JP6574708B2

JP6574708B2 - 列車のデータ送信方法

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Publication number: JP6574708B2
Application number: JP2016003615A
Authority: JP
Inventors: 新川　明宏; 明宏新川; 新村　浩; 浩新村; 岡田　信之; 信之岡田; 栄一森本; 拓也大庭
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd; Central Japan Railway Co
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd; Central Japan Railway Co
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: JP2017127069A

Description

本発明は、各々に端末処理装置を備える複数車両が連結され、先頭車両には、中央処理装置がさらに備えられている列車のデータ送信方法に関するものである。

特許文献１には、各々に端末処理装置を備える複数車両が連結され、先頭車両には、中央処理装置がさらに備えられている列車のデータ送信方法に関して記載されている。その記載内容は、常時送信しても他の機器の動作情報の送信に支障をきたさないデータ量の少ない情報については、端末処理装置から中央処理装置に常時送信する旨が記載されている。また、常時送信すると他の機器の動作情報に支障をきたすデータ量が多くて送信時間の長い情報については、一旦各機器に保存しておき、中央処理装置から指令があった場合にのみ、端末処理装置から中央処理装置にデータを送信する旨の技術が記載されている。

特開2011-205852号公報

しかしながら、特許文献１の技術には次のような問題があった。
すなわち、例えば、特定の車両で異常データを検出した時であっても、中央処理装置からの指令を待たなければ、端末処理装置から中央処理装置に、異常データを送信することができないため、列車全体として異常データに対する対応が遅れ、危機管理上大きな問題である。
一方、端末処理装置から中央処理装置に送信要求をする場合に、無線により行うと、列車の走行状態等の外部要因により、確実に送信要求が中央処理装置に届かない恐れがあった。

上記課題を達成するために、本発明の列車のデータ送信方法は、次のような構成を有している。
（１）各々に端末処理装置を備える複数車両が連結され、先頭車両には、中央処理装置がさらに備えられている列車のデータ送信方法において、端末処理装置には、車両の状態データが入力され記憶されること、端末処理装置が、状態データが正常だと判断した時には、複数の端末処理装置が、所定のサンプリング間隔で、無線により、状態データを中央処理装置に送信すること、端末処理装置が、状態データが異常だと判断した時には、端末処理装置が送信要求有線により、中央処理装置に送信要求を行い、中央処理装置が送信許可有線により、端末処理装置に送信許可を与えること、送信許可を得た端末処理装置は無線により、異常だと判断したデータを前記中央処理装置に送信すること、を特徴とする。

（２）（１）に記載する列車のデータ送信方法において、前記送信要求有線が、前記複数車両に対して直列に配線されていること、前記送信要求は、前記端末処理装置に割り当てられた周期でＯＮ／ＯＦＦすることにより、車両を特定して送信されること、前記送信許可有線が、前記複数車両に対して直列に配線されていること、を特徴とする。

本発明は、上記課題を解決して、車両の端末処理装置が検出した異常データを遅滞なく、中央処理装置に送信することのできる列車のデータ送信方法を提供することを目的とする。

本発明の列車のデータ送信方法は、次のような作用・効果を奏する。
（１）各々に端末処理装置を備える複数車両が連結され、先頭車両には、中央処理装置がさらに備えられている列車のデータ送信方法において、端末処理装置には、車両の状態データが入力され記憶されること、端末処理装置が、状態データが通常だと判断した時には、複数の端末処理装置が、所定のサンプリング間隔で、無線により、状態データを中央処理装置に送信すること、端末処理装置が、状態データが異常だと判断した時には、端末処理装置が送信要求有線により、中央処理装置に送信要求を行い、中央処理装置が送信許可有線により、端末処理装置に送信許可を与えること、送信許可を得た端末処理装置は無線により、異常だと判断したデータを前記中央処理装置に送信すること、を特徴とするので、特定の車両で異常状態データが検出された時に、端末処理装置から中央処理装置に送信要求を出し、中央処理装置の送信許可信号を受けて、端末処理装置が速やかに異常状態データを中央処理装置に送信できるため、危機管理を適切に行うことができる。このとき、送信要求と送信許可とが、各々有線で行われるため、確実に送信を開始することができる。

（２）（１）に記載する列車のデータ送信方法において、前記送信要求有線が、前記複数車両に対して直列に配線されていること、前記送信要求は、前記端末処理装置に割り当てられた周期でＯＮ／ＯＦＦすることにより、車両を特定して送信されること、前記送信許可有線が、前記複数車両に対して直列に配線されていること、を特徴とするので、中央処理装置は、異常状態データの送信先の車両を容易に特定できるため、運転士は、車両を停止した後、特定された車両を速やかに点検することができる。また、送信要求有線と送信許可有線とが、各複数車両に対して直列に配線され、各々単線で信号をシリアルに送信しているため、各車両間を繋ぐ配線を低減することができる。

本実施形態における列車の制御配線図を示す。本実施形態における中央処理装置のブロック図を示す。本実施形態における端末処理装置のブロック図を示す。

本発明のデータ送信方法を行うデータ送信システムの一実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。
本実施例では、状態データとして振動データを一例として説明を行う。
＜データ送信システムの構成＞
図１に、列車の配線図を示す。
図１に示す列車は、車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊで構成されている。本実施形態では車両数が１０車両であるが、２つ以上の車両であれば車両の数は問わない。
車両Ａは、運転士が運転する先頭車両である。車両Ａには、中央処理装置１０と端末処理装置２０Ａが設置されている。また、車両Ｂには端末処理装置２０Ｂ・・・車両Ｊには端末処理装置２０Ｊが設置されている。

図１に示すように、中央処理装置１０と端末処理装置２０Ａは、送信要求有線５０Ａで接続している。端末処理装置２０Ａと端末処理装置２０Ｂは、車両間をコネクタ５１Ａで接続しながら送信要求有線５０Ｂで接続している。端末処理装置２０Ｂ以降、端末処理装置２０Ｊまでは、同様に車両間をコネクタで接続しながら送信要求有線５０Ｃ〜５０Ｊで接続している。送信要求有線５０Ａ〜５０Ｊを含めた全体を送信要求有線５０とする。

送信要求手段５６Ａの一端は送信要求有線５０Ａと接続し、送信要求手段５６Ａの他端は送信要求有線５０Ｂと接続している。送信要求手段５６Ａにより送信要求有線５０Ａと送信要求有線５０Ｂは接続する。送信要求手段５６Ａは、接続が電気によりＯＮ／ＯＦＦが周期的に行われる。
送信要求手段５６Ｂの一端は送信要求有線５０Ｂと接続し、送信要求手段５６Ｂの他端は送信要求有線５０Ｃと接続している。送信要求手段５６Ｂにより送信要求有線５０Ｂと送信要求有線５０Ｃは接続する。送信要求手段５６Ｂは、接続が電気によりＯＮ／ＯＦＦが周期的に行われる。
送信要求有線５０Ｃから送信要求有線５０Ｊまでは、それぞれ送信要求手段５６Ｃ〜５６Ｊにより接続している。また、送信要求手段５６Ｃ〜５６Ｊは、接続が電気によりＯＮ／ＯＦＦが周期的に行われる。

図１に示すように、中央処理装置１０と端末処理装置２０Ａは、送信許可有線６０Ａで接続している。端末処理装置２０Ａと端末処理装置２０Ｂは、車両間をコネクタ５２Ａで接続しながら送信許可有線６０Ｂで接続している。端末処理装置２０Ｂ以降、端末処理装置２０Ｊまでは、同様に車両間をコネクタで接続しながら送信許可有線６０Ｃ〜６０Ｊで接続している。送信許可有線６０Ａ〜６０Ｊを含めた全体を送信許可有線６０とする。

送信許可有線６０Ａと送信許可有線６０Ｂは、コネクタ５２Ａを介して直列に配線されている。送信許可有線６０Ｂと送信許可有線６０Ｃは、コネクタ５２Ｂを介して直列に配線されている。送信許可有線６０Ｃ乃至送信許可有線６０Ｊについてもそれぞれコネクタ５２Ｃ乃至コネクタ５２Ｉを介して直列に配線されている。

図２に、中央処理装置１０のブロック図を示す。
図２に示すように、中央処理装置１０は、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊから無線で通信を受けることを許可する送信許可手段１１を有する。また、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊに対して無線を送信する無線送信機１２及び無線を受信する無線受信機１３を有する。また、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊから送信される振動データを記憶する記憶手段１４を有する。また、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊの送信要求手段２５Ａ、２５Ｂ・・・２５Ｊから特定車両信号ａ、ｂ・・・ｊを受信したときに、車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊのどの車両から送信されているのかを判断する車両判断手段１５を有する。

図３に、端末処理装置２０Ａのブロック図を示す。以下では、車両Ａについて説明するが、車両Ｂ・・・車両Ｊについても同様のブロックを有する。図３の符号は、アルファベットが付されていないが車両に対応したアルファベットを符号の最後につけることで車両に応じた符号として示すことができる。
図３に示すように、端末処理装置２０Ａは、振動計２１Ａ、振動データ等記憶手段２２Ａ、振動データ確認手段２３Ａ、振動データ送信手段２４Ａ、送信要求手段２５Ａ、無線送信機２６Ａ、無線受信機２７Ａを有する。

振動計２１Ａは、車両の振動を計測する装置である。
振動データ等記憶手段２２Ａは、振動計２１Ａが計測した振動を記憶する手段である。振動データ等記憶手段２２Ａには、過去の蓄積された振動データが記憶されている。また、振動データ等記憶手段２２Ａには、端末処理装置２０Ａに割り当てられた周期でＯＮ／ＯＦＦすることにより車両Ａを特定する特定車両信号ａが記憶されている。
振動データ確認手段２３Ａは、取得された振動データを振動データ等記憶手段２２Ａが保有する過去の振動データと照らし合わせ正常値を超えない範囲かどうかを確認する装置である。取得された振動データが過去の振動データと比較して正常値を超えた場合には異常と判断をする。

振動データ送信手段２４は、無線送信機２６で振動データを中央処理装置１０の無線受信機１３へ送信し、送信許可手段１１に伝達する手段である。振動データ確認手段２３が振動データについて正常値の通常の範囲内であると判断した場合に、無線送信機２６を使用し所定のサンプリング間隔で振動データ情報を送信する。
送信要求手段２５は、送信要求有線５０を介して中央処理装置１０の送信許可手段１１に送信する手段である。

＜データ送信システムの作用及び効果＞
・振動正常時
車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊは、それぞれ振動計２１Ａ、２１Ｂ・・・２１Ｊを有する。振動計２１Ａ、２１Ｂ・・・２１Ｊは、車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊが受けた振動を振動データとして計測し振動データ等記憶手段２２Ａ、２２Ｂ・・・２２Ｊに記憶する。
振動データ等記憶手段２２Ａ、２２Ｂ・・・２２Ｊが記憶した振動データを振動データ確認手段２３Ａ、２３Ｂ・・・２３Ｊが正常値の範囲内か否かを確認し、正常値の範囲内である場合には通常であると判断をする。通常であると判断した場合には、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊの無線送信機２６Ａ、２６Ｂ・・・２６Ｊにより中央処理装置１０の無線受信機１３へと振動データを送信する。無線送信機２６Ａ、２６Ｂ・・・２６Ｊは、所定のサンプリング間隔でデータを送信するため、データが即座に伝わらないことがある。しかし、無線送信機２６Ａ、２６Ｂ・・・２６Ｊを使用する場合の振動データは通常であると判断されたものである。そのため、即座に中央処理装置１０が認知し対応する必要性がないため危機管理上の問題がない。例えば、振動正常時には各端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊから中央処理装置１０に対して０．０１秒程度で送信できるデータを送信している。

・振動異常時
車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊは、それぞれ振動計２１Ａ、２１Ｂ・・・２１Ｊを有する。振動計２１Ａ、２１Ｂ・・・２１Ｊは、車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊが受けた振動を振動データとして計測し振動データ等記憶手段２２Ａ、２２Ｂ・・・２２Ｊに記憶する。
振動データ等記憶手段２２Ａ、２２Ｂ・・・２２Ｊが記憶した振動データを振動データ確認手段２３Ａ、２３Ｂ・・・２３Ｊが正常値の範囲内か否かを確認し、正常値の範囲外である場合には異常であると判断をする。

例えば、車両Ｂの端末処理装置２０Ｂの振動データ確認手段２３Ｂが異常であると判断をした場合について説明する。
振動データ確認手段２３Ｂが異常と判断すると送信要求手段２５Ｂが、中央処理装置１０に対して送信要求を送信する。送信要求手段２５Ｂから中央処理装置１０に対しての送信要求は送信要求有線５０Ｂ、送信要求有線５０Ａを介して中央処理装置１０へと送信する。車両Ｂが異常な振動データを検出した場合には、一刻も早く中央処理装置１０へと送信する必要がある。そのため、異常な振動データを緊急の割り込み送信を行う。このとき、無線を用いて異常な振動データの送信許可を中央処理装置１０へと求めることも可能であるが、無線を用いた場合には受信状態の不安定さにより受信が失敗となる恐れがある。確実に異常な振動データの送信要求を中央処理装置１０に送信するために、有線を用いて送信する。
送信要求手段２５Ｂが送信要求すると接続スイッチ５６Ｂが電気により車両Ｂを特定するＯＮ状態／ＯＦＦ状態を繰り返す特定車両信号ｂを中央処理装置１０に送信する。中央処理装置１０の車両判断手段１５は、接続スイッチ５６Ｂが車両Ｂに設定されている特定車両信号ｂを受け取ることで、車両Ｂを特定することができる。接続スイッチ５６Ａ、５６Ｂ・・・５６Ｊはそれぞれ特定された特定車両信号ａ、ｂ・・・ｊを送信する。そのため、車両判断手段１５は車両を特定することができる。

送信要求を受けた中央処理装置１０の送信許可手段１１が、端末処理装置２０Ｂに対して送信許可を行う。中央処理装置１０から端末処理装置２０Ｂに対しての送信許可は送信許可有線６０Ａ〜送信許可有線６０Ｊを介してすべての端末処理装置２０へと送信する。送信許可手段１１が送信許可を送信すると車両Ａ，Ｃ・・・Ｊは、特定車両信号ｂを受信することで自らの車両ではないと判断する。それにより、通常時のサンプリング間隔で行うデータ送信を中止する。車両Ｂ以外の車両のデータ送信を中止することにより、車両Ｂが記憶した大量の振動データを早期に中央処理装置１０に対して送信できるようになるためである。それにより、異常な振動データについて最優先で無線を使用して送信することができる。なお、異常な振動データの送信について無線を用いるのは、部品点数の低減や工数低減で優れているためである。

また、端末処理装置２０Ｂと中央処理装置１０が有線で接続していることにより、異常発生を即伝達することができる。そのため、列車全体として異常データに対する対応が遅れることがなく、危機管理上大きな問題が生じることがない。
さらに、有線で接続していることにより、無線で送信している場合とは異なり、列車の走行状態等の外部要因により、接続が乱れることがないため確実に即送信要求を伝達することができる。

送信許可を受けた端末処理装置２０Ｂは無線送信機２６Ｂにより、異常だと判断した振動データを中央処理装置１０の無線受信機１３へ送信する。無線送信機２６から中央処理装置１０の無線受信機１３へ無線で送信される振動データは、例えば１ｋＨｚ×１０秒=１０ｋバイトとデータが大きく送信に時間がかかる。そのため、端末処理装置２０Ｂから中央処理装置１０の無線受信機１３がデータだけを受け取り、他の端末処理装置からデータを受け取らないことで早期にデータを受け取ることができる。
振動データを中央処理装置１０の記憶手段１４が確認し異常と判断した場合には、危機管理状態とする。危機管理状態と判断された情報は運転士が確認することができる。危機管理状態と判断した運転士は、車両を緊急停止又は近くの駅に停車させる。運転士は異常振動が発生した車両を確認しに行くことでいち早く異常を確認できる。さらに、異常振動を発生した車両を早期に発見できるため停止状態を長引かせることがない。

以上詳細に説明したように、本発明は以下の構成を有することにより以下の作用効果を奏する。
各々に端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊを備える複数車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊが連結され、先頭車両Ａには、中央処理装置１０が備えられている。端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊには、車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊが受ける振動データが振動データ等記憶手段２２Ａ、２２Ｂ・・・２２Ｊに入力され記憶される。端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊの振動データ確認手段２３Ａ、２３Ｂ・・・２３Ｊが、振動データが通常だと判断した時には、複数の端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊが、所定のサンプリング間隔で、無線送信機２６Ａ、２６Ｂ・・・２６Ｊにより、振動データを中央処理装置１０に送信する。端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊの振動データ確認手段２３Ａ、２３Ｂ・・・２３Ｊが、振動データが異常だと判断した時には、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊが送信要求有線５０により、中央処理装置１０に送信要求を行う。中央処理装置１０が送信許可有線６０により、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊに送信許可を与える。送信許可を得た端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊは無線送信機２６Ａ、２６Ｂ・・・２６Ｊにより、異常だと判断したデータを中央処理装置１０に送信する。
したがって、特定の車両で異常振動データが検出された時に、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊから中央処理装置１０に送信要求を出し、中央処理装置１０の送信許可信号を受けて、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊが速やかに異常振動データを中央処理装置１０に送信できるため、危機管理を適切に行うことができる。このとき、送信要求と送信許可とが、各々送信要求有線５０と送信許可有線６０の有線で行われるため、確実に送信を開始することができる。

（２）送信要求有線５０が、複数車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊに対して直列に配線されている。送信要求は、端末処理装置２０Ａ、２０Ｂ・・・２０Ｊに割り当てられた特定車両信号ａ、ｂ・・・ｊの周期でＯＮ／ＯＦＦすることにより、車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊを特定して送信される。送信許可有線６０が、車両Ａ、車両Ｂ・・・車両Ｊに対して直列に配線されている。
したがって、中央処理装置１０は、異常振動データの送信先の車両を容易に特定できるため、運転士は、車両を停止した後、特定された車両を速やかに点検することができる。また、送信要求有線５０と送信許可有線６０とが、各複数車両に対して直列に配線され、各々単線で信号をシリアルに送信しているため、各車両間を繋ぐ配線を低減することができる。

本発明の列車のデータ送信方法については、上記実施例に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、本実施形態では異常な振動データを１カ所で検出した場合の中央処理装置への伝達する手段が記載されている。しかし、本実施形態では、異常な振動データが複数個所で検出された場合にも使用することができる。複数個所で異常な振動データが検出された場合、それぞれ先に異常な振動データを検知した端末処理装置が順に中央処理装置へ送信要求を行う。そして、１番に送信許可を得た端末処理装置から振動データの送信を中央処理装置に行う。１番に送信許可を得た端末処理装置が振動データを中央処理装置へ送信するまで、他の端末処理装置で検知した異常な振動データの送信は保留される。１番に送信許可を得た端末処理装置の送信が終了した後、２番目、３番目とそれぞれ順番に中央処理装置への送信を行う。それにより、異常な振動データを検知した順番に振動データを端末処理装置から中央処理装置へ伝送することができる。また、順番に振動データを送信することにより受信状態の不安定さにより受信が失敗することを回避することができる。

２０端末処理装置
Ａ、Ｂ・・・Ｊ車両
１０中央処理装置
２１振動計
２２振動データ等記憶手段
２３振動データ確認手段
２４振動データ送信手段
５０送信要求有線
２５送信要求手段
６０送信許可有線
１１送信許可手段

Claims

各々に端末処理装置を備える複数車両が連結され、先頭車両には、中央処理装置がさらに備えられている列車のデータ送信方法において、
前記端末処理装置には、前記車両の状態データが入力され記憶されること、
前記端末処理装置が、前記状態データが通常だと判断した時には、複数の前記端末処理装置が、所定のサンプリング間隔で、無線により、前記状態データを前記中央処理装置に送信すること、
前記端末処理装置が、前記状態データが異常だと判断した時には、前記端末処理装置が送信要求有線により、前記中央処理装置に送信要求を行い、前記中央処理装置が送信許可有線により、前記端末処理装置に送信許可を与えること、
前記送信許可を得た前記端末処理装置は無線により、前記異常だと判断した状態データを前記中央処理装置に送信すること、
を特徴とする列車のデータ送信方法。
請求項１に記載する列車のデータ送信方法において、
前記送信要求有線が、前記複数車両に対して直列に配線されていること、
前記送信要求は、前記端末処理装置に割り当てられた周期でＯＮ／ＯＦＦすることにより、車両を特定して送信されること、
前記送信許可有線が、前記複数車両に対して直列に配線されていること、
を特徴とする列車のデータ送信方法。