特許 6564260 車両監視システム

(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】6564260

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】車両監視システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20190808BHJP

   B61L 25/04 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   B60L3/00 Q

   B61L25/04

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-133801(P2015-133801)

(22)【出願日】2015年7月2日

(65)【公開番号】特開2017-17904(P2017-17904A)

(43)【公開日】2017年1月19日

【審査請求日】2018年6月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004651

【氏名又は名称】日本信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 崇人

(72)【発明者】

【氏名】水沼 正文

【審査官】 今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１３８９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６５０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３０１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２１９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２９９２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１２５２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１５０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０３０６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２７７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０３６９１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６１Ｌ ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

連結車両の複数の台車に設置され、センサで検知した台車の情報を処理して車両または軌道の異常を検知する従局と、該従局と無線マルチホップネットワークで結合される主局とを備え、
各従局における台車の情報と異常を検知したときの異常情報を、複数の従局を経由して主局に集約して記録し、
異常を検知した従局以降の従局のキャリアセンス時間を順次短くし、隣接する従局の台車の情報より前に異常情報を伝送する、車両監視システム。

【請求項2】

前記主局は、車両の車上に設置され、前記各従局から受信した前記台車の情報を記録し、前記各従局にデータ送信周期を指示する周期情報を送信するように構成され、蓄積された前記台車の情報の量が多い従局のデータ送信周期を長くし、蓄積された前記台車の情報の量が少ない従局のデータ送信周期を短くする、請求項１に記載の車両監視システム。

【請求項3】

前記センサは、車輪にかかった輪重及び横圧を車両側で測定して軌道の状態を監視するための輪重センサ及び横圧センサと、車軸の温度を監視するための温度センサと、台車の振動を監視するための加速度センサとを含む、請求項１または２に記載の車両監視システム。

【請求項4】

前記複数の従局は、前記輪重センサ及び横圧センサと、この輪重センサ及び横圧センサで検知した情報を処理する軌道用処理装置と、該軌道用処理装置による処理結果を送信し、前記主局からの周期情報を受信する軌道用無線機とを備える軌道監視装置と、
前記温度センサと、前記加速度センサと、これら温度センサと加速度センサで検知した情報を処理する車両用処理装置と、該車両用処理装置による処理結果を送信し、前記主局からの周期情報を受信する車両用無線機とを備える複数の車両監視装置とを含む、請求項３に記載の車両監視システム。

【請求項5】

前記軌道監視装置は、他の従局を経由せずに主局へ伝送できる距離以内の台車に設置され、前記輪重センサ及び横圧センサで検知した輪重及び横圧から算出した脱線係数データを前記軌道用無線機で前記主局に送信し、
前記複数の車両監視装置は、複数の台車に設置され、前記温度センサと前記加速度センサから得た温度データと加速度データを前記車両用無線機で送信する、請求項４に記載の車両監視システム。

【請求項6】

前記脱線係数データ、前記温度データ及び前記加速度データの各々の閾値を予め設定可能に構成され、前記閾値を超えた場合に前記各従局の軌道用無線機または車両用無線機から異常情報を発報する、請求項５に記載の車両監視システム。

【請求項7】

前記車両用無線機は、前記従局間の距離の少なくとも２倍の距離に対してデータの送受信が可能であり、前記主局は同一のデータを受け取った場合に重複しているデータを破棄する、請求項４乃至６いずれか１項に記載の車両監視システム。

【請求項8】

前記従局から前記主局に伝送されるデータがパケットのデータ構造を有し、該パケットはネットワークＩＤ、送信アドレス、受信アドレス、実データ、タイムスタンプ及び異常判断フラグを含み、前記実データは前記脱線係数データ、前記温度データ及び前記加速度データの少なくとも１つである、請求項５乃至７いずれか１項に記載の車両監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両のような連結車両の台車に各種のセンサを取り付け、これらセンサからの情報に基づいて車両と軌道の状況を監視する車両監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、列車の車両監視システムにおいて、台車に取り付けたセンサで検知したデータは、有線通信により車上へ集約し、データを連続的に収集している。ところが、台車と車上とが有線で接続されていると、保守点検において車体と台車を切り離す際に、ケーブルの取り外しが必要になる。また、点検後に車体と台車を組み合わせる際には、ケーブルを取り回す必要があり、保守の効率が低下する。
そこで、例えば特許文献１には、台車に取り付けたセンサのデータを無線通信により車上に送る技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００９−５２１９０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術では間欠的な無線通信によってデータの収集が行われるため、列車の１編成全体に対して連続的にデータの集約を行うことが難しい、という課題がある。

【0005】

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、保守性を向上しつつ、連結車両の１編成全体に対して連続的にデータの集約を行うことができる車両監視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】

【0006】

本発明の車両監視システムは、連結車両の複数の台車に設置され、センサで検知した台車の情報を処理して車両または軌道の異常を検知する従局と、該従局と無線マルチホップネットワークで結合される主局とを備え、各従局における台車の情報と異常を検知したときの異常情報を、複数の従局を経由して主局に集約して記録し、異常を検知した従局以降の従局のキャリアセンス時間を順次短くし、隣接する従局の台車の情報より前に異常情報を伝送する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、主局と複数の従局とをマルチホップ無線ネットワークで結合することにより、保守点検において車両と台車を自由に切り離すことができ、組み合わせる際にはケーブルの取り回しが不要であるので保守性を向上できる。また、複数の台車に設置したセンサのデータを複数の従局でそれぞれ収集し、各従局を順次経由して主局に伝送して記録することで、列車の１編成全体に対して連続的にデータの集約を行うことができる。しかも、従局で異常が検知された場合に、当該従局のキャリアセンス時間を短くし、隣接する従局の台車の情報より前に異常情報を伝送することで、異常が発生した従局の情報を優先して主局に報知できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る車両監視システムの概略構成図である。

【図2】図１の車両監視システムにおける主局の構成例を示すブロック図である。

【図3】図１の車両監視システムにおいて温度、加速度及び脱線係数データを伝送する従局の構成例を示すブロック図である。

【図4】図１の車両監視システムにおいて温度及び加速度データを伝送する従局の構成例を示すブロック図である。

【図5】図１の車両監視システムにおける各従局から主局へのデータ伝送を示す概略図である。

【図6】主局から従局へ伝送されるパケットのデータ構造と、従局から主局へ伝送されるパケットのデータ構造を示す模式図である。

【図7】図１の車両監視システムにおける脱線係数データの伝送を示す概略図である。

【図8】図７に示した脱線係数データの送信動作を示すフローチャートである。

【図9】図１の車両監視システムにおける温度及び加速度データの伝送を示す概略図である。

【図10】図９に示した温度及び加速度データの送信動作を示すフローチャートである。

【図11】図１０における異常情報送信サブルーチンのフローチャートである。

【図12】図１０における通常データ送信サブルーチンのフローチャートである。

【図13】従局において温度または加速度データの異常が検出された場合に、異常情報の送信動作を示す模式図である。

【図14】図１３における異常情報と台車の情報の伝送動作について説明するための模式図である。

【図15】主局によるデータ受信動作を示すフローチャートである。

【図16】図１５におけるデータ重複判定サブルーチンのフローチャートである。

【図17】データ送信周期の制御による従局間のデータ量の均一化について説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。
本実施形態に係る車両監視システムは、連結車両、例えば列車に適用されるもので、図１に示す如く、主局ＭＳと複数の従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…とが無線マルチホップネットワークで結合されて構成される。主局ＭＳは、例えば先頭車両Ｔ１の運転台に設置され、従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…は、車両Ｔ１，Ｔ２，…の台車Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，…にそれぞれ設置される。

【0010】

各従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…は、センサで検知した台車Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，…の情報を無線送信すると共に、これら台車の情報を処理し、車両Ｔ１，Ｔ２，…または軌道ＲＬの異常を判定して異常情報を無線送信する。主局ＭＳは、各従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…における台車Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，…の情報と異常情報を、無線マルチホップネットワークにより複数の従局を経由して受信し、集約して記録するようになっている。

【0011】

なお、各従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…から主局ＭＳに直接無線で通信することも考えられるが、このような強い電波の使用は電波法で規制を受けるため、本実施形態では規制を受けない弱い電波を使用し、複数の従局を経由して通信を行うようにしている。

【0012】

主局ＭＳは、図２に示すように、制御・処理装置１、無線モデム（無線機）２及び電源部３等が無線筐体４に収められて車上に設置される。無線筐体４の外部の車両下部には速度計６、車上にはＧＰＳ７、携帯電話モデム８及び電源９等が設けられる。無線モデム２、ＧＰＳ７及び携帯電話モデム８にはそれぞれ、アンテナ２ａ，７ａ，８ａ，８ｂが接続されている。そして、電源９から電源部３を介して各機器や各装置に電力を供給するようになっている。

【0013】

制御・処理装置１には、半導体メモリ等の記憶装置を備えた記録部５が内蔵されている。この記録部５には、各台車Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，…の情報と異常を検知したときの異常情報に加え、速度計６からの速度情報及びＧＰＳ７からの位置情報も対応づけて記録される。記録部５に記録された情報は、携帯電話モデム８から携帯電話網を通じて地上装置に伝送される。本例では、記録部５として制御・処理装置１内の記憶装置を用いているが、他の様々な記録装置を用いることができる。

【0014】

図３に示す従局ＳＳ１は、温度、加速度及び脱線係数データを主局ＭＳに伝送するものである。この従局ＳＳ１は、他の従局を経由せずに直接的に主局ＭＳへ伝送できる距離以内の台車に設置され、列車の１編成に対して１つの台車のみに設けられる。ここでは、主局ＭＳに最も近い台車Ｂ１に設けられた例を示している。

【0015】

従局ＳＳ１は、制御・処理装置１１、無線モデム（車両用無線機）１２、無線モデム（軌道用無線機）１３、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１４、電源部１５及びバッテリ１６等が無線筐体１７に収められて台車Ｂ１に設置されている。台車枠ＢａのコイルばねＢｂ近傍には加速度センサ１８が設けられ、軸箱Ｂｃには温度センサ１９が設けられ、輪軸にはＰ／Ｑセンサ（横圧センサ及び輪重センサ）２０が設けられている。

【0016】

各センサ１８〜２０の出力（アナログ信号）は、無線筐体１７に設けられたコネクタ２１を介してＡ／Ｄコンバータ１４に入力される。各センサ１８〜２０のデータは、Ａ／Ｄコンバータ１４でアナログ／デジタル変換され、制御・処理装置１１でデータ処理される。制御・処理装置１１は、Ｐ／Ｑセンサ２０で検知した情報を処理する軌道用処理装置と、温度センサと加速度センサで検知した情報を処理する車両用処理装置の両方の機能を持っている。ここでは、制御・処理装置１１を軌道用と車両用に用いているが、それぞれに専用の制御・処理装置１１を設けても良い。

【0017】

制御・処理装置１１の処理結果は、当該制御・処理装置１１に内蔵された半導体メモリ等の記憶装置を備えた一時記録部２２に記録される。無線モデム１２，１３は、主局ＭＳからデータ送信を行う周期を指示する周期情報を受信し、制御・処理装置１１による処理結果を送信する。すなわち、主局ＭＳで従局ＳＳ１のデータ送信タイミングをスケジューリングしており、従局ＳＳ１は主局ＭＳでスケジューリングされた周期情報に基づいてデータの伝送を行う。

【0018】

一時記録部２２に記録された温度及び加速度データは、周期情報で指示されたデータ送信周期で、無線モデム１２からアンテナ１２ａを介して送信される。また、Ｐ／Ｑセンサ２０の出力から制御・処理装置１１で算出された脱線係数データは、主局ＭＳからの周期情報で指示されたデータ送信周期で、無線モデム１３からアンテナ１３ａを介して送信される。

【0019】

本例では、従局ＳＳ１の動作に必要な電力は、車軸発電機２３で賄うようになっており、車軸発電機２３で発電した電力を電源部１５を介して各機器や各装置に供給する。車両Ｔ１，Ｔ２，…の停止時や低速走行時等に、車軸発電機２３による発電量が不足する場合には、バッテリ１６から電力を供給して補う。一方、車軸発電機２３の発電量に余裕がある場合には、電源部１５を介してバッテリ１６を充電しておく。

【0020】

加速度センサ１８は台車Ｂ１の振動を監視するためのもので、温度センサ１９は車軸温度の監視を行うためのものである。Ｐ／Ｑセンサ２０は、車輪にかかった輪重及び横圧を車両側で測定して軌道ＲＬの状態を監視するためのもので、制御・処理装置１１で輪重と横圧から脱線係数を算出する。そして、従局ＳＳ１から主局ＭＳには、温度及び加速度データと脱線係数データの２種類のデータを送信する。

【0021】

温度及び加速度データと脱線係数データは、サンプリング周期や１サンプリング当たりのデータ量が異なる。また、脱線係数データは、ほぼリアルタイムに主局ＭＳに記録させる必要がある。このため、脱線係数データの伝送と温度及び加速度データの伝送を一台の無線機で行うと割り込み等が頻繁に発生する虞がある。そこで、２台の無線モデム１２，１３を使い、温度及び加速度データを無線モデム１２からアンテナ１２ａを介して送信し、脱線係数データを無線モデム１３からアンテナ１３ａを介して送信するようにしている。

【0022】

図４に示す従局ＳＳ２は、温度データと加速度データを、従局ＳＳ１を経由して主局ＭＳに伝送するもので台車Ｂ２に設置される。ここでは、従局ＳＳ２を代表的に示すが、１編成の各台車Ｂ３，Ｂ４，…に設けられる従局ＳＳ３，ＳＳ４，…も同様に構成されており、無線マルチホップネットワークにより、順次前段の従局へ温度及び加速度データを伝送し、主局ＭＳに集約するようになっている。

【0023】

従局ＳＳ２は、従局ＳＳ１における無線モデム１３、アンテナ１３ａ及びＰ／Ｑセンサ２０を除去した構成である。この従局ＳＳ２のデータ送信タイミングは、主局ＭＳでスケジューリングされ、スケジューリングされた周期情報に基づいて温度及び加速度データの送信を行う。
他の基本的な構成は従局ＳＳ１と同様であるので、同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

【0024】

次に、上記のような構成の車両監視システムにおけるデータ伝送について説明する。説明を簡単にするために従局が６局であると仮定すると、図５に模式的に示すように、各従局ＳＳ１〜ＳＳ６から主局ＭＳへのデータ伝送には、２つの無線チャネルが用いられる。第１の無線チャネルは、従局ＳＳ１から主局ＭＳへ脱線係数データを送信するものであり、主局ＭＳに隣接した台車Ｂ１のみを対象とする。第２の無線チャネルは、各従局ＳＳ６，ＳＳ５，…から温度及び加速度データを順次前段の従局へ送信するもので、全ての台車を対象とし、これらのデータを最終的に主局ＭＳへ伝送する。

【0025】

なお、主局ＭＳから従局ＳＳ１へデータ送信周期を指示する周期情報の送信は、脱線係数データ用の第１の無線チャネルを用いて行われる。また、主局ＭＳから各従局ＳＳ１〜ＳＳ６へデータ送信周期を指示する周期情報の送信は、温度及び加速度データ用の第２の無線チャネルを用いて順次後段の従局へ送信することで、最終段の従局ＳＳ６まで伝送される。

【0026】

図６（ａ）は、主局ＭＳから各従局ＳＳ１〜ＳＳ６へ伝送されるパケットのデータ構造を示しており、本例では１パケットがネットワークＩＤ（１ｂｙｔｅ）、送信アドレス（１ｂｙｔｅ）、受信アドレス（１ｂｙｔｅ）及び周期情報（３ｂｙｔｅ）を含む構成になっている。

【0027】

図６（ｂ）は、従局ＳＳ１から第１の無線チャネルで主局ＭＳに伝送されるパケットのデータ構造を示しており、本例では１パケットにネットワークＩＤ（１ｂｙｔｅ）、送信アドレス（１ｂｙｔｅ）、受信アドレス（１ｂｙｔｅ）、脱線係数（２ｂｙｔｅ）、タイムスタンプ（４ｂｙｔｅ）及び異常判断フラグ（１ｂｉｔ）を含む構成になっている。

【0028】

図６（ｃ）は、従局ＳＳ６〜ＳＳ１から第２の無線チャネルで主局ＭＳに伝送されるパケットのデータ構造を示しており、本例では１パケットにネットワークＩＤ（１ｂｙｔｅ）、送信アドレス（１ｂｙｔｅ）、受信アドレス（１ｂｙｔｅ）、温度（２ｂｙｔｅ）、加速度（２ｂｙｔｅ）、タイムスタンプ（４ｂｙｔｅ）及び異常判断フラグ（１ｂｉｔ）を含む構成になっている。
ここで、脱線係数、温度及び加速度はセンサで検知した実データであり、異常判断フラグは異常を検知したときの異常情報に対応する。

【0029】

図７に示すように、従局ＳＳ１から主局ＭＳへ脱線係数データを送信する際には第１の無線チャネルが用いられる。主局ＭＳへ伝送された脱線係数データは、速度計６からの速度情報及びＧＰＳ７からの位置情報とともに記録部５に記録される。

【0030】

図８は、図７に示した脱線係数データの送信動作を示すフローチャートである。まず、台車Ｂ１に設置したＰ／Ｑセンサ２０で横圧と輪重をサンプリングし（ステップＳ１）、これら横圧データと輪重データをＡ／Ｄコンバータ１４でアナログ／デジタル変換する（ステップＳ２）。続いて、制御・処理装置１１によりデータ処理を行い、同時刻の横圧Ｑと輪重Ｐの値から脱線係数（Ｑ／Ｐ）を算出する（ステップＳ３）。次のステップＳ４では、時刻と算出した脱線係数データ（計算値）を一時記録部２２に記録（記憶装置に蓄積）する。

【0031】

次に、一時記録部２２に記録したデータが所定量蓄積したか、換言すれば蓄積したデータ量が１パケットで送信可能な量を超えたか否か判定する（ステップＳ５）。所定量蓄積した場合（１パケットで送信可能な量を超えた場合）には、算出した脱線係数データを従局ＳＳ１の無線モデム１３から主局ＭＳへ送信する（ステップＳ６）。そして、主局ＭＳからの肯定応答（ＡＣＫ）を受け取ったか否か判定し（ステップＳ７）、受け取っていれば終了し、受け取っていなければステップＳ６に戻ってデータを再送信させる。

【0032】

一方、ステップＳ５で所定量蓄積していない場合には、ステップＳ１に戻って横圧と輪重のサンプリングを行い、データ処理を行って脱線係数データの蓄積を続ける。

【0033】

第２の無線チャネルは、従局ＳＳ６〜ＳＳ１から主局ＭＳへ温度及び加速度データを伝送するものである。例えば従局ＳＳ６の温度及び加速度データは、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、無線マルチホップネットワークにより隣接する従局に順次伝送される。そして、従局ＳＳ１から主局ＭＳへ伝送されて速度計６からの速度情報及びＧＰＳ７からの位置情報とともに記録部５に記録される。図９（ａ）では従局ＳＳ６のデータが従局ＳＳ５に伝送される様子を示し、図９（ｂ）では従局ＳＳ５に伝送された従局ＳＳ６のデータが従局ＳＳ４に伝送される様子を示し、図９（ｃ）では従局ＳＳ４に伝送された従局ＳＳ６のデータが従局ＳＳ３に伝送される様子を示している。従局ＳＳ６のデータは、以下、同様にして主局ＭＳまで伝送される。

【0034】

図１０は、図９に示した温度及び加速度データの送信動作を示すフローチャートである。まず、台車Ｂ６に設置した温度センサ１９と加速度センサ１８で温度と加速度をサンプリングし（ステップＳ１１）、検知した温度及び加速度データをＡ／Ｄコンバータ１４でアナログ／デジタル変換する（ステップＳ１２）。次のステップＳ１３では、時刻と温度及び加速度データを一時記録部２２に記録、すなわち記憶装置（ストレージ）に蓄積する。

【0035】

続いて、一時記録部２２に記録した温度及び加速度のデータ値が予め設定された閾値より大きいか否か判定する（ステップＳ１４）。温度及び加速度データの各々の閾値は、ユーザが、主局ＭＳから各従局ＳＳ１〜ＳＳ６の制御・処理装置１１に予め設定できるようになっている。そして、温度及び加速度のデータ値がこの閾値よりも大きいか等しい場合には、異常情報送信サブルーチンを実行し（ステップＳ１５）、閾値よりも小さい場合には、通常データ（台車の情報）送信サブルーチンを実行する（ステップＳ１６）。

【0036】

異常情報送信サブルーチンは、図１１に示すように、短時間のキャリアセンスを行い、所定時間内に同一チャネルの電波放射がないか判定する（ステップＳ２１）。ここで、キャリアセンス時間は適用する無線通信規格によって決まっており、「短時間」とは規定される最低限の時間を意味する。

【0037】

同一チャネルの電波放射を検知しない場合には異常情報を生成し、無線モデム１２から主局ＭＳに向かってこの異常情報を発報する（ステップＳ２２）。電波放射を検知した場合には、検知しなくなるまでキャリアセンスを繰り返す。次のステップＳ２３では、主局ＭＳからの肯定応答（ＡＣＫ）を受け取ったか否か判定し、受け取っていればステップＳ１５に戻って終了し、受け取っていなければステップＳ２２に戻ってデータを再送信させる。

【0038】

通常データ送信サブルーチンは、図１２に示すように、まず主局ＭＳより与えられた周期情報の時間に達したか否か判定する（ステップＳ３１）。時間に達した場合には、一時記録部２２内のデータを１パケットで送信できる量に分割し（ステップＳ３２）、続いて時刻を含む当該データをフォーマットに当てはめる（ステップＳ３３）。一方、時間に達しない場合には、周期情報の時間に達するまで待機する。次のステップＳ３４では、キャリアセンス（長時間）を行い、所定時間内に同一無線チャネルの電波放射がないか判定する。

【0039】

ここで、「長時間」とは「短時間」よりも十分に長い時間、具体的には１０倍程度長い時間を意味する。無線通信規格によって規定される最低限のキャリアセンス時間が１２８μｓと仮定すると、長時間は１．２８ｍｓである。同一無線チャネルの電波放射がない場合には、無線モデム１２からデータ（台車の情報）を主局ＭＳに送信し（ステップＳ３５）、電波放射がある場合には検知しなくなるまでキャリアセンスを繰り返す。

【0040】

次のステップＳ３６では、主局ＭＳからの肯定応答（ＡＣＫ）を受け取ったか否か判定し、受け取っていればステップＳ１６に戻って終了し、受け取っていなければステップＳ３４に戻って同一無線チャネルの電波放射がない場合にデータを再送信させる。

【0041】

図１３は、従局ＳＳ４において温度及び加速度データの少なくとも一方の異常が検出された場合における異常情報の送信動作を示している。ここで、Ｅ１は従局ＳＳ４から従局ＳＳ３に異常情報を伝送する動作とタイミングを時間の経過と共に示し、Ｅ２は従局ＳＳ３から従局ＳＳ２に異常情報を伝送する動作とタイミングを時間の経過と共に示している。

【0042】

従局ＳＳ４からの異常情報の送信は、当該異常を検知した従局ＳＳ４のキャリアセンス時間を短縮することで、隣接する従局ＳＳ３のキャリアセンス時間（長時間）が経過して通常データ（台車の情報）を送信する前に、従局ＳＳ４から従局ＳＳ３に異常情報を伝送するようになっている。すなわち、短時間のキャリアセンスを行い（ステップＳ４１）、異常情報を従局ＳＳ４から従局ＳＳ３に送信し（ステップＳ４２）、従局ＳＳ３から肯定応答（ＡＣＫ）が帰ってくるまで待機する（ステップＳ４３）。

【0043】

従局ＳＳ３では、キャリアセンス中に従局ＳＳ４からの電波放射を確認するため、通常データの送信を中断し（ステップＳ４４）、通常データを従局ＳＳ２に伝送する前に、この異常情報を受信する（ステップＳ４５）。次のステップＳ４６では、従局ＳＳ４に肯定応答（ＡＣＫ）を送信し、従局ＳＳ２に従局ＳＳ４から受信した異常情報の送信を開始する（ステップＳ４７）。従局ＳＳ４では、肯定応答（ＡＣＫ）を受信すると（ステップＳ４８）、通常データの送信を再開する（ステップＳ４９）。

【0044】

従局ＳＳ３から従局ＳＳ２への異常情報の送信は、まず短時間のキャリアセンスを行い（ステップＳ５０）、異常情報を従局ＳＳ３から従局ＳＳ２に送信し（ステップＳ５１）、従局ＳＳ２から肯定応答（ＡＣＫ）が帰ってくるまで待機する（ステップＳ５２）。そして、従局ＳＳ２からの肯定応答（ＡＣＫ）が帰ってくると、通常データの送信を再開する（ステップＳ５３）。

【0045】

従局ＳＳ２では、キャリアセンス中に従局ＳＳ３からの電波放射を確認するため、通常データの送信を中断し、通常データを従局ＳＳ１に伝送する前に、この異常情報を受信し（ステップＳ５４）、上述したような前段の従局への伝送動作を主局ＭＳまで順次繰り返す。

【0046】

図１４は、図１３における異常情報と台車の情報の伝送動作について説明するための模式図である。図１４（ａ）に示すように、従局ＳＳ４で異常を検知した場合には、この従局ＳＳ４のキャリアセンス時間を、通常（異常を検知しない場合）の時間ｔ１より短い時間ｔ２にする。キャリアセンス時間が短いことで、従局ＳＳ３がキャリアセンス時間を経過する前に、異常情報ＥＲを従局ＳＳ３に送信することができ、実線の矢印で示すように、異常情報ＥＲは従局ＳＳ２、従局ＳＳ１と順次伝送され、主局ＭＳまで伝送される。

【0047】

一方、従局ＳＳ３の通常データＮＤは、図１４（ｂ）に示すように、従局ＳＳ４の異常情報ＥＲが先に送信されたことで、次のタイミング（１周期後）に、破線の矢印で示すように従局ＳＳ２、従局ＳＳ１と順次伝送され、主局ＭＳまで伝送される。

【0048】

図１５は、主局ＭＳによるデータ受信動作を示すフローチャートであり、データの重複判定を行っている。各従局ＳＳ６〜ＳＳ１の無線モデム１２から送信されたデータは、隣接する従局だけでなく、更に次の従局まで到達することがある。これは、従局ＳＳ６〜ＳＳ１間の通信を安定且つ確実にするために、余裕を見込んでいるためである。例えば、従局ＳＳ１〜ＳＳ６間の距離の少なくとも２倍程度の距離に対して通信が可能な電波を送信する。このような場合には、主局ＭＳは異なる経路で伝送されてきた同一のデータを受け取る可能性がある。そこで、主局ＭＳは同一のデータを受け取った場合に、重複しているデータを破棄することで誤判定を抑制している。

【0049】

主局ＭＳは、各従局ＳＳ１〜ＳＳ６へ周期情報の送信を開始し（ステップＳ６１）、各従局ＳＳ１〜ＳＳ６からの肯定応答（ＡＣＫ）を受信すると（ステップＳ６２）、周期情報の送信を終了する（ステップＳ６３）。そして、各従局ＳＳ１〜ＳＳ６からの温度及び加速度データの受信を開始する（ステップＳ６４）。次のステップＳ６５に温度及び加速度データを受信すると、データ重複判定サブルーチンを実施する（ステップＳ６６）。

【0050】

データ重複判定サブルーチンでは、図１６に示すように、受信したデータと記録部５に蓄積したデータが一致しているか否か判定する（ステップＳ７１）。この受信データと蓄積データとの照合には、データ本体が一致している場合に、ネットワークＩＤ、送信アドレス、受信アドレス及びタイムスタンプの合致を判定することで、同一の従局から送信されたデータであることを確認する。そして、一致している場合にはデータが重複しているので受信データを破棄し（ステップＳ７２）、一致していない場合には受信データを蓄積し（ステップＳ７３）、ステップＳ６６に戻る。

【0051】

ステップＳ６７では、記録部５に所定量のデータが蓄積されたか否か判定し、蓄積されたと判定されるとセンサからのデータの受信を終了し（ステップＳ６８）、蓄積されていない場合には、所定量に達するまでデータの蓄積を続行する。そして、各従局ＳＳ１〜ＳＳ６からのデータ量に応じて周期情報の更新を行う（ステップＳ６９）。

【0052】

ステップＳ６９の周期情報の更新では、データ送信周期の制御による従局間のデータ量の均一化を行う。すなわち、各従局ＳＳ１〜ＳＳ６の周期情報は異なるため、例えば図１７に示すように、時間の経過と共に従局毎に蓄積されるデータ量が違ってくる。また、最後尾の従局ＳＳ６からデータを伝送すると、従局ＳＳ５〜ＳＳ１を順次伝送されるため伝送に時間がかかる。この遅延時間の間にもデータは各従局ＳＳ５〜ＳＳ１に蓄積されるため、伝送データ量が大きく異なることになる。

【0053】

そこで、データ量に応じて各従局ＳＳ１〜ＳＳ６のデータ送信周期を変更し、データ量の少ない従局のデータ送信周期を短く、データ量の多い従局のデータ送信周期を長くすることで、各従局ＳＳ１〜ＳＳ６のデータ量ができるだけ等しくなるように制御する。

【0054】

上記のような構成の車両監視システムによれば、主局ＭＳと従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…とをマルチホップ無線ネットワークで結合したので、保守点検において車両Ｔ１，Ｔ２，…と台車Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，…を自由に切り離すことができ、組み合わせる際にはケーブルの取り回しが不要であるので保守性を向上できる。

【0055】

また、台車Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，…に設置したセンサ１８，１９，２０のデータを従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…でそれぞれ収集し、各従局を順次経由して主局ＭＳに伝送して記録することで、列車の１編成全体に対して連続的にデータの集約を行うことができる。しかも、データの記録部５は列車の１編成に対して主局ＭＳの１箇所のみに設ければ良く、各従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…の一時記録部２２は記憶容量が小さなもので済む。

【0056】

従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…で異常が検知された場合に、当該従局のキャリアセンス時間を短くし、隣接する従局の台車の情報より前に異常情報を伝送することで、異常が発生した従局の情報を優先して主局ＭＳに報知できる。
更に、同一データが複数到達した場合には、重複しているデータを破棄することで、複数の異なる経路で電波を受信しても、車両と軌道の状況を確実に監視できる。

【0057】

加えて、データ送信周期の制御による従局間のデータ量の均一化により、列車の１編成全体に対してほぼ同じ条件で車両の状況を監視できる。
また、各従局ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，…は、車軸発電機２３で発生した電力で作動させるので、車上から電源を与えるための電源線も不要である。これによって、各台車Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，…において、発電、センシング及び無線通信が完結する。

【0058】

なお、車体と台車が切り離され、その組み合わせが変わった場合には、ネットワークを再構築する必要がある。この場合には、次のようにすることで、新たなネットワークを構築する。

【0059】

まず、主局ＭＳに、予め各従局のネットワークＩＤと編成の両数を記憶させておく。そして、主局ＭＳからパケットを送出し、受信できる従局を探索する。主局ＭＳからパケットを受け取った従局は、その主局ＭＳのネットワークに組み入れられる。ネットワークに組み入れられた従局からもパケットを送出し、それを受信できる従局を探索する。受信できる従局が見つかるとネットワークに組み入れ、同様な操作を繰り返して従局を増やしていく。このような探索を従局が車両の両数の２倍と等しくなるまで繰り返す。
このようにすることで、車体と台車の組み合わせが変更されても、容易に１編成のネットワークを再構築できる。

【0060】

以上の実施形態で説明された構成や動作手順等については、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものに過ぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

【符号の説明】

【0061】

１，１１…制御・処理装置、２…無線モデム（無線機）、２ａ，７ａ，８ａ，８ｂ…アンテナ、３，１５…電源部、４，１７…無線筐体、５…記録部、６…速度計、７…ＧＰＳ、８…携帯電話モデム、９…電源、１２…無線モデム（車両用無線機）、１３…無線モデム（軌道用無線機）、１４…Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）、１５…電源部、１６…バッテリ、１８…加速度センサ、１９…温度センサ、２０…Ｐ／Ｑセンサ（横圧センサ及び輪重センサ）、２１…コネクタ、２２…一時記録部、２３…車軸発電機、Ｔ１，Ｔ２…鉄道車両（車両）、Ｂ１〜Ｂ４…台車、ＭＳ…主局、ＳＳ１〜ＳＳ４…従局、ＲＬ…軌道、ＮＤ…通常データ（台車の情報）、ＥＲ…異常情報

【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】