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【発明の名称】 車両情報制御装置
【発明者】 【氏名】南 陽太朗

【氏名】稲田 信義
【要約】 【課題】迅速にシステムの性能維持できる車両情報制御装置を得る。

【解決手段】一列車を構成する複数の車両の各々に、中央装置７ならびに複数の端末装置１のいずれかが搭載され、７と各１が伝送線６，１０で接続され、各１には、駆動制御装置４、ブレーキ制御装置２、あるいはサービス機器等の車両搭載機器が接続され、各１と７の間において情報の伝送を行うと共に、前記車両搭載機器を制御する車両情報制御装置において、７と各１の間の情報の伝送方式として、一定周期で情報の授受を行い、その各々の情報が全ての７と１に一時的に保存されるトークンパッシング方式を用い、前記各端末装置がデータを共有することを利用し、列車の性能を維持するための補償演算、または車両相互間の演算を前記端末装置の少くとも一つにより演算を行うように構成した車両情報制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一列車を構成する複数の車両の各々に、親局を構成する中央装置ならびに複数の子局を構成する端末装置のいずれかが搭載され、該中央装置と該各端末装置が伝送線で接続され、該中央装置には一列車全体で必要とする牽引力に対応する力行指令または一列車全体で必要とする制動力に対応するブレーキ指令を出力する指令出力装置が接続され、前記各車両にはブレーキ制御装置が搭載され、該車両のうちの少なくとも２台には駆動制御装置がそれぞれ搭載され、前記ブレーキ制御装置または駆動制御装置は前記中央装置ならびに前記複数の端末装置に接続され、前記各端末装置と前記中央装置間において情報の伝送を行うと共に、前記指令出力装置からの指令に基づき前記各ブレーキ制御装置または各駆動制御装置を制御する車両情報制御装置において、前記中央装置と前記各端末装置の間の情報の伝送方式として、一定周期で情報の授受を行い、その各々の情報が全ての中央装置ならびに端末装置に一時的に保存されるトークンパッシング方式を用い、前記各端末装置が前記中央装置と同一の情報を共有することを利用するものであって、列車の性能を維持するための補償演算、または車両相互間の演算を前記端末装置の一つにより演算を行い、該演算結果を該演算を行なった端末装置、または中央装置以外の端末装置に伝送するように構成したことを特徴とする車両情報制御装置。
【請求項２】 前記一列車を構成する複数の車両が力行制御またはブレーキ制御時において、前記各ブレーキ制御装置から一列車全体として作用する制動力と、前記指令出力装置からの指令に基づき前記ブレーキ制御装置により得られる制動力に差が生じたとき、または前記各駆動制御装置から一列車全体として作用する牽引力と、前記指令出力装置からの前記各駆動制御装置からの指令に基づき前記駆動制御装置により得られる牽引力に差が生じたとき、前記中央装置または前記端末装置からの指令を変化させて前記ブレーキ制御装置の制動力、または前記駆動制御装置の牽引力の差を補償するようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両情報制御装置。
【請求項３】 前記一列車を構成する複数の車両が力行制御またはブレーキ制御時において、前記各ブレーキ制御装置の一部または前記各駆動制御装置の一部が故障した場合、該故障情報を前記端末装置を介して前記中央装置に送り、該中央装置は該故障したブレーキ制御装置または駆動制御装置を除く、残りの健全状態のブレーキ制御装置または駆動制御装置に対して、該故障したブレーキ制御装置または駆動制御装置が出力するであろう出力を補足するように指令が与えられるようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両情報制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両に搭載される駆動制御装置、ブレーキ制御装置等の車両搭載機器の状態情報の収集や、列車運行状態の情報収集、あるいは、主幹制御器（マスコン）、あるいは運転台にある設定指令スイッチの情報を伝送線を経由して前記車両搭載機器に伝え、該機器を制御することを目的とする車両情報制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両情報制御装置の一例の構成と演算情報の流れを図４のブロック図を用いて説明する。即ち、一列車を構成する例えば１号車〜４号車の各車両のうち、１号車と４号車の車両を除く２号車と３号車の車両には、それぞれ端末装置（ＣＣ２）１、ブレーキ装置（ＥＣＵ）２、駆動制御装置（ＶＶＶＦ装置）４、空調装置（ＨＶＡＣ）５が設置され、４号車の車両には端末装置（ＣＣ２）１、ブレーキ装置（ＥＣＵ）２、空調装置（ＨＶＡＣ）５が設置されている。
【０００３】さらに１号車の車両には、端末装置（ＣＣ１）１、ブレーキ装置（ＥＣＵ）２、ＳＩＶ装置（補助電源装置）３、空調装置（ＨＶＡＣ）５が設置され、１号車の車両には、中央装置（ＴＣ）７が設置されると共に、主幹制御器（ＭＣ：マスコン）８、および自動運転装置（ＡＴＯ）９、表示器（ＤＳＰ）１１が設置されている。これらは中央装置７に接続され、中央装置７と各端末装置（ＣＣ１）１、各端末装置（ＣＣ２）１の間は、車両間シリアル伝送線１０、車両内シリアル伝送線６で接続され、これらの間には情報の授受が行えるようになっている。
【０００４】各端末装置１と、ブレーキ装置２、補助電源装置３、空調装置５、駆動制御装置４のいずれかと情報の授受が行えるようになっており、また中央装置７と、主幹制御器８、および自動運転装置９、表示器１１の間は、情報の授受が行えるようになっている。
【０００５】それぞれの端末装置１と中央装置７は、車両間シリアル伝送線１０および車両内シリアル伝送線６で接続され、端末装置１は中央装置７の要求に基づき情報を送っている。中央装置７はそれらを収集し、編集処理を行って、表示器１１に車両状態を表示している。
【０００６】また、逆に中央装置７は、主幹制御器８、あるいは自動運転装置９からの力行、補足制動指令１２を端末装置１を経由して、ブレーキ装置２、ＶＶＶＦ装置４に伝送し、ブレーキ装置２、ＶＶＶＦ装置４は、該指令値に対応した牽引力、あるいは制動力を出力している。
【０００７】これらの情報の授受には中央装置７が伝送上の「親」となり、伝送上の「子」である端末装置１との間で、親が指定した端末装置１から情報をうけとるポーリング方式が採用されている。
【０００８】このポーリング方式は、通信を行おうとする端末装置１に中央装置７がポーリングシーケンスを送信して相手に情報を送信するように勧誘し、勧誘された端末装置１は送信する情報がある場合には情報を中央装置７に送信し、送信する情報がない場合には否定反応を送信する方式である。
【０００９】該構成において、もし１台のブレーキ装置２が故障し、残りのブレーキ装置２が、故障で減少した制動力を補うよう制御する場合、中央装置７がまず故障しているか否かの情報を伝送により収集し、次に主幹制御器８、あるいは自動運転装置９からの要求値を満足するためには正常なブレーキ装置２はどのくらいの補正を行えばよいかを演算し、端末装置１を経由して、ブレーキ装置２に要求制動力を送っていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の車両情報制御装置は、列車の性能を維持するための補償演算等を常に中央装置により演算し、この演算結果を各車両に有する端末装置に伝送し、各端末装置に接続されているブレーキ制御装置、駆動制御装置に供給するポーリング方式であるので、複数の端末装置１に接続されてブレーキ装置２等の車両搭載機器に情報を伝送するのに時間がかかり、ブレーキ装置２等の応答性が遅くなる。
【００１１】この場合の情報の流れは図４の矢印に示すように、ブレーキ装置２→端末装置１→中央装置７→端末装置１→ブレ一キ装置２の伝送パスを経る必要があり、これはどの車両も同じであり、この場合には、ため応答が遅くなる欠点があった。本発明は、迅速にシステムの性能維持を図ることができる車両情報制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、一列車を構成する複数の車両の各々に、親局を構成する中央装置ならびに複数の子局を構成する端末装置のいずれかが搭載され、該中央装置と該各端末装置が伝送線で接続され、該中央装置には一列車全体で必要とする牽引力に対応する力行指令または一列車全体で必要とする制動力に対応するブレーキ指令を出力する指令出力装置が接続され、前記各車両にはブレーキ制御装置が搭載され、該車両のうちの少なくとも２台には駆動制御装置がそれぞれ搭載され、前記ブレーキ制御装置または駆動制御装置は前記中央装置ならびに前記複数の端末装置に接続され、前記各端末装置と前記中央装置間において情報の伝送を行うと共に、前記指令出力装置からの指令に基づき前記各ブレーキ制御装置または各駆動制御装置を制御する車両情報制御装置において、前記中央装置と前記各端末装置の間の情報の伝送方式として、一定周期で情報の授受を行い、その各々の情報が全ての中央装置ならびに端末装置に一時的に保存されるトークンパッシング方式を用い、前記各端末装置が前記中央装置と同一の情報を共有することを利用するものであって、列車の性能を維持するための補償演算、または車両相互間の演算を前記端末装置の一つにより演算を行い、該演算結果を該演算を行なった端末装置、または中央装置以外の端末装置に伝送するように構成した車両情報制御装置である。
【００１３】請求項１に対応する発明によれば、情報伝送方式として中央装置と複数の端末装置の間に一定周期で情報の授受を行い、中央装置と各端末装置の情報を共有するトークンパッシング伝送方式を用いているので、従来の車両情報制御装置では常に中央装置により演算し、この演算結果を伝送線を介して端末装置に伝送していた時間を省略でき、車両搭載機器の応答時間を短縮できる。
【００１４】前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、前記一列車を構成する複数の車両が力行制御またはブレーキ制御時において、前記各ブレーキ制御装置から一列車全体として作用する制動力と、前記指令出力装置からの指令に基づき前記ブレーキ制御装置により得られる制動力に差が生じたとき、または前記各駆動制御装置から一列車全体として作用する牽引力と、前記指令出力装置からの前記各駆動制御装置からの指令に基づき前記駆動制御装置により得られる牽引力に差が生じたとき、前記中央装置または前記端末装置からの指令を変化させて前記ブレーキ制御装置の制動力、または前記駆動制御装置の牽引力の差を補償するようにした請求項１記載の車両情報制御装置である。
【００１５】請求項２に対応する発明によれば、請求項１に対応する発明の作用に加えて、制動力または牽引力の指令値に基づく値と、前記ブレーキ制御装置または前記駆動制御装置からの出力値の差を補償するようにしたので、一列車全体の性能の低下、あるいは乗り心地が悪くなるのを防ぐことができる。
【００１６】前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、前記一列車を構成する複数の車両が力行制御またはブレーキ制御時において、前記各ブレーキ制御装置の一部または前記各駆動制御装置の一部が故障した場合、該故障情報を前記端末装置を介して前記中央装置に送り、該中央装置は該故障したブレーキ制御装置または駆動制御装置を除く、残りの健全状態のブレーキ制御装置または駆動制御装置に対して、該故障したブレーキ制御装置または駆動制御装置が出力するであろう出力を補足するように指令が与えられるようにした請求項１記載の車両情報制御装置である。
【００１７】請求項３に対応する発明によれば、請求項１に対応する発明の作用に加えて、故障したブレーキ制御装置または駆動制御装置を除く健全なものに対して、故障した装置が出力するであろう出力値を補足するようにしたので、システム全体として指令値通りの出力が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】＜第１の実施形態（請求項１に対応する実施形態）＞図１は、本発明の概略構成を示すブロック図であり、一列車を構成する例えば１号車〜４号車の各車両に搭載される車両搭載機器は、図４の従来装置と同じである。即ち、一列車を構成する例えば１号車〜４号車の各車両のうち、１号車と４号車の車両を除く２号車と３号車の車両には、それぞれ端末装置（ＣＣ２）１、ブレーキ装置（ＥＣＵ）２、駆動制御装置（ＶＶＶＦ装置）４、空調装置（ＨＶＡＣ）５が設置され、４号車の車両には端末装置（ＣＣ２）１、ブレーキ装置（ＥＣＵ）２、空調装置（ＨＶＡＣ）５が設置されている。
【００２０】さらに１号車の車両には、端末装置（ＣＣ１）１、ブレーキ装置（ＥＣＵ）２、ＳＩＶ装置（補助電源装置）３、空調装置（ＨＶＡＣ）５が設置され、１号車の車両には、中央装置（ＴＣ）７が設置されると共に、主幹制御器（ＭＣ：マスコン）８、および自動運転装置（ＡＴＯ）９、表示器（ＤＳＰ）１１が設置されている。これらは中央装置７に接続され、中央装置７と各端末装置（ＣＣ１）１、各端末装置（ＣＣ２）１の間は、車両間シリアル伝送線１０、車両内シリアル伝送線６で接続され、これらの間には情報の授受が行えるようになっている。
【００２１】各端末装置１と、ブレーキ装置２、補助電源装置３、空調装置５、駆動制御装置４のいずれかと情報の授受が行えるようになっており、また中央装置７と、主幹制御器８、および自動運転装置９、表示器１１の間は、情報の授受が行えるようになっている。
【００２２】それぞれの端末装置１と中央装置７は、車両間シリアル伝送線１０および車両内シリアル伝送線６で接続され、端末装置１は中央装置７の要求に基づき情報を送っている。中央装置７はそれらを収集し、編集処理を行って、表示器１１に車両状態を表示している。
【００２３】また、逆に中央装置７は、主幹制御器８、あるいは自動運転装置９からの力行、補足制動指令１２を端末装置１を経由して、ブレーキ装置２、ＶＶＶＦ装置４に伝送し、ブレーキ装置２、ＶＶＶＦ装置４は、該指令値に対応した牽引力、あるいは制動力を出力している。
【００２４】これらの情報の授受には中央装置７が伝送上の「親」となり、伝送上の「子」である端末装置１との間で、トークンパッシング方式により、情報が伝達されるようになっている。
【００２５】トークンパッシング方式は、共有する伝送路例えばシリアル伝送線６，１０に複数の通信装置が接続される通信形態において、伝送線６，１０に対する送信権獲得方法として、トークン［共有する伝送線に対する送信権（伝送権）付与のために用いる制御語］を用いる方式である。伝送線６，１０を巡回するトークンが自端末装置に回ってきたとき、送信要求があれば、このトークンを捕獲することにより送信権を獲得する。このとき、トークンを消滅させる方式と、送信権獲得をトークンに記入して次へ巡回させる方式である。送信が終了すると、そして、新しいトークンが再び伝送線６，１０へ放たれる。
【００２６】図２は、スキヤン伝送による情報の流れを示している。まず、中央装置７は中央装置７が持っているデータ（情報）Ｄ１をすべて車両の端末装置１に伝送し、データＤ１を送り終わると、送信権を１号車の端末装置１に譲渡する。
【００２７】次に、１号車の端末装置１はデータ（情報）Ｄ２を中央装置７と１号車以外の他の端末装置１に送り、これが送り終わると送信権を２号車の端末装置１に譲渡する。その後、２号車の端末装置１はデータ（情報）Ｄ３を中央装置７と２号車以外の他の端末装置に送る。
【００２８】以上のようにして全ての車両の端末装置１および中央装置７に対してデータ伝送を行い、送信権が最後の号車の端末装置に渡り終わったら、再び中央装置７が送信権をもち、またデータＤ１を各端末に送る（前回のデータＤ１とは、時間的なずれが生じているためデータの内容は異なる）。このような伝送操作により、中央装置７、全ての端末装置１は、相互にデータを共有することになる。
【００２９】図３は、授受される伝送データエリアの一例の内容を示している。データには、各端末装置１に接続されている機器からの情報が記述されている。例えば、機器状態情報２０、牽引指令力２５、制動指令力２６、実牽引力２７、実制動力２８等があり、機器状態情報２０としてスリップ情報ビット２１、スライド情報ビット２２、ＶＶＶＦ装置故障情報ビット２３、ブレーキ装置故障情報ビット２４がある。
【００３０】このデータは、２号車の端末装置１からのデータＤ２であるとすると、このデータを受け取つた中央装置７と２号車以外の他の端末装置１は、該端末装置１に接続されている車両搭載機器の状態をただちに把握できる。
【００３１】即ち、もし、端末装置１に接続されているブレーキ装置２に故障が発生した場合は、その情報は、情報制御装置に瞬時に伝わることになる。この結果、各装置は、予め組み込まれたプログラムに従い、その故障に対する対応を迅速に実行することができる。
【００３２】＜第２の実施形態（請求項２に対応する実施形態）＞図１のように構成された車両情報制御装置において、例えば１台のＶＶＶＦ装置４が所定の出力が出せなくなった場合、例えば空転等で過渡的に出力が不足した時の実施形態である。この場合、列車全体として駆動力を維持するために残りの空転していないＶＶＶＦ装置４が不足した駆動力を補足する必要がある。この場合、中央装置７からの伝送による指令データの中に、列車全体として必要な制動指令力２６（図３）と各ＶＶＶＦ装置４が出力している実牽引力２７（図３）を組み入れる。
【００３３】この結果、空転していないＶＶＶＦ装置４を制御している端末装置２は、シリアル伝送線６，１０から得られるた列車全体に必要な牽引指令力２５と空転して牽引力が不足している装置の実牽引力２７から、補足すべき牽引力を演算し、端末装置１が制御するＶＶＶＦ装置４に対して、補足駆動力を要求する。
【００３４】＜第３の実施形態（請求項３に対応する実施形態）＞図１のように構成された車両情報制御装置において、例えば１台のブレーキ装置２が故障した場合の実施形態である。この場合、列車全体として制動力を維持するために残りの健全なブレーキ装置２が、今まで出していた制動力に加えて、故障で減少したブレ一キ装置２の制動力を追加出力する必要がある。この場合、中央装置７からの伝送による指令データの中に、列車全体として必要な制動力があり、各端末装置１からの情報の中に各装置の機器状態情報２０（図３）に動作状況［ＶＶＶＦ装置故障ビット２３、ブレーキ装置故障ビット２４（図３）］を組み入れる。
【００３５】この結果、健全な装置を制御している端末装置１は、伝送から得られた、列車全体に必要な制動力と他装置の状態から出力すべき制動力を演算し、端末装置１が制御するブレーキ装置２に対して、補足制動力を要求することができる。牽引力の場合も同様である。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、中央装置である親局と、複数の端末装置である複数の子局の間を伝送線を介して接続し、該親局と該子局間をトークンパッシング方式により情報の伝送を行うようにすることにより、迅速にシステムの性能維持を図ることができる車両情報制御装置を提供できる。
【出願人】 【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】 平成１１年１月１３日（１９９９．１．１３）
【代理人】 【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外６名）
【公開番号】 特開２０００−２０９７１０（Ｐ２０００−２０９７１０Ａ）
【公開日】 平成１２年７月２８日（２０００．７．２８）
【出願番号】 特願平１１−６４４９