JP5084635B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、車上局と、基地局との間で無線通信を行う無線通信システムに関する発明である。

列車無線通信システムでは、列車上の車上局と、基地局との間で無線通信を行う。従来の列車無線システムでは、線区間境界付近に設置された基地局は、その線区間境界を超えて線区渡りする列車上の車上局に対して、無線通信の周波数データを含む線区データを送信する。車上局は、その線区データに基づいて、自動的に無線通信の周波数を切替える。こうして、従来の列車無線通信システムでは、列車が線区渡りする際に、人が周波数の切替えを忘れても、自動的に周波数を切替えている。

上述の列車無線通信システムでは、全列車が同じ線区渡りをする場合には問題は生じない。しかしながら、例えば、列車の移動経路において、Ａ線区からＢ線区が分岐している場合、ある列車はＢ線区へ線区渡りするのに対し、別の列車は線区渡りをしないでＡ線区のままであることがある。そのため、基地局が、単一種類の線区データしか発信しない場合、一部の車上局は、渡り先の周波数に切替えることができない場合があった。

そこで、全車上局が、適切な周波数に切替え可能にするため、各列車の渡り先に対応する線区データを、車上局それぞれに送信する列車無線通信システムが提案されている。特許文献１には、そのシステムをさらに改良した列車無線通信システムが記載されている。この列車無線通信システムでは、１番目の基地局（以下、予告基地局）は、線区データ（以下、予告線区データ）を発信し、２番目の基地局（以下、確定基地局）は、線区データ（以下、確定線区データ）を発信する。

車上局は、予告線区データを一度受信すると、一定時間、対応する確定線区データの受信待ち状態となり、予告線区データを受信できなくなる。この状態の車上局は、対応する確定線区データを受信すると、予告線区データに基づいて無線通信の周波数を切替える。これにより、ある列車の車上局が、別の列車の車上局にのみ受信されるべき予告線区データを受信しても、その予告線区データに対応する確定線区データを受信しない限りにおいて、周波数を誤って切替えるのを防いでいる。

特開２００３−２２４５０６号公報

しかしながら、空中線（アンテナ）を使った無線通信では、基地局からの電波が届く範囲（エリア）が環境により変動するため、そのエリアが拡大する場合がある。また、互いに異なる線区へ線区渡りする先行列車と後続列車とが接近する場合があるほか、分岐点を通過後も、互いに異なる線区に渡った列車が並走する場合がある。そのため、たとえ、車上局が、予告線区データや確定線区データを段階的に受信したとしても、ある列車の車上局が、別の列車の車上局にのみ受信されるべき予告線区データおよび確定線区データの両方を受信する場合がある。この場合、ある列車の車上局は、適切でない予告線区データに基づいて、無線通信の周波数を誤って切替えるという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、列車の車上局が、適切でない予告線区データおよび確定線区データの両方を受信する場合でも、周波数の誤切替を防ぐことが可能な列車無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信システムは、移動体上の第１局と、地上の第２局との間で無線通信を行う無線通信システムであって、前記第１局は、予告信号、確定信号を順次に受信した場合に、前記予告信号に基づいて前記無線通信の周波数を切替える。そして、前記第１局は、前記確定信号を受信するまでに、第１の前記予告信号、第２の前記予告信号を順次に受信した場合に、前記周波数の切替えの基礎とする予告信号を、前記第１の予告信号から前記第２の予告信号に更新する。

本発明の無線通信システムによれば、移動体上の第１局は、第１の予告信号、第２の予告信号を順次に受信した場合に、無線通信の周波数の切替えの基礎とする予告信号を、第１の予告信号から第２の予告信号に更新する。そのため、第１局が、第１の予告信号として適切でない予告信号を受信した後に、適切でない確定信号を受信する場合でも、それら受信時の間に、第２の予告信号として適切な予告信号を受信することによって、周波数の誤切替を防ぐことができる。

＜実施の形態１＞
本実施の形態に係る無線通信システムは、移動体である列車上の第１局と、地上の第２局との間で無線通信を行う列車無線通信システムである。以下、第１局は車上局であり、第２局は予告基地局および確定基地局であるものとして説明する。本実施の形態に係る列車無線通信システムについて説明する前に、前提となる列車無線通信システムについて説明する。

図３に示すように、前提となる列車無線通信システムは、後続列車１ａと、先行列車１ｂと、予告基地局２と、確定基地局３と、切替部４とを備える。以下、後続列車１ａと先行列車１ｂとを区別しない場合には、列車１と記すこともある。Ａ線区５は、切替部４前まで設けられており、切替部４において、Ａ線区５ａと、切替部４から始まるＢ線区５ｂとに分岐される。切替部４は、例えば、ポイント、および、信号機から構成される。この切替部４は、列車１の渡り先を、Ａ線区５ａまたはＢ線区５ｂのいずれかに切替える。

列車１は、図３の実線で示される位置の時点から、所定時間経過後に、図３の点線で示される位置に移動する。図に示すように、先行列車１ｂは、切替部４通過後にはＢ線区５ｂを走行するのに対し、後続列車１ａは、切替部４通過後にはＡ線区５ａを走行する。後続列車１ａ，先行列車１ｂ上には、車上局６ａ，６ｂが設けられる。以下、車上局６ａと車上局６ｂとを区別しない場合には、車上局６と記すこともある。車上局６は、無線機を有し、その無線機により、予告基地局２および確定基地局３との間で無線通信を行う。

上述の切替部４は、切替信号７を発信する。この切替信号は、列車１の渡り先が、Ａ線区５ａまたはＢ線区５ｂのどちらであるかを示す信号であり、例えば、ポイントの切替方向を示す信号が該当する。予告基地局２は、切替部４近傍に設けられ、切替部４からの切替信号７を受信した場合に、予告線区データを発信する。この予告線区データは、Ａ線区５の周波数からＢ線区５ｂの周波数に切替えるための予告線区データＢを含む。図３には、予告基地局２からの予告線区データが届く範囲が、エリア８として示されている。確定基地局３は、切替部４よりも列車１の進行方向の後方に設けられ、確定線区データを発信する。図３に係る確定基地局３は、Ａ線区５の周波数からＢ線区５ｂの周波数に切替えるための確定線区データＢを送信する。図３には、確定基地局３からの確定線区データＢが届く範囲が、エリア９として示されている。

車上局６は、予告線区データを一度受信すると、一定時間、確定線区データの受信待ち状態となり、予告線区データを受信できなくなる。この状態の車上局６は、確定線区データを受信し、かつ、所定の条件を満たすと、受信した予告線区データに基づいて、無線通信の周波数を切替える。所定の条件は、例えば、受信した予告線区データおよび確定線区データにおいて、内容が互いに合致するという条件、または、決められた法則どおりに受信されたという条件が該当する。一方、上述の一定時間内に上述の所定の条件を満たさなかった場合には、車上局６は、タイムアウトと判定し、受信した予告線区データをキャンセルする。

図３に係る列車無線通信システムでは、車上局６は、予告線区データＢを受信すると、一定時間、予告線区データＢに対応する確定線区データＢの受信待ち状態になる。そして、車上局６は、予告線区データＢ、確定線区データＢを順次に受信した場合に、上述の所定の条件を満たすものとして、予告線区データＢに基づいて、無線通信の周波数を切替えるものとする。

この車上局６の動作を、車上局６ｂを例にして説明する。図３に係る予告基地局２は、車上局６ｂの渡り先であるＢ線区４ａの周波数に切替える予告線区データＢを発信している。実線で示されるように、先行列車１ｂがエリア８内を走行すると、車上局６ｂは、予告基地局２から予告線区データＢを受信する。以下、説明を簡単にするため、車上局６が、予告線区データＢを受信したことを、車上局６の下側に、「（Ｂ）」と記す。

図３の点線で示されるように、先行列車１ｂが、切替部４を通過して、Ｂ線区５ｂに侵入し、エリア９内を走行すると、先行列車１ｂの車上局６ｂは、確定基地局３から送信される確定線区データＢを受信する。こうして、車上局６ｂは、予告線区データＢ、確定線区データＢを順次に受信することになり、車上局６ｂは、受信した予告線区データＢに基づいて、無線通信の周波数を自動的に切替える。車上局６ａは、図３に示す分岐点以外の分岐点において自動的に周波数を切替える必要があるため、車上局６ｂと同様の動作を行う。

このように、前提となる列車無線通信システムに係る車上局６ａ，６ｂそれぞれは、予告線区データＢ、確定線区データＢを順次に受信し、予告線区データＢに基づいて、無線通信の周波数をＢ線区５ｂの周波数に切替える。ここで、仮に、後続列車１ａの車上局６ａが、先行列車１ｂの車上局６ｂにのみ受信されるべき予告線区データＢ、つまり、車上局６ａにとって適切でない予告線区データＢを、エリア８内で受信したと場合を想定する。このような場合であっても、図３に示す状態であれば、車上局６ａは、適切でない確定線区データＢをエリア９内で受信しないため、車上局６ａは、タイムアウトと判定し、予告線区データＢをキャンセルする。

以上のように、前提となる列車無線通信システムによれば、車上局６ａが、適切でない予告線区データＢを受信しても、周波数の誤切替えを防ぐことができる。なお、以上では、後続列車１ａが線区渡りをせず、先行列車１ｂが線区渡りする場合について説明したが、先行列車１ｂが線区渡りをせず、後続列車１ａが線区渡りする場合でも、同様である。しかしながら、このような列車無線通信システムであっても、周波数の誤切替えが発生する場合があるという問題があった。その問題について、図４を用いて説明する。

空中線を使った無線通信では、予告基地局２、確定基地局３のエリア８，９は、電波伝搬環境により変動するため、拡大する場合がある。図４には、図３よりも拡大されたエリア８，９が示されている。また、後続列車１ａと先行列車１ｂとの走行状況によっては、これらの間隔が狭くなる場合がある。図４には、後続列車１ａと先行列車１ｂとの間隔が狭くなった場合が示されている。列車１は、実線で示される位置の時点から、所定時間経過後に、点線で示される位置に移動する。

実線で示される時点では、先行列車１ｂおよび後続列車１ａの両方が、エリア８に到達し、後続列車１ａの車上局６ａは、先行列車１ｂの車上局６ｂにのみ受信されるべき予告線区データＢを受信する。図４では、図３と同様に、これらの受信した状態を、車上局６ａの下側、および、車上局６ｂの下側に、「（Ｂ）」と記している。この場合、車上局６ａ，６ｂはいずれも、一定時間、予告線区データＢに対応する確定線区データＢの受信待ち状態となる。

確定線区データＢのエリア９が拡大していない場合には、上述したように、車上局６ａは、適切でない確定線区データＢをエリア９内で受信しないため、適切でない予告線区データＢを受信しても、周波数を誤って切替えない。しかしながら、図４に示すように、エリア９が拡大している場合には、後続列車１ａの車上局６ａは、適切でない確定線区データＢも受信するため、周波数の誤切替えが発生する場合があった。また、図示しないが、後続列車１ａ，先行列車１ｂが、切替部４通過後に並走する場合も、周波数の誤切替えが発生していた。

この問題を解決する本実施の形態に係る列車無線通信システムを、以下、図１を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る列車無線通信システムの構成のうち、前提となる列車無線通信システムと同一の構成については、同一符号を付すものとし、新たに説明しない構成については、上述と同じであるものとする。本実施の形態に係る列車無線通信システムは、上述の列車無線通信システムと同様、後続列車１ａと、先行列車１ｂと、予告基地局２と、確定基地局３と、切替部４とを備える。

本実施の形態に係る第１局である車上局６は、予告信号である予告線区データ、確定信号である確定線区データを順次に受信した場合に、予告線区データに基づいて無線通信の周波数を切替える。つまり、本実施の形態に係る車上局６は、上述の車上局と同様に、予告線区データＢ、確定線区データＢを順次に受信した場合に、予告線区データＢに基づいて無線通信の周波数を切替えるものとする。

本実施の形態に係る車上局６は、上述の車上局６と異なり、確定線区データを受信するまでに、第１の予告線区データ、第２の予告線区データを順次に受信した場合に、周波数の切替えの基礎とする予告線区データを、先に受信した第１の予告線区データから、後に受信した第２の予告線区データに上書きして更新する。本実施の形態では、第１の予告線区データは、上述の予告線区データＢであり、第２の予告線区データは、Ｂ線区５ｂの周波数からＡ線区５ａの周波数に切替えるための予告線区データＡであるものとする。

以上の構成からなる列車無線通信システムの動作を、車上局６ａを例にして説明する。前提として、図４と同様に、後続列車１ａの車上局６ａは、エリア８において、先行列車１ｂの車上局６ｂにのみ受信されるべき予告線区データＢを受信したものとする。本実施の形態に係る列車１は、その後、図４の実線で示される位置の時点から、少し時間が経過したときに、図１の実線で示される位置に移動する。この時点では、先行列車１ｂは、Ｂ線区５ｂを走行するが、後続列車１ａは、Ａ線区５を走行する。

この時点において、予告基地局２は、予告線区データＡを発信する。そうすると、本実施の形態に係る車上局６ｂは、確定線区データＢを受信するまでに、予告線区データＢ、予告線区データＡを順次に受信するため、周波数の切替の基礎とする予告線区データを、予告線区データＢから予告線区データＡに更新する。図１では、車上局６ａが、周波数の切替の基礎とする予告線区データを、予告線区データＢから予告線区データＡに更新したことを、車上局６ａの下側に「（Ｂ→Ａ）」と記す。これにより、車上局６ａは、一定時間、確定線区データＡの受信待ち状態になる。

列車１は、図１の実線で示される位置の時点から、少し時間が経過すると、図１の点線で示される位置に移動する。このとき、後続列車１ａの車上局６ａは、エリア９内を走行するため、適切でない確定線区データＢを受信する。しかしながら、車上局６ａは、確定線区データＡの受信待ち状態となっているため、確定線区データＢを受信しても、車上局６ａにとって適切でない予告線区データＢに基づいて、無線通信の周波数を切替えない。

以上のような本実施の形態に係る列車無線通信システムによれば、車上局６ｂが、適切でない予告線区データＢを受信した後に、適切でない確定線区データＢを受信する場合でも、それらの受信時の間に、適切な予告線区データＡを受信することによって、周波数の誤切替えを防ぐことができる。なお、本実施の形態では、列車無線通信システムについて説明した。しかし、本発明に係る無線通信システムは、これに限ったものではなく、周波数を自動切替えするものであれば、上述と同様の効果を得ることができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、車上局６は、確定線区データを受信するまでに、予告線区データＢ、予告線区データＡを順次に受信した場合に、周波数の切替えの基礎とする予告線区データを、予告線区データＢから予告線区データＡに上書きして更新した。それに対し、本実施の形態では、車上局６は、予告線区データを受信してから、確定線区データを受信するまでの間に、所定の信号である無効信号を受信した場合に、無効信号よりも先に受信した予告線区データを無効にする。

このような本実施の形態に係る列車無線通信システムの動作を、図２を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る列車無線通信システムの構成のうち、実施の形態１に係る列車無線通信システムと同一の構成については、同一符号を付すものとし、新たに説明しない構成については、実施の形態１の構成と同じであるものとする。

以上の構成からなる列車無線通信システムの動作を、車上局６ａを例にして説明する。前提として、図４と同様に、後続列車１ａの車上局６ａは、エリア８において、先行列車１ｂの車上局６ｂにのみ受信されるべき予告線区データＢを受信したものとする。本実施の形態に係る列車１は、その後、図４の実線で示される位置の時点から、少し時間が経過したときに、図２の実線で示される位置に移動する。

この時点において、予告基地局２は、無効信号を発信する。そうすると、本実施の形態に係る車上局６ｂは、予告線区データＢを受信してから確定線区データを受信するまでに、無効信号を受信するため、無効信号よりも先に受信した予告線区データＢを無効にする。図２では、車上局６ａが、先に受信した予告線区データＢを無効にしたことを、車上局６ａの下側に「（Ｂ→×）」と記す。これにより、車上局６ｂは、予告線区データＢが受信される前の状態に戻る。このことを、車上局６ａの下側に「（×）」と記す。

列車１は、図２の実線で示される位置の時点から、少し時間が経過すると、図２の点線で示される位置に移動する。このとき、後続列車１ａの車上局６ａは、エリア９内を走行するため、適切でない確定線区データＢを受信する。しかしながら、車上局６ａは、確定線区データＢの受信待ち状態となっていないため、確定線区データＢを受信しても、車上局６ａにとって適切でない予告線区データＢに基づいて、無線通信の周波数を切替えない。

以上のような本実施の形態に係る列車無線通信システムによれば、車上局６ｂが、適切でない予告線区データＢを受信した後に、適切でない確定線区データＢを受信する場合でも、それらの受信時の間に、無効信号を受信することによって、周波数の誤切替えを防ぐことができる。なお、本実施の形態では、車上局６は、一の予告線区データＢを受信した後、無効信号を受信した場合に、先に受信した一の予告線区データＢを無効にするものとした。しかし、これに限ったものではなく、車上局６は、複数の予告線区データを受信した後、無効信号を受信した場合に、先に受信した複数の予告線区データ全てを無効にするものであってもよい。

実施の形態１に係る列車無線通信システムの構成・動作を示す図である。 実施の形態２に係る列車無線通信システムの構成・動作を示す図である。 前提となる列車無線通信システムの構成・動作を示す図である。 前提となる列車無線通信システムの問題点を示す図である。

符号の説明

１ 列車、１ａ 後続列車、１ｂ 先行列車、２ 予告基地局、３ 確定基地局、４ 切替部、５，５ａ Ａ線区、５ｂ Ｂ線区、６，６ａ，６ｂ 車上局、７ 切替信号、８，９ エリア。

Claims (2)

1. 移動体上の第１局と、地上の第２局との間で無線通信を行う無線通信システムであって、
   前記第１局は、
   予告信号、確定信号を順次に受信した場合に、前記予告信号に基づいて前記無線通信の周波数を切替え、
   前記確定信号を受信するまでに、第１の前記予告信号、第２の前記予告信号を順次に受信した場合に、前記周波数の切替えの基礎とする予告信号を、前記第１の予告信号から前記第２の予告信号に更新する、
   無線通信システム。
2. 移動体上の第１局と、地上の第２局との間で無線通信を行う無線通信システムであって、
   前記第１局は、
   予告信号、確定信号を順次に受信した場合に、前記予告信号に基づいて前記無線通信の周波数を切替え、
   前記予告信号を受信してから前記確定信号を受信するまでの間に、所定の信号を受信した場合に、前記所定の信号よりも先に受信した前記予告信号を無効にする、
   無線通信システム。

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