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技術 情報伝送システム

出願人 株式会社日立製作所
発明者 大倉敬規佐藤裕中西紘一
出願日 2012年7月20日 (8年5ヶ月経過) 出願番号 2012-161102
公開日 2014年2月3日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2014-023004
状態 特許登録済
技術分野 小規模ネットワーク(3)ループ,バス以外
主要キーワード データ伝送周期 接続伝送路 往復経路 状態監視データ 自機器宛 車両情報装置 伝送路ノイズ 初期設定項目
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年2月3日)のものです。
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図面 (19)

課題

通信相手車両機器の数が多い場合や伝送周期が短いデータが多い場合に、単位時間当たりに処理すべきパケット数が増大し、伝送処理性能の低い車両機器ではパケットの取りこぼしが発生することを回避するため、イーサネットハブなどの汎用技術を適用しつつ、伝送処理性能の低い車両機器でもパケットの取りこぼしを回避することが可能な情報伝送システムを提供すること。

解決手段

前記中継装置には情報伝送装置が接続され、中継装置が中継したデータを受信し、受信した複数の前記特別データを連結して1個あるいは受信した前記特別データの数より少ない数のデータに集約し、前記集約したデータに宛先情報を付加して前記中継装置へ送信し、前記中継装置は前記集約したデータを付加された宛先情報に基づいて中継する。

概要

背景

鉄道分野では車両の情報伝送システムの性能向上が必須となっており、インターネットなどの情報分野の汎用技術、例えばイーサネット登録商標)やTCP/IPおよびその関連技術などを鉄道分野向けに応用する手法が主流である。

鉄道車両の情報伝送システムに情報分野の汎用技術を適用する方法としては、例えば、特許文献1に記載の電気車車両情報装置が知られている。

各車両に配置したハブ(イーサネットハブ)を1列にイーサネットで接続し幹線伝送路とし、各車両内で前記ハブに車両機器を直接イーサネットで接続して支線伝送路とし、前記幹線伝送路と前記支線伝送路と前記ハブを介して車両機器間でパケット送受信することにより、車両機器間のデータ伝送遅延時間を低減しスループットの高いデータ伝送を行うことができるものであった。

概要

通信相手の車両機器の数が多い場合や伝送周期が短いデータが多い場合に、単位時間当たりに処理すべきパケット数が増大し、伝送処理性能の低い車両機器ではパケットの取りこぼしが発生することを回避するため、イーサネットハブなどの汎用技術を適用しつつ、伝送処理性能の低い車両機器でもパケットの取りこぼしを回避することが可能な情報伝送システムを提供すること。前記中継装置には情報伝送装置が接続され、中継装置が中継したデータを受信し、受信した複数の前記特別データを連結して1個あるいは受信した前記特別データの数より少ない数のデータに集約し、前記集約したデータに宛先情報を付加して前記中継装置へ送信し、前記中継装置は前記集約したデータを付加された宛先情報に基づいて中継する。

目的

本発明では、イーサネットハブなどの汎用技術を適用しつつ、車両機器で単位時間当たりに処理するパケット数を低減させることが可能な情報伝送装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

前記複数の車両に搭載されて車両間でデータを中継する中継装置と、隣接する車両の前記中継装置同士を接続する幹線伝送路と、前記中継装置と車両機器を接続する支線伝送路と、を備え、複数の車両機器の間でパケット送受信する情報伝送システムにおいて、前記中継装置は、受信したパケットの宛先情報に基づいて選択される伝送路に前記パケットを送信する中継手段を備え、前記中継装置から受信した複数のパケットに含まれる複数のデータを集約して、受信パケットの数よりも少ない数の集約パケットを生成し、当該集約パケットを前記中継装置に送信する情報伝送装置を備えることを特徴とする情報伝送システム。

請求項2

請求項1記載の情報伝送システムにおいて、前記情報伝送装置は、伝送周期が特定の伝送周期以下であるパケットを受信して、当該パケットに含まれるデータを集約することを特徴とする情報伝送システム。

請求項3

請求項2記載の情報伝送システムにおいて、前記特定の伝送周期とは、データを送受信する2個の車両機器間の往復経路の途中で、データの集約処理する回数と、予め規定された前記2個の車両機器間の応答時間と、から算出されることを特徴とする情報伝送システム。

請求項4

請求項2記載の情報伝送システムにおいて、前記特定の伝送周期とは、宛先の車両機器が単位時間当たりに受信処理可能なデータ量と、前記宛先の車両機器が受信する複数のデータの各々の単位時間当たりの伝送データ量と、から算出されることを特徴とする情報伝送システム。

請求項5

請求項1記載の情報伝送システムにおいて、前記情報伝送装置は、前記情報伝送装置に送信すべき特別データであることを示す情報、あるいは情報伝送装置を示す宛先情報、あるいはデータの伝送周期に関する情報、を有するパケットを受信して、当該パケットに含まれるデータを集約することを特徴とする情報伝送システム。

請求項6

請求項5記載の情報伝送システムにおいて、前記情報伝送装置は、前記情報伝送装置に送信すべき特別データを送信する車両機器に対しては、前記特別データであることを示す情報、あるいは情報伝送装置を示す宛先情報、あるいはデータの伝送周期に関する情報を通知し、前記特別データを送信しない車両機器に対しては、別の車両機器を示す宛先情報を通知することを特徴とする情報伝送システム。

請求項7

請求項1記載の情報伝送システムにおいて、前記情報伝送装置は、特定の送信元の車両機器を示す情報を有するパケットを受信して、当該パケットに含まれるデータを集約することを特徴とする情報伝送システム。

請求項8

請求項1記載の情報伝送システムにおいて、前記情報伝送装置は、前記中継装置から受信したパケットに含まれる宛先情報に基づいて、当該パケットのデータを宛先別に集約して、集約された宛先別のデータそれぞれに宛先情報を付加したパケットを前記中継装置に送信することを特徴とする情報伝送システム。

請求項9

請求項1記載の情報伝送システムにおいて、前記情報伝送装置は、前記集約したデータ送信する際に、個々の前記特別データの受信の有無を判定し、あるいは受信した各特別データが有効であるか無効であるか判定し、前記判定の結果を前記集約したデータと共に送信することを特徴とする情報伝送システム。

請求項10

請求項1記載の情報伝送システムにおいて、前記幹線伝送路と前記支線伝送路は異なるサブネット所属し、前記情報伝送装置は、前記異なる各々のサブネットに所属する前記中継装置の出力端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする情報伝送システム。

請求項11

請求項1記載の情報伝送システムにおいて、前記幹線伝送路と前記支線伝送路は異なるVLANに所属し、前記情報伝送装置は、前記異なる各々のVLANに所属する前記中継装置の出力端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする情報伝送システム。

請求項12

請求項1記載の情報伝送システムにおいて、前記情報伝送装置は、受信したパケットのデータ内容に基づいて、各データの宛先を判断し、当該パケットのデータを宛先別に集約して、集約された宛先別のデータそれぞれに宛先情報を付加したパケットを前記中継装置に送信することを特徴とする情報伝送システム。

技術分野

0001

本発明は、鉄道車両に搭載する情報伝送システムに関する。

背景技術

0002

鉄道分野では車両の情報伝送システムの性能向上が必須となっており、インターネットなどの情報分野の汎用技術、例えばイーサネット登録商標)やTCP/IPおよびその関連技術などを鉄道分野向けに応用する手法が主流である。

0003

鉄道車両の情報伝送システムに情報分野の汎用技術を適用する方法としては、例えば、特許文献1に記載の電気車車両情報装置が知られている。

0004

各車両に配置したハブ(イーサネットハブ)を1列にイーサネットで接続し幹線伝送路とし、各車両内で前記ハブに車両機器を直接イーサネットで接続して支線伝送路とし、前記幹線伝送路と前記支線伝送路と前記ハブを介して車両機器間でパケット送受信することにより、車両機器間のデータ伝送遅延時間を低減しスループットの高いデータ伝送を行うことができるものであった。

先行技術

0005

特許第3730080号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1記載の技術では、ハブはパケットを幹線伝送路と支線伝送路の間でそのまま中継するだけなので、車両機器はハブから中継される自機器宛のパケットを全て個別に受信する必要がある。

0007

通信相手の車両機器の数が多い場合や伝送周期が短いデータが多い場合に、単位時間当たりに処理すべきパケット数が増大し、伝送処理性能の低い車両機器ではパケットの取りこぼしが発生するという問題がある。

0008

そこで本発明では、イーサネットハブなどの汎用技術を適用しつつ、車両機器で単位時間当たりに処理するパケット数を低減させることが可能な情報伝送装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、上記課題を解決するために、車両間でデータを中継あるいは送受信する目的で車両に中継装置を設け、前記中継装置は、他の車両に設置された各中継装置とそれぞれ幹線伝送路により接続される。また、前記中継装置は、車両内に設置された電動機やブレーキなど列車走行機能を制御する車両機器や空調や車内灯など列車走行以外の機能を制御する車両機器などとは支線伝送路により接続される。編成内に搭載された複数の前記中継装置の内の少なくとも1台には情報伝送装置が接続され、前記情報伝送装置は、中継装置が中継したデータを受信し、受信した複数の前記特別データを連結して1個あるいは受信した前記特別データの数より少ない数のデータに集約し、前記集約したデータに新たな宛先情報を付加して前記中継装置へ送信する。

発明の効果

0010

本発明では、車両機器で単位時間当たりに処理するパケット数を減らすことにより受信処理負荷を低減できる。そのため、車両増結機能追加により編成全体の車両機器数が増え、それに伴い伝送するデータ数が増加した場合であっても、車両機器が受信するパケット数の増加を抑え、受信処理負荷の増加を抑えることができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の1実施形態に係る情報伝送システムの構成を示す図である。
本発明の1実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。
本発明の1実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。
本発明の1実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。
本発明の1実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。
本発明の1実施形態に係る情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。
本発明の第4の実施形態における情報伝送システムの構成とパケットの流れを示す図である。
本発明の第5の実施形態における情報伝送システムの構成を示す図である。
本発明の第5の実施形態における一動作例を示す図である。
本発明の第5の実施形態における他の一動作例を示す図である。
本発明の第5の実施形態における他の一動作例を示す図である。
本発明の第5の実施形態における他の一動作例を示す図である。
本発明の第1〜第4の実施形態における情報伝送装置の構成例を示す図である。
本発明の第5の実施形態における情報伝送装置の構成例を示す図である。
本発明の1実施形態に係る情報伝送装置の動作を示す図である。
本発明の1実施形態に係る情報伝送装置の動作を示す図である。
本発明の1実施形態に係る情報伝送システムの構成とデータの流れを示す図である。
本発明の第4の実施形態における情報伝送装置3のデータ振分け動作を示す図である。

実施例

0012

以下に、本発明を実施するための複数の実施形態について、それぞれ図面を用いて説明する。

0013

〔第1の実施形態〕
第1の実施形態について説明する。
まず、図1に、第1の実施形態に係る情報伝送システムの一構成例を示す。
図1における情報伝送システムでは、列車編成は連結された複数の車両1から構成される。各車両1は、車両間でデータを送受信あるいは中継するための中継装置2と、各車両1の中継装置2同士を接続する幹線伝送路9と、各車両内に設置された車両機器6と、中継装置2と車両機器6を接続する支線伝送路99を含む構成とする。さらに、複数の中継装置2の少なくとも1台には、編成内の各車両機器6に対する制御指令データを生成して送信する機能と各車両機器6の動作状況が記録されたモニタデータを受信する機能を持つ中央制御装置60、および情報伝送装置3が接続された構成とする。ここで、車両機器6とは、電動機や電力変換器ブレーキ装置などの車両走行に関する機器放送装置や車内灯や空調装置モニタなどの乗客サービスに関する機器、また中央制御装置60、を含む意味で用いる。

0014

なお、情報伝送装置3は全車両に接続されていてもよいし、必要のある車両に限定して接続してもよい。以下に説明する図では、情報伝送装置3を必要のある車両に限定して搭載している、つまり編成内の一部の車両に搭載している図もあるが、必ずしもその限りではない。また、中央制御装置60は、編成内のいずれかの一車両に1台搭載してもよいし、冗長化のために一車両に複数台搭載してもよいし、複数の車両に搭載してもよい。

0015

本実施形態では、例として、幹線伝送路9および支線伝送路99はIEEE802.3規格準拠のLANを使用し、前記中継装置2としては、IEEE802.3規格準拠のLANで使用されるスイッチングハブあるいはレイヤ3スイッチを使用することとし、前記中継装置2は、特定の宛先情報を有するパケットを特定の中継先ポートに中継する固定設定ができる機能を有するものとする。このような機能は、例えば、Cisco社のCatalyst2950やアライドテレシス社のCentreCOM IA810M、CentreCOM x610Seriesなどに実装されているStatic MAC Address設定機能を使用すれば実現できる。本願において、パケットとはデータ及びデータの宛先情報を有するものとする。

0016

次に、情報伝送装置3の構成の一例を図13に示す。
図13において、情報伝送装置3は、受信したデータの演算処理を行い送信すべきデータを生成して送信するCPUやキャッシュメモリ主記憶メモリなどを有する演算装置2000と、演算装置2000の送受信データを蓄積し、処理プログラム初期設定情報ログ情報などを蓄積しておくハードディスクシリコンディスク不揮発性メモリなどの記憶装置2003と、伝送路9あるいは99を介して接続相手の中継装置2との間のパケット送受信インタフェース機能を持つ伝送路インタフェース装置2001と、を有している。さらに、必要であれば、アドレスや伝送路の動作モードなどの初期設定項目を入力するスイッチやキーボードなどの入力装置2004、設定項目の確認や動作状態やログ情報を表示する発光ダイオードLED)や液晶表示器(LCD)などの出力装置2005を、さらに実装してもよい。

0017

ところで、列車内では、中央制御装置60から周期的に他の車両機器6に制御指令データを送信し、その応答として他の各車両機器6から中央制御装置60へ自機器の動作状況が記録されたモニタデータを周期的に送信する。前記制御指令データと前記モニタデータを総称して周期データと称す。周期データの伝送周期は送受信されるデータの内容により異なり、数ミリ秒程度から数秒程度まで多様である。さらに、障害発生などある特定のイベント発生時には、前記周期データとは別に、イベント発生に応じて生成されたデータが車両機器6から送信される。

0018

なお、上述の「データ」はMACフレームデータ部、あるいはIPパケットのデータ部、あるいはTCPパケットUDPパケットのデータ部に搭載してもよい。以下の説明でも同様である。

0019

また、列車内のパケットの流れは、1台あるいは少数の中央制御装置60と多数の他の車両機器6との間のパケット送受信となるため、特許文献1などのような従来技術では中央制御装置60にパケットが集中し送受信負荷が増大する。

0020

そこで、情報伝送装置3において、支線伝送路99から受信した中央制御装置60向けデータのうち、データ伝送周期がある一定値より短いデータを特別データと定義し、複数の特別データを集約して集約データを生成し、前記集約データを有するパケットを支線伝送路99へ送信する。情報伝送装置3から送信された前記集約データを有するパケットは中継装置2を経由して中央制御装置60へ中継される。

0021

この時のパケットの流れを図2に示す。図2は、図1に示した伝送システムをパケットが伝送される経路と情報伝送装置3におけるデータ集約処理を表しており、前記特別データに該当するデータを有するパケットの経路を実線800で、前記特別データに該当しないデータを有するパケットの経路を一点鎖線810で示している。すなわち、各車両1の車両機器6(中央制御装置60を除く)から送信された周期データのうち、中継装置2は前記特別データを含むパケットを情報伝送装置3へ中継する。図15に示すように、情報伝送装置3は、ある一定周期、例えば特別データの伝送周期に等しい周期で、受信した複数のパケットに含まれる特別データ8000を、1個あるいは元の特別データの数より少ないデータに集約した集約データ8010を生成し、新たな宛先情報8011を付加して、中継装置2へ送信する。前記特別データの集約処理は、図13の演算装置2000において実施する。中継装置2において、前記集約データ8010に付加されている前記新たな宛先情報8011にしたがって、前記集約データ8010は中央制御装置60へ向けて中継される。

0022

なお、前記宛先情報8011は中央制御装置60のユニキャストアドレスであるか、中央制御装置60が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子でもよいし、あるいはブロードキャストアドレスでもよい。また、集約データ8010に対して、集約したデータ内容、例えば個々の特別データの送信元である車両機器の情報やデータの並びの順序データ長を、前記宛先情報8011と共に付加してもよい。また、集約した個々の特別データそれぞれに対して、周期的に正常に受信できているか否か(あるいは伝送停止しているか否か)、あるいは伝送路ノイズなどによるビットエラー発生有無(すなわちデータが有効あるいは無効)を検出して、その検出結果を前記宛先情報8011と共に付加してもよい。

0023

ここで、中継装置2が前記特別データを情報伝送装置3へ中継するために、前記特別データを送信する各車両機器6が前記特別データに付加する宛先情報は、情報伝送装置3のユニキャストアドレスでもよいし、情報伝送装置3が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子でもよい。

0024

なお、前記特別データに該当しないデータは、情報伝送装置3を経由せず、中継装置2により、そのデータに付加された宛先情報に対応した出力ポートへ中継される。

0025

ところで、情報伝送装置3のユニキャストアドレスあるいは情報伝送装置3が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子を、各車両1の車両機器6が認識する方法として、予め各車両機器6にそれらアドレス情報を設定しておく方法もあるが、情報伝送装置3が自ら車両機器6へ通知する方法もある。

0026

すなわち、システム立ち上げ時、あるいは定期的に、あるいは車両機器からの要求があった時に、情報伝送装置3が車両機器6に向けて前記アドレス情報を通知するデータをブロードキャストあるいはマルチキャストで送信する。車両機器6は情報伝送装置3から通知されたアドレス情報に基づいて前記特別データを送信すればよい。

0027

また、図6に示すように、各車両1の中継装置2に情報伝送装置3を接続し、情報伝送装置3が車両機器6に対するIPアドレス付与機能を持ち、情報伝送装置3がパケット700を送信することにより車両機器6にIPアドレスを付与する際に、付与するIPアドレスの情報を有するパケット700に、IPアドレスの情報と共に、特別データの宛先情報を搭載することにより、IPアドレスの情報と特別データの宛先情報を通知する方法でもよい。IPアドレス付与機能としては、例えば、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)を使用する方法でもよい。さらに、特別データに該当しないデータの送り先である宛先情報を一緒に通知してもよい。なお、前記宛先情報とは、IPアドレス、MACアドレス、VLAN識別子、ポート番号などでもよい。これは、他の実施形態の説明でも同様である。

0028

ところで、上述で、伝送周期がある一定値より短い周期パケットが有するデータを特別データと定義したが、前記「一定値」(Pとする)の決定方法として、特別データをやり取りする車両機器の間の往復経路の途中で、データが集約される回数(Nとする)と、データを集約する周期(Tとする)と、予め規定された応答時間(Rとする)から算出する方法がある。すなわち、データを集約する周期がTの場合、情報伝送装置3が集約前のデータを受信して集約後にデータを送信するまでの遅延時間の最大値がTとなることから、
T×N≦R (式1)
を満たすTに対して、
P≦T (式2)
を満たすPを前記一定値として決定することができる。ここで、P=Tとして、(式1)より、
P=R÷N (式3)
なるPを前記一定値として決定してもよい。

0029

また、前記「一定値」Pの別の決定方法として、宛先の車両機器が単位時間当たりに受信処理可能なパケット数(Dとする)と、送信元の車両機器が単位時間当たりに送信するパケット数から算出する方法も考えられる。

0030

すなわち、送信元の車両機器が送信する単位時間当たりの送信パケット数を大きい順にt1、t2、・・・、tkとし、前記単位時間当たりの送信パケット数(t1〜tk)で送信する車両機器の数をそれぞれn1、n2、・・・、nkとする。

0031

一方、Σd1〜Σdkを、
Σd1=t1+(n2×t2)+・・・+(nk×tk)
Σd2=t1+t2+・・・+(nk×tk)
・・・
Σdk=t1+t2+・・・+tk (式4)
と定義すると、
D≧Σdm (式5)
を満たすm(1≦m≦k)に関するtmを求め、
P≧[単位時間]÷tm (式6)
を満たすPを前記一定値として決定することができる。ここで、
P=tm(式7)
なるPを前記一定値として決定してもよい。

0032

上述の通り、(式3)や(式7)などで前記「一定値」Pを決定すると、次は、中継装置2が集約対象の特別データとして伝送周期P以下の周期データを情報伝送装置3の接続された支線伝送路99へ中継できるように、伝送周期P以下の周期データの宛先情報を決定する必要がある。例えば、伝送周期P以下の周期データの宛先情報を情報伝送装置3を示すユニキャストアドレスとするか、集約対象となる特別データであること示すマルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子とすることができる。前記宛先情報を前記マルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子とした場合は、中継装置2に前記マルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子が宛先情報である特別データは、情報伝送装置3が接続された出力ポートへ中継するように設定すればよい。

0033

なお、各車両機器の送信する周期データの伝送周期が一意に決まっている場合は、周期データの宛先情報を送信元車両機器の種類を示すマルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子にしておき、中継装置2に前記マルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子が宛先情報である特別データは、情報伝送装置3が接続された出力ポートへ中継するように設定すればよい。

0034

また、図2では、特別データを集約する情報伝送装置3と集約したデータの宛先である車両機器(中央制御装置60)が同一車両にあるとして示されているが、図17に示すように、特別データを集約する情報伝送装置3と集約したデータの宛先である車両機器(中央制御装置60)が異なる車両にあっても構わない。これは、他の実施形態でも同様である。

0035

以上、第1の実施形態について説明した。以上に述べたことにより、本発明では、イーサネットハブなどの汎用技術を適用しつつ、通信相手の車両機器の数が多い場合や伝送周期が短いパケットを多数受信する場合など、受信側の車両機器のパケット受信負荷が大きくなる場合に、それら複数のパケットのデータを情報伝送装置で集約してパケット数を減らして受信側の車両機器へ伝送することにより、伝送処理性能の低い車両機器に対して受信処理負荷を低減できる。さらに、車両増結や機能追加により編成全体の車両機器数が増え、それに伴い伝送するデータ数が増加しても、車両機器が受信するパケット数の増加を抑え、受信処理負荷の増加を抑えることができる。

0036

〔第2の実施形態〕
上述の第1の実施形態、すなわち、図2に示す伝送方法では、ある1個の情報伝送装置3に、複数の車両1に搭載された多数の車両機器6からの特別データを有するパケットが集中し、情報伝送装置3の送受信処理能力不足する可能性がある。

0037

そこで、第2の実施形態では、複数の情報伝送装置3で集約処理機能分散処理する伝送方法について述べる。

0038

まず、集約処理機能を負荷分散する例を図4に示す。各装置の動作は第1の実施形態と同様であるが、図4では各車両1の情報伝送装置3が、自車両内に接続された車両機器6(中央制御装置60を除く)から送信される特別データを集約して一つまたは受信時よりも少ない数のパケットとして中央制御装置60へ送信する。

0039

車両機器6は、自車両の中継装置2に接続された情報伝送装置3のユニキャストアドレスあるいは情報伝送装置3が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子を認識する方法は第1の実施形態と同様であり、特別データに宛先情報として付加する。各車両1の中継装置2は、前記宛先情報が付加された特別データを自号車の情報伝送装置3が接続された出力ポートへ中継するように設定される。

0040

さらに、中央制御装置60の受信負荷図4の実施例よりもさらに減少させる方法を図5に示す。図5では、各車両1の情報伝送装置3が送信した集約データを、ある車両1に搭載された情報伝送装置3が受信し、全車両分の集約データを再集約して中央制御装置60に送信する。各車両1の情報伝送装置3は、再集約する情報伝送装置3を示すユニキャストアドレスあるいは情報伝送装置3が属するマルチキャストグループを表すマルチキャストアドレスあるいはVLAN識別子を宛先情報として集約データに付加して送信する。

0041

また、図4および図5では、集約したデータを中央制御装置60へ送信する情報伝送装置3と集約したデータの宛先である中央制御装置60が同一車両にあるとして示されているが、第1の実施形態の図17と同様に、第2の実施形態においても、集約したデータを中央制御装置60へ送信する情報伝送装置3と集約したデータの宛先である車両機器(中央制御装置60)が異なる車両にあっても構わない。

0042

以上、第2の実施形態について説明した。以上に述べたことにより、本発明では、複数の情報伝送装置3で集約処理を分散処理するため、情報伝送装置3の1個当たりの集約処理負荷が低くなり、情報伝送装置3の演算装置2000の処理性能が低くても処理可能となるため、情報伝送装置3の部品コストを低減することができる。

0043

〔第3の実施形態〕
上述の第1、第2の実施形態では、主に中央制御装置60の受信処理負荷を低減するために情報伝送装置3が特別データの集約処理を行う実施例について説明したが、中央制御装置60以外の他の車両機器6を対象にした特別データの集約処理も考えられる。その例を図3に示す。図3では、中央制御装置60以外の車両機器6の受信処理負荷を低減するために情報伝送装置3が特別データの集約処理を行っている。このような場合でも、第1、第2の実施形態の説明における「中央制御装置60」を「他の車両機器6」に置き換えたものと同じであるが、特別データの宛先となる他の車両機器6が複数あり、それぞれの車両機器6で集約する特別データが異なる場合がある。つまり、特別データの宛先となる車両機器毎に、別個に集約処理をして集約データを送信することになる。図3では、両端の車両に搭載された車両機器6及び中央制御装置60から送信された特別データが、情報伝送装置3でデータ集約されて中央の車両に搭載された二つの車両機器6に集約データを送信する例を示している。

0044

そこで、第3の実施形態では、情報伝送装置3は、図16に示すように、各車両機器別に特別データを集約して送信する。すなわち、図16では、第1の車両機器、第2の車両機器の2個に対して、情報伝送装置3が中継装置2から受信した前記第1の車両機器、第2の車両機器宛の特別データを、それぞれ個別に集約して宛先情報を付加して、中継装置2へ送信している。

0045

具体的には、中継装置2を介して複数の車両機器6から複数の特別データを受信する。この特別データは、データ8000(A〜D)とデータの宛先情報8001(第1、第2)を有している。複数の特別データが、第1と第2の2種類の宛先情報を有している場合には、情報伝送装置3は宛先情報毎にデータ集約を行って、特別データを有するパケットの受信数よりも少ない数のパケットとして集約データを生成して、中継装置2へ出力する。

0046

以上、第3の実施形態について説明した。以上に述べたことにより、本発明では、1個の情報伝送装置が複数の車両機器を宛先とする特別データを宛先毎に集約することにより、複数の車両機器が混在する車両でも、個々の車両機器の受信処理負荷を低減することができる。

0047

〔第4の実施形態〕
上述の実施形態では、情報伝送装置3は特別データを集約する機能を有する例を説明したが、列車内の特定の車両機器、例えば中央制御装置60の代理装置として、宛先情報を修正する機能を更に持つことも可能である。

0048

そこで、第4の実施形態では、前記ある特定の車両機器の例として中央制御装置60を考え、その代理装置としてデータ集約及びデータ振分け機能を有する情報伝送装置3に関して述べる。

0049

図7に情報伝送装置3が代理装置として機能する場合のデータの伝送経路を示す。図7では、中央制御装置60としての機能を、第1の中央制御装置61と第2の中央制御装置62に分散実装している。例えば、第1の中央制御装置61は走行制御機能を、第2の中央制御装置62は放送制御機能を分担する、などである。ただし、図7は、中央制御装置60としての機能を2個の装置に機能分散している例であるが、3個以上の装置に機能分散してもよい。

0050

図18に、本実施例における情報伝送装置3のデータ集約及びデータ振分けの具体例を示す。図18に示すように、他の車両機器6からは各データ8100(A〜D)に宛先情報8101(中央制御装置60宛)を付加したパケットが送られてくる。各データ8100の内部には、データ本体8105と、前記データ本体が何の機能に関するデータかを示す機能識別子8106が含まれる。機能識別子8106とは、例えば駆動制御ブレーキ制御、放送制御などの車両制御に関する機能を表す識別子である。

0051

情報伝送装置3は中継装置2から中央制御装置60宛のデータ8100を受信すると、演算装置2000において、機能識別子8106に基づき、この受信したデータ8100を第1の中央制御装置61あるいは第2の中央制御装置62のどちらに振分けるかを判断する。ここでは、図18におけるデータAとCが駆動制御の機能識別子を有し、データBとDが放送制御の機能識別子を有する場合を例に説明する。第1の中央制御装置61は走行制御機能を、第2の中央制御装置62は放送制御機能を分担しているため、データAとCの宛先は第1の中央制御装置、データBとDの宛先は第2の中央制御装置と判断される。そして、データAとCを集約した集約データ8010に第1の中央制御装置の宛先情報を付加したパケット、及びデータBとDを集約した集約データ8010に第2の中央制御装置の宛先情報を付加したパケットを中継装置2へ送信する。

0052

第4の実施例として、中央制御装置を機能別に複数装置に分散して実装し、情報伝送装置3で各装置にデータ振分けを行う場合を上述したが、以下に、情報伝送装置3のデータ振分け機能の別の適用方法として、中央制御装置60を冗長化、すなわち同一の機能を有する複数の中央制御装置を主系中央制御装置と従系中央制御装置として実装する場合について説明する。この場合は、情報伝送装置3は、正常時は主系である第1の中央制御装置61の方へデータを送信し、主系である第1の中央制御装置61の障害時は従系である第2の中央制御装置62の方へデータを送信する。つまり、情報伝送装置3の演算装置2000は、主系である第1の中央制御装置61の正常/異常に関する情報に基づき、主系である第1の中央制御装置61が正常である場合は、集約データに宛先情報として第1の中央制御装置61を付加し、逆に、主系である第1の中央制御装置61が異常である場合は、集約データに宛先情報として第2の中央制御装置62を付加する。すなわち、中央制御装置の動作状態を情報伝送装置3に通知することにより、他の車両機器6は中央制御装置の主系と従系の動作状態を意識することなく、同一の宛先にデータを送信することができる。

0053

以上、第4の実施形態について説明した。
以上に述べた通り、本実施形態では、機能分散または冗長化した複数の中央制御装置61、62を実装した場合であっても、車両機器6からは1個の中央制御装置60と認識させることが可能であり、各車両機器6でデータ内容や中央制御装置の状態に応じて宛先情報を変更する必要が無くなり、車両機器6の機能を簡略化することができる。さらに、中央制御装置間で分散する機能を変更した場合や主系となる装置を変更した場合でも、情報伝送装置3の演算装置2000の振分け機能を変更するだけで済み、他の全ての車両機器6の機能を変更する必要がなくなるため、機能変更や機器増設時の機器改修コストが軽減できる。

0054

なお、本実施形態では中央制御装置60の機能分散の例を示したが、中央制御装置に限らず、車両機器6の一つである運転台モニタ表示機能を複数モニタで分担する場合や、機器の状態監視データを複数の記憶装置で送信元別に分担して記憶させる場合などでも、同様に本発明が適用できる。

0055

〔第5の実施形態〕
上述の各実施形態では、情報伝送装置3と中継装置2とは1本の支線伝送路99で接続されていたが、幹線伝送路9と支線伝送路99が異なるIPサブネットあるいは異なるVLANに属している場合、情報伝送装置がそれぞれのドメインに関して個別に中継装置2と接続していれば、前記特別データなどを、L3スイッチやルータを介さずに、情報伝送装置を介して両ドメイン間で相互にデータをやり取りさせることができる。なお、前記「ドメイン」とは、ここでは、個々のIPサブネット、あるいは個々のVLANがカバーする範囲であるブロードキャストドメインを表す総称として用いることにする。

0056

まず、図8に、第5の実施形態に係る情報伝送システムの一構成例を示す。

0057

図8に示すように、第5の実施形態における情報伝送システムは、2つの伝送路とのインタフェースを有する情報伝送装置30と、情報伝送装置30と幹線伝送路9のドメインに属する中継装置2のポートを接続する幹線接続伝送路91と、情報伝送装置30と支線伝送路99のドメインに属する中継装置2のポートを接続する支線接続伝送路991を有している。情報伝送装置30および幹線接続伝送路91および支線接続伝送路991以外の構成要素は図1と同じである。ただし、中継装置2は異なるドメイン間で相互にデータを中継する必要があるため、アライドテレシス社のCentreCOM x610Seriesなどのレイヤ3スイッチかルータあるいはゲートウェイなどの中継装置が使用される。

0058

次に、本実施形態における情報伝送装置30の構成の一例を図14に示す。
図14において、情報伝送装置30は、受信したデータの演算処理を行い送信すべきデータを生成して送信するCPUやキャッシュメモリや主記憶メモリなどを搭載する演算装置2100と、演算装置2100の送受信データを蓄積し、処理プログラムや初期設定情報やログ情報などを蓄積しておくハードディスクやシリコンディスクや不揮発性メモリなどの記憶装置2103と、幹線接続伝送路91あるいは支線接続伝送路991を介して接続相手の中継装置2との間のデータ送受信のインタフェース機能を持つ2個以上の伝送路インタフェース装置2101から構成される。必要であれば、アドレスや伝送路の動作モードなどの初期設定項目を入力するスイッチやキーボードなどの入力装置2104と、設定項目の確認や、動作状態やログ情報を表示する発光ダイオード(LED)や液晶表示器(LCD)などの出力装置2105を実装してもよい。

0059

情報伝送装置30の機能は、第1、第2、第3、第4の実施形態で述べた情報伝送装置3の集約機能や振分け機能と同じである。

0060

図9は、本実施形態における情報伝送システムの一動作例を示すものである。図9は、図2における情報伝送装置3を情報伝送装置30に置き換えたものである。他の車両の車両機器6が送信した前記特別データは、幹線伝送路9を経由して中継装置2に送信され、中継装置2により幹線接続伝送路91へ中継され、情報伝送装置30が受信する。また、自車両の車両機器6が送信した前記特別データは、支線伝送路99を経由して中継装置2に送信され、中継装置2により支線接続伝送路991へ中継され、情報伝送装置30が受信する。情報伝送装置30は第1の実施形態と同様に特別データの集約処理を行った後、集約データを宛先の車両機器(第1の実施形態では中央制御装置60)へ向けて支線接続伝送路991に送信する。

0061

なお、前記特別データに該当しないデータは、情報伝送装置30を経由せず、中継装置2により、そのデータに付加されている宛先情報に対応した出力ポートへ中継される。

0062

次に、図10は、本実施形態における情報伝送システムの他の一動作例を示すものである。図10は、図4および図5における情報伝送装置3を情報伝送装置30に置き換えたものである。自車両の車両機器6が送信した前記特別データは、支線伝送路99を経由して中継装置2に送信され、中継装置2により支線接続伝送路991へ中継され、情報伝送装置30が受信する。情報伝送装置30は、第2の実施形態と同様に特別データの集約処理を行った後、集約データを宛先の車両機器(第2の実施形態の図4においては中央制御装置60、図5においては他の車両の情報伝送装置3)へ向けて幹線接続伝送路91あるいは支線接続伝送路991に送信する。

0063

なお、前記特別データに該当しないデータは、情報伝送装置30を経由せず、中継装置2により、そのデータに付加されている宛先情報に対応した出力ポートへ中継される。

0064

次に、図11は、本実施形態における情報伝送システムの他の一動作例を示すものである。図11は、図3における情報伝送装置3を情報伝送装置30に置き換えたものである。他の車両の車両機器6が送信した前記特別データは、幹線伝送路9を経由して中継装置2に送信され、中継装置2により幹線接続伝送路91へ中継され、情報伝送装置30が受信する。情報伝送装置30は、第1の実施形態と同様に特別データの集約処理を行った後、特別データの宛先情報と同一の宛先情報を集約データに付加して、車両機器(第1の実施形態では自車両内の車両機器6)へ向けて支線接続伝送路991に送信する。

0065

なお、前記特別データに該当しないデータは、情報伝送装置30を経由せず、中継装置2により、そのデータに付加されている宛先情報に対応した出力ポートへ中継される。

0066

次に、図12は、本実施形態における情報伝送システムの他の一動作例を示すものである。図12は、図7における情報伝送装置3を情報伝送装置30に置き換えたものである。他の車両の車両機器6が送信したデータは、幹線伝送路9を経由して中継装置2に送信され、中継装置2により幹線接続伝送路91へ中継され、情報伝送装置30が受信する。また、同一車両の車両機器6が送信したデータは、支線伝送路99を経由して中継装置2に送信され、中継装置2により支線接続伝送路991へ中継され、情報伝送装置30が受信する。情報伝送装置30は第4の実施形態と同様にデータの集約処理及びデータの振分け処理を行った後、集約データとデータ振分け処理で付加された宛先情報を有するパケットを車両機器(第4の実施形態では第1の中央制御装置61あるいは第2の中央制御装置62)へ向けて幹線接続伝送路91あるいは支線接続伝送路991に送信される。

0067

以上、第5の実施形態について説明した。

0068

以上に述べたことにより、本発明では、幹線伝送路9と支線伝送路99が異なるドメインに属している場合、情報伝送装置30を中継装置2の幹線伝送路9側のドメインに属するポートと支線伝送路99側のドメインに属するポートの双方に接続し、単位時間当たりの伝送データ量が多い前記特別データのドメイン間相互の中継処理を、前記特別データの処理に特化した情報伝送装置30にて処理させれば、中継装置2の中継処理負荷が軽減できる。

0069

また、幹線伝送路9と支線伝送路99が異なるドメインに属している場合でも、機能分散や冗長化による複数の車両機器を、情報伝送装置30が前記複数の車両機器の代理装置として機能することにより、他の車両機器6からは1個の車両機器と認識させることが可能であり、各車両機器6でデータ内容や中央制御装置の状態に応じて宛先情報を変更する必要が無くなり、車両機器6の機能を簡略化することができる。また、複数の車両機器間で分散する機能を変更した場合や、冗長化装置で主系から従系へ交代が発生した場合でも、情報伝送装置3の演算装置2000の振分け機能を変更するだけで済み、他の全ての車両機器の機能を変更する必要がなくなるため、機能変更や機器増設時の機器改修のコストが軽減でき、中央制御装置などの冗長化構成にも柔軟に対応できる。

0070

1 車両
2中継装置
3、30情報伝送装置
6車両機器
9幹線伝送路
60、61、62中央制御装置
91幹線接続伝送路
99支線伝送路
700パケット
800 特別データに該当するデータの伝送経路と伝送方向
810 特別データに該当しないデータの伝送経路と伝送方向
991支線接続伝送路
2000、2100演算装置
2001、2101伝送路インタフェース装置
2003、2103記憶装置
2004、2104入力装置
2005、2105出力装置
8000、8100 データ
8001、8011、8101、8102、8103宛先情報
8010集約データ
8105 データ本体
8106 機能識別子

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