時計局および車両時計局の何れにも選択されていない各監視制御装置および車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、がそれぞれ設定され、列車時計局によりなされるステップとして、任意に取得した時刻情報を基準時刻として自局の時刻補正を適宜行い、補正された基準時刻に基づいて車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成し、生成された第１の時刻補正情報メッセージを車両時計局に送信し、また、車両時計局によりなされるステップとして、列車時計局から送信された第１の時刻補正情報メッセージを受信し、第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行い、補正された自局の時刻に基づいて補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成し、生成された第２の時刻補正情報メッセージを補正情報待ち受け局に送信し、また、補正情報待ち受け局によりなされるステップとして、車両時計局から送信された第２の時刻補正情報メッセージを受信し、第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うようにしているので、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことが可能となる。【００３２】
また、本実施の形態にかかる時刻同期装置および時刻同期方法によれば、車両間ネットワークおよび車両内ネットワークという階層的ネットワークでの周期的なメッセージ交換を行っているので、補正対象の車載機器における時刻誤差が伝送遅れ時間と時刻データの分解能によって決定される。その結果、車載機器における時刻誤差のバラツキが小さくなり、車両内および列車内の各機器における時刻誤差が均一化されるという効果が得られる。なお、この効果は、車載機器に故障や異常が発生した場合の解析に、非常に有効となる。【００３３】
なお、階層的ネットワークでの周期的なメッセージ交換は、一般的な監視制御装置が基本的に備えている機能である。このため、本実施の形態にかかる時刻補正機能の構築に際し、構成部の追加や、大がかりなソフト改修等は不要であり、コストの増加を抑制可能なシステム構成とすることができる。【００３４】
また、列車における車両の分離・併結あるいは車載機器における起動・停止などに伴って、ネットワークに接続される機器の構成がダイナミックに変更されることもあるが、このような場合であっても、上記した処理手順を変更する必要はない。このため、処理の複雑さを生じさせない簡易なシステム構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかる列車の時刻同期システムおよび時刻同期方法は、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことができる発明として有用である。
【図１】
2009069329.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月16日(2009.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期システムであって、
階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、
前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、
前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、
を構成し、
前記列車時計局は、
任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行う時刻補正部と、
前記補正された基準時刻に基づき、全ての前記車両時計局を対象とし、当該全ての車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、
を備え、
前記車両時計局は、
前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、
前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、
を備え、
前記補正情報待ち受け局は、
前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、
を備え、
前記第１の時刻補正情報メッセージおよび前記第２の時刻補正情報メッセージを所定の周期で定期的に送信することを特徴とする時刻同期システム。
【請求項２】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期と、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期とが異なるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
【請求項３】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期が、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期よりも短く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
【請求項４】
前記基準時刻は、ＧＰＳ受信器を通じて取得した時刻情報であることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
【請求項５】
列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期方法であって、
階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、
前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、
前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、
を設定するステップと、
前記列車時計局によりなされるステップとして、
任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行うステップと、
前記補正された基準時刻に基づき、全ての前記車両時計局を対象とし、当該全ての車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するステップと、
前記生成された第１の時刻補正情報メッセージを前記車両時計局に送信するステップと、
を含み、
前記車両時計局によりなされるステップとして、
前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージを受信するステップと、
前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うステップと、
前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するステップと、
前記生成された第２の時刻補正情報メッセージを前記補正情報待ち受け局に送信するステップと、
を含み、
前記補正情報待ち受け局によりなされるステップとして、
前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージを受信するステップと、
前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うステップと、
を含み、
前記第１の時刻補正情報メッセージおよび前記第２の時刻補正情報メッセージを所定の周期で定期的に送信することを特徴とする時刻同期方法。
【請求項６】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期と、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期とが異なるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の時刻同期方法。
【請求項７】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期が、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期よりも短く設定されていることを特徴とする請求項５に記載の時刻同期方法。
【請求項８】
前記基準時刻は、ＧＰＳ受信器を通じて取得した時刻情報であることを特徴とする請求項５に記載の時刻同期方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車に搭載された各種機器間で時刻を同期させる時刻同期システムおよび時刻同期方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の列車では、多数の車載機器（推進制御装置、電源装置、ブレーキ装置、ドア装置、空調装置、トイレ装置、ＡＴＣ装置など）が搭載されている。また、これらの車両搭載機器は、内蔵されたマイコンによる自己診断機能を有するとともに、所要の情報を交換するための車上ネットワーク（車両間ネットワークおよび車両内ネットワーク）によって接続されることが、一般的な構成となっている。
【０００３】
このように、最近の列車は、相互に関連して多数の車載機器が動作しているため、故障や異常があった場合、それらの相互の関連を知るための各機器が記録する時刻情報の重要性が増している。このため、多数の車載機器における時刻誤差を所定値以下にする手段、手法が要望されている。
【０００４】
なお、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期手法を提供するものではないものの、列車に搭載される計算機システム間の時刻同期を確保する技術を開示した文献が存在する（例えば、特許文献１）。
【０００５】
この特許文献１に示される手法では、まず、同期信号を発生する同期信号発生部３が設けられるとともに、同期信号を同期信号発生時刻計測部５と同期信号発生後時間計時部１０に伝えるための接点信号線４が設けられる。同期信号発生時刻計測部５は、同期信号の発生した時刻を時刻計時部２から出力される時刻データに基づき計測し、同期信号発生後時間計時部１０は、同期信号が入力された後の時間を計時する。そして、時刻算出処理部１１が、同期信号発生時刻計測部５で計測した時刻を取り込んで、その取り込んだ時刻に同期信号発生後時間計時部１０が計時した時間を加算することにより、現在時刻を算出することが行われる。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２７４２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に示される手法は、列車に搭載された計算機システム間の時刻同期を行うものであり、多数の車載機器に対する時刻同期については考慮されていない。一方、この特許文献１に示される手法を、多数の車載機器が搭載された列車に適用する場合、時刻同期を行わせる側には、少なくとも同期信号発生時刻計測部を具備させる必要があり、時刻同期を行う側には、少なくとも同期信号発生後時間計時部および時刻算出処理部を具備させる必要があるので、装置構成が複雑化し、コストも増加するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことができる時刻同期システムおよび時刻同期方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる時刻同期システムは、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期システムであって、階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、を構成し、前記列車時計局は、任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行う時刻補正部と、前記補正された基準時刻に基づき、全ての前記車両時計局を対象とし、当該全ての車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、を備え、前記車両時計局は、前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、を備え、前記補正情報待ち受け局は、前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、を備え、前記第１の時刻補正情報メッセージおよび前記第２の時刻補正情報メッセージを所定の周期で定期的に送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる時刻同期システムによれば、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、階層構造の最上位に位置付けられ、列車の基準時刻を付与するべく列車内における各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、階層構造の中位に位置付けられ、列車内における各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、階層構造の最下位に位置付けられ、列車時計局および車両時計局の何れにも選択されていない各監視制御装置および車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、がそれぞれ設定され、列車時計局は、任意に取得した時刻情報を基準時刻として自局の時刻補正を適宜行い、車両時計局は、全ての車両時計局を対象とし、当該全ての車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを列車時計局から受信して自局の時刻補正を行い、補正情報待ち受け局は、車両時計局から送信された第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うようにしているので、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる時刻同期システムおよび時刻同期方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（時刻同期機能を有する列車の概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる時刻同期機能を提供する監視制御装置が搭載された列車の概略構成を示す図である。同図に示す例では、２両単位で構成された車両群１１−１（Ｍａｒｒｉｅｄ＿ｐａｉｒ＿１）および車両群１１−２（Ｍａｒｒｉｅｄ＿ｐａｉｒ＿２）が自動連結器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｃｏｕｐｌｅｒ）１２を介して連結された列車１０を構成してなり、列車１０の各車両には、信号変換機能を有するノード装置（Ｎｏｄｅ）１５ならびに、本実施の形態にかかる時刻同期機能を含み、車両内および車両間の通信（列車内の通信）を制御する機能と、各車両内の各種機器の状態を管理する機能と、を有するコントローラ（ＣＮＣ）１６を備えた監視制御装置１４（１４−１，１４−２）が搭載されている。各車両に搭載された監視制御装置１４は、伝送路１７を介して接続され、列車１０における二重系（冗長系）ネットワークである車両間ネットワーク（ＴＮ−１，ＴＮ−２）を構成する。なお、各車両内には、車両間ネットワークとは異なる車両内ネットワーク（ＣＮ）が構成されるが、この車両内ネットワーク（ＣＮ）は、コントローラ１６およびノード装置１５を介して車両間ネットワーク（ＴＮ−１，ＴＮ−２）に接続される。
【００１３】
なお、図１およびこれ以降説明する図２では、２両単位で構成される車両群が複数個連結されて構成される列車編成を一例として示しているが、単一構成の車両が複数個連結されて構成される列車編成であっても、本実施の形態にかかる時刻同期装置および時刻同期方法を適用できることは無論である。また、システムの構成についても、車両間ネットワーク（ＴＮ−１，ＴＮ−２）ならびにノード装置１５およびコントローラ１６を二重系で構成する例を示しているが、単系で構成してもよいことは無論である。
【００１４】
（監視制御装置の構成）
つぎに、監視制御装置の構成および接続形態について図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態にかかる時刻同期機能を提供する監視制御装置の構成および接続形態を示す図である。図２において、監視制御装置１４は、二重系（主系、従系）の一方を構成するノード装置１５−１、二重系の他方を構成するノード装置１５−２、ノード装置１５−１，１５−２にそれぞれ接続されるコントローラ１６−１，１６−２などを備えて構成される。また、監視制御装置１４には、例えばシリアル回線２３〜２７が構成される。ここで、シリアル回線２３（２３−１，２３−２）は、自動連結器１２に接続され、この自動連結器１２の電気的接点を介して隣接する他の車両群のノード装置との通信を行うためのインタフェースを提供し、シリアル回線２４（２４−１，２４−２）は、同一車両群内の他の車両のノード装置との通信を行うためのインタフェースを提供する。両者はともに、上述した車両間ネットワーク（ＴＮ−１，ＴＮ−２：Ｔｒａｉｎ＿Ｎｅｔｗｏｒｋ）の一通信機能を担う構成部となる。一方、シリアル回線２５は、運転制御台２８への運転制御情報（ブレーキ指令、速度情報、ドアの開閉情報）などを伝送するためのインタフェースを提供し、シリアル回線２６は、ノード装置１５とコントローラ１６とが所定プロトコルで通信を行うためのインタフェースを提供する。また、シリアル回線２７は、例えばＧＰＳ受信器４８に接続される通信制御装置３０の他、電源装置３２、ブレーキ制御装置３４、推進制御装置３６、空調装置４０、自動列車制御（ＡＴＣ）装置４２、ドア装置４４、トイレ装置４６を含む車載機器との間の通信を行うためのインタフェースを提供する。これらのシリアルインタフェースは、上述した車両内ネットワーク（ＣＮ：Ｃａｒ＿Ｎｅｔｗｏｒｋ）内の一通信機能を担う構成部となる。
【００１５】
ノード装置１５−１，１５−２はそれぞれ独立した装置であり、ノード装置１５−１は、シリアル回線２３−１，２４−１にそれぞれ接続され、ノード装置１５−２は、シリアル回線２３−２，２４−２にそれぞれ接続される。各ノード装置１５間のデータ伝送には、例えばＨＤＬＣ信号が用いられ、ノード装置１５とコントローラ１６との間のデータ伝送には、例えばイーサネット（登録商標）信号が用いられる。
【００１６】
なお、本実施の形態では、ノード装置１５に、信号品質の比較的低い信号が流れる車両間ネットワークと信号品質の比較的高い信号が流れる車両内ネットワークとの間で、安定かつ確実な通信を行うため、これらの信号間の信号変換を行うコンバータ（ＣＯＮＶ）２１ａ，２１ｂを有するように構成しているが、信号品質が問題とならない場合には、これらのコンバータ２１ａ，２１ｂを設ける必要はない。この場合、シリアル回線２３，２４とシリアル回線２６とでは、同一のプロトコルの信号を用いることができる。
【００１７】
（時刻同期機能の概念）
つぎに、時刻同期機能の概念について図３の図面を参照して説明する。ここで、図３は、本実施の形態にかかる時刻同期機能の概念を階層構造で示した図である。
【００１８】
本実施の形態にかかる時刻同期機能を実行する際、各車両における監視制御装置１４、および監視制御装置１４に接続される車載機器（図２参照）には、所定の地位および、当該地位に応じた役割が与えられる。具体的には、監視制御装置１４には、図３に示すような、階層構造の最上位に位置する列車時計局（１次局）または階層構造の中位に位置する車両時計局（２次局）の地位が与えられる。また、車載機器には、図３に示すような、階層構造の下位に位置する補正情報待ち受け局（３次局）の地位が与えられる。したがって、一つの監視制御装置に列車時計局としての地位が与えられるとき、列車時計局の地位が与えられなかった残りの監視制御装置には、車両時計局の地位が与えられ、監視制御装置に接続される車載機器は全て、補正情報待ち受け局の地位が与えられる。なお、自車両の監視制御装置が列車時計局に割り当てられた場合、当該監視制御装置は、列車時計局（１次局）および車両時計局（２次局）の両者の地位が与えられる。このような地位が与えられた結果、列車時計局（１次局）と車両時計局（２次局）との間の通信は、車両間ネットワーク（ＴＮ）を介して行われ、列車時計局（２次局）と補正情報待ち受け局（３次局）との間の通信は、車両内ネットワーク（ＣＮ）を介して行われることになる。
【００１９】
なお、列車時計局および車両時計局としての機能は、監視制御装置１４に具備されるコントローラ１６−１またはコントローラ１６−２のうちの何れか一方が、その機能を果たせばよい。この場合、どちらのコントローラが、列車時計局および／または車両時計局になってもよく、例えば二重冗長系において、主系として動作しているコントローラを選定してもよいし、あるいは処理負荷を分散する意味で従系として動作しているコントローラを選定してもよい。また、コントローラ１６−１またはコントローラ１６−２において、コントローラ１６−１が列車時計局および車両時計局の双方の機能を果たす場合には、コントローラ１６−２は補正情報待ち受け局として位置づけられることになる。
【００２０】
（時刻同期機能に基づく動作）
つぎに、時刻同期機能に基づく動作について図４および図５の各図面を参照して説明する。ここで、図４は、列車時計局、車両時計局および補正情報待ち受け局の機能構成を示すブロック図であり、図５は、列車時計局、車両時計局および補正情報待ち受け局による時刻補正処理の処理フローを示すフローチャートである。
【００２１】
まず、列車内における監視制御装置の中から「列車時計局」１台を選択・決定する（ステップ１１）。次いで、各車両内における監視制御装置の中から「車両時計局」１台を選択・決定する（ステップＳ１２）。列車時計局は、例えばＧＰＳ受信器４８（図２参照）を通じて時刻情報を取得し、取得した時刻を基準時刻として自身の時刻補正を行うとともに、時刻補正に必要な補正情報を含ませたメッセージ（以下「第１の時刻補正情報メッセージ」という）を生成して車両時計局に送信する（ステップＳ１３）。この処理は、列車時計局５０における時刻補正部５２および時刻補正情報メッセージ生成部５４にて実行される（図４参照）。列車時計局からの第１の時刻補正情報メッセージを受信した車両時計局は、自局の時刻補正を実施するとともに（ステップＳ１４）、補正情報待ち受け局に送信するための時刻補正情報メッセージ（以下「第２の時刻補正情報メッセージ」という）を生成して当該補正情報待ち受け局に送信する（ステップＳ１５）。この処理は、車両時計局６０における時刻補正部６２および時刻補正情報メッセージ生成部６４にて実行される（図４参照）。車両時計局からの第２の時刻補正情報メッセージを受信した補正情報待ち受け局は、自局の時刻補正を実施する（ステップＳ１６）。この処理は、補正情報待ち受け局７０における時刻補正部７２にて実行される（図４参照）。その後、上記ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理が、一定周期で繰り返されることにより、列車内に存在する時計機能を有する全ての機器に対する時刻補正が定期的に実行される。
【００２２】
なお、上記の処理において、列車時計局から車両時計局に対して送信される時刻補正情報メッセージおよび車両時計局から補正情報待ち受け局に対して送信される時刻補正情報メッセージに含まれる補正情報としては、受信側において時刻補正を行うことができる情報であればどのような情報であっても構わない。最も簡単な例であれば、基準時刻そのものを送信することができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、列車時計局が行う時刻補正および時刻補正情報メッセージの生成処理として、ＧＰＳ受信器からの情報を用いる場合を一例として示したが、ＧＰＳ受信器以外から取得した時刻情報を用いることでもよく、例えば放送局や電波時計などの時刻情報や、不図示の手動入力装置からの入力情報などを用いてもよい。
【００２４】
また、上記のステップＳ１３，Ｓ１５の各処理では、列車時計局から車両時計局に対して時刻補正情報メッセージを送信する周期、および車両時計局から補正情報待ち受け局に対して時刻補正情報メッセージを送信する周期を同一としているが、車両間ネットワークおよび車両内ネットワークに流れるメッセージの量（特に、車両内ネットワーク）を削減するため、あるいは車両時計局の負荷を軽減するため、これらの周期を異ならせるようにしてもよい。
【００２５】
図６は、車両時計局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期と、補正情報待ち受け局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期とを異ならせた場合の時刻補正の偏差を説明するための図であり、より詳細には、車両時計局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期を１０ｍｓとし、補正情報待ち受け局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期を１００ｍｓとした場合を示している。
【００２６】
図６において、列車時計局は車両時計局に対して１０ｍｓの周期間隔で時刻補正情報メッセージを送信する。この場合、伝送時間を無視すれば（※伝送時間は短いので無視することが可能）、列車時計局と車両時計局との間における時刻補正の偏差は、最大で１０ｍｓとなる。一方、車両時計局は補正情報待ち受け局に対して１００ｍｓの周期間隔で時刻補正情報メッセージを送信する。この場合、伝送時間を無視すれば、車両時計局と補正情報待ち受け局との間における時刻補正の偏差は、最大で１００ｍｓとなる。その結果、列車時計局と補正情報待ち受け局との間における時刻補正の偏差は、最大で１１０ｍｓ（＝１０＋１００）となる。なお、この１１０ｍｓという時刻偏差は最大の偏差を表すものであり、一定周期で定期的に時刻補正を行うことにより、実際の時刻偏差を１１０ｍｓ以下に抑え込むことが可能となる。
【００２７】
なお、時刻補正の際に、時差や、サマータイム（デイタイム）などを考慮する必要がある場合には、送信側（列車時計局）において、これらの情報が付加された時刻補正情報メッセージを作成し、送信するようにしてもよい。また、基準時刻を送信し、受信側において、地域情報やカレンダー情報などを参照し、所望する時刻に変換するようにしてもよい。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態にかかる時刻同期システムによれば、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、階層構造の最上位に位置付けられ、列車の基準時刻を付与するべく列車内における各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、階層構造の中位に位置付けられ、列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、がそれぞれ設定されるとともに、その他の機器は階層構造の最下位に位置付けられる補正情報待ち受け局として設定され、列車時計局は、任意に取得した時刻情報を基準時刻として自局の時刻補正を適宜行い、車両時計局は、列車時計局から送信された第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行い、補正情報待ち受け局は、車両時計局から送信された第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うようにしているので、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことが可能となる。
【００２９】
また、本実施の形態にかかる時刻同期方法によれば、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび各車両に搭載される車載機器と各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、階層構造の最上位に位置付けられ、列車の基準時刻を付与するべく列車内における各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、階層構造の中位に位置付けられ、列車内における各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、階層構造の最下位に位置付けられ、列車時計局および車両時計局の何れにも選択されていない各監視制御装置および車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、がそれぞれ設定され、列車時計局によりなされるステップとして、任意に取得した時刻情報を基準時刻として自局の時刻補正を適宜行い、補正された基準時刻に基づいて車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成し、生成された第１の時刻補正情報メッセージを車両時計局に送信し、また、車両時計局によりなされるステップとして、列車時計局から送信された第１の時刻補正情報メッセージを受信し、第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行い、補正された自局の時刻に基づいて補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成し、生成された第２の時刻補正情報メッセージを補正情報待ち受け局に送信し、また、補正情報待ち受け局によりなされるステップとして、車両時計局から送信された第２の時刻補正情報メッセージを受信し、第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うようにしているので、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことが可能となる。
【００３０】
また、本実施の形態にかかる時刻同期装置および時刻同期方法によれば、車両間ネットワークおよび車両内ネットワークという階層的ネットワークでの周期的なメッセージ交換を行っているので、補正対象の車載機器における時刻誤差が伝送遅れ時間と時刻データの分解能によって決定される。その結果、車載機器における時刻誤差のバラツキが小さくなり、車両内および列車内の各機器における時刻誤差が均一化されるという効果が得られる。なお、この効果は、車載機器に故障や異常が発生した場合の解析に、非常に有効となる。
【００３１】
なお、階層的ネットワークでの周期的なメッセージ交換は、一般的な監視制御装置が基本的に備えている機能である。このため、本実施の形態にかかる時刻補正機能の構築に際し、構成部の追加や、大がかりなソフト改修等は不要であり、コストの増加を抑制可能なシステム構成とすることができる。
【００３２】
また、列車における車両の分離・併結あるいは車載機器における起動・停止などに伴って、ネットワークに接続される機器の構成がダイナミックに変更されることもあるが、このような場合であっても、上記した処理手順を変更する必要はない。このため、処理の複雑さを生じさせない簡易なシステム構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる列車の時刻同期システムおよび時刻同期方法は、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことができる発明として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる時刻同期機能を提供する監視制御装置が搭載された列車の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかる時刻同期機能を提供する監視制御装置の構成および接続形態を示す図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかる時刻同期機能の概念を階層構造で示した図である。
【図４】図４は、列車時計局、車両時計局および補正情報待ち受け局の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、列車時計局、車両時計局および補正情報待ち受け局による時刻補正処理の処理フローを示すフローチャートである。
【図６】図６は、車両時計局に対する時刻補正情報メッセージの送信周期と車載機器に対する時刻補正情報メッセージの送信周期とを異ならせた場合の時刻補正の偏差を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  列車
１１  車両群
１２  自動連結器
１４  監視制御装置
１５  ノード装置
１６  コントローラ
１７  伝送路
２１ａ，２１ｂ  コンバータ
２３〜２７  シリアル回線
２８  運転制御台
３０  通信制御装置
３２  電源装置
３４  ブレーキ制御装置
３６  推進制御装置
４０  空調装置
４２  ＡＴＣ装置
４４  ドア装置
４６  トイレ装置
４８  ＧＰＳ受信器
５０  列車時計局
５２  時刻補正部
５４  時刻補正情報メッセージ生成部
６０  車両時計局
６２  時刻補正部
６４  時刻補正情報メッセージ生成部
７０  補正情報待ち受け局
７２  時刻補正部
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月10日(2009.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期システムであって、
階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、
前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、
前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、
を構成し、
前記列車時計局は、
任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行う時刻補正部と、
前記補正された基準時刻に基づき、全ての前記車両時計局を対象とし、当該全ての車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、
を備え、
前記車両時計局は、
前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、
前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、
を備え、
前記補正情報待ち受け局は、
前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、
を備え、
前記第１および第２の時刻補正情報メッセージは、当該第１の時刻補正情報メッセージの送信周期と当該第２の時刻補正情報メッセージの送信周期の和が所望する時刻偏差となるように一定周期で定期的に送信されることを特徴とする時刻同期システム。
【請求項２】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期が、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期よりも短く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
【請求項３】
前記基準時刻は、ＧＰＳ受信器を通じて取得した時刻情報であることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
【請求項４】
列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期方法であって、
階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、
前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、
前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、
を設定するステップと、
前記列車時計局によりなされるステップとして、
任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行うステップと、
前記補正された基準時刻に基づき、全ての前記車両時計局を対象とし、当該全ての車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するステップと、
前記生成された第１の時刻補正情報メッセージを前記車両時計局に送信するステップと、
を含み、
前記車両時計局によりなされるステップとして、
前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージを受信するステップと、
前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うステップと、
前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するステップと、
前記生成された第２の時刻補正情報メッセージを前記補正情報待ち受け局に送信するステップと、
を含み、
前記補正情報待ち受け局によりなされるステップとして、
前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージを受信するステップと、
前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行うステップと、
を含み、
前記第１および第２の時刻補正情報メッセージは、当該第１の時刻補正情報メッセージの送信周期と当該第２の時刻補正情報メッセージの送信周期の和が所望する時刻偏差となるように一定周期で定期的に送信されることを特徴とする時刻同期方法。
【請求項５】
前記第１の時刻補正情報メッセージの送信周期が、前記第２の時刻補正情報メッセージの送信周期よりも短く設定されていることを特徴とする請求項４に記載の時刻同期方法。
【請求項６】
前記基準時刻は、ＧＰＳ受信器を通じて取得した時刻情報であることを特徴とする請求項４に記載の時刻同期方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる時刻同期システムは、列車を構成する各車両ごとに配置される監視制御装置同士を結ぶ車両間ネットワークおよび前記各車両に搭載される車載機器と前記各監視制御装置とを結ぶ車両内ネットワークにおけるそれぞれの通信機能を活用し、前記各監視制御装置同士および前記各監視制御装置と前記車載機器との間の時刻同期をとる時刻同期システムであって、階層構造の最上位に位置付けられ、前記列車の基準時刻を付与するべく前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された列車時計局と、前記階層構造の中位に位置付けられ、前記列車内における前記各監視制御装置の中から選択された車両時計局と、前記階層構造の最下位に位置付けられ、前記列車時計局および前記車両時計局の何れにも選択されていない前記各監視制御装置および前記車載機器をもって構成される補正情報待ち受け局と、を構成し、前記列車時計局は、任意に取得した時刻情報を前記基準時刻として自局の時刻補正を適宜行う時刻補正部と、前記補正された基準時刻に基づき、全ての前記車両時計局を対象とし、当該全ての車両時計局に時刻補正を行わせるための第１の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、を備え、前記車両時計局は、前記列車時計局から送信された前記第１の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、前記補正された自局の時刻に基づいて前記補正情報待ち受け局に時刻補正を行わせるための第２の時刻補正情報メッセージを生成するメッセージ生成部と、を備え、前記補正情報待ち受け局は、前記車両時計局から送信された前記第２の時刻補正情報メッセージに基づいて自局の時刻補正を行う時刻補正部と、を備え、前記第１および第２の時刻補正情報メッセージは、当該第１の時刻補正情報メッセージの送信周期と当該第２の時刻補正情報メッセージの送信周期の和が所望する時刻偏差となるように一定周期で定期的に送信されることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明にかかる時刻同期システムによれば、列車に搭載される多数の車載機器に対する時刻同期を簡易かつ確実に行うことができるという効果が得られる。
【国際調査報告】
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