(57)【要約】      （修正有）【課題】汎用プロトコルを用いてフェールセーフでかつ信頼性の高い通信を行う鉄道保案システムを提供する。【解決手段】送信側コントローラを含む送信側装置と、送信側装置から送信される情報をネットワークを介して受信して管理する受信側コントローラを含む１以上の受信側装置と、を有する。送信側コントローラは、情報として、指示通番を含む電文であって汎用プロトコルによる制御指示用電文を定周期で送信すると共に、制御指示を行うための制御指示イベントが発生する毎に指示通番を更新して、制御指示の内容を前記制御指示用電文に付加する。受信側コントローラは、送信側コントローラから制御指示用電文を受信した場合、電文に付加された指示通番と比較対象として管理された指示通番とを比較し、付加された指示通番が更新されていることを条件に、制御指示用電文に付加された制御指示に従って制御対象に対する制御動作を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を送信する送信側コントローラを含む送信側装置と、
前記送信側装置から送信される情報をネットワークを介して受信して管理する受信側コントローラを含む１以上の受信側装置と、を有し、
前記送信側コントローラは、
前記情報として、指示通番を含む電文であって汎用プロトコルによる制御指示用電文を定周期で送信すると共に、制御指示を行うための制御指示イベントが発生する毎に前記指示通番を更新して、前記制御指示の内容を前記制御指示用電文に付加し、
前記受信側コントローラは、
前記送信側コントローラから前記制御指示用電文を受信した場合、前記受信した制御指示用電文に付加された指示通番と比較対象として管理された指示通番とを比較し、前記受信した制御指示用電文に付加された指示通番が前記比較対象として管理された指示通番と異なり、更新されていることを条件に、前記制御指示用電文に付加された制御指示に従って制御対象に対する制御動作を実行することを特徴とする鉄道保安システム。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道保安システムにおいて、
前記送信側コントローラは、
前記制御指示用電文を定周期で送信する毎に電文用通番を更新し、前記更新された電文用通番を前記制御指示用電文に付加し、
前記受信側コントローラは、
前記送信側コントローラから前記制御指示用電文を受信した場合、前記受信した制御指示用電文に付加された電文用通番と比較対象として管理された電文用通番とを比較して、前記受信した制御指示用電文の連続性をチェックすることを特徴とする鉄道保安システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鉄道保安システムにおいて、
前記受信側コントローラは、
前記送信側コントローラから前記制御指示用電文を受信した場合、前記受信した制御指示用電文に付加された指示通番と同じ指示通番が付加された制御結果用電文を前記送信側コントローラに送信し、
前記送信側コントローラは、
前記受信側コントローラから前記制御結果用電文を受信した場合、前記受信した制御結果用電文に付加された指示通番が、前記制御指示イベントで更新された指示通番と同じであることを条件に、前記受信側コントローラで前記制御指示の内容で制御動作が実行されたと判断し、
前記受信側コントローラのうち少なくとも一つの受信側コントローラから前記制御結果用電文を受信できない場合、前回の送信時に用いた指示通番と同じ指示通番を含む制御指示用電文を前記送信側コントローラに送信することを特徴とする鉄道保安システム。
【請求項４】
請求項３に記載の鉄道保安システムにおいて、
前記送信側コントローラは、
前記制御指示用電文に付加する指示通番を前記受信側コントローラ毎に管理し、前記制御指示イベントが複数回発生した場合、２回目以降の制御指示イベントの発生時には、前記制御結果用電文を受信したことを条件に、前記制御結果用電文を受信した特定の受信側コントローラに対する指示通番のみを更新し、前記更新された指示通番と前記２回目以降の制御指示イベントによる制御指示の内容を含む制御指示用電文を前記特定の受信側コントローラに送信することを特徴とする鉄道保安システム。
【請求項５】
請求項３に記載の鉄道保安システムにおいて、
前記送信側コントローラは、
前記制御指示用電文に付加する指示通番を前記受信側コントローラ全体で管理し、前記制御指示イベントが複数回発生した場合、２回目以降の制御指示イベントの発生時には、全ての前記受信側コントローラから前記制御結果用電文を受信したことを条件に、前記各受信側コントローラに対する指示通番を更新し、前記更新された指示通番と前記２回目以降の制御指示イベントによる制御指示の内容を含む制御指示用電文を前記各受信側コントローラに送信することを特徴とする鉄道保安システム。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の鉄道保安システムにおいて、
前記送信側コントローラは、
前記制御指示を含む制御指示用電文に、前記制御指示の内容に従った制御動作の実行の有無を指示する指示有無情報を付加し、
前記受信側コントローラは、
前記送信側コントローラから前記指示有無情報を含む制御指示用電文を受信した場合、前記受信した制御指示用電文に付加された指示有無情報で制御動作の実行停止が指示されていることを条件に、前記受信した制御指示用電文に付加された指示通番の更新によらず、前記制御指示の内容に従った制御動作の実行を停止することを特徴とする鉄道保安システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、汎用プロトコルを用いて通信を行う鉄道保安システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道保安システム用の通信、特に列車制御に用いるデータを送受信する制御系ネットワークでは、ネットワーク通信の信頼性は元より、データのフェールセーフ性、リアルタイム性等が重要になる。ここで言うリアルタイム性とは、規定された一定時間の一制御サイクル内に、処理が少なくとも１回は実行されることを指す。さらに、計算機の高性能化、ネットワークの高速化に伴い、鉄道保安システムに実装される機能も増加傾向にあり、同時に多数の相手と大量のデータ通信を行う必要性も高まってきた。
【０００３】
従来、鉄道保安システム用ネットワークにおける通信方式として、専用プロトコルを使用した通信方式が主に使用されている。この方式は、送受信するデータに管理用情報を付加するなどして、信頼性やフェールセーフ性、リアルタイム性を確保するものである。
【０００４】
専用プロトコルを使用した通信方式は、鉄道保安システム用ネットワークの通信に必要とされる信頼性を確保するために有効である反面、専用ハードウェアや専用ソフトウェアが必要になり高コストになりやすい、通信帯域が管理用情報によって消費され通信路の高速化に影響を及ぼす、管理用情報を処理する際のオーバーヘッドがシステムのスループットを悪化させる等の課題があった。
【０００５】
これに対し、専用プロトコルに依らず、汎用プロトコルにも適用できる手法で信頼性を確保する試みが行われてきた。特許文献１では、送信データに対して、規則的に増加する通番と装置の立上げ回数を付与することで、通信路上でのデータの消失や順序の入れ替わりを受信側装置で検知できるようにした。特許文献２では、フェールセーフ装置でノンフェールセーフな通信装置のメモリ診断を行うことで、通信装置の汎用化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６０９０５６号
【特許文献２】特許第３５７９０１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
汎用プロトコルを鉄道保安システム用ネットワークに適用した場合、通信路上でデータ消失が起こりうる。データ消失が発生した場合、受信側装置が送信側装置に再送要求を送信することでデータを取得するか、送信側装置が複数回データを送信することで受信側装置へデータを届ける方法が考えられる。しかし、前者は再送要求からデータ受信までのオーバーヘッドが制御のリアルタイム性に影響を及ぼす可能性があり、後者は送信データが確実に相手に届いたことを知るまで送信をやめることができないために、送信側装置の制御に影響を及ぼす可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、汎用プロトコルを用いてフェールセーフでかつ信頼性の高い通信を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、情報を送信する送信側コントローラを含む送信側装置と、前記送信側装置から送信される情報をネットワークを介して受信して管理する受信側コントローラを含む１以上の受信側装置と、を有し、前記送信側コントローラは、前記情報として、指示通番を含む電文であって汎用プロトコルによる制御指示用電文を定周期で送信すると共に、制御指示を行うための制御指示イベントが発生する毎に前記指示通番を更新して、前記制御指示の内容を前記制御指示用電文に付加し、前記受信側コントローラは、前記送信側コントローラから前記制御指示用電文を受信した場合、前記受信した制御指示用電文に付加された指示通番と比較対象として管理された指示通番とを比較し、前記受信した制御指示用電文に付加された指示通番が前記比較対象として管理された指示通番と異なり、更新されていることを条件に、前記制御指示用電文に付加された制御指示に従って制御対象に対する制御動作を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、汎用プロトコルを用いてフェールセーフでかつ信頼性の高い通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る鉄道保安システムの実施例を示す全体構成図である。
【図２】本発明に係る鉄道保安システムに第１の管理方法を適用したときの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】本発明に係る鉄道保安システムに第２の管理方法を適用したときの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】本発明に係る鉄道保安システムに第３の管理方法を適用したときの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図５】本発明に係る鉄道保安システムに適用された電文の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る鉄道保安システムの実施例を、図面を用いて説明する。図１は、鉄道保安システムの実施例を示す全体構成図である。図１において、鉄道保安システムは、送信側装置１０１と、複数の受信側装置（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．ｎ）１０２、１０３、１０４、１０５と、制御系ネットワーク１０６とを備えて構成される。送信側装置１０１及び受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５は、制御系ネットワーク１０６にそれぞれ接続され、制御系ネットワーク１０６を介して電文（通信電文）を送受信する。制御系ネットワーク１０６は汎用ネットワークであり、制御系ネットワーク１０６には、汎用プロトコルが適用される。なお、制御系ネットワーク１０６は、バス型で構成されているが、ネットワークトポロジーは問わない。
【００１３】
送信側装置１０１は、フェールセーフ装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力インタフェース等の情報処理資源を備えたコンピュータ装置で構成される。この際、ＣＰＵは、送信側装置１０１全体を統括制御し、情報を送信する送信側制御部或いは送信側コントローラとして機能し、各受信側装置１０２〜１０５を、送信先或いは制御対象装置として管理し、各受信側装置１０２〜１０５と定期的に通信を行うために、送信対象となる情報（通信データ）としての電文を生成し、生成した電文を各受信側装置１０２〜１０５に制御系ネットワーク１０６を介して送信する。この際、ＣＰＵは、電文送信毎に規則的に増加する電文用通番（電文送信毎に規則的に更新される番号）と、受信側装置１０２〜１０５で制御に必要な情報をまとめた制御データと、制御指示（制御データで制御対象に対する制御動作を規定するための指示）を行うための制御指示イベントが発生する毎に規則的に増加する指示通番（制御指示毎に更新される番号）を汎用プロトコルのデータ部に設定し、データ部に設定された内容を含む電文を定周期に制御対象装置へ送信する。ＣＰＵは、電文抜け等が発生し、制御データが受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５に届かないことを考慮し、制御データの内容（制御指示の内容）に応じて受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５からの制御結果を装置単位で管理し、システム全体のフェールセーフ性が保たれる様に制御データの内容を設定する。なお、以下では、ＣＰＵの動作を、送信側装置１０１の動作として説明することがある。
【００１４】
受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース等の情報処理資源を備えたコンピュータ装置で構成される。この際、ＣＰＵは、各受信側装置全体を統括制御する受信側制御部或いは受信側コントローラとして機能し、送信側装置１０１から送信された電文を受信し、受信した電文をメモリに保存して管理すると共に、受信した電文のうち電文用通番と、比較対象として管理された電文用通番とを比較して電文の連続性をチェックし、受信した電文（今回受信した電文）の指示通番と、比較対象として管理された指示通番であって自身が以前に受信した最新の指示通番（メモリに保存された最新の指示通番）とを比較し、両者の指示通番が異なり、今回受信した電文の指示通番が更新されていることを条件に、受信した電文に付加された制御データに従って制御動作、例えば、制御対象となるリレーのオン・オフ動作を実行する。また、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５のＣＰＵは、電文抜け等が発生することで、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５のＣＰＵによる制御結果が送信側装置１０１に届かないことを考慮し、制御データの内容（制御指示の内容）に応じて制御結果を管理し、制御結果を送信する必要がある場合には、最後に受信した電文の指示通番を送信側装置１０１に返送する。なお、以下では、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５のＣＰＵの動作を、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５の動作として説明することがある。また、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５で比較対象として管理される指示通番として、初回の制御サイクルにおける番号を、送信側装置１０１で設定される指示通番と同じ番号に設定し、初期値として用いることができる。
【００１５】
電文の内容は、送信側装置１０１によってフェールセーフ性が担保されている。このため、送信側装置１０１と受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５は、指示通番の更新を確認することで、電文が抜けたことを検知可能であるが、再送要求は実施しない。
【００１６】
送信側装置１０１及び受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５は、それぞれ一定の制御サイクルで処理を行うリアルタイム性を持った装置である。各制御サイクルにおいて、送信側装置１０１は、制御指示を行うための制御指示イベントが発生した直後の電文送信時にのみ指示通番を更新し、更新された指示通番が付加された電文を送信し、新たな制御指示イベントが発生するまでは、同一の指示通番が付加された電文を送信し続ける。この際、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５は、自身が記憶している、前回受信時の指示通番と、今回受信時の指示通番とが同一であれば、制御データの内容（制御指示の内容）に従わず、今回受信時の指示通番が更新された場合にのみ、制御データの内容（制御指示の内容）に従って、制御対象を制御するための制御動作を実行する。
【００１７】
受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５は、自身が管理している最新の指示通番、すなわち送信側装置１０１から最後に受信した電文の指示通番を定周期に電文に付加して送信側装置１０１へ送信し、送信側装置１０１は、受信した電文の指示通番が、自身が管理している指示通番と同一であることで、各受信側装置で制御動作（制御指示）が完了したことを確認する。以下、指示通番のやり取りによる制御動作の完了の確認を、送達確認と称することがある。指示通番を管理するに際して、送達確認の有無や制御指示の内容に応じて、３種類の管理方法を用いることができる。
【００１８】
まず、第１の管理方法は、送信側装置１０１で受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５の制御結果を得る必要が無い場合である。この際、送信側装置１０１及び受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５は、指示通番を自身で管理するのみで送達確認は行わない。送信側装置１０１は、制御指示の種別毎に異なる指示通番を管理する。このとき、受信側装置の台数は、一台でも複数台であってもよい。
【００１９】
第２の管理方法は、送信側装置１０１で受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５の制御結果を得る必要が有る場合である。この際、送信側装置１０１は、制御指示の種別毎に異なる指示通番を管理し、それぞれの指示通番を用いて送達確認を実施する。受信側装置が複数ある場合、送信側装置１０１は、全ての受信側装置から同一指示通番を受け取ったことにより、全ての受信側装置で制御動作が実行されたものと判断する。
【００２０】
第３の管理方法は、送信側装置１０１で受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５の制御結果を得る必要があり、かつ送信側装置１０１が、順序性を持った複数の制御指示で構成される制御指示群を管理し、各制御指示を受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５へ送信し、さらに受信側装置が複数ある場合である。この際、送信側装置１０１は、制御指示群を種別毎に管理し、かつ受信側装置毎に指示通番を管理し、それぞれの指示通番を用いて送達確認を実施する。送信側装置１０１は、送達確認が正しく行われた受信側装置に対しては、次の制御指示（次に制御動作が規定された制御データ）が付加された電文を送信し、送達確認が正しく行われなかった受信側装置に対しては、前回と同一の制御指示（前回の制御動作が規定された制御データ）が付加された電文を送信する。
【００２１】
図２は、本発明に係る鉄道保安システムに第１の管理方法を適用したときの動作を説明するためのタイムチャートであって、受信側装置が２台の場合のタイムチャートである。図２において、送信側装置１０１は、制御サイクルａでは、受信側装置１０２及び１０３に対して、電文用通番をｎ、指示通番をｘとした制御指示用電文２０１及び２０２を送信する。制御指示用電文２０１又は２０２を受信した受信側装置１０２、１０３は、制御指示用電文２０１又は２０２に付加された指示通番ｘが更新されていない場合、制御指示用電文２０１又は２０２に従った制御動作を実行しない。
【００２２】
次に、制御サイクルａ＋１で、送信側装置１０１にて、制御指示を行うための制御指示イベント２０７が発生すると、送信側装置１０１は、電文用通番と指示通番をそれぞれ更新し、電文用通番をｎ＋１、指示通番をｘ＋１とし、制御指示イベント２０７の発生時に規定される制御データ（例えば、時刻合わせの制御内容を含む制御データ）を含む制御指示用電文２０３及び２０４を受信側装置１０２及び１０３に対して送信する。制御指示用電文２０３を受信した受信側装置１０２は、制御指示用電文２０３の指示通番が更新されていることにより、制御指示用電文２０３に付加された制御データの内容に従って制御動作を行う。一方、受信側装置１０３が、電文抜けによって制御指示用電文２０４を受信できない場合、受信側装置１０３は、制御指示電文２０４による制御動作を実行することはできない。
【００２３】
次の制御サイクルａ＋２で、送信側装置１０１は、制御指示イベント２０７が発生しないので、電文用通番のみ更新し、電文用通番をｎ＋２、指示通番をｘ＋１とし、制御サイクルａ＋１で用いた制御データ（例えば、時刻合わせの指示内容を含む制御データ）を含む制御指示用電文２０５及び２０６を受信側装置１０２及び１０３に対して送信する。制御指示用電文２０５を受信した受信側装置１０２は、前回受信した指示通番と同様の指示通番である制御指示用電文２０５を受信したため、制御動作を行わない。制御指示用電文２０６を受信した受信側装置１０３は、前回の制御指示用電文２０２で受信した指示通番（ｘ）と異なる指示通番（ｘ＋１）を受信するため、制御指示用電文２０６の内容（電文２０６に付加された制御データの内容）に従って制御動作を行う。
【００２４】
制御データの内容（制御指示の内容）が時刻合わせである場合、送信側装置１０１で受信側装置１０２、１０３の制御結果を得る必要が無く、送信側装置１０１は、制御指示イベント２０７が発生した場合のみ、指示通番を更新し、更新された指示通番と制御データを受信側装置１０２、１０３に送信することで、受信側装置１０２、１０３では制御指示に従って時刻合わせを行うことができる。
【００２５】
図３は、本発明に係る鉄道保安システムに第２の管理方法を適用したときの動作を説明するためのタイムチャートであって、受信側装置が２台の場合のタイムチャートである。図３において、送信側装置１０１は、制御サイクルａでは、受信側装置１０２及び１０３に対して、電文用通番をｎ、指示通番をｘとした制御指示用電文３０１及び３０２を送信する。制御指示用電文３０１又は３０２を受信した受信側装置１０２、１０３は、制御指示用電文３０１又は３０２に付加された指示通番ｘが更新されていない場合、制御指示用電文３０１又は３０２に従った制御動作を実行しない。この際、受信側装置１０２及び１０３は、制御指示用電文３０１又は３０２で受信した指示通番と同じ指示通番を制御結果用電文３０３又は３０４に付加し、指示通番が付加された制御結果用電文３０３又は３０４を送信側装置１０１へ送信する。送信側装置１０１は、制御結果用電文３０３及び３０４を受信した場合、制御指示用電文３０１が受信側装置１０２で受信され、制御指示用電文３０２が受信側装置１０３で受信されたことを確認（送達確認）することができる。
【００２６】
次に、制御サイクルａ＋１で、送信側装置１０１にて、制御指示を行うための制御指示イベント３１３が発生すると、送信側装置１０１は、電文用通番と指示通番をそれぞれ更新し、電文用通番をｎ＋１、指示通番をｘ＋１とし、制御指示イベント３１３の発生に伴う制御データ（例えば、各受信側装置の制御対象となるリレーのオン・オン動作を含む制御データ）を含む制御指示用電文３０５及び３０６を受信側装置１０２及び１０３に対して送信する。制御指示用電文３０５を受信した受信側装置１０２は、制御指示用電文３０５の指示通番が更新されていることにより、制御指示用電文３０５に付加された制御データの内容（制御指示の内容）に従って制御動作を行い、制御指示用電文３０６を受信した受信側装置１０３は、制御指示用電文３０６の指示通番が更新されていることにより、制御指示用電文３０６に付加された制御データの内容（制御指示の内容）に従って制御動作を行う。
【００２７】
この際、受信側装置１０２及び１０３は、制御指示用電文３０５又は３０６で受信した指示通番と同じ指示通番を制御結果用電文３０７又は３０８に付加し、指示通番が付加された制御結果用電文３０７又は３０８を送信側装置１０１へ送信する。送信側装置１０１は、制御結果用電文３０７を受信した場合、制御指示用電文３０５が受信側装置１０２で受信され、受信側装置１０２で制御指示用電文３０５に付加された制御データの内容に従った制御動作が実行されたことを確認（送達確認）することができる。一方、送信側装置１０１は、電文抜けで制御結果用電文３０８を受信できない場合、受信側装置１０３で制御指示電文３０６に付加された制御データの内容に従った制御動作が実行されたことを確認することができない。
【００２８】
次の制御サイクルａ＋２で、送信側装置１０１は、制御指示イベント３１３が発生しないので、電文用通番のみを更新し、電文用通番をｎ＋２、指示通番をｘ＋１とし、制御サイクルａ＋１で用いた制御データ（例えば、リレーのオン・オン動作を含む制御データ）を含む制御指示用電文３０９及び３１０を受信側装置１０２及び１０３に対して送信する。制御指示用電文３０９を受信した受信側装置１０２は、前回受信した指示通番と同様の指示通番である制御指示用電文３０９を受信したため、制御動作を行わない。制御指示用電文３１０を受信した受信側装置１０３は、前回受信した指示通番と同様の指示通番である制御指示用電文３０９を受信したため、制御動作を行わない。
【００２９】
この際、受信側装置１０２及び１０３は、制御指示用電文３０９又は３１０で受信した指示通番と同じ指示通番を含む制御結果用電文３１１又は３１２に付加し、指示通番が付加された制御結果用電文３１１又は３１２を送信側装置１０１へ送信する。送信側装置１０１は、制御結果用電文３１１を受信した場合、制御指示用電文３０９が受信側装置１０２で受信されたことを確認（送達確認）することができる。また、送信側装置１０１は、制御結果用電文３１２を受信した場合、受信側装置１０３で制御指示用電文３１０に付加された制御データの内容に従って制御動作が実行されたことを確認（送達確認）することができる。
【００３０】
制御指示の内容（制御データの内容）が、受信側装置の制御対象となるリレーのオン・オフ動作である場合、送信側装置１０１で受信側装置１０２、１０３による制御結果を得る必要が有り、送信側装置１０１は、制御指示イベント３１３が発生した場合のみ、指示通番を更新し、更新された指示通番と制御データ（リレーのオン・オフ動作を指示する制御データ）を受信側装置１０２、１０３に送信する。受信側装置１０２、１０３は、受信した指示通番が更新されている場合、制御データの内容に従って制御動作を実行し、受信した指示通番と同じ指示通番を送信側装置１０１に送信し、この指示通番を受信した送信側装置１０１は、受信側装置１０２、１０３で制御動作が実行されたことを確認（送達確認）することができる。
【００３１】
図４は、本発明に係る鉄道保安システムに第３の管理方法を適用したときの動作を説明するためのタイムチャートであって、受信側装置が２台の場合のタイムチャートである。図４において、送信側装置１０１は、制御サイクルａでは、受信側装置１０２及び１０３に対して、電文用通番をｎ、指示通番をｘとした制御指示用電文４０１及び４０２を送信する。制御指示用電文４０１又は４０２を受信した受信側装置１０２、１０３は、制御指示用電文４０１又は４０２に付加された指示通番ｘが更新されていない場合、制御指示用電文４０１又は４０２に従った制御動作を実行しない。この際、受信側装置１０２及び１０３は、制御指示用電文４０１又は４０２で受信した指示通番と同じ指示通番を制御結果用電文４０３又は４０４に付加し、指示通番が付加された制御結果用電文４０３又は４０４を送信側装置１０１へ送信する。送信側装置１０１は、制御結果用電文４０３及び４０４を受信した場合、制御指示用電文４０１が受信側装置１０２で受信され、制御指示用電文４０２が受信側装置１０３で受信されたことを確認（送達確認）することができる。
【００３２】
次に、制御サイクルａ＋１で、送信側装置１０１にて、制御指示（Ｎｏ．１）を行うための制御指示イベント４１３が発生すると、送信側装置１０１は、電文用通番と指示通番をそれぞれ更新し、電文用通番をｎ＋１、指示通番をｘ＋１とし、制御指示イベント４１３の発生に伴う制御データ（例えば、各受信側装置の制御対象となるリレーのオン・オン動作を含む制御データ）を含む制御指示用電文４０５及び４０６を受信側装置１０２及び１０３に対して送信する。制御指示用電文４０５を受信した受信側装置１０２は、制御指示用電文４０５の指示通番が更新されていることにより、制御指示用電文４０５に付加された制御データの内容に従って制御動作を行い、制御指示用電文４０６を受信した受信側装置１０３は、制御指示用電文４０６の指示通番が更新されていることにより、制御指示用電文４０６に付加された制御データの内容に従って制御動作を行う。
【００３３】
この際、受信側装置１０２及び１０３は、制御指示用電文４０５又は４０６で受信した指示通番と同じ指示通番を制御結果用電文４０７又は４０８に付加し、指示通番が付加された制御結果用電文４０７又は４０８を送信側装置１０１へ送信する。送信側装置１０１は、制御結果用電文４０７を受信した場合、制御指示用電文４０５が受信側装置１０２で受信され、受信側装置１０２で制御指示用電文４０５に付加された制御データの内容に従った制御動作が実行されたことを確認（送達確認）することができる。一方、送信側装置１０１は、電文抜けで制御結果用電文４０８を受信できない場合、受信側装置１０３で制御指示電文４０６に付加された制御データの内容に従った制御動作が実行されたことを確認することができない。
【００３４】
次の制御サイクルａ＋２で、送信側装置１０１にて、制御指示（Ｎｏ．２）を行うための制御指示イベント４１４が発生すると、送信側装置１０１は、制御動作の実行を確認できた受信側装置１０２に対する電文のうち電文用通番と指示通番をそれぞれ更新し、電文用通番をｎ＋２、指示通番をｘ＋２とし、制御指示イベント４１４の発生に伴う制御データ（例えば、リレーのオン・オン動作を含む制御データ）を含む制御指示用電文４０９を受信側装置１０２に対して送信する。一方、送信側装置１０１は、制御動作の実行を確認できない受信側装置１０３に対する電文のうち電文用通番のみを更新し、電文用通番をｎ＋２、指示通番を、前回の制御サイクルａ＋１における指示通番と同じ指示通番ｘ＋１とし、制御データとして制御指示イベント４１３の発生時に用いた制御データ（例えば、リレーのオン・オン動作を含む制御データ）を含む制御指示用電文４１０を受信側装置１０３に対して送信する。
【００３５】
制御指示用電文４０９を受信した受信側装置１０２は、制御指示用電文４０９の指示通番が更新されていることにより、制御指示用電文４０９に付加された制御データの内容に従って制御動作を行う。一方、制御指示用電文４１０を受信した受信側装置１０３は、前回受信した指示通番と同様の指示通番である制御指示用電文４１０を受信したため、制御動作を行わない。
【００３６】
この際、受信側装置１０２は、制御指示用電文４０９で受信した指示通番と同じ指示通番を制御結果用電文４１１に付加して送信側装置１０１へ送信し、受信側装置１０３は、制御指示用電文４１０で受信した指示通番と同じ指示通番を制御結果用電文４１２に付加して送信側装置１０１へ送信する。送信側装置１０１は、制御結果用電文４１１を受信した場合、制御指示用電文４０９が受信側装置１０２で受信され、制御指示用電文４０９に付加された制御データの内容に従った制御動作が受信側装置１０２で実行されたことを確認（送達確認）することができる。また、送信側装置１０１は、制御結果用電文４１２を受信した場合、制御指示用電文４１０が受信側装置１０２で受信され、受信側装置１０２で制御指示用電文４０６又は４１０に付加された制御データの内容に従った制御動作が実行されたことを確認（送達確認）することができる。
【００３７】
制御指示の内容が受信側装置毎に異なり、各受信側装置の制御動作が制御対象となるリレーのオン・オフ動作である場合、送信側装置１０１で受信側装置１０２、１０３による制御結果を得る必要が有り、送信側装置１０１は、制御指示イベント４１３又は４１４が発生した場合であって、受信側装置から指示通番を受信した場合にのみ、指示通番を更新し、更新された指示通番と制御データ（リレーのオン・オフ動作を指示する制御データ）を受信側装置１０２、１０３に送信する。受信側装置１０２、１０３は、受信した指示通番が更新されている場合、制御動作を実行し、受信した指示通番と同じ指示通番を送信側装置１０１に送信し、この指示通番を受信した送信側装置１０１は、各受信側装置１０２、１０３で制御動作が実行されたことを確認することができる。
【００３８】
この際、受信側装置１０２、１０３では、制御動作を実行した場合、更新された指示通番を制御動作済指示通番としてメモリに保存して管理することができる。また、送信側装置１０１は、制御指示用電文に付加する指示通番を受信側装置毎に管理し、制御指示イベントが複数回発生した場合、２回目以降の制御指示イベントの発生時には、受信側装置から制御結果用電文を受信したことを条件に、制御結果用電文を受信した特定の受信側装置に対する指示通番のみを更新し、更新された指示通番と２回目以降の制御指示イベントで規定される制御指示（制御データ）の内容を含む制御指示用電文を特定の受信側装置に送信することができる。
【００３９】
図５は、本発明に係る鉄道保安システムに適用された電文の構成図である。図５において、送信側装置１０１が送信する電文５００は、汎用プロトコルに適用される通信電文であって、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）／ＩＰ（Internet Protocol）ヘッダ５０１と、ＵＤＰデータ部５０２と、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）５０３から構成される。ＵＤＰデータ部５０２は、電文用通番５０４と、指示通番５０５と、指示有無５０６と、制御データ５０７から構成される。電文用通番５０４には、送信側装置１０１が、電文５００を送信する毎に規則的に増加する番号が記録される。即ち、電文用通番５０４に記録される番号は、送信側装置１０１が、電文５００を送信する毎に更新される。指示通番５０５には、制御指示イベントが発生する毎に更新される番号が記録される。指示有無５０６には、制御データ５０７に従った制御動作の実行の有無（制御指示の有無）関する情報が記録される。制御データ５０７には、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５で制御に必要な情報（時刻合わせの情報、リレーのオン・オフ動作を指示する情報等）が記録される。
【００４０】
なお、図５では、汎用プロトコルのＵＤＰ／ＩＰを例として示しているが、汎用プロトコルのデータ部を使用するために、ＵＤＰ／ＩＰ以外のプロトコルでもよい。送信側装置１０１は、電文５００を送信する度に電文用通番５０４を更新し、送信側装置１０１にて制御指示イベントが発生する度に指示通番５０５を更新し、電文用通番５０４と指示通番５０５と指示有無５０６及び制御データ５０７を含む電文５００を受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５に送信する。
【００４１】
送信側装置１０１が、指示有無５０６に制御指示の有無を設定することで、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５が、指示通番５０５の更新を検知しても、制御データ５０７に従って制御動作を行わない様にすることができる。これは、送信側装置１０１が、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５に対して、制御データ５０７に従った制御動作を中断させたい場合や、制御動作を規定した制御データ５０７を受信側装置に送信した後に、起動された受信側装置に対して、制御データ５０７に従った制御動作を実行させたくない場合等に使用する。また、送信側装置１０１は、複数種類の指示通番５０５を個別に管理することで、種類の異なる指示通番５０５毎に電文５００に従って動作する受信側装置を特定することもできる。
【００４２】
この際、送信側装置１０１は、制御指示用電文に付加する指示通番を受信側装置全体で管理し、制御指示イベントが複数回発生した場合、２回目以降の制御指示イベントの発生時には、全ての受信側装置から制御結果用電文を受信したことを条件に、各受信側装置に対する指示通番を更新し、更新された指示通番と２回目以降の制御指示イベントによる制御指示（制御データ）及び電文用通番を含む制御指示用電文を各受信側装置に送信することができる。
【００４３】
また、送信側装置１０１は、制御データを含む制御指示用電文に、制御指示の内容（制御データの内容）に従った制御動作の実行の有無を指示する指示有無情報（指示有無５０６）を付加し、受信側装置１０２、１０３、１０４、１０５は、送信側装置１０１から指示有無情報を含む制御指示用電文を受信した場合、受信した制御指示用電文に付加された指示有無情報で制御動作の実行停止が指示されていることを条件に、受信した制御指示用電文に付加された指示通番の更新によらず、制御指示の内容（制御データの内容）に従った制御動作の実行を停止することができる。
【００４４】
本実施例によれば、汎用プロトコルを用いてフェールセーフでかつ信頼性の高い通信を行うことができる。即ち、汎用プロトコルのＵＤＰデータ部５０２に指示通番５０５を付加して電文５００を定周期に送信することで、信頼性の高い通信を低コストで実現することができる。また、電文５００を定周期に送信することで、電文抜けが発生した場合に受信側装置からの再送要求によるオーバーヘッドが無くなり、従来手法と比較してリアルタイム性が向上する。更に、フェールセーフ装置がデータのフェールセーフ性を担保して毎周期更新したデータを送信することにより、古いデータを受信することによるフェールセーフ性を失うことも無い。汎用プロトコルのＵＤＰデータ部５０２を使用するため、通信機能に関しては、専用ハードウェアや専用ソフトを必要とせず、低コストに実現することができる。
【００４５】
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、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、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。
【００４６】
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に記録して置くことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０１  送信側装置、１０２、１０３、１０４、１０５  受信側装置、１０６  鉄道保安システム用制御系ネットワーク、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、３０１、３０２、３０５、３０６、３０９、３１０、４０１、４０２、４０５、４０６、４０９、４１０  制御指示用電文、３０３、３０４、３０７、３０８、３１１、３１２、４０３、４０４、４０７、４０８、４１１、４１２  制御結果用電文、２０７、３１３、４１３、４１４  制御指示イベント、５０１  電文用通番、５０２  制御指示通番、５０３  制御指示有無、５０４  制御データ。
【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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