(57)【要約】【課題】  十分なシールド効果が得られるとともに、ノイズの要因になることを抑制することが可能な電磁シールドを備えた接続ケーブル等を提供する。【解決手段】  実施形態に係る接続ケーブルは、電気信号を伝達可能な通信線と、通信線の延伸方向で互いに分離された第１の部分及び第２の部分を含み、通信線を覆うシールドと、第１の部分と第２の部分との間に接続されたコンデンサ１２２と、第１の部分と第２の部分との間に接続され且つコンデンサに対して直列に接続されたヒューズ１２３ａ、１２３ｂとを備える。【選択図】図４
2019160703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を伝達可能な通信線と、
前記通信線の延伸方向で互いに分離された第１の部分及び第２の部分を含み、前記通信線を覆うシールドと、
前記第１の部分と前記第２の部分との間に接続されたコンデンサと、
前記第１の部分と前記第２の部分との間に接続され且つ前記コンデンサに対して直列に接続されたヒューズと、
を備えることを特徴とする接続ケーブル。
【請求項２】
前記通信線はツイストペアを構成するものであり、
前記シールドは、前記ツイストペアを構成する２つの通信線を個別に覆う
ことを特徴とする請求項１に記載の接続ケーブル。
【請求項３】
前記通信線は１以上のツイストペアで構成され、
前記シールドは、前記１以上のツイストペアの全体を覆う
ことを特徴とする請求項１に記載の接続ケーブル。
【請求項４】
電気信号を伝達可能な第１の通信線及び前記第１の通信線を覆う第１のシールドを含む第１のケーブルと、電気信号を伝達可能な第２の通信線及び前記第２の通信線を覆う第２のシールドを含む第２のケーブルとを接続可能な中継器であって、
基板と、
前記基板に付随して設けられ、前記第１の通信線と前記第２の通信線との間に接続可能な通信用導電部と、
前記基板に付随して設けられ、前記第１のシールドに接続可能な第１の導電部と、
前記基板に付随して設けられ、前記第２のシールドに接続可能な第２の導電部と、
前記第１の導電部と前記第２の導電部との間に接続されたコンデンサと、
前記第１の導電部と前記第２の導電部との間に接続され且つ前記コンデンサに対して直列に接続されたヒューズと、
を備えることを特徴とする中継器。
【請求項５】
前記通信用導電部、前記第１の導電部及び前記第２の導電部は、前記基板の上面上に設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の中継器。
【請求項６】
前記基板の下面上に設けられた下部導電部をさらに備え、
前記第１の導電部と前記下部導電部とは前記基板の第１のスルーホール内に設けられた第１のスルー導電部を介して接続され、前記第２の導電部と前記下部導電部とは前記基板の第２のスルーホール内に設けられた第２のスルー導電部を介して接続されている
ことを特徴とする請求項５に記載の中継器。
【請求項７】
第１の鉄道車両と、
第２の鉄道車両と、
前記第１の鉄道車両と前記第２の鉄道車両との間に接続された請求項１に記載の接続ケーブル又は請求項４に記載の中継器と、
を備えることを特徴とする鉄道車両編成。
【請求項８】
第１の鉄道車両に設けられた第１の通信部と、
第２の鉄道車両に設けられた第２の通信部と、
前記第１の通信部と前記第２の通信部との間に接続された請求項１に記載の接続ケーブル又は請求項４に記載の中継器と、
を備えることを特徴とする鉄道車両間通信システム。
【請求項９】
電気信号を伝達可能な第１の通信線及び前記第１の通信線を覆う第１のシールドを含む第１のケーブルと、電気信号を伝達可能な第２の通信線及び前記第２の通信線を覆う第２のシールドを含む第２のケーブルとを接続可能な中継器であって、
基板と、
前記基板に付随して設けられ、前記第１の通信線と前記第２の通信線との間に接続可能な通信用導電部と、
前記基板に付随して設けられ、前記第１のシールドに接続可能な第１の導電部と、
前記基板に付随して設けられ、前記第２のシールドに接続可能な第２の導電部と、
前記第１の導電部と前記第２の導電部との間に接続されたコンデンサと、
を備えることを特徴とする中継器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、接続ケーブル、中継器、鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両間をメタル通信ケーブルで接続する場合、メタル通信ケーブルの電磁シールドが必ずしも有効に機能しているとは言えない。すなわち、隣接する鉄道車両間でシールドの基準電位（例えば、グランド電位）が一致していない、シールドの一端が電気的に開放状態であるといったことから、十分なシールド効果が得られていないのが現状である。また、このような要因から、電磁シールド自体がアンテナとして機能してしまい、電磁シールド自体がノイズの要因になるといった問題もある。
【０００３】
したがって、十分なシールド効果が得られるとともに、ノイズの要因になることを抑制することが可能な電磁シールドが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２１４５２５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
十分なシールド効果が得られるとともに、ノイズの要因になることを抑制することが可能な電磁シールドを備えた接続ケーブル等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る接続ケーブルは、電気信号を伝達可能な通信線と、前記通信線の延伸方向で互いに分離された第１の部分及び第２の部分を含み、前記通信線を覆うシールドと、前記第１の部分と前記第２の部分との間に接続されたコンデンサと、前記第１の部分と前記第２の部分との間に接続され且つ前記コンデンサに対して直列に接続されたヒューズと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る接続ケーブルの外観を模式的に示した図である。
【図２】第１の実施形態に係り、通信線の第１の態様を模式的に示した図である。
【図３】第１の実施形態に係り、通信線の第２の態様を模式的に示した図である。
【図４】第１の実施形態に係り、接続部の構成を詳細に示した平面図である。
【図５】第１の実施形態に係り、シールド及びコンデンサで規定される構成の等価回路を示した図である。
【図６】第１の実施形態に係り、図５の等価回路の周波数特性を示した図である。
【図７】第２の実施形態に係る中継器を用いて、第１のケーブルと第２のケーブルとを接続したときの状態を模式的に示した図である。
【図８】第２の実施形態に係り、中継器本体の構成を模式的に示した図である。
【図９】第３の実施形態に係り、第１の実施形態に係る接続ケーブルを用いた鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システムを模式的に示した図である。
【図１０】第３の実施形態に係り、第２の実施形態に係る中継器を用いた鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システムを模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【０００９】
（実施形態１）
図１は、第１の実施形態に係る接続ケーブルの外観を模式的に示した図である。
【００１０】
図１に示すように、接続ケーブル１００は、ケーブル本体１１０と、接続部１２０とを備えている。ケーブル本体１１０は、例えばイーサーネットケーブルに基づくものである。
【００１１】
ケーブル本体１１０は、通信線１１１と、通信線を覆うシールド（電磁シールド）１１２（１１２ａ、１１２ｂ）とを含んでいる。通信線１１１は、例えば、連結された隣接する鉄道車両間で電気信号を伝達可能である。シールド１１２は、通信線１１１の延伸方向で互いに分離された第１の部分１１２ａ及び第２の部分１１２ｂを含んでいる。シールド１１２には、基準電位（例えば、グランド電位）が与えられる。
【００１２】
通信線１１１は、２つの態様に大きく分けられる。
【００１３】
第１の態様は、通信線１１１がツイストペアを構成する場合である。図２は、第１の態様を模式的に示した図である。ツイストペア１１５の一方及び他方がそれぞれ、通信線１１１の１つを構成する。この場合には、シールド１１２は、ツイストペア１１５を構成する２つの通信線１１１を個別に覆っている。
【００１４】
第２の態様は、通信線１１１が１以上のツイストペアで構成される場合である。図３は、第２の態様を模式的に示した図である。図３の例では、通信線１１１が４つのツイストペア１１５で構成されている。この場合には、シールド１１２は、１以上のツイストペア１１５の全体を覆っている。
【００１５】
図１に示すように、接続部１２０は、シールド１１２の第１の部分１１２ａと第２の部分１１２ｂとの間に介在しており、円筒状の形状を有している。
【００１６】
図４は、接続部１２０の構成を詳細に示した平面図である。図４では、接続部１２０の構成をわかりやすくするために、円筒状の接続部１２０を展開したときの状態を模式的に示している。
【００１７】
フレキシブルな基板１２１上に、コンデンサ（キャパシタ）１２２、ヒューズ１２３（１２３ａ、１２３ｂ）及び導電領域１２４（１２４ａ、１２４ｂ）が設けられている。導電領域１２４ａはシールド１１２の第１の部分１１２ａに電気的に接続され、導電領域１２４ｂはシールド１１２の第２の部分１１２ｂに電気的に接続されている。また、導電領域１２４ａにはヒューズ１２３ａが電気的に接続され、導電領域１２４ｂにはヒューズ１２３ｂが電気的に接続されている。ヒューズ１２３ａとヒューズ１２３ｂとの間には、コンデンサ１２２が電気的に接続されている。すなわち、シールド１１２の第１の部分１１２ａと第２の部分１１２ｂとの間にコンデンサ１２２が接続され、シールド１１２の第１の部分１１２ａと第２の部分１１２ｂとの間に、コンデンサ１２２に対して直列にヒューズ１２３（１２３ａ、１２３ｂ）が接続されている。なお、ヒューズ１２３は１つ以上設けられていればよい。なお、通信線１１１（図示せず）は、接続部１２０においても分断されることなく、連続的に設けられている。
【００１８】
以上のように、本実施形態では、シールド１１２の第１の部分１１２ａと第２の部分１１２ｂとは、ＤＣ的にはコンデンサ１２２によって分断されており、ＡＣ的にはコンデンサ１２２によって結合されている。したがって、隣接する鉄道車両（車両Ａ、車両Ｂ）間でシールドの基準電位（例えば、グランド電位）が一致していない、或いはシールドの一端が電気的に開放状態であるといった状況であっても、シールド１１２の第１の部分１１２ａ（車両Ａ側）とシールド１１２の第２の部分１１２ｂ（車両Ｂ側）とで、ＡＣ的に基準電位を一致させることができる。そのため、シールド１１２の第１の部分１１２ａとシールド１１２の第２の部分１１２ｂとの間の基準電位が一致しないことに起因するノイズ（ＡＣ的なノイズ）の発生を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、本実施形態では、シールド１１２の第１の部分１１２ａと第２の部分１１２ｂとの間に、コンデンサ１２２に対して直列にヒューズ１２３（１２３ａ、１２３ｂ）が接続されている。仮にヒューズ１２３を設けていないとすると、コンデンサ１２２が電気的にショートしたときに、シールド１１２の第１の部分１１２ａと第２の部分１１２ｂとの間にＤＣ電流が流れてしまう。本実施形態では、ヒューズ１２３を設けているため、仮にコンデンサ１２２が電気的にショートしたとしても、ヒューズ１２３（１２３ａ、１２３ｂ）が切断される。したがって、本実施形態では、コンデンサ１２２が電気的にショートしたときに、シールド１１２の第１の部分１１２ａと第２の部分１１２ｂとの間にＤＣ電流が流れることを防止することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、シールド１１２の第１の部分１１２ａと第２の部分１１２ｂとの間にＤＣ電流が流れることがないので、隣接する鉄道車両間でシールドのＤＣ的な基準電位（例えば、グランド電位）が一致していない場合であっても、シールドの両端を基準電位に接続することが可能である。
【００２１】
また、本実施形態において、シールド１１２は一種のコイル（インダクタ）とみなすことができる。この場合、シールド１１２に直列にコンデンサ１２２が接続されていることになる。そのため、本実施形態の構造は、シールド１１２及びコンデンサ１２２の共振周波数ｆ０で規定されるバンドパスフィルタとして機能させることができる。
【００２２】
図５は、上述したシールド１１２及びコンデンサ１２２で規定される構成の等価回路を示した図である。図５では、シールド１１２の第１の部分１１２ａ及び第２の部分１１２ｂのインダクタンスをいずれもＬ／２とし、コンデンサ１２２のキャパシタンスをＣとしている。図６は、図５の等価回路の周波数特性を示した図である。この場合、共振周波数ｆ０は、
ｆ０＝１／２π（ＬＣ）1/2 
となる。
【００２３】
以上のように、本実施形態ではシールド１１２（１１２ａ、１１２ｂ）に直列にコンデンサ１２２が接続されているため、本実施形態の構造は一種のバンドパスフィルタとして機能させることができる。そのため、コンデンサ１２２のキャパシタンス或いはシールド１１２の長さを調整することで、所望のバンドパスフィルタを構成することが可能である。したがって、本実施形態では、このような観点からも、ノイズの発生を抑制することが可能となる。
【００２４】
なお、上述した実施形態では、１つの接続部１２０によって２つのケーブル本体１１０を接続していたが、ｎ個（ｎは２以上の整数）の接続部１２０によって（ｎ＋１）個のケーブル本体１１０を接続するようにしてもよい。
【００２５】
（実施形態２）
次に、第２の実施形態について説明する。
【００２６】
図７は、第２の実施形態に係る中継器を用いて、第１のケーブルと第２のケーブルとを接続したときの状態を模式的に示した図である。
【００２７】
中継器２００は、中継基板２１０と、中継基板２１０上に設けられたコネクタ２２０（２２０ａ、２２０ｂ）と、中継基板２１０上に設けられた中継器本体２３０とを備えている。
【００２８】
コネクタ２２０ａ及び２２０ｂには、例えばＲＪ４５コネクタが用いられる。コネクタ２２０ａ及び２２０ｂにはそれぞれ、第１のケーブル２５０ａ及び第２のケーブル２５０ｂが接続できるようになっている。
【００２９】
第１のケーブル２５０ａ及び第２のケーブル２５０ｂの基本的な構成は、通常のケーブルと同様である。すなわち、第１のケーブル２５０ａ及び第２のケーブル２５０ｂは、第１の実施形態のケーブル本体１１０と同様の構成を有している。具体的には、第１のケーブル２５０ａ及び第２のケーブル２５０ｂはそれぞれ、電気信号を伝達可能な通信線及び通信線を覆うシールドを含んでいる。
【００３０】
図８は、中継器本体２３０の構成を模式的に示した図である。
【００３１】
基板２３１に付随して、通信用導電部２３２、第１の導電部２３３ａ、第２の導電部２３３ｂ、第１の補助導電部２３３ｃ、第２の補助導電部２３３ｄ、及び下部導電部２３４が設けられている。本実施形態では、基板２３１の上面上に、通信用導電部２３２、第１の導電部２３３ａ、第２の導電部２３３ｂ、第１の補助導電部２３３ｃ及び第２の補助導電部２３３ｄ及びが設けられており、基板２３１の下面上に下部導電部２３４が設けられている。
【００３２】
各通信用導電部２３２は、ｘ方向に延伸しており、図７に示したコネクタ２２０ａ及び２２０ｂを介して第１の通信線と第２の通信線との間に電気的に接続可能である。本実施形態では、隣接する２つの通信用導電部２３２が、ツイストペアを構成する２つの通信線それぞれに電気的に接続可能である。すなわち、隣接する２つの通信用導電部２３２が、ツイストペアに対応する１つのペア２３２ｐを構成している。
【００３３】
第１の導電部２３３ａは、図７に示したコネクタ２２０ａを介して、第１のケーブル２５０ａの第１のシールドに電気的に接続可能である。第２の導電部２３３ｂは、図７に示したコネクタ２２０ｂを介して、第２のケーブル２５０ｂの第２のシールドに電気的に接続可能である。
【００３４】
第１の導電部２３３ａ、第２の導電部２３３ｂ、第１の補助導電部２３３ｃ及び第２の補助導電部２３３ｄは、基板２３１のスルーホール内に設けられたスルー導電部２３５を介して、下部導電部２３４に接続されている。
【００３５】
第１の導電部２３３ａと第２の導電部２３３ｂとの間には、コンデンサ（キャパシタ）２３６が接続されている。また、第１の導電部２３３ａと第２の導電部２３３ｂとの間には、コンデンサ２３６に対して直列にヒューズ２３７（２３７ａ、２３７ｂ）が接続されている。より具体的には、第１の導電部２３３ａと第２の導電部２３３ｂとの間に、第１の補助導電部２３３ｃ、第２の補助導電部２３３ｄ及びヒューズ２３７（２３７ａ、２３７ｂ）を介して、コンデンサ２３６が接続されている。なお、ヒューズ２３７は１つ以上設けられていればよい。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、コンデンサ２３６によって、第１の導電部２３３ａと第２の導電部２３３ｂとがＤＣ的には分断され、ＡＣ的には結合されている。そのため、本実施形態の中継器２００を用いて第１のケーブル２５０ａ及び第２のケーブル２５０ｂを接続した場合、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、第１の実施形態と同様に、シールド間でＡＣ的に基準電位を一致させることができ、ノイズの発生を抑制することが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、コンデンサ２３６に対して直列にヒューズ２３７（２３７ａ、２３７ｂ）が接続されている。そのため、本実施形態の中継器２００を用いて第１のケーブル２５０ａ及び第２のケーブル２５０ｂを接続した場合、第１の実施形態と同様に、コンデンサ２３６が電気的にショートしたときに、シールド間にＤＣ電流が流れることを防止することができる。
【００３８】
また、本実施形態の中継器２００は、通常のケーブルを接続することが可能であり、特別なケーブルを用意する必要がない。
【００３９】
なお、上述した実施形態では、ヒューズ２３７（２３７ａ、２３７ｂ）を設けたが、コンデンサ２３６の電気的ショートが特に問題にならなければ、必ずしもヒューズを設ける必要はない。
【００４０】
（実施形態３）
次に、第３の実施形態について説明する。
【００４１】
図９及び図１０は、第３の実施形態に係る鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システムを模式的に示した図である。図９に示した鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システム３００は第１の実施形態に係る接続ケーブル１００を用いて実現され、図１０に示した鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システムは第２の実施形態に係る中継器２００を用いて実現される。
【００４２】
図９及び図１０に示すように、連結された隣接する鉄道車両３１０ａ及び３１０ｂにはそれぞれ、通信機器（通信部）３２０ａ及び３２０ｂが搭載されている。図９の場合は、第１の実施形態で示したケーブル本体１１０及び接続部１２０を有する接続ケーブル１００によって通信機器３２０ａと通信機器３２０ｂとの間で通信が行われる。図１０の場合は、第２の実施形態で示した中継器２００によって第１のケーブル２５０ａと第２のケーブル２５０ｂとを接続することで、通信機器３２０ａと通信機器３２０ｂとの間で通信が行われる。
【００４３】
このように、第１の実施形態で示した接続ケーブル１００或いは第２の実施形態で示した中継器２００を鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システムに適用することで、特性や信頼性に優れた鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システムを実現することができる。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１００…接続ケーブル      １１０…ケーブル本体      １１１…通信線
１１２ａ、１１２ｂ…シールド      １１５…ツイストペア
１２０…接続部      １２１…基板      １２２…コンデンサ
１２３ａ、１２３ｂ…ヒューズ
１２４ａ、１２４ｂ…導電領域
２００…中継器      ２１０…中継基板
２２０ａ、２２０ｂ…コネクタ
２３０…中継器本体      ２３１…基板      ２３２…通信用導電部
２３２ｐ…通信用導電部のペア
２３３ａ、２３３ｂ…導電部      ２３３ｃ、２３３ｄ…補助導電部
２３４…下部導電部      ２３５…スルー導電部      ２３６…コンデンサ
２３７ａ、２３７ｂ…ヒューズ
２５０ａ、２５０ｂ…ケーブル
３００…鉄道車両編成及び鉄道車両間通信システム
３１０ａ、３１０ｂ…鉄道車両      ３２０ａ、３２０ｂ…通信機器
【図１】
2019160703.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019160703.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019160703.tif 000011
【図１０】
2019160703.tif 000012