(57)【要約】【課題】稼動系に接続された端末装置内のインターフェースに故障が生じた場合でも、系全体を切替えることなく動作させる。【解決手段】鉄道車両用情報伝送装置１は、中央伝送装置１０，２０と、端末装置３０とを備える。中央伝送装置１０，２０はスイッチ１１，１１０を介してデイジーチェーン接続されるとともに、スイッチ１２，２１０を介してデイジーチェーン接続され、リングトポロジによる車両間ネットワークを構成する。端末装置３０は、機器群５０とデータ交換を行う車両側インターフェース１６と、車両間ネットワークに接続されるネットワークインターフェース１０１，１０２と、車両側インターフェース１６及びネットワークインターフェース１０１を制御するＣＰＵ１０３と、車両側インターフェース１６及びネットワークインターフェース１０２を制御するＣＰＵ１０４と、ＣＰＵ１０３，１０４間でデータを共有するデータ共有部１０５と、を有する。【選択図】図１
2017103588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に搭載される鉄道車両用情報伝送装置であって、
先頭車両に設置された第１系統の中央伝送装置と、
最後尾車両に搭載された第２系統の中央伝送装置と、
前記先頭車両、前記最後尾車両、及び１以上の中間車両に設置された端末装置と、
を備え、
前記第１系統の中央伝送装置及び前記第２系統の中央伝送装置は、第１系統のスイッチを介してデイジーチェーン接続されるとともに、第２系統のスイッチを介して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、
前記端末装置は、
当該端末装置に接続される機器群とデータ交換を行う車両側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第１系統のネットワークインターフェース及び第２系統のネットワークインターフェースと、
前記車両側インターフェース及び前記第１系統のネットワークインターフェースを制御する第１系統のＣＰＵと、
前記車両側インターフェース及び前記第２系統のネットワークインターフェースを制御する第２系統のＣＰＵと、
前記第１系統のＣＰＵ及び前記第２系統のＣＰＵの間でデータを共有するためのデータ共有部と、を有することを特徴とする鉄道車両用情報伝送装置。
【請求項２】
前記第１系統の中央伝送装置は、第１系統のＩＯコントローラを有し、
前記第２系統の中央伝送装置は、第２系統のＩＯコントローラを有し、
前記第１系統のＩＯコントローラをＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯコントローラとし、前記第１系統のネットワークインターフェースをＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯデバイスとして第１のＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯネットワークを構成し、
前記第２系統のＩＯコントローラをＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯコントローラとし、前記第２系統のネットワークインターフェースをＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯデバイスとして第２のＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯネットワークを構成することを特徴とする、請求項１に記載の鉄道車両用情報伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に搭載される鉄道車両用情報伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両用情報伝送装置において、ＰＲＯＦＩＮＥＴ（登録商標）ＩＯを適用し、二重化された制御伝送系と二重化されたモニタ伝送系とを一体化し、各々の系の伝送路を共通化して単一のネットワーク構成とすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。二重化された制御／モニタ伝送系は、両系が健全な場合は第１の制御／モニタ伝送系が稼動し、第２の制御／モニタ伝送系は待機系として動作する。
【０００３】
制御／モニタ伝送系は、論理的に中央伝送装置のＩＯコントローラと各車両の端末装置のネットワークインターフェースとから構成され、ネットワークインターフェースはＩＯデバイスとして動作する。
【０００４】
第１の制御／モニタ伝送系及び第２の制御／モニタ伝送系の伝送路は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、中央伝送装置のスイッチ及び各車両のスイッチは、例えばＭＰＲ（Media Redundant Protocol）に対応する機能を有する。
【０００５】
ここで、第１の制御／モニタ伝送系の中央伝送装置のスイッチは、ＭＰＲ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である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り替える処理を行う。つまり、第１の制御／モニタ伝送系を構成する要素のいずれかに故障が発生した場合は、第２の制御／モニタ伝送系が稼動系に切り替わるとともに、第１の制御／モニタ伝送系は待機系となる。
【０００６】
上記の切り替え動作のためには、制御／モニタ伝送系はそれぞれ相手の状態を監視する必要がある。そのため、第１の制御／モニタ伝送系の中央伝送装置のＩＯコントローラと、第２の制御／モニタ伝送系の中央伝送装置のＩＯコントローラとの間で、ＵＤＰに基づく周期的なデータ交換を行う。そして、第２の制御／モニタ伝送系の中央伝送装置のＣＰＵは、第１の制御／モニタ伝送系の中央伝送装置のＣＰＵ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、又は一定時間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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−６５４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の鉄道車両用情報伝送装置において、中央伝送装置が送受信するデータは、同じ系に接続された端末装置のインターフェースを通じてのデータに制限されており、第１の制御伝送系及び第２の制御伝送系のいずれか一方の端末装置内のインターフェースに異常が発生した場合においても、その端末装置が属する制御伝送系全体を異常とみなし、制御伝送系の切り替えを実行しなければならなかった。
【０００９】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、稼動系に接続された端末装置内のインターフェースに故障が生じた場合でも、系全体を切替える必要がなく、システム全体の可用性を向上させることが可能な鉄道車両用情報伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置は、鉄道車両に搭載される鉄道車両用情報伝送装置であって、先頭車両に設置された第１系統の中央伝送装置と、最後尾車両に搭載された第２系統の中央伝送装置と、前記先頭車両、前記最後尾車両、及び１以上の中間車両に設置された端末装置と、を備え、前記第１系統の中央伝送装置及び前記第２系統の中央伝送装置は、第１系統のスイッチを介してデイジーチェーン接続されるとともに、第２系統のスイッチを介して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、前記端末装置は、当該端末装置に接続される機器群とデータ交換を行う車両側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第１系統のネットワークインターフェース及び第２系統のネットワークインターフェースと、前記車両側インターフェース及び前記第１系統のネットワークインターフェースを制御する第１系統のＣＰＵと、前記車両側インターフェース及び前記第２系統のネットワークインターフェースを制御する第２系統のＣＰＵと、前記第１系統のＣＰＵ及び前記第２系統のＣＰＵの間でデータを共有するためのデータ共有部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置において、前記第１系統の中央伝送装置は、第１系統のＩＯコントローラを有し、前記第２系統の中央伝送装置は、第２系統のＩＯコントローラを有し、前記第１系統のＩＯコントローラをＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯコントローラとし、前記第１系統のネットワークインターフェースをＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯデバイスとして第１のＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯネットワークを構成し、前記第２系統のＩＯコントローラをＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯコントローラとし、前記第２系統のネットワークインターフェースをＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯデバイスとして第２のＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯネットワークを構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、端末装置内のインターフェースの稼動系を中央伝送装置の稼動系とは独立して、端末装置ごとに制御することができる。そのため、第１の系統を構成するいずれかの端末装置内の稼動系インターフェースに故障が発生した場合に、待機系インターフェースに切り替えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄道車両用情報伝送装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る鉄道車両用情報伝送装置が備える端末装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用情報伝送装置の概略構成を示すブロック図である。鉄道車両用情報伝送装置１は、鉄道車両に搭載され、先頭車両に設置された主幹制御器（マスターコントローラ）の制御情報、又はＡＴＯ（Auto matic Train Operation；自動列車運転）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、先頭車両に設置された表示装置に同情報を集約して表示する。
【００１６】
図１の例では、鉄道車両が６両編成である場合を示しており、鉄道車両用情報伝送装置１は、制御車である先頭車両（１号車）に設置される第１系統の中央伝送装置１０と、制御車である最後尾車両（６号車）に設置される第２系統の中央伝送装置２０と、各車両に設置される端末装置３０（３０−１〜３０−６）と、各車両に設置される第１系統のスイッチ１１（１１−１〜１１−６）と、各車両に設置される第２系統のスイッチ１２（１２−１〜１２−６）とを備える。なお、第１系統のスイッチ１１及び第２系統のスイッチ１２は、各端末装置３０が備えるようにしてもよい。
【００１７】
鉄道車両用情報伝送装置１は、例えばＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯを適用し、二重化された制御伝送系と二重化されたモニタ伝送系とを一体化し、各々の系の伝送路を共通化して単一のネットワーク構成とする。本明細書において、第１系統及び第２系統とは、一方が稼動系を意味し、他方が待機系を意味する。
【００１８】
また、図１には、各車両に設置される機器群５０（５０−１〜５０−６）と、機器側インターフェース４０（４０−１〜４０−６）も図示している。また、機器群５０が備える各機器の例として、制御回路、空調装置、ドア制御装置などを図示している。
【００１９】
機器側インターフェース４０は、第１系統の機器側インターフェース４０１（４０１−１〜４０１−６）と、第２系統の機器側インターフェース４０２（４０２−１〜４０２−６）とを備える。
【００２０】
第１系統の中央伝送装置１０は、第１系統のスイッチ１１０と、第１系統のＩＯコントローラ１１１と、第１系統のＣＰＵ１１２とを備える。第２系統の中央伝送装置２０は、第２系統のスイッチ２１０と、第２系統のＩＯコントローラ２１１と、第２系統のＣＰＵ２１２とを備える。
【００２１】
第１系統の制御／モニタ伝送系及び第２系統の制御／モニタ伝送系の伝送路ａ１〜ａ１４は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。伝送路ａ１〜ａ１４は、一般的にイーサネット（登録商標）ケーブルが用いられる。
【００２２】
第１系統の中央伝送装置１０、各中間車両の第１系統のスイッチ１１、及び第２系統の中央伝送装置２０は、相互に伝送路ａ１〜ａ７を介してデイジーチェーン接続され、また第２系統の中央伝送装置２０、各中間車の第２系統のスイッチ１２、及び第１系統の中央伝送装置１０は、相互に伝送路ａ８〜ａ１４を介して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する。
【００２３】
第１系統の中央伝送装置１０の第１系統のスイッチ１１０と、第２系統の中央伝送装置２０の第２系統のスイッチ２１０と、各車両の第１系統のスイッチ１１と、各車両の第２系統のスイッチ１２とは、リングトポロジに対応するため、例えばＭＰＲ（Media Redundant Protocol）に対応する機能を有する。
【００２４】
ここで、第１系統の中央伝送装置１０の第１系統のスイッチ１１０は、ＭＰＲ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（第１系統のスイッチ１１０）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り替える処理を行う。
【００２５】
図２は、端末装置３０の概略構成を示すブロック図である。各端末装置３０は、第１系統のネットワークインターフェース（ＰＲＯＦＩＮＥＴインターフェース）１０１と、第２系統のネットワークインターフェース１０２と、第１系統のＣＰＵ１０３と、第２系統のＣＰＵ１０４と、データ共有部１０５と、車両側インターフェース１０６とを備える。
【００２６】
制御／モニタ伝送系は二重化されており、第１系統の制御／モニタ伝送系は、論理的に第１系統の中央伝送装置１０のＩＯコントローラ１１１と、各端末装置３０の第１系統のネットワークインターフェース１０１とから構成され、ＩＯコントローラ１１１はＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯコントローラとして動作し、第１系統のネットワークインターフェース１０１はＩＯデバイスとして動作し、全体として第１のＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯネットワークを構成し、相互にデータ交換を行う。
【００２７】
同様に、第２系統の制御／モニタ伝送系は、論理的に第２系統の中央伝送装置２０のＩＯコントローラ２１１と、各端末装置３０の第２系統のネットワークインターフェース１０２とから構成され、ＩＯコントローラ２１１はＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯコントローラとして動作し、ネットワークインターフェース１０２はＩＯデバイスとして動作し、全体として第２のＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯネットワークを構成し、相互にデータ交換を行う。二重化された制御／モニタ伝送系は、両系が健全な場合は第１系統の制御／モニタ伝送系が稼動し、第２系統の制御／モニタ伝送系は待機系として動作する。
【００２８】
第１系統のＣＰＵ１０３は、第１系統のネットワークインターフェース１０１及び車両側インターフェース１０６を制御する。第２系統のＣＰＵ１０４は、第２系統のネットワークインターフェース１０２及び車両側インターフェース１０６を制御する。
【００２９】
第１系統のネットワークインターフェース１０１は、車両間の第１系統の伝送系を構成する。第２系統のネットワークインターフェース１０２は、車両間の第２系統の伝送系を構成する。
【００３０】
データ共有部１０５は、第１系統のＣＰＵ１０３と第２系統のＣＰＵ１０４との間でデータを共有するメモリである。
【００３１】
車両側インターフェース１０６は、第１系統のインターフェース及び第２系統のインターフェースを有する。そして、第１系統のＣＰＵ１０３及び第２系統のＣＰＵ１０４と、機器群５０との信号入出力を制御する。端末装置３０と機器群５０とのインターフェースとして、デジタル入出力、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る。そのため、車両側インターフェース１０６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を有する。
【００３２】
特許文献１に記載の鉄道車両用情報伝送装置のようにデータ共有部１０５を有さない場合には、端末装置３０は、第１系統の中央伝送装置１０と、第１系統の機器側インターフェース４０１に接続される各機器群５０との間でデータ交換を行い、また、第２系統の中央伝送装置２０と、第２系統の機器側インターフェース４０２に接続される各機器群５０との間でデータ交換を行う。
【００３３】
一方、本発明に係る鉄道車両用情報伝送装置１は、データ共有部１０５を有するため、端末装置３０は、第１系統のネットワークインターフェース１０１を制御する第１系統のＣＰＵ１０３と、第２系統のネットワークインターフェース１０２を制御する第２系統のＣＰＵ１０４との間で伝送データの交換が可能となる。そのため、端末装置３０は、第１系統の中央伝送装置１０と、第２系統の機器側インターフェース４０２に接続される各機器群５０との間でのデータ交換を中継することができるとともに、第２系統の中央伝送装置２０と、第１系統の機器側インターフェース４０１に接続される各機器群５０との間でのデータ交換を中継することができる。
【００３４】
これにより、端末装置３０内のインターフェースの稼動系を、中央伝送装置１０，２０の稼動系とは独立して切り替える（すなわち端末装置３０ごとに制御する）ことができるようになる。そのため、第１の系統を構成するいずれかの端末装置３０内の車両側インターフェース１６に故障が発生した場合、中央伝送装置１０，２０からの指令、又は該端末装置３０自身の判定により、車両側インターフェース１６を第１の系統から第２の系統に切り替えることができるようになる。
【００３５】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１      鉄道車両用情報伝送装置
１０    第１系統の中央伝送装置
１１    第１系統のスイッチ
１２    第２系統のスイッチ
２０    第２系統の中央伝送装置
３０    端末装置
４０    機器側インターフェース
５０    機器群
１０１  第１系統のネットワークインターフェース
１０２  第２系統のネットワークインターフェース
１０３  第１系統のＣＰＵ
１０４  第２系統のＣＰＵ
１０５  データ共有部
１０６  車両側インターフェース
１１０  第１系統のスイッチ
１１１  第１系統のＩＯコントローラ
１１２  第１系統のＣＰＵ
２１０  第２系統のスイッチ
２１１  第２系統のＩＯコントローラ
２１２  第２系統のＣＰＵ
４０１  第１系統の機器側インターフェース
４０２  第２系統の機器側インターフェース
【図１】
2017103588.tif 000003
【図２】
2017103588.tif 000004