(57)【要約】      （修正有）【課題】回生電力を融通可能な付近に存在する列車と即座に通信を開始する。【解決手段】通信システムは、自列車の現在位置情報とき電区分の位置情報に基づいて、自列車が在線するき電区分を把握し、同一き電区分に在線する他列車の無線通信アドレス、もしくは、同一き電区分の共通ＩＰアドレスを対象列車に送信するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側に設置される地上サーバと、自列車に搭載された送受信装置を介した無線通信により、前記地上サーバ及び他列車と情報の送受信を行う車両制御システムと、を備えた通信システムにおいて、
前記車両制御システムは、自列車の現在位置情報を生成する手段を備え、前記現在位置情報及び前記送受信装置の無線通信アドレスを前記地上サーバに送信し、
前記地上サーバは、各列車から受信した前記現在位置情報及び前記無線通信アドレスに基づいて、対象列車の付近に在線する他列車の送受信装置の無線通信アドレスを抽出し、当該無線通信アドレスを前記対象列車の車両制御システム送信し、
前記車両制御システムは、前記地上サーバから受信した前記無線通信アドレスに基づき、自列車の付近に在線する他列車と無線通信を行うことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記地上サーバは、各列車の送受信装置の無線通信アドレスを予め記憶し、前記車両制御システムから無線通信アドレスの代わりに列車識別情報を受信して、各列車から受信した前記現在位置情報及び前記列車識別情報及び前記無線通信アドレスに基づいて、対象列車の付近に在線する他列車の送受信装置の無線通信アドレスを抽出し、当該無線通信アドレスを前記対象列車の車両制御システム送信することを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の通信システムにおいて、
前記地上サーバは、対象列車の在線位置情報と他列車の在線位置情報を比較して、対象列車から所定距離の範囲内に在線する他列車を対象列車の付近に在線する他列車として抽出することを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の通信システムにおいて、
前記地上サーバは、予めき電区分の位置情報を記憶し、対象列車の現在位置情報及び他列車の現在位置情報とき電区分の位置情報とを比較して、対象列車と同一のき電区分に在線する他列車を対象列車の付近に在線する他列車として抽出することを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の通信システムにおいて、
前記車両制御システムは、前記地上サーバから受信した前記無線通信アドレスに基づき、自列車の付近に在線する他列車の加速、減速、惰行を含む状態情報を受信し、
自列車が減速を予定している場合に、加速中の他列車に対して加速続行の依頼を送信し、惰行中の他列車に対して加速開始の依頼を送信することを特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項４のいずれかに記載の通信システムにおいて、
前記地上サーバは、前記現在位置情報及び前記無線通信アドレスに加えて、各列車の加速を含む状態情報を受信し、
対象列車と同一のき電区分に在線し、かつ加速中の他列車の無線通信アドレスを対象列車の車両制御システム送信することを特徴とする通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載の通信システムにおいて、
前記車両制御システムは、自列車が減速を予定している場合に、前記地上サーバから受信した前記無線通信アドレスに基づき、他列車に加速続行又は加速開始の依頼を送信することを特徴とする通信システム。  
【請求項８】
自列車に搭載された送受信装置を介した無線通信により、他列車と情報の送受信を行う車両制御システムを備えた通信システムにおいて、
前記車両制御システムは、自列車の現在位置情報を生成する手段と、き電区分毎に割り当てられた無線通信アドレスの情報を備え、生成した前記現在位置情報と前記無線通信アドレスの情報に基づき、自列車が在線しているき電区分に割り当てられた無線通信アドレスを抽出し、前記無線通信アドレスに基づき、自列車の付近に在線する他列車と無線通信を行うことを特徴とする通信システム。
【請求項９】
請求項８に記載の通信システムにおいて、
前記車両制御システムは、前記自列車が在線しているき電区分の無線通信アドレスに基づき、自列車が減速を予定している場合に、加速中の他列車に対して加速続行の依頼を送信し、惰行中の他列車に対して加速開始の依頼を送信することを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関し、特に、鉄道システムにおいて自列車付近に存在する他列車との無線通信を行うための通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
列車のブレーキシステムは、一般的に、列車駆動用の電動機を発電機として利用し、発生した電力を、架線を通じて他の列車の加速などで消費されるようにした回生ブレーキと、圧縮空気の圧力を利用してシリンダを動作させ、制輪子をブレーキディスクまたは車輪踏面に押し当てることにより、発生する摩擦力を利用する空気ブレーキとから構成されている。列車として必要なブレーキ力は、こうした回生ブレーキと空気ブレーキを協調させることで、列車を減速させて列車停車位置に停止させるとともに、制動エネルギの効率的な回収を行っている。省エネの観点からは可能な限り回生ブレーキを使用することが求められる。
【０００３】
しかし、回生ブレーキは、自列車の周辺に、回生ブレーキにより発生するエネルギを消費する負荷が存在することが前提となっており、この負荷は、周辺で加速している他列車が担うことになる。このため、周辺に列車が走行していない場合、あるいは、他列車が加速（力行）を終了しているような場合には、回生エネルギを消費できず、回生ブレーキが失効してしまうことがある。
【０００４】
回生エネルギを最大限活用するためには、列車同士でお互いの状態を認識しておき列車同士のブレーキと加速を協調させることが必要である。相手の状態を認識するために相手列車と通信を行う場合、通信を開始する列車が相手列車の無線通信アドレスを把握しておく必要がある。
【０００５】
この問題に関連して、特許文献１に各列車に割り当てられた固有の番号である列車番号と前記列車の無線通信アドレスを紐付けしたテーブルを所持し、あらかじめ規定されたダイヤ情報から付近の列車の列車番号を把握し、列車番号と前記テーブルから付近の列車の無線通信アドレスを取得する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６８０６４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１によると、あらかじめ規定されたダイヤから付近の列車を把握しているため、ダイヤが乱れた場合は正確に付近の列車を把握できない可能性がある。また、回生電力を融通可能なのは同一き電区分に存在する列車同士のみであるが、ダイヤ情報からは同一き電区分に存在するのか否かが判断できない。そのため、回生電力を融通を行おうために通信を行った相手列車が、列車遅延などにより回生電力の融通が出来ない遠方を走行している、異なるき電区分を走行している場合が発生し、回生電力を効果的に融通できない可能性があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、回生電力を融通可能な付近の列車と安定的に通信を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明の通信システムは、自列車の現在位置情報とき電区分の位置情報に基づいて、自列車が在線するき電区分を把握し、同一き電区分に在線する他列車のIPアドレス、もしくは、同一き電区分の共通IPアドレスにより同一き電区分に在線する他列車と通信を行うようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、各列車は回生電力を融通したいタイミングで付近の列車と通信を行うことが可能となる。その結果、回生電力の効果的な融通が可能となり、消費エネルギの低減につながる。
上記した以外の課題、解決手段及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１におけるシステム構成図である。
【図２】図２は、実施例１における地上サーバの処理の流れを示したフロー図である。
【図３】図３は、回生融通の流れを示した模式図である。
【図４】図４は、実施例２における地上サーバの処理の流れを示したフロー図である。
【図５】図５は、実施例４において、き電区分ごとに無線通信アドレスを割り当てる方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１のシステム構成図であり、この図を用いて本実施例のシステム構成を説明する。
【００１４】
各列車の現在位置と各列車の無線通信アドレスを対応づけて記憶する地上サーバ（１０１）は、ネットワーク（１０２）を介して各列車の車両制御システム（１０３）と無線通信で接続されている。各列車には、地上サーバ（１０１）や他列車の車両制御システムと情報のやり取りを行ったり、列車内の各機器の情報を管理したりする車両制御システム（１０３）が搭載されている。車両制御システム（１０３）は、車両速度の積算により算出された自列車の現在位置情報を有している。なお、現在位置情報の算出精度向上のために、絶対位置情報を列車に送信する地上子による現在位置情報の補正や、現在位置情報を駅停車時に該当駅に対応した現在位置に補正することが行われるのが一般的である。各列車には、固有の無線通信アドレス有し、前記地上サーバと車両制御システム間の地上−車上通信、または各列車の車両制御システム間の車上−車上通信を行うための送受信装置（１０４）が搭載される。
【００１５】
地上サーバ（１０１）は、前記ネットワークを介して各列車から送信されてきた現在位置情報と各列車の送受信装置（１０４）の無線通信アドレスを対応付けてテーブルとして管理する。管理したテーブルの情報は、周期的または各列車から要求があった場合にイベントドリブンで各列車に送信する。本発明では、各列車が自列車の現在位置情報を把握できればよく、その算出方法や取得手段は問わない。例えば、車両制御システム（103）以外で現在位置情報を算出してもよく、自動列車制御装置（ATO）や定位置停止制御装置（TASC）や保安装置などで算出してもよい。また、送受信装置が用いる通信手段は、WiMAXやWiFi、光通信やGSM、３Gなど、無線で通信が可能であればよく、特定の手段に規定されるものではない。
【００１６】
図２は、図１における地上サーバ（１０１）内での処理の流れを示している。以下に説明するステップ２０１〜２０５により、現在位置情報と無線通信アドレスの対応付けを行う。
【００１７】
（ステップ２０１）
各列車の送受信装置（１０４）の無線通信アドレスを各列車から取得する。本発明では通信プロトコルとしてTCP/IPを想定しているため、無線通信アドレスを取得しているが、他の通信プロトコルを使用する場合は、各通信プロトコルで規定された接続に必要な情報を取得する。もしくは、地上サーバで各列車の無線通信アドレスを予め記憶し、各列車の識別情報を受信することによって、各列車の無線通信アドレスを把握しても良い。ステップ２０２に進む。
【００１８】
（ステップ２０２）
各列車の現在位置情報を各列車から取得する。本発明では、現在位置を表す指標としてキロ程を使用しているが、その他の指標を用いても本発明の効果に影響はない。例えば、ある駅のキロ程とその駅からの走行距離で現在位置を特定する方法、GPSなどの緯度・経度情報から現在位置を特定する方法などが考えられる。つまり、要は列車の現在位置が一意に認識できる指標であればよく、その指標の形態は問わない。ステップ２０１とステップ２０２は、別々の通信で実施しても、無線通信アドレスと現在位置情報を一回の通信で一度に取得しても良い。ステップ２０３に進む。
【００１９】
（ステップ２０３）
ステップ２０１で取得した各列車の送受信装置の無線通信アドレスと、ステップ２０２で各列車から送信された現在位置情報を対応付けた無線通信アドレス‐現在位置情報テーブルを作成する。ステップ２０４に進む。
【００２０】
（ステップ２０４）
地上サーバにネットワークを介して接続している各列車について、無線通信アドレス‐現在位置情報テーブルに記載された各列車の現在位置情報に基づき、対象列車の付近に存在する他列車の無線通信アドレスを抽出して、当該無線通信アドレスを記載した付近列車無線通信アドレステーブルを作成する。付近列車無線通信アドレステーブルは、地上サーバにネットワークを介して接続している各列車についてそれぞれ作成される。なお、「付近に存在する列車」の定義は、対象列車の現在位置情報と他列車の現在位置情報を比較して、対象列車から所定距離の範囲内に存在する他列車としても良いし、対象列車と同一き電区分に存在する他列車としてもよい。対象列車と同一き電区分に存在する他列車を判断するためには、予めき電区分の位置情報を記憶しておき、対象列車の現在位置情報及び他列車の現在位置情報と、き電区分の位置情報を比較することにより実現できる。ステップ２０５に進む。
【００２１】
（ステップ２０５）
ステップ２０４で作成した付近列車無線通信アドレステーブルを対応する各列車に送信する。付近列車無線通信アドレステーブルの送信は、周期的に送信しても良いし、イベントドリブンで送信しても良い。また、普段は周期的に送信し、列車から付近列車無線通信アドレステーブルの送信要求があった場合は、イベントドリブンで送信してもよい。
【００２２】
車両制御システム（１０３）は、ステップ２０５で地上サーバ（１０１）から受信した付近列車無線通信アドレステーブルに記載されている無線通信アドレスから通信相手を選択することにより、付近の列車と通信を行う。
【００２３】
ここで、ステップ２０４で説明した付近列車無線通信アドレステーブルの作成は、車両制御システム（１０３）で実施しても良い。この場合、車両制御システムは、無線通信アドレス‐現在位置情報テーブルを地上サーバから受信し、無線通信アドレス‐現在位置情報テーブルに記載された各列車の現在位置情報に基づき、自列車の付近に在線する他列車の無線通信アドレスが記載された付近列車無線通信アドレステーブルを作成する。
【００２４】
上述した説明では、付近列車無線通信アドレステーブルを作成する例を示したが、付近列車無線通信アドレステーブルを作成せずに、無線通信アドレス‐現在位置情報テーブルに基づいて、自列車の付近に在線している他列車の無線通信アドレスを直接把握しても良い。
【００２５】
次に、実施例１を用いた回生電力融通について図３を用いて説明する。今、列車１（３０１）がブレーキ状態に移行しようとしているとする。同一き電区分には、列車２（３０２）、列車３（３０３）、列車４（３０４）が存在しており、架線（３０５）で電気的に繋がっているとする。列車２（３０２）は惰行中、列車３（３０３）は加速中、列車４（３０４）はブレーキ中であるとする。列車１（３０１）の車両制御システムは地上サーバから付近の列車（列車２，３，４）の付近列車無線通信アドレスを受信済みである。これらの付近列車無線通信アドレスを基に、列車１の車両制御システムは列車２、３、４と通信を開始する。列車１（３０１）の車両制御システムは、列車２、３、４との通信により状態情報を送受信し、各列車の状態（加速中・減速中・惰行中）を把握する。車両制御システムは、相手列車が加速中の場合は加速続行を依頼する。相手列車が惰行中の場合は、回生負荷を増加させる目的で、加速開始を依頼する。図３では、列車２に加速開始依頼を、列車３に加速続行依頼を送信する。加速開始依頼を受けた列車２は、区間毎に予め設定されている制限速度などを考慮して、可能であれば加速開始を行う。加速続行依頼を受けた列車３も区間毎に予め設定されている制限速度などを考慮して、可能であれば加速続行を実施する。このようにして回生電力（３０６）が列車３に、回生電力（３０７）が列車２に供給され、各車両で消費される。本発明によって回生負荷が増加し、回生電力を融通する機会が増加することで、省エネに寄与する。
【実施例２】
【００２６】
実施例１では、回生電力融通のために加速開始または加速継続を依頼する列車の選定を車両制御システムで実施したが、実施例２では地上サーバで当該選定を行う実施形態について説明する。実施例２での地上サーバ内での処理を図４を用いて説明する。実施例２では、実施例１と相違する構成及び制御方法を説明するものとし、以下に説明の無い構成及び制御方法は実施例１と同様であるものとする。
【００２７】
（ステップ４０１）
各列車の送受信装置（１０４）の無線通信アドレスを各列車から取得する。本発明では通信プロトコルとしてTCP/IPを想定しているため、無線通信アドレスを取得しているが、他の通信プロトコルを使用する場合は、各通信プロトコルで規定された接続に必要な情報を取得する。ステップ４０２に進む。
【００２８】
（ステップ４０２）
各列車の現在位置情報を各列車から取得する。本発明では、現在位置を表す指標としてキロ程を使用しているが、その他の指標を用いても本発明の効果に影響はない。例えば、ある駅のキロ程とその駅からの走行距離で現在位置を特定する方法、GPSなどの緯度・経度情報から現在位置を特定する方法などが考えられる。要は列車の現在位置が一意に認識できる指標であればよく、その指標の形態は問わない。ステップ４０３に進む。
【００２９】
（ステップ４０３）
各列車の車両状態（加速中・減速中・惰行中）や車両情報（車両速度、架線電圧、制限速度までの余裕速度）を各列車から取得する。ステップ４０４に進む。
【００３０】
（ステップ４０４）
ステップ４０１〜４０３で取得した列車の送受信装置の無線通信アドレスと、現在位置情報、車両状態又は車両情報を対応付けてテーブルを作成する。ステップ４０５に進む。
【００３１】
（ステップ４０５）
地上サーバにネットワークを介して接続している各列車について、取得した各列車の現在位置情報及び車両状態や車両情報に基づき、付近に存在する列車のうち同一き電区分かつ加速中または惰行中かつ制限速度までの余裕がある列車の無線通信アドレスを記載した融通可能無線通信アドレステーブルを作成する。なお、付近に存在する列車からの絞込み条件は、上記以外でもよく、取得可能な情報から任意に設定する。ステップ４０６に進む。
【００３２】
（ステップ４０６）
ステップ４０５で作成した融通可能無線通信アドレステーブルを対応する各列車に送信する。当該無線通信アドレステーブルの送信は、周期的に送信しても良いし、イベントドリブンで送信しても良い。また、普段は周期的に送信し、列車から無線通信アドレステーブルの送信要求があった場合は、イベントドリブンで送信してもよい。
【００３３】
車両制御システム（１０３）は、ステップ４０６で地上サーバ（１０１）から受信した融通可能無線通信アドレステーブルに記載されている無線通信アドレスから通信相手を選択し、付近の列車と通信を行う。ここで、自列車がブレーキ状態に移行しようとしている場合には、車両制御システムは、他列車に加速続行又は加速開始を依頼する。加速開始依頼を受けた他列車は、区間毎に予め設定されている制限速度などを考慮して、可能であれば加速開始を行う。加速続行依頼を受けた他列車も区間毎に予め設定されている制限速度などを考慮して、可能であれば加速続行を実施する。
【００３４】
実施例２のように回生融通の可能性の高い列車の絞込み処理を地上サーバで実施することにより、車上の車両制御システムの処理負担を軽減させることが可能である。なお，各列車から取得した情報を各列車に送信し、回生融通の可能性の高い列車の絞込みを車上で実施しても良いことは言うまでもない。
【実施例３】
【００３５】
実施例１、２では地上サーバが線区に１台設置される構成としていたが、地上サーバの数は規定されるものではなく、任意の数に設定可能である。実施例３では複数の地上サーバが線区内に設置される。線区をき電区分ごとに複数のエリアに分割し、エリアごとに地上サーバを設置する。各地上サーバは管轄するエリアに存在する列車の無線通信アドレスを実施例１，２と同様の方法で無線通信アドレステーブルとして管理する。地上サーバは無線通信アドレステーブルを自身が管轄するエリアに存在する列車に送信する。なお、エリアの分割方法はき電区分以外の別の分割方法でも良いことは言うまでもない。
【００３６】
本実施例によれば、一台の地上サーバが管理する列車が少なくなるため、地上サーバの処理負担を軽減することが可能となる。また、無線通信アドレステーブルも列車ごとに作成する必要がなく、エリアで１つ保持すればよいため、車上サーバの演算負荷低減が図れるとともに、各列車への送信もマルチキャストで送信すればよく、送信負荷・ネットワーク負荷も低減させることが可能となる。
【実施例４】
【００３７】
実施例１、２，３では回生融通の可能性が高い列車の無線通信アドレスを取得し、通信する相手を選別した上で通信を行なっていたが、無線通信アドレスを列車ではなく、線区のき電区分ごとに割り当ててもよい。き電区分ごとに無線通信アドレスを割り当てる方法について図５を用いて説明する。一般的に１線区の間に複数のき電区分が存在する。各き電区分（５０１）に関して、無線通信アドレスを割り当てる。ここで割り当てられる無線通信アドレスは１機器対複数機器の通信が可能なマルチキャストアドレスを用いるのが望ましい。各列車に搭載された車両制御システムは、あらかじめき電区分の位置とき電区分に対応する無線通信アドレスが規定されたテーブル（５０２）を保持しておく。各列車は現在位置から自列車が所属するき電区分を判断し、き電区分に対応した無線通信アドレスを認識し、自列車が所属するき電区分に対応した無線通信アドレス向けの通信データのみ受信する。ここで、列車（５０３）がブレーキ状態に移行しようとしている場合を例に説明する。列車（５０３）の車両制御システムは、他列車に加速続行又は加速開始を依頼するための通信データを自列車が所属するき電区分に対応した無線通信アドレスに送信する。他列車（５０４）（５０５）は自列車が所属するき電区分に対応した無線通信アドレス向けの通信データのみ受信する。図５の場合、列車（５０３）が送信した通信データは同一き電区分に存在する列車（５０４）のみが受信し、列車（５０５）は通信データを受信しない。列車（５０３）からの通信データを受信した列車（５０４）は、区間毎に予め設定されている制限速度などを考慮して、可能であれば加速開始または加速続行を実施する。
【００３８】
本実施例によれば、地上サーバが不要となり車両制御システムのみで回生融通が可能となるため、システムの簡素化・システムコストの低減が可能となる。なお、エリアの分割方法はき電区分以外の別の分割方法でも良いことは言うまでもない。車上−車上通信の目的は回生融通以外でもよく、目的に応じてエリアの分割方法を変更し、各エリアに対応する無線通信アドレスを割り付ければよい。
【００３９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０１  地上サーバ
１０２  ネットワーク
１０３  車両制御システム
１０４  送受信装置
３０１  列車１
３０２  列車２
３０３  列車３
３０４  列車４
３０５  架線
３０６  回生電力
３０７  回生電力
５０１  き電区分
５０２  き電区分−無線通信アドレス対応テーブル
【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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