(57)【要約】      （修正有）【課題】列車間を引き通す伝送路の系統を削減するとともに制御伝送系とモニタ伝送系間のデータ交換の自由度を高めた鉄道車両用情報伝送装置を提供する。【解決手段】産業用イーサネット（登録商標）ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯを適用し、システム起動時にＩＯデバイスのアドレス解決処理が行われ、ＩＯコントローラと各ＩＯデバイスとの接続確立、ＩＯコントローラから各ＩＯデバイスに対するパラメータの設定、ＩＯデバイスからのアプリケーション準備完了通知などの手順を経て、ＩＯコントローラおよび各ＩＯデバイスが予め設定されたリフレッシュ周期に従って順次データフレームを送出することにより、ＩＯコントローラと各ＩＯデバイス間のデータ交換を行う。【選択図】図１
2015065498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に搭載される情報伝送装置において，
片側先頭車に設置された中央装置（１系）と，反対側先頭車に設置された中央装置（２系）と，両先頭車および各中間車に設置された端末装置と，両先頭車および中間車に設置されたスイッチ（１系）およびスイッチ（２系）とを設け，
前記中央装置（１系）と前記各車のスイッチ（１系）と前記中央装置（２系）とは，イーサネットケーブルで相互にデイジーチェーン接続され，
前記中央装置（２系）と前記各車のスイッチ（２系）と前記中央装置（１系）とは，イーサネットケーブルで相互にデイジーチェーン接続され，全体としてリングトポロジによる車両間ネットワークを構成し，
前記中央装置（１系）および中央装置（２系）には，それぞれスイッチと，ＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェースと当該中央装置を制御するＣＰＵとを設け，
前記端末装置には，当該車両の各種機器とのデータ交換を行う機器間インターフェースと，前記車両間ネットワークに接続されるＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（１系）およびＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（２系）と，前記機器間インターフェースと前記ＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（１系）とを制御する第一のＣＰＵと，前記機器間インターフェースと前記ＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（２系）を制御する第二のＣＰＵとを設け，
前記スイッチ（１系）と前記端末装置のＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（１系）とはイーサネットケーブルで相互に接続され，
前記スイッチ（２系）と前記端末装置のＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（２系）とはイーサネットケーブルで相互に接続され，
前記中央装置（１系）のＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェースは，ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯコントローラとして，各車の端末装置のＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（１系）は，ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯデバイスとして動作し，全体として第一のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークを構成し，ＩＯコントローラと各ＩＯデバイス間で相互にデータ交換を行い，
前記中央装置（２系）のＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェースは，ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯコントローラとして，各車の端末装置のＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（２系）は，ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯデバイスとして動作し，全体として第二のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークを構成し，ＩＯコントローラと各ＩＯデバイス間で相互にデータ交換を行い，
前記中央装置（１系）と前記中央装置（２系）との間で，ＵＤＰ／ＩＰパケットの周期的送信による相互監視を行い，前記第一のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークおよび前記第二のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークの何れもが健全な場合は，第一のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークを稼動系として，第二のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークを待機系とし，第一のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークの異常が検知された場合には，第一のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークを待機系とし，第二のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯネットワークを稼動系とする切替え制御を行うことを特徴とする鉄道車両用伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用情報伝送装置において，中央装置（１系）内部に設けられたスイッチと中央装置（２系）内部に設けられたスイッチと，各車に設置されたスイッチが，ＭＲＰ（Ｍｅｄｉａ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に基づく，車両間ネットワークの障害に対応する機能を実装したことを特徴とする鉄道車両用伝送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車両用情報伝送装置において，各車に設置される端末装置のＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（１系）および（２系）に，スイッチ機能を実装し，各車に独立して設置していたスイッチを不要としたことを特徴とする鉄道車両用伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，鉄道車両において，先頭車に設置された主幹制御器の制御情報，またはＡＴＯ装置から送出される制御情報を各車両に設置された各機器に伝達するとともに，各機器の動作状態を収集し，先頭車に設置された表示装置に同情報を集約して表示する鉄道車両用情報伝送装置に係るものである。
【０００２】
【背景技術】
【０００３】
図３は６両編成の列車における従来の鉄道車両用情報伝送装置を表したブロック図である。
図３において，０１ｘは１号車に設置された中央装置，０２ｘは６号車に設置された中央装置であり，１０ｘ，２０ｘ，３０ｘ，４０ｘ，５０ｘ，６０ｘは各車両に設置された端末装置である。
【０００４】
前記鉄道車両用情報伝送装置は，二重化された制御伝送系と単一のモニタ伝送系から構成されている。そして各伝送系には，ＰＲＯＦＩＢＵＳと呼ばれる産業用フィールドバスが適用されている。
ＰＲＯＦＩＢＵＳには幾つかのバリエーションがあり，ここではＦＡ分野向けに開発されたＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰと呼ばれるものが適用されている。
【０００５】
ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰは，単一のマスターと複数のスレーブ間でのデータ交換を行うマスター・スレーブ方式を採用している。更に複数のマスターと複数のスレーブから成る構成にも対応しており，トークン・パッシング方式とマスター・スレーブ方式の組合せにより，各マスターと各スレーブ間でのデータ交換が行われる。
【０００６】
制御伝送系１系は，１号車の中央装置のバスインターフェース０１１ｘと各車の端末装置のバスインターフェース１０１ｘ，２０１ｘ，３０１ｘ，４０１ｘ，５０１ｘ，６０１ｘ，各バスインターフェース間を接続する伝送媒体ａ１ｘ，ａ２ｘ，ａ３ｘ，ａ４ｘ，ａ５ｘ，ａ６ｘとから構成され，０１１ｘはマスターとして動作し，１０１ｘ，２０１ｘ，３０１ｘ，４０１ｘ，５０１ｘ，６０１ｘはスレーブとして動作する。
【０００７】
制御伝送系２系は，６号車の中央装置のバスインターフェース０２１ｘと各車の端末装置のバスインターフェース１０２ｘ，２０２ｘ，３０２ｘ，４０２ｘ，５０２ｘ，６０２ｘ，各バスインターフェース間を接続する伝送媒体ｂ１ｘ，ｂ２ｘ，ｂ３ｘ，ｂ４ｘ，ｂ５ｘ，ｂ６ｘとから構成され，０２１ｘはマスターとして動作し，１０２ｘ，２０２ｘ，３０２ｘ，４０２ｘ，５０２ｘ，６０２ｘはスレーブとして動作する。
【０００８】
モニタ伝送系は，１号車の中央装置のバスインターフェース０１２ｘ，６号車の中央装置のバスインターフェース０２２ｘと各車の端末装置のバスインターフェース１０３ｘ，２０３ｘ，３０３ｘ，４０３ｘ，５０３ｘ，６０３ｘ，各バスインターフェース間を接続する伝送媒体ｃ１ｘ，ｃ２ｘ，ｃ３ｘ，ｃ４ｘ，ｃ５ｘ，ｃ６ｘ，ｃ７ｘとから構成され，０１２ｘおよび０２２ｘはマルチマスターとして動作し，１０３ｘ，２０３ｘ，３０３ｘ，４０３ｘ，５０３ｘ，６０３ｘはスレーブとして動作する。
【０００９】
１号車の中央装置０１ｘは，車両間伝送系を構成するバスインターフェース０１１ｘと０１２ｘ，制御伝送系（１系）のマスター０１３ｘおよびモニタ系（１系）のマスター０１４ｘとから構成される。
【００１０】
同様に６号車の中央装置０２ｘは，車両間伝送系を構成するバスインターフェース０２１ｘと０２２ｘ，制御伝送系（２系）のマスター０２３ｘおよびモニタ系（２系）のマスター０２４ｘとから構成される。
【００１１】
１号車の端末装置１０ｘは，車両間伝送系を構成するバスインターフェース１０１ｘ，１０２ｘ，１０３ｘ，それぞれのバスインターフェースを制御するＣＰＵ，１０４ｘ，１０５ｘ，１０６ｘ，および前記各ＣＰＵと当該車両の各装置との信号入出力を制御する機器間インターフェース１０７ｘとから構成される。
【００１２】
端末装置と各機器とのインターフェースとしてディジタル入出力，アナログ入出力，ＰＷＭ信号入出力，シリアル伝送などが想定され，前記機器間インターフェース１０７ｘには，対象となる各機器のインターフェースの種類に応じた入出力回路が設けられている。
【００１３】
１号車に搭載された各機器のグループを１１で表し，更に各号車の各機器とのインターフェースをグループ化して概念的に表したものを１２で表す。
【００１４】
同様に２号車から６号車の各端末装置２０ｘ，３０ｘ，４０ｘ，５０ｘおよび６０ｘは，１号車の端末装置と同様にそれぞれ３系統のバスインターフェースおよびバスインターフェースを制御するＣＰＵと１系統の機器間インターフェースとから構成される。
【００１５】
鉄道車両用情報伝送装置においては，その耐故障性，可用性を向上させる目的で，伝送系の冗長化を図る必要があり，従来の鉄道車両用情報伝送装置においては制御伝送１系，制御伝送２系およびモニタ伝送系をそれぞれ独立したＰＲＯＦＩＢＵＳネットワークとして構成している。
これはＰＲＯＦＩＢＵＳの性質上，同一のネットワーク上に複数のマスター・スレーブ関係を定義できず，それぞれのネットワークを物理的に分離する必要があるためである。
【００１６】
図７は，制御伝送１系におけるマスター・スレーブ間のデータ交換プロトコルを概念的に表したものである。
同図のように，マスターからの要求フレームに応じて各スレーブの応答フレームが返送され，各車の端末装置に対する要求フレームの送信と端末装置からの応答フレームの返信処理が周期的に実行される。
【００１７】
具体的には，    制御系マスター（１系）から要求フレームｃｒｅｑ１−１が送出され，その応答として１号車制御系スレーブ（１系）から応答フレームｃｒｅｓ１−１が返信される。次いで制御系マスター（１系）から要求フレームｃｒｅｑ１−２が送出され，その応答として２号車制御系スレーブ（１系）から応答フレームｃｒｅｓ１−２が返信される。その後３号車，４号車，５号車，６号車の順番で，制御系マスター（１系）から，各要求フレームが送出され，その応答フレームが返信される。
【００１８】
図８は，制御伝送２系におけるマスター・スレーブ間のデータ交換プロトコルを概念的に表したものである。
制御伝送２系においても制御伝送１系と同様なマスター・スレーブ方式によるデータ交換が実行される。
【００１９】
即ち，制御系マスター（２系）から要求フレームｃｒｅｑ２−１が送出され，その応答として１号車制御系スレーブ（２系）から応答フレームｃｒｅｓ２−１が返信される。次いで制御系マスター（２系）から要求フレームｃｒｅｑ２−２が送出され，その応答として２号車制御系スレーブ（２系）から応答フレームｃｒｅｓ２−２が返信される。その後３号車，４号車，５号車，６号車の順番で，制御系マスター（２系）から，各要求フレームが送出され，その応答フレームが返信される。
【００２０】
図９は，モニタ伝送系におけるマルチマスター構成におけるマスター・スレーブ間のデータ交換プロトコルを概念的に示したものである。
二つのマスターから成るマルチマスター構成においては，マスター間でトークン・パッシングによるマスター動作の権限移譲が行われ，一時点においてはトークンを所有するマスターが各スレーブとのデータ交換を実行する。
そして予め定められたサイクル経過後に，トークンを所有するマスターから，反対側のマスターへトークンが移譲され，トークンを移譲されたマスターが各スレーブとのデータ交換を行う。
【００２１】
ふたつのマスター間で授受されるトークンを相手のマスターに移譲する周期は，ネットワークのコンフィグレーション定義の際に決定する。
【００２２】
具体的には，最初に１号車モニタ系マスター（１系）がトークンを所有し，モニタ系マスター（１系）から要求フレームｍｒｅｑ１−１が送出され，その応答として１号車モニタ系スレーブ（１系）から応答フレームｍｒｅｓ１−１が返信される。次いでモニタ系マスター（１系）から要求フレームｍｒｅｑ１−２が送出され，その応答として２号車制御系スレーブ（１系）から応答フレームｍｒｅｓ１−２が返信される。その後３号車，４号車，５号車，６号車の順番で，モニタ系マスター（１系）から，各要求フレームが送出され，その応答フレームが返信される。
【００２３】
上記の要求フレームと応答フレームの授受を２サイクル実行した後に，モニタ系マスター（１系）から，モニタ系マスター（２系）に対し，トークンが移譲され，それ以後はモニタ系マスター（２系）が，全体の伝送制御を司る。
【００２４】
即ち，１号車モニタ系マスター（２系）がトークンを所有し，モニタ系マスター（２系）から要求フレームｍｒｅｑ２−１が送出され，その応答として１号車モニタ系スレーブ（２系）から応答フレームｍｒｅｓ２−１が返信される。次いでモニタ系マスター（２系）から要求フレームｍｒｅｑ２−２が送出され，その応答として２号車制御系スレーブ（２系）から応答フレームｍｒｅｓ２−２が返信される。その後３号車，４号車，５号車，６号車の順番で，モニタ系マスター（２系）から，各要求フレームが送出され，その応答フレームが返信される。
【００２５】
上記と同様に要求フレームと応答フレームの授受を２サイクル実行した後に，モニタ系マスター（２系）から，モニタ系マスター（１系）に対し，トークンが移譲され，再度モニタ系マスター（１系）が，全体の伝送制御を司る。
【００２６】
二重化された制御伝送系の夫々は，一方が稼動系，他方が待機系として動作する。
具体的には，システム起動時において両系とも健全な場合は，制御伝送１系が稼動系として選択され，制御伝送１系のＣＰＵ０１３ｘが，全車の端末装置およびその配下の各機器の制御を行う。
【００２７】
そして，制御伝送１系を構成する各要素に異常が発生した場合は，その情報が中央装置内のＣＰＵ０１３ｘに検知され，制御伝送１系は全体を統括する権限を制御伝送２系に移譲する処理を行う。
制御伝送２系のＣＰＵ０２３ｘは，稼動系として全車の端末装置およびその配下の各機器の制御を行う。
【００２８】
一方，モニタ伝送系は，１号車の中央装置内のモニタ系マスター０１２ｘおよび６号車の中央装置内のモニタ系マスター０２２ｘとから成るマルチマスター構成として動作し，１号車の中央装置内のモニタ系ＣＰＵ０１４ｘまたは６号車の中央装置内のモニタ系ＣＰＵ０２４ｘの夫々が，各車の端末装置内のモニタ系ＣＰＵとのデータ交換処理を実行し，各機器の監視，サービス機器の制御等の機能を実行する。
【００２９】
【非特許文献１】北京地下鉄１０号線向け列車情報システムの開発，第４６回鉄道サイバネ・シンポジウム論文，論文番号５３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
従来の鉄道車両用情報伝送装置においては，制御伝送１系，制御伝送２系およびモニタ伝送系を独立したネットワークとして構成する必要があり，列車を引き通す伝送路は３系統必要であった。
【００３１】
また冗長化された制御伝送系の動作として，片系の端末装置に異常が発生した場合は，その端末装置が属する制御伝送系全体を異常と見做し，制御伝送系の切替えを実行しなければならなかった。
【００３２】
更に，制御伝送系とモニタ系のデータ交換は，中央装置（１系）または中央装置（２系）内部の制御系マスターとモニタマスター間で行う必要があり，制御系マスター，モニタ系マスターの処理負荷を増大させるという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明は，従来の鉄道車両用情報伝送装置に係る前記の問題点に鑑みて，創案されたものであり，列車間を引き通す伝送路の系統を削減するとともに制御伝送系とモニタ伝送系間のデータ交換の自由度を高め，鉄道車両用情報伝送装置全体の性能向上を図るものである。
本発明において，列車間を引き通す伝送系として，産業用イーサネット（登録商標），取分けＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯと呼ばれるネットワークを適用することにより，従来の鉄道車両用情報伝送装置の課題を解決する。
【００３４】
ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯは，単一のＩＯコントローラと複数のＩＯデバイスから構成される。
ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯにおける「ＩＯコントローラ」は，ＰＲＯＦＩＢＵＳにおける「マスター」に相当し，ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯにおける「ＩＯデバイス」は，ＰＲＯＦＩＢＵＳにおける「スレーブ」に相当する。
【００３５】
ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯにおいては，システム起動時にＩＯデバイスのアドレス解決処理が行われ，ＩＯコントローラと各ＩＯデバイスとの接続確立，ＩＯコントローラから各ＩＯデバイスに対するパラメータの設定，ＩＯデバイスからのアプリケーション準備完了通知などの手順を経て，ＩＯコントローラおよび各ＩＯデバイスが，予め設定されたリフレッシュ周期に従って，順次データフレームを送出することにより，ＩＯコントローラと各ＩＯデバイス間のデータ交換を行うものである。
【００３６】
図１は，本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置の構成を示すものである。
０１は１号車に設置された中央装置，０２は６号車に設置された中央装置であり，１０，２０，３０，４０，５０，６０は，各車両に設置された端末装置である。
【００３７】
本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置は，二重化された制御伝送系と二重化されたモニタ伝送系から構成されている。そして各伝送系ともＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯを適用したものである。
本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置は，従来の鉄道車両用情報伝送装置とは異なり，制御伝送系とモニタ伝送系が一体となって構成されている。
【００３８】
ここで制御伝送系とモニタ伝送系が一体となったシステムを制御／モニタ伝送系と呼ぶ。
本発明においては，制御／モニタ伝送系が二重化されるとともに，夫々の系の伝送路は共通化された単一のネットワークとなっている。
【００３９】
即ち二重化された制御／モニタ伝送系は，１号車の中央装置のスイッチ０１１，ＩＯコントローラ０１３，ＣＰＵ０１４，６号車の中央装置のスイッチ０２１，ＩＯコントローラ０２３，ＣＰＵ０２４と，各車のスイッチ１３，１４，２３，２４，３３，３４，４３，４４，５３，５４，６３，６４と，各車の端末装置のネットワークインターフェース１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２およびこれらを接続する伝送媒体ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７，ａ８，ａ９，ａ１０，ａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４とから構成される。
【００４０】
制御／モニタ伝送系（１系）は，論理的にＩＯコントローラ０１３と各車の端末装置のネットワークインターフェース１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１とから構成され，０１３はＩＯコントローラとして動作し，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１はＩＯデバイスとして動作する。
【００４１】
同様に制御／モニタ伝送系（２系）は，論理的にＩＯコントローラ０２３と各車の端末装置のネットワークインターフェース１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２とから構成され，０２３はＩＯコントローラとして動作し，１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２はＩＯデバイスとして動作する。
【００４２】
１号車の端末装置１０は，車両間伝送系を構成するネットワークインターフェース１０１，１０２，それぞれのネットワークインターフェースを制御するＣＰＵ，１０４，１０５および前記各ＣＰＵと当該車両の各装置との信号入出力を制御する機器間インターフェース１０７とから構成される。
【００４３】
端末装置と各機器とのインターフェースとしてディジタル入出力，アナログ入出力，ＰＷＭ信号入出力，シリアル伝送などが想定され，前記機器間インターフェース１０７には，対象となる各機器のインターフェースの種類に応じた入出力回路が設けられている。
【００４４】
１号車に搭載された各機器のグループを１１で表し，更に各号車の各機器とのインターフェースをグループ化して概念的に表したものを１２で表す。
【００４５】
同様に２号車から６号車の各端末装置２０，３０，４０，５０および６０は，１号車の端末装置と同様にそれぞれ２系統のネットワークインターフェースおよびネットワークインターフェースを制御するＣＰＵと１系統の機器間インターフェースとから構成される。
【００４６】
図２は，制御／モニタ伝送系（１系）の起動時におけるＩＯコントローラと各車のＩＯデバイス間のコネクションの確立シーケンスを概念的に表した図である。
即ち，デバイス名のチェック，ＩＰアドレスのチェック，ＩＰアドレスの設定，接続確立，ＩＯコントローラからのパラメータ設定，ＩＯコントローラからのパラメータ終了表示，ＩＯデバイスからのパラメータ設定終了表示の各フェーズを経て，ＩＯコントローラと各ＩＯデバイス間の論理的な接続関係が確立される。
【００４７】
図３は，制御／モニタ伝送系（２系）の起動時におけるＩＯコントローラと各車のＩＯデバイス間のコネクションの確立シーケンスを概念的に表した図である。
即ち，デバイス名のチェック，ＩＰアドレスのチェック，ＩＰアドレスの設定，接続確立，ＩＯコントローラからのパラメータ設定，ＩＯコントローラからのパラメータ終了表示，ＩＯデバイスからのパラメータ設定終了表示の各フェーズを経て，ＩＯコントローラと各ＩＯデバイス間の論理的な接続関係が確立される。
【００４８】
図４は，制御／モニタ伝送系（１系）におけるＩＯコントローラと各車のＩＯデバイス間で授受される各イーサネットフレームの流れを概念的に表した図である。
同図において，リフレッシュ周期ＴｃによりＩＯコントローラから各ＩＯデバイスに対するデータフレームが送出され，同様に同じリフレッシュ周期Ｔｃにより各ＩＯデバイスからＩＯコントローラに対してデータフレームが送出される。
【００４９】
具体的には，１号車ＩＯコントローラ（１系）から，各車のＩＯデバイス（１系）に対して，データフレームｐｄ１−ｃ−１，ｐｄ１−ｃ−２，ｐｄ１−ｃ−３，ｐｄ１−ｃ−４，ｐｄ１−ｃ−５，ｐｄ１−ｃ−６が送出される。
一方各車のＩＯデバイス（１系）から，１号車ＩＯコントローラ（１系）に対して，データフレームｐｄ１−１−ｃ，ｐｄ１−２−ｃ，ｐｄ１−３−ｃ，ｐｄ１−４−ｃ，ｐｄ１−５−ｃ，ｐｄ１−６−ｃが送出される。
上記の各フレームは，要求・応答の関係にはなく，ＩＯコントローラおよび各車のＩＯデバイス独自の伝送周期Ｔｃに基づいて，プッシュ配信されるものであり，各フレームの送出順序には規則性はない。
【００５０】
図５は，制御／モニタ伝送系（２系）におけるＩＯコントローラと各車のＩＯデバイス間で授受される各イーサネットフレームの流れを概念的に表した図である。
同図において，リフレッシュ周期ＴｃによりＩＯコントローラから各ＩＯデバイスに対するデータフレームが送出され，同様に同じリフレッシュ周期Ｔｃにより各ＩＯデバイスからＩＯコントローラに対してデータフレームが送出される。
【００５１】
具体的には，１号車ＩＯコントローラ（２系）から，各車のＩＯデバイス（２系）に対して，データフレームｐｄ２−ｃ−１，ｐｄ２−ｃ−２，ｐｄ２−ｃ−３，ｐｄ２−ｃ−４，ｐｄ２−ｃ−５，ｐｄ２−ｃ−６が送出される。
一方各車のＩＯデバイス（２系）から，１号車ＩＯコントローラ（２系）に対して，データフレームｐｄ２−１−ｃ，ｐｄ２−２−ｃ，ｐｄ２−３−ｃ，ｐｄ２−４−ｃ，ｐｄ２−５−ｃ，ｐｄ２−６−ｃが送出される。
上記の各フレームは，要求・応答の関係にはなく，ＩＯコントローラおよび各車のＩＯデバイス独自の伝送周期Ｔｃに基づいて，プッシュ配信されるものであり，各フレームの送出順序には規則性はない。
【００５２】
制御／モニタ伝送系（１系）および制御／モニタ伝送系（２系）の伝送路は，伝送路ａ１〜ａ１４から構成され，リングトポロジを形成し，伝送路の一部断線などの障害にも対応できる構成としている。
そしてリングトポロジに対応するため，中央装置（１系）のスイッチ０１１および中央装置（２系）のスイッチ０２１，および各車のスイッチ１３，１４，２３，２４，３３，３４，４３，４４，５３，５４，６３，６４は，例えばＭＲＰ（Ｍｅｄｉａ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に対応する機能を有するものである。
【００５３】
ここで中央装置（１系）のスイッチ０１１は，ＭＲＰの冗長化マスターとして動作し，その他のスイッチは冗長化クライアントとして動作する。
冗長化マスターは，当該ネットワークのリングトポロジが健全か否かを検査するために，一定周期で検査フレームを送出し，送出した検査フレームを受信できない場合に，データフレームの転送ルートを切替える処理を行う。
【００５４】
二重化された制御／モニタ伝送系は，両系が健全な場合は，通常１系が稼動系として動作し，２系は待機系として動作する。
そして，１系を構成する要素の何れかに故障が発生した場合は，２系が稼動系に切り替わるとともに，１系は待機系となる。
【００５５】
上記の切替え動作のためには，１系および２系がそれぞれ相手の状態を監視する必要があり，監視方法として前記のＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯを利用したデータ交換を用いることが想定される。然しながらＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯは，その性質からひとつのＩＯデバイスには，唯一のＩＯコントローラしか対応付けることができない。このためＩＯコントローラ０１３とＩＯコントローラ０２３との間では，ＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯに基づくデータ交換は不可能となる。
【００５６】
この問題を解消するため，ＩＯコントローラ（１系）０１３とＩＯコントローラ（２系）０２３との間で，ＵＤＰに基づく周期的なデータ交換を行う。
図６は，ＩＯコントローラ（１系）０１３とＩＯコントローラ（２系）０２３との間で授受されるＵＤＰパケットを概念的に表した図である。
【００５７】
１号車ＩＯコントローラ０１３から６号車ＩＯコントローラ０２３に対して，制御／モニタ伝送系（１系）の状態を表したＵＤＰパケットｕｄｐ１−２が周期Ｔｕで送出され，同様に６号車ＩＯコントローラ０２３から１号車ＩＯコントローラ０１３に対して，制御／モニタ伝送系（２系）の状態を表したＵＤＰパケットｕｄｐ２−１が周期Ｔｕで送出される。
【００５８】
そして制御／モニタ伝送系（２系）のＣＰＵ０２４は，制御／モニタ伝送系（１系）から受信したＵＤＰパケットの内容を検査し，異常を検出した場合は，若しくは一定時間ＵＤＰパケットを受信できなかった場合は，自らが稼動系として動作する。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば，制御伝送系を２系統，モニタ伝送系を１系統必要としていた従来の鉄道車両用情報伝送装置の伝送路を単一のリングネットワークに集約することができるとともに，中央装置の伝送コントローラおよびＣＰＵの数量，各車の端末装置のネットワークインターフェースの数量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置の構成を表す図
【図２】制御／モニタ伝送系（１系）の起動時におけるＩＯコントローラと各車のＩＯデバイス間のコネクション確立シーケンスの概念図
【図３】制御／モニタ伝送系（２系）の起動時におけるＩＯコントローラと各車のＩＯデバイス間のコネクション確立シーケンスの概念図
【図４】制御／モニタ伝送系（１系）におけるＩＯコントローラと各車のＩＯデバイス間で授受される各データフレームの概念図
【図５】制御／モニタ伝送系（２系）におけるＩＯコントローラと各車のＩＯデバイス間で授受される各データフレームの概念図
【図６】制御／モニタ伝送系（１系）と制御／モニタ伝送系（２系）間で授受されるＵＤＰパケットの概念図
【図７】従来の鉄道車両用情報伝送装置の構成を表す図
【図８】制御伝送１系におけるマスター・スレーブ間のデータ交換概念図
【図９】制御伝送２系におけるマスター・スレーブ間のデータ交換概念図
【図１０】モニタ系におけるマスター・スレーブ間のデータ交換概念図
【図１１】発明を実施するための形態を表す図
【発明を実施するための形態】
【００６１】
【実施例１】
【００６２】
図１１は，本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置を基本として，各車の端末装置に内蔵されるＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェースに，スイッチ機能を組み込むことにより，各車に独立して設置されるスイッチを無くし，より効率的なシステムの構築を図った例である。
ここで各車の端末装置のネットワークインターフェース１０１ｚ，２０１ｚ，３０１ｘ，４０１ｚ，５０１ｚ，６０１ｚ，１０２ｚ，２０２ｚ，３０２ｚ，４０２ｚ，５０２ｚ，６０２ｚは，ＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース機能に加え，レイヤ２スイッチ機能を有するものであり，隣接する中央装置または端末装置から受信したイーサネットフレームを転送する機能を持つものである。
ａ１ｚ〜ａ１４ｚは，単一のリングネットワークを構成する各伝送路を表す。
【００６３】
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように，本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置は，従来独立して設置されていた制御伝送系とモニタ伝送系を統合し，伝送路の削減を図るとともに，単一のリングネットワーク上にＰＲＯＦＩＮＥＴ  ＩＯコンフィグレーションを２系統設けることによって，システムの可用性およびデータ交換の自由度を格段に高めることが可能であり，その有用性は高い。
【符号の説明】
【００６５】
０１…中央装置（１系）
０２…中央装置（２系）
１０，２０，３０，４０，５０，６０…端末装置
１１，２１，３１，４１，５１，６１…各種機器
１２，２２，３２，４２，５２，６２…各種機器とのインターフェース
１３，１４，２３，２４，３３，３４，４３，４４，５３，５４，６３，６４…スイッチ
０１１，０２１…スイッチ
０１３，０２３…ＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース
０１４，０２４…ＣＰＵ
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１…ＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（１系）
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２…ＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（２系）
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４…ＣＰＵ（１系）
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５，６０５…ＣＰＵ（２系）
１０７，２０７，３０７，４０７，５０７，６０７…機器間インターフェース
ａ１〜ａ１４…リングネットワークを構成する伝送路
ｂ１〜ｂ１２…スイッチと端末装置を接続する伝送路
【００６６】
０１ｘ…中央装置（１系）
０２ｘ…中央装置（２系）
１０ｘ，２０ｘ，３０ｘ，４０ｘ，５０ｘ，６０ｘ…端末装置
１１，２１，３１，４１，５１，６１…各種機器
０１１ｘ，０１２ｘ…ＰＲＯＦＩＢＵＳインターフェース
０２１ｘ，０２２ｘ…ＰＲＯＦＩＢＵＳインターフェース
０１４，０２４…ＣＰＵ
１０１ｘ，２０１ｘ，３０１ｘ，４０１ｘ，５０１ｘ，６０１ｘ…ＰＲＯＦＩＢＵＳインターフェース（制御１系）
１０２ｘ，２０２ｘ，３０２ｘ，４０２ｘ，５０２ｘ，６０２ｘ…ＰＲＯＦＩＢＵＳインターフェース（制御２系）
１０３ｘ，２０３ｘ，３０３ｘ，４０３ｘ，５０３ｘ，６０３ｘ…ＰＲＯＦＩＢＵＳインターフェース（モニタ系）
１０４ｘ，２０４ｘ，３０４ｘ，４０４ｘ，５０４ｘ，６０４ｘ…ＣＰＵ（制御１系）
１０５ｘ，２０５ｘ，３０５ｘ，４０５ｘ，５０５ｘ，６０５ｘ…ＣＰＵ（制御２系）
１０７ｘ，２０７ｘ，３０７ｘ，４０７ｘ，５０７ｘ，６０７ｘ…機器間インターフェース
ａ１ｘ〜ａ６ｘ…制御伝送１系を構成する伝送路
ｂ１ｘ〜ｂ６ｘ…制御伝送２系を構成する伝送路
ｃ１ｘ〜ｃ７ｘ…モニタ伝送系を構成する伝送路
【００６７】
１０ｚ，２０ｚ，３０ｚ，４０ｚ，５０ｚ，６０ｚ…端末装置
１０１ｚ，２０１ｚ，３０１ｚ，４０１ｚ，５０１ｚ，６０１ｚ…スイッチ機能を内蔵したＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（１系）
１０２ｚ，２０２ｚ，３０２ｚ，４０２ｚ，５０２ｚ，６０２ｚ…スイッチ機能を内蔵したＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース（２系）
ａ１ｚ〜ａ１４ｚ…リングネットワークを構成する伝送路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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