特許 5805377 列車無線システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5805377

(24)【登録日】2015年9月11日

(45)【発行日】2015年11月4日

(54)【発明の名称】列車無線システム

(51)【国際特許分類】

   B61L 3/12 20060101AFI20151015BHJP

   H04W 4/04 20090101ALI20151015BHJP

   B61L 25/06 20060101ALI20151015BHJP

【ＦＩ】

   B61L3/12 Z

   H04W4/04 130

   B61L25/06 Z

【請求項の数】2

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2010-154713(P2010-154713)

(22)【出願日】2010年7月7日

(65)【公開番号】特開2012-16990(P2012-16990A)

(43)【公開日】2012年1月26日

【審査請求日】2013年5月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000221616

【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】石岡 伸之

(72)【発明者】

【氏名】長嶋 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】和木 浩

【審査官】 近藤 利充

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０７８８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０７９９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５４４４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｌ １／００ − ９９／００

Ｈ０４Ｗ ４／００ − ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の移動路に沿って設けられたセンサと接続されている端末無線装置と、車両に搭載する複数の集約無線装置とデータ処理装置とを備え、前記端末無線装置がセンサ計測したデータを前記集約無線装置のいずれかまたは全てに無線伝送するようになした列車無線システムにおいて、
前記端末無線装置は少なくとも、
センサを用いて鉄道電気設備の状態を計測する計測部と、
前記計測部で得られた計測データを含む無線パケットを前記集約無線装置に送信する無線部と、
計測時刻かどうかを判定するためのタイマーを備え、もって、前記端末無線装置は前記タイマーにより定期的なスリープ期間と起動期間の繰り返し動作が可能なようになし、
前記集約無線装置は少なくとも、
前記端末無線装置が起動期間に送信した前記無線パケットを受信する無線部と、前記集約無線装置と前記データ処理装置間でパケットデータの送受信を行なうインタフェースを備え、
前記データ処理装置は少なくとも、
前記集約無線装置と前記データ処理装置間で前記パケットデータの送受信を行なうインタフェースと、前記計測データを蓄積するデータベースを備え、もって、前記端末無線装置が送信する前記無線パケットを、列車の異なる位置に搭載した複数の前記集約無線装置で受信するようになし、
少なくとも、列車の異なる位置に第１の集約無線装置と第２の集約無線装置を搭載し、
前記第１の集約無線装置と前記第２の集約無線装置の設置間距離は、少なくとも前記集約無線装置と前記端末無線装置の通信可能距離より離隔したものであって、
列車走行時に前記端末無線装置が列車搭載の進行方向前部の前記第１または第２集約無線装置のいずれかと通信試行時に、前記端末無線装置と列車搭載の進行方向前部の前記第１または第２集約無線装置との通信が不成立の場合は、以後に、前記端末無線装置をスリープ期間を経て、スリープ状態からアクティブ状態に遷移させ、他の列車搭載進行方向後部の前記第１または第２集約無線装置と通信可能なようにして、前記端末無線装置から列車搭載のいずれかの前記集約無線装置へデータ送信を行なうことを特徴とする列車無線システム。

【請求項2】

前記請求項１に記載の列車無線システムにおいて、
前記端末無線装置は、前記第１または第２集約無線装置との通信が不成立となった場合は、以後に、前記第１集約無線装置と前記第２集約無線装置の距離を列車速度で除した期間内に設定したスリープ期間を経て、スリープ状態からアクティブ状態に遷移させ、前記第１集約無線装置または第２集約無線装置との通信可能とすることを特徴とする列車無線システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道、モノレール、案内軌条式鉄道、新交通システムなど、軌道上を車両が移動することで輸送を行なう輸送システムに適用される列車無線システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、き電線圧縮部、張力調整装置、柱上変圧器等など、鉄道沿線に設置される鉄道電気設備の状態を点検する作業は、検査員や巡回員を各所に派遣して人手で行っている。これらの鉄道電気設備の故障は、列車の運行に深刻な影響をあたえるために、定期的な点検作業が重要であるが、鉄道電気設備の敷設範囲が広域であるため、多大な労力とコストを必要としていた。

【0003】

そこで近年、鉄道電気設備の点検作業を軽減するために、検査員や巡回員を各所に派遣して人手で点検作業を行なうのではなく、列車で鉄道電気設備の状態を収集するシステムが提案されている。具体的には、列車に搭載された集約無線装置がデータ要求信号を定周期に送信し、データ要求信号を受信した端末無線装置が鉄道電気設備の状態含むデータパケットを集約無線装置に返答するシステムなどがある。（例えば、特許文献１参照）

【0004】

これらのシステムは、低消費電力化や周波数の有効利用の観点から、小電力無線や微弱無線、近距離無線通信を用いた方式が普及している。

【0005】

しかしながら、近距離無線通信の通信可能距離は３０〜１００ｍ程度であり、高速走行する列車では数秒で通信可能エリアを通過してしまう。このような近距離無線通信を用いたとしても、より確実に端末無線装置から集約無線装置へ伝達するシステムが要求される。（第１の課題）

【0006】

さらに端末無線装置は、例えばき電線など高所への設置されるため、端末無線装置の小型化・軽量化が求められる。しかしながら、端末無線装置は商用電源の供給ができない箇所に設置され、電池やコンデンサや太陽電池、またはこれらを組み合わせて起動されるため、端末無線装置の電源部は無線通信等を行なう部分に較べ相対的に大きくなり、端末無線装置の大部分の重量を占めている。この電源部の小型化・軽量化のために、端末無線装置本体の省電力化も要求されている。（第２の課題）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１１−０７８８８４公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記課題を解決するために行われた発明であって、列車無線システムにおいて、第１の課題は高速走行する列車においても列車に搭載された集約無線装置と地上側の端末無線装置間で確実なデータ通信が行なえる列車無線システムを提供することにある。さらに、第２の課題は、地上側の無給電端末無線装置において、列車に搭載された集約無線装置との確実なデータ通信を担保ながら端末無線装置をより低消費電力化し、端末無線装置の小型化を可能とする列車無線システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の課題を解決する手段として、走行する列車に搭載する集約無線装置を複数搭載し端末無線装置と順次通信を行なう構成とする。例えば、２系統の集約無線装置を列車の前後に設置し、最初に端末無線装置と第１の集約無線装置が通信を行なわせ、端末無線装置と第１の集約無線装置が通信を行なうことが不可能となった場合、続けて端末無線装置と第２の集約無線装置で通信することにより、より確実なデータ通信を行なうことが可能とする。

【0010】

また、第２の課題を解決する手段として、端末無線装置は集約無線装置搭載の列車通過速度に応じたスリープ間隔を挟み間欠的に起動し所定の時間帯のみ通信可能なようにして、端末無線装置の省電力化を達成する。さらに端末無線装置は、列車搭載の複数集約無線装置のいずれかと通信接続を行った場合、次の集約無線装置と通信する際、以前の集約無線装置と行った一連のリンク接続手順を省略する構成することによる端末無線装置の消費電力をも可能とする。

【発明の効果】

【0011】

以上説明したように、本発明によれば、高速で走行する列車においても確実なデータ通信を行い、かつ、端末無線装置の省電力化を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施例１における列車無線システムの構成図である。

【図2】上記実施例１における端末無線装置の構成図である。

【図3】上記実施例１における集約無線装置の構成図である。

【図4】上記実施例１におけるデータ処理装置の構成図である。

【図5】上記実施例１における無線パケットの種類を示す図である。

【図6】上記実施例１におけるデータパケットの構成図である。

【図7】上記実施例１におけるＡＣＫ応答パケットの構成図である。

【図8】上記実施例１におけるパケット受信通知信号の構成図である。

【図9】上記実施例１における通知確認信号の構成図である。

【図10】上記実施例１における制御部の動作を説明するシーケンス図である。

【図11】上記実施例１における制御部の動作を説明するシーケンス図である。

【図12】上記実施例１における制御部の動作を説明するシーケンス図である。

【図13】本発明の実施例２における端末無線装置の構成図である。

【図14】実施の形態２におけるデータ処理装置の構成図である。

【図15】上記実施例２におけるＡＣＫ応答パケットの構成図である。

【図16】上記実施例２における通知確認信号の構成図である。

【図17】上記実施例２における制御部の動作を説明するシーケンス図である。

【図18】上記実施例２における制御部の動作を説明するシーケンス図である。

【図19】上記実施例２における制御部の動作を説明するシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【実施例1】

【0014】

＜実施例１の構成＞
まず、実施例１について、図１〜図１４を用いて説明する。

【0015】

図１は、端末無線装置３が鉄道電気設備２の状態を周期的に計測し、鉄道１に搭載される集約無線装置４へ計測したデータを無線伝達するシステムの概略構成図である。ここで集約無線装置４と端末無線装置３は、無線パケット６を用いてデータの受け渡しが行われる。図５に示すとおり無線パケット６には、データ要求パケット５００、データパケット５０１、ＡＣＫ応答パケット５０２の３種類ある。（各パケットの詳細は後述）

【0016】

また図１では、列車１に集約無線装置４が２台搭載されているが、列車１に搭載される集約無線装置４は、複数台であれば何台でも構わない。

【0017】

（鉄道電気設備）
鉄道電気設備２とは、き電線圧縮部、張力調整装置、柱上変圧器など鉄道の運行に関するもので、鉄道沿線に設置される設備のことである。

【0018】

（列車）
列車１は線路の上を走行する車両のことで、実施例１では鉄道電気設備２の状態を収集するために定期的に走行するものとする。

【0019】

図１に示すとおり、列車１には２台の集約無線装置４（以下、集約無線装置４−aと集約無線装置４−ｂとする）が搭載されているが、複数台であれば何台でもあっても構わない。

【0020】

図１に示すとおり、実施例１では速度９で端末無線装置３と接近する方向（右方向）で列車１が進んでいる例について記す。したがって、端末無線装置３は最初に集約無線装置４−ａと通信を行い、続けて集約無線装置４−ｂと通信を行なう。

【0021】

（端末無線装置）
端末無線装置３は鉄道電気設備２の付近に設置され、周期的に鉄道電気設備２の状態を計測する。また、集約無線装置４が通信可能距離内に存在する場合は、計測結果である計測データ６０３を含むデータパケット５０１を集約無線装置４へ無線伝送する。（データパケット５０１の構成は後述）

【0022】

端末無線装置３は、端末無線装置は商用電源の供給ができない箇所に設置されることが多い。従って、電池やコンデンサや太陽電池、またはこれらを組み合わせて起動されるために極力省電力化することが要求される。そこで、端末無線装置３はアクティブモードとスリープモードを繰り返す間欠動作を行なう。

【0023】

（アクティブモード）
ここでアクティブモードとは、端末無線装置３の全ての機能が使用できる状態である。

【0024】

（スリープモード）
ここでスリープモードとは、記録部２０２、計測部２０３、無線通信部２０５、センサ２０６を停止させることにより、電池の消耗を防ぐモードのことである。スリープモードであっても、制御部２０１とクロック２０４は動作するので、スリープ時間設定情報７０２に記載される時刻になり次第、アクティブモードへ遷移することが可能である。（スリープ時間設定情報７０２に関しては後述）

【0025】

（集約無線装置）
集約無線装置４は列車１に搭載され、端末無線装置３と通信可能である場合は、端末無線装置３が計測した計測データ６０３を含むデータパケット５０１を受信する。

【0026】

（集約無線装置間距離）
既に記したとおり列車１には複数台の集約無線装置４が搭載されるが、集約無線装置４同士で通信可能エリアが重なる場合、パケットの衝突などによりデータ転送速度が低下する。本実施例では、集約無線装置４−aと集約無線装置４−bの離隔距離は、少なくとも端末無線装置３と集約無線装置４との通信可能距離より離隔することを前提とする。

【0027】

本実施例１では、列車１の最前部に集約無線装置４-ａを、列車１の最後部に集約無線装置４-ｂを搭載している。

【0028】

また、本実施例１では、列車１は速度９で端末無線装置３に接近する方向（右方向）で走行しているものとする。従って端末無線装置３は最初に集約無線装置４-ａと通信可能となるが、距離が離れていくことにより、端末無線装置３と集約無線装置４-ａを通信不可能となる。さらに数秒後に、今度は端末無線装置３と集約無線装置４-ｂが通信可能となる状況を例とする。

【0029】

（データ処理装置）
データ処理装置５は、集約無線装置４が受信したデータパケット５０１を集約し、データベース４０２に記録する機能を有する。

【0030】

また、集約無線装置間距離８（集約無線装置４-ａと集約無線装置４-ｂの距離）と列車速度９から、端末無線装置３が集約無線装置４-ａと通信不可能となってから集約無線装置４-ｂと通信可能となるまでの時刻を推測した後、集約無線装置４を経由して端末無線装置３にスリープ時間設定情報７０２として通知する機能を有する。

【0031】

（端末無線装置の構成）
図２は本実施例１の端末無線装置３の構成を示している。図２に示すとおり、端末無線装置３は、制御部２０１、記録部２０２、計測部２０３、クロック２０４、無線通信部２０５、センサ２０６から構成される。以下、制御部２０１、記録部２０２、計測部２０３、クロック２０４、無線通信部２０５、センサ２０６の各機能について記す。

【0032】

（制御部）
端末無線装置３の制御部２０１は、記録部２０２、計測部２０３、クロック２０４、無線通信部２０５、センサ２０６を制御する機能を有する。制御部２０１の一連の動作については後述する。

【0033】

（記録部）
記録部２０２は、無線局ＩＤ６０１、計測番号６０２と計測データ６０３を記録するためのものである。計測番号６０２と計測データ６０３は、集約無線装置４に伝送が完了するまで記録される。

【0034】

（無線局ＩＤ）
ここで無線局ＩＤ６０１とは、端末無線装置３毎に一意で割り振られた識別番号である。集約無線装置４がデータパケット５０１を受信した際、無線局ＩＤにより送信元を識別することが可能となる。

【0035】

（計測番号）
また計測番号６０２は、端末無線装置３が鉄道電気設備２の状態を計測する度に割り振られる識別番号である。端末無線装置３は、周期的に鉄道電気設備２の状態を計測するが、計測番号６０２により、いつ計測した計測データ６０３なのかを把握することができる。

【0036】

（計測データ）
また計測データ６０３とは、端末無線装置３がセンサ２０６を用いて計測した鉄道電気設備２の状態を含むデータである。

【0037】

（計測部）
端末無線装置３の計測部２０３は、センサ２０６を用いて鉄道電気設備２の状態を計測する機能を有する。計測結果は計測データ６０３として、記録部２０２に保存される。

【0038】

（センサ）
端末無線装置３のセンサ２０６は、鉄道電気設備２の状態を計測するために用いる。ここで記すセンサ２０６は、例えば温度センサであったり、変位センサであってもよく、即ち、鉄道電気設備２の種類により異なる。また図２では、利便上、センサ２０６を１つしか記載していないが、１台の端末無線装置３に複数個のセンサ２０６が接続されていても構わない。

【0039】

（クロック）
端末無線装置３のクロック２０４は、鉄道電気設備２の状態を計測する時刻であるか判定するために用いられる。また、周期的にアクティブモードとスリープモードを繰り返す間欠動作を行なうためにも用いられる。

【0040】

（無線通信部）
端末無線装置３の無線通信部２０５は、集約無線装置４の無線通信部３０５と無線パケット６の受け渡しを行なう機能を有する。ここで図５に示すとおり無線パケット６には、データ要求パケット５００、データパケット５０１、ＡＣＫ応答パケット５０２の３種類がある。以下、データ要求パケット５００、データパケット５０１、ＡＣＫ応答パケット５０２の詳細を記す。

【0041】

（データ要求パケット）
ここでデータ要求パケット５００とは、集約無線装置４の通信可能距離内に端末無線装置３の有無を確認するために、集約無線装置４が周期的に不特定の端末無線装置３に向けて送信するパケットである。データ要求パケット５００を受信した端末無線装置３は、データ要求パケット５００の送信元である集約無線装置４にデータパケット５０１を返答する。

【0042】

既に記したとおり端末無線装置３は間欠動作を行なうため、端末無線装置３と集約無線装置４が通信可能距離内にあっても、端末無線装置３がスリープモード状態のときは、データ要求パケット５００を受信することはできない。従って、端末無線装置３がアクティブモード状態のときにデータ要求パケット５００を受信できるように、集約無線装置４は周期的にデータ要求パケット５００を送信する。

【0043】

データ要求パケット５００には、集約無線装置４ごとに一意で割り振られた無線局ＩＤが記載されている。端末無線装置３がデータ要求パケット５００を受信した際、データ要求パケット５００に記載される無線局ＩＤにより、どの集約無線装置４にデータパケット５０１を返答すればよいか把握することが可能となる。

【0044】

（データパケット）
ここでデータパケット５０１とは、端末無線装置３が計測した鉄道電気設備２の状態を集約無線装置４へ無線伝送するために用いられる。図６に図示すとおり、データパケット５０１は、無線局ＩＤ６０１と、計測番号６０２と、計測データ６０３から構成される。

【0045】

（ＡＣＫ応答パケット）
ここでＡＣＫ応答パケット５０２とは、集約無線装置４が正常にデータパケット５０１を受信したことを、送信元の端末無線装置３に通知するためのパケットである。図７に図示するとおり、ＡＣＫ応答パケット５０２は、データパケット５０１を送信した端末無線装置３の無線局ＩＤ６０１、集約無線装置４-ｂの無線局ＩＤ７０１、スリープ時間設定情報７０２が記載される。

【0046】

（スリープ時間設定情報）
既に記したとおり本実施例１では、速度９で端末無線装置３と接近する方向（右方向）で列車１が進んでいる。したがって、端末無線装置３は最初に集約無線装置４−ａと通信を行い、続けて集約無線装置４−ｂと通信を行なう。ここで端末無線装置３は、集約無線装置４-ａと通信が不可となってから集約無線装置４-ｂと通信可能となるまで、どの集約無線装置とも通信することができないから、端末無線装置３はスリープモードへ遷移することにより電池の消耗を防ぐ。

【0047】

しかしながら端末無線装置３は、集約無線装置４-ａと通信が不可能となってから集約無線装置４-ｂと通信可能となるまでの時間を把握することはできない。従って、データ処理装置５でスリープ時間を記載したスリープ時間設定情報７０２を生成し、端末無線装置３へ伝達する。

【0048】

ここでスリープ時間設定情報７０２とは、端末無線装置３のスリープ時間を制御するための情報であり、集約無線装置４-ａと通信が不可となってから集約無線装置４-ｂと通信可能となるまで推定時間が記載されている。

【0049】

スリープ時間設定情報７０２は、列車速度９と集約無線装置間距離８（集約無線装置４-ａと集約無線装置４-ｂの間の距離）を加味し間欠周期推測部４０６により生成される。（間欠周期推測部４０６の詳細は後述）

【0050】

（集約無線装置の構成）
図３は本実施例１の集約無線装置４の構成例を示している。図３に示すとおり、集約無線装置４は、制御部３０１、記録部３０２、入出力インタフェース３０３、クロック３０４、無線通信部３０５から構成される。以下、制御部３０１、記録部３０２、入出力インタフェース３０３、クロック３０４、無線通信部３０５の各機能について記す。

【0051】

（制御部）
集約無線装置４の制御部３０１は、記録部３０２、入出力インタフェース３０３、クロック３０４、無線通信部３０５を制御する機能を有する。制御部３０１の一連の動作については後述する。

【0052】

（記録部）
記録部３０２は、集約無線装置４がデータパケット５０１を受信した際、データパケット５０１に記載される無線局ＩＤ６０１、計測番号６０２、計測データ６０３を一時的に記録するためのものである。

【0053】

（入出力インタフェース）
集約無線装置４の入出力インタフェース３０３は、データ処理装置５にパケット受信通知信号８００を送信し、さらに通知確認信号９００を受信するために用いられる。

【0054】

（パケット受信通知信号）
ここでパケット受信通知信号８００とは、集約無線装置４がデータ処理装置５にデータパケット５０１を受信した旨を通知するための信号である。

【0055】

図８は、パケット受信通知信号８００の構成を示している。図８に示すとおり、パケット受信通知信号８００は、データパケット５０１の送信元である端末無線装置３の無線局ＩＤ６０１、計測番号６０２、計測データ６０３、パケット受信時刻情報６０１から構成される。

【0056】

（パケット確認信号）
ここでパケット受信通知信号９００とは、データ処理装置５が集約無線装置４にパケット受信通知信号８００を正常に受信した旨を通知するための信号である。

【0057】

図９は、パケット受信通知信号９００の構成を示している。図９に示すとおり、パケット受信通知信号８００は、データパケット５０１の送信元である端末無線装置３の無線局ＩＤ６０１、集約無線装置４-ｂの無線局ＩＤ９０２、集約無線装置４-aの無線局ＩＤ９０３、スリープ時間設定情報６０１から構成される。

【0058】

（クロック）
集約無線装置４のクロック３０４は、データパケット５０１の受信時刻を取得するために用いられる。

【0059】

（無線通信部）
集約無線装置４の無線通信部３０５は、端末無線装置３の無線通信部２０５と無線パケット６の送受信を行なう機能を有する。

【0060】

（ケーブル）
ケーブル７は、データ処理装置５にパケット受信通知信号８００を送信し、さらにデータ処理装置５から通知確認信号９００を受信するためのケーブルであり、有線であっても無線であっても構わない。

【0061】

（データ処理装置の構成）
図４は、本実施例１のデータ処理装置５の構成例を示している。図４に示すとおり、データ処理装置５は、制御部４０１、データベース４０２、入出力インタフェース４０３、列車速度入手部４０４、入力部４０５、間欠周期推測部４０６から構成される。以下、制御部４０１、データベース４０２、入出力インタフェース４０３、列車速度入手部４０４、入力部４０５、間欠周期推測部４０６の各機能について記す。

【0062】

（制御部）
データ処理装置５の制御部４０１は、データベース４０２、入出力インタフェース４０３、列車速度入手部４０４、入力部４０５、間欠周期推測部４０６を制御する機能を有する。制御部４０１の一連の動作については後述する。

【0063】

（データベース４０２）
データ処理装置５のデータベース４０２は、端末無線装置３が計測した計測データ６０３が蓄積される。また、計測データ６０３がどの端末無線装置３から、どのタイミングで計測された計測データ６０３であるか把握可能とするために、端末無線装置３の無線局ＩＤ６０１と計測番号６０２も合わせて蓄積される。

【0064】

（列車速度入手部）
データ処理装置５の列車速度入手部４０４は、列車から列車速度９に関する情報（車速パルスなど）を入手する機能を有する。列車から列車速度９を入手できない場合は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などを用いて列車速度９を求めても良い。

【0065】

（間欠周期設定部）
データ処理装置５の間欠周期推測部４０６は、列車速度入手部４０４により取得した列車速度９と集約無線装置間距離８（集約無線装置４-ａと集約無線装置４-ｂの間の距離）から、端末無線装置３が集約無線装置４-ｂと通信が不可となってから集約無線装置４-ａと通信可能となるまでの時間（以下、スリープ時間設定情報７０２と記す）を推測する機能を有する。

【0066】

（スリープ時間設定情報の推測）
スリープ時間Ｔの推測式例を式１に示す。

【0067】

【数1】

ここで、Ｔ：スリープ時間、Ｌ：集約無線装置間距離８、ｖ：列車速度である。

【0068】

（入出力インタフェース）
データ処理装置５の入出力インタフェース４０３は、集約無線装置４が通知したパケット受信通知信号８００を受信する機能を有する。

【0069】

（入力部）
データ処理装置５の入力部４０５は、ユーザが集約無線装置間距離８（集約無線装置４-ａと集約無線装置４-ｂの間の距離）を入力するためのもので、キーボードなどや音声入力が用いられる。

【0070】

（ケーブル）
ケーブル７は、集約無線装置４がデータ処理装置５にパケット受信通知信号８００を通知するためのケーブルである。

【0071】

（端末無線装置３の一連の動作）
図１０は端末無線装置３の一連の動作について示している。これらの動作は、制御部２０１が、記録部２０２、計測部２０３、クロック２０４、無線通信部２０５、センサ２０６の各機能を制御することにより動作する。

【0072】

本実施例１では、速度９で端末無線装置３と接近する方向（右方向）で列車１が進んでいる例について記す。したがって、端末無線装置３は最初に集約無線装置４−ａと通信を行い、続けて集約無線装置４−ｂと通信を行なう。

【0073】

（Ｓ１００１）
制御部２０１は、クロック２０４から時刻情報を読み込み、鉄道電気設備２の状態を計測する時刻であるか判定する。ここで、予め決められた計測する時刻であると判定した場合、計測部２０３に計測指示を通知する。

【0074】

（Ｓ１００２）
計測部２０３は、センサ２０６を用いて鉄道電気設備２の状態を計測する。ここで計測結果は、計測データ６０３として記録部２０２に記録される。

【0075】

（Ｓ１００３）
制御部２０１は計測番号６０２の更新を行なう。計測番号６０２は、記録部２０２に記録される。

【0076】

（Ｓ１００４）
集約無線装置４-aが送信するデータ要求パケット５００を受信したしたかどうか判定する。

【0077】

（Ｓ１００５）
データ要求パケット５００を受信したと判定した場合は、データ要求パケット５００から無線局ＩＤを抽出し、送信元の集約無線装置４へデータパケット５０１を返答する。

【0078】

（Ｓ１００６）
集約無線装置４からＡＣＫ応答パケット５０２を受信したかどうか判定する。ここでＡＣＫ応答パケット５０２とは、集約無線装置４が正常にデータパケット５０１を受信したことを、送信元の端末無線装置３に通知するためのパケットである。

【0079】

（Ｓ１００７）
ＡＣＫ応答パケット５０２を受信したと判定した場合は、続けて送る計測データ６０３があるかどうか判定する。続けて送る計測データ６０３がある場合は、集約無線装置４-aに向けてデータパケット５０１を送信する。

【0080】

（Ｓ１００８）
ＡＣＫ応答パケット５０２に記載されるスリープ時間設定情報７０２を抽出する。

【0081】

（Ｓ１００９）
スリープ時間設定情報７０２を基に、スリープ時間を設定する。

【0082】

（Ｓ１０１０）
スリープモードへ遷移する。

【0083】

（Ｓ１０１１）
定期的にクロック２０４を参照し、アクティブモードへ遷移する時刻であるか判定する。

【0084】

（Ｓ１０１２）
アクティブモードへ遷移する時刻であると判定した場合は、アクティブモードへ遷移する。

【0085】

（Ｓ１０１３）
データパケット５０１の送信先を集約無線装置４−aから集約無線装置４−ｂへ変更する。

【0086】

端末無線装置３は、ＡＣＫ応答パケット５０２の集約無線装置４-ｂの無線局ＩＤ７０１により、集約無線装置４−aの次にデータパケット５０１を送るべき集約無線装置を既知である。

【0087】

（集約無線装置４-aの一連の動作）
図１１は本実施例１における集約無線装置４-aの一連の動作について示している。これらの動作は、制御部３０１が、記録部３０２、入出力インタフェース３０３、クロック３０４、無線通信部３０５を制御することにより動作する。

【0088】

（Ｓ１１０１）
集約無線装置４-aの制御部３０１は、データ要求パケット５００を送信する時刻であるかクロック３０４で判定する。

【0089】

（Ｓ１１０２）
集約無線装置４-aの無線通信部３０５から、不特定の端末無線装置３に向けてデータ要求パケット５００を送信する。

【0090】

（Ｓ１１０３）
端末無線装置３からデータパケット５０１を受信したか判定する。

【0091】

データパケット５０１を受信した場合は、集約無線装置４-aと通信可能距離内に端末無線装置３の存在がある場合である。データ要求パケット５００を受信した端末無線装置３はデータパケット５０１を返答する。

【0092】

（Ｓ１１０４）
端末無線装置３からデータパケット５０１を受信した場合は、クロック３０４により受信時刻を取得する。受信時刻は、パケット受信時刻情報６０１として記録部３０２に記録される。

【0093】

（Ｓ１１０５）
パケット受信通知信号８００を生成した後、データ処理装置５にパケット受信通知信号８００を通知する。

【0094】

（Ｓ１１０６）
データ処理装置５から通知確認信号９００を受信する。ここで、通知確認信号９００とは、端末無線装置３の間欠動作の設定情報であるスリープ時間設定情報７０２が記載された信号である。

【0095】

データ処理装置５は、集約無線装置４-ａと集約無線装置４-ｂの間の距離８と列車速度９から、端末無線装置３が集約無線装置４-ａと通信不可能となってから集約無線装置４-ｂと通信可能となるまでの時刻を推測した後、端末無線装置３にスリープ時間設定情報７０２として通知する。

【0096】

（Ｓ１１０７）
受信した通知確認信号９００からスリープ時間設定情報７０２を抽出した後、ＡＣＫ応答パケット５０２を生成する。無線通信部３０５から端末無線装置３に向けてＡＣＫ応答パケット５０２を送信する。

【0097】

ここでＡＣＫ応答パケット５０２とは、集約無線装置４が正常にデータパケット５０１を受信したことを、送信元の端末無線装置３に通知するためのパケットである。ＡＣＫ返答１５には、スリープ時間設定情報７０２が記載される。

【0098】

（データ処理装置５の一連の動作）
図１２は本実施例１におけるデータ処理装置５の一連の動作について示している。これらの動作は、制御部４０１が、データベース４０２、入出力インタフェース４０３、列車速度入手部４０４、入力部４０５、間欠周期推測部４０６の各機能を制御することにより動作する。

【0099】

（Ｓ１２０１）
データ処理装置５は、集約無線装置４からパケット受信通知信号８００の通知を受けるまで待機する。ここでパケット受信通知信号８００とは、集約無線装置４がデータ処理装置５にデータパケット５０１を受信した旨を通知するための信号である。図６は、パケット受信通知信号８００の構成を示している。図６に示すとおり、パケット受信通知信号８００は、データパケット５０１の送信元である端末無線装置３の無線局ＩＤ６０１、計測番号６０２、計測データ６０３、パケット受信時刻情報６０１から構成される。

【0100】

（Ｓ１２０２）
集約無線装置４からパケット受信通知信号８００を受信した場合、パケット受信通知信号８００の無線局ＩＤ６０１、計測番号６０２、計測データ６０３を抽出し、これらをデータベース４０２に蓄積する。

【0101】

（Ｓ１２０３）
パケット受信通知信号８００からパケット受信時刻情報６０１を抽出し、さらに列車速度入手部４０４から現時点の列車速度９を取得する。

【0102】

次に間欠周期推測部４０６により、集約無線装置４-ｂと通信が不可となった際に、集約無線装置４-ａと通信可能となる時刻を推測する。ここで推測した結果は、スリープ時間設定情報７０２とする。

【0103】

（Ｓ１２０４）
スリープ時間設定情報７０２を記載した通知確認信号９００を生成した後、集約無線装置４に送信する。

【0104】

集約無線装置４-ａは通知確認信号９００を受信（Ｓ１２０５）した後、通知確認信号９００を基にＡＣＫ応答パケット５０２を生成し端末無線装置３にＡＣＫ応答パケット５０２を送信（Ｓ１２０６）する。

【0105】

ＡＣＫ応答パケット５０２を受信した端末無線装置３は、ＡＣＫ応答パケット５０２からスリープ時間設定情報７０２を抽出することにより、集約無線装置４-ｂと通信が不可となってから、集約無線装置４-ａと通信可能となる時刻を把握することが可能となる。

【0106】

（補足）
上記実施例１の構成では、図１に示すとおり集約無線装置４とデータ処理装置５が分離されているが、集約無線装置４内にデータ処理装置５の機能があっても良い。

【0107】

（効果）
上記実施例１の構成では、列車１に搭載する集約無線装置４−aと集約無線装置４−bの離隔距離を、少なくとも端末無線装置３と集約無線装置４との通信可能距離より離隔することにより集約無線装置同士のパケットの衝突を避けるようにした。また、最初に端末無線装置と集約無線装置４−aが通信を行なわせ、端末無線装置と集約無線装置４−aが通信を行なうことが不可能となった場合、続けて端末無線装置と集約無線装置４−bで通信することにより、より確実なデータ通信を行なうことが可能となった。

【0108】

また端末無線装置３は、集約無線装置４-ａと通信が不可となってから集約無線装置４-ｂと通信可能となるまで、どの集約無線装置とも通信することができないから、端末無線装置３はスリープモードへ遷移することにより電池の消耗を防ぐ。しかしながら端末無線装置３は、集約無線装置４-ａと通信が不可となってから集約無線装置４-ｂと通信可能となるまでの時間を把握することはできない。従って、データ処理装置５でスリープ時間を記載したスリープ時間設定情報７０２を生成し、端末無線装置３へ伝達する方法について記した。

【0109】

さらにＡＣＫ応答パケット５０２には、集約無線装置４-ｂの無線局ＩＤ７０１が記載されているので、端末無線装置３は集約無線装置４−aの次にデータパケット５０１を伝送する集約無線装置を把握することが可能であり、スリープ状態からアクティブ状態に遷移後、リンク接続等の処理を行うことなく、直ちに集約無線装置４−ｂへデータパケット５０１を伝送することが可能となる。

【実施例2】

【0110】

＜実施例２の構成＞
実施例２では、端末無線装置３に集約無線装置間距離８と列車速度９を伝達することにより、端末無線装置３自身が集約無線装置４-ｂと通信が不可となってから集約無線装置４-ａと通信可能となるまでの時刻を推定する方法について記す。

【0111】

（端末無線装装置の構成）
端末無線装置３の構成を図１３に示す。図１３に示すとおり、端末無線装置３は、制御部２０１、記録部２０２、計測部２０３、クロック２０４、無線通信部２０５、センサ２０６、間欠周期推測部１３０１から構成される。記録部２０２、計測部２０３、クロック２０４、無線通信部２０５、センサ２０６に関しては、実施例１で記した機能と同様の機能であでるので説明を省略する。

【0112】

（制御部２０１）
制御部２０１は、記録部２０２、計測部２０３、クロック２０４、無線通信部２０５、センサ２０６、間欠周期推測部１３０１を制御する機能を有する。

【0113】

（間欠周期推測部）
間欠周期推測部１３０１は、ＡＣＫ応答パケット１５００に記載される列車速度情報１５０１、集約無線装置間距離情報１５０２から端末無線装置３のスリープ時間を決定する。（ＡＣＫ応答パケット１５００の詳細は後述）

【0114】

（スリープ時間の推測）
間欠周期推測部１３０１は、列車速度９と集約無線装置間距離８（集約無線装置４-ａと集約無線装置４-ｂの間の距離）から、集約無線装置４-aと通信が不可となってから集約無線装置４-bと通信可能となるまでの時刻を推測する機能を有する。ここでスリープ時間Ｔの推測式例は式１と同じである。

【0115】

（集約無線装置の構成）
集約無線装置４は、上記実施例１で記したものと同一の構成であるから省略する。

【0116】

（データ処理装置の構成）
データ処理装置５の構成を図１４に示す。図１４に示すとおりデータ処理装置５は、制御部４０１、データベース４０２、入出力インタフェース４０３、列車速度入手部４０４、入力部４０５から構成される。データ処理装置５は、制御部４０１、データベース４０２、入出力インタフェース４０３、列車速度入手部４０４、入力部４０５の各機能は、上記実施例１と同様であるので省略する。

【0117】

（データ要求パケット５００）
集約無線装置４の通信可能距離内に端末無線措置３の有無を確認するために、周期的に集約無線装置４が端末無線装置３に向けて送信する。データ要求パケット５００を受信した端末無線装置３は、データ要求パケット５００の送信元である集約無線装置４にデータパケット５０１を返答する。データ要求パケット５００の構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。

【0118】

（データパケット）
データパケット５０１は、端末無線装置３が計測した鉄道電気設備２の状態を集約無線装置４へ無線伝送するために用いられる。データパケット５０１の構成は、上記実施例１と同様であるため説明を省略する。

【0119】

（パケット受信通知信号）
データパケット５０１を受信した集約無線装置４-ａは、データ処理装置５へパケット受信通知信号８００を通知する。パケット受信通知信号８００の構成は、上記実施例１と同様であるため説明を省略する。

【0120】

（通知確認信号）
集約無線装置４-ａが送信したパケット受信通知信号８００を受信したデータ処理装置５は、計測データ６０３をデータベース４０２へ蓄積した後、集約無線装置４-ａに通知確認信号１６００を返答する。通知確認信号１６００の構成を図１６に示す。図１６に示すとおり、通知確認信号１６００は、端末無線装置３の無線局ＩＤ６０１、集約無線装置４-ｂの無線局ＩＤ７０１、列車速度情報１５０１、集約無線装置間距離情報１５０２から構成される。

【0121】

ここで列車速度情報１５０１は、列車速度入手部４０４により取得した列車速度９に関する情報が記載される。

【0122】

また集約無線装置間距離情報１５０２は、入力部４０５により予めユーザが集約無線装置間距離８を入力しておいた情報を用いる。

【0123】

（ＡＣＫ応答パケット）
通知確認信号１６００を受信した集約無線装置４-ａは、ＡＣＫ応答パケット１５００を端末無線装置へ伝達する。

【0124】

ＡＣＫ応答パケット１５００の構成を図１５に示す。図１５に示すとおり、パケット受信通知信号１５００は、端末無線装置３の無線局ＩＤ６０１、集約無線装置４-ｂの無線局ＩＤ７０１、列車速度情報１５０１、集約無線装置間距離情報１５０２から構成される。

【0125】

（端末無線装置３の一連の動作）
図１７は端末無線装置３の一連の動作について示している。これらの動作は、制御部２０１が、記録部２０２、計測部２０３、クロック２０４、無線通信部２０５、センサ２０６、間欠周期推測部１３０１の各機能を制御することにより行われる。

【0126】

（Ｓ１７０１）
制御部２０１は、クロック２０４から時刻情報を読み込み、鉄道電気設備２の状態を計測する時刻であるか判定する。ここで、予め決められた計測する時刻であると判定した場合、計測部２０３に計測指示を通知する。

【0127】

（Ｓ１７０２）
計測部２０３は、センサ２０６を用いて鉄道電気設備２の状態を計測する。ここで計測結果は、計測データ６０３として記録部２０２に記録される。

【0128】

（Ｓ１７０３）
制御部２０１は計測番号６０２の更新を行なう。計測番号６０２は、記録部２０２に記録される。ここで計測番号６０２とは、端末無線装置３が鉄道電気設備２の状態を計測する度に割り振られる識別番号である。計測番号６０２により、いつ計測した計測データ６０３なのかを把握することができる。

【0129】

（Ｓ１７０４）
集約無線装置４が送信するデータ要求パケット５００を受信したしたかどうか判定する。

【0130】

（Ｓ１７０５）
データ要求パケット５００を受信したと判定した場合は、データ要求パケット５００から集約無線装置４の無線局ＩＤを抽出し、送信元の集約無線装置４へデータパケット５０１を返答する。

【0131】

（Ｓ１７０６）
集約無線装置４からＡＣＫ応答パケット１５００を受信したかどうか判定する。

【0132】

（Ｓ１７０７）
ＡＣＫ応答パケット１５００を受信したと判定した場合は、続けて送る計測データ６０３があるかどうか判定する。続けて送る計測データ６０３がある場合は、データパケット５０１を送信する。

【0133】

（Ｓ１７０８）
ＡＣＫ応答パケット１５００に記載される列車速度情報１５０１、集約無線装置間距離情報１５０２を抽出する。

【0134】

（Ｓ１７０９）
間欠周期推測部１３０１により、スリープ時間を推測する。ここで間欠周期推測部１３０１は、列車速度情報１５０１、集約無線装置間距離情報１５０２からスリープ時刻を推測する。

【0135】

（Ｓ１７１１）
スリープ時間をセットする。

【0136】

（Ｓ１７１２）
定期的にクロック２０４を参照し、アクティブモードへ遷移する時刻であるか判定する。

【0137】

（Ｓ１７１３）
アクティブモードへ遷移する時刻であると判定した場合は、アクティブモードへ遷移する。

【0138】

（Ｓ１７１４）
データパケット５０１の送信先を集約無線装置４−aから集約無線装置４−ｂへ変更する。

【0139】

端末無線装置３は、ＡＣＫ応答パケット１５００の集約無線装置４-ｂの無線局ＩＤ７０１により、集約無線装置４−aの次にデータパケット５０１を送るべき集約無線装置を既知である。

【0140】

（集約無線装置４の一連の動作）
図１８は本実施例２における集約無線装置４の一連の動作について示している。これらの動作は、制御部３０１が、記録部３０２、入出力インタフェース３０３、クロック３０４、無線通信部３０５を制御することにより行われる。

【0141】

（Ｓ１８０１）
制御部３０１は、データ要求パケット５００を送信する時刻であるかクロック３０４で判定する。

【0142】

（Ｓ１８０２）
無線通信部３０５からデータ要求パケット５００を送信する。

【0143】

（Ｓ１８０３）
集約無線装置４と通信可能距離内に端末無線装置３がある場合、データ要求パケット５００を受信した端末無線装置３はデータパケット５０１を返答する。そこで集約無線装置４は、端末無線装置３からデータパケット５０１を受信したか判定する。

【0144】

（Ｓ１８０４）
端末無線装置３からデータパケット５０１を受信した場合は、クロック３０４により受信時刻を取得する。受信時刻は、パケット受信時刻情報６０１として記録部３０２に記録される。

【0145】

（Ｓ１８０５）
パケット受信通知信号８００を生成した後、データ処理装置５にパケット受信通知信号８００を通知する。ここでパケット受信通知信号８００とは、集約無線装置４がデータ処理装置５にデータパケット５０１を受信した旨を通知するための信号である。

【0146】

図６は、パケット受信通知信号８００の構成を示している。図６に示すとおり、パケット受信通知信号８００は、データパケット５０１の送信元である端末無線装置３の無線局ＩＤ６０１、計測番号６０２、計測データ６０３、パケット受信時刻情報６０１から構成される

【0147】

（Ｓ１８０６）
データ処理装置５から通知確認信号１６００を受信する。ここで、通知確認信号１６００とは、端末無線装置３の間欠動作の設定情報であるスリープ時間設定情報７０２が記載された信号である。

【0148】

データ処理装置５は、集約無線装置４-ａと集約無線装置４-ｂの距離８と列車速度９から、端末無線装置３が集約無線装置４-ａと通信不可能となってから集約無線装置４-ｂと通信可能となるまでの時刻を推測した後、端末無線装置３にスリープ時間設定情報７０２として通知する。

【0149】

（Ｓ１８０７）
受信した通知確認信号１６００からスリープ時間設定情報７０２を抽出した後、ＡＣＫ応答パケット５０２を生成する。無線通信部３０５から端末無線装置３に向けてＡＣＫ応答パケット５０２を送信する。

【0150】

ここでＡＣＫ応答パケット５０２とは、集約無線装置４が正常にデータパケット５０１を受信したことを、送信元の端末無線装置３に通知するためのパケットである。ＡＣＫ返答１５には、スリープ時間設定情報７０２が記載される。

【0151】

（データ処理装置５の一連の動作）
図１９は本実施例２におけるデータ処理装置５の一連の動作について示している。これらの動作は、制御部４０１が、データベース４０２、入出力インタフェース４０３、列車速度入手部４０４、入力部４０５、間欠周期推測部４０６の各機能を制御することにより動作する。

【0152】

（Ｓ１９０１）
データ処理装置５は、集約無線装置４からパケット受信通知信号８００の通知を受けるまで待機する。

【0153】

（Ｓ１９０２）
集約無線装置４からパケット受信通知信号８００を受信した場合、パケット受信通知信号８００の無線局ＩＤ６０１、計測番号６０２、計測データ６０３を抽出し、データベース４０２に蓄積する。

【0154】

（Ｓ１９０３）
通知確認信号１６００を生成した後、集約無線装置４に送信する。

【0155】

ここで通知確認信号１６００に記載される列車速度情報１５０１は、列車速度入手部４０４により取得する。

【0156】

（補足）
以上の実施例２の構成では、図１に示すとおり集約無線装置４とデータ処理装置５が分離されているが、しかしながら、本発明ではこれに限定されることなく、集約無線装置４内にデータ処理装置５の機能があっても良い。

【符号の説明】

【0157】

１…列車、２…鉄道電気設備、３…端末無線装置、４…集約無線装置、５…データ処理装置、６…無線パケット、７…ケーブル、８…集約無線装置４-ａと集約無線装置４-ｂの距離、９…列車速度、２０１…制御部、２０２…記録部、２０３…計測部、２０４…クロック、２０５…無線通信部、２０６…センサ２０６、２０７…ケーブル、２０８…信号配線、３０１…制御部、３０２…記録部、３０３…出力インタフェース、３０４…クロック、３０５…無線通信部、３０６…信号配線、４０１…制御部、４０２…データベース、４０３…入出力インタフェース、４０４…列車速度入手部、４０５…入力部、４０６…間欠周期推測部、４０７…信号配線、５００…データ要求パケット、５０１…データパケット、５０２…ＡＣＫ応答パケット、６０１…無線端末装置３の無線局ＩＤ、６０２…計測番号、
６０３…計測データ、７０１…集約無線装置４-ｂの無線局ＩＤ、７０２…スリープ時間設定情報、８００…パケット受信通知信号、８０１…パケット受信時刻情報、９００…通知確認信号、１３０１…間欠周期算出部、１５００…ＡＣＫ応答パケット、１５０１…列車速度情報、１５０２…集約無線他装置間距離情報。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】