JP6966877B2 - 車両ネットワークシステム、端末接続装置、及び端末接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道等の車両のネットワークシステムに関する。

鉄道列車では通常、列車を構成する各車両に搭載された車上装置の状況を列車制御装置と呼ばれるメインコントローラで集中制御している。この列車制御装置と、各車両に搭載された複数の車上装置などで構成されるネットワークは、車上クローズドネットワークと呼ばれる。鉄道列車の安全性を確保する観点から、この車上クローズドネットワークに接続される装置は、列車制御装置によって制限されている。

特許文献１には、車両が走行中の場合、端末装置は車上オープンネットワークに接続してから車上クローズドネットワークへ接続することができ、また、車両が停車中の場合、端末装置は地上ネットワークに接続してから車上クローズドネットワークへ接続することができる技術が記載されている。

特開２０１５−３５０８３号公報

特許文献１に記載されている、車両の状況に応じて、車上オープンネットワーク又は地上ネットワークという接続先が変化するネットワークシステムでは、接続先の変更は可能であるが、さらに車上クローズドネットワークに接続するためには、接続要求してくる端末装置を認証する必要がある。このため、端末装置の認証というステップを踏む必要があり、端末装置の認証に車両状況を用いることできないという問題がある。

そこで、本発明は、車両状況を用いることで、端末装置が、その端末装置の認証を必要とせずに、車上クローズドネットワークにアクセスできる車両ネットワークシステムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、代表的な本発明の車両ネットワークシステムの一つは、車両の情報を取り扱う列車制御装置と、複数の表示モードを有するモニタ装置と、前記車両に設けられた車上装置と、前記列車制御装置、前記モニタ装置、及び、前記車上装置の通信を制御する車上通信制御装置と、前記列車制御装置が検出した接続要求のある装置の認証を行う車上認証装置と、を備える車両ネットワークシステムであって、前記車上認証装置は、前記モニタ装置の表示モードが特定のモードである場合、前記接続要求のある装置の認証接続を行うものである。

本発明によれば、端末装置の認証を必要とせずに、車上クローズドネットワークにアクセスできる車両ネットワークシステムが実現できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施例に関わる車両ネットワークシステムの全体構成を示す図。 本実施例に関わる車上認証装置３０の機能ブロックを説明するための図。 運転手側のモニタ装置２０−ａの画面表示の一例を示す図。 車両情報の一例を示す図。 車両情報記録部３４の一例を示す図。 車両情報処理部３２のフローチャート。 認証処理判定部３６のフローチャート。 車両情報記憶部３４の他の例を示す図。 車両情報の他の例を示す図。

以下、図面を用いて実施例を説明する。本実施例では、鉄道車両上のクローズドネットワークシステムの例を説明する。なお、以下に説明する実施例は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施例の中で説明されている各構成要素及びその組合せの全てが、課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

図１は、本実施例に関わる車両ネットワークシステムの全体構成を示す図である。この車両ネットワークシステムは、車上クローズドネットワーク１００と、これに接続可能な端末装置２００とから構成されている。

車上クローズドネットワーク１００は、鉄道列車上で閉じられたネットワークであり、このネットワークに接続される装置は制限されている。つまり、一般乗客は、スマートフォン等の携帯端末で利用する列車内の公衆無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等から車上クローズドネットワーク１００にアクセスできない。

図１の鉄道列車は、３両編成であり、１号車が先頭車両、２号車がその次の車両、３号車が最後尾の車両という編成の場合を示している。この車両編成は一例にすぎず、これに限定されるものではなく、編成数は適宜、増減してよい。

先頭の１号車には、車両情報を取り扱う列車制御装置１０が設けられている。列車制御装置１０は、メインコントローラとしての機能を有し、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、及び、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリを備えている。

先頭の１号車には、運転士が使用するモニタ装置２０−ａが設けられている。また、最後尾の３号車には、車掌が使用するモニタ装置２０−ｂが設けられている。モニタ装置２０−ａ、モニタ装置２０−ｂはいずれもタッチ式のディスプレイである。

真ん中の２号車には、伝送線６０を介して車上クローズドネットワーク１００に接続されている各種装置間の通信を制御する車上通信制御装置４０が設けられている。車上通信制御装置４０は、車上クローズドネットワーク１００と、外部のネットワーク（例えば端末装置２００）とを中継するルータとしての機能も有する。車上認証装置３０は、車上通信制御装置４０に付属しているソフトウェアであり、端末装置２００などの外部機器が車上クローズドネットワーク１００に接続するのを監視している。

車上装置５０は、各車両に設けられている。例えば、１号車には、３つの車上装置５０−１ａ、５０−１ｂ、５０−１ｃが設けられており、２号車には、３つの車上装置５０−２ａ、５０−２ｂ、５０−２ｃが設けられており、３号車には、３つの車上装置５０−３ａ、５０−３ｂ、５０−３ｃが設けられている。車上装置５０としては、全車両に設けられるブレーキ装置や空調装置等と、一部の車両に設けられるインバータやコンバータ等がある。各車両に配設される車上装置の数は３個に限定されるものではなく、適宜、増減可能である。

図１では、列車制御装置１０は１号車に配設され、車上認証装置３０及び車上通信制御装置４０は２号車に配設される場合を説明しているが、このような装置の配置場所は一例にすぎず、これに限定されるものではなく、配置場所は適宜、変更可能である。

端末装置２００は、各種装置の保守点検などのために車上クローズドネットワーク１００に接続することがある。また、車上クローズドネットワーク１００内でトラブルが発生した場合、メインコントローラである列車制御装置１０ではトラブルの原因を把握できないこともある。このような時、端末装置２００は、列車制御装置１０に替わり、各種装置から情報を収集し、トラブルの原因を見つけるために使用される。なお、図１では、端末装置２００は、車上クローズドネットワーク１００に有線通信で接続しているが、無線通信で接続してもよい。

図２は、本実施例に関わる車上認証装置３０の機能ブロックを説明するための図である。車上認証装置３０は、端末装置２００が車上クローズドネットワーク１００に接続してきた場合、その接続の認証を行う。

まず、モニタ装置２０から車上認証装置３０の認証処理判定部３６へ送信される情報について説明する。ここでは、モニタ装置２０の一例として、運転手側のモニタ装置２０−ａの場合について説明する。

図３は、運転手側のモニタ装置２０−ａの画面表示の一例を示す図である。列車制御装置１０は、列車の進行方向の情報を取得しているため、１号車が運転手側の車両であり、３号車が車掌側の車両であると認識できる。このため、１号車のモニタ装置２０−ａには、「運転手」モードを選択可能なアイコンが列車制御装置１０によって表示されている。さらに、列車制御装置１０は、列車の進行方向にかかわらず、初期設定として、列車の「保守」モードを選択可能なアイコンを１号車のモニタ装置２０−ａに表示させている。

運転手がモニタ装置２０−ａに表示される「運転手」のアイコンを選択した場合、「運転手」モードが選択されたと判断され、列車を運転するために必要な情報がモニタ装置２０−ａに表示される。

一方、保守作業員がモニタ装置２０−ａに表示される「保守」のアイコンを選択した場合、「保守」モードが選択されたという情報が、図２のモニタ装置２０−ａから図２の車上認証装置３０の認証処理判定部３６に伝送される。

次に、図２の列車制御装置１０から車上認証装置３０の車両情報処理部３２へ送信される情報について説明する。列車制御装置１０は、現在の車両情報を有している。車両情報は、車両に関する全ての情報であり、車上クローズドネットワーク１００に接続されている装置の数、及び、接続要求のある装置の情報が含まれる。

図４は、現在の車両情報１２の一例を示す図である。現在の車両情報１２は、現在の通信情報テーブル１２−１、及び、接続要求のある装置の情報テーブル１２−２を有する。現在の通信情報テーブル１２−１には、車上クローズドネットワーク１００に接続済みの装置の数と、接続要求のある装置の数との合計数が記載されている。図４の場合、接続済みと接続要求の装置の合計数は「７」台である。

また、車上クローズドネットワーク１００の通信が正常であるか否かが記載されている。図４の場合、通信正常は「Ｙｅｓ」と記載されているため、通信は正常である。

接続要求のある装置の情報テーブル１２−２には、接続要求のある装置の装置ＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、装置毎に決められた装置情報であるＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス、及び、認証パスワードが記載されている。図４の場合、接続要求のある装置は１台であり、その装置ＩＤ、ＭＡＣアドレス、及び、認証パスワードが示されている。

図４で説明した車両情報１２が、図２の列車制御装置１０から車上認証装置３０の車両情報処理部３２へ送信される。

次に、図２の車上認証装置３０内の、車両情報記録部３４から車両情報処理部３２へ送信される情報について説明する。車上認証装置３０は、車両情報記録部３４を用いて、常に接続が許可されることが車上クローズドネットワーク１００上で規定されている装置情報（以下、「規定の装置情報」等という。）を記憶している。

図５は、車両情報記録部３４の一例を示す図である。車両情報記録部３４は、接続要求がある前の通信情報テーブル３４−１、及び、規定の装置情報テーブル３４−２を有する。接続要求がある前の通信情報テーブル３４−１には、車上クローズドネットワーク１００に既に接続済みの装置の数が記載されている。図５の場合、接続済みの装置の数は「６」台である。

また、車上クローズドネットワーク１００の通信が正常であるか否かが記載されている。図５の場合、通信正常は「Ｙｅｓ」と記載されているため、通信は正常である。

規定の装置情報テーブル３４−２には、常に接続が許可される規定の装置の装置ＩＤ、装置名称、ＭＡＣアドレス、接続開始日、及び、接続開始時間という各項目が記載されている。図５の場合、１台目の各項目を具体例として記し、２台目から６台目については図面のスペースの都合上、省略しているが、各項目は記載されている。一方、７台目については、接続要求が来ているだけであり、接続認証をしていないため、「接続開始日」、「接続開始時間」の項目は記載されていない。

図６は、車両情報処理部３２のフローチャートである。車両情報処理部３２は、列車制御装置１０から、現在の車両情報１２を取得したか判定する（Ｓ１０１）。取得した場合、車両情報処理部３２は、現在の車両情報１２の通信情報テーブル１２−１と車両情報記録部３４の通信情報テーブル３４−１を比較し、接続装置の数に変化があるかを監視する（Ｓ１０２）。接続装置の数が変化している場合、認証処理判定部３６への認証手続きに進む（Ｓ１０３）。

ここでは、現在の車両情報１２が図４の場合であり、かつ、車両情報記録部３４が図５の場合について説明する。現在の通信情報テーブル１２−１の接続装置数が「７」台であり、接続要求がある前の接続装置の数が「６」台の場合について説明する。接続装置の数は「１」台増えており、Ｓ１０２のＹｅｓに該当し、接続要求のある装置を認証するために、認証処理判定部３６への認証手続きに進む（Ｓ１０３）。

図７は、認証処理判定部３６のフローチャートである。認証処理判定部３６は、車両情報処理部３２から受け取った現在の車両情報１２から、接続要求のある装置の情報テーブル１２−２を取り出す。認証処理判定部３６は、接続要求のある装置の情報テーブル１２−２の装置ＩＤを参照し、増加した装置ＩＤが、車両情報記録部３４の規定の装置情報テーブル３４−２の装置ＩＤに存在するかを調べる（Ｓ２０１）。

存在する場合（Ｓ２０１のＹｅｓ）、接続を許可する（Ｓ２０４）。一方、存在しない場合（Ｓ２０１のＮｏ）、認証処理判定部３６は、モニタ装置２０から表示モードを受け取り、この表示モードが「保守」モードであるかを判断する（Ｓ２０２）。

「保守」モードである場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、接続要求のある装置を無条件で強制的に接続許可する（Ｓ２０４）。一方、「保守」モードでない場合、通常の認証処理を確認する（Ｓ２０３）。通常の認証処理としては、車上クローズドネットワーク１００のアカウントとして、ユーザＩＤ及びパスワードを接続要求のある装置から入力し、ユーザＩＤ及びパスワードが正しければ、車上クローズドネットワーク１００の接続が認証される。認証処理判定部３６は、増加した装置のＭＡＣアドレス及び認証パスワードが正しいかを確認することが可能である。

通常認証が確認できた場合（Ｓ２０３のＹｅｓ）、接続を許可する（Ｓ２０４）。一方、通常認証が確認できない場合（Ｓ２０３のＮｏ）、接続を拒否する（Ｓ２０５）。

図４の接続要求のある装置の情報テーブル１２−２には、装置ＩＤは「０ｘ２４」であると記載されている。そして、図５の規定の装置情報テーブル３４−２には７台目の装置ＩＤとして「０ｘ２４」が記載されている。したがって、Ｓ２０１のＹｅｓ「接続要求のある装置ＩＤが規定の装置情報テーブルに存在する」となり、Ｓ２０４の「接続を許可する」に進む。

認証処理判定部３６での処理結果は、図２に示す車上認証装置３０の通信判定部３８へ入力される。通信判定部３８は、認証処理判定部３６での処理結果に基づき、接続要求のある装置との通信を行うか判定する。図４の接続要求のある装置の場合、認証処理判定部３６は接続を許可すると判定したため、通信判定部３８は、図４の接続要求のある装置との通信を許可すると判定する。

通信判定部３８は、車上通信制御装置４０の通信制御部４２へ通信判定結果を出力する。通信判定部３８は、ネットワークのルーティングを制御するソフトウェアであり、図４の接続要求のある装置との通信接続を実行する。

図８は、車両情報記録部３４の他の例を示す図であり、装置ＩＤ「０ｘ２４」が接続認証された後の例を示す。図中の’（ダッシュ）記号は、図５に対して変化した箇所を示す。接続認証後の通信情報テーブル３４−１’は、接続装置の数が「６」台から「７」台に増えている。また、規定の装置情報テーブル３４−２’は、装置ＩＤ「０ｘ２４」の「接続開始日」及び「接続開始時間」の項目が記載されている。

次に、保守端末が接続要求してきた場合について説明する。図９は、現在の車両情報の他の例を示す図である。図中の’（ダッシュ）記号は、図４に対して変化した箇所を示す。ここでの「現在」とは、図８で説明した、装置ＩＤ「０ｘ２４」が接続認証された後の状態をいう。

図９の現在の通信情報テーブル１２−１’には、接続装置の数は「８」台である。また、通信正常は「Ｙｅｓ」である。保守端末が接続要求しているため、接続要求のある装置の情報テーブル１２−２’の装置ＩＤは「不明」となっている。ここで、「不明」とは、車両情報記録部３４の規定の装置情報テーブルに記載されていないことを意味する。

図７のフローチャートを用いて、保守端末の認証処理を説明する。保守端末の装置ＩＤは「不明」のため、車両情報記録部３４の規定の装置情報テーブルに存在しない（Ｓ２０１のＮｏ）。しかしながら、モニタ装置の表示モードは保守作業員などによって「保守」モードに設定されている（Ｓ２０２のＹｅｓ）。このため、強制的に無条件で接続が許可される（Ｓ２０４）。

なお、図９の接続要求のある装置の情報テーブル１２−２’には、ＭＡＣアドレス及び認証パスワードが記載されているため、本実施例の特徴であるモニタ装置の表示モードを利用しなくても、図７の通常認証（Ｓ２０３）で、パスワードを入力することによって認証処理をすることも可能である。

また、図７のＳ２０２のモニタ装置の表示モードは、車両の「保守」モードに限られず、車上装置を試験する「試験」モードや、電源を投入した状態で車両の各種機器の定常又は非定常を検査する「検査」モードなどの他の「特定」のモードに設定してもよい。この場合、鉄道事業者がモニタ装置２０の表示仕様を変更することによって、認証を必要としない端末装置のために、各種の「特定」モードを設定することが可能である。

本実施例の構成によれば、端末装置の認証を必要とせずに、車上クローズドネットワークにアクセスできるという効果を有する。

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、鉄道以外の交通、公共機関などに適用されうる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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各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。

また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０ 列車制御装置
１２ 現在の車両情報
２０ モニタ装置
３０ 車上認証装置
３２ 車両情報処理部
３４ 車両情報記録部
３６ 認証処理判定部
３８ 通信判定部
４０ 車上通信制御装置
４２ 通信制御部
５０ 車上装置
６０ 伝送線
１００ 車上クローズドネットワーク
２００ 端末装置

Claims (7)

1. 車両の情報を取り扱う列車制御装置と、
   複数の表示モードを有するモニタ装置と、
   前記車両に設けられた車上装置と、
   前記列車制御装置、前記モニタ装置、及び、前記車上装置の通信を制御する車上通信制御装置と、
   前記列車制御装置が検出した接続要求のある装置の認証を行う車上認証装置と、を備える車両ネットワークシステムであって、
   前記車上認証装置は、
   前記モニタ装置の表示モードが特定のモードである場合、前記接続要求のある装置の認証接続を行い、
   前記モニタ装置の表示モードが特定のモードでない場合、前記接続要求のある装置に対して、通常の認証処理を行う車両ネットワークシステム。
2. 前記車上認証装置は、
   前記車両ネットワークシステムに常に接続が許可されることが規定されている装置の情報を記録する車両情報記録部を有し、
   前記接続要求のある装置の情報が前記車両情報記録部に無い場合に、前記モニタ装置の表示モードが特定のモードであるか否かを判断する請求項１に記載の車両ネットワークシステム。
3. 前記特定のモードは、前記車両の保守モード、前記車上装置を試験する試験モード、及び、前記車両の定常又は非定常を検査する検査モードのうち少なくとも一つであり、
   前記モニタ装置は、前記特定のモードとして設定する表示モードを変更可能である請求項２に記載の車両ネットワークシステム。
4. 前記モニタ装置は、前記車両の先頭又は最後尾に設けられている請求項３に記載の車両ネットワークシステム。
5. 車両の情報を取り扱う列車制御装置と、複数の表示モードを有するモニタ装置と、前記車両に設けられた車上装置と通信接続可能な端末接続装置であって、
   前記モニタ装置の表示モードが特定のモードである場合、前記列車制御装置に接続要求のある装置の認証接続を行い、
   前記モニタ装置の表示モードが特定のモードでない場合、前記列車制御装置に接続要求のある装置に対して、通常の認証処理を行う端末接続装置。
6. 車両の情報を取り扱う列車制御装置と、複数の表示モードを有するモニタ装置と、前記車両に設けられた車上装置と通信接続可能な端末接続装置の端末接続方法であって、
   前記モニタ装置の表示モードが特定のモードであるかを判断するステップと、
   前記モニタ装置の表示モードが特定のモードである場合、前記列車制御装置に接続要求のある装置の認証接続を行うステップと、
   前記モニタ装置の表示モードが特定のモードでない場合、前記列車制御装置に接続要求のある装置に対して、通常の認証処理を行うステップと、を備える端末接続方法。
7. 前記接続要求のある装置が、常に接続が許可されることが規定されている装置情報に有るかを調べるステップをさらに備え、
   前記モニタ装置の表示モードが特定のモードであるかを判断するステップは、前記接続要求のある装置が前記装置情報に無い場合に行う請求項６に記載の端末接続方法。

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