(57)【要約】【課題】本発明の課題は、１００Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信の信頼性が高く、省人的で、保守点検に要するコストが低く自動的に高性能の通信を確立する高速通信連結器を提供することにある。【解決手段】本発明は、鉄道車両の連結部分において、回線１及び２の近赤外線投受光器１５，１６よりなる車両１投受光ユニットを有する連結器１２と、回線１及び２の近赤外線投受光器１５′，１６′よりなる車両２投受光ユニットを有する連結器１２′とが対向して密に結合されて連結され、近赤外線投受光器１５と近赤外線投受光器１５′との間、および近赤外線投受光器１６と近赤外線投受光器１６′との間をそれぞれ間隙を設けた疎結合として通信を行うことを特徴とするものである。【選択図】　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の連結部分において、回線１の近赤外線投受光器及び回線２の近赤外線投受光器よりなる車両１投受光ユニットを有する連結器と、回線１の近赤外線投受光器及び回線２の近赤外線投受光器よりなる車両２投受光ユニットを有する連結器とが対向して密に結合されて連結され、車両１投受光ユニットの回線１の近赤外線投受光器と車両２投受光ユニットの回線１の近赤外線投受光器との間、および車両１投受光ユニットの回線２の近赤外線投受光器と車両２投受光ユニットの回線２の近赤外線投受光器との間をそれぞれ間隙を設けた疎結合として通信を行うことを特徴とする高速通信連結器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両の連結部分において、光学式非接触で高速（例えば１００Ｍｂｐｓ程度）のデータ通信を行う高速通信連結器に係り、低コストでかつ、外部からの妨害を受けず、信頼性が高い高速通信連結器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の鉄道車両の連結器を示す構成図である。図において、４１，４１′は鉄道車両、４２，４２′は車両連結器、４３，４３′は電気連結器、４４，４４′は車輪である。すなわち、鉄道車両４１と４１′は車両連結器４２と４２′により機械的に連結される。また、電気連結器４３と４３′の連結により鉄道車両４１と４１′間で電気的に接続される。
【０００３】
図７は図６の車両連結器および電気連結器を示す斜視図である。図において、４２は車両連結器、４３は電気連結器、４４は案内ピン、４５は接続端子、４６は可動結合部、４７は接続部、４８は案内ピン挿入穴、４９は連結部である。すなわち、車両連結器４２の連結部４９を相手の車両連結器４２′の連結部に連結することにより２両の鉄道車両４１と４１′を機械的に連結する。電気連結器４３は案内ピン４４が相手の電気連結器４３′の案内ピン挿入穴に挿入嵌合されることにより結合され、この場合、接続部４７の複数の接続端子４５が相手の電気連結器４３′のコネクタに嵌合し電気的に接続される。尚、車両４１の電気連結器４３はスムーズに別車両４１′の電気連結器４３′と結合できるように、可動結合部４６で左右に結合できる構造になっている。
【０００４】
従来の電気連結器の電気的結合方式では機械的構造に頼っているため次のような問題があり、１００Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信を連結した車両で行う事は困難であった。
【０００５】
▲１▼車両走行に伴う振動により電気接続端子４５の接触不良が発生し接続の信頼性に欠ける。このためデータ誤りが多く高速通信が困難であった。
【０００６】
▲２▼車両を連結するとき電気的に接続が完全に行われているか人手により確認する必要がある。このため自動化が困難となり多大な経費を要していた。
【０００７】
▲３▼接続端子４５の嵌合不良で接続端子４５が破損するなど定期的な保守が必要となっていた。
【０００８】
図８は従来の電波による車両間通信方式を示す構成説明図である。図において、５１，５１′は鉄道車両、５２，５２′は通信制御部、５３，５３′は送受信アンテナ部、５４，５４′は車両連結部、５５，５５′は車輪である。すなわち、車両連結部５４，５４′により連結された鉄道車両５１，５１′間において、通信制御部５２，５２′により制御された電波信号が送受信アンテナ部５３，５３′間で送受信される。
【０００９】
図８に示す機械的電気連結方式の代わりに車両間を電波による通信で結合させる方式では、１００Ｍｂｐｓの広帯域で通信を行うためミリ波を用いるが、次の問題があり実用化が困難であった。
【００１０】
（１）車両の振動により水晶振動子の発振周波数が変動し１００Ｍｂｐｓでの正常な変復調が得られず車両停止時のみしか通信が出来ない。
【００１１】
（２）通信領域に人などが立ち入った場合には電波が遮断されて通信が困難である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、１００Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信の信頼性が高く、省人的で、保守点検に要するコストが低く自動的に高性能の通信を確立する高速通信連結器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の高速通信連結器は、鉄道車両の連結部分において、回線１の近赤外線投受光器及び回線２の近赤外線投受光器よりなる車両１投受光ユニットを有する連結器と、回線１の近赤外線投受光器及び回線２の近赤外線投受光器よりなる車両２投受光ユニットを有する連結器とが対向して密に結合されて連結され、車両１投受光ユニットの回線１の近赤外線投受光器と車両２投受光ユニットの回線１の近赤外線投受光器との間、および車両１投受光ユニットの回線２の近赤外線投受光器と車両２投受光ユニットの回線２の近赤外線投受光器との間をそれぞれ間隙を設けた疎結合として通信を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
電気連結器の接続端子の代わりに近赤外線投受光器を設置する方式とする。このように近赤外線投受光器を配置することで、非接触でかつ外部からの外乱の影響を受けない通信システムを構築する事ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態例を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態例に係る連結器を示す斜視図である。図において、１０連結部、１１は車両連結器、１２は光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器、１３は近赤外線連結部、１４は案内ピン、１５は回線１の近赤外線投受光器、１６は回線２の近赤外線投受光器、１７は可動結合部、１８は案内ピン挿入穴である。
【００１７】
図２は本発明の実施形態例に係る連結前の連結器を示す概略構成図であり、図３は本発明の実施形態例に係る連結後の連結器を示す概略構成図である。図中、図１と同一部分は同一符号を付して説明する。すなわち、光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器１２に対向して光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器１２′が配置され、光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器１２′は光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器１２と同様に構成され、１４′は案内ピン、１５′は回線１の近赤外線投受光器、１６′は回線２の近赤外線投受光器、１８′は案内ピン挿入穴である。前記車両連結器１１の連結部１０を相手の車両連結器の連結部に連結することにより２両の鉄道車両を機械的に連結する。光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器１２，１２′は案内ピン１４，１４′が相手の光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器１２′，１２の案内ピン挿入穴１８′，１８にそれぞれ対応して挿入嵌合されることにより結合される。この場合、回線１の近赤外線投受光器１５と１５′間、回線２の近赤外線投受光器１６と１６′間には間隙が設けられる疎結合の形で通信が行われる。尚、回線１の近赤外線投受光器１５，１５′、回線２の近赤外線投受光器１６，１６′はお互いの光軸を合わせるため、可動結合部１７，１７′（連結器１２′の可動結合部１７′は図示せず）で前後左右に結合できる構造になっている。
【００１８】
案内ピン１４，１４′で嵌合が行われた場合、対向して設けられた回線１の近赤外線投受光器１５と１５′、回線２の近赤外線投受光器１６と１６′はそれぞれ光学的に結合されるが、案内ピン１４，１４′で嵌合されているので、振動による光軸の偏移の影響を受ける事が軽減され安定した通信が行える。
【００１９】
図３に示すように、光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器１２と１２′が密に結合された状態で、外部の影響を遮断し光学的に接続され通信が行われる。
【００２０】
図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態例に係る光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器の防塵対策を示す構成説明図であり、図４（ａ）は連結前の状態、図４（ｂ）は連結後の状態を示す。図において、２０は連結部挿入嵌合穴、２１，２１′は防塵フード、２２，２２′は防塵部である。すなわち、図４（ｂ）に示すように、光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器１２と１２′の連結時にはお互いの連結器１２と１２′が嵌合するので嵌合した状態で連結器１２と１２′の外周に設けた防塵部２２，２２′により外部からの防塵対策を行っている。しかし、図４（ａ）に示すように、連結以前には近赤外線投受光器１５，１５′、１６，１６′が露出するため防塵フード２１，２１′により塵埃の進入を防ぐ。防塵フード２１，２１′の動作としては対向する連結器１２，１２′に設けた案内ピン１４，１４′により連結時に防塵フード２１，２１′が押され回転動作する仕組みである。
【００２１】
尚、近赤外線投受光器１５，１５′、１６，１６′のガラス面の汚れ防止のためワイパーを設け連結時及び定時、通信制御部より制御できる構造とする。
【００２２】
図５は本発明の実施形態例に係る２回線の近赤外線投受光器を示す構成説明図である。図において、１５，１５′は回線１の近赤外線投受光器、１６，１６′は回線２の近赤外線投受光器、３２，３２′は回線１の投光ドライバ、３３，３３′は回線１の受光ユニット、３４，３４′は回線１の投受光制御ユニット、３５，３５′は回線２の投光ドライバ、３６，３６′は回線２の受光ユニット、３７，３７′は回線２の投受光制御ユニットである。
【００２３】
車両１投受光ユニットは回線１の近赤外線投受光器１５および回線２の近赤外線投受光器１６より構成され、車両２投受光ユニットは回線１の近赤外線投受光器１５′および回線２の近赤外線投受光器１６′より構成される。投光ドライバ３２，３２′，３５，３５′は近赤外線発光素子とそれを駆動するドライバーで構成され、受光ユニット３３，３３′，３６，３６′は近赤外線受光素子とフォトダイオードで構成される。投受光制御ユニット３４，３４′，３７，３７′は投光ドライバ３２，３２′，３５，３５′と受光ユニット３３，３３′，３６，３６′を管理するＬＡＮ制御部でありＣＳＭＡ／ＣＤ方式の１００ＢＡＳＥ−ＴＸの制御を行い別に設けられたスイッチングハブを経由して車両に搭載されたパソコンと接続される。
【００２４】
すなわち、投受光制御ユニット３４，３４′，３７，３７′でそれぞれ対応して制御される投光ドライバ３２，３２′，３５，３５′と受光ユニット３３，３３′，３６，３６′間でそれぞれ対応して近赤外線を用いた高速のデータ通信（１００Ｍｂｐｓ）が行われる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、鉄道車両の連結部分において、非接触で高速のデータ通信を行うことを可能とする。しかも、低コストでかつ、外部からの妨害を受けず、信頼性が高い連結器の通信を行う事が出来る。
【００２６】
従来の欠点であった車両走行に伴う振動により電気接続端子間の接触不良による信頼性の問題や、連結するときの人為的な確認の改善や自動化への対応が可能で、定期的な保守を不要とすることが可能となる。
【００２７】
又、光学式の場合の欠点であった、大雨、大雪などの悪天候時に雨粒、雪片などで遮光された場合や、投受光部面が泥や埃、雪などで汚れた場合の問題も克服でき、ミリ波を用いる場合の、振動により水晶振動子の発振周波数が変動し高速のデータ通信での正常な変復調が得られないという問題が克服できる。
【００２８】
又、これらは比較的少ない人員で確認が行われ、しかも、比較的低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る連結器を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る連結前の連結器を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態例に係る連結後の連結器を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態例に係る光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器の防塵対策を示す構成説明図である。
【図５】本発明の実施形態例に係る２回線の近赤外線投受光器を示す構成説明図である。
【図６】従来の鉄道車両の連結器を示す構成図である。
【図７】図６の車両連結器および電気連結器を示す斜視図である。
【図８】従来の電波による車両間通信方式を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１０　連結部
１１　車両連結器
１２　光学式非接触高速通信（１００ＢＡＳＥ）連結器
１３　近赤外線連結部
１４　案内ピン
１５　回線１の近赤外線投受光器
１６　回線２の近赤外線投受光器
１７　可動結合部
１８　案内ピン挿入穴
【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】
2004034784.tif 000009
【図８】
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