(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車と、地上に設置された運行管理システムと、地上に設置された列車メンテナンス工場と、前記列車に搭載され車載機器の状態情報を収集する情報収集手段と、収集した情報を前記運行管理システムやメンテナンス工場に伝送する通信回線とを備えた列車の復旧支援システムにおいて、前記列車上に、故障による列車の運行への影響を分析する情報分析装置と、通信相手毎に，通信相手に応じて前記収集した情報を加工する情報加工手段と、前記分析した情報及び／又は前記加工した異なる情報を、対応する前記運行管理システム又は前記メンテナンス工場にそれぞれ送信する通信装置を設けたことを特徴とする列車の復旧支援システム。
【請求項２】
前記通信回線に、前記列車の車載機器のメーカの通信装置を接続したことを特徴とする請求項１記載の列車の復旧支援システム。
【請求項３】
列車内部に設置された伝送線と、この伝送線に接続され自己の状態情報を出力可能な車載機器と、前記伝送線に接続され前記車載機器の状態情報を収集する情報収集手段と、地上に設置された設備に情報の送信を行う通信装置とを備えた車上の情報通信システムにおいて、前記状態情報を通信相手に応じて加工する手段と、前記状態情報を分析する手段と、これらの加工情報及び／又は分析情報を送信する手段とを設けたことを特徴とする車上の情報送信システム。
【請求項４】
列車と、地上に設置された運行管理システムと、地上に設置された列車メンテナンス工場と、前記列車に搭載され車載機器の状態情報を収集する情報収集手段と、収集した情報を前記運行管理システムやメンテナンス工場に伝送する通信回線とを備え、列車に生じた故障の情報を列車から地上設備に伝送する列車の復旧支援方法において、前記列車上に情報加工装置と情報分析装置及び通信装置を設け、故障した機器からの状態情報を受け取った前記情報収集装置によって，機器の故障を検知するステップと、前記情報収集装置から故障検知情報を受取ったときその旨を前記通信装置から前記通信回線を介して前記地上設備に向けて送信するステップと、前記情報収集装置からの情報に基づいて前記列車内に生じた故障による列車の運行への影響を前記情報分析装置によって分析する情報分析ステップと、通信相手毎に，通信相手に応じて前記収集した情報を前記情報加工装置によって加工する情報加工ステップと、前記分析した情報及び／又は前記加工した異なる情報を，前記通信装置から前記通信回線を介して，対応する複数の前記運行管理システム又はメンテナンス工場へ，それぞれ送信するステップとを有することを特徴とする列車の復旧支援方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は列車内の機器の故障時における早期の復旧を支援する列車故障復旧支援システム，方法及び車上の情報送信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車は公共性が強く多数の人間が利用することから、その運行が乱れると多大な影響がでる。そのため故障等により列車の運行の乱れを最小限に抑えるべく高信頼なシステムを構築している。しかし故障を完全に避けることは出来ないため、故障が起きた場合に早期に復旧できるシステムが望まれている。
【０００３】
列車を円滑に運行するために、通常地上側に運行管理システムを設けている。平常時、運行管理システムは、列車運行状態、電力、各施設等を監視し、列車がダイヤ通りに走行出来るように支援している。そして何らかの要因で運行が乱れた際には、運行ダイヤの調整や、故障車両の修理や、交換の手配といった復旧の支援を行っている。また車両のメンテナンス工場は運行管理システムと連絡をとりながら、車両の検査や修理を行っている。
【０００４】
列車の故障情報を地上側の運行管理装置やメンテナンス工場にいち早く伝送する技術として、特開平５−５６５０６号公報や特開平１０−７６９５２号公報が知られている。これらの技術は、列車と、地上の運行管理システムやメンテナンス工場をネットワークで接続し、列車の故障情報をリアルタイムで伝送して早期の対応を支援するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
列車にはモータを駆動するための主変換装置、ブレーキ制御器、補助電源装置等の多数の電気機器がそれぞれ複数個接続されている。そしてそれぞれの機器には様々なセンサが取付けられ、その状態を把握することにより機器の故障検知に非常に役立っている。列車一編成におけるこれらの情報は相当な量となっている。運行管理システムはこれらの情報を列車と送受信することになるが、管轄する区域内の全ての列車を管理するために、トータルの情報量は膨大である。これらの情報を直接列車と地上間で通信するとなると大容量かつ高速な通信システムを構築しなければならない。
【０００６】
また運行管理システムでは列車の運行状態の監視、駅や列車への情報提供、降雨や災害情報の収集など多くの情報を同時に処理している。これに各列車の機器情報を直接伝送し、その分析等の情報処理をさせるとなると運行管理システムの処理能力を従来に比べて大幅に向上させなければならない。
【０００７】
上記の従来技術では、通信回線の増強や、地上設備の情報処理能力の大幅な増強が必要となる。
【０００８】
そこで本発明は、列車の故障情報を収集し、より少ない伝送量で、地上設備に必要な情報を伝送することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の主特徴とするところは、列車上に、通信相手毎に，通信相手に応じて収集した情報を加工する情報加工手段と、この加工した異なる情報を、対応する運行管理システム又はメンテナンス工場にそれぞれ送信する通信装置を設けたことである。
【００１０】
また、本発明の望ましい一実施態様においては、故障による列車の運行への影響を分析する情報分析装置を設け、この分析した情報及び／又は前記加工した異なる情報を、対応する前記運行管理システム又は前記メンテナンス工場にそれぞれ送信する通信装置を設ける。
【００１１】
このようにして、地上設備毎に異なる必要な最小限の情報を送信することにより、通信設備と地上設備の負担を軽減する。
【００１２】
上記情報を、車載機器メーカの通信装置へも伝送することもできる。
【００１３】
本発明は、他の一面において、前記列車上に故障が生じたときその旨を前記地上設備に向けて送信するステップと、通信相手に応じて前記収集した情報を加工するステップと、前記加工した情報を対応する複数の前記地上設備にそれぞれ送信するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
また、前記故障による列車の運行への影響を分析するステップを加え、前記送信ステップを，通信相手に応じて前記分析した情報及び／又は前記加工した異なる情報を対応する複数の前記地上設備にそれぞれ送信するようにすることが望ましい。
【００１５】
このようにして、いち早く地上設備に故障を伝え、その後に、故障の詳しい情報を伝送することにより、地上での対応が円滑に行われる。
【００１６】
更に、前記情報を加工するステップを、前記分析した情報を加工するようにすれば、送信先毎の送信情報をより少くすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例による列車復旧支援システムの全体構成図を示す。列車１００には通信装置１１１が搭載されており、無線基地局２と無線により交信する。無線基地局２と運行管理システム３及びメンテナンス工場４は、地上伝送線５により繋がれており、互いに情報通信が可能となっている。運行管理システム３はその機能として、列車の運転状況の監視や、運行が乱れた場合の運転管理を行う輸送指令部３１、駅や車掌を通して旅客に適正な情報を伝える等の乗客サービスを担当する旅客指令部３２、並びに故障時のアドバイスや車両交換の手配等を行う運用指令部３３等から成り立っている。
【００１８】
図２に本発明の一実施例である列車１００の情報収集及び通信システムの構成図を示す。列車１００の各車両には、その車両の車載機器の情報伝送を統括する車両端末１２１、１２２が設置される。そして先頭、最後尾車両には主に列車の運転制御の情報伝送を統括する中央装置１３１、１３２が設置される。これらは基幹伝送ライン（路）６で接続され相互に情報伝送が可能となっている。各車両端末１２１、１２２には支伝送線６１を介して、車載機器が接続される。車載機器としては、行き先表示等を制御する表示制御器７１、空調装置７２、ブレーキ制御器７３、列車を駆動制御する主変換装置７４、空調や表示器の電源となる補助電源７５等がある。
【００１９】
中央装置１３１，１３２には支伝送線６２，６３を介して列車の主幹制御器であるマスコン８１，８２、列車の状況を表示し、また各種スイッチを通して空調や表示等を制御するモニタ表示器９１，９２等が接続される。さらに車載機器の情報を収集して蓄積する情報収集装置（手段）２０１，２０２、収集した情報を加工する情報加工装置２１１，２１２、収集した情報を分析する情報分析装置２２１，２２２、加工したデータ及び／又は分析したゲータを地上設備に送信する通信装置１１１，１１２が接続されている。情報収集装置２０１，２０２の情報を、情報加工装置２１１，２１２により状態情報を加工してから送信し、または情報分析装置２２１，２２２により分析して、加工及び分析の両結果を送信する。あるいは、収集した情報を情報分析装置２２１，２２２で分析した後に、情報加工装置２１１，２１２により加工し他後に送信する。そのため通信相手に応じた必要情報のみを伝送することが出来る。詳細は後述する。
【００２０】
通常は先頭車両の中央装置１３１とその接続機器がアクティブとなり列車を制御し、最後尾車両の中央装置１３２とその接続機器はバックアップとなる。
【００２１】
運転士がマスコン８１やモニタ表示器９１を操作すると、その指令が基幹伝送ライン６、車両端末１２１，１２２を経由して各車載機器７１〜７５に伝送される。各車載機器７１〜７５はこの指令に従って動作し、そして動作状況等の状態情報を出力する。この状態情報は基幹伝送ライン６を通して伝送され、モニタ表示器９１，９２に機器の動作状況として表示される。同時に情報収集装置２０１，２０２にこれらの状態情報が蓄積される。
【００２２】
ここで車載機器７１〜７５の一部に故障が発生したとする。すると故障した機器からの状態情報により機器の故障を検知することが出来る。機器がその通信機能ごと故障した場合には、機器からの状態情報の伝送が途絶えたことで故障を検知することが出来る。故障を検知すると、その状況を通信装置２３１，２３２により地上設備に伝送する。通信相手の地上設備は列車の運行管理システム３や、メンテナンス工場４、あるいは図示しない機器メーカ等である。
【００２３】
当然ながらこれらの地上設備では必要とする情報は異なってくる。例えば運行管理システム３では、列車の円滑な運行が最重要課題であり、故障によりどの程度列車の能力が損なわれたかが重要である。またメンテナンス工場４や機器メーカでは故障の要因や復旧方法等が重要な情報である。
【００２４】
この実施例では、情報収集装置２０１，２０２の情報を情報加工装置２１１，２１２により加工してから送信する。又は、並列的に情報分析装置２２１，２２２で分析して、加工情報及び分析情報を送信する。あるいは、機器からの状態情報を情報分析装置２２１，２２２で分析した後に、情報加工装置２１１，２１２により加工してから送信する。そのため通信相手に応じた必要情報のみを伝送することが出来る。具体的には運行管理システム３には、故障した後の機器名や温度故障、過電流といった故障値を示した状態の変数名等を伝送する。また、故障時のデータの分析に基づき，故障により加減速能力など列車の運転性能がどの程度影響を受けたかや、次の駅までの遅れ時間、車両の重量から推定した乗客数等を伝送することもできる。またメンテナンス工場には故障した機器の故障前後の状態情報をそのまま伝送することが望ましい。機器メーカにもメンテナンス工場と同様のデータを送信しても良いし、あるいはメンテナンス工場から情報を伝えても良い。また地上設備においてより多くの情報が必要と判断した場合には、列車１００に情報を要求する。情報加工装置２１１，２１２や情報分析装置２２１，２２２はこの要求に応じて状態情報を加工や分析して、通信装置１１１、１１２から情報を送信する。
【００２５】
この実施例においては、通信相手毎に、通信相手が必要とする情報を列車内で加工してから、又は並列的に加工し分析してから、あるいは列車内で分析後に加工してから送信する。そのため地上と列車間の通信量を大幅に減らし、小容量の通信回線で伝送が可能である。
【００２６】
図３に本発明の一実施例である列車復旧支援システムの故障発生時の第１の実施例の処理フローチャートを示す。この第１の実施例フローにおいては、図２における情報分析装置２２１，２２２は用いない。列車内の各機器７１〜７５は機器の状態を常時出力し、情報収集装置２０１，２０２はこれらの情報を収集蓄積している。このためステップ３０１で機器に故障が発生すると、ステップ３０２で機器からの故障情報が伝送されることによりその発生を検出できる。機器の通信機能まで故障した場合には、通信が不通となることにより故障を検出する。故障を検出するとステップ３０３において、事故が発生したことを地上設備へまず一斉通報し、地上の運行管理システム３，メンテナンス工場４では、ステップ３０４及び３０５にて受信する。次に、列車内で蓄積した機器の情報から、ステップ３０６にて運行管理システム３が必要とする情報を加工する。運行管理システム３が必要とする情報とは、故障による影響を推測するためのもので、故障した機器名や、故障箇所等の情報である。そしてこれらの情報をステップ３０７で運行管理システム３に送信する。運行管理システム３の処理の詳細は後述するが、故障の状況の分析ステップ３０８及び、当該列車，後続列車，駅，メンテナンス工場４等に対する車両交換や修理等の指示ステップ３０９等である。
【００２７】
列車１００では、運行管理システム３に情報を送信した後、蓄積した機器の情報から、ステップ３１０にてメンテナンス工場４が必要とする情報を加工する。メンテナンス工場４が必要とする情報とは、機器の修理に役立てるためのもので、故障前後の機器の状態の詳細な情報等である。そしてステップ３１１で、これらの情報をメンテナンス工場４に送信する。メンテナンス工場４では、ステップ３１２にてこの情報をもとに故障要因を推定する。もし正常に稼働している機器にも同様の故障が発生する可能性がある場合には、列車１００に対して他の機器の情報を送信するように要求し、ここで他の主変換装置にも故障の兆候があれば直ちに列車を停止するように列車と運行管理システムに指示する（図示せず）。その後、ステップ３１３では、推定した故障要因に基づいて故障修理に必要な部品、工場の稼働スケジュールの調整を行う。そして故障した車両が送られて来ると、ステップ３１４にて修理作業を進める。
【００２８】
このとき、故障情報はステップ３０３〜３０５において、あらかじめメンテナンス工場に送られてきているために修理は効率よく進めることが出来る。このとき実際の故障の状況とあらかじめ送られてきた状態情報等をデータベースとして蓄積しておくと良い。そうすれば次に同様な故障が発生した場合に故障原因の推定や修理が容易となる。
【００２９】
図４に、図３の第１の実施例における故障発生時の具体的な処理フローチャートを示す。この図では、運行管理システム３の機能を、輸送指令部３１，運用指令部３２及び旅客指令部３３に分けて示している。輸送指令部３１は、ステップ４０１で、列車１００から、どの機器が故障したかを受信する。運用指令部３２は、ステップ４０２で機器のどの部分が故障したかを受信する。次に、ステップ４０３で、故障箇所から復旧の見込みを推定する。この推定には過去の故障情報を蓄積したものを参考にするとよい。またメンテナンス工場４と交信し、判断を仰いでも良い。もし走行しながら復旧の可能性がある場合には、ステップ４０４にて列車に対して復旧方法の適切なアドバイスを送る（例えばリセットボタンを押すなど）。これによりステップ４０５で復旧した場合は、ステップ４０６にて通常の運転を継続する。復旧の見込みが無い場合や、復旧出来なかった場合には、輸送指令部３１は、ステップ４０７にて列車の遅れを判断する。もし遅れが生じない軽度の故障である場合、そのまま運転を継続し、営業運転終了後等に修理するための修理手配（ステップ４１１）をしておく。列車に遅れが生じる場合には各指令部３１〜３３が共同でステップ４１０にて車両交換の手配をする。運用指令部３２は、交換車両の手配を行い、またステップ４１１では修理手配を行う。輸送指令部３１は、車両交換を行う駅を選定し、列車に連絡する。また後続の列車にダイヤの変更を指示する。旅客指令部３３は、ステップ４０８で列車から車両重量を受信して、この情報を基にステップ４０９で乗客数を推定する。そしてステップ４１０で列車の車掌や車両交換する駅に連絡し列車交換が円滑に行われるようサポートする。
【００３０】
図５は、同じく第１の実施例における故障発生時の全体の処理フローチャートである。ステップ５０１で、列車に搭載した４台の主変換器のうちの１台が、温度故障により動作停止し、列車の運行に支障が出たと仮定する。故障が発生した主変換器からの機器情報は、温度の故障と出力の停止を示しており、故障の発生を検知する。故障を検知するとただちに、ステップ５０２で、運行管理システム３の各指令部や、メンテナンス工場４に対して、主変換器が故障したことを伝送する。これを受けて運行管理システム３の各指令部３１〜３３とメンテナンス工場４は、故障への対応の準備を進める。列車１００では、収集した情報をもとに、ステップ５０３で、故障の状況として温度が故障値を示しその後機器が停止したことを運用指令部に伝送する。運用指令部３２では、ステップ５０４で、この情報から復旧の見込みを推定する。この推定には過去の故障情報を蓄積したものを参考にするとよい。またメンテナンス工場４と交信し、判断を仰いでも良い。もし復旧の可能性がある場合には、列車に対して適切なアドバイスを送る。この例の場合、温度故障と同時に出力が停止していることから、主変換器が破損しており、復旧できないと判断する。そして輸送指令部３１では、ステップ５０５で、列車１００の運行の遅れを判断する。この場合、４台のうちの１台の主変換器が動作停止しており、運行能力が７５％に低下し、列車が遅れると判断する。そして各指令部が共同でステップ５１０にて車両交換の手配を進める。運用指令部３２は交換車両を手配する。輸送指令部３１は、列車の遅れ具合と、交換車両の手配にかかる時間から、車両交換を行う駅を選定し列車に連絡する。また後続の列車にダイヤの変更を指示する。旅客指令部３３は、列車から車両重量を受信して、ステップ５０７で、乗客数を推定する。そしてステップ５１０では列車の車掌や車両交換する駅に連絡し列車交換が円滑に行われるようサポートする。
【００３１】
メンテナンス工場４に対しては、列車１００のステップ５０８で、蓄積した機器の情報から、故障した主変換器の温度、電流、電圧等収集したデータの故障前後の情報を伝送する。この情報をもとに、工場のステップ５０９では故障要因を推定する。この場合は、主変換器の冷却系の故障なのか、制御系の誤動作による過った運転パターンにより故障が発生したのか等を推定する。もし正常に稼働している他の主変換器にも同様の故障が発生する可能性がある場合には、列車に対して他の機器の情報を送信するように要求する。ここで他の主変換装置にも故障の兆候があれば直ちに列車を停止するように列車と運行管理システムに指示する。また故障要因の推定結果を運用指令部に伝え、復旧見込みの判断（ステップ５０４）に役立ててもよい。そしてステップ５１１で、推定した故障要因に基づいて故障修理に必要な部品調達、工場の稼働スケジュールの調整等の修理の手配を行う。その後故障した車両１００はメンテナンス工場４に送られ、修理作業を進める。このとき故障発生はいち早く工場に伝えられ、また、その後に、故障の諸情報はメンテナンス工場４に送られてきているために修理を効率よく進めることが出来る。また実際の故障の状況とあらかじめ送られてきた状態情報等をデータベースとして蓄積しておくと良い。そうすれば次に同様な故障が発生した場合に故障原因の推定や修理が容易となる。
【００３２】
以上の実施例には、機器メーカを記載していないが、機器メーカもこのネットワークに接続することができる。そしてメンテナンス工場４に送信したものと同じ情報を伝送すれば、交換部品の手配等、より故障復旧を効率的に進められる。
【００３３】
この実施例では、通信相手毎に、通信相手が必要とする情報を列車内で加工してから送信する。そのため地上と列車間の通信量は情報を加工せずに送信した場合と比較して大幅に少なくなる。従って大容量の通信回線を確保しなくてもよい。また地上設備では必要な情報が直接送られてくるために、受け取った情報から必要な情報を抽出する作業が不要となり、大規模な情報処理システムは必要ない。
【００３４】
図６に本発明の第２の実施例による列車復旧支援システムにおける故障発生時の処理のフローチャートを示す。この実施例が第１の実施例と異なる点は、図２における情報分析装置２２１，２２２を用いることであり、図６に太線で示すステップ６０６〜６０８のみが異なる。
【００３５】
さて、車両１００にて故障を検出し、地上の運行管理システム３、メンテナンス工場４に対して一斉通報するのは第１の実施例と同じである。次に列車内で収集した情報から、ステップ６０６において、故障の状況を分析し、ダイヤ通りの運行が可能か等事故の影響を評価する。もし遅れが生じない軽度の故障である場合、そのまま運転を継続し、営業運転終了後等の修理を運行管理システムに依頼する。ダイヤに遅れが生じる場合にはステップ６０７において、運行管理システム３にダイヤ調整や車両の交換を依頼する。
【００３６】
運行管理システム３では、図３とは異なり、状況の分析（ステップ３０８）は必要無く、列車１００からの指令に基づき、ステップ６０８にて、ダイヤを調整し、駅や後続の列車に指示し、交換車両を手配する。そしてメンテナンス工場４に対して修理を依頼する。
【００３７】
その後の車上での処理及びメンテナンス工場４での処理は第１の実施例と同じである。但し、メンテナンス工場４での故障要因の推定３１２は、列車内で行い、その結果のみをメンテナンス工場４に送信してもよい。この場合、列車内に過去の故障情報のデータベースの構築等が必要となる代わり、通信量を大幅に低減できる。
【００３８】
図７は、本発明の第２の実施例による故障発生時の具体的な処理フローチャートの一例を示す。ここでは、第１の実施例と同様に、ステップ７０１にて、列車に搭載した４台の主変換器のうちの１台が、温度故障により動作停止し、列車の運行に支障がでたと仮定する７０１。故障を検知するとただちに運行管理システム３の各指令部や、メンテナンス工場４に対して主変換器が故障したことを伝送（ステップ７０２）し、これを受けて運行管理システム３の各指令部とメンテナンス工場４は、故障への対応の準備を進める点は、第１の実施例と同じである。違いは、列車１００では、収集した情報を分析することである。この例の場合には、列車１００の正常な運行が不可能であると判断したと仮定すると、ステップ７０３において、運行管理システム３に運行ダイヤの変更、車両交換を依頼し、また車両重量から推定した乗客数を伝送する。運行管理システム３では、列車１００からの依頼に基づき、ステップ７０６において、列車の遅れ具合と、交換車両の手配にかかる時間から、車両交換を行う駅を選定し列車に連絡する。同時にメンテナンス工場４に対しては、故障した車両１００がいつメンテナンス工場４に到着するか等を連絡する。そして後続の列車にダイヤの変更を指示する。さらに列車の乗客数を車両交換する駅に連絡し列車交換が円滑に行われるようサポートする。
【００３９】
以下のメンテナンス工場４での処理は、第１の実施例と全く同様である。
【００４０】
この第２の実施例によれば、第１の実施例の効果に加え、車上で分析を行うことにより、地上と列車間の通信量は更に少なく、また地上設備では必要な指令が送られてくるために、判断処理作業がより少なくて済む。更に、分析後に加工することによって、地上設備に送信すべき情報量をより少なくすることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、各地上設備に必要な情報に加工して列車から地上に伝送するために、その伝送システムは小規模でよい。また地上側の受信設備においても必要な情報が送られるために情報の抽出や分析に大きな処理能力を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による列車復旧支援システムの全体システム概要図である。
【図２】本発明の一実施例による車上装置のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例による列車復旧支援システムにおける故障発生時の処理フローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施例による列車復旧支援システムにおける運行管理システムでの、故障発生時の処理フローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施例における具体的故障発生時の全体の処理フローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施例による列車復旧支援システムにおける故障発生時の処理フローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施例における具体的故障発生時の全体の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１００…列車、１１０，１１１，１１２…通信装置、２…無線基地局、３…運行管理システム、４…メンテナンス工場、５…地上伝送線、６…基幹伝送路、２０１，２０２…情報収集装置、２１１，２１２…情報加工装置、２２１，２２２…情報分析装置。
【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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