(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有し、冗長切替可能に多重化された通信システムであって、
当該通信システムのシステム起動時において、複数のネットワークにおいて予め決められた特定のネットワークで起動した後、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替するよう構成された通信システム。
【請求項２】
複数のネットワークのそれぞれに制御装置が設けられており、それぞれの制御装置が他の制御装置の動作状態を監視して、動作状態を確認し記憶するよう構成されており、当該通信システムのシステム起動時において、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークの制御装置を待機状態とし、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークの制御装置を運用するように構成された請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
複数のネットワークのそれぞれに設けられた制御装置と、
前記制御装置のそれぞれの動作状態を監視して、それぞれの前記制御装置の動作状態を記憶し、それぞれの前記制御装置に対して運用系ネットワークと待機系ネットワークとの間の冗長切替を行うよう構成された切替装置と、を備えており、
前記切替装置は、当該通信システムのシステム起動時において、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークの制御装置を待機状態とし、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークの制御装置を運用するように構成された請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
複数のネットワークに対して予め冗長切替の切替順序が設定されており、システム起動時毎に前回のシステム終了時における待機系ネットワークの中から切替順序に従って選択し、冗長切替を行うように構成された請求項２または３に記載の通信システム。
【請求項５】
当該通信システムのシステム構成におけるネットワークが他の通信システムにおけるネットワークに結合されたとき、当該システム構成が結合される直前まで運用されていたネットワークに応じて、ネットワークの冗長切替を実行するよう構成され、または当該通信システムのシステム構成におけるネットワークの一部が分割されたとき、当該システム構成が分割される直前まで運用されていたネットワークに応じて、ネットワークの冗長切替を実行するよう構成された請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を少なくとも二つ持つ通信システムにおいて、
前記少なくとも二つのシステム構成におけるネットワークが結合されたとき、前記少なくとも二つのシステム構成における予め決められた特定のシステム構成において結合される直前まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替され、結合後の当該通信システムにおけるネットワークとするよう構成された請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を持つ通信システムにおいて、
当該通信システムにおけるネットワークが運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成にそれぞれ分割されたとき、当該通信システムにおいて分割される直前まで運用されていたネットワークと異なるネットワークで分割後のそれぞれのシステム構成が運用されるように、分割後のそれぞれのシステム構成において冗長切替されるよう構成された請求項１に記載の通信システム。
【請求項８】
当該通信システムのシステム起動時において、複数のネットワークにおいて予め決められた特定のネットワークで起動した後に他のネットワークに切替て、当該他のネットワークを起動し、その後に当該他のネットワークが前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークであれば、当該他のネットワークを前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替るよう構成された請求項１に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
冗長化（多重化）された通信システムに関し、特に鉄道車両において冗長化された通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信システムにおいては、システムの信頼性を向上させるために、システムまたはシステムを構成する装置を冗長化（多重化）した構成が開発されている。冗長化された通信システム、例えば、二重化されたネットワークで構成された通信システムにおいては、ネットワークの運用方法が異なる並列二重系と待機二重系の２種類の通信システムがある。並列二重系の通信システムは、両系とも運用系として並列に動作させて、システムの信頼性向上を図る構成である。一方、待機二重系は、運用系と待機系とに予め二つに分けて運用し、運用系のネットワークに障害が発生した場合などにおいて運用系から待機系へ切替る（冗長切替）構成である。
【０００３】
待機二重系の通信システムにおいては、ネットワークに障害が発生したような特殊な場合にネットワークを切替る構成であり、切替時にはネットワークに対して大きな影響を与えるという課題を有している。そのような課題を考慮して、特許文献１の通信システムにおいては、通信システムにおいて扱われる情報の内容からトラフィック指標値を算出し、そのトラフィック指標値に基づいて、ネットワークへの影響をできるだけ少なくした冗長切替が提案されている。
【０００４】
なお、待機二重系には、待機系を予め待機モードとして起動しておくホットスタンバイ形式（またはウォームスタンバイ形式）と、冗長切替時に待機系を起動するコールドスタンバイ形式がある。以下、特に断らない限り、「待機二重系」とはその両者を示す用語として用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０５３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
待機二重系においては、ネットワークへの影響を少なくするために、コールドスタンバイの場合には基本的に運用系に障害が発生しない限り、待機系のネットワークが動作することがない。このため、待機系のネットワークは、運用系のネットワークに比べて、その動作時間が極端に短くなっている。また、待機系のネットワークは、基本的に非常用のシステムであるため、通常動作においては、動作確認が行われていない状態であり、即ち稼働実績が殆どない状態であり、冗長切替されたときに緊急にシステムが稼働されるものである。このため、待機系のネットワークへの切替は、待機系のネットワークが正常に動作しないおそれがあるというリスクを伴う。また、切替機能自体も殆ど使用されないため、切替機能が正常に動作しないというリスクも存在する。さらに、一方の系のみを動作させるという運用方法（コールドスタンバイ形式）では消費電力が低く抑えられるというメリットを有するが、常時動作している系の機器の寿命が短くなってしまうという課題を有する。
【０００７】
これらの課題を解決するために、システムの稼働中の障害発生時ではないタイミングで運用系から待機系への冗長切替を行う方法が、特許文献１に提案されている。特許文献１において提案された通信システムにおいては、運用系と待機系との冗長切替方法として、トラフィック指標値を算出し、その算出されたトラフィック指標値に基づいて冗長切替を行っている。このように、特許文献１の通信システムにおいては、トラフィック指標値に基づいて冗長切替を行って、切替時のネットワークへの影響をできるだけ抑制している。しかしながら、特許文献１の通信システムにおいては、運用系から待機系への冗長切替を行った場合、ネットワークに対して少なからず影響を与えることは避けられない構成である。このため、特に、鉄道車両における通信システムにおいて、運行時に冗長切替を行って、車上のネットワークに対して影響を与えることは大きな問題となる。従って、特に、鉄道車両などの稼働時においては常に高い信頼性を有する通信システムにおいては、運用系に障害が発生したときなどの特別な場合にのみ冗長切替を行っている。
【０００８】
本発明においては、従来の通信システムにおける以下の課題を解決して、信頼性が高く、システムとしての長寿命化を図ることができる通信システムを提供することを目的とする。
（１）冗長切替に起因するネットワークへの悪影響を与えないこと、
（２）従来の通信システムにおいては待機系の動作実績が殆どないため、待機系が正常に動作しないおそれがあるというリスクを回避すること、
（３）従来の通信システムにおいては冗長切替の切替実績が殆どないため、切替機能が正常に動作しないおそれがあるというリスクを回避すること、および
（４）コールドスタンバイ形式においては、運用系と待機系の動作時間に偏りがあるため、運用系の機器の寿命が待機系に比べて短くなるという問題を解消すること。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の通信システムは、運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有し、冗長切替可能に多重化された通信システムであって、
当該通信システムのシステム起動時において、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替するよう構成されている。
【００１０】
また、本発明の通信システムにおいては、運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有し、冗長切替可能に多重化された通信システムであって、
当該通信システムのシステム構成が動的に変化したとき、システム構成が動的に変化する直前まで運用されていたネットワークに応じて、ネットワークの冗長切替を実行するよう構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冗長切替に起因するネットワークへの悪影響がなく、待機系のネットワークに対する動作実績、および冗長切替の切替実績を確保して、待機系のネットワークおよび切替機能の正常動作を確認することが可能となり、さらに、運用系と待機系の動作時間の偏りをなくして、それぞれの系の機器を効率高く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態における鉄道車両内の通信システムの構成を示すブロック図
【図２】第１の実施の形態における通信システムのネットワーク切替のフローチャート
【図３】本発明に係る第２の実施の形態における鉄道車両内の通信システムの構成を示すブロック図
【図４】第２の実施の形態の通信システムにおける起動時に行うネットワーク切替のフローチャート
【図５】第２の実施の形態の通信システムの変形例を示すフローチャート
【図６】第２の実施の形態の通信システムの別の変形例を示すフローチャート
【図７】本発明に係る第３の実施の形態における鉄道車両システムにおける結合（増結）時のネットワークの再構築を概略的に示した説明図
【図８】第３の実施の形態における鉄道車両システムにおける分割（解結）時のネットワークの再構築を概略的に示した説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する前に、本発明における種々の態様について説明する。
【００１４】
本発明に係る第１の態様の通信システムは、
運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有し、冗長切替可能に多重化された通信システムであって、
当該通信システムのシステム起動時において、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替するよう構成されている。
このように構成された第１の態様の通信システムにおいては、冗長切替に起因するネットワークへの悪影響がなく、待機系のネットワークに対する動作実績、および冗長切替の切替実績を確保することができる。
【００１５】
本発明に係る第２の態様の通信システムは、前記の第１の態様において、
複数のネットワークのそれぞれに制御装置が設けられており、それぞれの制御装置が他の制御装置の動作状態を監視して、動作状態を確認し記憶するよう構成されており、当該通信システムのシステム起動時において、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークの制御装置を待機状態とし、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークの制御装置を運用するように構成されている。
このように構成された第２の態様の通信システムにおいては、簡単なシステム構成で待機系のネットワークに対する動作実績、および冗長切替の切替実績を確保して、待機系のネットワークおよび切替機能の正常動作を確認することができる。
【００１６】
本発明に係る第３の態様の通信システムは、前記の第１の態様において、
複数のネットワークのそれぞれに設けられた制御装置と、
前記制御装置のそれぞれの動作状態を監視して、それぞれの前記制御装置の動作状態を記憶し、それぞれの前記制御装置に対して運用系ネットワークと待機系ネットワークとの間の冗長切替を行うよう構成された切替装置と、を備えており、
前記切替装置は、当該通信システムのシステム起動時において、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークの制御装置を待機状態とし、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークの制御装置を運用するように構成されている。
このように構成された第３の態様の通信システムにおいては、待機系のネットワークに対する動作実績、および冗長切替の切替実績を確保して、待機系のネットワークおよび切替機能の正常動作を確認することができる。
【００１７】
本発明に係る第４の態様の通信システムは、前記の第２の態様または第３の態様において、
複数のネットワークに対して予め冗長切替の切替順序が設定されており、システム起動時毎に前回のシステム終了時における待機系ネットワークの中から切替順序に従って選択し、冗長切替を行うように構成されている。
このように構成された第４の態様に係る通信システムにおいては、待機系の全てのネットワークに対する動作実績、および冗長切替の切替実績を確保することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る第５の態様の通信システムは、前記の第１の態様において、
当該通信システムのシステム構成が動的に変化したとき、システム構成が動的に変化する前まで運用されていたネットワークに応じて、ネットワークの冗長切替を実行するよう構成されている。
このように構成された第５の態様に係る通信システムにおいては、システム構成が動的に変化するタイミングにおいてネットワークに対する動作、および冗長切替を実行することができ、それぞれの動作を確認することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る第６の態様の通信システムは、前記の第１の態様における、
運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を少なくとも二つ持つ通信システムにおいて、
前記少なくとも二つのシステム構成が結合されてシステム構成が動的に変化したとき、前記少なくとも二つのシステム構成における特定のシステム構成において動的に変化する前まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替され、結合後の当該通信システムにおけるネットワークとするよう構成されている。
このように構成された第６の態様の通信システムでは、システム構成が動的に変化する結合後、特定のシステム構成においては今までとは異なるネットワークが運用されるよう構成されている。
【００２０】
本発明に係る第７の態様の通信システムは、前記の第１の態様における、
運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を少なくとも二つ持つ通信システムにおいて、
前記少なくとも二つのシステム構成を持つ当該通信システムが分割されてシステム構成が動的に変化したとき、当該通信システムにおいて動的に変化する前まで運用されていたネットワークと異なるネットワークで分割後のそれぞれのシステム構成が運用されるように、分割後のそれぞれのシステム構成において冗長切替されるよう構成されている。
このように構成された第７の態様の通信システムでは、システム構成が動的に変化する分割後において、分割前に運用されていたネットワークとは異なるネットワークが運用されるよう構成されている。
【００２１】
本発明に係る第８の態様の通信システムは、前記の第１の態様の当該通信システムの起動時において、複数のネットワークにおいて予め決められた特定のネットワークで起動した後、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替るよう構成されている。
このように構成された第８の態様の通信システムにおいては、システム起動時において、ネットワークに対する冗長切替動作を行う場合があり、正常に冗長切替が実行可能か否かを確認することができる。
【００２２】
本発明に係る第９の態様の通信システムは、前記の第１の態様の通信システムの起動時において、複数のネットワークにおいて予め決められた特定の少なくとも二つのネットワークを順次起動した後、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替るよう構成されている。
このように構成された第９の態様の通信システムにおいては、システム起動時において、ネットワークに対する冗長切替を行うことができ、正常に冗長切替が実行可能か否かを確認することができる。
【００２３】
本発明に係る第１０の態様の通信システムは、運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有し、冗長切替可能に多重化された通信システムであって、
当該通信システムのシステム構成が動的に変化したとき、システム構成が動的に変化する直前まで運用されていたネットワークに応じて、ネットワークの冗長切替を実行するよう構成されている。
このように構成された第１０の態様の通信システムにおいては、冗長切替に起因するネットワークへの悪影響がなく、待機系のネットワークに対する動作実績、および冗長切替の切替実績を確保することができる。
【００２４】
本発明に係る第１１の態様の通信システムは、前記の第１０の態様における、
運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を少なくとも二つ持つ通信システムにおいて、
前記少なくとも二つのシステム構成が結合されてシステム構成が動的に変化したとき、前記少なくとも二つのシステム構成における特定のシステム構成において動的に変化する直前まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替され、結合後の当該通信システムにおけるネットワークとするよう構成されている。
このように構成された第１１の態様の通信システムでは、システム構成が動的に変化する結合後、特定のシステム構成においては今までとは異なるネットワークが運用されるよう構成されている。
【００２５】
本発明に係る第１２の態様の通信システムは、前記の第１０の態様における、
運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を少なくとも二つ持つ通信システムにおいて、
前記少なくとも二つのシステム構成を持つ当該通信システムが分割されてシステム構成が動的に変化したとき、当該通信システムにおいて動的に変化する直前まで運用されていたネットワークと異なるネットワークで分割後のそれぞれのシステム構成が運用されるように、分割後のそれぞれのシステム構成において冗長切替されるよう構成されている。
このように構成された第１２の態様の通信システムでは、システム構成が動的に変化する分割後において、分割前に運用されていたネットワークとは異なるネットワークが運用されるよう構成されている。
【００２６】
以下の各実施の形態においては、鉄道車両上の通信システムについて説明するが、本発明は鉄道車両上の通信システムに限定されるものではなく、後述するように一旦起動しても連続的に稼働せず、断続的に稼働する通信システム、即ち１日２４時間、１年３６５日連続的に稼働しない通信システムであって、稼働時においては常に高い信頼性を有する通信システムにおいて適用することができる。なお、以下で説明する各実施の形態は、いずれも本発明の一例を示すものである。以下の実施の形態において示される構成、機能、動作、ステップ、およびステップの順序などは、例示であり、本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２７】
《第１の実施の形態》
以下、図面を参照して本発明に係る第１の実施の形態における通信システムについて添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１は、第１の実施の形態における鉄道車両内の通信システムの構成を示すブロック図である。第１の実施の形態における通信システムは、少なくとも１両以上の鉄道車両内に構築された通信システムであり、当該鉄道車両が運転されるときに起動され運用される通信システムである。
【００２９】
第１の実施の形態における通信システムは、運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有し、冗長切替可能に多重化された通信システムである。具体的には、第１の実施の形態における通信システムは、Ａ系ネットワーク１およびＢ系ネットワーク２を有しており、Ａ系ネットワーク１には、Ａ系制御装置３が設けられており、Ｂ系ネットワーク２には、Ｂ系制御装置４が設けられている。Ａ系制御装置３を含むＡ系ネットワーク１、およびＢ系制御装置４を含むＢ系ネットワーク２は、同一の構成を有しており、通信システムの信頼性を向上させるために冗長化（多重化）されている。
【００３０】
なお、第１の実施の形態においては、Ａ系制御装置３とＢ系制御装置４とは、同一の構成で説明するが、必ずしも同一の構成を有する必要はなく、少なくとも本実施の形態において述べるＡ系制御装置３およびＢ系制御装置４の機能、構成を備えていればよい。
【００３１】
また、第１の実施の形態における通信システムには、Ａ系ネットワーク１およびＢ系ネットワーク２のいずれか一方を起動させて運用状態とし、他方を待機状態とする切替動作（冗長切替）を行う切替装置５が設けられている。切替装置５は、Ａ系ネットワーク１およびＢ系ネットワーク２の状態監視を行っており、Ａ系ネットワーク１およびＢ系ネットワーク２のそれぞれの動作状態を示す履歴情報を保有するよう構成されている。
【００３２】
上記のように構成された第１の実施の形態の鉄道車両内の通信システムは、当該通信システムの起動時において、切替装置５が、前回のシステム終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークを選択して、選択したネットワークを今回起動させる運用系のネットワークとする。従って、第１の実施の形態の鉄道車両内の通信システムにおいては、起動する毎にネットワークが自動的に切り替わる構成である。
【００３３】
図２は、第１の実施の形態における通信システムのネットワークの切替方法を示すフローチャートである。図２に示すように、当該鉄道車両が運転される起動時において、切替装置５が前回の通信システムのシステム終了時まで運用されていたネットワークがいずれであるかを判定し、Ａ系ネットワーク１が動作していた場合には、Ａ系ネットワーク１とは異なるＢ系ネットワーク２に切り替えて、Ｂ系ネットワーク２を起動して運用し、当該鉄道車両の運転が開始される。反対に、前回の通信システムのシステム終了時まで運用されていたネットワークがＢ系ネットワーク２の場合には、Ｂ系ネットワーク２とは異なるＡ系ネットワーク１に切り替えて、Ａ系ネットワーク１を起動して運用し、当該鉄道車両の運転が開始される。
【００３４】
このように、第１の実施の形態の鉄道車両内の通信システムにおいては、起動時毎にネットワークが自動的に切替わるため、冗長切替時においてネットワークに対する悪影響がなく、Ａ系およびＢ系のそれぞれのネットワーク（運用系ネットワークおよび待機系ネットワーク）に対する動作実績を確保して、それぞれの正常動作の確認を行うことができる。また、冗長切替を起動時毎に行う構成であるため、切替実績を確保することができ、通信システムにおけるそれぞれのネットワークに対する切替機能の正常動作を確認することができる。さらに、Ａ系およびＢ系のそれぞれのネットワークの動作時間の偏りをなくすことが可能となり、それぞれの系の機器を効率高く使用することができる。
【００３５】
《第２の実施の形態》
以下、図面を参照して本発明に係る第２の実施の形態における通信システムについて添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下の第２の実施の形態の説明においては、前述の第１の実施の形態における通信システムと異なる点を主として説明する。また、第２の実施の形態の説明において、第１の実施の形態における要素と同様の機能、構成を有するものには同じ符号を用いる。
【００３６】
図３は、第２の実施の形態における鉄道車両内の通信システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、第２の実施の形態における通信システムにおいては、前述の第１の実施の形態と同様に、少なくとも１両以上の鉄道車両内に構築された通信システムであり、当該鉄道車両が運転されるときに起動され運用される通信システムである。第２の実施の形態における通信システムは、Ａ系ネットワーク１およびＢ系ネットワーク２を有しており、Ａ系ネットワーク１には、Ａ系制御装置３０が設けられており、Ｂ系ネットワーク２には、Ｂ系制御装置４０が設けられている。Ａ系制御装置３０を含むＡ系ネットワーク１、およびＢ系制御装置４０を含むＢ系ネットワーク２は、同一の構成を有して、通信システムの信頼性を向上させるために冗長化（多重化）されている。
【００３７】
第２の実施の形態の通信システムには、第１の実施の形態の構成とは異なり切替装置が設けられておらず、Ａ系制御装置３０とＢ系制御装置４０が互いにそれぞれの動作状態を監視する構成である。また、Ａ系制御装置３０は、Ａ系ネットワーク１におけるデータの送受信制御を行うと共に、Ａ系ネットワーク１の起動状態の履歴情報などを記憶する記録部（図示なし）を有している。Ｂ系制御装置４０はＡ系制御装置３０と実質的に同じ構成を有している。第２の実施の形態においては、Ａ系制御装置３０とＢ系制御装置４０とは、同一の構成で説明するが、必ずしも同一の構成である必要はなく、少なくとも本実施の形態において述べるＡ系制御装置３０およびＢ系制御装置４０の機能、構成を備えていればよい。
【００３８】
なお、第２の実施の形態の通信システムにおいては、Ａ系制御装置３０とＢ系制御装置４０を運用系と待機系として交互に冗長切替を行う構成であるが、互いに状態監視を実施するため、待機系を予め待機モードとしておくホットスタンバイ形式を用いている。
【００３９】
上記のように、第２の実施の形態の鉄道車両内の通信システムにおいては、起動時毎にネットワークが自動的に切り替わるため、冗長切替時においてネットワークに対する悪影響がなく、Ａ系およびＢ系のそれぞれのネットワーク（運用系ネットワークおよび待機系ネットワーク）に対する動作実績を確保して、それぞれの正常動作の確認を行うことができる。また、冗長切替を起動時毎に行う構成であるため、切替実績を確保することができ、通信システムにおけるそれぞれのネットワークに対する切替機能の正常動作を確認することができる。さらに、Ａ系およびＢ系のそれぞれのネットワークの動作時間の偏りをなくすことが可能となり、それぞれの系の機器を効率高く使用することができる。
【００４０】
次に、第２の実施の形態の通信システムにおける起動時のネットワーク切替方法について説明する。第２の実施の形態における通信システムは、前述の第１の実施の形態の通信システムにおける起動時のネットワークの切替方法と異なっている。なお、第２の実施の形態の通信システムにおけるネットワークの切替方法は、前述の第１の実施の形態の構成にて対応することも可能である。
【００４１】
図４は、第２の実施の形態の通信システムにおける起動時に行うネットワークの切替方法を示すフローチャートである。図４に示すように、例えば、鉄道車両が運転されるために通信システムが起動するとき、先ず始めに、予め決められた特定のネットワーク、例えばＡ系制御装置（３または３０）を含むＡ系ネットワーク１が起動される（Ｓ２０１）。
【００４２】
次に、ステップＳ２０２において、Ａ系ネットワーク１が起動されると直ぐに、前回の動作終了時まで運用されていた系がＡ系ネットワーク１であるか否かが判定される。前回の動作終了時まで運用されていた系がＡ系ネットワーク１であれば、Ｂ系ネットワーク２に切替て、以後Ｂ系ネットワーク２を今回の通信システムのネットワークとして動作終了まで継続させる（Ｓ２０３）。
【００４３】
一方、ステップＳ２０２において、前回の動作終了時まで運用されていた系がＢ系ネットワーク２であれば、そのままＡ系ネットワーク１を今回の通信システムのネットワークとして動作終了まで継続させる。
【００４４】
なお、第２の実施の形態の通信システムのフローにおいては、最初にＡ系ネットワーク１が起動される構成で説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、最初にＢ系ネットワーク２を起動する逆の切替方法でも同様の効果を奏する。
【００４５】
第２の実施の形態の通信システムにおいては、通信システムの起動時において、前述の第１の実施の形態における通信システムと同様に、前回終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークを用いて通信システムを運用する構成であると共に、前回終了時まで運用されていたネットワークが、特定のネットワークであれば、例えばＡ系ネットワーク１であれば、起動直後においてネットワークの冗長切替を行う構成である。このため、２回の起動毎に１回の割合で、ネットワークの冗長切替機能の確認を行う構成である。このため、第２の実施の形態の通信システムにおいては、起動直後に冗長切替機能の確認を行うことが可能であり、通信システムの信頼性を更に向上させることができる構成となる。
【００４６】
図５は、第２の実施の形態の通信システムの変形例を示すフローチャートである。図５に示す通信システムにおいては、当該通信システムが起動するとき、先ず始めに、予め決められた特定のネットワーク、例えばＡ系ネットワーク１が起動される（Ｓ３０１）。このようにＡ系ネットワーク１が起動されると直ぐにＢ系ネットワーク２に切替て（冗長切替）、Ｂ系ネットワーク２が起動される（Ｓ３０２）。
【００４７】
次に、ステップＳ３０３において、Ｂ系ネットワーク２が起動されると直ぐに、前回の動作終了時まで運用されていたネットワークがＢ系ネットワーク２であるか否かが判定される。前回の動作終了時まで運用されていたネットワークがＢ系ネットワーク２であれば、Ａ系ネットワーク１に切替て、以後Ａ系ネットワーク１を今回の通信システムのネットワークとして動作終了まで継続させる（Ｓ３０４）。
【００４８】
一方、ステップＳ３０３において、前回の動作終了時まで運用されていたネットワークがＡ系ネットワーク１であれば、そのままＢ系ネットワーク２を今回の通信システムのネットワークとして動作終了まで継続させる。このため、図５では、２回の起動毎に１回の割合でＡ系ネットワーク１からＢ系ネットワーク２、Ｂ系ネットワーク２からＡ系ネットワーク１への両方向の冗長切替機能の確認を行うことが可能である。
【００４９】
図６は、第２の実施の形態の通信システムの更に別の変形例を示すフローチャートである。図６に示す通信システムにおいては、当該通信システムが起動するとき、先ず始めに予め決められた特定のネットワーク、例えばＡ系ネットワーク１が起動される（Ｓ４０１）。Ａ系ネットワーク１が起動されると直ぐにＢ系ネットワーク２に切替て（冗長切替）、Ｂ系ネットワーク２が起動される（Ｓ４０２）。更に、Ｂ系ネットワーク２が起動されると直ぐにＡ系ネットワーク１に切替て（冗長切替）、Ａ系ネットワーク１が起動される（Ｓ４０３）。
【００５０】
次に、ステップＳ４０４において、Ａ系ネットワーク１が起動されると直ぐに、前回の動作終了時まで運用されていたネットワークがＡ系ネットワーク１であるか否かが判定される。前回の動作終了時まで運用されていたネットワークがＡ系ネットワーク１であれば、Ｂ系ネットワーク２に切替て、以後Ｂ系ネットワーク２を今回の通信システムのネットワークとして動作終了まで継続させる（Ｓ４０５）。
【００５１】
一方、ステップＳ４０４において、前回の動作終了時まで運用されていたネットワークがＢ系ネットワーク２であれば、そのままＡ系ネットワーク１を今回の通信システムのネットワークとして動作終了まで継続させる。このため、図６では、起動毎に毎回Ａ系ネットワーク１からＢ系ネットワーク２、Ｂ系ネットワーク２からＡ系ネットワーク１への両方向の冗長切替機能の確認を行うことが可能である。
【００５２】
なお、上記の図５および図６に示した第２の実施の形態の変形例のフローにおいては、最初にＡ系ネットワーク１が起動される構成で説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、最初にＢ系ネットワーク２を起動する逆の切替方法でも同様の効果を奏する。
【００５３】
上記のように、第２の実施の形態の通信システムにおいては、通信システムの起動時において、前回終了時まで運用されていたネットワークと異なるネットワークを用いて通信システムを交互に使用する構成であると共に、起動時においてネットワークの切替動作（冗長切替）を行い、ネットワークの冗長切替機能の確認を行っているため、冗長切替の実績を確保し、通信システムの信頼性を更に向上させることができる構成となっている。
【００５４】
《第３の実施の形態》
以下、図面を参照して本発明に係る第３の実施の形態における通信システムについて添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下の第３の実施の形態の説明においては、前述の第１の実施の形態と第２の実施の形態における通信システムと異なる点を主として説明する。また、第３の実施の形態の説明において、第１の実施の形態と第２の実施の形態における要素と同様の機能、構成を有するものには同じ符号を用いる。
【００５５】
前述の実施の形態では、通信システムの起動時において前回運用時のネットワークと異なるネットワークに冗長切替して、それぞれのネットワークにおける動作実績を確保し、信頼性の向上を図る構成について説明した。第３の実施の形態においては、起動時のネットワークの切替に加えて、通信システムにおけるシステム構成が動的に変化するタイミング（例えば結合、分割）において通信システムの冗長切替を行うものである。即ち、第３の実施の形態の通信システムは、運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を少なくとも二つ持つ通信システムにおいて、少なくとも二つのシステム構成が動的に変化するタイミング（例えば、結合、または分割のタイミング）において、システム構成が動的に変化する前まで運用されていたネットワークに応じて、ネットワークの冗長切替を実行する構成である。
【００５６】
なお、第３の実施の形態においては、起動時のネットワークの切替に加えて、通信システムにおけるシステム構成が動的に変化するタイミングにおいて通信システムの冗長切替を行う構成で説明するが、起動時のネットワークの切替を行わずに、通信システムにおけるシステム構成が動的に変化するタイミングにおいて通信システムの冗長切替を行う構成でもよい。
【００５７】
なお、本発明において、システム構成が動的に変化する状態とは、少なくともシステムにおけるネットワークが他のネットワークに接続される場合（結合）と、ネットワークの一部が切り離される場合（分割）をいう。
【００５８】
以下、第３の実施の形態における通信システムとしては、その代表例である鉄道車両内のネットワークシステムに関して説明する。図７は、鉄道車両の併結（増結）時のネットワーク再構築を概略的に示した説明図である。図８は、鉄道車両の分割（解結）時のネットワークの再構築を概略的に示した説明図である。なお、鉄道車両における併結とは、車両を連結して、２両以上で構成された１つの編成とすることをいう。鉄道車両における分割とは、１つの編成における一部車両を、その編成から切り離すことをいう。
【００５９】
鉄道車両内のネットワークシステムとしては、車両内ネットワークと車両間ネットワークにより構成される車上ネットワークがある。車上ネットワークは、鉄道車両の編成内における各種機器からの情報の収集、運転台からの操作指令伝達などの各種役割を担っている。車両内ネットワークは、各車両内において閉じたネットワークであり、各車両内における各種情報、指令などが車両内で伝送される。車両間ネットワークは、各車両を跨ぐネットワークであり、例えば、車両の併結（増結）、分割（解結）を検知し、その検知情報などを他の車両に伝達する機能（車両を跨いだ車両間通信を実現する機能）などを有する。
【００６０】
鉄道車両内のネットワークシステムにおいては、車両の併結または分割が行われると、車両編成が変わるため、その車上ネットワークを動的に再構築する必要がある。第３の実施の形態の通信システムにおいては、車両の併結または分割のようなシステム構成が動的に変わる、車上ネットワークが再構築されるタイミングで冗長切替を実施するものである。以下、車両の併結の場合、および車両の分割の場合に分けて説明する。
【００６１】
（車両併結の場合の冗長切替）
図７は、併結（増結）時における車上ネットワークが再構築されるシステム構成を示している。図７においては、Ｂ系の車上ネットワークで運転されている車両Ｘと、Ａ系の車上ネットワークで運転されている車両Ｙが併結されるときの車上ネットワークの再構築を示している。
【００６２】
図７に示す車上ネットワークの再構築は、運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を少なくとも二つ持つ通信システムにおいて、少なくとも二つのシステム構成が結合されてシステム構成が動的に変化したとき、少なくとも二つのシステム構成における特定のシステム構成において動的に変化する直前まで運用されていたネットワークと異なるネットワークに冗長切替されて、結合後の通信システムにおけるネットワークとするものである。
【００６３】
図７の（ａ）に示すように、車両Ｘにおいては、Ｂ系制御装置４０Ｘが接続されたＢ系車両内ネットワークと、当該車両Ｘの車両間ネットワーク制御装置５０Ｘが接続されたＢ系車両間ネットワークが運用されている。一方、車両Ｙにおいては、Ａ系制御装置３０Ｙが接続されたＡ系車両内ネットワークと、当該車両Ｙの車両間ネットワーク制御装置５０Ｙが接続されたＡ系車両間ネットワークが運用されている。
【００６４】
第３の実施の形態の通信システムにおいては、前述の第２の実施の形態（図３参照）の通信システムの構成のように、車両Ｘにおいては、Ａ系制御装置３０ＸとＢ系制御装置４０Ｘが互いに状態監視を実施している。図７の（ａ）に示す状態においては、Ａ系制御装置３０Ｘが待機状態であり、Ｂ系制御装置４０Ｘが運用状態である。同様に、車両Ｙにおいても、Ａ系制御装置３０ＹとＢ系制御装置４０Ｙが互いに動作状態を監視しており、Ａ系制御装置３０Ｙが運用状態であり、Ｂ系制御装置４０Ｙが待機状態である。それぞれの制御装置３０Ｘ，４０Ｘ，３０Ｙ，４０Ｙの動作状態の履歴は、それぞれの制御装置内の記録部に格納されている。
【００６５】
なお、第３の実施の形態の通信システムにおいては、Ａ系制御装置３０Ｘ，３０ＹとＢ系制御装置４０Ｘ，４０Ｙを運用系と待機系として交互に冗長切替を行う構成であるが、待機系を予め待機モードとして起動しておくホットスタンバイ形式を用いている。
【００６６】
また、第３の実施の形態の通信システムにおいては、前述の第２の実施の形態の通信システムの構成で説明するが、前述の第１の実施の形態のように、各車両に切替装置を設けて、それぞれの制御装置の動作状態を確認して、必要な場合に切替装置が冗長切替を行う構成でもよい。
【００６７】
図７の（ｂ）に示すように、車両Ｘ，Ｙが併結されると、それぞれの車両間ネットワーク制御装置５０Ｘ，５０Ｙは、車両の併結状態を検知し、それぞれの制御装置３０Ｘ，４０Ｘ，３０Ｙ，４０Ｙに再構築の指令を出す。また、併結後の編成車両の進行方向の先頭車両に関する情報は、それぞれの車両Ｘ，Ｙの車両間ネットワーク制御装置５０Ｘ，５０Ｙに伝達される。このように複数の車両Ｘ，Ｙが併結された後の編成車両内には、Ａ系制御装置３０Ｘ，３０ＹおよびＢ系制御装置４０Ｘ，４０Ｙのそれぞれが複数存在することになる。本実施の形態の構成においては、先頭車両のＡ系またはＢ系制御装置（３０Ｘまたは４０Ｘ）のみが動作（運用状態）し、先頭車両以外のＡ系またはＢ系制御装置（３０Ｙまたは４０Ｙ）は待機状態（スタンバイ状態）となる。即ち、併結後の編成車両内においては、先頭車両のＡ系またはＢ系制御装置（３０Ｘまたは４０Ｘ）が編成車両全体のＡ系またはＢ系の車両内ネットワークに対する情報の送受信を行える状態となる。また、併結後の編成車両内においては、先頭車両のＡ系またはＢ系制御装置（３０Ｘまたは４０Ｘ）の動作状態に応じて、以後に生じる起動時の冗長切替の切替方向が決定される。
【００６８】
図７の（ｃ）に示すように、車両Ｘ，Ｙの併結後の車両においては、進行方向の先頭車両（車両Ｘ）におけるＡ系制御装置３０Ｘが接続されたＡ系車両内ネットワークが運用され、車両間ネットワーク制御装置５０Ｘが接続されたＡ系車両間ネットワークが運用される。このとき、先頭車両以外の車両（車両Ｙ）においてはＡ系制御装置（３０Ｙ）およびＢ系制御装置（４０Ｙ）は動作を停止（待機状態）しており、併結後の車両全体の車両間ネットワークとしては、先頭車両（車両Ｘ）のＡ系制御装置３０Ｘが接続されたＡ系車両内ネットワークにより情報の送受信が行われる。
【００６９】
上記ように、車両（Ｘ，Ｙ）が併結された場合には、併結後の先頭車両（車両Ｘ）において、併結の直前まで運用されていたネットワークとは異なるネットワークが用いられるように、冗長切替が行われる。このように、第３の実施の形態の通信システムにおいては、車両の併結時のシステム構成が動的に変わるタイミングで冗長切替を実施している。第３の実施の形態の通信システムにおいては、車両の併結時のシステム構成が動的に変化するタイミングで冗長切替を実施することにより、それぞれのネットワーク（運用系ネットワークおよび待機系ネットワーク）の動作実績を確保して、それぞれのネットワークの動作確認を行うことができるため、通信システムの信頼性を高める構成となっている。
【００７０】
（車両分割の場合の冗長切替）
図８は、鉄道車両システムにおける分割（解結）時における車上ネットワークが再構築されるシステム構成を示している。図８においては、Ａ系の車上ネットワークで運転されている連結車両（Ｘ，Ｙ）が、Ｂ系の車上ネットワークで運転される車両Ｘと、Ｂ系の車上ネットワークで運転される車両Ｙに分割されて、それぞれの車両（Ｘ，Ｙ）の車上ネットワークが再構築されることを示している。
【００７１】
図８に示す車上ネットワークの再構築は、運用系ネットワークおよび待機系ネットワークの少なくとも二つのネットワークを有するシステム構成を少なくとも二つ持つ通信システムにおいて、少なくとも二つのシステム構成を持つ通信システムが分割されてシステム構成が動的に変化したとき、通信システムにおいて動的に変化する直前まで運用されていたネットワークと異なるネットワークで分割後のそれぞれのシステム構成が運用されるように、分割後のそれぞれのシステム構成において冗長切替されるものである。
【００７２】
図８の（ａ）に示すように、連結車両（Ｘ，Ｙ）は、先頭車両（Ｘ）のＡ系制御装置３０Ｘが結合されたＡ系車両内ネットワークにより運転されている。この連結車両（Ｘ，Ｙ）が分割されると、それぞれの車両Ｘ，Ｙの車両間ネットワーク制御装置５０Ｘ，５０Ｙは、車両の分割状態を検知し、それぞれの制御装置３０Ｘ，４０Ｘ，３０Ｙ，４０Ｙに再構築の指令を出す。なお、分割後においても複数の車両が連結した編成車両であれば、分割後における編成車両の進行方向の先頭車両に関する情報が、それぞれの車両の車両間ネットワーク制御装置５０Ｘ，５０Ｙに伝達される。このように車両が分割されると、システム構成が動的に変化するため、このタイミングでそれぞれの車両における冗長切替が行われる。即ち、図８に示す場合には、図８の（ａ）に示すように分割前の先頭車両（車両Ｘ）がＡ系の車上ネットワークが用いられていたため、分割後においては、図８の（ｃ）に示すように、それぞれの車両Ｘ，Ｙにおいては、Ｂ系の車上ネットワーク、即ち、Ｂ系車両間ネットワークおよびＢ系車両内ネットワークが構築される。
【００７３】
上記ように、車両（Ｘ，Ｙ）が分割された場合には、分割前の進行方向の先頭車両（車両Ｘ）において使用されていたネットワークとは異なるネットワークが用いられるように、冗長切替が行われる。第３の実施の形態の通信システムにおいては、車両の分割時のようにシステム構成が動的に変わるタイミングで冗長切替を実施している。
【００７４】
上記のように、第３の実施の形態の構成においては、車両の併結時および分割時のようなシステム構成が動的に変わるタイミングで冗長切替を実施することにより、それぞれのネットワーク（運用系ネットワークおよび待機系ネットワーク）の動作実績を確保して、それぞれのネットワークの動作確認を行うことができるため、通信システムの信頼性をさらに高めることができる構成となっている。
【００７５】
なお、各実施の形態においては、運用系と待機系とを有する待機二重系の通信システムについて説明したが、本発明としては、二重系に限定されるものではなく、二重以上の多重系の通信システムでも対応可能であり、運用系のネットワークを、起動時を含むシステム構成が動的に変化するタイミングにおいて順次ネットワークを移行しても、前記の各実施の形態における効果と同様の効果を奏する。三つ以上の複数のネットワークを有する待機多重系の通信システムにおいては、待機系ネットワークが複数存在することになるため、運用系ネットワークに冗長切替する場合の切替順序を予め設定しておく方が好ましい。
【００７６】
上記のように、各実施の形態において説明したように、本発明の通信システムにおいては、冗長切替に起因するネットワークへの悪影響がなく、運用系と待機系に分かれる通信システムのそれぞれに対して動作実績を確実に確保することができるものとなる。その結果、本発明の通信システムにおいては、待機系が正常に動作しないというリスクを回避することができる。また、運用系と待機系との間で冗長切替を起動時および／またはシステム構成が動的に変化したとき、自動的に行う構成であるため、それぞれのネットワーク（運用系ネットワークおよび待機系ネットワーク）の動作実績を確保して動作確認を行うことができると共に、切替機能の確認を行うことができる。さらに、運用系と待機系を有するコールドスタンバイ形式の通信システムにおいては、運用系と待機系の動作時間に偏りをなくすことが可能となり、運用系と待機系の設備／機器の寿命の平均化を行い、引いては通信システム全体としての寿命を長くすることが可能となる。
【００７７】
上記のように、本発明においては、信頼性の高いシステムを構築し、システムとしての長寿命化を図ることができる通信システムを提供することが可能となる。
【００７８】
なお、前記様々な実施の形態又は変形例のうちの任意の実施の形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏することができる。本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、運用系と待機系を有する通信システムにおいて、待機系の動作確認および冗長切替の動作確認を行うことができるため、信頼性の高い通信システムを市場に提供することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  Ａ系ネットワーク
２  Ｂ系ネットワーク
３  Ａ系制御装置
４  Ｂ系制御装置
５  切替装置
３０  Ａ系制御装置
４０  Ｂ系制御装置
５０  車両間ネットワーク制御装置
【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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