(57)【要約】中継装置１及び車両監視制御装置２が、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間を含むメッセージの通信周期に応じた通信許容期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って通信サイクルを管理する通信サイクル管理部１１１，２１１を備え、通信サイクル管理部１１１，２１１により管理された通信サイクルで通信する。
2009075068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ごとに搭載された通信装置を備えた列車用通信システムにおいて、
前記通信装置は、
周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、前記通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、
前記通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信を行うことを特徴とする列車用通信システム。
【請求項２】
アイドル期間の期間長は、通信装置間のメッセージ送信に要した最長時間であることを特徴とする請求項１記載の列車用通信システム。
【請求項３】
編成ごとの車両の少なくとも１つに搭載され、通信装置間の通信を中継する中継装置を備え、
前記中継装置は、
周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、前記通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、
前記通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで前記通信装置間の通信を中継し、
アイドル期間の期間長は、隣り合う中継装置間でメッセージを送信するのに要する時間と、直接接続された中継装置と通信装置との間でメッセージを送信するのに要する時間とのうち、いずれか大きい方よりも大きい時間であることを特徴とする請求項１記載の列車用通信システム。
【請求項４】
伝送制御局として動作する通信装置は、
通信サイクルの開始時点で、伝送従属局として動作する通信装置に対し、サイクル情報を含むサイクル開始メッセージを送信すると共に、前記通信サイクルの開始時点から計時した経過時間を基準として前記通信サイクルで通信を行い、
前記伝送従属局として動作する通信装置は、
前記サイクル開始メッセージの受信時点で、前記サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルでの通信を開始すると共に、前記サイクル開始メッセージの受信時点から計時した経過時間を基準として前記通信サイクルで通信を行うことを特徴とする請求項１記載の列車用通信システム。
【請求項５】
編成内の中継装置と通信装置との間を接続する編成内伝送路と、中継装置間を接続する編成間伝送路との間で異なる通信プロトコルを設定し、
中継装置は、前記編成内伝送路と前記編成内伝送路の間での通信を中継するにあたり、各伝送路に対応した通信プロトコルに変換するプロトコル変換部を備えたことを特徴とする請求項３記載の列車用通信システム。
【請求項６】
伝送制御局として動作する通信装置は、
通信サイクルの開始時点で、中継装置及び伝送従属局として動作する通信装置に対し、サイクル情報を含むサイクル開始メッセージを送信すると共に、前記通信サイクルの開始時点から計時した経過時間を基準として前記通信サイクルで通信を行い、
前記中継装置及び前記伝送従属局として動作する通信装置は、
前記サイクル開始メッセージの受信時点で、前記サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルでの通信を開始すると共に、前記サイクル開始メッセージの受信時点から計時した経過時間を基準として前記通信サイクルで通信を行うことを特徴とする請求項３記載の列車用通信システム。
【請求項７】
通信装置及び中継装置は、通信サイクルの最初の期間を、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間とすることを特徴とする請求項３記載の列車用通信システム。
【請求項８】
通信装置及び中継装置は、伝送制御局として動作する伝送制御局モード、サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルで伝送従属局として動作する通常モード、及び、自装置に予め記憶したサイクル情報に従った通信サイクルで伝送従属局として動作する自律モードのうち、いずれかのモード遷移直後の最初の期間を、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間とすることを特徴とする請求項３記載の列車用通信システム。
【請求項９】
通信サイクル管理部は、
サイクル開始メッセージの送信元を示す送信元識別子を格納する記憶部を備え、
前記記憶部に格納された送信元識別子の送信元から受信したサイクル開始メッセージのサイクル情報に従って通信サイクルを管理し、
前記記憶部に格納された送信元識別子に一致する送信元から受信したサイクル開始メッセージに伝送制御局の変更を示す情報が設定されている場合、又は、サイクル開始メッセージが所定期間受信されなかった場合、前記記憶部の送信元識別子を消去し、前記記憶部に送信元識別子を格納すべき新たな送信元からサイクル開始メッセージを受信するまで、自装置に予め記憶したサイクル情報に従って通信サイクルを管理することを特徴とする請求項４記載の列車用通信システム。
【請求項１０】
伝送制御局として動作する通信装置の通信サイクル管理部は、通信するメッセージの種別、通信周期、及び期間長が設定される期間を、通信サイクルを区分する期間として規定することを特徴とする請求項１記載の列車用通信システム。
【請求項１１】
車両ごとに搭載された通信装置において、
周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間を含むメッセージの通信周期に応じた通信許容期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、前記通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、
前記通信装置間で通信するにあたり、前記通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信することを特徴とする通信装置。
【請求項１２】
編成ごとの車両の少なくとも１つに搭載され、請求項１記載の通信装置間の通信を中継する中継装置において、
周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間を含むメッセージの通信周期に応じた通信許容期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、前記通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、
前記通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで前記通信装置間の通信を中継することを特徴とする中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両の車上ネットワークを介して通信する列車用通信システム、これを構成する通信装置及び中継装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両では、車両監視制御装置が各車両に分散配置されており、車両監視制御装置によって車両機器が監視制御されている。また、車両の編成単位で中継装置が配置される。鉄道車両の車上ネットワークは、中継装置間、及び中継装置と車両監視制御装置との間を通信接続することによって構成される。車両監視制御装置同士が、車上ネットワークを介して互いの監視制御データを共有することにより、高度な走行制御や故障診断機能を実現することができる。【０００３】
車両監視制御装置間の通信には、例えば各種機器への指令値の伝達や機器の状態値の参照等のようにリアルタイム性が要求され、周期的に発生するものがある。また、記録している故障診断結果やイベントログ等をダウンロードする場合のように、リアルタイム性が要求されず、非周期的に発生するものもある。ここで、リアルタイム性が要求されない後者の通信が継続中にリアルタイム性が要求される前者の通信が発生すると、後者の通信が前者の通信のリアルタイム性を損ねる可能性がある。【０００４】
リアルタイム性が要求される車両監視制御装置間の通信に支障を来すと、列車の走行制御に多大な影響を与えかねない。これに対し、例えば特許文献１には、鉄道車両の車上ネットワークにおいて、監視制御データ等をやり取りする通信のリアルタイム性を確保しつつ、リアルタイム性が要求されない通信を同時に行う従来の技術が開示されている。【０００５】
特許文献１では、リアルタイム性が要求される度合いに応じた優先度情報をメッセージに持たせる。例えば、リアルタイム性の要求されるメッセージには高い優先度を与え、リアルタイム性の要求されないメッセージには低い優先度を与える。また、中継装置は、優先度別キューを備えている。【０００６】
中継装置では、車上ネットワークを介して受信したメッセージを、その優先度情報に応じて優先度別キューに振り分ける。中継装置は、高優先度キューにあるメッセージを優先的に取り出して中継し、高優先度キューにメッセージがない場合に限り、低優先度キューにあるメッセージを取り出して中継する。【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３３７２４号公報（段落００１８〜００２７、図４、図６参照）
【０００８】
従来では、リアルタイム性が要求される周期的なメッセージの直前にリアルタイム性が要求されない非周期的なメッセージが送信された場合に不具合が発生する。この場合、中継装置では、上記リアルタイム性が要求されるメッセージを高優先度キューに格納した時点で、既にリアルタイム性が要求されないメッセージを低優先度キューから取り出して中継を開始している。このため、中継装置は、リアルタイム性が要求されないメッセージの中継が完了するまで他のメッセージを中継できず、リアルタイム性が要求されるメッセージの中継が遅延してリアルタイム性が損なわれるという課題があった。【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を行っても、周期的に通信すべきメッセージのリアルタイム性を確保することができる列車用通信システム、これを構成する通信装置及び中継装置を得ることを目的とする。
【発明の開示】
【００１０】
この発明に係る列車用通信システムは、車両ごとに搭載された通信装置を備えた列車用通信システムにおいて、通信装置が、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信するものである。
【００１１】
この発明によれば、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間を含む、メッセージの通信周期に応じた通信許容期間に通信サイクルを区分して通信を行うので、非周期的な通信が許容されるメッセージによって周期的に通信すべきメッセージのリアルタイム性が損なわれる状況を排除することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１による列車用通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の列車用通信システムにおける通信サイクルを説明するための図である。
【図３】実施の形態１によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。
【図４】図１中の中継装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４中の中継制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】図１中の車両監視制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６中の伝送制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態１による列車用通信システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】非周期メッセージが周期メッセージの送信を遅延させる場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態２による列車用通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態２によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。
【図１２】図１０中の列車用通信システムにおける伝送制御局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。
【図１３】図１０中の列車用通信システムにおける伝送従属局である車両監視制御装置及び中継装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。
【図１４】図１０中の列車用通信システムにおける併結時の動作の流れを示すタイミングチャートである。
【図１５】図１０中の列車用通信システムにおける解結時の動作の流れを示すタイミングチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態３による列車用通信システムにおける伝送制御局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。
【図１７】実施の形態３による列車用通信システムにおける伝送従属局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。
【図１８】実施の形態３による列車用通信システムにおける解結時の動作の流れを示すタイミングチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態４による列車用通信システムにおける通信サイクルを説明するための図である。
【図２０】実施の形態４によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態５による中継装置の中継制御部の構成を示すブロック図である。
【図２２】この発明による列車用通信システムの他の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による列車用通信システムの構成を示すブロック図である。図１では、各車両４ａ〜４ｆが２両単位で編成されて編成６ａ〜６ｃを構成する鉄道車両を例に挙げて説明する。実施の形態１による列車用通信システムは、中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置（通信装置）２ａ〜２ｆを備える。中継装置１ａ〜１ｃは、編成６ａ〜６ｃに設けられ、車上ネットワークを介した各車両監視制御装置２ａ〜２ｆの通信を中継する。車両監視制御装置２ａ〜２ｆは、各車両４ａ〜４ｆに搭載され、機器３ａ〜３ｆを監視制御する。機器３ａ〜３ｆは、各車両４ａ〜４ｆに搭載された車両機器である。【００１４】
中継装置１ａは、編成６ａ内の車両監視制御装置２ａ，２ｂと編成内伝送路８ａ，８ｂを介して接続される。また同様に、中継装置１ｂは、編成６ｂ内の車両監視制御装置２ｃ，２ｄと編成内伝送路８ｃ，８ｄを介して接続される。中継装置１ｃは、編成６ｃ内の車両監視制御装置２ｅ，２ｆと編成内伝送路８ｅ，８ｆを介して接続される。さらに、中継装置１ａ，１ｂは、編成間伝送路９ａを介して互いに接続されており、中継装置１ｂ，１ｃは、編成間伝送路９ｂを介して互いに接続される。【００１５】
実施の形態１による列車用通信システムでは、編成内伝送路８ａ〜８ｆ及び編成間伝送路９ａ，９ｂを介した情報伝送が行われる車上ネットワークが構成される。なお、図１の例では、車両監視制御装置２ａが伝送制御局として動作し、これ以外の車両監視制御装置２ｂ〜２ｆが伝送従属局として動作する。【００１６】
ここで、実施の形態１による列車用通信システムの車上ネットワークを介した通信について説明する。図２は、図１中の列車用通信システムにおける通信サイクルを説明するための図である。通信サイクルは、車上ネットワークを介した通信で繰り返し実施される通信パターンの単位である。図２では、通信サイクルＮとその次の通信サイクルＮ＋１を示している。【００１７】
実施の形態１では、監視制御データ等の周期的なデータ通信のリアルタイム性が、非周期的に発生するリアルタイム性が要求されないその他のデータ通信によって損なわれることがないように、データの周期性に応じて通信サイクルを規定する。図２に示す例では、通信サイクルにおいて、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間、アイドル期間を規定している。これにより、中継装置や車両監視制御装置により実行される車上ネットワークを介した通信は、時間の経過に伴って、非周期通信禁止状態、非周期通信許可状態、アイドル状態、非周期通信禁止状態、・・・というように状態遷移する。【００１８】
非周期通信禁止期間では、周期的に送信すべきメッセージの通信のみが許可され、非周期的に送信されるメッセージの送信は禁止される。反対に、非周期通信許可期間では、非周期的に送信されるメッセージの送信が許可される。なお、非周期通信許可期間は、周期的に送信すべきメッセージの送信を禁止してもよいが、禁止せずにメッセージの周期性に応じた優先制御を行ってもよい。例えば、周期的に送信すべきメッセージに高い優先度を設定し、非周期的に送信されるメッセージには低い優先度を設定して、優先度に応じた通信制御を行う。【００１９】
アイドル期間は、図２に示すように、ある通信サイクルＮで送信が始まったメッセージが、次の通信サイクルＮ＋１の開始よりも前に受信を完了するために設けられた余裕期間である。アイドル期間では、メッセージ送信の開始は禁止されるが、この時点で既に送信が開始されて送信中となったメッセージについては送信が継続される。【００２０】
なお、全ての車両監視制御装置２ａ〜２ｆから送信される周期的なメッセージの通信が非周期通信禁止期間内に完了するように、各通信サイクルにおける非周期通信禁止期間の長さを設定しておく。これにより、非周期通信許可期間で周期的なメッセージの通信を禁止する必要がない。以降では、非周期通信許可期間で周期的なメッセージの通信を禁止しないものとして説明する。【００２１】
伝送制御局となる車両監視制御装置２ａは、通信サイクル、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の長さを規定する情報を管理している。また、車両監視制御装置２ａは、タイマを用いて通信サイクルの開始タイミングを管理する。これら通信サイクルに関する管理情報は、車両監視制御装置２ａによりサイクル開始メッセージとしてまとめられる。【００２２】
車両監視制御装置２ａは、伝送従属局となる車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対して、上記サイクル開始メッセージをブロードキャストする。中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆでは、サイクル開始メッセージの受信を通信サイクルの開始とみなし、該サイクル開始メッセージで規定される通信を行う。【００２３】
図３は、実施の形態１によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。図３において、サイクル開始メッセージは、メッセージ識別子、送信元識別子、サイクル長、非周期通信禁止期間長、非周期通信許可期間長のそれぞれに対応するフィールドから構成される。以降では、送信元識別子、サイクル長、非周期通信禁止期間長、非周期通信許可期間長等の情報をまとめてサイクル情報と呼ぶ。中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、サイクル開始メッセージから読み出したサイクル情報に従って、車上ネットワークを介した通信を行う。【００２４】
なお、サイクル開始メッセージは、サイクル情報として上記以外のデータを含んでもよい。例えば、伝送制御局となる車両監視制御装置２ａが、運転士が操作する運転台に接続されている場合、上述のようなサイクル情報はメッセージヘッダに格納し、メッセージ本体には、各車両の車両機器への指令データを格納するようにしてもよい。【００２５】
図４は、図１中の中継装置の構成を示すブロック図であり、中継装置１ａ〜１ｃを中継装置１と総称する。図４において、中継装置１は、中継制御部１１、スイッチングハブ１７、編成内伝送路インタフェース１８、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを備える。中継制御部１１は、伝送路インタフェース１８，１９ａ，１９ｂに接続しており、いずれかの伝送路インタフェースを介して送られてくるメッセージを、他の伝送路インタフェースに中継する。例えば、編成間伝送路インタフェース１９ａを介して送られてくるメッセージを、編成内伝送路インタフェース１８及び編成間伝送路インタフェース１９ｂに中継する。【００２６】
編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂは、各編成の中継装置間における編成間伝送路ごとに一つずつ設けられる。例えば、編成６ｂの中継装置１ｂにおける編成間伝送路インタフェース１９ａは、編成６ａの中継装置１ａに繋がる編成間伝送路９ａに接続し、編成間伝送路インタフェース１９ｂは、編成６ｃの中継装置１ｃに繋がる編成間伝送路９ｃに接続する。また、編成内伝送路インタフェース１８は、中継装置１に１つずつ設けられ、スイッチングハブ１７に接続する。【００２７】
スイッチングハブ１７は、編成内伝送路を介して編成内の各車両に設けられた車両監視制御装置と接続する。例えば、編成６ａ内の中継装置１ａにおけるスイッチングハブ１７は、車両４ａ，４ｂにそれぞれ設けられた車両監視制御装置２ａ，２ｂと接続する編成内伝送路８ａ，８ｂを束ねるように接続している。編成内の車両監視制御装置間の通信は、中継制御部１１を介さず、スイッチングハブ１７を経由して行われる。【００２８】
図５は、図４中の中継制御部の構成を示すブロック図である。図５において、中継制御部１１は、通信サイクル管理部１１１、サイクル開始メッセージ判定部１１２、中継先判定部１１３、メッセージ種別判定部１１４ａ〜１１４ｃ、送信メッセージ選択部１１５ａ〜１１５ｃ、周期メッセージキュー１１６ａ〜１１６ｃ、及び非周期メッセージキュー１１７ａ〜１１７ｃを備える。また、通信サイクル管理部１１１は、サイクル情報記憶部１１８を備える。【００２９】
通信サイクル管理部１１１は、不図示のタイマを用いて通信サイクルの状態（非周期通信禁止状態、非周期通信許可状態、アイドル状態）を管理する。例えば、図２に示す通信サイクルで通信を行う場合、通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージを受信した時点でタイマをスタートして非周期通信禁止状態に移行する。【００３０】
サイクル情報記憶部１１８には、サイクル開始メッセージ判定部１１２によってサイクル開始メッセージから読み出されたサイクル情報が格納される。通信サイクル管理部１１１では、サイクル情報記憶部１１８から読み出したサイクル情報の内容に基づいて、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の長さを把握し、この期間の時間経過に伴って非周期通信禁止状態から非周期通信許可状態、アイドル状態、といった通信サイクルの状態を遷移させる。【００３１】
編成内伝送路インタフェース１８及び編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを介して受信されたメッセージは、サイクル開始メッセージ判定部１１２に入力される。サイクル開始メッセージ判定部１１２は、入力したメッセージがサイクル開始メッセージであるか否かを判定する。サイクル開始メッセージ判定部１１２では、入力したメッセージがサイクル開始メッセージであると判定すると、このサイクル開始メッセージに含まれるサイクル情報を読み取って通信サイクル管理部１１１へ通知する。なお、サイクル開始メッセージ判定部１１２を経由したメッセージは、サイクル開始メッセージであるか否かに関わらず、中継先判定部１１３に送られる。【００３２】
中継先判定部１１３は、サイクル開始メッセージ判定部１１２から入力したメッセージから宛先アドレス情報を読み取り、宛先アドレス情報に基づいて適切な伝送路インタフェースに対応したメッセージ種別判定部１１４ａ〜１１４ｃへメッセージを振り分ける。【００３３】
メッセージ種別判定部１１４ａ〜１１４ｃは、中継先判定部１１３を経由して入力したメッセージが、周期的に送信すべきメッセージ（リアルタイム性が要求されるメッセージ）であるか、非周期的に送信すべきメッセージ（リアルタイム性が要求されないメッセージ）であるかを判定する。この判定結果に応じて、メッセージ種別判定部１１４ａ〜１１４ｃは、中継先判定部１１３を経由して入力したメッセージを、周期メッセージキュー１１６ａ〜１１６ｃ又は非周期メッセージキュー１１７ａ〜１１７ｃに振り分ける。【００３４】
送信メッセージ選択部１１５ａ〜１１５ｃは、通信サイクル管理部１１１から現在の通信サイクルの状態の通知を受ける。これにより、送信メッセージ選択部１１５ａ〜１１５ｃは、現在の通信サイクルの状態に応じたメッセージを周期メッセージキュー１１６ａ〜１１６ｃ又は非周期メッセージキュー１１７ａ〜１１７ｃから取り出し、伝送路インタフェース１８，１９ａ，１９ｂを介して送信する。【００３５】
図６は、図１中の車両監視制御装置の構成を示すブロック図であり、車両監視制御装置２ａ〜２ｆを車両監視制御装置２と総称する。図６において、車両監視制御装置２は、伝送制御部２１、監視記録管理部２２、機器監視制御部２３、周期メッセージ処理部２６、非周期メッセージ処理部２７及び編成内伝送路インタフェース２８を備える。【００３６】
伝送制御部２１は、編成内伝送路インタフェース２８を介して受信されたメッセージを入力し、このメッセージの種別（周期的に送信すべきメッセージ又は非周期的に送信されるメッセージ）を判定する。この判定結果のメッセージ種別に応じて、伝送制御部２１は、入力した上記メッセージを周期メッセージ処理部２６又は非周期メッセージ処理部２７に送信する。反対に、伝送制御部２１は、周期メッセージ処理部２６又は非周期メッセージ処理部２７を介して受信したメッセージを、編成内伝送路インタフェース２８を経由して中継装置１へ送信する。【００３７】
監視記録管理部２２は、機器監視制御部２３による車両機器の様々な監視結果を車両監視記録情報として内部のメモリ（不図示）に格納し管理する。機器監視制御部２３は、監視制御対象の車両機器（機器３ａ〜３ｆ）と接続し、車両機器の監視制御を行う。【００３８】
周期メッセージ処理部２６は、機器監視制御部２３により得られた自車両の車両機器に関する監視制御データをメッセージとして伝送制御部２１及び編成内伝送路インタフェース２８を経由して中継装置１へ送信する。また、周期メッセージ処理部２６は、伝送制御部２１を経由して受信したメッセージから、他車両の車両機器に関する監視制御データを取り出して機器監視制御部２３に設定する。なお、監視制御データを含む監視制御関連情報を伝えるためのメッセージは、制御周期に応じた所定の通信周期ごとに作成される。【００３９】
非周期メッセージ処理部２７は、監視記録管理部２２から読み出した車両監視記録情報をメッセージとして伝送制御部２１及び編成内伝送路インタフェース２８を経由して中継装置１へ送信する。また、非周期メッセージ処理部２７は、伝送制御部２１を経由して受信したメッセージから、他車両の車両機器に関する車両監視記録情報を取り出して監視記録管理部２２に設定する。なお、車両監視記録情報を伝えるためのメッセージは、運転台（不図示）等からの指示に応じて非周期的に作成される。【００４０】
図７は、図６中の伝送制御部２１の構成を示すブロック図であり、接続先の構成である周期メッセージ処理部２６、非周期メッセージ処理部２７及び編成内伝送路インタフェース２８も記載している。図７において、伝送制御部２１は、通信サイクル管理部２１１、サイクル開始メッセージ判定部２１２、メッセージ種別判定部２１４、送信メッセージ選択部２１５、周期メッセージバッファ２１６、及び非周期メッセージキュー２１７を備える。また、通信サイクル管理部２１１は、サイクル情報記憶部２１８を備える。【００４１】
通信サイクル管理部２１１は、不図示のタイマを用いて通信サイクルの状態（非周期通信禁止状態、非周期通信許可状態、アイドル状態）を管理する。通信サイクル管理部２１１による処理は、車両監視制御装置２が伝送制御局であるか伝送従属局であるかによって異なる。【００４２】
先ず、伝送制御局として動作する車両監視制御装置２内に搭載された通信サイクル管理部２１１について説明する。
この通信サイクル管理部２１１は、不図示のタイマを用いて通信サイクルの開始タイミングを管理する。例えば、図２に示す通信サイクルで通信を行う場合、通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルの開始時点でタイマをスタートして非周期通信禁止状態に移行する。このとき、通信サイクル管理部２１１は、伝送従属局として動作する車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対して、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介してサイクル開始メッセージをブロードキャストする。【００４３】
なお、サイクル情報記憶部２１８には、サイクル情報が予め格納されている。通信サイクル管理部２１１は、サイクル情報記憶部２１８からサイクル情報を読み出し、このサイクル情報を含むサイクル開始メッセージを作成する。通信サイクルが開始されると、上記サイクル情報の内容に基づいて、時間経過に伴って非周期通信禁止状態から非周期通信許可状態、アイドル状態、といった通信サイクルの状態が遷移する。【００４４】
次に、伝送従属局として動作する車両監視制御装置２内に搭載された通信サイクル管理部２１１について説明する。
この通信サイクル管理部２１１は、サイクル開始メッセージを受信した時点でタイマをスタートして非周期通信禁止状態に移行する。サイクル情報記憶部２１８には、サイクル開始メッセージ判定部２１２によってサイクル開始メッセージから読み出されたサイクル情報が格納される。通信サイクル管理部２１１では、サイクル情報記憶部２１８から読み出したサイクル情報の内容に基づいて、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の長さを把握し、この期間の時間経過に伴って非周期通信禁止状態から非周期通信許可状態、アイドル状態、といった通信サイクルの状態を遷移させる。【００４５】
編成内伝送路インタフェース２８を介して受信されたメッセージは、サイクル開始メッセージ判定部２１２に入力される。サイクル開始メッセージ判定部２１２は、入力したメッセージがサイクル開始メッセージであるか否かを判定する。サイクル開始メッセージ判定部２１２では、入力したメッセージがサイクル開始メッセージである場合、このサイクル開始メッセージに含まれるサイクル情報を読み取って通信サイクル管理部２１１へ通知する。なお、サイクル開始メッセージ判定部２１２を経由したメッセージは、サイクル開始メッセージであるか否かに関わらず、メッセージ種別判定部２１４に送られる。【００４６】
メッセージ種別判定部２１４は、サイクル開始メッセージ判定部２１２を経由して入力したメッセージが、周期的に送信すべきメッセージ（リアルタイム性が要求されるメッセージ）であるか、非周期的に送信すべきメッセージ（リアルタイム性が要求されないメッセージ）であるかを判定する。この判定結果に応じて、メッセージ種別判定部２１４は、サイクル開始メッセージ判定部２１２を経由して入力したメッセージを、周期メッセージ処理部２６又は非周期メッセージ処理部２７に振り分ける。【００４７】
周期メッセージバッファ２１６は、周期メッセージ処理部２６で作成されたメッセージを格納する。また、非周期メッセージキュー２１７は、非周期メッセージ処理部２７で作成されたメッセージを格納する。送信メッセージ選択部２１５は、通信サイクル管理部２１１が管理する現在の通信サイクルの状態に応じて、周期メッセージバッファ２１６又は非周期メッセージキュー２１７からメッセージを取り出し、編成内伝送路インタフェース２８を介して中継装置１へ送信する。【００４８】
なお、非周期メッセージ処理部２７によるメッセージ作成及び送信メッセージ選択部２１５によるメッセージ送信は非同期に行われるので、両者の間に非周期メッセージキュー２１７を設けている。一方、周期メッセージ処理部２６によるメッセージ作成及び送信メッセージ選択部２１５によるメッセージ送信も同様に非同期に行われるが、両者の間は、キューではなく、単一のメッセージのみを格納するバッファを設けている。【００４９】
周期メッセージ処理部２６によって作成されるメッセージは、制御周期に応じて発生する監視制御関連情報を伝えるものであり、周期的に送信すべきメッセージである。この場合、リアルタイム性を失った古い情報まで漏れなく伝えることよりも、古くなった情報は廃棄して最新の情報を適時伝えることの方が重要である。これにより、単一のメッセージのみを格納する周期メッセージバッファ２１６を、周期メッセージ処理部２６の後段に配置している。このようなメッセージの特性を考慮する必要がなければ、周期メッセージ処理部２６の後段にキューを配置しても構わない。【００５０】
次に動作について説明する。
図８は、実施の形態１による列車用通信システムの動作を示すタイミングチャートであり、中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ａ〜２ｆによる伝送路インタフェースを介したメッセージ送受信状態を示している。図８において、横軸は時間軸を表しており、時間軸に配置された矩形は各装置間で送受信されるメッセージを示している。例えば、時間軸における送信側に配置されたメッセージは送信メッセージであり、受信側に配置されたメッセージは受信メッセージである。矩形の時間軸方向の長さは、メッセージの送受信に費やされる時間を表している。以降の説明では、伝送路の転送レートに基づく伝送路占有時間のみを考慮し、各装置での処理遅延や伝送路の伝搬遅延は無視している。なお、図８のタイミングチャートの表記は、図８以降に説明するタイミングチャートにおいても同様である。【００５１】
伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、タイマを用いて周期的に通信サイクルを繰り返し、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してサイクル開始時点でサイクル開始メッセージ５００ａをブロードキャストする。ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａは、中継装置１ａを経て車両監視制御装置２ｂへ、中継装置１ａからさらに中継装置１ｂを経て車両監視制御装置２ｃ，２ｄへ、中継装置１ｂからさらに中継装置１ｃを経て車両監視制御装置２ｅ，２ｆへ送られる。【００５２】
続いて、車両監視制御装置２ａは、自車両の監視制御データを含む周期的に通信すべきメッセージ（以下、周期メッセージと称す）（不図示）を、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してブロードキャストする。中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、車両監視制御装置２ａからブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａから読み出したサイクル情報の内容に基づいて通信サイクルを開始する。【００５３】
なお、サイクル開始メッセージ５００ａのブロードキャストは、ストアアンドフォワード方式に伴う遅延によって、中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆに相当する各ノードおいてサイクル開始メッセージ５００ａが到着する時刻がそれぞれ異なる。このため、図８に示すように、サイクル開始メッセージ５００ａに対応した通信サイクルの開始時刻は、各ノードごとに異なる。このとき、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、自車両の監視制御データを含む周期メッセージ（不図示）をブロードキャストする。【００５４】
中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、通信サイクルを開始すると、タイマを用いてサイクル開始からの時間経過を監視し、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間、アイドル期間、といった通信サイクルの状態を遷移させる（図８中のサイクルＮ参照）。なお、上述したように、サイクル開始メッセージ５００ａが各ノードに到着する時間は異なるので、図８に示すように、各ノードにおいて、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間、アイドル期間の開始終了の時刻は異なる。【００５５】
ここで、時刻Ｔ１に、車両監視制御装置２ｅの監視記録管理部２２が、車両監視制御装置２ａに向けて非周期的に通信されるメッセージ（以下、非周期メッセージと称す）を送信しようとする場合を考える。車両監視制御装置２ｅの非周期メッセージ処理部２７は、非周期メッセージ７００ｅを作成して非周期メッセージキュー２１７に格納する。車両監視制御装置２ｅにおいて、時刻Ｔ１は、通信サイクルＮの非周期通信禁止期間内である。このため、車両監視制御装置２ｅの送信メッセージ選択部２１５は、非周期メッセージキュー２１７のメッセージをそのままにしておく。【００５６】
この後、時刻Ｔ２で通信サイクルＮの非周期通信許可期間に移ると、送信メッセージ選択部２１５は、非周期メッセージキュー２１７に格納されていた非周期メッセージ７００ｅを取り出し、編成内伝送路インタフェース２８を介して非周期メッセージ７００ｅ（図８中、符号Ｎを付した矩形で示す）を送信する。中継装置１ｃの編成内伝送路インタフェース１８で非周期メッセージ７００ｅの受信が完了するのは、スイッチングハブ１７を経るために時刻Ｔ３となる。【００５７】
中継装置１ｃに受信された非周期メッセージ７００ｅは、中継装置１ｃ内でサイクル開始メッセージ判定部１１２、中継先判定部１１３を経てメッセージ種別判定部１１４ａに出力される。メッセージ種別判定部１１４ａは、入力したメッセージが非周期メッセージ７００ｅであると判定すると、非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａに格納する。中継装置１ｃにおいて、時刻Ｔ３は非周期通信許可期間であるため、送信メッセージ選択部１１５ａは、即座に非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａから取り出し、編成間伝送路インタフェース１９ａを通じて送信する。【００５８】
中継装置１ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ｂを介して、中継装置１ｃからの非周期メッセージ７００ｅを受信し、時刻Ｔ４において受信を完了する。この後、上述した中継装置１ｃと同様の処理を行って、中継装置１ｂは、内部の非周期メッセージキュー１１７ａに非周期メッセージ７００ｅを格納する。中継装置１ｂにおいて、時刻Ｔ４では、非周期通信許可期間が終了しアイドル期間に移行している。このため、次の通信サイクルＮ＋１の非周期通信許可期間に移行するまで、非周期メッセージ７００ｅは非周期メッセージキュー１１７ａに保持される。【００５９】
伝送制御局である車両監視制御装置２ａが、次の通信サイクルＮ＋１に関するサイクル開始メッセージ５００ｂを、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してブロードキャストする。これにより、通信サイクルＮ＋１が開始される。車両監視制御装置２ｃは、時刻Ｔ５にてサイクル開始メッセージ５００ｂを受信すると、このサイクル開始メッセージ５００ｂから取り出したサイクル情報の内容に基づいて通信サイクルＮ＋１を開始する。【００６０】
続いて、車両監視制御装置２ｃは、自車両の監視制御データを含む周期メッセージ６００ｃ（図８中、符号Ｃを付した矩形で示す）をブロードキャストする。なお、図８に示す例では、周期メッセージ６００ｃが、中継装置１ａ，１ｂを介して車両監視制御装置２ａに受信されるまでの流れを示しており、車両監視制御装置２ｂ，２ｄ〜２ｆまでの流れの記載を省略している。【００６１】
中継装置１ｂにおいて、周期メッセージ６００ｃが到着する前に非周期メッセージ７００ｅが到着している。このとき、中継装置１ｂは、通信サイクルＮ＋１における非周期通信禁止期間であるため、非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａに格納したままとなる。【００６２】
一方、周期メッセージ６００ｃは、送信メッセージ選択部１１５ａによって直ちに周期メッセージキュー１１６ａから読み出され、編成間伝送路インタフェース１９ａ及び編成間伝送路９ａを介して中継装置１ａへ送信される。このように、中継装置１ｂでは、非周期メッセージ７００ｅの送信処理によって遅延されることなく、周期メッセージ６００ｃを送信することができる。【００６３】
時間が経過して時刻Ｔ７になると、中継装置１ｂは、非周期通信許可期間に移行する。これにより、中継装置１ｂの送信メッセージ選択部１１５ａは、非周期メッセージキュー１１７ａから非周期メッセージ７００ｅを読み出し、編成間伝送路インタフェース１９ａ及び編成間伝送路９ａを介して中継装置１ａへ送信する。【００６４】
次に、実施の形態１の列車用通信システムにおいて、メッセージの発生元である車両監視制御装置２のみがサイクル情報に基づく通信サイクルで通信を行い、中継装置１が上記通信サイクルでの通信を行わない場合の動作を説明する。
図９は、車両監視制御装置のみがサイクル情報に基づく通信サイクルで通信することにより、非周期メッセージが周期メッセージの送信を遅延させる場合の動作を示すタイミングチャートである。なお、図９は、図８で示した本発明の特徴的な動作と比較するための動作例を示しており、本発明の動作を示しているものではない。【００６５】
先ず、図８と同様に、伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、タイマを用いて周期的に通信サイクルを繰り返し、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してサイクル開始点でサイクル開始メッセージ５００ａをブロードキャストする。【００６６】
続いて、車両監視制御装置２ａは、自車両の監視制御データを含む周期メッセージ（不図示）を、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してブロードキャストする。車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、車両監視制御装置２ａからブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａから読み出したサイクル情報の内容に基づいて通信サイクルを開始する。【００６７】
車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、通信サイクルを開始すると、タイマを用いてサイクル開始からの時間経過を監視し、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間、アイドル期間、といった通信サイクルの状態を遷移させる。【００６８】
時刻Ｔ１において、車両監視制御装置２ｅの監視記録管理部２２が、車両監視制御装置２ａに向けて非周期的に通信される非周期メッセージを送信しようとする場合を考える。車両監視制御装置２ｅの非周期メッセージ処理部２７は、非周期メッセージ７００ｅを作成して非周期メッセージキュー２１７に格納する。このとき、時刻Ｔ１は通信サイクルＮの非周期通信禁止期間内であるため、送信メッセージ選択部２１５は、非周期メッセージキュー２１７のメッセージをそのままにしておく。【００６９】
時刻Ｔ２で通信サイクルＮの非周期通信許可期間に移ると、車両監視制御装置２ｅの送信メッセージ選択部２１５は、非周期メッセージキュー２１７に格納されていた非周期メッセージ７００ｅを取り出し、編成内伝送路インタフェース２８を介して非周期メッセージ７００ｅを送信する。中継装置１ｃの編成内伝送路インタフェース１８で非周期メッセージ７００ｅの受信が完了するのは、スイッチングハブ１７を経由するために時刻Ｔ３となる。【００７０】
中継装置１ｃは、編成内伝送路８ｅを介して受信した非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａに格納する。図８と異なり、図９では、中継装置１ｃがサイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信しない。このため、中継装置１ｃの送信メッセージ選択部１１５ａは、即座に非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａから取り出し、編成間伝送路インタフェース１９ａを通じて送信する。【００７１】
中継装置１ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ｂ及び編成間伝送路９ｂを介して、中継装置１ｃからの非周期メッセージ７００ｅを受信し、時刻Ｔ４において受信を完了する。図８と異なり、図９では、中継装置１ｂがサイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信しない。このため、中継装置１ｂは、受信した非周期メッセージ７００ｅを、直ちに編成間伝送路インタフェース１９ａ及び編成間伝送路９ａを介して中継装置１ａへ送信する。【００７２】
中継装置１ａは、時刻Ｔ５１において、編成間伝送路インタフェース１９ｂを経由して中継装置１ｂから非周期メッセージ７００ｅの受信を完了する。同様に中継装置１ａも、サイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信しないので、受信した非周期メッセージ７００ｅを直ちに編成内伝送路インタフェース１８及び編成間伝送路８ａを介して車両監視制御装置２ａへ送信する。【００７３】
図８と同様に、時刻Ｔ５において、車両監視制御装置２ｃが、周期メッセージ６００ｃの送信を開始する。中継装置１ａは、時刻Ｔ６において、中継装置１ｂを経由して送信された周期メッセージ６００ｃを編成間伝送路インタフェース１９ｂを介して受信する。このとき、中継装置１ａでは、時刻Ｔ５１に非周期メッセージ７００ｅの送信を開始しており、編成内伝送路インタフェース１８が非周期メッセージ７００ｅの送信で占有されている。このため、非周期メッセージ７００ｅの送信が完了する時刻Ｔ６１まで、中継装置１ａは、周期メッセージ６００ｃを送信することができない。これにより、中継装置１ａにおいて周期メッセージ６００ｃの送信が遅延する。【００７４】
このような既に伝送路を占有しているメッセージによる遅延は、従来のように優先度別キューを用いた優先伝送制御のみでは回避できない。つまり、車両監視制御装置２が、サイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信する場合、中継装置１においても、周期メッセージと非周期メッセージとの競合を避けることができるように、十分に大きなアイドル期間を設ける必要がある。図９の例では、通信サイクルＮのアイドル期間の終了時刻、すなわち、次の通信サイクルＮ＋１の開始時刻は、少なくとも非周期メッセージ７００ｅの送信が完了する時刻Ｔ６１以降でなければならない。【００７５】
アイドル期間は、上述のような周期メッセージと非周期メッセージとの競合を完全に排除できる時間長とする必要がある。例えば、アイドル期間は、ある車両監視制御装置１から他の車両監視制御装置１へメッセージ送信に要する時間の最悪値よりも大きくなければならない。なお、上記最悪値としては、列車用通信システムにおいて、最も離れた車両監視制御装置間の通信で、かつ、通信途中で他の非周期メッセージとの競合により発生する遅延を含む時間が考えられる。【００７６】
これに対して、実施の形態１による列車用通信システムは、中継装置１もサイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信を行う。このとき、隣り合う中継装置１間でメッセージを送信するのに要する時間と、直接接続された中継装置１と車両監視制御装置２との間でのメッセージ送信に要する時間のうち、いずれか大きい方よりも大きい時間をアイドル期間とする。このようにすることで、周期メッセージと非周期メッセージとの競合を排除でき、図９に示す場合よりも伝送路の利用効率を向上させることができる。【００７７】
以上のように、この実施の形態１によれば、中継装置１及び車両監視制御装置２が、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間を含むメッセージの通信周期に応じた通信許容期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って通信サイクルを管理する通信サイクル管理部１１１，２１１を備え、通信サイクル管理部１１１，２１１により管理された通信サイクルで通信する。
また、この構成において、伝送制御局として動作する車両監視制御装置２が、通信サイクルの開始時点で、中継装置１及び伝送従属局として動作する車両監視制御装置２に対し、サイクル情報を含むサイクル開始メッセージを送信すると共に、通信サイクルの開始時点から計時した経過時間を基準として上記通信サイクルで通信し、中継装置１及び伝送従属局として動作する車両監視制御装置２が、サイクル開始メッセージの受信時点で、サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルでの通信を開始すると共に、サイクル開始メッセージの受信時点から計時した経過時間を基準として通信サイクルで通信する。
これら構成において、周期的に通信すべきメッセージのみの通信を許可する非周期通信禁止期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する非周期通信許可期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報を利用する。このように構成することで、非周期的な通信が許容されるメッセージによって周期的に通信すべきメッセージのリアルタイム性が損なわれる状況を排除することができる。【００７８】
また、この実施の形態１によれば、中継装置１が、車両監視制御装置２間の通信を中継するにあたり、上記サイクル情報に従って管理される通信サイクルで中継するので、上記と同様の効果を得ることができる。また、車両監視制御装置２間の通信を中継するにあたり、ある通信サイクルで送信開始されたメッセージが伝送経路途中の最も近い中継装置又は送信先の車両監視制御装置で受信完了されるまでに、次の通信サイクルが開始されることがないようにアイドル期間の長さを調節することで、周期メッセージと非周期メッセージとの競合を排除でき、伝送路の利用効率を向上させることができる。【００７９】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２による列車用通信システムの構成を示すブロック図である。図１０では、車両４ａ〜４ｃが３両単位で編成６ｄを構成し、車両４ｄ，４ｅが２両単位で編成６ｅを構成する鉄道車両を例に挙げて説明する。実施の形態２による列車用通信システムは、中継装置１ａ，１ｂ、車両監視制御装置２ａ〜２ｅ、及び自動連結器５ａ〜５ｄを備える。中継装置１ａ，１ｂは、編成６ｄ，６ｅに設けられ、車上ネットワークを介した各車両監視制御装置２ａ〜２ｅの通信を中継する。車両監視制御装置２ａ〜２ｅは、各車両４ａ〜４ｅに搭載され、機器３ａ〜３ｅを監視制御する。機器３ａ〜３ｅは、各車両４ａ〜４ｅに搭載された車両機器である。【００８０】
中継装置１ａは、編成６ｄ内の車両監視制御装置２ａ〜２ｃと編成内伝送路８ａ〜８ｃを介して接続される。また同様に、中継装置１ｂは、編成６ｅ内の車両監視制御装置２ｄ，２ｅと編成内伝送路８ｄ，８ｅを介して接続される。中継装置１ａは、自動連結器５ａと編成間伝送路９ａに接続されており、中継装置１ｂは、自動連結器５ｄと編成間伝送路９ｂに接続されている。編成間伝送路９ａは自動連結器５ｂに接続しており、編成間伝送路９ｂは自動連結器５ｃに接続している。【００８１】
自動連結器５ａ〜５ｄは、編成の車両間を併結する際、編成間伝送路９も接続する。例えば、自動連結器５ｂ，５ｃは、編成６ｄの車両４と編成６ｅの車両とを併結し、編成間伝送路９ａ，９ｂを接続する。つまり、編成間伝送路９ａ，９ｂは、自動連結器５ｂ，５ｃの併解結によって互いの接続が開閉される。また、編成６ｆは、編成６ｄと編成６ｅが自動連結器５ｂ，５ｃで併結されて構成される。【００８２】
この実施の形態２では、列車を起動、併結、解結した際、列車内で唯一つの伝送制御局が有限時間内に定まることを前提としている。実施の形態２において、伝送制御局を決定する方法（伝送制御局を確立する方法）自体は、特定の方法に限定されるものではない。例えば、参考文献１に開示される方法を利用してもよい。
参考文献１：特公平７−４６８８１号公報【００８３】
図１１は、実施の形態２によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。図１１において、サイクル開始メッセージは、メッセージ識別子、送信元識別子、伝送制御局変更フラグ、サイクル長、非周期通信禁止期間長、非周期通信許可期間長のそれぞれに対応するフィールドから構成される。【００８４】
この実施の形態２では、送信元識別子、伝送制御局変更フラグ、サイクル長、非周期通信禁止期間長、非周期通信許可期間長をまとめてサイクル情報と呼ぶ。なお、伝送制御局変更フラグは、伝送制御局である車両監視制御装置２が、列車の併解結に伴って伝送従属局に移行する際に設定される。【００８５】
次に動作について説明する。
（１）制御局モードの通信サイクル管理部による動作
図１２は、図１０中の列車用通信システムにおける伝送制御局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。なお、実施の形態２による車両監視制御装置２ａ〜２ｅの構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。【００８６】
以降では、図１２及び上記実施の形態１で示した図６，７を用いて、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１の動作を詳細に説明する。また、図１２において、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１は、動作モードが制御局モードであり、伝送従属局である中継装置１及び車両監視制御装置２の通信サイクル管理部１１１，２１１は、動作モードが従属局モードであるものとする。【００８７】
先ず、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルの開始時点でタイマをスタートするとともに、伝送制御局変更フラグを設定せず、従属局モードの通信サイクル管理部２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介してサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ１１に移行する（遷移ＴＲ１１）。【００８８】
制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、非周期通信禁止状態ＳＴ１１から非周期通信許可状態ＳＴ１２に遷移する（遷移ＴＲ１２）。さらに非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ１２からアイドル状態ＳＴ１３に遷移する（遷移ＴＲ１３）。【００８９】
アイドル期間（一定時間）が経過した状態に遷移すると（遷移ＴＲ１４）、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、伝送制御局変更フラグを設定せず、従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介して次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ１１に移行する（遷移ＴＲ１５）。【００９０】
一方、アイドル期間が経過するまでに列車の併解結などに伴って伝送従属局へ移行することになっていれば、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージのサイクル情報に伝送制御局変更フラグを設定する。【００９１】
この後、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、従属局モードの通信サイクル管理部２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介して、伝送制御局変更フラグが設定されたサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、伝送制御局である車両監視制御装置２は、伝送従属局（従属局モード）に移行する（遷移ＴＲ２）。【００９２】
（２）従属局モードの通信サイクル管理部による動作
図１３は、図１０中の列車用通信システムにおける伝送従属局である車両監視制御装置及び中継装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。なお、実施の形態２による中継装置１ａ，１ｂ及び車両監視制御装置２ａ〜２ｅの構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。なお、従属局モードは、伝送制御局からのサイクル開始メッセージに従って通信サイクルを管理する通常モードと、自身のタイマに基づいて通信サイクルを管理する自律モードとからなる。【００９３】
従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、起動後、すぐに自律モードとなってタイマをスタートする。同時に、従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、予め記憶しているサイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間を開始し、非周期通信禁止状態ＳＴ２１１となる（遷移ＴＲ２１１）。【００９４】
自律モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、非周期通信禁止状態ＳＴ２１１から非周期通信許可状態ＳＴ２１２に遷移する（遷移ＴＲ２１２）。さらに非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ２１２からアイドル状態ＳＴ２１３に遷移する（遷移ＴＲ２１３）。続いて、次の通信サイクルの開始時間に達すると、自律モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ２１１に移行する（遷移ＴＲ２１４）。【００９５】
自律モードでは、サイクル開始メッセージの送信元識別子の記憶内容は空である。通信サイクル管理部１１１，２１１は、自律モードのときにサイクル開始メッセージを受信すると、サイクル開始メッセージ中の送信元識別子をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶して通常モードに遷移する（遷移ＴＲ２１）。【００９６】
通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１では、サイクル開始メッセージを受信した時点でタイマをスタートする。これにより、通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間を開始し、非周期通信禁止状態ＳＴ２２１となる（遷移ＴＲ２２１）。【００９７】
通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、非周期通信禁止状態ＳＴ２２１から非周期通信許可状態ＳＴ２２２に遷移する（遷移ＴＲ２２２）。さらに非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ２２２からアイドル状態ＳＴ２２３に遷移する（遷移ＴＲ２２３）。【００９８】
アイドル状態ＳＴ２２３でサイクル開始メッセージを一定期間受信しない場合（遷移ＴＲ２２９）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶した送信元識別子の内容を消去し自律モードに遷移する（遷移ＴＲ２２）。【００９９】
一方、アイドル状態ＳＴ２２３でサイクル開始メッセージを受信した場合（遷移ＴＲ２２４）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、受信したサイクル開始メッセージの送信元識別子とサイクル情報記憶部１１８，２１８から読み出した送信元識別子の内容を比較する。このとき、両送信元識別子の内容が一致していない場合、通信サイクル管理部１１１，２１１は、アイドル状態ＳＴ２２３に遷移する（遷移ＴＲ２２８）。【０１００】
また、両送信元識別子の内容が一致している場合（遷移ＴＲ２２５）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージの伝送制御局変更フラグが設定されている場合（遷移ＴＲ２２７）、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶した送信元識別子の内容を消去し自律モードに遷移する（遷移ＴＲ２２）。【０１０１】
遷移ＴＲ２２５において、サイクル開始メッセージの伝送制御局変更フラグが設定されていなければ、通信サイクル管理部１１１，２１１は、伝送制御局である車両監視制御装置２からの次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージとみなし、タイマをリセットして非周期通信禁止状態ＳＴ２２１に遷移する（遷移ＴＲ２２６）。【０１０２】
（３）併結時の動作
図１４は、図１０中の列車用通信システムにおける併結時の動作の流れを示すタイミングチャートであり、車両監視制御装置２ａが伝送制御局である編成６ｄと、車両監視制御装置２ｅが伝送制御局である編成６ｅとを併結する場合を示している。
編成６ｄにおいて、伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、車両監視制御装置２ｂ，２ｃ及び中継装置１ａに対し、通信サイクルＮの開始時点でサイクル開始メッセージ５００ａ（図１４中、黒色の矩形で示す）をブロードキャストする。続けて、車両監視制御装置２ａは、自車両４ａの監視制御データを含む周期メッセージ６００ａを、車両監視制御装置２ｂ，２ｃ及び中継装置１ａに対してブロードキャストする。【０１０３】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａ及び周期メッセージ６００ａは、中継装置１ａを経て車両監視制御装置２ｂ，２ｃへ送られる。車両監視制御装置２ｂ，２ｃは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、編成内伝送路８ｂ，８ｃを介して車両４ｂ，４ｃの監視制御データをそれぞれ含む周期メッセージ６００ｂ，６００ｃをブロードキャストする。これにより、車両監視制御装置２ｂは、周期メッセージ６００ａ，６００ｃを受信し、車両監視制御装置２ｃは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂを受信する。【０１０４】
編成６ｅにおいても同様に、伝送制御局である車両監視制御装置２ｅは、車両監視制御装置２ｄ及び中継装置１ｂに対し、通信サイクルＭの開始時点でサイクル開始メッセージ５００ｅ（図１４中、白色の矩形で示す）をブロードキャストする。続けて、車両監視制御装置２ｅは、自車両４ｅの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｅを、車両監視制御装置２ｄ及び中継装置１ｂに対してブロードキャストする。【０１０５】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ｅ及び周期メッセージ６００ｅは、中継装置１ｂを経て車両監視制御装置２ｄへ送られる。車両監視制御装置２ｄは、サイクル開始メッセージ５００ｅを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ｅの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートする。続けて、車両監視制御装置２ｄは、編成内伝送路８ｄ，８ｅを介して車両４ｄの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｄをブロードキャストする。これにより、車両監視制御装置２ｄは、周期メッセージ６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｅは、周期メッセージ６００ｄを受信する。【０１０６】
時刻Ｔ１で編成６ｄ，６ｅを併結した場合を考える。この場合、編成間伝送路９ａ，９ｂが自動連結器５ｂ，５ｃにより接続され、併結した相手の編成におけるメッセージが、自編成の車上ネットワークに流入する。このとき、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、現在従属しているサイクル開始メッセージ５００ｅの送信元識別子（車両監視制御装置２ｅを特定する識別子）をサイクル情報記憶部１１８に記憶している。【０１０７】
一方、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、編成間伝送路９ａ，９ｂ及び自動連結器５ｂ，５ｃを介して、時刻Ｔ２で編成６ｄからサイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａの送信元識別子（車両監視制御装置２ａを特定する識別子）とサイクル情報記憶部１１８に現在記憶している送信元識別子の内容とを比較する。ここで、サイクル情報記憶部１１８には、車両監視制御装置２ｅを特定する送信元識別子が格納されているので、両送信元識別子の内容が異なる。このため、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージ５００ａの受信をサイクル開始とみなさない。【０１０８】
車両監視制御装置２ｅから時刻Ｔ３に送信されたサイクル開始メッセージ５００ｅは、時刻Ｔ４で中継装置１ｂに受信される。中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、時刻Ｔ４で受信したサイクル開始メッセージ５００ｅの送信元識別子とサイクル情報記憶部１１８に現在記憶している送信元識別子の内容とを比較する。ここで、サイクル情報記憶部１１８に現在記憶している送信元識別子の内容と一致するので、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅのサイクル情報の内容に従って通信サイクルＭ＋１を管理する。【０１０９】
時刻Ｔ６において、車両監視制御装置２ａが、併結後の編成６ｆの伝送制御局として確立したとする。この時点で、編成６ｅの伝送制御局であった車両監視制御装置２ｅは、伝送従属局となる。このため、時刻Ｔ６以降に最初にやってくる通信サイクルの開始タイミング（通信サイクルＭ＋２の終了時刻）である時刻Ｔ７において、車両監視制御装置２ｅは、伝送制御局変更フラグを設定したサイクル開始メッセージ５０１ｅをブロードキャストする。【０１１０】
車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部２１１及び中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、車両監視制御装置２ｅから受信したサイクル開始メッセージ５０１ｅの伝送制御局変更フラグに基づいて、車両監視制御装置２ｅの伝送従属局への変更を認識し、タイマをスタートさせた後に、サイクル情報記憶部１１８，２１８に現在記憶しているサイクル開始メッセージの送信元識別子（車両監視制御装置２ｅを特定する識別子）の内容を消去する。以降、車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部２１１及び中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、自律モードに遷移して自己のタイマで通信サイクルの開始タイミングを管理する。【０１１１】
時刻Ｔ９において、編成６ｅの中継装置１ｂは、併結後の新しい伝送制御局である車両監視制御装置２ａからのサイクル開始メッセージ５００ａを受信する。このとき、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８に記憶していない。そこで、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージ５００ａの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８に記憶し、サイクル開始メッセージ５００ａの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートする。【０１１２】
これ以降、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、車両監視制御装置２ａからのサイクル開始メッセージ５００ａに従って通信サイクル２を管理する。車両監視制御装置２ｄ，２ｅは、時刻Ｔ１０において、中継装置１ｂによる中継を経てサイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部２１８に記憶し、サイクル開始メッセージ５００ａに従って通信サイクル２以降を管理する。このようにして、編成６ｄ，６ｅの併結後の列車全体（編成６ｆ）での通信サイクルが確立する。【０１１３】
なお、編成を併結してから列車全体の通信サイクルが確立するまでの間、中継装置１は、他編成からのメッセージを自編成の通信サイクルに合わせて中継する。このようにすることで、他編成から流入してきた非周期メッセージのために、自編成の周期メッセージが遅延させられることがない。【０１１４】
（４）解結時の動作
図１５は、図１０中の列車用通信システムにおける解結時の動作の流れを示すタイミングチャートであり、編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結する場合を示している。なお、編成６ｆにおける伝送制御局が車両監視制御装置２ａであるとし、伝送制御局が車両監視制御装置２ａである編成６ｄと、伝送制御局が車両監視制御装置２ｅである編成６ｅに解結される。【０１１５】
先ず、編成６ｆにおいて、伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、車両監視制御装置２ｂ〜２ｅ及び中継装置１ａ，１ｂに対し、通信サイクルＮの開始時点でサイクル開始メッセージ５００ａ（図１５中、黒色の矩形で示す）をブロードキャストする。続けて、車両監視制御装置２ａは、自車両４ａの監視制御データを含む周期メッセージ６００ａを、車両監視制御装置２ｂ〜２ｅ及び中継装置１ａ，１ｂに対してブロードキャストする。【０１１６】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａ及び周期メッセージ６００ａは、中継装置１ａを経て車両監視制御装置２ｂ，２ｃへ送られ、中継装置１ａ，１ｂを経て車両監視制御装置２ｄ，２ｅへ送られる。車両監視制御装置２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートし、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の時間を計時しつつ、サイクル開始時点からの時間の経過を計時する。【０１１７】
続けて、車両監視制御装置２ｂ，２ｃは、車両４ｂ，４ｃの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｂ，６００ｃをブロードキャストする。また、車両監視制御装置２ｄ，２ｅは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、車両４ｄ，４ｅの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｄ，６００ｅをブロードキャストする。【０１１８】
これにより、車両監視制御装置２ｂは、周期メッセージ６００ａ，６００ｃ，６００ｄ，６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｃは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｄ，６００ｅを受信する。また、車両監視制御装置２ｄは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｅは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｄを受信する。【０１１９】
時刻Ｔ１で編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結すると、編成６ｄでは、車両監視制御装置２ａからのサイクル開始メッセージ５００ａに従って通信サイクルＮの通信を継続する。一方、編成６ｅでは、サイクル開始メッセージ５００ａが到着しなくなるため、直前の通信サイクルＮのアイドル状態を継続する。【０１２０】
通信サイクルＮの開始から一定時間ｔ０が経過すると、編成６ｅ内の中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１及び車両監視制御装置２ｄ，２ｅの通信サイクル管理部２１１は、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶しているサイクル開始メッセージの送信元識別子（車両監視制御装置２ａを特定する識別子）を消去する。これ以降、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、自律モードに遷移して自己のタイマで通信サイクルの開始タイミングを管理する。【０１２１】
この後、時刻Ｔ６において、車両監視制御装置２ｅが、編成６ｅの伝送制御局として確立したとする。このとき、伝送制御局となった車両監視制御装置２ｅは、通信サイクル１の開始タイミングをタイマを用いて管理し、車両監視制御装置２ｄ及び中継装置１ｂに対し、通信サイクル１の開始時点でサイクル開始メッセージ５００ｅ（図１５中、白色の矩形で示す）をブロードキャストする。【０１２２】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ｅは、時刻Ｔ７において、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄに受信される。このとき、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶していない。【０１２３】
そこで、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶し、サイクル開始メッセージ５００ｅの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートする。これ以降、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅに従って通信サイクル１以降の開始タイミングを管理する。【０１２４】
以上のように、この実施の形態２によれば、中継装置１及び車両監視制御装置２の通信サイクル管理部１１１，２１１が、サイクル開始メッセージの送信元を示す送信元識別子を格納するサイクル情報記憶部１１８，２１８を備え、サイクル情報記憶部１１８，２１８に格納された送信元識別子の送信元から受信したサイクル開始メッセージのサイクル情報に従って通信サイクルを管理し、サイクル情報記憶部１１８，２１８に格納された送信元識別子に一致する送信元から受信したサイクル開始メッセージに伝送制御局の変更を示す情報が設定されている場合、又は、サイクル開始メッセージが所定期間受信されなかった場合、サイクル情報記憶部１１８，２１８の送信元識別子を消去し、サイクル情報記憶部１１８，２１８に送信元識別子を格納すべき新たな送信元からサイクル開始メッセージを受信するまで、既存のサイクル情報に従って通信サイクルを管理する。このように構成することにより、編成を併解結する場合においても、リアルタイム性が要求されない非周期メッセージの通信を行いつつ、周期メッセージのリアルタイム性を確保することができる。【０１２５】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、伝送制御局である車両監視制御装置２と伝送従属局である中継装置１及び車両監視制御装置２とのいずれにおいても、モード間遷移後の初期状態が非周期通信禁止状態である場合を示した。この実施の形態３は、モード間遷移後の初期状態をアイドル状態とした場合について説明する。【０１２６】
実施の形態３による列車用通信システムは、上記実施の形態２の図１０に示した構成と基本的に同一である。また、列車用通信システムの中継装置１及び車両監視制御装置２の構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。実施の形態３による通信サイクル管理部１１１，２１１が、通信サイクルをアイドル状態から遷移させて管理する点で、上記実施の形態１及び上記実施の形態２と異なる。【０１２７】
次に動作について説明する。
（１）制御局モードの通信サイクル管理部による動作
図１６は、この発明の実施の形態３による列車用通信システムにおける伝送制御局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。なお、実施の形態３による車両監視制御装置２ａ〜２ｅの構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。【０１２８】
以降では、図１６及び上記実施の形態１で示した図６，７を用いて、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１の動作を詳細に説明する。また、図１６において、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１は、動作モードが制御局モードであり、伝送従属局である中継装置１及び車両監視制御装置２の通信サイクル管理部１１１，２１１は、動作モードが従属局モードであるものとする。【０１２９】
先ず、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルの開始時点でタイマをスタートすると共に、伝送制御局変更フラグを設定せず、従属局モードの通信サイクル管理部２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介してサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、アイドル状態ＳＴ１３に移行する（遷移ＴＲ１１）。【０１３０】
制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づくアイドル期間（一定時間）が経過した段階（遷移ＴＲ１４）で、制御局モードが維持されていれば、伝送制御局変更フラグを設定せず、従属局モードの通信サイクル管理部２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介して次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージをブロードキャストする。この後、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルをアイドル状態ＳＴ１３から非周期通信禁止状態ＳＴ１１に遷移させる（遷移ＴＲ１５）。【０１３１】
非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ１１から非周期通信許可状態ＳＴ１２に遷移する（遷移ＴＲ１２）。さらに、非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ１２からアイドル状態ＳＴ１３に遷移する（遷移ＴＲ１３）。【０１３２】
一方、アイドル期間が経過するまでに列車の併解結などに伴って伝送従属局へ移行することになっていれば、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージのサイクル情報に伝送制御局変更フラグを設定する。【０１３３】
この後、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介して、伝送制御局変更フラグが設定されたサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、伝送制御局である車両監視制御装置２は、伝送従属局（従属局モード）に移行する（遷移ＴＲ２）。【０１３４】
（２）従属局モードの通信サイクル管理部による動作
図１７は、実施の形態３による列車用通信システムにおける伝送従属局である車両監視制御装置及び中継装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。なお、実施の形態３による中継装置１ａ，１ｂ及び車両監視制御装置２ａ〜２ｅの構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。なお、従属局モードは、伝送制御局からのサイクル開始メッセージに従って通信サイクルを管理する通常モードと、自身のタイマに基づいて通信サイクルを管理する自律モードとからなる。【０１３５】
従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、起動後、すぐに自律モードとなって（遷移ＴＲ２１１）、タイマをスタートする。同時に、従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、予め記憶しているサイクル情報の内容に基づくアイドル期間を開始し、アイドル状態ＳＴ２１３となる。【０１３６】
自律モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づくアイドル期間（一定時間）が経過すると、アイドル状態ＳＴ２１３から非周期通信禁止状態ＳＴ２１１に遷移する（遷移ＴＲ２１４）。さらに非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ２１１から非周期通信許可状態ＳＴ２１２に遷移する（遷移ＴＲ２１２）。続いて、非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、自律モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、アイドル状態ＳＴ２１３に移行する（遷移ＴＲ２１３）。【０１３７】
自律モードでは、サイクル開始メッセージの送信元識別子の記憶内容は空である。通信サイクル管理部１１１，２１１は、自律モードのときにサイクル開始メッセージを受信すると、サイクル開始メッセージ中の送信元識別子をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶して通常モードに遷移する（遷移ＴＲ２１）。【０１３８】
通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１では、サイクル開始メッセージを受信した時点でタイマをスタートする。これにより、通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づくアイドル期間を開始してアイドル状態ＳＴ２２３となる（遷移ＴＲ２２１）。【０１３９】
アイドル状態ＳＴ２２３でサイクル開始メッセージを一定期間受信しない場合（遷移ＴＲ２２９）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶した送信元識別子の内容を消去して自律モードに遷移する（遷移ＴＲ２２）。【０１４０】
一方、アイドル状態ＳＴ２２３でサイクル開始メッセージを受信した場合（遷移ＴＲ２２４）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、受信したサイクル開始メッセージの送信元識別子とサイクル情報記憶部１１８，２１８から読み出した送信元識別子の内容を比較する。このとき、両送信元識別子の内容が一致していない場合、通信サイクル管理部１１１，２１１は、アイドル状態ＳＴ２２３に遷移する（遷移ＴＲ２２８）。【０１４１】
また、両送信元識別子の内容が一致している場合（遷移ＴＲ２２５）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージの伝送制御局変更フラグが設定されていれば（遷移ＴＲ２２７）、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶した送信元識別子の内容を消去して自律モードに遷移する（遷移ＴＲ２２）。【０１４２】
遷移ＴＲ２２５において、サイクル開始メッセージの伝送制御局変更フラグが設定されていなければ、通信サイクル管理部１１１，２１１は、伝送制御局である車両監視制御装置２からの次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージとみなし、タイマをリセットして非周期通信禁止状態ＳＴ２２１に遷移する（遷移ＴＲ２２６）。【０１４３】
通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ２２１から非周期通信許可状態ＳＴ２２２に遷移する（遷移ＴＲ２２２）。さらに非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ２２２からアイドル状態ＳＴ２２３に遷移する（遷移ＴＲ２２３）。【０１４４】
（３）解結時の動作
図１８は、実施の形態３による列車用通信システムにおける解結時の動作の流れを示すタイミングチャートであり、編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結する場合を示している。なお、編成６ｆにおける伝送制御局が車両監視制御装置２ａであるとし、伝送制御局が車両監視制御装置２ａである編成６ｄと、伝送制御局が車両監視制御装置２ｅである編成６ｅに解結される。【０１４５】
先ず、編成６ｆにおいて、伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、車両監視制御装置２ｂ〜２ｅ及び中継装置１ａ，１ｂに対し、通信サイクルＮの開始時点でサイクル開始メッセージ５００ａ（図１８中、黒色の矩形で示す）をブロードキャストする。続けて、車両監視制御装置２ａは、自車両４ａの監視制御データを含む周期メッセージ６００ａを、車両監視制御装置２ｂ〜２ｅ及び中継装置１ａ，１ｂに対してブロードキャストする。【０１４６】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａ及び周期メッセージ６００ａは、中継装置１ａを経て車両監視制御装置２ｂ，２ｃへ送られ、中継装置１ａ，１ｂを経て車両監視制御装置２ｄ，２ｅへ送られる。車両監視制御装置２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートし、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の時間を計時しつつ、サイクル開始時点からの時間の経過を計時する。【０１４７】
続けて、車両監視制御装置２ｂ，２ｃは、車両４ｂ，４ｃの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｂ，６００ｃをブロードキャストする。また、車両監視制御装置２ｄ，２ｅは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、車両４ｄ，４ｅの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｄ，６００ｅをブロードキャストする。【０１４８】
これにより、車両監視制御装置２ｂは、周期メッセージ６００ａ，６００ｃ，６００ｄ，６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｃは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｄ，６００ｅを受信する。また、車両監視制御装置２ｄは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｅは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｄを受信する。【０１４９】
時刻Ｔ１で編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結すると、編成６ｄでは、車両監視制御装置２ａからのサイクル開始メッセージ５００ａに従って通信サイクルＮの通信を継続する。一方、編成６ｅでは、サイクル開始メッセージ５００ａが到着しなくなるため、直前の通信サイクルＮのアイドル状態を継続する。【０１５０】
通信サイクルＮの開始から一定時間ｔ０が経過すると、編成６ｅ内の中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１及び車両監視制御装置２ｄ，２ｅの通信サイクル管理部２１１は、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶しているサイクル開始メッセージの送信元識別子（車両監視制御装置２ａを特定する識別子）を消去する。これ以降、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、自律モードに遷移して自己のタイマで通信サイクルの開始タイミングを管理する。【０１５１】
この後、時刻Ｔ６において、車両監視制御装置２ｅが、編成６ｅの伝送制御局として確立したとする。このとき、伝送制御局となった車両監視制御装置２ｅは、通信サイクル０の開始タイミングをタイマを用いて管理し、車両監視制御装置２ｄ及び中継装置１ｂに対し、通信サイクル０の開始時点でサイクル開始メッセージ５００ｅ（図１８中、白色の矩形で示す）をブロードキャストする。これにより、車両監視制御装置２ｅは、通信サイクル０を開始してアイドル状態に遷移する。【０１５２】
このようにモード間遷移後の初期状態をアイドル状態とすることで、図１８に示すように、編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結した時刻Ｔ６の後、車両監視制御装置２ｅが新たな伝送制御局に確立された直後の通信サイクル０をアイドル期間にすることができる。【０１５３】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ｅは、時刻Ｔ７において、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄに受信される。このとき、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶していない。【０１５４】
そこで、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶し、サイクル開始メッセージ５００ｅの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートする。これにより、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅに従って通信サイクル０の通信（アイドル状態）を実行する。通信サイクル０が終了すると、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、車両監視制御装置２ｅからのサイクル開始メッセージ５００ｅに従って、通信サイクル１以降の開始タイミングを管理する。【０１５５】
以上のように、この実施の形態３によれば、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間をモード間遷移後の初期状態としたので、伝送制御局が確立した直後のサイクル開始メッセージが、伝送制御局の確立時に送信中であったメッセージによって遅延させられることがない。このため、伝送制御局確立後のアイドル期間の後、直ちに定常状態に移行することができる。【０１５６】
なお、上記実施の形態３では、モード間遷移後の初期状態を、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間とする例を示したが、通信サイクルの最初の状態をアイドル状態としてもよい。このようにしても上記と同様の効果を得ることができる。【０１５７】
実施の形態４．
図１９は、この発明の実施の形態４による列車用通信システムにおける通信サイクルを説明するための図である。通信サイクルは、車上ネットワークを介した通信で繰り返し実施される通信パターンの単位である。図１９において、通信サイクルには、高速周期通信期間、多用途期間、アイドル期間が規定される。【０１５８】
高速周期通信期間では、各通信サイクルごとに所定の周期メッセージが送受信される。多用途期間は、通信サイクルＮにおいて低速周期通信が行われ、通信サイクルＮ＋１においては非周期通信が行われる。なお、多用途期間で通信すべきメッセージ種別、通信周期及び期間の長さは、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１によって設定される。つまり、実施の形態４では、通信サイクルの多用途期間において、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１が、通信サイクルごとに異なる種別のメッセージの送信を指定することができる。【０１５９】
図２０は、実施の形態４によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。図２０に示すように、実施の形態４のサイクル開始メッセージは、メッセージ識別子、送信元識別子、伝送制御局変更フラグ、サイクル長、高速周期通信期間長、多用途期間用途及び多用途期間期間長のそれぞれに対応するフィールドから構成される。【０１６０】
多用途期間用途フィールドには、その通信サイクルにおける多用途期間の用途を示す情報が格納される。図１９の例では、通信サイクルＮのサイクル開始メッセージの多用途期間用途フィールドには、低速周期通信であることを示す情報が格納される。また、通信サイクルＮ＋１のサイクル開始メッセージの多用途期間用途フィールドには、非周期通信であることを示す情報が格納される。【０１６１】
サイクル開始メッセージの各フィールドに格納される、送信元識別子、伝送制御局変更フラグ、サイクル長、高速周期通信期間長、多用途期間の用途、及び多用途期間の期間長等の情報をまとめてサイクル情報と呼ぶ。中継装置１及び車両監視制御装置２は、サイクル開始メッセージから読み出した上記サイクル情報に従って、車上ネットワークを介した通信を行う。【０１６２】
以上のように、この実施の形態４によれば、伝送制御局として動作する車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１によって、通信するメッセージの種別、通信周期、及び期間長が設定される多用途期間を、通信サイクルを区分する期間として規定するサイクル情報を用いる。これにより、通信サイクルごとに異なる種別のメッセージを送信することができ、周期通信するデータについて、データ種別ごとに異なる周期で通信することができる。また、非周期通信するデータについて、データ種別ごとに通信帯域を割り当てることができる。【０１６３】
なお、上記実施の形態４は、上記実施の形態１〜３及び後述する実施の形態５の構成に適用することができる。【０１６４】
実施の形態５．
図２１は、この発明の実施の形態５による中継装置の中継制御部の構成を示すブロック図である。図２１において、実施の形態５による中継制御部１１は、図５に示した構成に加え、プロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂを備える。プロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを介して送受信されるメッセージのプロトコルを変換する。【０１６５】
例えば、編成内では高速通信を実現するため、編成内伝送路８におけるデータリンク層以下はイーサネット（登録商標）を利用する。また、編成間では自動連結器による接続切断に対しても信頼性を確保するため、編成間伝送路９におけるデータリンク層にはＨＤＬＣ（High-level Data Link Control Procedure）を利用し、物理層にはシリアル転送の物理層インタフェース仕様であるＲＳ４２２（Recommended Standard 422）を利用する。【０１６６】
この場合、編成内伝送路インタフェース１８は、イーサネット（登録商標）インタフェースとして機能し、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂは、ＨＤＬＣ／ＲＳ４２２インタフェースとなる。プロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを介して受信されたメッセージを、イーサネット（登録商標）フレームへプロトコル変換する。これにより、中継制御部１１の各構成は、イーサネット（登録商標）フレームのメッセージを取り扱う。【０１６７】
プロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを介して送信するメッセージを、イーサネット（登録商標）フレームからＨＤＬＣフレームへプロトコル変換する。これにより、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂに接続する編成間伝送路９ａ，９ｂでは、ＨＤＬＣフレームのメッセージが取り扱われる。【０１６８】
以上のように、この実施の形態５によれば、編成内の中継装置１と車両監視制御装置２との間を接続する編成内伝送路８と、中継装置１間を接続する編成間伝送路９との間で異なる通信プロトコルを設定し、中継装置１が、編成内伝送路８と編成間伝送路９の間での通信を中継するにあたり、各伝送路８，９に対応した通信プロトコルに変換するプロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂを備える。これにより、編成内伝送路８と編成間伝送路９のデータリンク層以下に異なるプロトコルを用いることができる。例えば、編成内では高速なプロトコルを利用し、編成間では自動連結器による接続切断に対しても信頼性を確保できる低速なプロトコルを用いることが可能である。【０１６９】
なお、上記実施の形態５は、上記実施の形態１〜４の構成に適用することができる。【０１７０】
また、上記実施の形態１〜５では、車両監視制御装置２と別個に中継装置１を設けた構成を示したが、中継装置１と同様な機能を有する構成部を車両監視制御装置２内に設けてもよい。図２２は、この発明による列車用通信システムの他の構成を示すブロック図である。図２２において、車両監視制御装置２Ａ〜２Ｆは、上記実施の形態１〜５で示した中継装置１と同様の機能を有する中継処理部１Ａ〜１Ｆを備える。【０１７１】
中継処理部１Ａ，１Ｂは、編成６ａ内の伝送路９Ａを介して接続される。また同様に、中継処理部１Ｃ，１Ｄは、編成６ｂ内の伝送路９Ｃを介して接続される。中継処理部１Ｅ，１Ｆは、編成６ｃ内の伝送路９Ｅを介して接続される。さらに、中継処理部１Ｂ，１Ｃは、伝送路９Ｂを介して互いに接続されており、中継処理部１Ｄ，１Ｅは、伝送路９Ｄを介して互いに接続される。【０１７２】
図２２に示す列車用通信システムでは、伝送路９Ａ〜９Ｅを介した情報伝送が行われる車上ネットワークが構成される。例えば、編成６ａ内では、伝送路９Ａを編成内伝送路として車両監視制御装置２Ａ，２Ｂが中継処理部１Ａ，１Ｂを介して通信を行い、伝送路９Ｂを編成間伝送路として車両監視制御装置２Ｃと通信する。このように、図２２に示す中継処理部１Ａ〜１Ｆは、車両監視制御装置２Ａ〜２Ｆの機能構成部として、上記実施の形態１〜５で示した処理を行う。このように構成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
この発明に係る列車用通信システムは、非周期的な通信が許容されるメッセージによって周期的に通信すべきメッセージのリアルタイム性が損なわれる状況を排除することができるので、車上ネットワークを介した通信において高度な走行制御や故障診断機能を実現することができる。
【図１】
2009075068.tif 000003
【図２】
2009075068.tif 000004
【図３】
2009075068.tif 000005
【図４】
2009075068.tif 000006
【図５】
2009075068.tif 000007
【図６】
2009075068.tif 000008
【図７】
2009075068.tif 000009
【図８】
2009075068.tif 000010
【図９】
2009075068.tif 000011
【図１０】
2009075068.tif 000012
【図１１】
2009075068.tif 000013
【図１２】
2009075068.tif 000014
【図１３】
2009075068.tif 000015
【図１４】
2009075068.tif 000016
【図１５】
2009075068.tif 000017
【図１６】
2009075068.tif 000018
【図１７】
2009075068.tif 000019
【図１８】
2009075068.tif 000020
【図１９】
2009075068.tif 000021
【図２０】
2009075068.tif 000022
【図２１】
2009075068.tif 000023
【図２２】
2009075068.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月15日(2010.7.15)
【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】
車両ごとに搭載された通信装置を備えた列車用通信システムにおいて、
前記通信装置は、
周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、前記通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、
前記通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信を行い、
前記アイドル期間の期間長は、前記通信装置間のメッセージ送信に要した最長時間であることを特徴とする列車用通信システム。
【請求項２】
車両ごとに搭載された通信装置を備えた列車用通信システムにおいて、
前記通信装置は、
周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、前記通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、
前記通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信を行い、
編成ごとの前記車両の少なくとも１つに搭載され、前記通信装置間の通信を中継する中継装置を備え、
前記中継装置は、
前記周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、前記非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、前記サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可する前記アイドル期間に前記通信サイクルを区分する前記サイクル情報に従って、前記通信サイクルを管理する前記通信サイクル管理部を備え、
前記通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで前記通信装置間の通信を中継し、
前記アイドル期間の期間長は、隣り合う中継装置間でメッセージを送信するのに要する時間と、直接接続された中継装置と通信装置との間でメッセージを送信するのに要する時間とのうち、いずれか大きい方よりも大きい時間であることを特徴とする列車用通信システム。
【請求項３】
車両ごとに搭載された通信装置を備えた列車用通信システムにおいて、
前記通信装置は、
周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、前記通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、
前記通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信を行い、
伝送制御局として動作する通信装置は、
前記通信サイクルの開始時点で、伝送従属局として動作する通信装置に対し、サイクル情報を含む前記サイクル開始メッセージを送信すると共に、前記通信サイクルの開始時点から計時した経過時間を基準として前記通信サイクルで通信を行い、
前記伝送従属局として動作する通信装置は、
前記サイクル開始メッセージの受信時点で、前記サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルでの通信を開始すると共に、前記サイクル開始メッセージの受信時点から計時した経過時間を基準として前記通信サイクルで通信を行うことを特徴とする列車用通信システム。
【請求項４】
編成内の中継装置と通信装置との間を接続する編成内伝送路と、中継装置間を接続する編成間伝送路との間で異なる通信プロトコルを設定し、
中継装置は、前記編成内伝送路と前記編成内伝送路の間での通信を中継するにあたり、各伝送路に対応した通信プロトコルに変換するプロトコル変換部を備えたことを特徴とする請求項２記載の列車用通信システム。
【請求項５】
伝送制御局として動作する通信装置は、
通信サイクルの開始時点で、中継装置及び伝送従属局として動作する通信装置に対し、サイクル情報を含むサイクル開始メッセージを送信すると共に、前記通信サイクルの開始時点から計時した経過時間を基準として前記通信サイクルで通信を行い、
前記中継装置及び前記伝送従属局として動作する通信装置は、
前記サイクル開始メッセージの受信時点で、前記サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルでの通信を開始すると共に、前記サイクル開始メッセージの受信時点から計時した経過時間を基準として前記通信サイクルで通信を行うことを特徴とする請求項２記載の列車用通信システム。
【請求項６】
通信装置及び中継装置は、通信サイクルの最初の期間を、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間とすることを特徴とする請求項２記載の列車用通信システム。
【請求項７】
通信装置及び中継装置は、伝送制御局として動作する伝送制御局モード、サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルで伝送従属局として動作する通常モード、及び、自装置に予め記憶したサイクル情報に従った通信サイクルで伝送従属局として動作する自律モードのうち、いずれかのモード遷移直後の最初の期間を、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間とすることを特徴とする請求項２記載の列車用通信システム。
【請求項８】
通信サイクル管理部は、
サイクル開始メッセージの送信元を示す送信元識別子を格納する記憶部を備え、
前記記憶部に格納された送信元識別子の送信元から受信したサイクル開始メッセージのサイクル情報に従って通信サイクルを管理し、
前記記憶部に格納された送信元識別子に一致する送信元から受信したサイクル開始メッセージに伝送制御局の変更を示す情報が設定されている場合、又は、サイクル開始メッセージが所定期間受信されなかった場合、前記記憶部の送信元識別子を消去し、前記記憶部に送信元識別子を格納すべき新たな送信元からサイクル開始メッセージを受信するまで、自装置に予め記憶したサイクル情報に従って通信サイクルを管理することを特徴とする請求項３記載の列車用通信システム。
【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】
この発明は、鉄道車両の車上ネットワークを介して通信する列車用通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両では、車両監視制御装置が各車両に分散配置されており、車両監視制御装置によって車両機器が監視制御されている。また、車両の編成単位で中継装置が配置される。鉄道車両の車上ネットワークは、中継装置間、及び中継装置と車両監視制御装置との間を通信接続することによって構成される。車両監視制御装置同士が、車上ネットワークを介して互いの監視制御データを共有することにより、高度な走行制御や故障診断機能を実現することができる。
【０００３】
車両監視制御装置間の通信には、例えば各種機器への指令値の伝達や機器の状態値の参照等のようにリアルタイム性が要求され、周期的に発生するものがある。また、記録している故障診断結果やイベントログ等をダウンロードする場合のように、リアルタイム性が要求されず、非周期的に発生するものもある。ここで、リアルタイム性が要求されない後者の通信が継続中にリアルタイム性が要求される前者の通信が発生すると、後者の通信が前者の通信のリアルタイム性を損ねる可能性がある。
【０００４】
リアルタイム性が要求される車両監視制御装置間の通信に支障を来すと、列車の走行制御に多大な影響を与えかねない。これに対し、例えば特許文献１には、鉄道車両の車上ネットワークにおいて、監視制御データ等をやり取りする通信のリアルタイム性を確保しつつ、リアルタイム性が要求されない通信を同時に行う従来の技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１では、リアルタイム性が要求される度合いに応じた優先度情報をメッセージに持たせる。例えば、リアルタイム性の要求されるメッセージには高い優先度を与え、リアルタイム性の要求されないメッセージには低い優先度を与える。また、中継装置は、優先度別キューを備えている。
【０００６】
中継装置では、車上ネットワークを介して受信したメッセージを、その優先度情報に応じて優先度別キューに振り分ける。中継装置は、高優先度キューにあるメッセージを優先的に取り出して中継し、高優先度キューにメッセージがない場合に限り、低優先度キューにあるメッセージを取り出して中継する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３３７２４号公報（段落００１８〜００２７、図４、図６参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来では、リアルタイム性が要求される周期的なメッセージの直前にリアルタイム性が要求されない非周期的なメッセージが送信された場合に不具合が発生する。この場合、中継装置では、上記リアルタイム性が要求されるメッセージを高優先度キューに格納した時点で、既にリアルタイム性が要求されないメッセージを低優先度キューから取り出して中継を開始している。このため、中継装置は、リアルタイム性が要求されないメッセージの中継が完了するまで他のメッセージを中継できず、リアルタイム性が要求されるメッセージの中継が遅延してリアルタイム性が損なわれるという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を行っても、周期的に通信すべきメッセージのリアルタイム性を確保することができる列車用通信システム、これを構成する通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る列車用通信システムは、車両ごとに搭載された通信装置を備えた列車用通信システムにおいて、通信装置が、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信を行い、アイドル期間の期間長は、通信装置間のメッセージ送信に要した最長時間であることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る列車用通信システムは、車両ごとに搭載された通信装置を備えた列車用通信システムにおいて、通信装置が、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信を行い、編成ごとの車両の少なくとも１つに搭載され、通信装置間の通信を中継する中継装置を備え、中継装置は、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信装置間の通信を中継し、アイドル期間の期間長は、隣り合う中継装置間でメッセージを送信するのに要する時間と、直接接続された中継装置と通信装置との間でメッセージを送信するのに要する時間とのうち、いずれか大きい方よりも大きい時間であることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係る列車用通信システムは、車両ごとに搭載された通信装置を備えた列車用通信システムにおいて、通信装置が、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って、通信サイクルを管理する通信サイクル管理部を備え、通信サイクル管理部により管理された通信サイクルで通信を行い、伝送制御局として動作する通信装置は、通信サイクルの開始時点で、伝送従属局として動作する通信装置に対し、サイクル情報を含むサイクル開始メッセージを送信すると共に、通信サイクルの開始時点から計時した経過時間を基準として通信サイクルで通信を行い、伝送従属局として動作する通信装置は、サイクル開始メッセージの受信時点で、サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルでの通信を開始すると共に、サイクル開始メッセージの受信時点から計時した経過時間を基準として通信サイクルで通信を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間を含む、メッセージの通信周期に応じた通信許容期間に通信サイクルを区分して通信を行うので、非周期的な通信が許容されるメッセージによって周期的に通信すべきメッセージのリアルタイム性が損なわれる状況を排除することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１による列車用通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の列車用通信システムにおける通信サイクルを説明するための図である。
【図３】実施の形態１によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。
【図４】図１中の中継装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４中の中継制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】図１中の車両監視制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６中の伝送制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態１による列車用通信システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】非周期メッセージが周期メッセージの送信を遅延させる場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態２による列車用通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態２によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。
【図１２】図１０中の列車用通信システムにおける伝送制御局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。
【図１３】図１０中の列車用通信システムにおける伝送従属局である車両監視制御装置及び中継装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。
【図１４】図１０中の列車用通信システムにおける併結時の動作の流れを示すタイミングチャートである。
【図１５】図１０中の列車用通信システムにおける解結時の動作の流れを示すタイミングチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態３による列車用通信システムにおける伝送制御局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。
【図１７】実施の形態３による列車用通信システムにおける伝送従属局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。
【図１８】実施の形態３による列車用通信システムにおける解結時の動作の流れを示すタイミングチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態４による列車用通信システムにおける通信サイクルを説明するための図である。
【図２０】実施の形態４によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態５による中継装置の中継制御部の構成を示すブロック図である。
【図２２】この発明による列車用通信システムの他の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による列車用通信システムの構成を示すブロック図である。図１では、各車両４ａ〜４ｆが２両単位で編成されて編成６ａ〜６ｃを構成する鉄道車両を例に挙げて説明する。実施の形態１による列車用通信システムは、中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置（通信装置）２ａ〜２ｆを備える。中継装置１ａ〜１ｃは、編成６ａ〜６ｃに設けられ、車上ネットワークを介した各車両監視制御装置２ａ〜２ｆの通信を中継する。車両監視制御装置２ａ〜２ｆは、各車両４ａ〜４ｆに搭載され、機器３ａ〜３ｆを監視制御する。機器３ａ〜３ｆは、各車両４ａ〜４ｆに搭載された車両機器である。
【００１６】
中継装置１ａは、編成６ａ内の車両監視制御装置２ａ，２ｂと編成内伝送路８ａ，８ｂを介して接続される。また同様に、中継装置１ｂは、編成６ｂ内の車両監視制御装置２ｃ，２ｄと編成内伝送路８ｃ，８ｄを介して接続される。中継装置１ｃは、編成６ｃ内の車両監視制御装置２ｅ，２ｆと編成内伝送路８ｅ，８ｆを介して接続される。さらに、中継装置１ａ，１ｂは、編成間伝送路９ａを介して互いに接続されており、中継装置１ｂ，１ｃは、編成間伝送路９ｂを介して互いに接続される。
【００１７】
実施の形態１による列車用通信システムでは、編成内伝送路８ａ〜８ｆ及び編成間伝送路９ａ，９ｂを介した情報伝送が行われる車上ネットワークが構成される。なお、図１の例では、車両監視制御装置２ａが伝送制御局として動作し、これ以外の車両監視制御装置２ｂ〜２ｆが伝送従属局として動作する。
【００１８】
ここで、実施の形態１による列車用通信システムの車上ネットワークを介した通信について説明する。図２は、図１中の列車用通信システムにおける通信サイクルを説明するための図である。通信サイクルは、車上ネットワークを介した通信で繰り返し実施される通信パターンの単位である。図２では、通信サイクルＮとその次の通信サイクルＮ＋１を示している。
【００１９】
実施の形態１では、監視制御データ等の周期的なデータ通信のリアルタイム性が、非周期的に発生するリアルタイム性が要求されないその他のデータ通信によって損なわれることがないように、データの周期性に応じて通信サイクルを規定する。図２に示す例では、通信サイクルにおいて、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間、アイドル期間を規定している。これにより、中継装置や車両監視制御装置により実行される車上ネットワークを介した通信は、時間の経過に伴って、非周期通信禁止状態、非周期通信許可状態、アイドル状態、非周期通信禁止状態、・・・というように状態遷移する。
【００２０】
非周期通信禁止期間では、周期的に送信すべきメッセージの通信のみが許可され、非周期的に送信されるメッセージの送信は禁止される。反対に、非周期通信許可期間では、非周期的に送信されるメッセージの送信が許可される。なお、非周期通信許可期間は、周期的に送信すべきメッセージの送信を禁止してもよいが、禁止せずにメッセージの周期性に応じた優先制御を行ってもよい。例えば、周期的に送信すべきメッセージに高い優先度を設定し、非周期的に送信されるメッセージには低い優先度を設定して、優先度に応じた通信制御を行う。
【００２１】
アイドル期間は、図２に示すように、ある通信サイクルＮで送信が始まったメッセージが、次の通信サイクルＮ＋１の開始よりも前に受信を完了するために設けられた余裕期間である。アイドル期間では、メッセージ送信の開始は禁止されるが、この時点で既に送信が開始されて送信中となったメッセージについては送信が継続される。
【００２２】
なお、全ての車両監視制御装置２ａ〜２ｆから送信される周期的なメッセージの通信が非周期通信禁止期間内に完了するように、各通信サイクルにおける非周期通信禁止期間の長さを設定しておく。これにより、非周期通信許可期間で周期的なメッセージの通信を禁止する必要がない。以降では、非周期通信許可期間で周期的なメッセージの通信を禁止しないものとして説明する。
【００２３】
伝送制御局となる車両監視制御装置２ａは、通信サイクル、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の長さを規定する情報を管理している。また、車両監視制御装置２ａは、タイマを用いて通信サイクルの開始タイミングを管理する。これら通信サイクルに関する管理情報は、車両監視制御装置２ａによりサイクル開始メッセージとしてまとめられる。
【００２４】
車両監視制御装置２ａは、伝送従属局となる車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対して、上記サイクル開始メッセージをブロードキャストする。中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆでは、サイクル開始メッセージの受信を通信サイクルの開始とみなし、該サイクル開始メッセージで規定される通信を行う。
【００２５】
図３は、実施の形態１によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。図３において、サイクル開始メッセージは、メッセージ識別子、送信元識別子、サイクル長、非周期通信禁止期間長、非周期通信許可期間長のそれぞれに対応するフィールドから構成される。以降では、送信元識別子、サイクル長、非周期通信禁止期間長、非周期通信許可期間長等の情報をまとめてサイクル情報と呼ぶ。中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、サイクル開始メッセージから読み出したサイクル情報に従って、車上ネットワークを介した通信を行う。
【００２６】
なお、サイクル開始メッセージは、サイクル情報として上記以外のデータを含んでもよい。例えば、伝送制御局となる車両監視制御装置２ａが、運転士が操作する運転台に接続されている場合、上述のようなサイクル情報はメッセージヘッダに格納し、メッセージ本体には、各車両の車両機器への指令データを格納するようにしてもよい。
【００２７】
図４は、図１中の中継装置の構成を示すブロック図であり、中継装置１ａ〜１ｃを中継装置１と総称する。図４において、中継装置１は、中継制御部１１、スイッチングハブ１７、編成内伝送路インタフェース１８、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを備える。中継制御部１１は、伝送路インタフェース１８，１９ａ，１９ｂに接続しており、いずれかの伝送路インタフェースを介して送られてくるメッセージを、他の伝送路インタフェースに中継する。例えば、編成間伝送路インタフェース１９ａを介して送られてくるメッセージを、編成内伝送路インタフェース１８及び編成間伝送路インタフェース１９ｂに中継する。
【００２８】
編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂは、各編成の中継装置間における編成間伝送路ごとに一つずつ設けられる。例えば、編成６ｂの中継装置１ｂにおける編成間伝送路インタフェース１９ａは、編成６ａの中継装置１ａに繋がる編成間伝送路９ａに接続し、編成間伝送路インタフェース１９ｂは、編成６ｃの中継装置１ｃに繋がる編成間伝送路９ｃに接続する。また、編成内伝送路インタフェース１８は、中継装置１に１つずつ設けられ、スイッチングハブ１７に接続する。
【００２９】
スイッチングハブ１７は、編成内伝送路を介して編成内の各車両に設けられた車両監視制御装置と接続する。例えば、編成６ａ内の中継装置１ａにおけるスイッチングハブ１７は、車両４ａ，４ｂにそれぞれ設けられた車両監視制御装置２ａ，２ｂと接続する編成内伝送路８ａ，８ｂを束ねるように接続している。編成内の車両監視制御装置間の通信は、中継制御部１１を介さず、スイッチングハブ１７を経由して行われる。
【００３０】
図５は、図４中の中継制御部の構成を示すブロック図である。図５において、中継制御部１１は、通信サイクル管理部１１１、サイクル開始メッセージ判定部１１２、中継先判定部１１３、メッセージ種別判定部１１４ａ〜１１４ｃ、送信メッセージ選択部１１５ａ〜１１５ｃ、周期メッセージキュー１１６ａ〜１１６ｃ、及び非周期メッセージキュー１１７ａ〜１１７ｃを備える。また、通信サイクル管理部１１１は、サイクル情報記憶部１１８を備える。
【００３１】
通信サイクル管理部１１１は、不図示のタイマを用いて通信サイクルの状態（非周期通信禁止状態、非周期通信許可状態、アイドル状態）を管理する。例えば、図２に示す通信サイクルで通信を行う場合、通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージを受信した時点でタイマをスタートして非周期通信禁止状態に移行する。
【００３２】
サイクル情報記憶部１１８には、サイクル開始メッセージ判定部１１２によってサイクル開始メッセージから読み出されたサイクル情報が格納される。通信サイクル管理部１１１では、サイクル情報記憶部１１８から読み出したサイクル情報の内容に基づいて、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の長さを把握し、この期間の時間経過に伴って非周期通信禁止状態から非周期通信許可状態、アイドル状態、といった通信サイクルの状態を遷移させる。
【００３３】
編成内伝送路インタフェース１８及び編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを介して受信されたメッセージは、サイクル開始メッセージ判定部１１２に入力される。サイクル開始メッセージ判定部１１２は、入力したメッセージがサイクル開始メッセージであるか否かを判定する。サイクル開始メッセージ判定部１１２では、入力したメッセージがサイクル開始メッセージであると判定すると、このサイクル開始メッセージに含まれるサイクル情報を読み取って通信サイクル管理部１１１へ通知する。なお、サイクル開始メッセージ判定部１１２を経由したメッセージは、サイクル開始メッセージであるか否かに関わらず、中継先判定部１１３に送られる。
【００３４】
中継先判定部１１３は、サイクル開始メッセージ判定部１１２から入力したメッセージから宛先アドレス情報を読み取り、宛先アドレス情報に基づいて適切な伝送路インタフェースに対応したメッセージ種別判定部１１４ａ〜１１４ｃへメッセージを振り分ける。
【００３５】
メッセージ種別判定部１１４ａ〜１１４ｃは、中継先判定部１１３を経由して入力したメッセージが、周期的に送信すべきメッセージ（リアルタイム性が要求されるメッセージ）であるか、非周期的に送信すべきメッセージ（リアルタイム性が要求されないメッセージ）であるかを判定する。この判定結果に応じて、メッセージ種別判定部１１４ａ〜１１４ｃは、中継先判定部１１３を経由して入力したメッセージを、周期メッセージキュー１１６ａ〜１１６ｃ又は非周期メッセージキュー１１７ａ〜１１７ｃに振り分ける。
【００３６】
送信メッセージ選択部１１５ａ〜１１５ｃは、通信サイクル管理部１１１から現在の通信サイクルの状態の通知を受ける。これにより、送信メッセージ選択部１１５ａ〜１１５ｃは、現在の通信サイクルの状態に応じたメッセージを周期メッセージキュー１１６ａ〜１１６ｃ又は非周期メッセージキュー１１７ａ〜１１７ｃから取り出し、伝送路インタフェース１８，１９ａ，１９ｂを介して送信する。
【００３７】
図６は、図１中の車両監視制御装置の構成を示すブロック図であり、車両監視制御装置２ａ〜２ｆを車両監視制御装置２と総称する。図６において、車両監視制御装置２は、伝送制御部２１、監視記録管理部２２、機器監視制御部２３、周期メッセージ処理部２６、非周期メッセージ処理部２７及び編成内伝送路インタフェース２８を備える。
【００３８】
伝送制御部２１は、編成内伝送路インタフェース２８を介して受信されたメッセージを入力し、このメッセージの種別（周期的に送信すべきメッセージ又は非周期的に送信されるメッセージ）を判定する。この判定結果のメッセージ種別に応じて、伝送制御部２１は、入力した上記メッセージを周期メッセージ処理部２６又は非周期メッセージ処理部２７に送信する。反対に、伝送制御部２１は、周期メッセージ処理部２６又は非周期メッセージ処理部２７を介して受信したメッセージを、編成内伝送路インタフェース２８を経由して中継装置１へ送信する。
【００３９】
監視記録管理部２２は、機器監視制御部２３による車両機器の様々な監視結果を車両監視記録情報として内部のメモリ（不図示）に格納し管理する。機器監視制御部２３は、監視制御対象の車両機器（機器３ａ〜３ｆ）と接続し、車両機器の監視制御を行う。
【００４０】
周期メッセージ処理部２６は、機器監視制御部２３により得られた自車両の車両機器に関する監視制御データをメッセージとして伝送制御部２１及び編成内伝送路インタフェース２８を経由して中継装置１へ送信する。また、周期メッセージ処理部２６は、伝送制御部２１を経由して受信したメッセージから、他車両の車両機器に関する監視制御データを取り出して機器監視制御部２３に設定する。なお、監視制御データを含む監視制御関連情報を伝えるためのメッセージは、制御周期に応じた所定の通信周期ごとに作成される。
【００４１】
非周期メッセージ処理部２７は、監視記録管理部２２から読み出した車両監視記録情報をメッセージとして伝送制御部２１及び編成内伝送路インタフェース２８を経由して中継装置１へ送信する。また、非周期メッセージ処理部２７は、伝送制御部２１を経由して受信したメッセージから、他車両の車両機器に関する車両監視記録情報を取り出して監視記録管理部２２に設定する。なお、車両監視記録情報を伝えるためのメッセージは、運転台（不図示）等からの指示に応じて非周期的に作成される。
【００４２】
図７は、図６中の伝送制御部２１の構成を示すブロック図であり、接続先の構成である周期メッセージ処理部２６、非周期メッセージ処理部２７及び編成内伝送路インタフェース２８も記載している。図７において、伝送制御部２１は、通信サイクル管理部２１１、サイクル開始メッセージ判定部２１２、メッセージ種別判定部２１４、送信メッセージ選択部２１５、周期メッセージバッファ２１６、及び非周期メッセージキュー２１７を備える。また、通信サイクル管理部２１１は、サイクル情報記憶部２１８を備える。
【００４３】
通信サイクル管理部２１１は、不図示のタイマを用いて通信サイクルの状態（非周期通信禁止状態、非周期通信許可状態、アイドル状態）を管理する。通信サイクル管理部２１１による処理は、車両監視制御装置２が伝送制御局であるか伝送従属局であるかによって異なる。
【００４４】
先ず、伝送制御局として動作する車両監視制御装置２内に搭載された通信サイクル管理部２１１について説明する。
この通信サイクル管理部２１１は、不図示のタイマを用いて通信サイクルの開始タイミングを管理する。例えば、図２に示す通信サイクルで通信を行う場合、通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルの開始時点でタイマをスタートして非周期通信禁止状態に移行する。このとき、通信サイクル管理部２１１は、伝送従属局として動作する車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対して、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介してサイクル開始メッセージをブロードキャストする。
【００４５】
なお、サイクル情報記憶部２１８には、サイクル情報が予め格納されている。通信サイクル管理部２１１は、サイクル情報記憶部２１８からサイクル情報を読み出し、このサイクル情報を含むサイクル開始メッセージを作成する。通信サイクルが開始されると、上記サイクル情報の内容に基づいて、時間経過に伴って非周期通信禁止状態から非周期通信許可状態、アイドル状態、といった通信サイクルの状態が遷移する。
【００４６】
次に、伝送従属局として動作する車両監視制御装置２内に搭載された通信サイクル管理部２１１について説明する。
この通信サイクル管理部２１１は、サイクル開始メッセージを受信した時点でタイマをスタートして非周期通信禁止状態に移行する。サイクル情報記憶部２１８には、サイクル開始メッセージ判定部２１２によってサイクル開始メッセージから読み出されたサイクル情報が格納される。通信サイクル管理部２１１では、サイクル情報記憶部２１８から読み出したサイクル情報の内容に基づいて、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の長さを把握し、この期間の時間経過に伴って非周期通信禁止状態から非周期通信許可状態、アイドル状態、といった通信サイクルの状態を遷移させる。
【００４７】
編成内伝送路インタフェース２８を介して受信されたメッセージは、サイクル開始メッセージ判定部２１２に入力される。サイクル開始メッセージ判定部２１２は、入力したメッセージがサイクル開始メッセージであるか否かを判定する。サイクル開始メッセージ判定部２１２では、入力したメッセージがサイクル開始メッセージである場合、このサイクル開始メッセージに含まれるサイクル情報を読み取って通信サイクル管理部２１１へ通知する。なお、サイクル開始メッセージ判定部２１２を経由したメッセージは、サイクル開始メッセージであるか否かに関わらず、メッセージ種別判定部２１４に送られる。
【００４８】
メッセージ種別判定部２１４は、サイクル開始メッセージ判定部２１２を経由して入力したメッセージが、周期的に送信すべきメッセージ（リアルタイム性が要求されるメッセージ）であるか、非周期的に送信すべきメッセージ（リアルタイム性が要求されないメッセージ）であるかを判定する。この判定結果に応じて、メッセージ種別判定部２１４は、サイクル開始メッセージ判定部２１２を経由して入力したメッセージを、周期メッセージ処理部２６又は非周期メッセージ処理部２７に振り分ける。
【００４９】
周期メッセージバッファ２１６は、周期メッセージ処理部２６で作成されたメッセージを格納する。また、非周期メッセージキュー２１７は、非周期メッセージ処理部２７で作成されたメッセージを格納する。送信メッセージ選択部２１５は、通信サイクル管理部２１１が管理する現在の通信サイクルの状態に応じて、周期メッセージバッファ２１６又は非周期メッセージキュー２１７からメッセージを取り出し、編成内伝送路インタフェース２８を介して中継装置１へ送信する。
【００５０】
なお、非周期メッセージ処理部２７によるメッセージ作成及び送信メッセージ選択部２１５によるメッセージ送信は非同期に行われるので、両者の間に非周期メッセージキュー２１７を設けている。一方、周期メッセージ処理部２６によるメッセージ作成及び送信メッセージ選択部２１５によるメッセージ送信も同様に非同期に行われるが、両者の間は、キューではなく、単一のメッセージのみを格納するバッファを設けている。
【００５１】
周期メッセージ処理部２６によって作成されるメッセージは、制御周期に応じて発生する監視制御関連情報を伝えるものであり、周期的に送信すべきメッセージである。この場合、リアルタイム性を失った古い情報まで漏れなく伝えることよりも、古くなった情報は廃棄して最新の情報を適時伝えることの方が重要である。これにより、単一のメッセージのみを格納する周期メッセージバッファ２１６を、周期メッセージ処理部２６の後段に配置している。このようなメッセージの特性を考慮する必要がなければ、周期メッセージ処理部２６の後段にキューを配置しても構わない。
【００５２】
次に動作について説明する。
図８は、実施の形態１による列車用通信システムの動作を示すタイミングチャートであり、中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ａ〜２ｆによる伝送路インタフェースを介したメッセージ送受信状態を示している。図８において、横軸は時間軸を表しており、時間軸に配置された矩形は各装置間で送受信されるメッセージを示している。例えば、時間軸における送信側に配置されたメッセージは送信メッセージであり、受信側に配置されたメッセージは受信メッセージである。矩形の時間軸方向の長さは、メッセージの送受信に費やされる時間を表している。以降の説明では、伝送路の転送レートに基づく伝送路占有時間のみを考慮し、各装置での処理遅延や伝送路の伝搬遅延は無視している。なお、図８のタイミングチャートの表記は、図８以降に説明するタイミングチャートにおいても同様である。
【００５３】
伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、タイマを用いて周期的に通信サイクルを繰り返し、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してサイクル開始時点でサイクル開始メッセージ５００ａをブロードキャストする。ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａは、中継装置１ａを経て車両監視制御装置２ｂへ、中継装置１ａからさらに中継装置１ｂを経て車両監視制御装置２ｃ，２ｄへ、中継装置１ｂからさらに中継装置１ｃを経て車両監視制御装置２ｅ，２ｆへ送られる。
【００５４】
続いて、車両監視制御装置２ａは、自車両の監視制御データを含む周期的に通信すべきメッセージ（以下、周期メッセージと称す）（不図示）を、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してブロードキャストする。中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、車両監視制御装置２ａからブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａから読み出したサイクル情報の内容に基づいて通信サイクルを開始する。
【００５５】
なお、サイクル開始メッセージ５００ａのブロードキャストは、ストアアンドフォワード方式に伴う遅延によって、中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆに相当する各ノードおいてサイクル開始メッセージ５００ａが到着する時刻がそれぞれ異なる。このため、図８に示すように、サイクル開始メッセージ５００ａに対応した通信サイクルの開始時刻は、各ノードごとに異なる。このとき、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、自車両の監視制御データを含む周期メッセージ（不図示）をブロードキャストする。
【００５６】
中継装置１ａ〜１ｃ及び車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、通信サイクルを開始すると、タイマを用いてサイクル開始からの時間経過を監視し、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間、アイドル期間、といった通信サイクルの状態を遷移させる（図８中のサイクルＮ参照）。なお、上述したように、サイクル開始メッセージ５００ａが各ノードに到着する時間は異なるので、図８に示すように、各ノードにおいて、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間、アイドル期間の開始終了の時刻は異なる。
【００５７】
ここで、時刻Ｔ１に、車両監視制御装置２ｅの監視記録管理部２２が、車両監視制御装置２ａに向けて非周期的に通信されるメッセージ（以下、非周期メッセージと称す）を送信しようとする場合を考える。車両監視制御装置２ｅの非周期メッセージ処理部２７は、非周期メッセージ７００ｅを作成して非周期メッセージキュー２１７に格納する。車両監視制御装置２ｅにおいて、時刻Ｔ１は、通信サイクルＮの非周期通信禁止期間内である。このため、車両監視制御装置２ｅの送信メッセージ選択部２１５は、非周期メッセージキュー２１７のメッセージをそのままにしておく。
【００５８】
この後、時刻Ｔ２で通信サイクルＮの非周期通信許可期間に移ると、送信メッセージ選択部２１５は、非周期メッセージキュー２１７に格納されていた非周期メッセージ７００ｅを取り出し、編成内伝送路インタフェース２８を介して非周期メッセージ７００ｅ（図８中、符号Ｎを付した矩形で示す）を送信する。中継装置１ｃの編成内伝送路インタフェース１８で非周期メッセージ７００ｅの受信が完了するのは、スイッチングハブ１７を経るために時刻Ｔ３となる。
【００５９】
中継装置１ｃに受信された非周期メッセージ７００ｅは、中継装置１ｃ内でサイクル開始メッセージ判定部１１２、中継先判定部１１３を経てメッセージ種別判定部１１４ａに出力される。メッセージ種別判定部１１４ａは、入力したメッセージが非周期メッセージ７００ｅであると判定すると、非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａに格納する。中継装置１ｃにおいて、時刻Ｔ３は非周期通信許可期間であるため、送信メッセージ選択部１１５ａは、即座に非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａから取り出し、編成間伝送路インタフェース１９ａを通じて送信する。
【００６０】
中継装置１ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ｂを介して、中継装置１ｃからの非周期メッセージ７００ｅを受信し、時刻Ｔ４において受信を完了する。この後、上述した中継装置１ｃと同様の処理を行って、中継装置１ｂは、内部の非周期メッセージキュー１１７ａに非周期メッセージ７００ｅを格納する。中継装置１ｂにおいて、時刻Ｔ４では、非周期通信許可期間が終了しアイドル期間に移行している。このため、次の通信サイクルＮ＋１の非周期通信許可期間に移行するまで、非周期メッセージ７００ｅは非周期メッセージキュー１１７ａに保持される。
【００６１】
伝送制御局である車両監視制御装置２ａが、次の通信サイクルＮ＋１に関するサイクル開始メッセージ５００ｂを、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してブロードキャストする。これにより、通信サイクルＮ＋１が開始される。車両監視制御装置２ｃは、時刻Ｔ５にてサイクル開始メッセージ５００ｂを受信すると、このサイクル開始メッセージ５００ｂから取り出したサイクル情報の内容に基づいて通信サイクルＮ＋１を開始する。
【００６２】
続いて、車両監視制御装置２ｃは、自車両の監視制御データを含む周期メッセージ６００ｃ（図８中、符号Ｃを付した矩形で示す）をブロードキャストする。なお、図８に示す例では、周期メッセージ６００ｃが、中継装置１ａ，１ｂを介して車両監視制御装置２ａに受信されるまでの流れを示しており、車両監視制御装置２ｂ，２ｄ〜２ｆまでの流れの記載を省略している。
【００６３】
中継装置１ｂにおいて、周期メッセージ６００ｃが到着する前に非周期メッセージ７００ｅが到着している。このとき、中継装置１ｂは、通信サイクルＮ＋１における非周期通信禁止期間であるため、非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａに格納したままとなる。
【００６４】
一方、周期メッセージ６００ｃは、送信メッセージ選択部１１５ａによって直ちに周期メッセージキュー１１６ａから読み出され、編成間伝送路インタフェース１９ａ及び編成間伝送路９ａを介して中継装置１ａへ送信される。このように、中継装置１ｂでは、非周期メッセージ７００ｅの送信処理によって遅延されることなく、周期メッセージ６００ｃを送信することができる。
【００６５】
時間が経過して時刻Ｔ７になると、中継装置１ｂは、非周期通信許可期間に移行する。これにより、中継装置１ｂの送信メッセージ選択部１１５ａは、非周期メッセージキュー１１７ａから非周期メッセージ７００ｅを読み出し、編成間伝送路インタフェース１９ａ及び編成間伝送路９ａを介して中継装置１ａへ送信する。
【００６６】
次に、実施の形態１の列車用通信システムにおいて、メッセージの発生元である車両監視制御装置２のみがサイクル情報に基づく通信サイクルで通信を行い、中継装置１が上記通信サイクルでの通信を行わない場合の動作を説明する。
図９は、車両監視制御装置のみがサイクル情報に基づく通信サイクルで通信することにより、非周期メッセージが周期メッセージの送信を遅延させる場合の動作を示すタイミングチャートである。なお、図９は、図８で示した本発明の特徴的な動作と比較するための動作例を示しており、本発明の動作を示しているものではない。
【００６７】
先ず、図８と同様に、伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、タイマを用いて周期的に通信サイクルを繰り返し、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してサイクル開始点でサイクル開始メッセージ５００ａをブロードキャストする。
【００６８】
続いて、車両監視制御装置２ａは、自車両の監視制御データを含む周期メッセージ（不図示）を、車両監視制御装置２ｂ〜２ｆ及び中継装置１ａ〜１ｃに対してブロードキャストする。車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、車両監視制御装置２ａからブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａから読み出したサイクル情報の内容に基づいて通信サイクルを開始する。
【００６９】
車両監視制御装置２ｂ〜２ｆは、通信サイクルを開始すると、タイマを用いてサイクル開始からの時間経過を監視し、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間、アイドル期間、といった通信サイクルの状態を遷移させる。
【００７０】
時刻Ｔ１において、車両監視制御装置２ｅの監視記録管理部２２が、車両監視制御装置２ａに向けて非周期的に通信される非周期メッセージを送信しようとする場合を考える。車両監視制御装置２ｅの非周期メッセージ処理部２７は、非周期メッセージ７００ｅを作成して非周期メッセージキュー２１７に格納する。このとき、時刻Ｔ１は通信サイクルＮの非周期通信禁止期間内であるため、送信メッセージ選択部２１５は、非周期メッセージキュー２１７のメッセージをそのままにしておく。
【００７１】
時刻Ｔ２で通信サイクルＮの非周期通信許可期間に移ると、車両監視制御装置２ｅの送信メッセージ選択部２１５は、非周期メッセージキュー２１７に格納されていた非周期メッセージ７００ｅを取り出し、編成内伝送路インタフェース２８を介して非周期メッセージ７００ｅを送信する。中継装置１ｃの編成内伝送路インタフェース１８で非周期メッセージ７００ｅの受信が完了するのは、スイッチングハブ１７を経由するために時刻Ｔ３となる。
【００７２】
中継装置１ｃは、編成内伝送路８ｅを介して受信した非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａに格納する。図８と異なり、図９では、中継装置１ｃがサイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信しない。このため、中継装置１ｃの送信メッセージ選択部１１５ａは、即座に非周期メッセージ７００ｅを非周期メッセージキュー１１７ａから取り出し、編成間伝送路インタフェース１９ａを通じて送信する。
【００７３】
中継装置１ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ｂ及び編成間伝送路９ｂを介して、中継装置１ｃからの非周期メッセージ７００ｅを受信し、時刻Ｔ４において受信を完了する。図８と異なり、図９では、中継装置１ｂがサイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信しない。このため、中継装置１ｂは、受信した非周期メッセージ７００ｅを、直ちに編成間伝送路インタフェース１９ａ及び編成間伝送路９ａを介して中継装置１ａへ送信する。
【００７４】
中継装置１ａは、時刻Ｔ５１において、編成間伝送路インタフェース１９ｂを経由して中継装置１ｂから非周期メッセージ７００ｅの受信を完了する。同様に中継装置１ａも、サイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信しないので、受信した非周期メッセージ７００ｅを直ちに編成内伝送路インタフェース１８及び編成間伝送路８ａを介して車両監視制御装置２ａへ送信する。
【００７５】
図８と同様に、時刻Ｔ５において、車両監視制御装置２ｃが、周期メッセージ６００ｃの送信を開始する。中継装置１ａは、時刻Ｔ６において、中継装置１ｂを経由して送信された周期メッセージ６００ｃを編成間伝送路インタフェース１９ｂを介して受信する。このとき、中継装置１ａでは、時刻Ｔ５１に非周期メッセージ７００ｅの送信を開始しており、編成内伝送路インタフェース１８が非周期メッセージ７００ｅの送信で占有されている。このため、非周期メッセージ７００ｅの送信が完了する時刻Ｔ６１まで、中継装置１ａは、周期メッセージ６００ｃを送信することができない。これにより、中継装置１ａにおいて周期メッセージ６００ｃの送信が遅延する。
【００７６】
このような既に伝送路を占有しているメッセージによる遅延は、従来のように優先度別キューを用いた優先伝送制御のみでは回避できない。つまり、車両監視制御装置２が、サイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信する場合、中継装置１においても、周期メッセージと非周期メッセージとの競合を避けることができるように、十分に大きなアイドル期間を設ける必要がある。図９の例では、通信サイクルＮのアイドル期間の終了時刻、すなわち、次の通信サイクルＮ＋１の開始時刻は、少なくとも非周期メッセージ７００ｅの送信が完了する時刻Ｔ６１以降でなければならない。
【００７７】
アイドル期間は、上述のような周期メッセージと非周期メッセージとの競合を完全に排除できる時間長とする必要がある。例えば、アイドル期間は、ある車両監視制御装置１から他の車両監視制御装置１へメッセージ送信に要する時間の最悪値よりも大きくなければならない。なお、上記最悪値としては、列車用通信システムにおいて、最も離れた車両監視制御装置間の通信で、かつ、通信途中で他の非周期メッセージとの競合により発生する遅延を含む時間が考えられる。
【００７８】
これに対して、実施の形態１による列車用通信システムは、中継装置１もサイクル情報の内容に基づく通信サイクルで通信を行う。このとき、隣り合う中継装置１間でメッセージを送信するのに要する時間と、直接接続された中継装置１と車両監視制御装置２との間でのメッセージ送信に要する時間のうち、いずれか大きい方よりも大きい時間をアイドル期間とする。このようにすることで、周期メッセージと非周期メッセージとの競合を排除でき、図９に示す場合よりも伝送路の利用効率を向上させることができる。
【００７９】
以上のように、この実施の形態１によれば、中継装置１及び車両監視制御装置２が、周期的に通信すべきメッセージの通信のみを許可する期間を含むメッセージの通信周期に応じた通信許容期間に通信サイクルを区分するサイクル情報に従って通信サイクルを管理する通信サイクル管理部１１１，２１１を備え、通信サイクル管理部１１１，２１１により管理された通信サイクルで通信する。
また、この構成において、伝送制御局として動作する車両監視制御装置２が、通信サイクルの開始時点で、中継装置１及び伝送従属局として動作する車両監視制御装置２に対し、サイクル情報を含むサイクル開始メッセージを送信すると共に、通信サイクルの開始時点から計時した経過時間を基準として上記通信サイクルで通信し、中継装置１及び伝送従属局として動作する車両監視制御装置２が、サイクル開始メッセージの受信時点で、サイクル開始メッセージのサイクル情報に従った通信サイクルでの通信を開始すると共に、サイクル開始メッセージの受信時点から計時した経過時間を基準として通信サイクルで通信する。
これら構成において、周期的に通信すべきメッセージのみの通信を許可する非周期通信禁止期間、非周期的な通信が許容されるメッセージの通信を許可する非周期通信許可期間、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間に通信サイクルを区分するサイクル情報を利用する。このように構成することで、非周期的な通信が許容されるメッセージによって周期的に通信すべきメッセージのリアルタイム性が損なわれる状況を排除することができる。
【００８０】
また、この実施の形態１によれば、中継装置１が、車両監視制御装置２間の通信を中継するにあたり、上記サイクル情報に従って管理される通信サイクルで中継するので、上記と同様の効果を得ることができる。また、車両監視制御装置２間の通信を中継するにあたり、ある通信サイクルで送信開始されたメッセージが伝送経路途中の最も近い中継装置又は送信先の車両監視制御装置で受信完了されるまでに、次の通信サイクルが開始されることがないようにアイドル期間の長さを調節することで、周期メッセージと非周期メッセージとの競合を排除でき、伝送路の利用効率を向上させることができる。
【００８１】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２による列車用通信システムの構成を示すブロック図である。図１０では、車両４ａ〜４ｃが３両単位で編成６ｄを構成し、車両４ｄ，４ｅが２両単位で編成６ｅを構成する鉄道車両を例に挙げて説明する。実施の形態２による列車用通信システムは、中継装置１ａ，１ｂ、車両監視制御装置２ａ〜２ｅ、及び自動連結器５ａ〜５ｄを備える。中継装置１ａ，１ｂは、編成６ｄ，６ｅに設けられ、車上ネットワークを介した各車両監視制御装置２ａ〜２ｅの通信を中継する。車両監視制御装置２ａ〜２ｅは、各車両４ａ〜４ｅに搭載され、機器３ａ〜３ｅを監視制御する。機器３ａ〜３ｅは、各車両４ａ〜４ｅに搭載された車両機器である。
【００８２】
中継装置１ａは、編成６ｄ内の車両監視制御装置２ａ〜２ｃと編成内伝送路８ａ〜８ｃを介して接続される。また同様に、中継装置１ｂは、編成６ｅ内の車両監視制御装置２ｄ，２ｅと編成内伝送路８ｄ，８ｅを介して接続される。中継装置１ａは、自動連結器５ａと編成間伝送路９ａに接続されており、中継装置１ｂは、自動連結器５ｄと編成間伝送路９ｂに接続されている。編成間伝送路９ａは自動連結器５ｂに接続しており、編成間伝送路９ｂは自動連結器５ｃに接続している。
【００８３】
自動連結器５ａ〜５ｄは、編成の車両間を併結する際、編成間伝送路９も接続する。例えば、自動連結器５ｂ，５ｃは、編成６ｄの車両４と編成６ｅの車両とを併結し、編成間伝送路９ａ，９ｂを接続する。つまり、編成間伝送路９ａ，９ｂは、自動連結器５ｂ，５ｃの併解結によって互いの接続が開閉される。また、編成６ｆは、編成６ｄと編成６ｅが自動連結器５ｂ，５ｃで併結されて構成される。
【００８４】
この実施の形態２では、列車を起動、併結、解結した際、列車内で唯一つの伝送制御局が有限時間内に定まることを前提としている。実施の形態２において、伝送制御局を決定する方法（伝送制御局を確立する方法）自体は、特定の方法に限定されるものではない。例えば、参考文献１に開示される方法を利用してもよい。
参考文献１：特公平７−４６８８１号公報
【００８５】
図１１は、実施の形態２によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。図１１において、サイクル開始メッセージは、メッセージ識別子、送信元識別子、伝送制御局変更フラグ、サイクル長、非周期通信禁止期間長、非周期通信許可期間長のそれぞれに対応するフィールドから構成される。
【００８６】
この実施の形態２では、送信元識別子、伝送制御局変更フラグ、サイクル長、非周期通信禁止期間長、非周期通信許可期間長をまとめてサイクル情報と呼ぶ。なお、伝送制御局変更フラグは、伝送制御局である車両監視制御装置２が、列車の併解結に伴って伝送従属局に移行する際に設定される。
【００８７】
次に動作について説明する。
（１）制御局モードの通信サイクル管理部による動作
図１２は、図１０中の列車用通信システムにおける伝送制御局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。なお、実施の形態２による車両監視制御装置２ａ〜２ｅの構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。
【００８８】
以降では、図１２及び上記実施の形態１で示した図６，７を用いて、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１の動作を詳細に説明する。また、図１２において、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１は、動作モードが制御局モードであり、伝送従属局である中継装置１及び車両監視制御装置２の通信サイクル管理部１１１，２１１は、動作モードが従属局モードであるものとする。
【００８９】
先ず、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルの開始時点でタイマをスタートするとともに、伝送制御局変更フラグを設定せず、従属局モードの通信サイクル管理部２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介してサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ１１に移行する（遷移ＴＲ１１）。
【００９０】
制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、非周期通信禁止状態ＳＴ１１から非周期通信許可状態ＳＴ１２に遷移する（遷移ＴＲ１２）。さらに非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ１２からアイドル状態ＳＴ１３に遷移する（遷移ＴＲ１３）。
【００９１】
アイドル期間（一定時間）が経過した状態に遷移すると（遷移ＴＲ１４）、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、伝送制御局変更フラグを設定せず、従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介して次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ１１に移行する（遷移ＴＲ１５）。
【００９２】
一方、アイドル期間が経過するまでに列車の併解結などに伴って伝送従属局へ移行することになっていれば、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージのサイクル情報に伝送制御局変更フラグを設定する。
【００９３】
この後、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、従属局モードの通信サイクル管理部２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介して、伝送制御局変更フラグが設定されたサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、伝送制御局である車両監視制御装置２は、伝送従属局（従属局モード）に移行する（遷移ＴＲ２）。
【００９４】
（２）従属局モードの通信サイクル管理部による動作
図１３は、図１０中の列車用通信システムにおける伝送従属局である車両監視制御装置及び中継装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。なお、実施の形態２による中継装置１ａ，１ｂ及び車両監視制御装置２ａ〜２ｅの構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。なお、従属局モードは、伝送制御局からのサイクル開始メッセージに従って通信サイクルを管理する通常モードと、自身のタイマに基づいて通信サイクルを管理する自律モードとからなる。
【００９５】
従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、起動後、すぐに自律モードとなってタイマをスタートする。同時に、従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、予め記憶しているサイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間を開始し、非周期通信禁止状態ＳＴ２１１となる（遷移ＴＲ２１１）。
【００９６】
自律モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、非周期通信禁止状態ＳＴ２１１から非周期通信許可状態ＳＴ２１２に遷移する（遷移ＴＲ２１２）。さらに非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ２１２からアイドル状態ＳＴ２１３に遷移する（遷移ＴＲ２１３）。続いて、次の通信サイクルの開始時間に達すると、自律モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ２１１に移行する（遷移ＴＲ２１４）。
【００９７】
自律モードでは、サイクル開始メッセージの送信元識別子の記憶内容は空である。通信サイクル管理部１１１，２１１は、自律モードのときにサイクル開始メッセージを受信すると、サイクル開始メッセージ中の送信元識別子をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶して通常モードに遷移する（遷移ＴＲ２１）。
【００９８】
通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１では、サイクル開始メッセージを受信した時点でタイマをスタートする。これにより、通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間を開始し、非周期通信禁止状態ＳＴ２２１となる（遷移ＴＲ２２１）。
【００９９】
通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、非周期通信禁止状態ＳＴ２２１から非周期通信許可状態ＳＴ２２２に遷移する（遷移ＴＲ２２２）。さらに非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ２２２からアイドル状態ＳＴ２２３に遷移する（遷移ＴＲ２２３）。
【０１００】
アイドル状態ＳＴ２２３でサイクル開始メッセージを一定期間受信しない場合（遷移ＴＲ２２９）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶した送信元識別子の内容を消去し自律モードに遷移する（遷移ＴＲ２２）。
【０１０１】
一方、アイドル状態ＳＴ２２３でサイクル開始メッセージを受信した場合（遷移ＴＲ２２４）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、受信したサイクル開始メッセージの送信元識別子とサイクル情報記憶部１１８，２１８から読み出した送信元識別子の内容を比較する。このとき、両送信元識別子の内容が一致していない場合、通信サイクル管理部１１１，２１１は、アイドル状態ＳＴ２２３に遷移する（遷移ＴＲ２２８）。
【０１０２】
また、両送信元識別子の内容が一致している場合（遷移ＴＲ２２５）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージの伝送制御局変更フラグが設定されている場合（遷移ＴＲ２２７）、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶した送信元識別子の内容を消去し自律モードに遷移する（遷移ＴＲ２２）。
【０１０３】
遷移ＴＲ２２５において、サイクル開始メッセージの伝送制御局変更フラグが設定されていなければ、通信サイクル管理部１１１，２１１は、伝送制御局である車両監視制御装置２からの次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージとみなし、タイマをリセットして非周期通信禁止状態ＳＴ２２１に遷移する（遷移ＴＲ２２６）。
【０１０４】
（３）併結時の動作
図１４は、図１０中の列車用通信システムにおける併結時の動作の流れを示すタイミングチャートであり、車両監視制御装置２ａが伝送制御局である編成６ｄと、車両監視制御装置２ｅが伝送制御局である編成６ｅとを併結する場合を示している。
編成６ｄにおいて、伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、車両監視制御装置２ｂ，２ｃ及び中継装置１ａに対し、通信サイクルＮの開始時点でサイクル開始メッセージ５００ａ（図１４中、黒色の矩形で示す）をブロードキャストする。続けて、車両監視制御装置２ａは、自車両４ａの監視制御データを含む周期メッセージ６００ａを、車両監視制御装置２ｂ，２ｃ及び中継装置１ａに対してブロードキャストする。
【０１０５】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａ及び周期メッセージ６００ａは、中継装置１ａを経て車両監視制御装置２ｂ，２ｃへ送られる。車両監視制御装置２ｂ，２ｃは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、編成内伝送路８ｂ，８ｃを介して車両４ｂ，４ｃの監視制御データをそれぞれ含む周期メッセージ６００ｂ，６００ｃをブロードキャストする。これにより、車両監視制御装置２ｂは、周期メッセージ６００ａ，６００ｃを受信し、車両監視制御装置２ｃは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂを受信する。
【０１０６】
編成６ｅにおいても同様に、伝送制御局である車両監視制御装置２ｅは、車両監視制御装置２ｄ及び中継装置１ｂに対し、通信サイクルＭの開始時点でサイクル開始メッセージ５００ｅ（図１４中、白色の矩形で示す）をブロードキャストする。続けて、車両監視制御装置２ｅは、自車両４ｅの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｅを、車両監視制御装置２ｄ及び中継装置１ｂに対してブロードキャストする。
【０１０７】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ｅ及び周期メッセージ６００ｅは、中継装置１ｂを経て車両監視制御装置２ｄへ送られる。車両監視制御装置２ｄは、サイクル開始メッセージ５００ｅを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ｅの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートする。続けて、車両監視制御装置２ｄは、編成内伝送路８ｄ，８ｅを介して車両４ｄの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｄをブロードキャストする。これにより、車両監視制御装置２ｄは、周期メッセージ６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｅは、周期メッセージ６００ｄを受信する。
【０１０８】
時刻Ｔ１で編成６ｄ，６ｅを併結した場合を考える。この場合、編成間伝送路９ａ，９ｂが自動連結器５ｂ，５ｃにより接続され、併結した相手の編成におけるメッセージが、自編成の車上ネットワークに流入する。このとき、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、現在従属しているサイクル開始メッセージ５００ｅの送信元識別子（車両監視制御装置２ｅを特定する識別子）をサイクル情報記憶部１１８に記憶している。
【０１０９】
一方、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、編成間伝送路９ａ，９ｂ及び自動連結器５ｂ，５ｃを介して、時刻Ｔ２で編成６ｄからサイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａの送信元識別子（車両監視制御装置２ａを特定する識別子）とサイクル情報記憶部１１８に現在記憶している送信元識別子の内容とを比較する。ここで、サイクル情報記憶部１１８には、車両監視制御装置２ｅを特定する送信元識別子が格納されているので、両送信元識別子の内容が異なる。このため、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージ５００ａの受信をサイクル開始とみなさない。
【０１１０】
車両監視制御装置２ｅから時刻Ｔ３に送信されたサイクル開始メッセージ５００ｅは、時刻Ｔ４で中継装置１ｂに受信される。中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、時刻Ｔ４で受信したサイクル開始メッセージ５００ｅの送信元識別子とサイクル情報記憶部１１８に現在記憶している送信元識別子の内容とを比較する。ここで、サイクル情報記憶部１１８に現在記憶している送信元識別子の内容と一致するので、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅのサイクル情報の内容に従って通信サイクルＭ＋１を管理する。
【０１１１】
時刻Ｔ６において、車両監視制御装置２ａが、併結後の編成６ｆの伝送制御局として確立したとする。この時点で、編成６ｅの伝送制御局であった車両監視制御装置２ｅは、伝送従属局となる。このため、時刻Ｔ６以降に最初にやってくる通信サイクルの開始タイミング（通信サイクルＭ＋２の終了時刻）である時刻Ｔ７において、車両監視制御装置２ｅは、伝送制御局変更フラグを設定したサイクル開始メッセージ５０１ｅをブロードキャストする。
【０１１２】
車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部２１１及び中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、車両監視制御装置２ｅから受信したサイクル開始メッセージ５０１ｅの伝送制御局変更フラグに基づいて、車両監視制御装置２ｅの伝送従属局への変更を認識し、タイマをスタートさせた後に、サイクル情報記憶部１１８，２１８に現在記憶しているサイクル開始メッセージの送信元識別子（車両監視制御装置２ｅを特定する識別子）の内容を消去する。以降、車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部２１１及び中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、自律モードに遷移して自己のタイマで通信サイクルの開始タイミングを管理する。
【０１１３】
時刻Ｔ９において、編成６ｅの中継装置１ｂは、併結後の新しい伝送制御局である車両監視制御装置２ａからのサイクル開始メッセージ５００ａを受信する。このとき、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８に記憶していない。そこで、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、サイクル開始メッセージ５００ａの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８に記憶し、サイクル開始メッセージ５００ａの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートする。
【０１１４】
これ以降、中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１は、車両監視制御装置２ａからのサイクル開始メッセージ５００ａに従って通信サイクル２を管理する。車両監視制御装置２ｄ，２ｅは、時刻Ｔ１０において、中継装置１ｂによる中継を経てサイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部２１８に記憶し、サイクル開始メッセージ５００ａに従って通信サイクル２以降を管理する。このようにして、編成６ｄ，６ｅの併結後の列車全体（編成６ｆ）での通信サイクルが確立する。
【０１１５】
なお、編成を併結してから列車全体の通信サイクルが確立するまでの間、中継装置１は、他編成からのメッセージを自編成の通信サイクルに合わせて中継する。このようにすることで、他編成から流入してきた非周期メッセージのために、自編成の周期メッセージが遅延させられることがない。
【０１１６】
（４）解結時の動作
図１５は、図１０中の列車用通信システムにおける解結時の動作の流れを示すタイミングチャートであり、編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結する場合を示している。なお、編成６ｆにおける伝送制御局が車両監視制御装置２ａであるとし、伝送制御局が車両監視制御装置２ａである編成６ｄと、伝送制御局が車両監視制御装置２ｅである編成６ｅに解結される。
【０１１７】
先ず、編成６ｆにおいて、伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、車両監視制御装置２ｂ〜２ｅ及び中継装置１ａ，１ｂに対し、通信サイクルＮの開始時点でサイクル開始メッセージ５００ａ（図１５中、黒色の矩形で示す）をブロードキャストする。続けて、車両監視制御装置２ａは、自車両４ａの監視制御データを含む周期メッセージ６００ａを、車両監視制御装置２ｂ〜２ｅ及び中継装置１ａ，１ｂに対してブロードキャストする。
【０１１８】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａ及び周期メッセージ６００ａは、中継装置１ａを経て車両監視制御装置２ｂ，２ｃへ送られ、中継装置１ａ，１ｂを経て車両監視制御装置２ｄ，２ｅへ送られる。車両監視制御装置２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートし、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の時間を計時しつつ、サイクル開始時点からの時間の経過を計時する。
【０１１９】
続けて、車両監視制御装置２ｂ，２ｃは、車両４ｂ，４ｃの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｂ，６００ｃをブロードキャストする。また、車両監視制御装置２ｄ，２ｅは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、車両４ｄ，４ｅの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｄ，６００ｅをブロードキャストする。
【０１２０】
これにより、車両監視制御装置２ｂは、周期メッセージ６００ａ，６００ｃ，６００ｄ，６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｃは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｄ，６００ｅを受信する。また、車両監視制御装置２ｄは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｅは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｄを受信する。
【０１２１】
時刻Ｔ１で編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結すると、編成６ｄでは、車両監視制御装置２ａからのサイクル開始メッセージ５００ａに従って通信サイクルＮの通信を継続する。一方、編成６ｅでは、サイクル開始メッセージ５００ａが到着しなくなるため、直前の通信サイクルＮのアイドル状態を継続する。
【０１２２】
通信サイクルＮの開始から一定時間ｔ０が経過すると、編成６ｅ内の中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１及び車両監視制御装置２ｄ，２ｅの通信サイクル管理部２１１は、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶しているサイクル開始メッセージの送信元識別子（車両監視制御装置２ａを特定する識別子）を消去する。これ以降、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、自律モードに遷移して自己のタイマで通信サイクルの開始タイミングを管理する。
【０１２３】
この後、時刻Ｔ６において、車両監視制御装置２ｅが、編成６ｅの伝送制御局として確立したとする。このとき、伝送制御局となった車両監視制御装置２ｅは、通信サイクル１の開始タイミングをタイマを用いて管理し、車両監視制御装置２ｄ及び中継装置１ｂに対し、通信サイクル１の開始時点でサイクル開始メッセージ５００ｅ（図１５中、白色の矩形で示す）をブロードキャストする。
【０１２４】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ｅは、時刻Ｔ７において、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄに受信される。このとき、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶していない。
【０１２５】
そこで、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶し、サイクル開始メッセージ５００ｅの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートする。これ以降、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅに従って通信サイクル１以降の開始タイミングを管理する。
【０１２６】
以上のように、この実施の形態２によれば、中継装置１及び車両監視制御装置２の通信サイクル管理部１１１，２１１が、サイクル開始メッセージの送信元を示す送信元識別子を格納するサイクル情報記憶部１１８，２１８を備え、サイクル情報記憶部１１８，２１８に格納された送信元識別子の送信元から受信したサイクル開始メッセージのサイクル情報に従って通信サイクルを管理し、サイクル情報記憶部１１８，２１８に格納された送信元識別子に一致する送信元から受信したサイクル開始メッセージに伝送制御局の変更を示す情報が設定されている場合、又は、サイクル開始メッセージが所定期間受信されなかった場合、サイクル情報記憶部１１８，２１８の送信元識別子を消去し、サイクル情報記憶部１１８，２１８に送信元識別子を格納すべき新たな送信元からサイクル開始メッセージを受信するまで、既存のサイクル情報に従って通信サイクルを管理する。このように構成することにより、編成を併解結する場合においても、リアルタイム性が要求されない非周期メッセージの通信を行いつつ、周期メッセージのリアルタイム性を確保することができる。
【０１２７】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、伝送制御局である車両監視制御装置２と伝送従属局である中継装置１及び車両監視制御装置２とのいずれにおいても、モード間遷移後の初期状態が非周期通信禁止状態である場合を示した。この実施の形態３は、モード間遷移後の初期状態をアイドル状態とした場合について説明する。
【０１２８】
実施の形態３による列車用通信システムは、上記実施の形態２の図１０に示した構成と基本的に同一である。また、列車用通信システムの中継装置１及び車両監視制御装置２の構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。実施の形態３による通信サイクル管理部１１１，２１１が、通信サイクルをアイドル状態から遷移させて管理する点で、上記実施の形態１及び上記実施の形態２と異なる。
【０１２９】
次に動作について説明する。
（１）制御局モードの通信サイクル管理部による動作
図１６は、この発明の実施の形態３による列車用通信システムにおける伝送制御局である車両監視制御装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。なお、実施の形態３による車両監視制御装置２ａ〜２ｅの構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。
【０１３０】
以降では、図１６及び上記実施の形態１で示した図６，７を用いて、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１の動作を詳細に説明する。また、図１６において、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１は、動作モードが制御局モードであり、伝送従属局である中継装置１及び車両監視制御装置２の通信サイクル管理部１１１，２１１は、動作モードが従属局モードであるものとする。
【０１３１】
先ず、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルの開始時点でタイマをスタートすると共に、伝送制御局変更フラグを設定せず、従属局モードの通信サイクル管理部２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介してサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、アイドル状態ＳＴ１３に移行する（遷移ＴＲ１１）。
【０１３２】
制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づくアイドル期間（一定時間）が経過した段階（遷移ＴＲ１４）で、制御局モードが維持されていれば、伝送制御局変更フラグを設定せず、従属局モードの通信サイクル管理部２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介して次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージをブロードキャストする。この後、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、通信サイクルをアイドル状態ＳＴ１３から非周期通信禁止状態ＳＴ１１に遷移させる（遷移ＴＲ１５）。
【０１３３】
非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ１１から非周期通信許可状態ＳＴ１２に遷移する（遷移ＴＲ１２）。さらに、非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ１２からアイドル状態ＳＴ１３に遷移する（遷移ＴＲ１３）。
【０１３４】
一方、アイドル期間が経過するまでに列車の併解結などに伴って伝送従属局へ移行することになっていれば、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージのサイクル情報に伝送制御局変更フラグを設定する。
【０１３５】
この後、制御局モードの通信サイクル管理部２１１は、従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１に対し、送信メッセージ選択部２１５及び編成内伝送路インタフェース２８を介して、伝送制御局変更フラグが設定されたサイクル開始メッセージをブロードキャストする。これにより、伝送制御局である車両監視制御装置２は、伝送従属局（従属局モード）に移行する（遷移ＴＲ２）。
【０１３６】
（２）従属局モードの通信サイクル管理部による動作
図１７は、実施の形態３による列車用通信システムにおける伝送従属局である車両監視制御装置及び中継装置の通信サイクル管理部の通信状態遷移を示す図である。なお、実施の形態３による中継装置１ａ，１ｂ及び車両監視制御装置２ａ〜２ｅの構成は、上記実施の形態１で示した図４〜７と基本的に同一である。なお、従属局モードは、伝送制御局からのサイクル開始メッセージに従って通信サイクルを管理する通常モードと、自身のタイマに基づいて通信サイクルを管理する自律モードとからなる。
【０１３７】
従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、起動後、すぐに自律モードとなって（遷移ＴＲ２１１）、タイマをスタートする。同時に、従属局モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、予め記憶しているサイクル情報の内容に基づくアイドル期間を開始し、アイドル状態ＳＴ２１３となる。
【０１３８】
自律モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づくアイドル期間（一定時間）が経過すると、アイドル状態ＳＴ２１３から非周期通信禁止状態ＳＴ２１１に遷移する（遷移ＴＲ２１４）。さらに非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ２１１から非周期通信許可状態ＳＴ２１２に遷移する（遷移ＴＲ２１２）。続いて、非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、自律モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、アイドル状態ＳＴ２１３に移行する（遷移ＴＲ２１３）。
【０１３９】
自律モードでは、サイクル開始メッセージの送信元識別子の記憶内容は空である。通信サイクル管理部１１１，２１１は、自律モードのときにサイクル開始メッセージを受信すると、サイクル開始メッセージ中の送信元識別子をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶して通常モードに遷移する（遷移ＴＲ２１）。
【０１４０】
通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１では、サイクル開始メッセージを受信した時点でタイマをスタートする。これにより、通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージのサイクル情報の内容に基づくアイドル期間を開始してアイドル状態ＳＴ２２３となる（遷移ＴＲ２２１）。
【０１４１】
アイドル状態ＳＴ２２３でサイクル開始メッセージを一定期間受信しない場合（遷移ＴＲ２２９）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶した送信元識別子の内容を消去して自律モードに遷移する（遷移ＴＲ２２）。
【０１４２】
一方、アイドル状態ＳＴ２２３でサイクル開始メッセージを受信した場合（遷移ＴＲ２２４）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、受信したサイクル開始メッセージの送信元識別子とサイクル情報記憶部１１８，２１８から読み出した送信元識別子の内容を比較する。このとき、両送信元識別子の内容が一致していない場合、通信サイクル管理部１１１，２１１は、アイドル状態ＳＴ２２３に遷移する（遷移ＴＲ２２８）。
【０１４３】
また、両送信元識別子の内容が一致している場合（遷移ＴＲ２２５）、通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージの伝送制御局変更フラグが設定されていれば（遷移ＴＲ２２７）、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶した送信元識別子の内容を消去して自律モードに遷移する（遷移ＴＲ２２）。
【０１４４】
遷移ＴＲ２２５において、サイクル開始メッセージの伝送制御局変更フラグが設定されていなければ、通信サイクル管理部１１１，２１１は、伝送制御局である車両監視制御装置２からの次の通信サイクルに関するサイクル開始メッセージとみなし、タイマをリセットして非周期通信禁止状態ＳＴ２２１に遷移する（遷移ＴＲ２２６）。
【０１４５】
通信サイクルを開始して上記サイクル情報の内容に基づく非周期通信禁止期間（一定時間）が経過すると、通常モードの通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信禁止状態ＳＴ２２１から非周期通信許可状態ＳＴ２２２に遷移する（遷移ＴＲ２２２）。さらに非周期通信許可期間（一定時間）が経過すると、通信サイクル管理部１１１，２１１は、非周期通信許可状態ＳＴ２２２からアイドル状態ＳＴ２２３に遷移する（遷移ＴＲ２２３）。
【０１４６】
（３）解結時の動作
図１８は、実施の形態３による列車用通信システムにおける解結時の動作の流れを示すタイミングチャートであり、編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結する場合を示している。なお、編成６ｆにおける伝送制御局が車両監視制御装置２ａであるとし、伝送制御局が車両監視制御装置２ａである編成６ｄと、伝送制御局が車両監視制御装置２ｅである編成６ｅに解結される。
【０１４７】
先ず、編成６ｆにおいて、伝送制御局である車両監視制御装置２ａは、車両監視制御装置２ｂ〜２ｅ及び中継装置１ａ，１ｂに対し、通信サイクルＮの開始時点でサイクル開始メッセージ５００ａ（図１８中、黒色の矩形で示す）をブロードキャストする。続けて、車両監視制御装置２ａは、自車両４ａの監視制御データを含む周期メッセージ６００ａを、車両監視制御装置２ｂ〜２ｅ及び中継装置１ａ，１ｂに対してブロードキャストする。
【０１４８】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ａ及び周期メッセージ６００ａは、中継装置１ａを経て車両監視制御装置２ｂ，２ｃへ送られ、中継装置１ａ，１ｂを経て車両監視制御装置２ｄ，２ｅへ送られる。車両監視制御装置２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、サイクル開始メッセージ５００ａの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートし、非周期通信禁止期間、非周期通信許可期間の時間を計時しつつ、サイクル開始時点からの時間の経過を計時する。
【０１４９】
続けて、車両監視制御装置２ｂ，２ｃは、車両４ｂ，４ｃの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｂ，６００ｃをブロードキャストする。また、車両監視制御装置２ｄ，２ｅは、サイクル開始メッセージ５００ａを受信すると、車両４ｄ，４ｅの監視制御データを含む周期メッセージ６００ｄ，６００ｅをブロードキャストする。
【０１５０】
これにより、車両監視制御装置２ｂは、周期メッセージ６００ａ，６００ｃ，６００ｄ，６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｃは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｄ，６００ｅを受信する。また、車両監視制御装置２ｄは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｅを受信し、車両監視制御装置２ｅは、周期メッセージ６００ａ，６００ｂ，６００ｃ，６００ｄを受信する。
【０１５１】
時刻Ｔ１で編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結すると、編成６ｄでは、車両監視制御装置２ａからのサイクル開始メッセージ５００ａに従って通信サイクルＮの通信を継続する。一方、編成６ｅでは、サイクル開始メッセージ５００ａが到着しなくなるため、直前の通信サイクルＮのアイドル状態を継続する。
【０１５２】
通信サイクルＮの開始から一定時間ｔ０が経過すると、編成６ｅ内の中継装置１ｂの通信サイクル管理部１１１及び車両監視制御装置２ｄ，２ｅの通信サイクル管理部２１１は、サイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶しているサイクル開始メッセージの送信元識別子（車両監視制御装置２ａを特定する識別子）を消去する。これ以降、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、自律モードに遷移して自己のタイマで通信サイクルの開始タイミングを管理する。
【０１５３】
この後、時刻Ｔ６において、車両監視制御装置２ｅが、編成６ｅの伝送制御局として確立したとする。このとき、伝送制御局となった車両監視制御装置２ｅは、通信サイクル０の開始タイミングをタイマを用いて管理し、車両監視制御装置２ｄ及び中継装置１ｂに対し、通信サイクル０の開始時点でサイクル開始メッセージ５００ｅ（図１８中、白色の矩形で示す）をブロードキャストする。これにより、車両監視制御装置２ｅは、通信サイクル０を開始してアイドル状態に遷移する。
【０１５４】
このようにモード間遷移後の初期状態をアイドル状態とすることで、図１８に示すように、編成６ｆを編成６ｄ，６ｅに解結した時刻Ｔ６の後、車両監視制御装置２ｅが新たな伝送制御局に確立された直後の通信サイクル０をアイドル期間にすることができる。
【０１５５】
ブロードキャストされたサイクル開始メッセージ５００ｅは、時刻Ｔ７において、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄに受信される。このとき、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶していない。
【０１５６】
そこで、中継装置１ｂ及び車両監視制御装置２ｄの通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅの送信元識別子の内容をサイクル情報記憶部１１８，２１８に記憶し、サイクル開始メッセージ５００ｅの受信時点を通信サイクルの開始タイミングとみなしてタイマをスタートする。これにより、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、サイクル開始メッセージ５００ｅに従って通信サイクル０の通信（アイドル状態）を実行する。通信サイクル０が終了すると、上記通信サイクル管理部１１１，２１１は、車両監視制御装置２ｅからのサイクル開始メッセージ５００ｅに従って、通信サイクル１以降の開始タイミングを管理する。
【０１５７】
以上のように、この実施の形態３によれば、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間をモード間遷移後の初期状態としたので、伝送制御局が確立した直後のサイクル開始メッセージが、伝送制御局の確立時に送信中であったメッセージによって遅延させられることがない。このため、伝送制御局確立後のアイドル期間の後、直ちに定常状態に移行することができる。
【０１５８】
なお、上記実施の形態３では、モード間遷移後の初期状態を、サイクル開始メッセージ及び通信途中のメッセージのみの通信を許可するアイドル期間とする例を示したが、通信サイクルの最初の状態をアイドル状態としてもよい。このようにしても上記と同様の効果を得ることができる。
【０１５９】
実施の形態４．
図１９は、この発明の実施の形態４による列車用通信システムにおける通信サイクルを説明するための図である。通信サイクルは、車上ネットワークを介した通信で繰り返し実施される通信パターンの単位である。図１９において、通信サイクルには、高速周期通信期間、多用途期間、アイドル期間が規定される。
【０１６０】
高速周期通信期間では、各通信サイクルごとに所定の周期メッセージが送受信される。多用途期間は、通信サイクルＮにおいて低速周期通信が行われ、通信サイクルＮ＋１においては非周期通信が行われる。なお、多用途期間で通信すべきメッセージ種別、通信周期及び期間の長さは、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１によって設定される。つまり、実施の形態４では、通信サイクルの多用途期間において、伝送制御局である車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１が、通信サイクルごとに異なる種別のメッセージの送信を指定することができる。
【０１６１】
図２０は、実施の形態４によるサイクル開始メッセージの構成を示す図である。図２０に示すように、実施の形態４のサイクル開始メッセージは、メッセージ識別子、送信元識別子、伝送制御局変更フラグ、サイクル長、高速周期通信期間長、多用途期間用途及び多用途期間期間長のそれぞれに対応するフィールドから構成される。
【０１６２】
多用途期間用途フィールドには、その通信サイクルにおける多用途期間の用途を示す情報が格納される。図１９の例では、通信サイクルＮのサイクル開始メッセージの多用途期間用途フィールドには、低速周期通信であることを示す情報が格納される。また、通信サイクルＮ＋１のサイクル開始メッセージの多用途期間用途フィールドには、非周期通信であることを示す情報が格納される。
【０１６３】
サイクル開始メッセージの各フィールドに格納される、送信元識別子、伝送制御局変更フラグ、サイクル長、高速周期通信期間長、多用途期間の用途、及び多用途期間の期間長等の情報をまとめてサイクル情報と呼ぶ。中継装置１及び車両監視制御装置２は、サイクル開始メッセージから読み出した上記サイクル情報に従って、車上ネットワークを介した通信を行う。
【０１６４】
以上のように、この実施の形態４によれば、伝送制御局として動作する車両監視制御装置２の通信サイクル管理部２１１によって、通信するメッセージの種別、通信周期、及び期間長が設定される多用途期間を、通信サイクルを区分する期間として規定するサイクル情報を用いる。これにより、通信サイクルごとに異なる種別のメッセージを送信することができ、周期通信するデータについて、データ種別ごとに異なる周期で通信することができる。また、非周期通信するデータについて、データ種別ごとに通信帯域を割り当てることができる。
【０１６５】
なお、上記実施の形態４は、上記実施の形態１〜３及び後述する実施の形態５の構成に適用することができる。
【０１６６】
実施の形態５．
図２１は、この発明の実施の形態５による中継装置の中継制御部の構成を示すブロック図である。図２１において、実施の形態５による中継制御部１１は、図５に示した構成に加え、プロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂを備える。プロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを介して送受信されるメッセージのプロトコルを変換する。
【０１６７】
例えば、編成内では高速通信を実現するため、編成内伝送路８におけるデータリンク層以下はイーサネット（登録商標）を利用する。また、編成間では自動連結器による接続切断に対しても信頼性を確保するため、編成間伝送路９におけるデータリンク層にはＨＤＬＣ（High-level Data Link Control Procedure）を利用し、物理層にはシリアル転送の物理層インタフェース仕様であるＲＳ４２２（Recommended Standard 422）を利用する。
【０１６８】
この場合、編成内伝送路インタフェース１８は、イーサネット（登録商標）インタフェースとして機能し、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂは、ＨＤＬＣ／ＲＳ４２２インタフェースとなる。プロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを介して受信されたメッセージを、イーサネット（登録商標）フレームへプロトコル変換する。これにより、中継制御部１１の各構成は、イーサネット（登録商標）フレームのメッセージを取り扱う。
【０１６９】
プロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂは、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂを介して送信するメッセージを、イーサネット（登録商標）フレームからＨＤＬＣフレームへプロトコル変換する。これにより、編成間伝送路インタフェース１９ａ，１９ｂに接続する編成間伝送路９ａ，９ｂでは、ＨＤＬＣフレームのメッセージが取り扱われる。
【０１７０】
以上のように、この実施の形態５によれば、編成内の中継装置１と車両監視制御装置２との間を接続する編成内伝送路８と、中継装置１間を接続する編成間伝送路９との間で異なる通信プロトコルを設定し、中継装置１が、編成内伝送路８と編成間伝送路９の間での通信を中継するにあたり、各伝送路８，９に対応した通信プロトコルに変換するプロトコル変換部１１９ａ，１１９ｂを備える。これにより、編成内伝送路８と編成間伝送路９のデータリンク層以下に異なるプロトコルを用いることができる。例えば、編成内では高速なプロトコルを利用し、編成間では自動連結器による接続切断に対しても信頼性を確保できる低速なプロトコルを用いることが可能である。
【０１７１】
なお、上記実施の形態５は、上記実施の形態１〜４の構成に適用することができる。
【０１７２】
また、上記実施の形態１〜５では、車両監視制御装置２と別個に中継装置１を設けた構成を示したが、中継装置１と同様な機能を有する構成部を車両監視制御装置２内に設けてもよい。図２２は、この発明による列車用通信システムの他の構成を示すブロック図である。図２２において、車両監視制御装置２Ａ〜２Ｆは、上記実施の形態１〜５で示した中継装置１と同様の機能を有する中継処理部１Ａ〜１Ｆを備える。
【０１７３】
中継処理部１Ａ，１Ｂは、編成６ａ内の伝送路９Ａを介して接続される。また同様に、中継処理部１Ｃ，１Ｄは、編成６ｂ内の伝送路９Ｃを介して接続される。中継処理部１Ｅ，１Ｆは、編成６ｃ内の伝送路９Ｅを介して接続される。さらに、中継処理部１Ｂ，１Ｃは、伝送路９Ｂを介して互いに接続されており、中継処理部１Ｄ，１Ｅは、伝送路９Ｄを介して互いに接続される。
【０１７４】
図２２に示す列車用通信システムでは、伝送路９Ａ〜９Ｅを介した情報伝送が行われる車上ネットワークが構成される。例えば、編成６ａ内では、伝送路９Ａを編成内伝送路として車両監視制御装置２Ａ，２Ｂが中継処理部１Ａ，１Ｂを介して通信を行い、伝送路９Ｂを編成間伝送路として車両監視制御装置２Ｃと通信する。このように、図２２に示す中継処理部１Ａ〜１Ｆは、車両監視制御装置２Ａ〜２Ｆの機能構成部として、上記実施の形態１〜５で示した処理を行う。このように構成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
【国際調査報告】
2009075068.tif 000025
2009075068.tif 000026