車両編成用の車両ネットワークシステムおよび車両ネットワーク制御装置
【課題】ネットワーク管理の負担を減らして帯域を有効に使い、車両編成情報生成に要する時間を短縮しながら任意の車両で車両編成情報を得られる車両ネットワークシステムおよび車両ネットワーク制御装置を提供する。
【解決手段】車両ネットワーク制御装置が、各車両の１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、各車両の２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された前記車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、車両ネットワークシステムが前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御する。
【解決手段】車両ネットワーク制御装置が、各車両の１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、各車両の２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された前記車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、車両ネットワークシステムが前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数車両からなる車両編成で用いられる車両ネットワークシステムおよび車両ネットワークシステムを構成する車両ネットワーク制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両編成を構成する各車両に搭載された様々な装置を連携して有機的に作動させるために、これらの装置を相互に接続して監視・制御するために車両ネットワークシステムが必要である。そして、この車両ネットワークシステムのネットワーク上の情報の流れを制御するために車両ネットワーク制御装置が必要になる。各車両に搭載された様々な装置の状態や運転状況などの車両に係る情報（以後、「車両情報」という。）を収集し監視・制御を行なうためのネットワーク技術として標準化されて世の中で広く使われているローカルエリアネットワークすなわちＬＡＮの技術が用いられることが多い。
【０００３】
ＬＡＮの方式としては、スター型、バス型、またはスター型とバス型とリング型とのハイブリッド型、等を挙げることができる。直列に車両が接続される例えば鉄道車両の編成では、ＬＡＮを構成する配線の簡易化の観点からは、バス方式が望ましいと考えられる。バス構造としては、イーサネット（登録商標）バス、ＧＰ−ＩＢバス、ＲＳ２３２Ｃバス、Ｓ１００バス、ＶＬバス、ＩＳＡバス、ＥＩＳＡバス、ＰＣＩバス、またはセントロニクスバス、等のバス構造が候補となる。またバス構造を構成する伝送媒体としては、光ファイバーケーブル、同軸ケーブル、ツイストペア線、等を用いることができる。
【０００４】
上記のＬＡＮ方式の中で、接続している端末が増えても十分な応答速度を得られる鉄道車両用の情報伝送システムの通信プロトコルとして、トークン・リング（ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）の８０２．５委員会で規格化）を用いてデータの伝送が実行される鉄道車両用伝送システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
トークンリングは、トークンを得た送信元がネットワークを占有するので、輻輳が起こらないという利点があるが、送信元へデータを戻すことで動作が完結するなど、ネットワーク上のデータ伝送の際のオーバーヘッドが大きく、カメラデータなどの情報量が多いアプリケーションでは帯域が不足するようになってきた。そこでカメラデータを送るために、ＬＡＮケーブルの他に同軸線路を用意することも考えられるが、同軸線路のコスト負担の他に線材の重量が増えるという問題もあって車両の軽量化を目指す方向に逆行することとなる。従って、車両ネットワークシステムのネットワーク構成を検討するに際しては上記の問題点を意識する必要がある。
【０００６】
次に、車両ネットワークシステムでは各車両に搭載された様々な装置を特定するために車両編成情報が重要である。複数車両からなる車両編成の一例として軌道上を走行する列車には、列車全体の様子を監視する監視装置が備えられており、列車を構成する各車両の状況を先頭車両等に配置した監視制御装置で集中監視するようになっている。たとえば、両端の先頭車両には監視制御装置を、各中間車両には監視制御装置への情報を送る監視端末器をそれぞれ設置し、これらをネットワークケーブルで接続することで、先頭車両の監視制御装置に接続された表示装置に各車両の状況が表示することが行われていた。
【０００７】
この監視装置は、ドアが正常に閉鎖しているか否かなどを各車両に搭載した監視端末器で検知し、その情報をネットワークを通じて先頭車両の監視制御装置に集約し、これをモニタ表示装置の表示画面に表示するようになっている。
【０００８】
このような装置で各車両の状況を集中監視するためには、当該列車を編成している複数の車両がどのような並び順で連結されているか（並び順）を認識すること、すなわち車両編成情報が極めて重要である。すなわち、各車両からその車両の車両番号を付した情報が転送されてきても、その車両番号の車両が実際の編成内でどの車両に相当するかを認識する必要があるからである。
【０００９】
従来、車両編成を認識する仕組みとして、監視制御装置や監視端末器などの装置をネットワークに順次カスケード接続し、それらネットワークの途中の監視端末器がネットワークのケーブルをリレー回路によって順番に開閉することで監視端末器の並び順を認識するものがあった。
【００１０】
また、各車両に設備される監視端末器に、番号設定用のデジタルスイッチを設け、各車両のデジタルスイッチを実際の車両の並び順に合致した番号に予め手動で設定しておくものがある。
【００１１】
さらに並んだ車両の向き情報は、たとえば、監視制御装置、監視端末器に”方向スイッチ”というものを設け、車両の接続向きが変わるときは、このスイッチの設定を手動で変更することで、車両の接続向きが変わったことを監視制御装置の側で認識することも行なわれていた。
【００１２】
ここで車両の並び順や車両の接続方向を手動でスイッチ設定するものでは、スイッチを手動で設定するための作業工数が嵩むほか、人為的な設定誤りの生じる可能性がある。さらに、監視端末器が故障により、新たなものに振り替える場合や、車両自体を他のものに振り替える場合に、各スイッチを再度、適切な値に設定し直さなければならないという問題があった。
【００１３】
上記問題点を解決するための車両ネットワーク制御装置の例として、車両ネットワークシステムで使用される情報通信用の通信回線と引き通し信号線を別系統にした車両編成認識装置が報告されている（例えば、特許文献２参照）。この中では、先頭車両に搭載されたモニタ制御装置からの問いかけに、各車両のモニタ端末器が返信する形で、順次配列番号を取得するように構成されている。具体的には、先頭車両などに配置されたモニタ制御装置から通信回線を通じて車号設定開始指令を送信する。各モニタ端末器自端末の有する中継部は車両の両端を識別するために予め定める車両の一方の端を意味する1端と、車両の他方の端を意味する２端間の中継をしない非中継状態に設定する。この状態で、モニタ制御装置は引き通し線に確認信号を送出する。この確認信号を始めて受信したモニタ端末器は所定の配列番号割付要求を通信回線を介して送出する。最初は、先頭車両に搭載されたモニタ端末器のみが確認信号を受信し、配列番号割付要求を送出することになる。モニタ制御装置は、モニタ端末器からの配列番号割付要求を受信するたびに番号を順次変えて通信回線を通じて送信する。配列番号を受信したモニタ端末器は、1端側と２端側間のデータ転送可能な中継状態に切り替える。このように順次、引き通し線の中継状態を切り替えて車両の並び順を認識する。
【００１４】
この方式では、監視制御装置が置かれた先頭車両からだけ、全車両の車両情報を見ることができることになり車両の保守管理で必要になる中間車両における車両情報の取得の柔軟性に欠けるという問題点がある。さらに、従来のネットワーク構成では、ネットワークを全体として管理するために、ネットワーク管理のオーバーヘッドが大きく、物理層で実現されるネットワーク帯域を有効に使えないという問題点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平８−２２８４０３号公報
【特許文献２】特開２０００−３０２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１の鉄道車両用情報伝送システムは営業運転中の多様な車両編成の変更（編成車両の併合または分割）の際の車両編成ネットワークの再構成を自動的に行うものであるが、トークン・パッシングを用いているので、車両編成の変更があるとノードアドレスが重複しないようにアドレスを再設定したノード管理テーブルを車両間で順次転送して、各車両にノード管理テーブルをネットワーク全体で再分配する必要がある。また、トークンにより発信権を与えられるので、ネットワーク全体でのトークンの管理が必要になりネットワークの管理負担が大きいという問題点がある。
【００１７】
また、特許文献２の車両編成識別装置は、車両編成情報を自動で生成するものであるが、情報通信用の通信回線と引き通し信号線を別系統にして、先頭車両からの順次問い合わせに応えるという方式（ポーリング方式）なので、システム構成が複雑であるとともに車両編成情報を生成できるのが先頭車両などの予め定めた特定車両に限られ、保守管理する際に中間車両での情報取得および車載装置の制御の要求に応えることが難しいという問題点がある。
【００１８】
よって本発明は、上述した従来の状況に鑑み、ネットワーク管理の負担を減らして物理層で確保された帯域を有効に情報伝送に使い、車両編成情報生成に要する時間を短縮しながら任意の車両で車両編成情報を得られる車両ネットワークシステムおよび車両ネットワーク制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１に記載された車両ネットワークシステムは、複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された、複数の端末装置およびそれらの複数の端末装置が接続される車両ネットワーク制御装置を備え、前記車両ネットワーク制御装置が前記端末装置を監視制御するためのネットワークを制御する車両ネットワークシステムであって、前記車両ネットワーク制御装置が、前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御することを特徴としている。ここで車両ネットワークシステムは、車両編成を構成する各車両に搭載された、複数のドア、エアコンなどの端末装置とこれらの端末装置が接続された各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置とを含んで車両編成全体を覆うものである。
【００２０】
請求項１に記載された車両ネットワーク制御装置によれば、自らに接続された複数の端末装置から取得した装置情報を含む自車両に係る自車両情報および第１通信手段又は第２通信手段を介して隣接車両の車両ネットワーク制御装置から取得した前記隣接車両に係る隣接車両情報を自隣接車両情報として、車両情報取得蓄積手段に蓄積するので、各車両の車両情報取得蓄積手段には、自車両の自車両情報と両隣接車両の隣接車両情報の合わせて３両分（端の車両の場合は２両分）の車両情報が自隣接車両情報として蓄積されている。また、隣接車両の車両情報取得蓄積手段に蓄積された３両分（端の車両の場合は２両分）の自隣接車両情報を収集して、整理することで、車両の配列状態を表す車両編成情報を生成することができる。ここで、３両分の車両情報は、１端側と２端側が明確に判別されているので３両編成の中での車両の配列が明確になっている。例えば、車両編成の全体がイ、ロ、ハ、ニ、ホという車両の配列の場合、自隣接車両情報として、車両イは車両イ、ロ、車両ロは車両イ、ロ、ハ、車両ハは車両ロ、ハ、ニ、車両ニは車両ハ、ニ、ホ、車両ホは車両ニ、ホに掛かる自隣接車両情報を持つ。そうすると、車両ハは、隣接車両ロから、車両イ、ロ、ハに掛かる自隣接車両情報を取得し、車両ニから車両ハ、ニ、ホに掛かる自隣接車両を取得することになる。このように両端の隣接車両から自隣接車両情報を取得することで、自車両と隣接車両の自隣接車両情報に基づいて、イ、ロ、ハ、ニ、ホという車両編成であることが分かるので、ネットワークシステムは全車両の自隣接車両情報に基いて、各車両に搭載された複数の端末装置を特定して監視制御することができる。なお、自隣接車両情報は、先頭車両以外の中間車両では３両分の車両情報が含まれるので、車両ネットワークシステムとしては、３両毎に自隣接車両情報に集めることで、情報収集の高速化が図れる。また、車両の配列を知るために一部車両の情報を重複して収集したい場合は、先頭車両から数えて、偶数番の車両の自隣接車両情報を収集しても良い。
【００２１】
請求項２に記載された車両ネットワーク制御装置は、複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された複数の端末装置を監視制御するための車両ネットワークシステムを前記複数の端末装置とともに構成し、前記車両ネットワークシステムのネットワークを制御する車両ネットワーク制御装置であって、前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御することを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載された車両ネットワーク制御装置によれば、複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された複数の端末装置を監視制御するための車両ネットワークシステムを前記複数の端末装置とともに構成し、前記車両ネットワークシステムのネットワークを制御する車両ネットワーク制御装置であって、前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御するので、車両編成全体を覆う車両ネットワークシステムが、各車両に備えられた車両ネットワーク制御装置による並行処理、分散処理により蓄積された車両情報に基いて動作することになる。
【００２３】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載され車両ネットワーク制御装置において、前記各車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第３の通信手段を備え、前記車両情報取得蓄積手段が、前記各車両に搭載された前記車両ネットワーク制御装置と前記第３の通信手段を介して交信して、当該車両ネットワーク制御装置から当該車両の前記自隣接車両情報を取得して前記車両情報取得蓄積手段に蓄積し、蓄積された前記各車両からの自隣接車両情報が相互に矛盾の無い様に各車両の並び順を決めることで車両編成を構成する各車両の接続関係を表す車両編成情報を生成し、該車両編成情報および各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置の車両情報取得蓄積手段に蓄積された前記自隣接車両情報に基いて前記各車両に搭載された端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御することを特徴としている。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載された車両ネットワーク制御装置が、前記各車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第３の通信手段を備えていて、各車両から当該車両の前記自隣接車両情報を取得して前記車両情報取得蓄積手段に蓄積し、蓄積された前記各車両からの自隣接車両情報が相互に矛盾の無い様に各車両の並び順を決めることで車両編成を構成する各車両の接続関係を表す車両編成情報を生成するので、編成の全車両の相互の関係を把握することができる。そして、該車両編成情報に基いて前記各車両に搭載された端末装置が監視制御されることになる。ここで、第３の通信手段を介することで、各車両の車両ネットワーク制御装置は隣接車両を越えて他の車両の車両ネットワーク制御装置と車両情報を交換する。その結果、各車両において、全車両の車両情報が各車両の車両情報蓄積手段に蓄積されることとなる。集められた各車両の自隣接車両情報は、全て、２両又は３両分の情報が一体となっており、並び情報を含んだものになっている。例えば、車両がイ、ロ、ハ、ニ、ホの順番に並んでいるとして、車両ハは、車両ロから、イ、ロ、ハ又はハ、ロ、イの並び情報を取得し、自らの有するロ、ハ、ニまたはニ、ハ、ロという並び情報を合わせると、並び順としては、イ、ロ、ハ、ニまたは、ハ、ニ、ロ、イであることが容易に分かる。さらに、車両ニからの情報を合わせることで、車両の配列はイ、ロ、ハ、ニ、ホ又は、ホ、ニ、ハ、ロ、イという並び順であることも容易に分かる。従って、並び情報を矛盾無く並べることで第３の通信手段の交信範囲において容易に車両編成情報を生成することができる。
【００２５】
請求項４に記載された発明は、請求項２または３に記載された車両ネットワーク制御装置が、前記通信手段を介した他の車両の車両ネットワーク制御装置との交信において、情報を送信する際に使用する通信手段を識別する付加情報を含めて送信し、情報を受信する際に受信した情報に含まれる付加情報に応じて所定の処理を行うことを特徴としている。付加情報は主となる情報の中に含めても良いし、情報を主データとして、それをパケット化する際の主情報とは異なるパケットに入れた付加情報としてもよい。パケットを主と副に分けた場合は、受信された主となる情報は付加情報を判別してからそれ以後の処理が行われる。
【００２６】
請求項４に記載された発明によれば、付加情報として、例えば、車両の１端部の第１通信手段から送信される情報に符号Ａを付加し、車両の２端部の第２通信手段から送信される情報に符号Ｃを付加すると、これらの情報を受信した際に符号Ａが付加された情報は、符号Ａ用に用意された処理が行われ、符号Ｃが付加された情報は、符号Ｃ用に用意された処理が行われることになる。この処理の一例として、送信と受信の符号が同一の場合は、情報を受け付けて以後の処理を行うが、符号が異なる場合は情報を破棄してもよい。また、初期設定あるいは処理プロセスのリセットで第１通信手段から送信される情報に符号Ａを付加し、第２通信手段から送信される情報に符号Ｃを付加するように決めておくと、初期設定あるいは処理プロセスのリセット後に受信した符号を調べることで自車両の各端部に隣接する隣接車両の端部の種類が分かる。
【００２７】
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された車両ネットワーク制御装置において、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段からの送信情報に付加する付加情報と、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段が受信する情報に付加された付加情報のそれぞれ同異を判別して、１端側および前記第２端側における通信手段間の付加情報に係る同異情報を生成し、前記同異情報に基いて自車両と隣接車両の向きの関係を判別して車両向き情報を生成して前記車両向き情報を含む自隣接車両情報として前記車両情報取得蓄積手段に蓄積することを特徴としている。
【００２８】
請求項５に記載された発明によれば、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段からの送信情報に付加する付加情報と、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段が受信する情報に付加された付加情報のそれぞれ同異を判別して、１端側および前記第２端側における通信手段間の付加情報に係る同異情報を生成し、前記同異情報に基いて自車両と隣接車両の向きの関係を判別して車両向き情報を生成して前記車両向き情報を含む自隣接車両情報として前記車両情報取得蓄積手段に蓄積するので、車両編成情報に、各車両の並びだけでなく各車両の向きも含まれることなる。そうすると、車両の両側にあるドアのように車両の向きで操作対象が決まる端末装置の監視制御を的確に行うことができる。
【００２９】
請求項６に記載された発明は、請求項５に記載の車両ネットワーク制御装置において、複数の前記通信手段を有する通信手段切換装置と前記通信手段の付加情報に係る処理を行う判定制御部とを備え、前記同異情報が付加情報の同一を示すときは前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得し、前記同異情報が付加情報の違いを示すときは前記判定制御部が予め定められた規則に基いて前記付加情報について、車両内では異ならせ、前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴とする。上記の通信手段切換装置は、例えば市販されているＬ２スイッチなどで実現することができる。Ｌ２スイッチはその制御端子からの信号に基いて、ポート間のデータの転送先を決めるフォーワーディング データ ベース（ＦＤＢ）の内容を書き換えて、スイッチの各ポート（通信手段の一部に相当する）間の転送経路を制御する。
【００３０】
請求項６に記載された発明によれば、各車両の１端側と２端側での情報が混信しないように同一車両内では、付加情報を異ならせる。また、隣接車両との関係では、同一付加情報での情報交換を許す設定にした場合は、隣接した車両の通信手段の付加情報を同一となるように制御する。なお、初期設定では、１端側と２端側の付加情報が異なるようにしておくので、受信した付加情報を調べることで、隣接車両の端部の種類を判別することができる。ここで判定制御部はＣＰＵとメモリで構成されるものでも、ＬＳＩ化されたものでもよい。ネットワークを介した情報交換の制御は、通信モデルが７階層に分けてモデル化されている標準ネットワークアーキテクチャモデルであるＯＳＩ参照モデルの各層で行うことができる。Ｌ２スイッチは第１層である物理層の上位にある第２層のデータリンク層でのデータ転送を制御するものである。
【００３１】
請求項７に記載された発明は、請求項６に記載の車両ネットワーク制御装置において、前記付加情報の再設定について、車両編成の１車両を予め定めた方法で選択して主車両として、前記主車両となった車両以外の車両を従車両として、主車両となった車両の隣接車両から順番に、各従車両内では付加情報を異ならせ、各従車両内の前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記各車両の前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴とする。ここで、主車両は通常、列車編成の先頭又は最後尾の車両を選択して順次再設定を行う。
【００３２】
請求項７に記載された発明によれば、請求項６に記載の車両ネットワーク制御装置において、前記付加情報の再設定について、車両編成の１車両を予め定めた方法で選択して主車両として、前記主車両となった車両以外の車両を従車両として、主車両となった車両の隣接車両から順番に、各従車両内では付加情報を異ならせ、各従車両内の前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記各車両の前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得するので、車両内では付加情報の重複が無くなり、隣接車両との関係では付加情報が同一となるような付加情報の再設定を簡便に行うことができる。
【００３３】
請求項８に記載された発明は、請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置において、前記車両編成情報を表示するとともに前記各車両への制御情報が入力される監視・制御装置が接続される監視・制御装置接続部を有し、該監視・制御装置接続部に接続された前記監視・制御装置を介し入力された前記制御情報に基いて、前記自車両の前記車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示と他車両の車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示を行うとともに前記自車両および前記他車両に搭載された端末装置の制御を行なうための情報を出力することを特徴としている。
【００３４】
請求項８に記載された発明によれば、各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置が監視・制御装置接続部を有しているので、各車両において、監視・制御装置（モニタなど）を接続すること可能になり、各車両において、全車両の状態を監視し、また、必要な制御情報を送ることができる。
【００３５】
請求項９に記載された発明は、請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置において、車両編成全体を覆う編成内ネットワークと車両内を覆う車両内ネットワークとの間を接続するネットワークアドレス変換装置を有し、前記車両ネットワーク制御装置は、車両毎に異なる文字若しくは数字又は文字及び数字からなる車両識別符号を有する車両識別符号設定部から車両識別符号を入手し、該車両識別符号に基いて編成内ネットワーク用インタネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを生成し、複数の前記通信手段および前記ネットワークアドレス変換装置に前記生成された編成内ネットワーク用ＩＰアドレスを付与するとともに、前記車両ネットワークに接続された各車両に搭載される複数の端末装置の端末装置毎の予め定められた共通のＩＰアドレスと所定の前記編成内ネットワーク用のＩＰアドレスとを相互変換するための変換表を前記ネットワークアドレス変換装置に設定することを特徴としている。車両ネットワークシステムは大きく分けると、車両編成全体を覆う部分と各車両内を覆う部分に分けて考えることができる。その際に、車両内で使われるＩＰアドレスは、車両外へ流出させないことを前提とすれば、各車両の端末装置において、共通にすることができる。この共通のＩＰアドレスを、各車両に固有の車両識別符号に基いて、生成することで、各車両の各端末装置を車両編成全体の中で一意に決めることができる。
【００３６】
請求項９に記載された発明によれば、各車両で共通のIPアドレスを付与された端末装置のＩＰアドレスがネットワークアドレス変換装置を介して編成内ネットワーク内で使用可能な固有の重複することの無いＩＰアドレスに変換されて編成内ネットワークを流通する。また、端末装置が搭載された車両外から編成ネットワークを通じて特定の端末装置へデータ送られる場合は、その端末装置固有のＩＰアドレスが使われ、そのＩＰアドレスは当該車両内のネットワークアドレス変換装置により、各車両共通の端末装置固有のＩＰアドレスに変換される。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１に記載された発明において、各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置は、各車両の車両情報蓄積手段に蓄積された中間車両では３両分、端の車両では２両分の自隣接車両情報に基いて車両の配列状態を表す車両編成情報を生成することができる。ここで、３両分の車両情報は、１端側と２端側が明確に判別されているので３両編成の中での車両の配列が明確になっている。さらに各車両から収集した車両情報を照合することで容易に、車両編成情報を生成し車両編成における自車両の位置を把握することができるので本発明の車両ネットワークシステムにおいては、従来のように車両編成情報を集めるための特別な配線が不要になり、ネットワーク構築が簡便にできるようになるとともに、処理が各車両において分散して行われるのでポーリングによる方式に比べて、車両編成情報の生成に要する時間を短縮することができる。またネットワーク構成が分散型であるのでネットワーク全体の管理が不要であるために、ネットワーク管理の負担が大きく低減されるとともにネットワークの帯域を有効に使うことができる。
【００３８】
請求項２に記載された発明において、各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置が隣接車両情報を集めるので、車両ネットワークシステムで必要な情報が分散的に収集されることになり、車両ネットワークシステムの高速化が図れる。また、車両情報取得蓄積手段に蓄積された自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基づいて各車両の端末装置の監視制御が容易に行える。
【００３９】
請求項３に記載された発明において、各車両の車両ネットワーク制御装置は、全車両の自隣接車両情報を取得して、それらが矛盾の無いように並べることで、容易に全車両を含む車両編成情報を生成することができる。車両の並び情報を得ることで、各車両に搭載された端末装置の制御を的確にすることができる。
【００４０】
請求項４に記載された発明において、通信手段を介した他の車両の車両ネットワーク制御装置との交信において、情報を送信する際に使用する通信手段を識別する付加情報を含めて送信し、情報を受信する際に受信した情報に含まれる付加情報に応じて所定の処理を行うので、隣接車両の１端側と２端側のどちらが自車両に接続されているかが、付加情報を受信することで識別することが可能になる。
【００４１】
請求項５に記載された発明において、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段からの送信情報に付加する付加情報と、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段が受信する情報に付加された付加情報のそれぞれ同異を判別して、１端側および前記第２端側における通信手段間の付加情報に係る同異情報を生成し、前記同異情報に基いて自車両と隣接車両の向きの関係を判別して車両向き情報を生成して前記車両向き情報を含む自隣接車両情報として前記車両情報取得蓄積手段に蓄積するので、車両情報取得蓄積手段には、向き情報を含んだ車両の並び情報が蓄積されることとなる。したがって、全車両の自隣接車両情報を集めて、矛盾無く並べることで、車両の向きを含めた車両編成情報を容易に得ることができる。
【００４２】
請求項６に記載された発明において、車両ネットワーク制御装置が、複数の前記通信手段を有する通信手段切換装置と前記通信手段の付加情報に係る処理を行う判定制御部とを備え、前記同異情報が付加情報の同一を示すときは前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得し、前記同異情報が付加情報の違いを示すときは前記判定制御部が所定が予め定められた規則に基いて前記付加情報について、車両内では異ならせ、前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴としているので、車両内での情報の混信が起こること無く、隣接車両との情報交換も行うことができるようになる。本発明の構成により、市販の通信手段切換装置であるＬ２スイッチを用いた構成においても車両編成情報の生成が可能になる。
【００４３】
請求項７に記載された発明は、前記付加情報の再設定について、車両編成の１車両を予め定めた方法で選択して主車両とし、前記主車両となった車両以外の車両を従車両として、主車両となった車両の隣接車両から順番に、前記従車両内では付加情報を異ならせ、前記各車両の前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記各車両の前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴としているので、Ｌ２スイッチなどの市販品を用いた構成において、効率的に車両編成情報を容易に得ることができる。
【００４４】
請求項８に記載された発明において、各車両の車両ネットワーク制御装置が、監視・制御装置接続部を有し、ここへ、監視・制御装置を接続して、車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示を行うとともに自車両および他車両に搭載された端末装置の制御を行なうための情報を出力することが可能になるので、車両編成の任意の車両から任意の車両に搭載された装置の監視・制御をすることができる。
【００４５】
請求項９に記載された発明において、車両ネットワーク制御装置が、車両ネットワークに接続された各車両に搭載される複数の端末装置の端末装置毎の予め定められた共通のＩＰアドレスと所定の前記編成内ネットワーク用のＩＰアドレスとを相互変換するための変換表を前記ネットワークアドレス変換装置に設定するので、各車両に搭載される複数の端末装置の端末装置の監視・制御を他車両のネットワーク制御装置から行うことが可能になるとともに各車両に搭載された端末装置のＩＰアドレスは共通なので製造管理および装置交換時の保守管理が容易になるというメリットが生じる。また、編成ネットワークで使われるＩＰアドレスも各端末装置に付与されるので、車両編成の任意の車両から任意の端末装置の情報を監視し、制御情報を送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】車両ネットワークシステムを構成する各車両の車両ネットワーク制御装置（ＣＮＣ〔Ｃａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ〕）および端末装置を説明する図である。
【図２】第１実施例の車両ネットワーク制御装置の構成図である。
【図３】第２実施例の車両ネットワーク制御装置の構成図である。
【図４】車両ネットワーク制御装置に於ける処理の説明図である。
【図５】車両識別符号からＩＰアドレスを生成し、機器に付与する過程を説明する図である。
【図６】各車両における付与されたＩＰアドレスの一例を説明する図である。
【図７】本発明の車両間の接続状況と付加情報による情報交換可能範囲を示す図である。
【図８】各車両からの情報に基づいて車両編成情報を生成する過程を説明する図である。
【図９】単独および２両編成時の付加情報（ＡおよびＣ）の様子を説明する図である。
【図１０】５両編成時の両端から矛盾無くＡおよびＣ設定される様子を説明する図である。
【図１１】５両編成時の両端からのＡおよびＣの付加情報が衝突して、再設定が行われる様子を説明する図である。
【図１２】５両編成で主車両（マスター）と従車両（スレーブ）が有る場合の付加情報（ＡおよびＣ）の様子を説明する図である。
【図１３】監視・制御装置の表示画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明に係る車両ネットワークシステムついて図１を用いて説明する。車両ネットワークシステムは図１に記載されているような複数車両（１〜５）の各車両に搭載された複数の端末装置（ドア、モータ、エアコンなど）とこれらが接続される車両ネットワーク制御装置（ＣＮＣ〔Ｃａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ〕）により構成される。ここで車両の両端部をそれぞれ識別するために、各車両の端部は予め１端部と２端部と命名される。図１においては車両の１端部にはイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１（６），車両の２端部にはイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ２（７）が通信手段としておかれている。各車両のネットワーク制御装置は、車両のそれぞれの端部に隣接する隣接車両とＥ１とＥ２を介して互いに接続されて互いに相手装置から情報を取得する。各車両のネットワーク制御装置には、図示しない車両情報取得蓄積手段が備えられており、自車両の自車両情報および隣接車両の車両ネットワーク制御装置から取得した隣接車両情報が自隣接車両情報として蓄積されている。
【００４８】
車両ネットワークシステムは、自らを構成する各車両の車両ネットワーク制御装置の車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報を使い、自らを構成する各車両に搭載された端末装置を監視制御する。具体的に、車両イにおいて、車両編成を構成する全車両の車両情報を知ろうとする場合は、車両イには、車両イと車両ロの情報が既にあるので、車両ニから自隣接車両情報（車両ハ、ニ、ホに係る車両情報）を取得すれば、全車両イ〜ホについての車両情報を得ることができる。本発明では、情報の取得が分散的に行われているので従来のように、先頭車両から順番に全車両から情報を取得する必要が無くなる。
【００４９】
次に、車両ネットワークシステムを構成し車両ネットワークシステムのネットワークを制御する車両ネットワーク制御装置の構成ついて説明する。図２には、車両ネットワーク制御装置２０とこれに含まれる信号判定など様々な処理を行う信号判定部（ＣＰＵ）２１、必要なデータを蓄積するメモリ２９、付加情報であるＡ設定の符号化／復号化部２２、付加情報であるＣ設定の符号化／復号化部２３、付加情報であるＢ設定の符号化／復号化部２４、１端側の多重分離ハブ２５、第２端側の多重分離ハブ２６、複数の端末装置が接続されている多重分離ハブ２８が記載されている。ここで、付加情報Ａは車両の１端側の隣接車両、付加情報Ｃは車両の２端側の隣接車両、付加情報Ｂは車両編成を構成する全車両を情報取得の対象とするべく付加されたものである。メモリ２９はダイナミックメモリ、スタティックメモリ又はハードディスクなどの蓄積装置など、情報の蓄積手段を意味する。また、信号判定部２１には、ネットワーク制御装置の外部に置かれた車両識別符号設定部３０５やモニタ２９１を接続する接続手段が設けられている。ここで、Ａ設定、Ｃ設定は隣接車両との接続を制御するためのもので、ハブのポートになるイーサネット（登録商標）インタフェースに付されると共に、当該ポートから外部へ送出されるデータ中にも付されるものであって、当該符号に基づいてデータの流れる経路を制御する。
【００５０】
信号判定部２１は、ＩＰアドレス変換部２７と多重／分離ハブ２８を通して端末装置と接続され、端末装置からの情報収集と端末装置への制御指令を与えることができる。ＩＰアドレス変換部２７で使われる後述するＩＰアドレス変換表は信号判定部２１に接続された車両識別符号設定部からの車両識別符号に基いて信号判定部２１により生成されて、ＩＰアドレス変換部２７へ設定される。このＩＰアドレス変換部２７を介して端末装置から収集した装置情報は、信号判定部に接続されたメモリ２９に自車両情報の一部として蓄積され、このメモリは車両情報取得蓄積手段となる。また、車両ネットワーク制御装置には、後述するモニタ２９１を接続する端子が用意されている。
【００５１】
多重／分離ハブ２５、２６、２８は、いわゆるリピータハブでもスイッチングハブでも良い。多重／分離ハブの外部へのインタフェースはイーサネット（登録商標）インタフェースを用いることが好適である。車両の端の多重／分離ハブ２５、２６は例えばイーサネット（登録商標）インタフェースを介して隣接車両の多重／分離ハブのイーサネット（登録商標）インタフェースに接続される。接続されたイーサネット（登録商標）インタフェースはリンクパルスを出して物理層の接続を確認し、信号判定部の指示により送信元に自分のＭＡＣアドレスを入れてブロードキャスト信号を送信すると、それを受信した相手側のネットワーク制御装置は相手の設定（Ａ、Ｂ，Ｃ）とＭＡＣアドレスを知ることができる。また、信号判定部２１には、後述するＩＰアドレス変換部２７が接続され、さらに多重／分離ハブ２８のイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１５ないしＥ２０に複数の端末装置１ないし端末装置６がそれぞれ接続されている。
【００５２】
Ａ，Ｂ，Ｃ各設定における符号化／復号化を行う符号化／復号化部２２、２３、２４は、外部へデータを送信するときは情報が通過する通信手段を識別する付加情報としてＡ，Ｂ，Ｃを付与し、外部からデータを受信する際は、Ａ，Ｂ，Ｃの付加情報を信号判定部が処理できる形にして信号判定部へ送る。例えば、データの形状としてイーサネット（登録商標）フレームを使う場合は、１端側の隣接車両へデータを送信する際は、Ａ設定符号化／復号化部２２において主データの前に置かれるオプションコードに予めＡ設定に対応する値を挿入する。また、外部からのフレームにオプションコードのＡ設定に対応する値が有る場合は、Ａ設定符号化／復号化部２２でデータ部分にＡ設定であることが分かる値を追加したり、本体情報のフレームに先立って、Ａ設定であることを示す情報を含むフレームを挿入して信号判定部が処理可能にする。Ｃ設定についても同様の処理がＣ設定符号化／復号化部２３で行われる。
【００５３】
車両編成を構成する全車両へ送信する信号判定部からのデータには、Ｂ設定符号化２４で付加情報Ｂを本情報に付加する符号化が行われる。付加情報Ｂを有するデータは多重分離ハブ２５、２６から隣接車両へ送られる。付加情報Ｂを有するデータは隣接車両の多重分離ハブ２５、２６でＢ設定符号化／復号化部２４へ送られる。このデータはＢの付加情報を有するので、信号判定部２１へ送られて所定の処理がされる。また、多重分離ハブ２５からのデータは多重分離ハブ２６へ、多重分離ハブ２６からのデータは多重分離ハブ２５へ、それぞれデータが転送される。こうして、付加情報Ｂを有するデータは車両編成を構成する全車両に伝送されることになる。
【００５４】
任意の車両から、付加情報Ｂを付けて各車両の車両ネットワーク制御装置に対して自隣接車両情報を送るように要求すると、車両編成を構成する全車両から当該車両の自隣接車両情報が、要求を送付したネットワーク制御装置を宛先にしてＢの付加情報を伴うデータとして送付されてくる。そして、この車両情報に基いて各車両に搭載された端末装置獲の監視・制御を行うことができる。このようにして、車両編成を構成する任意の車両において、全車両の車両情報を集めることも、各車両の端末装置を監視・制御することが容易に行える。
【００５５】
第２実施例として図３を用いてスイッチングハブ（Ｌ２スイッチ）３０２を用いた構成を説明する。第２実施例の車両ネットワーク制御装置３００は内部にL2スイッチを含んで構成される。Ｌ２スイッチには、１端側（ＥＮＤ＃１）で隣接車両の通信手段に接続されるイーサネット（登録商標）インタフェースＥ１とＥｘおよび２段側（ＥＮＤ＃２）で隣接車両の通信手段に接続されるイーサネット（登録商標）インタフェースＥ２とＥｙが車両の外部への接続用に設けられている。また、車両内部では、ネットワークアドレス変換部（ルータ部）３０４との接続用にイーサネット（登録商標）インタフェースＥ３、判定制御部との接続用にイーサネット（登録商標）インタフェースＥ４、Ｅ５，Ｅ６が設けられている。また、Ｌ２スイッチ３０２の内部状態の設定用にＲＳ２３２ＣのようなシリアルインタフェースＣ４が設けられている。
【００５６】
判定制御部３０１はイーサネット（登録商標）インタフェースＥ１０を介して複数の端末装置１〜端末装置６が接続されたハブに接続される。このハブを通じて、判定制御部は自車両情報の一部として各端末装置から情報を収集する。また、後述する車両ＩＰアドレスの変換表は後述するように車両識別符号設定部３０５から取得した情報に基いて判定制御部で作られて制御用のインタフェイスＣ１，Ｃ２を介してルータ部３０４に設定される。
【００５７】
第２実施例の車両ネットワーク制御装置３００の特徴はデータリンク層のスイッチであるＬ２スイッチを含む構成を取ることである。隣接車両との交信を行なう通信手段としてのＬ２スイッチの各ポートに備えられたイーサネット（登録商標）インターフェースは、電線若しくは光ファイバなどの物理的な線路又は無線（光、電波）で接続されると、オートネゴシエーション機能により相手の物理的な状態と自分の物理的な状態を調べて最適な交信条件を自動的に選択し、インタフェース間ではイーサネット（登録商標）フレームを使った相互通信が可能となる。
【００５８】
ここで、通信開始直後は相手のインタフェースのマックアドレス（ＭＡＣアドレス）が不明なので、互いにブロードキャストフレームを送信すると自分のＭＡＣアドレスが相手のＬ２スイッチで学習され、ポートとそのポートの先に接続されているイーサネット（登録商標）インターフェースの送信元のＭＡＣアドレスとの対応表が作られる。
【００５９】
隣接車両から受信したイーサネット（登録商標）フレームがブロードキャストフレームの場合、通常のＬ２スイッチではブロードキャストフレームは基本的にＬ２スイッチに備わる全てのポートに転送される。しかし、ここでは、１端側と第２端側を分離する必要があり、受信したフレームの転送先を制御する必要がある。つまり、１端側の通信手段は１端側に接続された通信手段とのみ交信して２端側に接続された通信手段とは交信しないことで、接続先を確実に特定することができる。これは２端側についても同様である。
【００６０】
１端側と２端側の通信手段の情報交換可能な範囲を遮断するために、ブロードキャストフレームが転送される範囲を示すブロードキャストドメインをＬ２スイッチ内で複数設けるバーチャルＬＡＮ（以後、「ＶＬＡＮ」と言う。）を使うと、物理的な接続とは別に論理的な接続関係を設定することが出来る。同じことをネットワーク層で行うにはＩＰアドレスフィルタの手法を用いればよいし、トランスポート層で行なうにはポート番号で接続関係を制御してもよい。
【００６１】
ＶＬＡＮを構成する方法に、ポートＶＬＡＮと言われるものがある。これはスイッチ
のポートをグループ化し、それぞれのグループを独立したブロードキャストドメインとして扱う方法である。スイッチの各ポートはイーサネット（登録商標）インタフェースが備えられておりイーサネット（登録商標）フレームのブロードキャストドメインをポート毎にスイッチの制御端子から設定する。
【００６２】
ここで図３に記載されたネットワーク制御装置に含まれるＬ２スイッチと判定制御部の関係を説明する。Ｌ２スイッチはスイッチを制御する判定制御部とイーサネット（登録商標）で接続されている。図３には初期設定時の各イーサネット（登録商標）インタフェースの設定値がＶＬＡＮとして記載されている。イーサネット（登録商標）インタフフェイスＥ１、Ｅ４，Ｅ７はＡに，イーサネット（登録商標）インタフフェイスＥ２、Ｅ６，Ｅ９はＣに設定されていてそれぞれVLAN−ＡとＶＬＡＮ−Ｃとしてグループ化されて、同一設定の範囲での情報交換が可能になっている。
【００６３】
この状態で、初期設定後に隣接車両のネットワーク制御装置と通信手段を介して接続されて、互いに接続された通信手段のＶＬＡＮの設定値が同一の場合は、同じＶＬＡＮに属するのでそのままネットワーク制御装置間での情報交換が可能となる。
【００６４】
また、車両の１端側に隣接車両の２端側が接続されていて、自車両と隣接車両の通信手段の設定が異なるＶＬＡＮの場合は、相手車両のネットワーク制御装置から送信されたフレームの自車両のＬ２スイッチ内での転送が行われない。つまり、通信手段が受信した隣接車両の車両ネットワーク制御装置からのフレームが自車両の車両ネットワーク制御装置へ転送されないので通信手段が接続されても車両ネットワーク制御装置は相手装置に接続されないことになり、互いの情報の交換をすることができない。
【００６５】
この場合は、隣接する２両の車両の片方の１端側または他方の第２端側の通信手段の設定値を変更する必要が生じる。ポートＶＬAＮASAkitaka SamejimaＶＡＬＮ → ＶＬＡＮの設定値の再設定は、図３に記載された判定制御部の制御ポートＣ３からスイッチ制御ポートＣ４を介して行なわれる。車両ネットワーク制御装置間の情報交換をするためには、接続された通信手段同士の設定値が同じになればよいので、接続された通信手段の片側の設定値を変更することになる。初期設定値は、ＡとＣしかないので、後述の方法によって、双方の通信手段の片方の設定値のＡをＣに変えるかＣをＡに変えるように再設定すれば良いことになる。ただし、同一車両内で両端の通信手段の設定値が同一になると１端側と２端側の区別ができなくなるので、再設定は、Ａ及びＣ設定を、隣接車両の設定を見ながら行うことになる。つまり、端の車両から通信手段の1端側と2端側の設定値を、Ａ−Ｃ，Ｃ−Ａ，Ａ−Ｃ・・・のように隣接車両間で同じになるように設定が行われれば良い。この再設定又は再付与は、予め決めた方法により編成車両の一つの車両を主車両（マスター）とし、その他の車両を従車両（スレーブ）として、従車両の設定を主車両に合わせるようにしてもよい。端の車両を主車両として自動的に再設定する方法を後述する。
【００６６】
隣接車両との接続ができると、各車両のネットワーク制御装置は1端側と２端側のそれぞれの隣接車両から隣接車両情報を取得して、自車両の情報と併せて自隣接車両情報として車両情報取得蓄積手段となるメモリ、ハードディスクなどの蓄積手段に蓄積することができる。ここで、ネットワーク制御装置は、自車両と1端側と２端側のそれぞれの隣接車両の3両分の並び方を認識することができる。なお、車両情報として、各車両に固有に与えられた車両識別符号を取得することで各車両が個別に簡便に識別され、さらに、後述する方法で車両識別符号から生成されたＩＰアドレスを車両ごとの固有のネットワークアドレスとして車両情報に含めると以後の情報収集が容易になる。
【００６７】
次に、車両ネットワークシステムの車両編成全体を覆う車両編成ネットワークを実現する方法を説明する。図３において、隣接車両のＬ２スイッチに設けられたＥｘポートとＥｙポート間を、Ｅ１ポートとＥ２ポートの接続とは別の配線で接続しておき、車両編成全体を共通のＶＬＡＮの属性たとえば、VLAN−Bとすると、図３において、各車両の判定制御部はVLAN−Bの属性を有するポートＥ５およびＥ８を介して、他車両のVLAN−Bの属性を設定されたポートを有する判定制御部と情報交換をすることができる。つまり、車両編成全体の車両ネットワーク制御装置間での情報交換が可能になる。
【００６８】
ここで、タグＶＬＡＮを使うとスイッチ間の接続を簡便化することができる。タグＶＬＡＮはＩＥＥＥ８０２・１Ｑ（ドットワンキュー）で規格化されたもので、イーサネット（登録商標）フレームの送信元アドレスとデータの間にＶＬＡＮの識別情報を埋め込んだタグによりＶＬAＮを構築するものである。イーサネット（登録商標）フレームに４オクテットの識別情報を付けることによって一つのポートを複数のＶＬＡＮに所属させることができる。このように、複数のＶＬＡＮに所属するポートのことをオーバーラップポートと呼び、逆に1つのＶＬＡＮのみに所属するポートはクライアントポートと呼ばれている。ポートＶＬＡＮではクライアントポートしか作成できないが、タグに対応可能なポートはタグポートと呼ばれこのポートをタグＶＬＡＮではオーバーラップポートとすることができるところにタグＶＬＡＮの特徴がある。
【００６９】
図３において、各車両のＬ２スイッチの隣接車両と接続されるイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１とＥ２の設定をタグイーサネット（登録商標）インタフェイスとして、このイーサネット（登録商標）インタフェイスの属性を、ＡおよびＢ又はＣおよびＢに設定する。そうすると、イーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１およびイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ２を介して、編成車両全体での情報交換ができるようになり、イーサネット（登録商標）インタフェイスＥｘおよびイーサネット（登録商標）インタフェイスＥｙで使用した配線の省略が可能となる。また、冗長化のためにイーサネット（登録商標）インタフェイスＥｘ，Ｅｙ間の配線とイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１，Ｅ２間の配線を重複させて２重系として耐故障性を高めても良い。
【００７０】
ここで、Ｌ２スイッチ間を複数の線路で接続するとループが出来てブロードキャストフレームが周回する惧れがある。通常は一回線のみで容量が足りるのであれば、スパンニングツリープロトコル（ＳＴＰ）を使うことによって、片方の回線が遮断されてループの形成が無くなる。また、２回線を常時使用するためには、初期設定後の隣接車両との情報交換後に、隣接車両と接続されるイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１，Ｅ２，Ｅｘ，ＥｙのＶＬＡＮ属性を全てＢとして、リンクアグリゲーションコントロールプロトコル（ＬＡＣＰ）を予め走らせてから接続しても良い。なお、ＳＴＰとＶＬＡＮの相性を改善したマルチプルスパンニングツリープロトコル（ＭＳＴＰ）を適用しても良い。
【００７１】
第１実施例では、付加情報としてＡおよびＣの情報を付して、情報を送信し、隣接車両からＡ又はＣの情報を付加された情報を受信して、それを識別して処理することで、隣接車両の車両ネットワーク制御装置と交信して各車両の車両ネットワーク制御装置は自車両と自分の隣接車両の車両情報、即ち自隣接車両情報を持つことが出来る。、第２実施例では、Ａ設定およびＣ設定をＶ−ＬＡＮの設定としてＬ２スイッチを使い、VLAN−ＡおよびＶＬＡＮ−Ｃを使って隣接車両と交信することで各車両は自分と自分の隣接車両の車両情報即ち自隣接車両情報を持つことが出来る。
【００７２】
次に車両編成情報を生成について説明する。第１実施例では、Ｂ設定、第２実施例では、Ｂ設定に相当するVLAN−Bを使って車両編成全体で各車両の持つ隣接車両を含めた車両情報を共有することで、以下に具体的に説明するように各車両において車両編成情報を生成することができる。
【００７３】
第１の方法は、Ｂ設定（VLAN−B）を使用して、全ての車両ネットワーク制御装置に対して、ポーリング信号を発することである。車両編成ネットワーク全体のネットワークアドレスを１７２．１７．０．０／１６として、ブロードキャストパケットとして宛先のＩＰアドレスを１７２．１７．２５５．２５５も使い各車両の車両ネットワーク制御装置から発信するとブロードキャストパケットとして各車両に転送される。このパケットを受信した各車両の車両ネットワーク制御装置は、ブロードキャストパケットの送信元を新たな宛先として、自車両と１端側および第２端側の車両情報の３両分の車両情報を返信する。ブロードキャストパケットを送信した車両ネットワーク制御装置は、各車両から返信された各３両分の車両情報を整理することで、自分を含めた車両編成情報を生成することができる。なお、端の車両からは、２両分のみの車両情報が返信されるので、当該車両が先頭又は最後尾の車両であることが分かる。
【００７４】
上記の過程を具体的に説明すると、図１において車両ハがブロードキャストパケットを送信して、車両ニからは車両ハ、ニ、ホの３両分、車両ホからは車両ニとホの２両分のデータを受信すると、車両ハは、車両ハは自車両の１端側に車両ニが連結され、その先に車両ホが連結されていることを認識することができる。２端側についても同様に、車両ロの先に車両イが連結されていることを認識することができるので、車両ハは自車両を含めた車両イ〜車両ホで構成された車両編成情報を生成することができる。
【００７５】
第２の方法は、順番に問い合わせる方法である。例えば、車両ハが自車両の１端側の車両ニに問い合わせると車両ニは、車両ハ、ニ、ホの３両分の車両情報を返信する。そうすると、車両ハは、自車両の１端側に連結された車両ニの先に、車両ホが連結されていることを認識する。次に、設定Ｂを使って返信された車両情報に含まれる後述の車両固有のネットワークＩＰアドレスなどを用いて車両ホに車両情報を問い合わせる。そうすると車両ホは自車両を含め３者両分の車両情報を返信する。この作業を繰り返すことで、長い編成の列車の片側についての車両編成情報の生成をすることができる。同様に、第２端側でも車両編成情報を生成することができるので、両端の車両編成情報を併せることで全体の車両編成情報を生成することができる。
【００７６】
次に、車両の向きの判別について説明する。図1においては、車両ハの第２端側と車両ロ１端側の設定値が初期設定では異なっているために情報交換をすることができない。そこで、車両ハの２端側の設定値をＣからＡに再設定することで、隣接車両の設定値と同一となり情報交換が可能になる。図３において、Ｌ２スイッチの設定値の再設定による変更は、図３に示す判定制御部からＬ２スイッチへの制御指令により行われる。ここで判定制御部から設定値の変更に関して、各車両の車両ネットワーク制御装置において、当該車両ネットワーク制御装置の通信手段の設定値を記録しておくことで、隣接車両の接続された通信手段の設定の初期状態での同異が判別できる。また、期設定と同じか否かの履歴をフラグを立てて記録しておくことで、交信可能になった設定値の状態が初期状態と同じか否かを判定制御部は知るようにしてもよい。
【００７７】
初期設定における各車両の通信手段と隣接車両の通信手段の設定を対比することで得られた自車両と隣接車両との向きの相互関係は、Ｂ設定の範囲の車両に対して配信することができるので、Ｂに設定されたポートを有する全ての車両ネットワーク制御装置は、Ｂ設定の範囲の車両の向き情報を入手することができ、各車両の車両ネットワーク制御装置は向き関係を含めた車両編成情報をそれぞれ生成することができる。ここで、Ｂ設定された通信手段は特許請求の範囲における第３通信手段に相当する。
【００７８】
Ｌ２スイッチでＶＬＡＮを使って1端側と２端側のデータを分離するには各車両のＬ２スイッチ内で1端側と２端側それぞれのＶＬＡＮの設定を違えることが必要になる。車両編成全体で、矛盾無く、ＶＬＡＮの再設定を行う手法は後述する。
【００７９】
次に、図３を用いて車両ネットワーク制御装置の動作について詳細に説明する。図３に示す車両ネットワーク制御装置には、今まで説明したＬ２スイッチと判定制御部３０１の他に車両識別番号設定部３０５、ルータ部３０4、ハブ３０３が収められている。そして、ハブ３０３の各ポートには、端末装置（Ｅｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ：ＥＤ）としてドア制御器、監視カメラ、モータ、空調装置、ブレーキ装置、照明装置、放送装置、案内表示装置などが接続される。また、判定制御部には、図示しない演算装置としてＣＰＵが置かれ、データ蓄積手段としてメモリがＣＰＵに接続されている。
【００８０】
車両ネットワーク制御システムの車両ネットワーク制御装置３００には表示・制御情報入力装置２９１を接続するための接続部が備えられていて、表示・制御情報入力装置（モニタ）２９１を接続することで、自車両だけでなく車両編成全体の車両情報を把握することができ、制御情報を入力することもできる。ユーザインタフェースを良くするために、車両をモニタ上に図示し（図１４参照）、異常があるときは、色を変えるなどとすることで、各車両に搭載した装置の管理を含め、車両の管理が容易になる。
【００８１】
全ての車両の判定制御部は共通の動作をするので、代表として図３に示す車両ハの判定制御部３０１の動作を説明する。ここで、イーサネット（登録商標）インタフェースＥ１などをポート１とも呼ぶことにする。L２スイッチは隣接車両と接続されるポート１及びポート２と、判定制御部に接続されるポート４〜６と、判定制御部からの制御信号を受けるＣ４を有する。判定制御部のポート７〜９がそれぞれＬ２スイッチのポート４〜６に接続され、それぞれのＶＬＡＮの設定は、ポート４、７がVLAN−Ａ、ポート５、８がVLAN−B,ポート６、９がＶＬＡＮ-Cに設定されている。
【００８２】
各車両に搭載された図３に示す車両ネットワーク制御システムの車両ネットワーク制御装置３００の動作を、図４のフローチャートを使って説明する。電源投入あるいは動作開始指令により動作を開始すると、ＩＰアドレスの生成と生成したＩＰアドレスの付与を行なう（Ｓ４１）。以下、ＩＰアドレスの生成。付与について詳細に説明する。
【００８３】
ＩＰアドレスは、交信範囲の中で互いにアドレスが重複しないように付与されることが必要になる。図２においては、ＣＰＵに各車両で重複しない車両識別符号がスイッチやメモリなどに記録された車両識別符号設定部３０５が接続されている。また、図３において判定制御部３０１にも車両識別符号設定部３０５が接続されている。図２のＣＰＵ２１と図３の判定制御部３０１のＣＰＵは車両識別符号設定部３０５から車両識別符号を入手して、これからＩＰアドレスを生成する。ここで生成されるＩＰアドレスは、各車両固有のものであり、生成後には変化することが無い静的ＩＰアドレスである。
【００８４】
車両識別符号と生成される静的ＩＰアドレスとは一対一に対応しており、その関係を予め表として生成して用意しても良いし、予め定めた規則（アルゴリズム）でその都度生成しても良い。ＩＰアドレス生成の方法として予め車両識別符号とプライベートＩＰアドレスの対応表を用意しておき、これをメモリに置いておくことで、車両識別符号を入手した判定制御部は対応表を参照することで、当該車両識別符号に対応したネットワークアドレスを簡便に生成することができる。
【００８５】
例えば、車両識別符号からクラスＢの重複しないプライベート静的ＩＰアドレスとして生成する場合について説明する。３２ビットのＩＰアドレスを８ビットずつに区切って１０進数表示して、ａａａ、ｂｂｂ、ｃｃｃ、ｄｄｄと表し、ａａａには１７２の固定値、ｂｂｂには０１７の固定値をそれぞれ割り当て、ｃｃｃ及びｄｄｄについては、車両識別符号に基いて生成する。
【００８６】
車両識別符号は、例えば、モ１２３４のように、車両の性格を示す文字と数字で表される場合があるが、文字は、例えば、ＡＳＣＩＩコードのような一定の規則により適当な数字に置き換えて処理を行なうことで、各車両は重複することのない数値を車両識別符号設定部から得た情報により得ることができる。図６には、車両識別符号＃５６０１〜＃５６０３を付された車両が記載されている。
【００８７】
判定制御部が読み込んだ車両識別符合とメモリ上の車両識別符合の両者を比較して一致していれば、すでに車両識別符号とＩＰアドレスの対応テーブルができてルータに設定されているので、各搭載装置（ＥＤ）がルータを使ってそのＩＰアドレスが変換されて車両編成ネットワーク（Ｔｒａｉｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続される（Ｓ５７）。
【００８８】
また、読み込んだ両者の値を比較して不一致の場合は、新たに車両識別符号設定器から読み込んだ車両識別符号とＩＰアドレス対応テーブルから、車両のネットワークアドレスを生成するとともに搭載装置の車両ネットワークアドレスと装置のローカルアドレスの対応表（ネットワーク アドレス テーブル：ＮＡＴ）を作成する（Ｓ５４）。そして、生成したＮＡＴ情報をルータに設定する（Ｓ５５）。
【００８９】
また、車両識別符号設定器より読み込んだ車両識別符号の値をメモリへ記憶する（Ｓ５６）。その後、外部に通用するアドレスと車両内のみで使えるアドレスの対応表を有する部分であるルータに読み込んだＮＡＴ情報に基いて、各搭載装置のＩＰアドレスの変換をして、車両ネットワークへ接続する（Ｓ５７）。
【００９０】
上記の様にして生成したＩＰアドレスを車両ネットワーク制御装置はＬ２スイッチ、ルータ部、自分自身、ハブなど必要に応じて付与する（Ｓ４１）。
【００９１】
ここで、図６を使ってＩＰアドレスの具体的な生成について説明する。判定制御部３０１の内部のＣＰＵ（以下、図２のＣＰＵ２１も同様に機能するものとする。）が車両識別符号設定部から読み込んだ符号を含むデータの数字部分から５６００を引くことで、１〜３の数字を得る。ネットワークアドレスとして、ｃｃｃについては、４０に前記の値を加算したものを使い、ｄｄｄとして１を使うことに決めておくと、図６に示すように、上記のようにして生成したＩＰアドレスの付与状況の一例が、車両識別符号＃５６０１のネットワーク制御装置のＩＰアドレス１７２．１７．４１．１、車両識別符号＃５６０２のネットワーク制御装置のＩＰアドレス１７２．１７．４２．１、車両識別符号＃５６０３のネットワーク制御装置のＩＰアドレス１７２．１７．４３．１となる。
【００９２】
次に、各車両に搭載されている装置のＩＰアドレスの付与について説明する。ここでは、装置に付与するＩＰアドレスはクラスＣとすると、ＩＰアドレスの上位１６ビットが、１９２．１６８となり下位１６ビットを各車両に搭載した装置へ付与することになる。
【００９３】
例えば、ＩＰアドレスの下位ビットを１１からはじめるとすれば、図６に示すように、端末装置１（ＥＤ１）には、ＩＰアドレス１９２．１６８．０．１１から始まり、順次下位ビットの数字を変えて付与する。ここで、各車両において、各装置のＩＰアドレスは全て共通となっているので、装置の交換などがあっても、ＩＰアドレスの再付与が不要になるので管理が容易になる。
【００９４】
各装置に付与されたＩＰアドレスは各装置毎に共通なので、そのＩＰアドレスのまま車両の各搭載装置の情報を外へ出すことはできない。そこで、各車両の車両ネットワーク制御装置に付与されたネットワークアドレスを使って、車両編成全体を覆う車両編成ネットワークで通用するＩＰアドレスへ変換する必要がある。
【００９５】
一つの方法として、ネットワークアドレスの上位３オクテットに、装置に付与されたＩＰアドレスの下位１オクテットをつなげて、４オクテットのＩＰアドレスとする。この対応の様子が、図６に示されている。上記の方法は一例であって、車両識別符号の符号を含めてＡＳＣＩＩコードなどで数値化して、その数値に対して、所定の数を加減算したものを２５６で割って、余りの部分（０〜２５５）を使うなどのやり方もある。
【００９６】
以上の説明で、車両ネットワークに接続された全ての機器にＩＰアドレスが付与されることになる。次に、車両ネットワーク制御装置は、以前説明したように隣接車両との交信をして、車両情報の取得を行う（Ｓ４２）。
【００９７】
さらに、VLAN−Bの設定を判定制御部とＬ２スイッチに対して行い、車両編成全体での情報交換が可能な環境を作り、他車両と交信して他車両の情報を取得する（Ｓ４３）。次に、得られた車両情報を整理することで、車両編成情報を生成する（Ｓ４４）。
【００９８】
自車両については、図３のＥ１０とＥ１４のポートを使い、ハブに接続された端末装置からの情報収集をして、情報収集蓄積部に収集して自車両情報として蓄積する。また、各端末に必要な制御情報を送り、所定の動作を行わせる。所定の動作には、ドアーの開閉、照明のオン・オフ、モータの制御、エアコン温度設定など多様な内容が含まれる（Ｓ４５）。ここで、各車両の搭載装置ＩＰアドレスが共通になっているので、車両ネットワーク制御装置の監視、制御プログラムを共通化することができる。
【００９９】
車両ネットワーク制御装置には、表示と制御情報の人間による入力を受け付ける表示・制御装置を接続する接続部が設けられており、ここへ、表示・制御装置が接続されるとそれを感知して（Ｓ４６）表示・制御装置の接続部へ所定の情報を送って表示する（Ｓ４７）。表示の一例を図１３に示す。
【０１００】
表示・制御装置の使い方として、例えば車掌の居る最後部車両へ車両識別番号＃５６０１の監視カメラ（ＥＤ２）からのデータを送る場合は、送信元のＩＰアドレス１９２．１６８．０．１２が、ルータによって１７２．１７．４１．１２に変換されて最後部車両の車掌の所へ届くことになる。また、逆に車掌から当該監視カメラの操作指令は、送信先のＩＰアドレス１７２．１７．４１．１２として、送信されて、ネットワークアドレス１７２．１７．４１．１を有するルータで受信されて、そのＩＰアドレスを１９２．１６８．０．１２に変換されて、監視カメラに届くことになる。また、一斉に片側のドアを開閉するなどの操作は、ネットワーク層でのブロードキャストパケットを使い、データ部分にドアを示すＩＰアドレスとドアに対する制御情報を入れて置く事で実現することができる。
【０１０１】
車両ネットワーク制御装置は、車両間の接続の遮断などにより車両の編成の変更の通知を受けると処理の最初へ戻る（Ｓ４８）ので、故障により、車両編成が分断されても、分断後のそれぞれが新しい車両編成を構成することができる。イーサネット（登録商標）インタフェースにはリンクパルスの送信手段が備えられており、LANが物理的に接続されているのか否かを判定することができる。物理リンクの状況が変わる（物理リンクが有る→無くなる、若しくは、物理リンクが無い→有る）または、連結時に加圧されるデジタルインプット情報を別途持つことにより、車両が連結されたまたは開放されたことを判断する）または、連結時に加圧されるデジタルインプット情報を別途持つことにより、車両が連結されたまたは開放されたことを認識すると、車両が連結された、または解放されたと判断し、システムを初期化ルーチン（Ｓ４１）に戻り、編成情報の収集をやり直す。特に、車両編成の変更が無い通常の場合は電源のオン・オフを検知して電源が入っていれば、Ｓ４５の処理へ戻る（Ｓ４９）。
【０１０２】
以上説明したように、各車両の車両ネットワーク制御装置は、隣接車両と情報を交換するとともに、列車を構成する車両情報を得ることができる。車両情報としては、各車両に搭載されている端末装置の情報の他に各車両の車両識別符号、車両の向き、各車両に搭載されている装置のＩＰアドレスなどがある。
【０１０３】
本発明においては、任意の車両において、モニタ２９１を編成車両ネットワーク制御システムの車両ネットワーク制御装置３００に接続することで、全車両の全ての装置の情報を得ることができ、同時に、それらに対しての制御を行なうことができる。
【０１０４】
また、スイッチ間を接続してネットワークを構成しているので障害に強く、ＩＰレベルのＶＬＡＮを使って論理的に分割しているので、ネットワーク構成の自由度が大きく車両ネットワークの管理が容易になる。
【０１０５】
次に、Ｌ２スイッチにＶＬＡＮの設定を行う場合について詳細に説明する。仕様上、前記Ａ設定と前期Ｃ設定されたもの同士が交信できない場合は、Ａ設定とＣ設定を一定時間毎に設定入替をし、Ａ設定同士またはＣ設定同士が合致すると交信が成立したとして前記設定入替を停止して設定を固定し、隣接車両情報の交換を行っても良い。このときもそれぞれの車両が、１端側で隣接車両に接続される第１ポートおよび、第２端側で隣接車両に接続される第２ポートの位置は予め認識しているので、車両の向きを認識することができる。
【０１０６】
図７に、Ｌ２スイッチを用いた場合の初期設定でのＶＬＡＮの設定の状態を示す。各車両の通信手段であるイーサネット（登録商標）インタフェースのＶＬＡＮ設定は、Ｅ１がＡ，，Ｅ２がＣ，ＥｘとＥｙがＢである。また、内部での接続に使われるイーサネット（登録商標）インタフェースの設定は、図７に示すように、Ｅ３とＥ５がＢ、Ｅ４がＡ，Ｅ６がＣに設定されている。この状態で、車両ハの１端側と車両ニの１端側は共にＡ設定なので、車両ハの車両ネットワーク制御装置と車両ニの車両ネットワーク制御装置とは接続ができる。しかし隣接する車両ロの１端側と車両ハの２端側とでは双方の設定値が異なるので、車両ロの車両ネットワーク制御装置と車両ハの車両ネットワーク制御装置とは接続されないので、どちらかを入れ替える必要がある。入替は、判定制御部からの制御信号により行われる。
【０１０７】
また、Ｅ１とＥ２をタグポートにして、Ａ及びＢ設定又はＣ及びＢ設定にすることで、隣接車両との接続を単一の線路で行うことができる。判定制御部からのＣ設定のデータは判定制御部のＥ９，Ｌ２スイッチのＥ２を介して隣接車両へ送出される。また、判定制御部からのＢ設定のデータは判定制御部のＥ８、Ｌ２スイッチのＥ５から、Ｌ２スイッチのＥ１およびＥ２を介して両隣接車両へ送出される。
【０１０８】
ここで、車両編成情報の生成について図８を用いて詳しく説明する。車両イ、ロ、ハ、ニ、ホがこの順番になっている５両編成の車両編成を考える。車両ハに搭載された車両ネットワーク制御装置は、自車両と両隣接車両の３両分の車両情報として、ロ、ハ、ニ又はニ、ハ、ロを有している。端の車両は２両分、中間車両は３両分の車両方法をセットで有している。ポーリング又は順次隣接車両に問い合わせることで、車両イから、イ、ロ又はロ、イの情報を得る。車両ロからは、３両分のイ、ロ、ハ、又は、ハ、ロ、イの情報を得る。車両イ、車両ロ、車両ハの情報が矛盾無く並ぶためには、車両イ、車両ロ、車両ハの各車両の車両ネットワーク制御装置は、この３両の車両情報の並びについて１の並びまたは２の並びを車両編成として選択する。同様に、車両ハ、ニ、ホについても、矛盾の無い並びを選択する。そうすると、５両全体について１の並びを選択すると、イ、ロ、ハ、ニ、ホの並びが得られ、２の並びを選択すると、ホ、ニ、ハ、ロ、イという、車両編成情報を得ることができる。また、各車両の車両ネットワーク制御装置は、個別に、２両又は３両分の車両情報をセットで局部的に取得することで、それぞれ、局部的な車両編成情報を容易に生成して持つことができる。
【０１０９】
さらに、初期設定で、１端側をＡ，２端側をＣとしていることから、図８において、＃１は１端側、＃２は２端側を示し、各車両は２端側から１端側を車両の向きとし、各車両の矢印は、各車両の向きを示している。この矢印、すなわち、車両の向き情報も各車両の車両ネットワーク制御装置は取得することができる。そうすると、車両の向きを含んだ、車両編成情報を各車両の車両ネットワーク制御装置が持つことができる。
【０１１０】
ここで、、車両イ〜車両ホの車両編成により構成される運行対象となる列車の進行方向は、運転席から発するマスター宣言により決められる。図1において、車両イの１端側（＃１ＥＮＤ）にある運転席からマスター宣言が発せられると、この列車は、車両イを先頭車両として運行されることになり、進行方向が決まるので、この列車の編成情報は、車両イを先頭とするイ、ロ、ハ、ニ、ホとなる。
【０１１１】
この、マスター宣言は、Ｂ設定の範囲で全車両に伝えることができる。各車両の車両ネットワーク制御装置は、上記のマスター宣言を自分のどちらの端のポートから受けたかを知っているので、列車の進行方向に対する自分の車両の向きを認識することができる。
【０１１２】
次に、隣接する通信手段の設定を同じに揃えると共に、車両内の１端側と２端側の設定を異なる値に設定する手法を説明する。
【０１１３】
図９には、単独車両と２両編成の車両編成が記載されている。単独車両の場合は、＃１、＃２共に物理リンクが無いので、その車両の車両ネットワーク制御装置は「単車両（自己の１両のみで、他に何も連結されている車両が無い）」と判断してVLANの切り替え、制御などは行わない。
【０１１４】
２両編成の場合、＃１または＃２のどちらか一方に物理リンクが有り、もう一方には物理リンクが無いので、その車両車両ネットワーク制御装置は「2両以上の編成の端の車両（先頭車）」であると判断する。
【０１１５】
２両成立の場合、端の車両は、それぞれ、自分のVLANの入替えは行わず、VLAN一時確定フラグを定期的に送信しながら、一定時間待つ。ここで、イの＃２とロの＃２はVLAN-C同士で一致するため、VLANが成立し、接続が確定する。
【０１１６】
２両不成立の場合は、LAN一時確定フラグを定期的に送信しながら、一定時間待つがイの＃２とロの＃１2は物理的に接続されていてもVLANが不一致のため、VLANが成立しない。車両イおよび車両ロの車両ネットワーク制御装置は一定時間待ってもVLANが成立しないのでお互いのVLANが不一致であると判断する。ここで、車両イの＃２のMACアドレスの値が車両ロの＃１のＭＡＣアドレスの値よりも大きいとして、小さい方が、ＶＬＡＮ設定の１端側、２端側共に入れ替えることにすると、車両ロのＶＬAＮ設定を入れ替えて、車両間のＶＬＡＮが成立する。
【０１１７】
図１０に3両以上の編成で、端の車両からの一次確定フラグが他の端まで伝送される場合が示されている。先ず、＃１および＃２の両方に物理リンクが有る場合、その車両のネットワーク制御装置は自車両が「３両以上の編成の中間車」であると判断する。中間車両はＶＬＡＮ設定について、端の車両からの要求に応えるものとする。
【０１１８】
車両イと車両ホは一方に物理リンクが無く、他方に物理リンクが有るので、それぞれの
車両ネットワーク制御装置は２両以上の編成の端の車両であると判断し、VLANの入替えは行わず、VLAN一時確定フラグを定期的に送信しながら、一定時間待つ。（状態１）
【０１１９】
中間車両ロおよびハおよびニは、＃１側と＃２側の両方に物理リンクが有るので、３両以上の編成の中間車両であると判断し、VLANをある定められた時間ごとに、「＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN-C」と「＃１＝VLAN-C、＃２＝VLAN−Ａ」というようにVLANの設定の入替えを繰り返す。（状態１）
【０１２０】
中間車両ロとニは自車両のＶＬAＮ設定を定期的に入れ替えるので、端の車両のＶＬAＮ設定と同一になった際に、端の車両から一時確定フラグを受信する。中間車両はこの一時確定フラグを受信するとVLANの入替えを中止し、受信したVLAN一時確定フラグを他端へ定期的に送信しながら、一定時間待つ。ここで、車両ロは初期状態、車両ニは入れ替え状態で状態が確定する。（状態２）
【０１２１】
車両ハの車両ネットワーク制御装置は「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」のときにロおよびホとのVLANが一致し、ロおよびホより一時確定フラグを受信する。ハはこの一時確定フラグを受信すると、「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」のままで停止する。（状態３）
【０１２２】
車両ハの車両ネットワーク制御装置は、ロおよびホの両方より一時確定フラグを受け取っているので、VLANの矛盾が無いと判断し、VLANの設定をこのまま確定させ、ロおよびホへ確定フラグを送信する。（状態４）
【０１２３】
車両ロの車両ネットワーク制御装置は、車両ハより確定フラグを受信し、VLANの設定をこのまま確定させ、イへ確定フラグを送信する。（状態５）
【０１２４】
車両ニの車両ネットワーク制御装置は、ハより確定フラグを受信し、VLANの設定をこのまま確定させ、ホへ確定フラグを送信する。（状態５）
【０１２５】
車両イの車両ネットワーク制御装置は、ロより確定フラグを受信し、VLANの設定をこのまま確定させる。（状態６）
【０１２６】
車両ホの車両ネットワーク制御装置は、ニより確定フラグを受信し、VLANの設定をこのまま確定させる。（状態６）
以上により、VLANの設定が確定する。（状態６）
【０１２７】
次に、端車両に合わせるようにＶＬＡＮの入替をした中間車両の間でＶＬＡＮの不一致が有る場合について図１１を使って説明する。
【０１２８】
端の車両イとホの車両ネットワーク制御装置は、一方の端に物理リンク無く、他方に物理リンクが有るので、編成の端の車両であると判断し、VLANの入替えは行わず、VLAN一時確定フラグを定期的に送信しながら、一定時間待つ。（状態１）
【０１２９】
車両ロおよびハおよびニの車両ネットワーク制御装置は、＃１側と＃２側の両方に物理リンクが有るので、３両以上の編成の中間車両であると判断し、VLANをある定められた時間ごとに、「＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C」と「＃１＝VLAN−C、＃２＝VLAN−Ａ」というようにVLANの設定の入替えを繰り返す。（状態１）
【０１３０】
車両ロの車両ネットワーク制御装置は「＃２＝VLAN−C、＃１＝VLAN−Ａ」のときにイ＃２のVLAN−Cと一致し、イより一時確定フラグを受信する。ロはこの一時確定フラグを受信するとVLANの入替えを「＃２＝VLAN−C、＃１＝VLAN−Ａ」のままで固定し、VLAN一時確定フラグをロ＃１を通じてハ＃１へ定期的に送信しながら、一定時間待つ。（状態２）
【０１３１】
車両ニの車両ネットワーク制御装置は「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−Ｃ」のときにホ＃２のVLAN−Cと一致し、ホより一時確定フラグを受信する。ニはこの一時確定フラグを受信するとVLANの入替えを「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」のままで固定し、VLAN一時確定フラグをニ＃２を通じてハ＃２へ定期的に送信しながら、一定時間待つ。（状態２）
【０１３２】
車両ハの車両ネットワーク制御装置は「＃２＝VLAN−C、＃１＝VLAN−Ａ」のときにロとのVLANが一致し、ロより一時確定フラグを受信する。ハはこの一時確定フラグを受信すると、「＃２＝VLAN−C、＃１＝VLAN−Ａ」のままで固定する。（状態３）
【０１３３】
同様に、「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」のときはニと接続するが、早い側優先でも良いし、予め優先順位（例えば、＃１側を優先）をつけておいてもよい。
【０１３４】
車両ハの車両ネットワーク制御装置は、ロより一時確定フラグを受け取り、VLAN設定を固定して、＃２側のVLAN−Cの接続が成立するまで一定時間待つ。しかし、VLANは成立しないので、VLANの矛盾が有ると判断する。（状態４）
【０１３５】
同時に車両ニの車両ネットワーク制御装置も、一定時間待っても＃２のVLANが成立しないので、VLANの矛盾が有ると判断する。（状態４）
【０１３６】
そこで、車両ハとニの車両ネットワーク制御装置は、車両ハの＃２と車両二の＃２のMACアドレスの値の大小を比較する。（ここでは車両ニ＃２の方が大きいとする）車両ハは、車両二の＃２のMACアドレスの値の方が大きいので、自分のVLAN設定を変更する必要があると判断する。一方、車両ニは、車両ニ＃２のMACアドレスの値の方が大きいので、自分のVLAN設定を変更する必要がないと判断し、何もしない。
【０１３７】
次に、車両ハのネットワーク制御装置は、車両ロのネットワーク制御装置に対して、VLAN設定を入替え変更するよう要求する。（状態５）
【０１３８】
車両ロのネットワーク制御装置は、車両ハの車両ネットワーク制御装置からのVLAN変更要求を受理すると、ハに対してACKを返信する。ハは、ロからのACKを受信すると、VLAN設定を「＃１＝A、＃２＝C」から「＃１＝C、＃２＝A」へ入れ替え、一時確定フラグを定期的に送信する。（状態６）
【０１３９】
次に、車両ロのネットワーク制御装置は、イに対してVLAN設定を入替え変更するよう要求する。（状態６）
【０１４０】
車両イのネットワーク制御装置は、ロからのVLAN変更要求を受理すると、ロに対してACKを返信する。ロのネットワーク制御装置は、イからのACKを受信すると、VLAN設定を「＃１＝A、＃２＝C」から「＃１＝C、＃２＝A」へ入れ替え、一時確定フラグを定期的に送信する。（状態６）また、車両イのネットワーク制御装置は、「＃１＝A、＃２＝C」から「＃１＝C、＃２＝A」へ入れ替える。（状態６）
【０１４１】
車両イのネットワーク制御装置は、自らのVLAN設定を確定し、ロへ確定フラグを送信する。ロは、イより確定フラグを受信する。（状態８）
【０１４２】
車両ロのネットワーク制御装置は、自らのVLAN設定を確定し、ハへ確定フラグを送信する。ハは、ロより確定フラグを受信する。（状態９）
【０１４３】
車両ハのネットワーク制御装置は、自らのVLAN設定を確定し、ニへ確定フラグを送信する。ニは、ハより確定フラグを受信する。（状態１０）
【０１４４】
車両ニのネットワーク制御装置は、自らのVLAN設定を確定し、ホへ確定フラグを送信する。ホは、ニより確定フラグを受信する。（状態１１）
【０１４５】
そして、VLANの設定が確定する。（状態１２）
【０１４６】
上記のＶＬＡＮの再設定手順は、隣接車両同士で順番に行うものであるが、Ｂ設定の範囲での各車両のネットワーク制御装置の接続ができているときは、Ｂ設定の範囲で情報がやり取りできる。その場合は、隣接車両間の車両ネットワーク制御装置間で交信ができなくて待つ状態は不要になる。そして、上記の過程の説明で使用した一時確定フラグを使わずに隣接車両の物理的に接続される通信手段のＶＬＡＮ設定を、端の車両から順番に再設定して行くことができる。その際に、端の車両のＭＡＣアドレスや車両識別符号の大小で優先順位を決め、優位に立つ車両の設定に合わせるように順番にＡおよびＣ設定を決めることができる。
【０１４７】
以下、図１２を用いて具体的に説明する。
【０１４８】
車両イおよびホの車両ネットワーク制御装置は、一方に物理リンクが無く、他方に物理リンクが有るため、自己が「編成の端の車両である」と判断し、VLAN−Bにその旨を宣言する。（状態１）
【０１４９】
また、車両ロおよびハおよびニの車両ネットワーク制御装置は、＃１と＃２の両方に物理リンクが存在するため、自己が「編成の中間車両である」と判断し、「＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C」と「＃２=VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」を定期的に入替える。状態1)
【０１５０】
車両イの車両ネットワーク制御装置は、VLAN−Bを使用してホの車両ネットワーク制御装置と交信を行い。車両ホの車両識別符号又はMACアドレス値とイの識別符号又はMACアドレス値の大小を比較する。（ここでは、イの方が大きいものとする）
【０１５１】
車両イの車両ネットワーク制御装置は自分の車両識別符号の値（またはMACアドレスの値）が、ホの車両識別符号の値（またはMACアドレスの値）よりも大きいので、自分（イ）はマスターであると判断し、VLAN設定は変更せず、確定フラグを＃２ポートのVLAN−Cを介して定期的に発信する。（状態１、状態２）
【０１５２】
同様に車両ホの車両ネットワーク制御装置は、VLAN−Bを使用して車両イの車両ネットワーク制御装置と交信を行い、車両イの車両識別符号又はＭＡＣアドレスと自分（ホ）の車両識別符号又はイのMACアドレス値と自己ホのMACアドレス値）の大小を比較して、自分の車両識別符号の値（またはMACアドレスの値）が、イの車両識別符号の値（またはMACアドレスの値）よりも小さいので、自分（ホ）はスレーブであると判断する。車両ホの車両ネットワーク制御装置は、「＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C」と「＃１＝VLAN−C、＃２＝VLAN−Ａ」を定期的に入替える。（状態１、状態２）
【０１５３】
中間車両ロの＃１がVLAN−Ａ、＃２がVLAN−Cのとき、イの＃２とVLANが成立する。そのとき、ロはイから発信された確定フラグを受信する。（状態３）
【０１５４】
車両ロの車両ネットワーク制御装置はイより確定フラグを受信すると、VLANの設定をこのまま（＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C）で固定し、確定フラグを＃１ポートのVLAN−Ａを介して定期的に発信する。（状態４）
【０１５５】
ハの＃１がVLAN−Ａ、＃２がVLAN−Cのとき、ロの＃１とVLANが成立する。そのとき、ハはロから発信された確定フラグを受信する。（状態４）
【０１５６】
車両ハの車両ネットワーク制御装置はロより確定フラグを受信すると、VLANの設定をこのまま（＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C）で固定し、確定フラグを＃２ポートのVLAN−Cを介して定期的に発信する。（状態５）
【０１５７】
中間車両ニの＃１がVLAN−Ａ、＃２がVLAN−Cのとき、ハの＃２とVLANが成立する。そのとき、ニはハから発信された確定フラグを受信する。（状態５）
【０１５８】
車両ニの車両ネットワーク制御装置はハより確定フラグを受信すると、VLANの設定をこのまま（＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C）で固定し、確定フラグを＃１ポートのVLAN−Ａを介して定期的に発信する。（状態６）
【０１５９】
車両ホの＃１がVLAN−C、＃２がVLAN−Ａのとき、車両ニの＃１とVLANが成立する。そのとき、車両ホの車両ネットワーク制御装置はニから発信された確定フラグを受信する。（状態６）
【０１６０】
車両ホの車両ネットワーク制御装置はニより確定フラグを受信すると、VLANの設定をこのまま（＃１＝VLAN−C、＃２＝VLAN−Ａ）で固定し、VLANが成立確定する。（状態７）
【０１６１】
以上説明したように、ひとつの車両の両端のＶＬＡＮ設定が異なり、隣接車両のＶＬＡＮと同一になると、各車両は自車両と自分の１端側の隣接車両と２端側の隣接車両情報の257194347の257194347ASAkitaka Samejima257194347情報の → 重複計３両分（端の車両は２両分）の車両情報をまとめて発信することができる。その際、１端側と２端側の情報は互いに混ざることなく識別されているので、各車両から３両分の情報を収集して整理することで容易に車両編成情報を生成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明では、両編成ネットワークの伝送路は車両ネットワーク制御装置が多数個直列に接続された構成となっていて、複数車両が直列に接続される列車で応用する場合は遅延時間が問題となりうる。実施例では、いわゆるスイッチングハブを用いてネットワークを構成したが、従来、スイッチングハブは遅延が大きく列車の制御には向かないと思われているので、簡単に遅延時間について検討する。
【０１６３】
具体的な伝送路の構成の例としてスイッチングハブの直列接続を仮定すると、スイッチングハブが、ストア＆フォワード方式で動作する場合、フレームが通過する際にフレーム長分の遅延が発生する。また、他のフレームを同じポートから既に送信中の場合には、送信完了まで待たされるため、この分の遅延も生じる。遅延時間はフレーム長に依存するが、すべてＵＤＰ／ＩＰで伝送するものとし、データ伝送速度を１００Ｍｂｐｓとすると、イーサーネット（登録商標）の最小フレームと最大フレームの受信時間はデータ長（ヘッダを含む）を、制御情報が約１００バイト、保守データ（車両機器３１からの障害情報など）が約１５００バイトとすると、それぞれ約０．００５ｍｓ、約０．１２ｍｓとなる。ここで、ストア＆フォワード方式を使うと、スイッチングハブがフレームの整合性をチェックするため、エラーフレームが伝送路を不用意に流れることを防止できる。
【０１６４】
先頭のポートが送信した情報を末尾のポートが受信するまでの遅延時間を計算すると、スイッチングハブによる中継遅延はポート毎に０．０１ｍｓ程度である。一つのスイッチングハブに２つのポートが信号の入り口、出口で必要となるので、図１のように５台のスイッチングハブが従属接続されている場合については、０．１ｍｓ程度の遅延を見ればよい。これにストア＆フォワード方式の遅れを加味しても１ｍｓ以下の遅延で車両編成の端から端まで伝送することができるので、通常の制御信号として十分使用が可能である。
【０１６５】
以上説明したように、本願発明は、十分に実用性に富み複数車両で構成される列車などの車両ネットワークシステムの構築に大いに役立ち産業の発展に資するものである。
【符号の説明】
【０１６６】
１〜５ 車両
６、７ インタフェイス
２０ 車両ネットワーク制御装置
２１ 信号判定部
２２、２３、２４ 符号化／復号化部
２５、２６、２８ 多重分離ハブ
２７ ＩＰアドレス変換部
２９ メモリ（蓄積手段）
２９１ モニタ
３００ 車両ネットワーク制御装置
３０１ 判定制御部
３０２ Ｌ２スイッチ
３０３ ハブ
３０４ ルータ部
３０５ 車両識別符号設定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数車両からなる車両編成で用いられる車両ネットワークシステムおよび車両ネットワークシステムを構成する車両ネットワーク制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両編成を構成する各車両に搭載された様々な装置を連携して有機的に作動させるために、これらの装置を相互に接続して監視・制御するために車両ネットワークシステムが必要である。そして、この車両ネットワークシステムのネットワーク上の情報の流れを制御するために車両ネットワーク制御装置が必要になる。各車両に搭載された様々な装置の状態や運転状況などの車両に係る情報（以後、「車両情報」という。）を収集し監視・制御を行なうためのネットワーク技術として標準化されて世の中で広く使われているローカルエリアネットワークすなわちＬＡＮの技術が用いられることが多い。
【０００３】
ＬＡＮの方式としては、スター型、バス型、またはスター型とバス型とリング型とのハイブリッド型、等を挙げることができる。直列に車両が接続される例えば鉄道車両の編成では、ＬＡＮを構成する配線の簡易化の観点からは、バス方式が望ましいと考えられる。バス構造としては、イーサネット（登録商標）バス、ＧＰ−ＩＢバス、ＲＳ２３２Ｃバス、Ｓ１００バス、ＶＬバス、ＩＳＡバス、ＥＩＳＡバス、ＰＣＩバス、またはセントロニクスバス、等のバス構造が候補となる。またバス構造を構成する伝送媒体としては、光ファイバーケーブル、同軸ケーブル、ツイストペア線、等を用いることができる。
【０００４】
上記のＬＡＮ方式の中で、接続している端末が増えても十分な応答速度を得られる鉄道車両用の情報伝送システムの通信プロトコルとして、トークン・リング（ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）の８０２．５委員会で規格化）を用いてデータの伝送が実行される鉄道車両用伝送システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
トークンリングは、トークンを得た送信元がネットワークを占有するので、輻輳が起こらないという利点があるが、送信元へデータを戻すことで動作が完結するなど、ネットワーク上のデータ伝送の際のオーバーヘッドが大きく、カメラデータなどの情報量が多いアプリケーションでは帯域が不足するようになってきた。そこでカメラデータを送るために、ＬＡＮケーブルの他に同軸線路を用意することも考えられるが、同軸線路のコスト負担の他に線材の重量が増えるという問題もあって車両の軽量化を目指す方向に逆行することとなる。従って、車両ネットワークシステムのネットワーク構成を検討するに際しては上記の問題点を意識する必要がある。
【０００６】
次に、車両ネットワークシステムでは各車両に搭載された様々な装置を特定するために車両編成情報が重要である。複数車両からなる車両編成の一例として軌道上を走行する列車には、列車全体の様子を監視する監視装置が備えられており、列車を構成する各車両の状況を先頭車両等に配置した監視制御装置で集中監視するようになっている。たとえば、両端の先頭車両には監視制御装置を、各中間車両には監視制御装置への情報を送る監視端末器をそれぞれ設置し、これらをネットワークケーブルで接続することで、先頭車両の監視制御装置に接続された表示装置に各車両の状況が表示することが行われていた。
【０００７】
この監視装置は、ドアが正常に閉鎖しているか否かなどを各車両に搭載した監視端末器で検知し、その情報をネットワークを通じて先頭車両の監視制御装置に集約し、これをモニタ表示装置の表示画面に表示するようになっている。
【０００８】
このような装置で各車両の状況を集中監視するためには、当該列車を編成している複数の車両がどのような並び順で連結されているか（並び順）を認識すること、すなわち車両編成情報が極めて重要である。すなわち、各車両からその車両の車両番号を付した情報が転送されてきても、その車両番号の車両が実際の編成内でどの車両に相当するかを認識する必要があるからである。
【０００９】
従来、車両編成を認識する仕組みとして、監視制御装置や監視端末器などの装置をネットワークに順次カスケード接続し、それらネットワークの途中の監視端末器がネットワークのケーブルをリレー回路によって順番に開閉することで監視端末器の並び順を認識するものがあった。
【００１０】
また、各車両に設備される監視端末器に、番号設定用のデジタルスイッチを設け、各車両のデジタルスイッチを実際の車両の並び順に合致した番号に予め手動で設定しておくものがある。
【００１１】
さらに並んだ車両の向き情報は、たとえば、監視制御装置、監視端末器に”方向スイッチ”というものを設け、車両の接続向きが変わるときは、このスイッチの設定を手動で変更することで、車両の接続向きが変わったことを監視制御装置の側で認識することも行なわれていた。
【００１２】
ここで車両の並び順や車両の接続方向を手動でスイッチ設定するものでは、スイッチを手動で設定するための作業工数が嵩むほか、人為的な設定誤りの生じる可能性がある。さらに、監視端末器が故障により、新たなものに振り替える場合や、車両自体を他のものに振り替える場合に、各スイッチを再度、適切な値に設定し直さなければならないという問題があった。
【００１３】
上記問題点を解決するための車両ネットワーク制御装置の例として、車両ネットワークシステムで使用される情報通信用の通信回線と引き通し信号線を別系統にした車両編成認識装置が報告されている（例えば、特許文献２参照）。この中では、先頭車両に搭載されたモニタ制御装置からの問いかけに、各車両のモニタ端末器が返信する形で、順次配列番号を取得するように構成されている。具体的には、先頭車両などに配置されたモニタ制御装置から通信回線を通じて車号設定開始指令を送信する。各モニタ端末器自端末の有する中継部は車両の両端を識別するために予め定める車両の一方の端を意味する1端と、車両の他方の端を意味する２端間の中継をしない非中継状態に設定する。この状態で、モニタ制御装置は引き通し線に確認信号を送出する。この確認信号を始めて受信したモニタ端末器は所定の配列番号割付要求を通信回線を介して送出する。最初は、先頭車両に搭載されたモニタ端末器のみが確認信号を受信し、配列番号割付要求を送出することになる。モニタ制御装置は、モニタ端末器からの配列番号割付要求を受信するたびに番号を順次変えて通信回線を通じて送信する。配列番号を受信したモニタ端末器は、1端側と２端側間のデータ転送可能な中継状態に切り替える。このように順次、引き通し線の中継状態を切り替えて車両の並び順を認識する。
【００１４】
この方式では、監視制御装置が置かれた先頭車両からだけ、全車両の車両情報を見ることができることになり車両の保守管理で必要になる中間車両における車両情報の取得の柔軟性に欠けるという問題点がある。さらに、従来のネットワーク構成では、ネットワークを全体として管理するために、ネットワーク管理のオーバーヘッドが大きく、物理層で実現されるネットワーク帯域を有効に使えないという問題点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平８−２２８４０３号公報
【特許文献２】特開２０００−３０２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１の鉄道車両用情報伝送システムは営業運転中の多様な車両編成の変更（編成車両の併合または分割）の際の車両編成ネットワークの再構成を自動的に行うものであるが、トークン・パッシングを用いているので、車両編成の変更があるとノードアドレスが重複しないようにアドレスを再設定したノード管理テーブルを車両間で順次転送して、各車両にノード管理テーブルをネットワーク全体で再分配する必要がある。また、トークンにより発信権を与えられるので、ネットワーク全体でのトークンの管理が必要になりネットワークの管理負担が大きいという問題点がある。
【００１７】
また、特許文献２の車両編成識別装置は、車両編成情報を自動で生成するものであるが、情報通信用の通信回線と引き通し信号線を別系統にして、先頭車両からの順次問い合わせに応えるという方式（ポーリング方式）なので、システム構成が複雑であるとともに車両編成情報を生成できるのが先頭車両などの予め定めた特定車両に限られ、保守管理する際に中間車両での情報取得および車載装置の制御の要求に応えることが難しいという問題点がある。
【００１８】
よって本発明は、上述した従来の状況に鑑み、ネットワーク管理の負担を減らして物理層で確保された帯域を有効に情報伝送に使い、車両編成情報生成に要する時間を短縮しながら任意の車両で車両編成情報を得られる車両ネットワークシステムおよび車両ネットワーク制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１に記載された車両ネットワークシステムは、複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された、複数の端末装置およびそれらの複数の端末装置が接続される車両ネットワーク制御装置を備え、前記車両ネットワーク制御装置が前記端末装置を監視制御するためのネットワークを制御する車両ネットワークシステムであって、前記車両ネットワーク制御装置が、前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御することを特徴としている。ここで車両ネットワークシステムは、車両編成を構成する各車両に搭載された、複数のドア、エアコンなどの端末装置とこれらの端末装置が接続された各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置とを含んで車両編成全体を覆うものである。
【００２０】
請求項１に記載された車両ネットワーク制御装置によれば、自らに接続された複数の端末装置から取得した装置情報を含む自車両に係る自車両情報および第１通信手段又は第２通信手段を介して隣接車両の車両ネットワーク制御装置から取得した前記隣接車両に係る隣接車両情報を自隣接車両情報として、車両情報取得蓄積手段に蓄積するので、各車両の車両情報取得蓄積手段には、自車両の自車両情報と両隣接車両の隣接車両情報の合わせて３両分（端の車両の場合は２両分）の車両情報が自隣接車両情報として蓄積されている。また、隣接車両の車両情報取得蓄積手段に蓄積された３両分（端の車両の場合は２両分）の自隣接車両情報を収集して、整理することで、車両の配列状態を表す車両編成情報を生成することができる。ここで、３両分の車両情報は、１端側と２端側が明確に判別されているので３両編成の中での車両の配列が明確になっている。例えば、車両編成の全体がイ、ロ、ハ、ニ、ホという車両の配列の場合、自隣接車両情報として、車両イは車両イ、ロ、車両ロは車両イ、ロ、ハ、車両ハは車両ロ、ハ、ニ、車両ニは車両ハ、ニ、ホ、車両ホは車両ニ、ホに掛かる自隣接車両情報を持つ。そうすると、車両ハは、隣接車両ロから、車両イ、ロ、ハに掛かる自隣接車両情報を取得し、車両ニから車両ハ、ニ、ホに掛かる自隣接車両を取得することになる。このように両端の隣接車両から自隣接車両情報を取得することで、自車両と隣接車両の自隣接車両情報に基づいて、イ、ロ、ハ、ニ、ホという車両編成であることが分かるので、ネットワークシステムは全車両の自隣接車両情報に基いて、各車両に搭載された複数の端末装置を特定して監視制御することができる。なお、自隣接車両情報は、先頭車両以外の中間車両では３両分の車両情報が含まれるので、車両ネットワークシステムとしては、３両毎に自隣接車両情報に集めることで、情報収集の高速化が図れる。また、車両の配列を知るために一部車両の情報を重複して収集したい場合は、先頭車両から数えて、偶数番の車両の自隣接車両情報を収集しても良い。
【００２１】
請求項２に記載された車両ネットワーク制御装置は、複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された複数の端末装置を監視制御するための車両ネットワークシステムを前記複数の端末装置とともに構成し、前記車両ネットワークシステムのネットワークを制御する車両ネットワーク制御装置であって、前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御することを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載された車両ネットワーク制御装置によれば、複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された複数の端末装置を監視制御するための車両ネットワークシステムを前記複数の端末装置とともに構成し、前記車両ネットワークシステムのネットワークを制御する車両ネットワーク制御装置であって、前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御するので、車両編成全体を覆う車両ネットワークシステムが、各車両に備えられた車両ネットワーク制御装置による並行処理、分散処理により蓄積された車両情報に基いて動作することになる。
【００２３】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載され車両ネットワーク制御装置において、前記各車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第３の通信手段を備え、前記車両情報取得蓄積手段が、前記各車両に搭載された前記車両ネットワーク制御装置と前記第３の通信手段を介して交信して、当該車両ネットワーク制御装置から当該車両の前記自隣接車両情報を取得して前記車両情報取得蓄積手段に蓄積し、蓄積された前記各車両からの自隣接車両情報が相互に矛盾の無い様に各車両の並び順を決めることで車両編成を構成する各車両の接続関係を表す車両編成情報を生成し、該車両編成情報および各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置の車両情報取得蓄積手段に蓄積された前記自隣接車両情報に基いて前記各車両に搭載された端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御することを特徴としている。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載された車両ネットワーク制御装置が、前記各車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第３の通信手段を備えていて、各車両から当該車両の前記自隣接車両情報を取得して前記車両情報取得蓄積手段に蓄積し、蓄積された前記各車両からの自隣接車両情報が相互に矛盾の無い様に各車両の並び順を決めることで車両編成を構成する各車両の接続関係を表す車両編成情報を生成するので、編成の全車両の相互の関係を把握することができる。そして、該車両編成情報に基いて前記各車両に搭載された端末装置が監視制御されることになる。ここで、第３の通信手段を介することで、各車両の車両ネットワーク制御装置は隣接車両を越えて他の車両の車両ネットワーク制御装置と車両情報を交換する。その結果、各車両において、全車両の車両情報が各車両の車両情報蓄積手段に蓄積されることとなる。集められた各車両の自隣接車両情報は、全て、２両又は３両分の情報が一体となっており、並び情報を含んだものになっている。例えば、車両がイ、ロ、ハ、ニ、ホの順番に並んでいるとして、車両ハは、車両ロから、イ、ロ、ハ又はハ、ロ、イの並び情報を取得し、自らの有するロ、ハ、ニまたはニ、ハ、ロという並び情報を合わせると、並び順としては、イ、ロ、ハ、ニまたは、ハ、ニ、ロ、イであることが容易に分かる。さらに、車両ニからの情報を合わせることで、車両の配列はイ、ロ、ハ、ニ、ホ又は、ホ、ニ、ハ、ロ、イという並び順であることも容易に分かる。従って、並び情報を矛盾無く並べることで第３の通信手段の交信範囲において容易に車両編成情報を生成することができる。
【００２５】
請求項４に記載された発明は、請求項２または３に記載された車両ネットワーク制御装置が、前記通信手段を介した他の車両の車両ネットワーク制御装置との交信において、情報を送信する際に使用する通信手段を識別する付加情報を含めて送信し、情報を受信する際に受信した情報に含まれる付加情報に応じて所定の処理を行うことを特徴としている。付加情報は主となる情報の中に含めても良いし、情報を主データとして、それをパケット化する際の主情報とは異なるパケットに入れた付加情報としてもよい。パケットを主と副に分けた場合は、受信された主となる情報は付加情報を判別してからそれ以後の処理が行われる。
【００２６】
請求項４に記載された発明によれば、付加情報として、例えば、車両の１端部の第１通信手段から送信される情報に符号Ａを付加し、車両の２端部の第２通信手段から送信される情報に符号Ｃを付加すると、これらの情報を受信した際に符号Ａが付加された情報は、符号Ａ用に用意された処理が行われ、符号Ｃが付加された情報は、符号Ｃ用に用意された処理が行われることになる。この処理の一例として、送信と受信の符号が同一の場合は、情報を受け付けて以後の処理を行うが、符号が異なる場合は情報を破棄してもよい。また、初期設定あるいは処理プロセスのリセットで第１通信手段から送信される情報に符号Ａを付加し、第２通信手段から送信される情報に符号Ｃを付加するように決めておくと、初期設定あるいは処理プロセスのリセット後に受信した符号を調べることで自車両の各端部に隣接する隣接車両の端部の種類が分かる。
【００２７】
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された車両ネットワーク制御装置において、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段からの送信情報に付加する付加情報と、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段が受信する情報に付加された付加情報のそれぞれ同異を判別して、１端側および前記第２端側における通信手段間の付加情報に係る同異情報を生成し、前記同異情報に基いて自車両と隣接車両の向きの関係を判別して車両向き情報を生成して前記車両向き情報を含む自隣接車両情報として前記車両情報取得蓄積手段に蓄積することを特徴としている。
【００２８】
請求項５に記載された発明によれば、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段からの送信情報に付加する付加情報と、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段が受信する情報に付加された付加情報のそれぞれ同異を判別して、１端側および前記第２端側における通信手段間の付加情報に係る同異情報を生成し、前記同異情報に基いて自車両と隣接車両の向きの関係を判別して車両向き情報を生成して前記車両向き情報を含む自隣接車両情報として前記車両情報取得蓄積手段に蓄積するので、車両編成情報に、各車両の並びだけでなく各車両の向きも含まれることなる。そうすると、車両の両側にあるドアのように車両の向きで操作対象が決まる端末装置の監視制御を的確に行うことができる。
【００２９】
請求項６に記載された発明は、請求項５に記載の車両ネットワーク制御装置において、複数の前記通信手段を有する通信手段切換装置と前記通信手段の付加情報に係る処理を行う判定制御部とを備え、前記同異情報が付加情報の同一を示すときは前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得し、前記同異情報が付加情報の違いを示すときは前記判定制御部が予め定められた規則に基いて前記付加情報について、車両内では異ならせ、前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴とする。上記の通信手段切換装置は、例えば市販されているＬ２スイッチなどで実現することができる。Ｌ２スイッチはその制御端子からの信号に基いて、ポート間のデータの転送先を決めるフォーワーディング データ ベース（ＦＤＢ）の内容を書き換えて、スイッチの各ポート（通信手段の一部に相当する）間の転送経路を制御する。
【００３０】
請求項６に記載された発明によれば、各車両の１端側と２端側での情報が混信しないように同一車両内では、付加情報を異ならせる。また、隣接車両との関係では、同一付加情報での情報交換を許す設定にした場合は、隣接した車両の通信手段の付加情報を同一となるように制御する。なお、初期設定では、１端側と２端側の付加情報が異なるようにしておくので、受信した付加情報を調べることで、隣接車両の端部の種類を判別することができる。ここで判定制御部はＣＰＵとメモリで構成されるものでも、ＬＳＩ化されたものでもよい。ネットワークを介した情報交換の制御は、通信モデルが７階層に分けてモデル化されている標準ネットワークアーキテクチャモデルであるＯＳＩ参照モデルの各層で行うことができる。Ｌ２スイッチは第１層である物理層の上位にある第２層のデータリンク層でのデータ転送を制御するものである。
【００３１】
請求項７に記載された発明は、請求項６に記載の車両ネットワーク制御装置において、前記付加情報の再設定について、車両編成の１車両を予め定めた方法で選択して主車両として、前記主車両となった車両以外の車両を従車両として、主車両となった車両の隣接車両から順番に、各従車両内では付加情報を異ならせ、各従車両内の前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記各車両の前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴とする。ここで、主車両は通常、列車編成の先頭又は最後尾の車両を選択して順次再設定を行う。
【００３２】
請求項７に記載された発明によれば、請求項６に記載の車両ネットワーク制御装置において、前記付加情報の再設定について、車両編成の１車両を予め定めた方法で選択して主車両として、前記主車両となった車両以外の車両を従車両として、主車両となった車両の隣接車両から順番に、各従車両内では付加情報を異ならせ、各従車両内の前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記各車両の前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得するので、車両内では付加情報の重複が無くなり、隣接車両との関係では付加情報が同一となるような付加情報の再設定を簡便に行うことができる。
【００３３】
請求項８に記載された発明は、請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置において、前記車両編成情報を表示するとともに前記各車両への制御情報が入力される監視・制御装置が接続される監視・制御装置接続部を有し、該監視・制御装置接続部に接続された前記監視・制御装置を介し入力された前記制御情報に基いて、前記自車両の前記車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示と他車両の車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示を行うとともに前記自車両および前記他車両に搭載された端末装置の制御を行なうための情報を出力することを特徴としている。
【００３４】
請求項８に記載された発明によれば、各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置が監視・制御装置接続部を有しているので、各車両において、監視・制御装置（モニタなど）を接続すること可能になり、各車両において、全車両の状態を監視し、また、必要な制御情報を送ることができる。
【００３５】
請求項９に記載された発明は、請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置において、車両編成全体を覆う編成内ネットワークと車両内を覆う車両内ネットワークとの間を接続するネットワークアドレス変換装置を有し、前記車両ネットワーク制御装置は、車両毎に異なる文字若しくは数字又は文字及び数字からなる車両識別符号を有する車両識別符号設定部から車両識別符号を入手し、該車両識別符号に基いて編成内ネットワーク用インタネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを生成し、複数の前記通信手段および前記ネットワークアドレス変換装置に前記生成された編成内ネットワーク用ＩＰアドレスを付与するとともに、前記車両ネットワークに接続された各車両に搭載される複数の端末装置の端末装置毎の予め定められた共通のＩＰアドレスと所定の前記編成内ネットワーク用のＩＰアドレスとを相互変換するための変換表を前記ネットワークアドレス変換装置に設定することを特徴としている。車両ネットワークシステムは大きく分けると、車両編成全体を覆う部分と各車両内を覆う部分に分けて考えることができる。その際に、車両内で使われるＩＰアドレスは、車両外へ流出させないことを前提とすれば、各車両の端末装置において、共通にすることができる。この共通のＩＰアドレスを、各車両に固有の車両識別符号に基いて、生成することで、各車両の各端末装置を車両編成全体の中で一意に決めることができる。
【００３６】
請求項９に記載された発明によれば、各車両で共通のIPアドレスを付与された端末装置のＩＰアドレスがネットワークアドレス変換装置を介して編成内ネットワーク内で使用可能な固有の重複することの無いＩＰアドレスに変換されて編成内ネットワークを流通する。また、端末装置が搭載された車両外から編成ネットワークを通じて特定の端末装置へデータ送られる場合は、その端末装置固有のＩＰアドレスが使われ、そのＩＰアドレスは当該車両内のネットワークアドレス変換装置により、各車両共通の端末装置固有のＩＰアドレスに変換される。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１に記載された発明において、各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置は、各車両の車両情報蓄積手段に蓄積された中間車両では３両分、端の車両では２両分の自隣接車両情報に基いて車両の配列状態を表す車両編成情報を生成することができる。ここで、３両分の車両情報は、１端側と２端側が明確に判別されているので３両編成の中での車両の配列が明確になっている。さらに各車両から収集した車両情報を照合することで容易に、車両編成情報を生成し車両編成における自車両の位置を把握することができるので本発明の車両ネットワークシステムにおいては、従来のように車両編成情報を集めるための特別な配線が不要になり、ネットワーク構築が簡便にできるようになるとともに、処理が各車両において分散して行われるのでポーリングによる方式に比べて、車両編成情報の生成に要する時間を短縮することができる。またネットワーク構成が分散型であるのでネットワーク全体の管理が不要であるために、ネットワーク管理の負担が大きく低減されるとともにネットワークの帯域を有効に使うことができる。
【００３８】
請求項２に記載された発明において、各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置が隣接車両情報を集めるので、車両ネットワークシステムで必要な情報が分散的に収集されることになり、車両ネットワークシステムの高速化が図れる。また、車両情報取得蓄積手段に蓄積された自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基づいて各車両の端末装置の監視制御が容易に行える。
【００３９】
請求項３に記載された発明において、各車両の車両ネットワーク制御装置は、全車両の自隣接車両情報を取得して、それらが矛盾の無いように並べることで、容易に全車両を含む車両編成情報を生成することができる。車両の並び情報を得ることで、各車両に搭載された端末装置の制御を的確にすることができる。
【００４０】
請求項４に記載された発明において、通信手段を介した他の車両の車両ネットワーク制御装置との交信において、情報を送信する際に使用する通信手段を識別する付加情報を含めて送信し、情報を受信する際に受信した情報に含まれる付加情報に応じて所定の処理を行うので、隣接車両の１端側と２端側のどちらが自車両に接続されているかが、付加情報を受信することで識別することが可能になる。
【００４１】
請求項５に記載された発明において、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段からの送信情報に付加する付加情報と、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段が受信する情報に付加された付加情報のそれぞれ同異を判別して、１端側および前記第２端側における通信手段間の付加情報に係る同異情報を生成し、前記同異情報に基いて自車両と隣接車両の向きの関係を判別して車両向き情報を生成して前記車両向き情報を含む自隣接車両情報として前記車両情報取得蓄積手段に蓄積するので、車両情報取得蓄積手段には、向き情報を含んだ車両の並び情報が蓄積されることとなる。したがって、全車両の自隣接車両情報を集めて、矛盾無く並べることで、車両の向きを含めた車両編成情報を容易に得ることができる。
【００４２】
請求項６に記載された発明において、車両ネットワーク制御装置が、複数の前記通信手段を有する通信手段切換装置と前記通信手段の付加情報に係る処理を行う判定制御部とを備え、前記同異情報が付加情報の同一を示すときは前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得し、前記同異情報が付加情報の違いを示すときは前記判定制御部が所定が予め定められた規則に基いて前記付加情報について、車両内では異ならせ、前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴としているので、車両内での情報の混信が起こること無く、隣接車両との情報交換も行うことができるようになる。本発明の構成により、市販の通信手段切換装置であるＬ２スイッチを用いた構成においても車両編成情報の生成が可能になる。
【００４３】
請求項７に記載された発明は、前記付加情報の再設定について、車両編成の１車両を予め定めた方法で選択して主車両とし、前記主車両となった車両以外の車両を従車両として、主車両となった車両の隣接車両から順番に、前記従車両内では付加情報を異ならせ、前記各車両の前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記各車両の前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴としているので、Ｌ２スイッチなどの市販品を用いた構成において、効率的に車両編成情報を容易に得ることができる。
【００４４】
請求項８に記載された発明において、各車両の車両ネットワーク制御装置が、監視・制御装置接続部を有し、ここへ、監視・制御装置を接続して、車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示を行うとともに自車両および他車両に搭載された端末装置の制御を行なうための情報を出力することが可能になるので、車両編成の任意の車両から任意の車両に搭載された装置の監視・制御をすることができる。
【００４５】
請求項９に記載された発明において、車両ネットワーク制御装置が、車両ネットワークに接続された各車両に搭載される複数の端末装置の端末装置毎の予め定められた共通のＩＰアドレスと所定の前記編成内ネットワーク用のＩＰアドレスとを相互変換するための変換表を前記ネットワークアドレス変換装置に設定するので、各車両に搭載される複数の端末装置の端末装置の監視・制御を他車両のネットワーク制御装置から行うことが可能になるとともに各車両に搭載された端末装置のＩＰアドレスは共通なので製造管理および装置交換時の保守管理が容易になるというメリットが生じる。また、編成ネットワークで使われるＩＰアドレスも各端末装置に付与されるので、車両編成の任意の車両から任意の端末装置の情報を監視し、制御情報を送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】車両ネットワークシステムを構成する各車両の車両ネットワーク制御装置（ＣＮＣ〔Ｃａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ〕）および端末装置を説明する図である。
【図２】第１実施例の車両ネットワーク制御装置の構成図である。
【図３】第２実施例の車両ネットワーク制御装置の構成図である。
【図４】車両ネットワーク制御装置に於ける処理の説明図である。
【図５】車両識別符号からＩＰアドレスを生成し、機器に付与する過程を説明する図である。
【図６】各車両における付与されたＩＰアドレスの一例を説明する図である。
【図７】本発明の車両間の接続状況と付加情報による情報交換可能範囲を示す図である。
【図８】各車両からの情報に基づいて車両編成情報を生成する過程を説明する図である。
【図９】単独および２両編成時の付加情報（ＡおよびＣ）の様子を説明する図である。
【図１０】５両編成時の両端から矛盾無くＡおよびＣ設定される様子を説明する図である。
【図１１】５両編成時の両端からのＡおよびＣの付加情報が衝突して、再設定が行われる様子を説明する図である。
【図１２】５両編成で主車両（マスター）と従車両（スレーブ）が有る場合の付加情報（ＡおよびＣ）の様子を説明する図である。
【図１３】監視・制御装置の表示画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明に係る車両ネットワークシステムついて図１を用いて説明する。車両ネットワークシステムは図１に記載されているような複数車両（１〜５）の各車両に搭載された複数の端末装置（ドア、モータ、エアコンなど）とこれらが接続される車両ネットワーク制御装置（ＣＮＣ〔Ｃａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ〕）により構成される。ここで車両の両端部をそれぞれ識別するために、各車両の端部は予め１端部と２端部と命名される。図１においては車両の１端部にはイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１（６），車両の２端部にはイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ２（７）が通信手段としておかれている。各車両のネットワーク制御装置は、車両のそれぞれの端部に隣接する隣接車両とＥ１とＥ２を介して互いに接続されて互いに相手装置から情報を取得する。各車両のネットワーク制御装置には、図示しない車両情報取得蓄積手段が備えられており、自車両の自車両情報および隣接車両の車両ネットワーク制御装置から取得した隣接車両情報が自隣接車両情報として蓄積されている。
【００４８】
車両ネットワークシステムは、自らを構成する各車両の車両ネットワーク制御装置の車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報を使い、自らを構成する各車両に搭載された端末装置を監視制御する。具体的に、車両イにおいて、車両編成を構成する全車両の車両情報を知ろうとする場合は、車両イには、車両イと車両ロの情報が既にあるので、車両ニから自隣接車両情報（車両ハ、ニ、ホに係る車両情報）を取得すれば、全車両イ〜ホについての車両情報を得ることができる。本発明では、情報の取得が分散的に行われているので従来のように、先頭車両から順番に全車両から情報を取得する必要が無くなる。
【００４９】
次に、車両ネットワークシステムを構成し車両ネットワークシステムのネットワークを制御する車両ネットワーク制御装置の構成ついて説明する。図２には、車両ネットワーク制御装置２０とこれに含まれる信号判定など様々な処理を行う信号判定部（ＣＰＵ）２１、必要なデータを蓄積するメモリ２９、付加情報であるＡ設定の符号化／復号化部２２、付加情報であるＣ設定の符号化／復号化部２３、付加情報であるＢ設定の符号化／復号化部２４、１端側の多重分離ハブ２５、第２端側の多重分離ハブ２６、複数の端末装置が接続されている多重分離ハブ２８が記載されている。ここで、付加情報Ａは車両の１端側の隣接車両、付加情報Ｃは車両の２端側の隣接車両、付加情報Ｂは車両編成を構成する全車両を情報取得の対象とするべく付加されたものである。メモリ２９はダイナミックメモリ、スタティックメモリ又はハードディスクなどの蓄積装置など、情報の蓄積手段を意味する。また、信号判定部２１には、ネットワーク制御装置の外部に置かれた車両識別符号設定部３０５やモニタ２９１を接続する接続手段が設けられている。ここで、Ａ設定、Ｃ設定は隣接車両との接続を制御するためのもので、ハブのポートになるイーサネット（登録商標）インタフェースに付されると共に、当該ポートから外部へ送出されるデータ中にも付されるものであって、当該符号に基づいてデータの流れる経路を制御する。
【００５０】
信号判定部２１は、ＩＰアドレス変換部２７と多重／分離ハブ２８を通して端末装置と接続され、端末装置からの情報収集と端末装置への制御指令を与えることができる。ＩＰアドレス変換部２７で使われる後述するＩＰアドレス変換表は信号判定部２１に接続された車両識別符号設定部からの車両識別符号に基いて信号判定部２１により生成されて、ＩＰアドレス変換部２７へ設定される。このＩＰアドレス変換部２７を介して端末装置から収集した装置情報は、信号判定部に接続されたメモリ２９に自車両情報の一部として蓄積され、このメモリは車両情報取得蓄積手段となる。また、車両ネットワーク制御装置には、後述するモニタ２９１を接続する端子が用意されている。
【００５１】
多重／分離ハブ２５、２６、２８は、いわゆるリピータハブでもスイッチングハブでも良い。多重／分離ハブの外部へのインタフェースはイーサネット（登録商標）インタフェースを用いることが好適である。車両の端の多重／分離ハブ２５、２６は例えばイーサネット（登録商標）インタフェースを介して隣接車両の多重／分離ハブのイーサネット（登録商標）インタフェースに接続される。接続されたイーサネット（登録商標）インタフェースはリンクパルスを出して物理層の接続を確認し、信号判定部の指示により送信元に自分のＭＡＣアドレスを入れてブロードキャスト信号を送信すると、それを受信した相手側のネットワーク制御装置は相手の設定（Ａ、Ｂ，Ｃ）とＭＡＣアドレスを知ることができる。また、信号判定部２１には、後述するＩＰアドレス変換部２７が接続され、さらに多重／分離ハブ２８のイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１５ないしＥ２０に複数の端末装置１ないし端末装置６がそれぞれ接続されている。
【００５２】
Ａ，Ｂ，Ｃ各設定における符号化／復号化を行う符号化／復号化部２２、２３、２４は、外部へデータを送信するときは情報が通過する通信手段を識別する付加情報としてＡ，Ｂ，Ｃを付与し、外部からデータを受信する際は、Ａ，Ｂ，Ｃの付加情報を信号判定部が処理できる形にして信号判定部へ送る。例えば、データの形状としてイーサネット（登録商標）フレームを使う場合は、１端側の隣接車両へデータを送信する際は、Ａ設定符号化／復号化部２２において主データの前に置かれるオプションコードに予めＡ設定に対応する値を挿入する。また、外部からのフレームにオプションコードのＡ設定に対応する値が有る場合は、Ａ設定符号化／復号化部２２でデータ部分にＡ設定であることが分かる値を追加したり、本体情報のフレームに先立って、Ａ設定であることを示す情報を含むフレームを挿入して信号判定部が処理可能にする。Ｃ設定についても同様の処理がＣ設定符号化／復号化部２３で行われる。
【００５３】
車両編成を構成する全車両へ送信する信号判定部からのデータには、Ｂ設定符号化２４で付加情報Ｂを本情報に付加する符号化が行われる。付加情報Ｂを有するデータは多重分離ハブ２５、２６から隣接車両へ送られる。付加情報Ｂを有するデータは隣接車両の多重分離ハブ２５、２６でＢ設定符号化／復号化部２４へ送られる。このデータはＢの付加情報を有するので、信号判定部２１へ送られて所定の処理がされる。また、多重分離ハブ２５からのデータは多重分離ハブ２６へ、多重分離ハブ２６からのデータは多重分離ハブ２５へ、それぞれデータが転送される。こうして、付加情報Ｂを有するデータは車両編成を構成する全車両に伝送されることになる。
【００５４】
任意の車両から、付加情報Ｂを付けて各車両の車両ネットワーク制御装置に対して自隣接車両情報を送るように要求すると、車両編成を構成する全車両から当該車両の自隣接車両情報が、要求を送付したネットワーク制御装置を宛先にしてＢの付加情報を伴うデータとして送付されてくる。そして、この車両情報に基いて各車両に搭載された端末装置獲の監視・制御を行うことができる。このようにして、車両編成を構成する任意の車両において、全車両の車両情報を集めることも、各車両の端末装置を監視・制御することが容易に行える。
【００５５】
第２実施例として図３を用いてスイッチングハブ（Ｌ２スイッチ）３０２を用いた構成を説明する。第２実施例の車両ネットワーク制御装置３００は内部にL2スイッチを含んで構成される。Ｌ２スイッチには、１端側（ＥＮＤ＃１）で隣接車両の通信手段に接続されるイーサネット（登録商標）インタフェースＥ１とＥｘおよび２段側（ＥＮＤ＃２）で隣接車両の通信手段に接続されるイーサネット（登録商標）インタフェースＥ２とＥｙが車両の外部への接続用に設けられている。また、車両内部では、ネットワークアドレス変換部（ルータ部）３０４との接続用にイーサネット（登録商標）インタフェースＥ３、判定制御部との接続用にイーサネット（登録商標）インタフェースＥ４、Ｅ５，Ｅ６が設けられている。また、Ｌ２スイッチ３０２の内部状態の設定用にＲＳ２３２ＣのようなシリアルインタフェースＣ４が設けられている。
【００５６】
判定制御部３０１はイーサネット（登録商標）インタフェースＥ１０を介して複数の端末装置１〜端末装置６が接続されたハブに接続される。このハブを通じて、判定制御部は自車両情報の一部として各端末装置から情報を収集する。また、後述する車両ＩＰアドレスの変換表は後述するように車両識別符号設定部３０５から取得した情報に基いて判定制御部で作られて制御用のインタフェイスＣ１，Ｃ２を介してルータ部３０４に設定される。
【００５７】
第２実施例の車両ネットワーク制御装置３００の特徴はデータリンク層のスイッチであるＬ２スイッチを含む構成を取ることである。隣接車両との交信を行なう通信手段としてのＬ２スイッチの各ポートに備えられたイーサネット（登録商標）インターフェースは、電線若しくは光ファイバなどの物理的な線路又は無線（光、電波）で接続されると、オートネゴシエーション機能により相手の物理的な状態と自分の物理的な状態を調べて最適な交信条件を自動的に選択し、インタフェース間ではイーサネット（登録商標）フレームを使った相互通信が可能となる。
【００５８】
ここで、通信開始直後は相手のインタフェースのマックアドレス（ＭＡＣアドレス）が不明なので、互いにブロードキャストフレームを送信すると自分のＭＡＣアドレスが相手のＬ２スイッチで学習され、ポートとそのポートの先に接続されているイーサネット（登録商標）インターフェースの送信元のＭＡＣアドレスとの対応表が作られる。
【００５９】
隣接車両から受信したイーサネット（登録商標）フレームがブロードキャストフレームの場合、通常のＬ２スイッチではブロードキャストフレームは基本的にＬ２スイッチに備わる全てのポートに転送される。しかし、ここでは、１端側と第２端側を分離する必要があり、受信したフレームの転送先を制御する必要がある。つまり、１端側の通信手段は１端側に接続された通信手段とのみ交信して２端側に接続された通信手段とは交信しないことで、接続先を確実に特定することができる。これは２端側についても同様である。
【００６０】
１端側と２端側の通信手段の情報交換可能な範囲を遮断するために、ブロードキャストフレームが転送される範囲を示すブロードキャストドメインをＬ２スイッチ内で複数設けるバーチャルＬＡＮ（以後、「ＶＬＡＮ」と言う。）を使うと、物理的な接続とは別に論理的な接続関係を設定することが出来る。同じことをネットワーク層で行うにはＩＰアドレスフィルタの手法を用いればよいし、トランスポート層で行なうにはポート番号で接続関係を制御してもよい。
【００６１】
ＶＬＡＮを構成する方法に、ポートＶＬＡＮと言われるものがある。これはスイッチ
のポートをグループ化し、それぞれのグループを独立したブロードキャストドメインとして扱う方法である。スイッチの各ポートはイーサネット（登録商標）インタフェースが備えられておりイーサネット（登録商標）フレームのブロードキャストドメインをポート毎にスイッチの制御端子から設定する。
【００６２】
ここで図３に記載されたネットワーク制御装置に含まれるＬ２スイッチと判定制御部の関係を説明する。Ｌ２スイッチはスイッチを制御する判定制御部とイーサネット（登録商標）で接続されている。図３には初期設定時の各イーサネット（登録商標）インタフェースの設定値がＶＬＡＮとして記載されている。イーサネット（登録商標）インタフフェイスＥ１、Ｅ４，Ｅ７はＡに，イーサネット（登録商標）インタフフェイスＥ２、Ｅ６，Ｅ９はＣに設定されていてそれぞれVLAN−ＡとＶＬＡＮ−Ｃとしてグループ化されて、同一設定の範囲での情報交換が可能になっている。
【００６３】
この状態で、初期設定後に隣接車両のネットワーク制御装置と通信手段を介して接続されて、互いに接続された通信手段のＶＬＡＮの設定値が同一の場合は、同じＶＬＡＮに属するのでそのままネットワーク制御装置間での情報交換が可能となる。
【００６４】
また、車両の１端側に隣接車両の２端側が接続されていて、自車両と隣接車両の通信手段の設定が異なるＶＬＡＮの場合は、相手車両のネットワーク制御装置から送信されたフレームの自車両のＬ２スイッチ内での転送が行われない。つまり、通信手段が受信した隣接車両の車両ネットワーク制御装置からのフレームが自車両の車両ネットワーク制御装置へ転送されないので通信手段が接続されても車両ネットワーク制御装置は相手装置に接続されないことになり、互いの情報の交換をすることができない。
【００６５】
この場合は、隣接する２両の車両の片方の１端側または他方の第２端側の通信手段の設定値を変更する必要が生じる。ポートＶＬAＮASAkitaka SamejimaＶＡＬＮ → ＶＬＡＮの設定値の再設定は、図３に記載された判定制御部の制御ポートＣ３からスイッチ制御ポートＣ４を介して行なわれる。車両ネットワーク制御装置間の情報交換をするためには、接続された通信手段同士の設定値が同じになればよいので、接続された通信手段の片側の設定値を変更することになる。初期設定値は、ＡとＣしかないので、後述の方法によって、双方の通信手段の片方の設定値のＡをＣに変えるかＣをＡに変えるように再設定すれば良いことになる。ただし、同一車両内で両端の通信手段の設定値が同一になると１端側と２端側の区別ができなくなるので、再設定は、Ａ及びＣ設定を、隣接車両の設定を見ながら行うことになる。つまり、端の車両から通信手段の1端側と2端側の設定値を、Ａ−Ｃ，Ｃ−Ａ，Ａ−Ｃ・・・のように隣接車両間で同じになるように設定が行われれば良い。この再設定又は再付与は、予め決めた方法により編成車両の一つの車両を主車両（マスター）とし、その他の車両を従車両（スレーブ）として、従車両の設定を主車両に合わせるようにしてもよい。端の車両を主車両として自動的に再設定する方法を後述する。
【００６６】
隣接車両との接続ができると、各車両のネットワーク制御装置は1端側と２端側のそれぞれの隣接車両から隣接車両情報を取得して、自車両の情報と併せて自隣接車両情報として車両情報取得蓄積手段となるメモリ、ハードディスクなどの蓄積手段に蓄積することができる。ここで、ネットワーク制御装置は、自車両と1端側と２端側のそれぞれの隣接車両の3両分の並び方を認識することができる。なお、車両情報として、各車両に固有に与えられた車両識別符号を取得することで各車両が個別に簡便に識別され、さらに、後述する方法で車両識別符号から生成されたＩＰアドレスを車両ごとの固有のネットワークアドレスとして車両情報に含めると以後の情報収集が容易になる。
【００６７】
次に、車両ネットワークシステムの車両編成全体を覆う車両編成ネットワークを実現する方法を説明する。図３において、隣接車両のＬ２スイッチに設けられたＥｘポートとＥｙポート間を、Ｅ１ポートとＥ２ポートの接続とは別の配線で接続しておき、車両編成全体を共通のＶＬＡＮの属性たとえば、VLAN−Bとすると、図３において、各車両の判定制御部はVLAN−Bの属性を有するポートＥ５およびＥ８を介して、他車両のVLAN−Bの属性を設定されたポートを有する判定制御部と情報交換をすることができる。つまり、車両編成全体の車両ネットワーク制御装置間での情報交換が可能になる。
【００６８】
ここで、タグＶＬＡＮを使うとスイッチ間の接続を簡便化することができる。タグＶＬＡＮはＩＥＥＥ８０２・１Ｑ（ドットワンキュー）で規格化されたもので、イーサネット（登録商標）フレームの送信元アドレスとデータの間にＶＬＡＮの識別情報を埋め込んだタグによりＶＬAＮを構築するものである。イーサネット（登録商標）フレームに４オクテットの識別情報を付けることによって一つのポートを複数のＶＬＡＮに所属させることができる。このように、複数のＶＬＡＮに所属するポートのことをオーバーラップポートと呼び、逆に1つのＶＬＡＮのみに所属するポートはクライアントポートと呼ばれている。ポートＶＬＡＮではクライアントポートしか作成できないが、タグに対応可能なポートはタグポートと呼ばれこのポートをタグＶＬＡＮではオーバーラップポートとすることができるところにタグＶＬＡＮの特徴がある。
【００６９】
図３において、各車両のＬ２スイッチの隣接車両と接続されるイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１とＥ２の設定をタグイーサネット（登録商標）インタフェイスとして、このイーサネット（登録商標）インタフェイスの属性を、ＡおよびＢ又はＣおよびＢに設定する。そうすると、イーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１およびイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ２を介して、編成車両全体での情報交換ができるようになり、イーサネット（登録商標）インタフェイスＥｘおよびイーサネット（登録商標）インタフェイスＥｙで使用した配線の省略が可能となる。また、冗長化のためにイーサネット（登録商標）インタフェイスＥｘ，Ｅｙ間の配線とイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１，Ｅ２間の配線を重複させて２重系として耐故障性を高めても良い。
【００７０】
ここで、Ｌ２スイッチ間を複数の線路で接続するとループが出来てブロードキャストフレームが周回する惧れがある。通常は一回線のみで容量が足りるのであれば、スパンニングツリープロトコル（ＳＴＰ）を使うことによって、片方の回線が遮断されてループの形成が無くなる。また、２回線を常時使用するためには、初期設定後の隣接車両との情報交換後に、隣接車両と接続されるイーサネット（登録商標）インタフェイスＥ１，Ｅ２，Ｅｘ，ＥｙのＶＬＡＮ属性を全てＢとして、リンクアグリゲーションコントロールプロトコル（ＬＡＣＰ）を予め走らせてから接続しても良い。なお、ＳＴＰとＶＬＡＮの相性を改善したマルチプルスパンニングツリープロトコル（ＭＳＴＰ）を適用しても良い。
【００７１】
第１実施例では、付加情報としてＡおよびＣの情報を付して、情報を送信し、隣接車両からＡ又はＣの情報を付加された情報を受信して、それを識別して処理することで、隣接車両の車両ネットワーク制御装置と交信して各車両の車両ネットワーク制御装置は自車両と自分の隣接車両の車両情報、即ち自隣接車両情報を持つことが出来る。、第２実施例では、Ａ設定およびＣ設定をＶ−ＬＡＮの設定としてＬ２スイッチを使い、VLAN−ＡおよびＶＬＡＮ−Ｃを使って隣接車両と交信することで各車両は自分と自分の隣接車両の車両情報即ち自隣接車両情報を持つことが出来る。
【００７２】
次に車両編成情報を生成について説明する。第１実施例では、Ｂ設定、第２実施例では、Ｂ設定に相当するVLAN−Bを使って車両編成全体で各車両の持つ隣接車両を含めた車両情報を共有することで、以下に具体的に説明するように各車両において車両編成情報を生成することができる。
【００７３】
第１の方法は、Ｂ設定（VLAN−B）を使用して、全ての車両ネットワーク制御装置に対して、ポーリング信号を発することである。車両編成ネットワーク全体のネットワークアドレスを１７２．１７．０．０／１６として、ブロードキャストパケットとして宛先のＩＰアドレスを１７２．１７．２５５．２５５も使い各車両の車両ネットワーク制御装置から発信するとブロードキャストパケットとして各車両に転送される。このパケットを受信した各車両の車両ネットワーク制御装置は、ブロードキャストパケットの送信元を新たな宛先として、自車両と１端側および第２端側の車両情報の３両分の車両情報を返信する。ブロードキャストパケットを送信した車両ネットワーク制御装置は、各車両から返信された各３両分の車両情報を整理することで、自分を含めた車両編成情報を生成することができる。なお、端の車両からは、２両分のみの車両情報が返信されるので、当該車両が先頭又は最後尾の車両であることが分かる。
【００７４】
上記の過程を具体的に説明すると、図１において車両ハがブロードキャストパケットを送信して、車両ニからは車両ハ、ニ、ホの３両分、車両ホからは車両ニとホの２両分のデータを受信すると、車両ハは、車両ハは自車両の１端側に車両ニが連結され、その先に車両ホが連結されていることを認識することができる。２端側についても同様に、車両ロの先に車両イが連結されていることを認識することができるので、車両ハは自車両を含めた車両イ〜車両ホで構成された車両編成情報を生成することができる。
【００７５】
第２の方法は、順番に問い合わせる方法である。例えば、車両ハが自車両の１端側の車両ニに問い合わせると車両ニは、車両ハ、ニ、ホの３両分の車両情報を返信する。そうすると、車両ハは、自車両の１端側に連結された車両ニの先に、車両ホが連結されていることを認識する。次に、設定Ｂを使って返信された車両情報に含まれる後述の車両固有のネットワークＩＰアドレスなどを用いて車両ホに車両情報を問い合わせる。そうすると車両ホは自車両を含め３者両分の車両情報を返信する。この作業を繰り返すことで、長い編成の列車の片側についての車両編成情報の生成をすることができる。同様に、第２端側でも車両編成情報を生成することができるので、両端の車両編成情報を併せることで全体の車両編成情報を生成することができる。
【００７６】
次に、車両の向きの判別について説明する。図1においては、車両ハの第２端側と車両ロ１端側の設定値が初期設定では異なっているために情報交換をすることができない。そこで、車両ハの２端側の設定値をＣからＡに再設定することで、隣接車両の設定値と同一となり情報交換が可能になる。図３において、Ｌ２スイッチの設定値の再設定による変更は、図３に示す判定制御部からＬ２スイッチへの制御指令により行われる。ここで判定制御部から設定値の変更に関して、各車両の車両ネットワーク制御装置において、当該車両ネットワーク制御装置の通信手段の設定値を記録しておくことで、隣接車両の接続された通信手段の設定の初期状態での同異が判別できる。また、期設定と同じか否かの履歴をフラグを立てて記録しておくことで、交信可能になった設定値の状態が初期状態と同じか否かを判定制御部は知るようにしてもよい。
【００７７】
初期設定における各車両の通信手段と隣接車両の通信手段の設定を対比することで得られた自車両と隣接車両との向きの相互関係は、Ｂ設定の範囲の車両に対して配信することができるので、Ｂに設定されたポートを有する全ての車両ネットワーク制御装置は、Ｂ設定の範囲の車両の向き情報を入手することができ、各車両の車両ネットワーク制御装置は向き関係を含めた車両編成情報をそれぞれ生成することができる。ここで、Ｂ設定された通信手段は特許請求の範囲における第３通信手段に相当する。
【００７８】
Ｌ２スイッチでＶＬＡＮを使って1端側と２端側のデータを分離するには各車両のＬ２スイッチ内で1端側と２端側それぞれのＶＬＡＮの設定を違えることが必要になる。車両編成全体で、矛盾無く、ＶＬＡＮの再設定を行う手法は後述する。
【００７９】
次に、図３を用いて車両ネットワーク制御装置の動作について詳細に説明する。図３に示す車両ネットワーク制御装置には、今まで説明したＬ２スイッチと判定制御部３０１の他に車両識別番号設定部３０５、ルータ部３０4、ハブ３０３が収められている。そして、ハブ３０３の各ポートには、端末装置（Ｅｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ：ＥＤ）としてドア制御器、監視カメラ、モータ、空調装置、ブレーキ装置、照明装置、放送装置、案内表示装置などが接続される。また、判定制御部には、図示しない演算装置としてＣＰＵが置かれ、データ蓄積手段としてメモリがＣＰＵに接続されている。
【００８０】
車両ネットワーク制御システムの車両ネットワーク制御装置３００には表示・制御情報入力装置２９１を接続するための接続部が備えられていて、表示・制御情報入力装置（モニタ）２９１を接続することで、自車両だけでなく車両編成全体の車両情報を把握することができ、制御情報を入力することもできる。ユーザインタフェースを良くするために、車両をモニタ上に図示し（図１４参照）、異常があるときは、色を変えるなどとすることで、各車両に搭載した装置の管理を含め、車両の管理が容易になる。
【００８１】
全ての車両の判定制御部は共通の動作をするので、代表として図３に示す車両ハの判定制御部３０１の動作を説明する。ここで、イーサネット（登録商標）インタフェースＥ１などをポート１とも呼ぶことにする。L２スイッチは隣接車両と接続されるポート１及びポート２と、判定制御部に接続されるポート４〜６と、判定制御部からの制御信号を受けるＣ４を有する。判定制御部のポート７〜９がそれぞれＬ２スイッチのポート４〜６に接続され、それぞれのＶＬＡＮの設定は、ポート４、７がVLAN−Ａ、ポート５、８がVLAN−B,ポート６、９がＶＬＡＮ-Cに設定されている。
【００８２】
各車両に搭載された図３に示す車両ネットワーク制御システムの車両ネットワーク制御装置３００の動作を、図４のフローチャートを使って説明する。電源投入あるいは動作開始指令により動作を開始すると、ＩＰアドレスの生成と生成したＩＰアドレスの付与を行なう（Ｓ４１）。以下、ＩＰアドレスの生成。付与について詳細に説明する。
【００８３】
ＩＰアドレスは、交信範囲の中で互いにアドレスが重複しないように付与されることが必要になる。図２においては、ＣＰＵに各車両で重複しない車両識別符号がスイッチやメモリなどに記録された車両識別符号設定部３０５が接続されている。また、図３において判定制御部３０１にも車両識別符号設定部３０５が接続されている。図２のＣＰＵ２１と図３の判定制御部３０１のＣＰＵは車両識別符号設定部３０５から車両識別符号を入手して、これからＩＰアドレスを生成する。ここで生成されるＩＰアドレスは、各車両固有のものであり、生成後には変化することが無い静的ＩＰアドレスである。
【００８４】
車両識別符号と生成される静的ＩＰアドレスとは一対一に対応しており、その関係を予め表として生成して用意しても良いし、予め定めた規則（アルゴリズム）でその都度生成しても良い。ＩＰアドレス生成の方法として予め車両識別符号とプライベートＩＰアドレスの対応表を用意しておき、これをメモリに置いておくことで、車両識別符号を入手した判定制御部は対応表を参照することで、当該車両識別符号に対応したネットワークアドレスを簡便に生成することができる。
【００８５】
例えば、車両識別符号からクラスＢの重複しないプライベート静的ＩＰアドレスとして生成する場合について説明する。３２ビットのＩＰアドレスを８ビットずつに区切って１０進数表示して、ａａａ、ｂｂｂ、ｃｃｃ、ｄｄｄと表し、ａａａには１７２の固定値、ｂｂｂには０１７の固定値をそれぞれ割り当て、ｃｃｃ及びｄｄｄについては、車両識別符号に基いて生成する。
【００８６】
車両識別符号は、例えば、モ１２３４のように、車両の性格を示す文字と数字で表される場合があるが、文字は、例えば、ＡＳＣＩＩコードのような一定の規則により適当な数字に置き換えて処理を行なうことで、各車両は重複することのない数値を車両識別符号設定部から得た情報により得ることができる。図６には、車両識別符号＃５６０１〜＃５６０３を付された車両が記載されている。
【００８７】
判定制御部が読み込んだ車両識別符合とメモリ上の車両識別符合の両者を比較して一致していれば、すでに車両識別符号とＩＰアドレスの対応テーブルができてルータに設定されているので、各搭載装置（ＥＤ）がルータを使ってそのＩＰアドレスが変換されて車両編成ネットワーク（Ｔｒａｉｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続される（Ｓ５７）。
【００８８】
また、読み込んだ両者の値を比較して不一致の場合は、新たに車両識別符号設定器から読み込んだ車両識別符号とＩＰアドレス対応テーブルから、車両のネットワークアドレスを生成するとともに搭載装置の車両ネットワークアドレスと装置のローカルアドレスの対応表（ネットワーク アドレス テーブル：ＮＡＴ）を作成する（Ｓ５４）。そして、生成したＮＡＴ情報をルータに設定する（Ｓ５５）。
【００８９】
また、車両識別符号設定器より読み込んだ車両識別符号の値をメモリへ記憶する（Ｓ５６）。その後、外部に通用するアドレスと車両内のみで使えるアドレスの対応表を有する部分であるルータに読み込んだＮＡＴ情報に基いて、各搭載装置のＩＰアドレスの変換をして、車両ネットワークへ接続する（Ｓ５７）。
【００９０】
上記の様にして生成したＩＰアドレスを車両ネットワーク制御装置はＬ２スイッチ、ルータ部、自分自身、ハブなど必要に応じて付与する（Ｓ４１）。
【００９１】
ここで、図６を使ってＩＰアドレスの具体的な生成について説明する。判定制御部３０１の内部のＣＰＵ（以下、図２のＣＰＵ２１も同様に機能するものとする。）が車両識別符号設定部から読み込んだ符号を含むデータの数字部分から５６００を引くことで、１〜３の数字を得る。ネットワークアドレスとして、ｃｃｃについては、４０に前記の値を加算したものを使い、ｄｄｄとして１を使うことに決めておくと、図６に示すように、上記のようにして生成したＩＰアドレスの付与状況の一例が、車両識別符号＃５６０１のネットワーク制御装置のＩＰアドレス１７２．１７．４１．１、車両識別符号＃５６０２のネットワーク制御装置のＩＰアドレス１７２．１７．４２．１、車両識別符号＃５６０３のネットワーク制御装置のＩＰアドレス１７２．１７．４３．１となる。
【００９２】
次に、各車両に搭載されている装置のＩＰアドレスの付与について説明する。ここでは、装置に付与するＩＰアドレスはクラスＣとすると、ＩＰアドレスの上位１６ビットが、１９２．１６８となり下位１６ビットを各車両に搭載した装置へ付与することになる。
【００９３】
例えば、ＩＰアドレスの下位ビットを１１からはじめるとすれば、図６に示すように、端末装置１（ＥＤ１）には、ＩＰアドレス１９２．１６８．０．１１から始まり、順次下位ビットの数字を変えて付与する。ここで、各車両において、各装置のＩＰアドレスは全て共通となっているので、装置の交換などがあっても、ＩＰアドレスの再付与が不要になるので管理が容易になる。
【００９４】
各装置に付与されたＩＰアドレスは各装置毎に共通なので、そのＩＰアドレスのまま車両の各搭載装置の情報を外へ出すことはできない。そこで、各車両の車両ネットワーク制御装置に付与されたネットワークアドレスを使って、車両編成全体を覆う車両編成ネットワークで通用するＩＰアドレスへ変換する必要がある。
【００９５】
一つの方法として、ネットワークアドレスの上位３オクテットに、装置に付与されたＩＰアドレスの下位１オクテットをつなげて、４オクテットのＩＰアドレスとする。この対応の様子が、図６に示されている。上記の方法は一例であって、車両識別符号の符号を含めてＡＳＣＩＩコードなどで数値化して、その数値に対して、所定の数を加減算したものを２５６で割って、余りの部分（０〜２５５）を使うなどのやり方もある。
【００９６】
以上の説明で、車両ネットワークに接続された全ての機器にＩＰアドレスが付与されることになる。次に、車両ネットワーク制御装置は、以前説明したように隣接車両との交信をして、車両情報の取得を行う（Ｓ４２）。
【００９７】
さらに、VLAN−Bの設定を判定制御部とＬ２スイッチに対して行い、車両編成全体での情報交換が可能な環境を作り、他車両と交信して他車両の情報を取得する（Ｓ４３）。次に、得られた車両情報を整理することで、車両編成情報を生成する（Ｓ４４）。
【００９８】
自車両については、図３のＥ１０とＥ１４のポートを使い、ハブに接続された端末装置からの情報収集をして、情報収集蓄積部に収集して自車両情報として蓄積する。また、各端末に必要な制御情報を送り、所定の動作を行わせる。所定の動作には、ドアーの開閉、照明のオン・オフ、モータの制御、エアコン温度設定など多様な内容が含まれる（Ｓ４５）。ここで、各車両の搭載装置ＩＰアドレスが共通になっているので、車両ネットワーク制御装置の監視、制御プログラムを共通化することができる。
【００９９】
車両ネットワーク制御装置には、表示と制御情報の人間による入力を受け付ける表示・制御装置を接続する接続部が設けられており、ここへ、表示・制御装置が接続されるとそれを感知して（Ｓ４６）表示・制御装置の接続部へ所定の情報を送って表示する（Ｓ４７）。表示の一例を図１３に示す。
【０１００】
表示・制御装置の使い方として、例えば車掌の居る最後部車両へ車両識別番号＃５６０１の監視カメラ（ＥＤ２）からのデータを送る場合は、送信元のＩＰアドレス１９２．１６８．０．１２が、ルータによって１７２．１７．４１．１２に変換されて最後部車両の車掌の所へ届くことになる。また、逆に車掌から当該監視カメラの操作指令は、送信先のＩＰアドレス１７２．１７．４１．１２として、送信されて、ネットワークアドレス１７２．１７．４１．１を有するルータで受信されて、そのＩＰアドレスを１９２．１６８．０．１２に変換されて、監視カメラに届くことになる。また、一斉に片側のドアを開閉するなどの操作は、ネットワーク層でのブロードキャストパケットを使い、データ部分にドアを示すＩＰアドレスとドアに対する制御情報を入れて置く事で実現することができる。
【０１０１】
車両ネットワーク制御装置は、車両間の接続の遮断などにより車両の編成の変更の通知を受けると処理の最初へ戻る（Ｓ４８）ので、故障により、車両編成が分断されても、分断後のそれぞれが新しい車両編成を構成することができる。イーサネット（登録商標）インタフェースにはリンクパルスの送信手段が備えられており、LANが物理的に接続されているのか否かを判定することができる。物理リンクの状況が変わる（物理リンクが有る→無くなる、若しくは、物理リンクが無い→有る）または、連結時に加圧されるデジタルインプット情報を別途持つことにより、車両が連結されたまたは開放されたことを判断する）または、連結時に加圧されるデジタルインプット情報を別途持つことにより、車両が連結されたまたは開放されたことを認識すると、車両が連結された、または解放されたと判断し、システムを初期化ルーチン（Ｓ４１）に戻り、編成情報の収集をやり直す。特に、車両編成の変更が無い通常の場合は電源のオン・オフを検知して電源が入っていれば、Ｓ４５の処理へ戻る（Ｓ４９）。
【０１０２】
以上説明したように、各車両の車両ネットワーク制御装置は、隣接車両と情報を交換するとともに、列車を構成する車両情報を得ることができる。車両情報としては、各車両に搭載されている端末装置の情報の他に各車両の車両識別符号、車両の向き、各車両に搭載されている装置のＩＰアドレスなどがある。
【０１０３】
本発明においては、任意の車両において、モニタ２９１を編成車両ネットワーク制御システムの車両ネットワーク制御装置３００に接続することで、全車両の全ての装置の情報を得ることができ、同時に、それらに対しての制御を行なうことができる。
【０１０４】
また、スイッチ間を接続してネットワークを構成しているので障害に強く、ＩＰレベルのＶＬＡＮを使って論理的に分割しているので、ネットワーク構成の自由度が大きく車両ネットワークの管理が容易になる。
【０１０５】
次に、Ｌ２スイッチにＶＬＡＮの設定を行う場合について詳細に説明する。仕様上、前記Ａ設定と前期Ｃ設定されたもの同士が交信できない場合は、Ａ設定とＣ設定を一定時間毎に設定入替をし、Ａ設定同士またはＣ設定同士が合致すると交信が成立したとして前記設定入替を停止して設定を固定し、隣接車両情報の交換を行っても良い。このときもそれぞれの車両が、１端側で隣接車両に接続される第１ポートおよび、第２端側で隣接車両に接続される第２ポートの位置は予め認識しているので、車両の向きを認識することができる。
【０１０６】
図７に、Ｌ２スイッチを用いた場合の初期設定でのＶＬＡＮの設定の状態を示す。各車両の通信手段であるイーサネット（登録商標）インタフェースのＶＬＡＮ設定は、Ｅ１がＡ，，Ｅ２がＣ，ＥｘとＥｙがＢである。また、内部での接続に使われるイーサネット（登録商標）インタフェースの設定は、図７に示すように、Ｅ３とＥ５がＢ、Ｅ４がＡ，Ｅ６がＣに設定されている。この状態で、車両ハの１端側と車両ニの１端側は共にＡ設定なので、車両ハの車両ネットワーク制御装置と車両ニの車両ネットワーク制御装置とは接続ができる。しかし隣接する車両ロの１端側と車両ハの２端側とでは双方の設定値が異なるので、車両ロの車両ネットワーク制御装置と車両ハの車両ネットワーク制御装置とは接続されないので、どちらかを入れ替える必要がある。入替は、判定制御部からの制御信号により行われる。
【０１０７】
また、Ｅ１とＥ２をタグポートにして、Ａ及びＢ設定又はＣ及びＢ設定にすることで、隣接車両との接続を単一の線路で行うことができる。判定制御部からのＣ設定のデータは判定制御部のＥ９，Ｌ２スイッチのＥ２を介して隣接車両へ送出される。また、判定制御部からのＢ設定のデータは判定制御部のＥ８、Ｌ２スイッチのＥ５から、Ｌ２スイッチのＥ１およびＥ２を介して両隣接車両へ送出される。
【０１０８】
ここで、車両編成情報の生成について図８を用いて詳しく説明する。車両イ、ロ、ハ、ニ、ホがこの順番になっている５両編成の車両編成を考える。車両ハに搭載された車両ネットワーク制御装置は、自車両と両隣接車両の３両分の車両情報として、ロ、ハ、ニ又はニ、ハ、ロを有している。端の車両は２両分、中間車両は３両分の車両方法をセットで有している。ポーリング又は順次隣接車両に問い合わせることで、車両イから、イ、ロ又はロ、イの情報を得る。車両ロからは、３両分のイ、ロ、ハ、又は、ハ、ロ、イの情報を得る。車両イ、車両ロ、車両ハの情報が矛盾無く並ぶためには、車両イ、車両ロ、車両ハの各車両の車両ネットワーク制御装置は、この３両の車両情報の並びについて１の並びまたは２の並びを車両編成として選択する。同様に、車両ハ、ニ、ホについても、矛盾の無い並びを選択する。そうすると、５両全体について１の並びを選択すると、イ、ロ、ハ、ニ、ホの並びが得られ、２の並びを選択すると、ホ、ニ、ハ、ロ、イという、車両編成情報を得ることができる。また、各車両の車両ネットワーク制御装置は、個別に、２両又は３両分の車両情報をセットで局部的に取得することで、それぞれ、局部的な車両編成情報を容易に生成して持つことができる。
【０１０９】
さらに、初期設定で、１端側をＡ，２端側をＣとしていることから、図８において、＃１は１端側、＃２は２端側を示し、各車両は２端側から１端側を車両の向きとし、各車両の矢印は、各車両の向きを示している。この矢印、すなわち、車両の向き情報も各車両の車両ネットワーク制御装置は取得することができる。そうすると、車両の向きを含んだ、車両編成情報を各車両の車両ネットワーク制御装置が持つことができる。
【０１１０】
ここで、、車両イ〜車両ホの車両編成により構成される運行対象となる列車の進行方向は、運転席から発するマスター宣言により決められる。図1において、車両イの１端側（＃１ＥＮＤ）にある運転席からマスター宣言が発せられると、この列車は、車両イを先頭車両として運行されることになり、進行方向が決まるので、この列車の編成情報は、車両イを先頭とするイ、ロ、ハ、ニ、ホとなる。
【０１１１】
この、マスター宣言は、Ｂ設定の範囲で全車両に伝えることができる。各車両の車両ネットワーク制御装置は、上記のマスター宣言を自分のどちらの端のポートから受けたかを知っているので、列車の進行方向に対する自分の車両の向きを認識することができる。
【０１１２】
次に、隣接する通信手段の設定を同じに揃えると共に、車両内の１端側と２端側の設定を異なる値に設定する手法を説明する。
【０１１３】
図９には、単独車両と２両編成の車両編成が記載されている。単独車両の場合は、＃１、＃２共に物理リンクが無いので、その車両の車両ネットワーク制御装置は「単車両（自己の１両のみで、他に何も連結されている車両が無い）」と判断してVLANの切り替え、制御などは行わない。
【０１１４】
２両編成の場合、＃１または＃２のどちらか一方に物理リンクが有り、もう一方には物理リンクが無いので、その車両車両ネットワーク制御装置は「2両以上の編成の端の車両（先頭車）」であると判断する。
【０１１５】
２両成立の場合、端の車両は、それぞれ、自分のVLANの入替えは行わず、VLAN一時確定フラグを定期的に送信しながら、一定時間待つ。ここで、イの＃２とロの＃２はVLAN-C同士で一致するため、VLANが成立し、接続が確定する。
【０１１６】
２両不成立の場合は、LAN一時確定フラグを定期的に送信しながら、一定時間待つがイの＃２とロの＃１2は物理的に接続されていてもVLANが不一致のため、VLANが成立しない。車両イおよび車両ロの車両ネットワーク制御装置は一定時間待ってもVLANが成立しないのでお互いのVLANが不一致であると判断する。ここで、車両イの＃２のMACアドレスの値が車両ロの＃１のＭＡＣアドレスの値よりも大きいとして、小さい方が、ＶＬＡＮ設定の１端側、２端側共に入れ替えることにすると、車両ロのＶＬAＮ設定を入れ替えて、車両間のＶＬＡＮが成立する。
【０１１７】
図１０に3両以上の編成で、端の車両からの一次確定フラグが他の端まで伝送される場合が示されている。先ず、＃１および＃２の両方に物理リンクが有る場合、その車両のネットワーク制御装置は自車両が「３両以上の編成の中間車」であると判断する。中間車両はＶＬＡＮ設定について、端の車両からの要求に応えるものとする。
【０１１８】
車両イと車両ホは一方に物理リンクが無く、他方に物理リンクが有るので、それぞれの
車両ネットワーク制御装置は２両以上の編成の端の車両であると判断し、VLANの入替えは行わず、VLAN一時確定フラグを定期的に送信しながら、一定時間待つ。（状態１）
【０１１９】
中間車両ロおよびハおよびニは、＃１側と＃２側の両方に物理リンクが有るので、３両以上の編成の中間車両であると判断し、VLANをある定められた時間ごとに、「＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN-C」と「＃１＝VLAN-C、＃２＝VLAN−Ａ」というようにVLANの設定の入替えを繰り返す。（状態１）
【０１２０】
中間車両ロとニは自車両のＶＬAＮ設定を定期的に入れ替えるので、端の車両のＶＬAＮ設定と同一になった際に、端の車両から一時確定フラグを受信する。中間車両はこの一時確定フラグを受信するとVLANの入替えを中止し、受信したVLAN一時確定フラグを他端へ定期的に送信しながら、一定時間待つ。ここで、車両ロは初期状態、車両ニは入れ替え状態で状態が確定する。（状態２）
【０１２１】
車両ハの車両ネットワーク制御装置は「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」のときにロおよびホとのVLANが一致し、ロおよびホより一時確定フラグを受信する。ハはこの一時確定フラグを受信すると、「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」のままで停止する。（状態３）
【０１２２】
車両ハの車両ネットワーク制御装置は、ロおよびホの両方より一時確定フラグを受け取っているので、VLANの矛盾が無いと判断し、VLANの設定をこのまま確定させ、ロおよびホへ確定フラグを送信する。（状態４）
【０１２３】
車両ロの車両ネットワーク制御装置は、車両ハより確定フラグを受信し、VLANの設定をこのまま確定させ、イへ確定フラグを送信する。（状態５）
【０１２４】
車両ニの車両ネットワーク制御装置は、ハより確定フラグを受信し、VLANの設定をこのまま確定させ、ホへ確定フラグを送信する。（状態５）
【０１２５】
車両イの車両ネットワーク制御装置は、ロより確定フラグを受信し、VLANの設定をこのまま確定させる。（状態６）
【０１２６】
車両ホの車両ネットワーク制御装置は、ニより確定フラグを受信し、VLANの設定をこのまま確定させる。（状態６）
以上により、VLANの設定が確定する。（状態６）
【０１２７】
次に、端車両に合わせるようにＶＬＡＮの入替をした中間車両の間でＶＬＡＮの不一致が有る場合について図１１を使って説明する。
【０１２８】
端の車両イとホの車両ネットワーク制御装置は、一方の端に物理リンク無く、他方に物理リンクが有るので、編成の端の車両であると判断し、VLANの入替えは行わず、VLAN一時確定フラグを定期的に送信しながら、一定時間待つ。（状態１）
【０１２９】
車両ロおよびハおよびニの車両ネットワーク制御装置は、＃１側と＃２側の両方に物理リンクが有るので、３両以上の編成の中間車両であると判断し、VLANをある定められた時間ごとに、「＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C」と「＃１＝VLAN−C、＃２＝VLAN−Ａ」というようにVLANの設定の入替えを繰り返す。（状態１）
【０１３０】
車両ロの車両ネットワーク制御装置は「＃２＝VLAN−C、＃１＝VLAN−Ａ」のときにイ＃２のVLAN−Cと一致し、イより一時確定フラグを受信する。ロはこの一時確定フラグを受信するとVLANの入替えを「＃２＝VLAN−C、＃１＝VLAN−Ａ」のままで固定し、VLAN一時確定フラグをロ＃１を通じてハ＃１へ定期的に送信しながら、一定時間待つ。（状態２）
【０１３１】
車両ニの車両ネットワーク制御装置は「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−Ｃ」のときにホ＃２のVLAN−Cと一致し、ホより一時確定フラグを受信する。ニはこの一時確定フラグを受信するとVLANの入替えを「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」のままで固定し、VLAN一時確定フラグをニ＃２を通じてハ＃２へ定期的に送信しながら、一定時間待つ。（状態２）
【０１３２】
車両ハの車両ネットワーク制御装置は「＃２＝VLAN−C、＃１＝VLAN−Ａ」のときにロとのVLANが一致し、ロより一時確定フラグを受信する。ハはこの一時確定フラグを受信すると、「＃２＝VLAN−C、＃１＝VLAN−Ａ」のままで固定する。（状態３）
【０１３３】
同様に、「＃２＝VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」のときはニと接続するが、早い側優先でも良いし、予め優先順位（例えば、＃１側を優先）をつけておいてもよい。
【０１３４】
車両ハの車両ネットワーク制御装置は、ロより一時確定フラグを受け取り、VLAN設定を固定して、＃２側のVLAN−Cの接続が成立するまで一定時間待つ。しかし、VLANは成立しないので、VLANの矛盾が有ると判断する。（状態４）
【０１３５】
同時に車両ニの車両ネットワーク制御装置も、一定時間待っても＃２のVLANが成立しないので、VLANの矛盾が有ると判断する。（状態４）
【０１３６】
そこで、車両ハとニの車両ネットワーク制御装置は、車両ハの＃２と車両二の＃２のMACアドレスの値の大小を比較する。（ここでは車両ニ＃２の方が大きいとする）車両ハは、車両二の＃２のMACアドレスの値の方が大きいので、自分のVLAN設定を変更する必要があると判断する。一方、車両ニは、車両ニ＃２のMACアドレスの値の方が大きいので、自分のVLAN設定を変更する必要がないと判断し、何もしない。
【０１３７】
次に、車両ハのネットワーク制御装置は、車両ロのネットワーク制御装置に対して、VLAN設定を入替え変更するよう要求する。（状態５）
【０１３８】
車両ロのネットワーク制御装置は、車両ハの車両ネットワーク制御装置からのVLAN変更要求を受理すると、ハに対してACKを返信する。ハは、ロからのACKを受信すると、VLAN設定を「＃１＝A、＃２＝C」から「＃１＝C、＃２＝A」へ入れ替え、一時確定フラグを定期的に送信する。（状態６）
【０１３９】
次に、車両ロのネットワーク制御装置は、イに対してVLAN設定を入替え変更するよう要求する。（状態６）
【０１４０】
車両イのネットワーク制御装置は、ロからのVLAN変更要求を受理すると、ロに対してACKを返信する。ロのネットワーク制御装置は、イからのACKを受信すると、VLAN設定を「＃１＝A、＃２＝C」から「＃１＝C、＃２＝A」へ入れ替え、一時確定フラグを定期的に送信する。（状態６）また、車両イのネットワーク制御装置は、「＃１＝A、＃２＝C」から「＃１＝C、＃２＝A」へ入れ替える。（状態６）
【０１４１】
車両イのネットワーク制御装置は、自らのVLAN設定を確定し、ロへ確定フラグを送信する。ロは、イより確定フラグを受信する。（状態８）
【０１４２】
車両ロのネットワーク制御装置は、自らのVLAN設定を確定し、ハへ確定フラグを送信する。ハは、ロより確定フラグを受信する。（状態９）
【０１４３】
車両ハのネットワーク制御装置は、自らのVLAN設定を確定し、ニへ確定フラグを送信する。ニは、ハより確定フラグを受信する。（状態１０）
【０１４４】
車両ニのネットワーク制御装置は、自らのVLAN設定を確定し、ホへ確定フラグを送信する。ホは、ニより確定フラグを受信する。（状態１１）
【０１４５】
そして、VLANの設定が確定する。（状態１２）
【０１４６】
上記のＶＬＡＮの再設定手順は、隣接車両同士で順番に行うものであるが、Ｂ設定の範囲での各車両のネットワーク制御装置の接続ができているときは、Ｂ設定の範囲で情報がやり取りできる。その場合は、隣接車両間の車両ネットワーク制御装置間で交信ができなくて待つ状態は不要になる。そして、上記の過程の説明で使用した一時確定フラグを使わずに隣接車両の物理的に接続される通信手段のＶＬＡＮ設定を、端の車両から順番に再設定して行くことができる。その際に、端の車両のＭＡＣアドレスや車両識別符号の大小で優先順位を決め、優位に立つ車両の設定に合わせるように順番にＡおよびＣ設定を決めることができる。
【０１４７】
以下、図１２を用いて具体的に説明する。
【０１４８】
車両イおよびホの車両ネットワーク制御装置は、一方に物理リンクが無く、他方に物理リンクが有るため、自己が「編成の端の車両である」と判断し、VLAN−Bにその旨を宣言する。（状態１）
【０１４９】
また、車両ロおよびハおよびニの車両ネットワーク制御装置は、＃１と＃２の両方に物理リンクが存在するため、自己が「編成の中間車両である」と判断し、「＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C」と「＃２=VLAN−Ａ、＃１＝VLAN−C」を定期的に入替える。状態1)
【０１５０】
車両イの車両ネットワーク制御装置は、VLAN−Bを使用してホの車両ネットワーク制御装置と交信を行い。車両ホの車両識別符号又はMACアドレス値とイの識別符号又はMACアドレス値の大小を比較する。（ここでは、イの方が大きいものとする）
【０１５１】
車両イの車両ネットワーク制御装置は自分の車両識別符号の値（またはMACアドレスの値）が、ホの車両識別符号の値（またはMACアドレスの値）よりも大きいので、自分（イ）はマスターであると判断し、VLAN設定は変更せず、確定フラグを＃２ポートのVLAN−Cを介して定期的に発信する。（状態１、状態２）
【０１５２】
同様に車両ホの車両ネットワーク制御装置は、VLAN−Bを使用して車両イの車両ネットワーク制御装置と交信を行い、車両イの車両識別符号又はＭＡＣアドレスと自分（ホ）の車両識別符号又はイのMACアドレス値と自己ホのMACアドレス値）の大小を比較して、自分の車両識別符号の値（またはMACアドレスの値）が、イの車両識別符号の値（またはMACアドレスの値）よりも小さいので、自分（ホ）はスレーブであると判断する。車両ホの車両ネットワーク制御装置は、「＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C」と「＃１＝VLAN−C、＃２＝VLAN−Ａ」を定期的に入替える。（状態１、状態２）
【０１５３】
中間車両ロの＃１がVLAN−Ａ、＃２がVLAN−Cのとき、イの＃２とVLANが成立する。そのとき、ロはイから発信された確定フラグを受信する。（状態３）
【０１５４】
車両ロの車両ネットワーク制御装置はイより確定フラグを受信すると、VLANの設定をこのまま（＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C）で固定し、確定フラグを＃１ポートのVLAN−Ａを介して定期的に発信する。（状態４）
【０１５５】
ハの＃１がVLAN−Ａ、＃２がVLAN−Cのとき、ロの＃１とVLANが成立する。そのとき、ハはロから発信された確定フラグを受信する。（状態４）
【０１５６】
車両ハの車両ネットワーク制御装置はロより確定フラグを受信すると、VLANの設定をこのまま（＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C）で固定し、確定フラグを＃２ポートのVLAN−Cを介して定期的に発信する。（状態５）
【０１５７】
中間車両ニの＃１がVLAN−Ａ、＃２がVLAN−Cのとき、ハの＃２とVLANが成立する。そのとき、ニはハから発信された確定フラグを受信する。（状態５）
【０１５８】
車両ニの車両ネットワーク制御装置はハより確定フラグを受信すると、VLANの設定をこのまま（＃１＝VLAN−Ａ、＃２＝VLAN−C）で固定し、確定フラグを＃１ポートのVLAN−Ａを介して定期的に発信する。（状態６）
【０１５９】
車両ホの＃１がVLAN−C、＃２がVLAN−Ａのとき、車両ニの＃１とVLANが成立する。そのとき、車両ホの車両ネットワーク制御装置はニから発信された確定フラグを受信する。（状態６）
【０１６０】
車両ホの車両ネットワーク制御装置はニより確定フラグを受信すると、VLANの設定をこのまま（＃１＝VLAN−C、＃２＝VLAN−Ａ）で固定し、VLANが成立確定する。（状態７）
【０１６１】
以上説明したように、ひとつの車両の両端のＶＬＡＮ設定が異なり、隣接車両のＶＬＡＮと同一になると、各車両は自車両と自分の１端側の隣接車両と２端側の隣接車両情報の257194347の257194347ASAkitaka Samejima257194347情報の → 重複計３両分（端の車両は２両分）の車両情報をまとめて発信することができる。その際、１端側と２端側の情報は互いに混ざることなく識別されているので、各車両から３両分の情報を収集して整理することで容易に車両編成情報を生成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明では、両編成ネットワークの伝送路は車両ネットワーク制御装置が多数個直列に接続された構成となっていて、複数車両が直列に接続される列車で応用する場合は遅延時間が問題となりうる。実施例では、いわゆるスイッチングハブを用いてネットワークを構成したが、従来、スイッチングハブは遅延が大きく列車の制御には向かないと思われているので、簡単に遅延時間について検討する。
【０１６３】
具体的な伝送路の構成の例としてスイッチングハブの直列接続を仮定すると、スイッチングハブが、ストア＆フォワード方式で動作する場合、フレームが通過する際にフレーム長分の遅延が発生する。また、他のフレームを同じポートから既に送信中の場合には、送信完了まで待たされるため、この分の遅延も生じる。遅延時間はフレーム長に依存するが、すべてＵＤＰ／ＩＰで伝送するものとし、データ伝送速度を１００Ｍｂｐｓとすると、イーサーネット（登録商標）の最小フレームと最大フレームの受信時間はデータ長（ヘッダを含む）を、制御情報が約１００バイト、保守データ（車両機器３１からの障害情報など）が約１５００バイトとすると、それぞれ約０．００５ｍｓ、約０．１２ｍｓとなる。ここで、ストア＆フォワード方式を使うと、スイッチングハブがフレームの整合性をチェックするため、エラーフレームが伝送路を不用意に流れることを防止できる。
【０１６４】
先頭のポートが送信した情報を末尾のポートが受信するまでの遅延時間を計算すると、スイッチングハブによる中継遅延はポート毎に０．０１ｍｓ程度である。一つのスイッチングハブに２つのポートが信号の入り口、出口で必要となるので、図１のように５台のスイッチングハブが従属接続されている場合については、０．１ｍｓ程度の遅延を見ればよい。これにストア＆フォワード方式の遅れを加味しても１ｍｓ以下の遅延で車両編成の端から端まで伝送することができるので、通常の制御信号として十分使用が可能である。
【０１６５】
以上説明したように、本願発明は、十分に実用性に富み複数車両で構成される列車などの車両ネットワークシステムの構築に大いに役立ち産業の発展に資するものである。
【符号の説明】
【０１６６】
１〜５ 車両
６、７ インタフェイス
２０ 車両ネットワーク制御装置
２１ 信号判定部
２２、２３、２４ 符号化／復号化部
２５、２６、２８ 多重分離ハブ
２７ ＩＰアドレス変換部
２９ メモリ（蓄積手段）
２９１ モニタ
３００ 車両ネットワーク制御装置
３０１ 判定制御部
３０２ Ｌ２スイッチ
３０３ ハブ
３０４ ルータ部
３０５ 車両識別符号設定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された、複数の端末装置およびそれらの複数の端末装置が接続される車両ネットワーク制御装置を備え、前記車両ネットワーク制御装置が前記端末装置を監視制御するためのネットワークを制御する車両ネットワークシステムであって、
前記車両ネットワーク制御装置が、
前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、
前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、
自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、
前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御することを特徴とする車両ネットワークシステム。
【請求項２】
複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された複数の端末装置を監視制御するための車両ネットワークシステムを前記複数の端末装置とともに構成し、前記車両ネットワークシステムのネットワークを制御する車両ネットワーク制御装置であって、
前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、
前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、
自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、
前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御することを特徴とする車両ネットワーク制御装置。
【請求項３】
前記自車両以外の前記各車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第３の通信手段を備え、
前記車両情報取得蓄積手段が、前記各車両に搭載された前記車両ネットワーク制御装置と前記第３の通信手段を介して交信して、当該車両ネットワーク制御装置から当該車両の前記自隣接車両情報を取得して前記車両情報取得蓄積手段に蓄積し、蓄積された前記各車両からの自隣接車両情報が相互に矛盾の無い様に各車両の並び順を決めることで車両編成を構成する各車両の接続関係を表す車両編成情報を生成し、
該車両編成情報および各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置の車両情報取得蓄積手段に蓄積された前記自隣接車両情報に基いて前記各車両に搭載された端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御することを特徴とする請求項２に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項４】
前記通信手段を介した他の車両の車両ネットワーク制御装置との交信において、情報を送信する際に使用する通信手段を識別する付加情報を含めて送信し、情報を受信する際に受信した情報に含まれる付加情報に応じて所定の処理を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項５】
前記第１の通信手段および前記第２の通信手段からの送信情報に付加する付加情報と、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段が受信する情報に付加された付加情報のそれぞれ同異を判別して、第１端側および前記第２端側における通信手段間の付加情報に係る同異情報を生成し、
前記同異情報に基いて自車両と隣接車両の向きの関係を判別して車両向き情報を生成して前記車両向き情報を含む自隣接車両情報として前記車両情報取得蓄積手段に蓄積することを特徴とする請求項４に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項６】
複数の前記通信手段を有する通信手段切換装置と前記通信手段の付加情報に係る処理を行う判定制御部とを備え、
前記同異情報が付加情報の同一を示すときは前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得し、前記同異情報が付加情報の違いを示すときは前記判定制御部が-予め定められた規則に基いて前記付加情報について、車両内では異ならせ、前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴とする請求項５に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項７】
前記付加情報の再設定について、車両編成を構成する１車両を予め定めた方法で選択して主車両とし、前記主車両となった車両以外の車両を従車両として、主車両となった車両の隣接車両から順番に、前記従車両内では付加情報を異ならせ、前記各車両の前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記各車両の前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項８】
前記車両編成情報を表示するとともに前記各車両への制御情報が入力される監視・制御装置が接続される監視・制御装置接続部を有し、該監視・制御装置接続部に接続された前記監視・制御装置を介し入力された前記制御情報に基いて、前記自車両の前記車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示と他車両の車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示を行うとともに前記自車両および前記他車両に搭載された端末装置の制御を行なうための情報を出力することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項９】
車両編成全体を覆う編成内ネットワークと車両内を覆う車両内ネットワークとの間を接続するネットワークアドレス変換装置を有し、
車両毎に異なる文字若しくは数字又は文字及び数字からなる車両識別符号を有する車両識別符号設定部から車両識別符号を入手し、該車両識別符号に基いて編成内ネットワーク用インタネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを生成し、複数の前記通信手段および前記ネットワークアドレス変換装置に前記生成された編成内ネットワーク用ＩＰアドレスを付与するとともに、前記車両ネットワークに接続された各車両に搭載される複数の端末装置の端末装置毎の予め定められた共通のＩＰアドレスと所定の前記編成内ネットワーク用のＩＰアドレスとを相互変換するための変換表を前記ネットワークアドレス変換装置に設定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項１】
複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された、複数の端末装置およびそれらの複数の端末装置が接続される車両ネットワーク制御装置を備え、前記車両ネットワーク制御装置が前記端末装置を監視制御するためのネットワークを制御する車両ネットワークシステムであって、
前記車両ネットワーク制御装置が、
前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、
前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、
自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、
前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御することを特徴とする車両ネットワークシステム。
【請求項２】
複数車両で構成される車両編成の各車両に搭載された複数の端末装置を監視制御するための車両ネットワークシステムを前記複数の端末装置とともに構成し、前記車両ネットワークシステムのネットワークを制御する車両ネットワーク制御装置であって、
前記各車両の予め定めた１端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第１の通信手段と、
前記各車両の予め定めた２端側の隣接車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第２の通信手段と、
自らが搭載された車両の自車両情報および前記隣接車両に搭載された車両ネットワーク制御装置から前記通信手段を介して取得した前記隣接車両の隣接車両情報を自隣接車両情報として蓄積する車両情報取得蓄積手段と、を備え、
前記自隣接車両情報から得られる車両編成の全車両の車両情報に基いて前記各車両に搭載された前記端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御することを特徴とする車両ネットワーク制御装置。
【請求項３】
前記自車両以外の前記各車両の車両ネットワーク制御装置との間で情報の送信および受信を行う第３の通信手段を備え、
前記車両情報取得蓄積手段が、前記各車両に搭載された前記車両ネットワーク制御装置と前記第３の通信手段を介して交信して、当該車両ネットワーク制御装置から当該車両の前記自隣接車両情報を取得して前記車両情報取得蓄積手段に蓄積し、蓄積された前記各車両からの自隣接車両情報が相互に矛盾の無い様に各車両の並び順を決めることで車両編成を構成する各車両の接続関係を表す車両編成情報を生成し、
該車両編成情報および各車両に搭載された車両ネットワーク制御装置の車両情報取得蓄積手段に蓄積された前記自隣接車両情報に基いて前記各車両に搭載された端末装置を監視制御する車両ネットワークシステムのネットワークを制御することを特徴とする請求項２に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項４】
前記通信手段を介した他の車両の車両ネットワーク制御装置との交信において、情報を送信する際に使用する通信手段を識別する付加情報を含めて送信し、情報を受信する際に受信した情報に含まれる付加情報に応じて所定の処理を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項５】
前記第１の通信手段および前記第２の通信手段からの送信情報に付加する付加情報と、前記第１の通信手段および前記第２の通信手段が受信する情報に付加された付加情報のそれぞれ同異を判別して、第１端側および前記第２端側における通信手段間の付加情報に係る同異情報を生成し、
前記同異情報に基いて自車両と隣接車両の向きの関係を判別して車両向き情報を生成して前記車両向き情報を含む自隣接車両情報として前記車両情報取得蓄積手段に蓄積することを特徴とする請求項４に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項６】
複数の前記通信手段を有する通信手段切換装置と前記通信手段の付加情報に係る処理を行う判定制御部とを備え、
前記同異情報が付加情報の同一を示すときは前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得し、前記同異情報が付加情報の違いを示すときは前記判定制御部が-予め定められた規則に基いて前記付加情報について、車両内では異ならせ、前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴とする請求項５に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項７】
前記付加情報の再設定について、車両編成を構成する１車両を予め定めた方法で選択して主車両とし、前記主車両となった車両以外の車両を従車両として、主車両となった車両の隣接車両から順番に、前記従車両内では付加情報を異ならせ、前記各車両の前記隣接車両の通信手段との間では同一になるように再設定し、前記各車両の前記隣接車両の車両ネットワーク制御装置から前記自隣接車両情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項８】
前記車両編成情報を表示するとともに前記各車両への制御情報が入力される監視・制御装置が接続される監視・制御装置接続部を有し、該監視・制御装置接続部に接続された前記監視・制御装置を介し入力された前記制御情報に基いて、前記自車両の前記車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示と他車両の車両情報取得蓄積手段に蓄積された情報の表示を行うとともに前記自車両および前記他車両に搭載された端末装置の制御を行なうための情報を出力することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置。
【請求項９】
車両編成全体を覆う編成内ネットワークと車両内を覆う車両内ネットワークとの間を接続するネットワークアドレス変換装置を有し、
車両毎に異なる文字若しくは数字又は文字及び数字からなる車両識別符号を有する車両識別符号設定部から車両識別符号を入手し、該車両識別符号に基いて編成内ネットワーク用インタネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを生成し、複数の前記通信手段および前記ネットワークアドレス変換装置に前記生成された編成内ネットワーク用ＩＰアドレスを付与するとともに、前記車両ネットワークに接続された各車両に搭載される複数の端末装置の端末装置毎の予め定められた共通のＩＰアドレスと所定の前記編成内ネットワーク用のＩＰアドレスとを相互変換するための変換表を前記ネットワークアドレス変換装置に設定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両ネットワーク制御装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２０５７７７（Ｐ２０１１−２０５７７７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０１７９（Ｐ２０１０−７０１７９）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（３９００１００５４）小糸工業株式会社 (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（３９００１００５４）小糸工業株式会社 (136)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]