鉄道車両用時刻補正装置、鉄道車両時刻補正用ＧＰＳ時計および鉄道車両用時刻補正方法
【課題】地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計の時刻を自動的に補正すること。
【解決手段】ＧＰＳモジュール１４は、ＧＰＳアンテナ４から送られたＧＰＳ信号を受けて、時刻情報を出力し、ＲＴＣ１３は、ＧＰＳモジュール１４から出力された時刻情報を保持し、時刻補正部１１は、ＲＴＣ１３にて刻まれた時刻に基づいてシステム時計７の時刻を補正する。
【解決手段】ＧＰＳモジュール１４は、ＧＰＳアンテナ４から送られたＧＰＳ信号を受けて、時刻情報を出力し、ＲＴＣ１３は、ＧＰＳモジュール１４から出力された時刻情報を保持し、時刻補正部１１は、ＲＴＣ１３にて刻まれた時刻に基づいてシステム時計７の時刻を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両用時刻補正装置、鉄道車両時刻補正用ＧＰＳ時計および鉄道車両用時刻補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両での運行記録や運転台ディスプレイに表示される時刻を管理するために、鉄道車両に搭載された中央制御装置にはシステム時計が備えられている。このシステム時計では、内部に設けられた発振回路からのクロック信号を基準として時刻が更新され、計時精度が低い。このため、時間の経過に伴って誤差が大きくなり、月に十数秒程度も誤差が生じることがある。このような誤差が生じるのを防止するため、運転士は月に数回の頻度で時刻を手動で修正していた。
【０００３】
また、特許文献１には、地上側に設けられた地上無線装置によって、地上側に設けられた基準時刻受信装置の時刻に基づく時刻情報を無線送信し、その送信された時刻情報に基づいて鉄道車両に搭載された時計の時刻を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０２７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、システム時計の誤差を運転士が手動で修正する方法では、運転士の業務上の負荷が増大する上に、修正ミスなどにより正しい時刻が表示されないことがあるという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に開示された方法では、地上無線装置を地上側に設ける必要があるため、コストがかかる上、地上側から時刻情報を無線で鉄道車両に送信するため、時刻が実際に補正されるタイミングにずれが発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計の時刻を自動的に補正することが可能な鉄道車両用時刻補正装置、鉄道車両時刻補正用ＧＰＳ時計および鉄道車両用時刻補正方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の鉄道車両用時刻補正装置は、鉄道車両の基準となる時刻を計時するシステム時計と、前記鉄道車両に搭載され、ＧＰＳ電波の受信結果に基づいて時刻を計時するＧＰＳ時計と、前記ＧＰＳ時計にて計時された時刻に基づいて前記システム時計の時刻を補正する時刻補正部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計の時刻を自動的に補正することが可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明に係る鉄道車両用時刻補正装置が適用される鉄道車両の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１のＧＰＳ時計の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、システム時計時刻とＧＰＳ時計時刻との間の時間のずれの一例を示す図である。
【図４】図４は、システム起動時におけるエラー確認シーケンスを示すフローチャートである。
【図５】図５は、システム時計時刻補正時におけるエラー確認シーケンスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る鉄道車両用時刻補正装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明に係る鉄道車両用時刻補正装置が適用される鉄道車両の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図１において、先頭車両２１には、後続車両２２、２３が順次連結されることで、列車が編成されている。ここで、先頭車両２１には、運転台ディスプレイ２、ＧＰＳアンテナ４、ＧＰＳ時計５、中央制御装置６および情報記録装置８ａが搭載されている。また、後続車両２２には、情報記録装置８ｂおよび端末制御装置１０ｂが搭載され、後続車両２３には、情報記録装置８ｃおよび端末制御装置１０ｃが搭載されている。
【００１３】
ここで、運転台ディスプレイ２は、列車の運行情報や現在時刻などを表示したり、ＧＰＳ時計５の異常やエラー内容などを表示したりすることができる。また、運転台ディスプレイ２には、運転台スピーカなどの音声出力装置３が設けられている。そして、音声出力装置３は、列車の運行情報や現在時刻などを音声で出力したり、ＧＰＳ時計５の異常やエラー内容などを音声やブザー音などで出力したりすることができる。
【００１４】
ＧＰＳアンテナ４は、ＧＰＳ衛星１から送られるＧＰＳ電波を受信し、ＧＰＳ信号を出力することができる。ＧＰＳ時計５は、ＧＰＳアンテナ４にて受信されたＧＰＳ信号に基づいて時刻を計時することができる。中央制御装置６は、列車の運行を制御したり、列車の運行情報を管理したりすることができる。
【００１５】
ここで、中央制御装置６には、鉄道車両の基準となる時刻を計時するシステム時計７が設けられている。そして、システム時計７は、鉄道車両での運行記録や運転台ディスプレイ２に表示される時刻を管理することができる。なお、システム時計７は、発振回路が内部に設けられ、この発振回路からのクロック信号を基準として時刻を更新することができる。また、システム時計７としては、必ずしも高精度の時計を用いる必要はなく、月に十数秒程度の誤差があってもよい。
【００１６】
また、中央制御装置６には、時刻補正部１１が設けられている。ここで、時刻補正部１１は、ＧＰＳ時計５にて計時された時刻に基づいてシステム時計７の時刻を補正することができる。
【００１７】
なお、中央制御装置６とＧＰＳ時計５とは、通信ケーブルおよび電源ケーブルにて互いに接続することができる。そして、ＧＰＳ時計５には、電源ケーブルを介して中央制御装置６から電源を供給することができる。また、中央制御装置６とＧＰＳ時計５とは、シリアル通信などの方法によって通信ケーブルを介して各種コマンドや時刻情報などのデータをやり取りすることができる。例えば、ＧＰＳ時計５は、電源がオンの場合、例えば、１秒周期で時刻情報、位置情報、ＧＰＳ時計５のセルフテスト結果などを中央制御装置６に送信することができる。なお、ＧＰＳ時計５のセルフテスト結果としては、例えば、ＲＯＭエラー、ＲＡＭエラー、アンテナ接続エラーなどがある。また、中央制御装置６は、測地系設定、データ出力設定およびローカルタイムゾーン設定などのコマンドをＧＰＳ時計５に送信することができる。
【００１８】
情報記録装置８ａは、鉄道車両の運行記録や自己診断情報などを記録することができる。なお、情報記録装置８ａは、例えば、ハードディスクなどの磁気ディスクを用いるようにしてもよいし、ＤＶＤなどの光ディスクを用いるようにしてもよいし、フラッシュメモリなどの半導体メモリを用いるようにしてもよい。
【００１９】
端末制御装置１０ｂ、１０ｃは、列車の運行情報などを後続車両２２、２３ごとに管理することができる。ここで、端末制御装置１０ｂ、１０ｃには、鉄道車両の基準となる時刻を後続車両２２、２３ごとに計時する端末内蔵時計９ｂ、９ｃがそれぞれ設けられている。端末制御装置１０ｂ、１０ｃは、各車両に設置される車内表示路に時刻を表示したり、車両ごとの運行情報を情報記録装置８ｂ、８ｃに記録する時に用いることができる。端末内蔵時計９ｂ、９ｃの時刻は、システム時計７の時刻に基づいて補正することができる。例えば、システム時計７の時刻が補正されたタイミングで端末内蔵時計９ｂ、９ｃの時刻を補正してもよい。ここで、端末内蔵時計９ｂ、９ｃを後続車両２２、２３にそれぞれ設置することにより、システム時計７の時刻を後続車両２２、２３に逐次伝送する必要がなくなり、先頭車両２１と後続車両２２、２３との間のデータ転送量を低減することができる。情報記録装置８ｂ、８ｃは、鉄道車両の運行データなどを後続車両２２、２３ごとに記録することができる。
【００２０】
図２は、図１のＧＰＳ時計の概略構成を示すブロック図である。図２において、ＧＰＳ時計５には、電源部１２、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）１３、ＧＰＳモジュール１４およびバッテリ１５が設けられている。
【００２１】
ここで、ＧＰＳモジュール１４は、ＧＰＳアンテナ４から送られたＧＰＳ信号を受けて、時刻情報を出力することができる。なお、バッテリ切れによりＲＴＣ１３が時刻を保持できなくなった場合にも時刻情報を出力できるようにするため、ＧＰＳモジュール１４にデフォルト値を設定するようにしてもよい。
ＲＴＣ１３は、ＧＰＳモジュール１４から出力された時刻情報を保持し、内部で時刻を計時することができる。電源部１２は、ＧＰＳモジュール１４およびＲＴＣ１３の電源を供給することができる。バッテリ１５は、電源部１２がオフされた場合、ＲＴＣ１３を動作させる電源を保持することができる。なお、バッテリ１５の代わりに電気二重層コンデンサなどを用いるようにしてもよい。
【００２２】
そして、図１の鉄道車両には、パンタグラフなどを介して電力が供給されると、中央制御装置６を介してＧＰＳ時計５の電源部１２に電源が供給され、ＧＰＳ時計５の動作が開始される。
【００２３】
そして、ＧＰＳ時計５の動作が開始されると、ＧＰＳアンテナ４にてＧＰＳ電波が受信され、測位状態にある時には、ＲＴＣ１３の時刻が時々刻々と更新される。そして、電源部１２の電源がオンの場合、ＲＴＣ１３にて刻まれる時刻が一定周期で中央制御装置６に送信される。
【００２４】
そして、ＲＴＣ１３にて刻まれた時刻が中央制御装置６に送信されると、時刻補正部１１は、ＲＴＣ１３にて刻まれた時刻に基づいてシステム時計７の時刻を補正する。そして、中央制御装置６は、時刻補正部１１にて補正されたシステム時計７の時刻情報を運転台ディスプレイ２に表示させたり、営業運転中の列車の走行状態や自己診断情報をシステム時計７の時刻情報とともに情報記録装置８ａに記録させたりする。
【００２５】
ここで、先頭車両２１がトンネルや車庫などに入ったために、ＧＰＳ電波が受信できなくなると、ＧＰＳ時計５は測位できなくなるが、ＲＴＣ１３にて時刻が刻み続けられるため、ＧＰＳ時計５の時刻情報が消失することはない。
【００２６】
また、鉄道車両の営業運転が終了し、電源部１２の電源がオフになった場合、ＲＴＣ１３を動作させる電源がバッテリ１５から供給され、ＲＴＣ１３にて時刻が刻み続けられるため、ＧＰＳ時計５の時刻情報が消失することはない。
【００２７】
これにより、鉄道車両がＧＰＳ電波を受信できない環境におかれた場合においても、地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計７の時刻を自動的に補正することが可能となる。このため、コストアップを抑制しつつ、システム時計７の時刻の誤差を修正させることが可能となるとともに、システム時計７の誤差を運転士が手動で修正する必要がなくなり、運転士の業務上の負荷を軽減することができる。
【００２８】
なお、システム時計７の時刻を補正した際に、システム時計７の時刻を基準として記録された情報の信頼性が損なわれるのを防止するため、時刻補正部１１は、鉄道車両に搭載された中央制御装置６の営業運転前の電源起動時に１日１回だけシステム時計７の時刻を補正することが好ましい。
【００２９】
図３は、システム時計時刻とＧＰＳ時計時刻との間の時間のずれの一例を示す図である。図３において、例えば、システム時計７の時刻に誤差が発生している状態で、システム時計７の時刻が補正されると、システム時計７の時刻が急に戻ったり進んだりして、システム時計７の時刻が不連続になる。
【００３０】
この結果、システム時計７の時刻を基準として情報を記録している間に、システム時計７の時刻が補正されると、システム時計７の時刻を基準として記録された情報の信頼性が損なわれる。このため、鉄道車両の営業運転中にはシステム時計７の時刻を補正しないようにすることが好ましい。また、システム時計７の時刻を補正する頻度は少ない方が好ましい。
【００３１】
従って、鉄道車両に搭載された中央制御装置６の営業運転前の電源起動時に１日１回だけシステム時計７の時刻を補正することが好ましい。営業運転前であれば、情報記録装置８ａに記録される時刻情報が不連続になった場合においても、営業運転中に記録された情報の信頼性が損なわれるのを防止することができる。
【００３２】
なお、営業運転中でなければ、中央制御装置６の営業運転後の電源オフ前に１日１回だけシステム時計７の時刻を補正するようにしてもよく、時刻を補正しても記録情報の信頼性に影響がないタイミングであれば、システム時計７の時刻の補正タイミングおよび補正回数が限定されるものではない。
【００３３】
ここで、中央制御装置６の電源起動時に鉄道車両が入庫し、ＧＰＳ電波を受信することができない場合においても、ＲＴＣ１３にて時刻が刻み続けられるため、システム時計７の時刻を補正することができる。なお、この時にシステム時計７の時刻を補正する場合、前回のＧＰＳ時計５の動作時に測位された時刻を基準とすることができる。
【００３４】
図４は、システム起動時におけるエラー確認シーケンスを示すフローチャートである。図４において、図１の中央制御装置６の電源がオンし、中央制御装置６が起動されると、ＧＰＳ時計５に対し測地系設定、データ出力設定およびローカルタイムゾーン設定を行うとともに、各設定が正常に行われたかどうかの確認を行う（ステップＳ１１〜Ｓ１６）。
【００３５】
なお、各設定が正常に行われない場合、各設定が繰り返し実行され、各設定が正常に行われるまでエラーカウントが増大される。そして、例えば、３回連続して各設定が失敗した場合、ＧＰＳ時計５の異常として処理される。
【００３６】
そして、各設定が正常に行われると、エラー確認シーケンスが実行される（ステップＳ１７）。そして、エラー確認シーケンスでエラーが確認されると、エラー処理が実行される（ステップＳ２０）。
【００３７】
一方、エラー確認シーケンスでエラーが確認されなければ、時刻補正部１１は、システム時計７の時刻をＧＰＳ時計５の時刻に合わせる（ステップＳ１８）。そして、時刻補正部１１は、システム時計７の時刻を補正すると、時刻補正フラグをセットする（ステップＳ１９）。そして、中央制御装置６の電源がオフされるまで時刻補正フラグを保持し、時刻補正フラグが保持されている間はシステム時計７の時刻を補正しないようにする。
【００３８】
図５は、システム時計時刻補正時におけるエラー確認シーケンスを示すフローチャートである。図５において、中央制御装置６は、ＧＰＳ時計５から送られたデータを取得し（ステップＳ２１）、データを正常に受信できたかどうかを確認する（ステップＳ２２）。そして、中央制御装置６は、ＧＰＳ時計５からデータを正常に受信できない場合、ＧＰＳ時計５のハードウェアの故障または通信回線の異常があると判断する（ステップＳ２６）。
【００３９】
次に、中央制御装置６は、ＧＰＳ時計５のセルフテスト結果を確認する（ステップＳ２３）。そして、ＧＰＳ時計５のセルフテスト結果に異常がある場合、ＧＰＳ時計５のハードウェアの故障があると判断する（ステップＳ２７）。
【００４０】
次に、中央制御装置６は、ＧＰＳ時計５の時刻とシステム時計７の時刻とを比較する（ステップＳ２４）。そして、ＧＰＳ時計５の時刻とシステム時計７の時刻との間の差が所定値以上の場合（ステップＳ２５）、ＧＰＳ時計５のハードウェアの故障またはバッテリ切れがあると判断する（ステップＳ２８）。なお、ＧＰＳ時計５およびシステム時計７が正常に動作している場合、ＧＰＳ時計５の時刻とシステム時計７の時刻との間の誤差は大きくても数秒程度であるので、ＧＰＳ時計５のハードウェアの故障またはバッテリ切れがあると判断する時のＧＰＳ時計５の時刻とシステム時計７の時刻との間の差は、数秒程度に設定することができる。
【００４１】
そして、時刻補正部１１は、ＧＰＳ時計５に異常がある場合、システム時計７の時刻を補正することなく、ＧＰＳ時計５の異常の発生を運転台ディスプレイ２に表示させることができる。また、ＧＰＳ時計５の異常の発生を運転台ディスプレイ２に表示させるとともに、ＧＰＳ時計５の異常やエラー内容などを音声やブザー音などで音声出力装置３に出力させるようにしてもよい。
【００４２】
なお、ＧＰＳ時計５の異常の発生を運転台ディスプレイ２に表示させる場合、エラー内容に応じて表示内容を変更するようにしてもよい。例えば、ＧＰＳ時計５からデータを取得できない場合、「ＧＰＳ時計５の故障または通信回線の異常です」という内容を表示させることができる。また、ＧＰＳ時計５の時刻情報に異常がある場合、「ＧＰＳ時計５の故障またはバッテリ切れです」という内容を表示させることができる。
【００４３】
これにより、運転士は、運転台ディスプレイ２を参照することで、大まかな故障内容を把握することができ、メンテナンスにかかる負荷を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように本発明に係る鉄道車両用時刻補正装置は、ＧＰＳアンテナにて受信されたＧＰＳ信号に基づいてＧＰＳ時計に時刻を計時させることにより、鉄道車両がＧＰＳ電波を受信できない環境におかれた場合においても、地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計の時刻を自動的に補正する方法に適している。
【符号の説明】
【００４５】
１ ＧＰＳ衛星
２ 運転台ディスプレイ
３ 音声出力装置
４ ＧＰＳアンテナ
５ ＧＰＳ時計
６ 中央制御装置
７ システム時計
８ａ〜８ｃ 情報記録装置
９ｂ、９ｃ 端末内蔵時計
１０ｂ、１０ｃ 端末制御装置
１１ 時刻補正部
１２ 電源部
１３ ＲＴＣ
１４ ＧＰＳモジュール
１５ バッテリ
２１ 先頭車両
２２、２３ 後続車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両用時刻補正装置、鉄道車両時刻補正用ＧＰＳ時計および鉄道車両用時刻補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両での運行記録や運転台ディスプレイに表示される時刻を管理するために、鉄道車両に搭載された中央制御装置にはシステム時計が備えられている。このシステム時計では、内部に設けられた発振回路からのクロック信号を基準として時刻が更新され、計時精度が低い。このため、時間の経過に伴って誤差が大きくなり、月に十数秒程度も誤差が生じることがある。このような誤差が生じるのを防止するため、運転士は月に数回の頻度で時刻を手動で修正していた。
【０００３】
また、特許文献１には、地上側に設けられた地上無線装置によって、地上側に設けられた基準時刻受信装置の時刻に基づく時刻情報を無線送信し、その送信された時刻情報に基づいて鉄道車両に搭載された時計の時刻を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０２７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、システム時計の誤差を運転士が手動で修正する方法では、運転士の業務上の負荷が増大する上に、修正ミスなどにより正しい時刻が表示されないことがあるという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に開示された方法では、地上無線装置を地上側に設ける必要があるため、コストがかかる上、地上側から時刻情報を無線で鉄道車両に送信するため、時刻が実際に補正されるタイミングにずれが発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計の時刻を自動的に補正することが可能な鉄道車両用時刻補正装置、鉄道車両時刻補正用ＧＰＳ時計および鉄道車両用時刻補正方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の鉄道車両用時刻補正装置は、鉄道車両の基準となる時刻を計時するシステム時計と、前記鉄道車両に搭載され、ＧＰＳ電波の受信結果に基づいて時刻を計時するＧＰＳ時計と、前記ＧＰＳ時計にて計時された時刻に基づいて前記システム時計の時刻を補正する時刻補正部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計の時刻を自動的に補正することが可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明に係る鉄道車両用時刻補正装置が適用される鉄道車両の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１のＧＰＳ時計の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、システム時計時刻とＧＰＳ時計時刻との間の時間のずれの一例を示す図である。
【図４】図４は、システム起動時におけるエラー確認シーケンスを示すフローチャートである。
【図５】図５は、システム時計時刻補正時におけるエラー確認シーケンスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る鉄道車両用時刻補正装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明に係る鉄道車両用時刻補正装置が適用される鉄道車両の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図１において、先頭車両２１には、後続車両２２、２３が順次連結されることで、列車が編成されている。ここで、先頭車両２１には、運転台ディスプレイ２、ＧＰＳアンテナ４、ＧＰＳ時計５、中央制御装置６および情報記録装置８ａが搭載されている。また、後続車両２２には、情報記録装置８ｂおよび端末制御装置１０ｂが搭載され、後続車両２３には、情報記録装置８ｃおよび端末制御装置１０ｃが搭載されている。
【００１３】
ここで、運転台ディスプレイ２は、列車の運行情報や現在時刻などを表示したり、ＧＰＳ時計５の異常やエラー内容などを表示したりすることができる。また、運転台ディスプレイ２には、運転台スピーカなどの音声出力装置３が設けられている。そして、音声出力装置３は、列車の運行情報や現在時刻などを音声で出力したり、ＧＰＳ時計５の異常やエラー内容などを音声やブザー音などで出力したりすることができる。
【００１４】
ＧＰＳアンテナ４は、ＧＰＳ衛星１から送られるＧＰＳ電波を受信し、ＧＰＳ信号を出力することができる。ＧＰＳ時計５は、ＧＰＳアンテナ４にて受信されたＧＰＳ信号に基づいて時刻を計時することができる。中央制御装置６は、列車の運行を制御したり、列車の運行情報を管理したりすることができる。
【００１５】
ここで、中央制御装置６には、鉄道車両の基準となる時刻を計時するシステム時計７が設けられている。そして、システム時計７は、鉄道車両での運行記録や運転台ディスプレイ２に表示される時刻を管理することができる。なお、システム時計７は、発振回路が内部に設けられ、この発振回路からのクロック信号を基準として時刻を更新することができる。また、システム時計７としては、必ずしも高精度の時計を用いる必要はなく、月に十数秒程度の誤差があってもよい。
【００１６】
また、中央制御装置６には、時刻補正部１１が設けられている。ここで、時刻補正部１１は、ＧＰＳ時計５にて計時された時刻に基づいてシステム時計７の時刻を補正することができる。
【００１７】
なお、中央制御装置６とＧＰＳ時計５とは、通信ケーブルおよび電源ケーブルにて互いに接続することができる。そして、ＧＰＳ時計５には、電源ケーブルを介して中央制御装置６から電源を供給することができる。また、中央制御装置６とＧＰＳ時計５とは、シリアル通信などの方法によって通信ケーブルを介して各種コマンドや時刻情報などのデータをやり取りすることができる。例えば、ＧＰＳ時計５は、電源がオンの場合、例えば、１秒周期で時刻情報、位置情報、ＧＰＳ時計５のセルフテスト結果などを中央制御装置６に送信することができる。なお、ＧＰＳ時計５のセルフテスト結果としては、例えば、ＲＯＭエラー、ＲＡＭエラー、アンテナ接続エラーなどがある。また、中央制御装置６は、測地系設定、データ出力設定およびローカルタイムゾーン設定などのコマンドをＧＰＳ時計５に送信することができる。
【００１８】
情報記録装置８ａは、鉄道車両の運行記録や自己診断情報などを記録することができる。なお、情報記録装置８ａは、例えば、ハードディスクなどの磁気ディスクを用いるようにしてもよいし、ＤＶＤなどの光ディスクを用いるようにしてもよいし、フラッシュメモリなどの半導体メモリを用いるようにしてもよい。
【００１９】
端末制御装置１０ｂ、１０ｃは、列車の運行情報などを後続車両２２、２３ごとに管理することができる。ここで、端末制御装置１０ｂ、１０ｃには、鉄道車両の基準となる時刻を後続車両２２、２３ごとに計時する端末内蔵時計９ｂ、９ｃがそれぞれ設けられている。端末制御装置１０ｂ、１０ｃは、各車両に設置される車内表示路に時刻を表示したり、車両ごとの運行情報を情報記録装置８ｂ、８ｃに記録する時に用いることができる。端末内蔵時計９ｂ、９ｃの時刻は、システム時計７の時刻に基づいて補正することができる。例えば、システム時計７の時刻が補正されたタイミングで端末内蔵時計９ｂ、９ｃの時刻を補正してもよい。ここで、端末内蔵時計９ｂ、９ｃを後続車両２２、２３にそれぞれ設置することにより、システム時計７の時刻を後続車両２２、２３に逐次伝送する必要がなくなり、先頭車両２１と後続車両２２、２３との間のデータ転送量を低減することができる。情報記録装置８ｂ、８ｃは、鉄道車両の運行データなどを後続車両２２、２３ごとに記録することができる。
【００２０】
図２は、図１のＧＰＳ時計の概略構成を示すブロック図である。図２において、ＧＰＳ時計５には、電源部１２、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）１３、ＧＰＳモジュール１４およびバッテリ１５が設けられている。
【００２１】
ここで、ＧＰＳモジュール１４は、ＧＰＳアンテナ４から送られたＧＰＳ信号を受けて、時刻情報を出力することができる。なお、バッテリ切れによりＲＴＣ１３が時刻を保持できなくなった場合にも時刻情報を出力できるようにするため、ＧＰＳモジュール１４にデフォルト値を設定するようにしてもよい。
ＲＴＣ１３は、ＧＰＳモジュール１４から出力された時刻情報を保持し、内部で時刻を計時することができる。電源部１２は、ＧＰＳモジュール１４およびＲＴＣ１３の電源を供給することができる。バッテリ１５は、電源部１２がオフされた場合、ＲＴＣ１３を動作させる電源を保持することができる。なお、バッテリ１５の代わりに電気二重層コンデンサなどを用いるようにしてもよい。
【００２２】
そして、図１の鉄道車両には、パンタグラフなどを介して電力が供給されると、中央制御装置６を介してＧＰＳ時計５の電源部１２に電源が供給され、ＧＰＳ時計５の動作が開始される。
【００２３】
そして、ＧＰＳ時計５の動作が開始されると、ＧＰＳアンテナ４にてＧＰＳ電波が受信され、測位状態にある時には、ＲＴＣ１３の時刻が時々刻々と更新される。そして、電源部１２の電源がオンの場合、ＲＴＣ１３にて刻まれる時刻が一定周期で中央制御装置６に送信される。
【００２４】
そして、ＲＴＣ１３にて刻まれた時刻が中央制御装置６に送信されると、時刻補正部１１は、ＲＴＣ１３にて刻まれた時刻に基づいてシステム時計７の時刻を補正する。そして、中央制御装置６は、時刻補正部１１にて補正されたシステム時計７の時刻情報を運転台ディスプレイ２に表示させたり、営業運転中の列車の走行状態や自己診断情報をシステム時計７の時刻情報とともに情報記録装置８ａに記録させたりする。
【００２５】
ここで、先頭車両２１がトンネルや車庫などに入ったために、ＧＰＳ電波が受信できなくなると、ＧＰＳ時計５は測位できなくなるが、ＲＴＣ１３にて時刻が刻み続けられるため、ＧＰＳ時計５の時刻情報が消失することはない。
【００２６】
また、鉄道車両の営業運転が終了し、電源部１２の電源がオフになった場合、ＲＴＣ１３を動作させる電源がバッテリ１５から供給され、ＲＴＣ１３にて時刻が刻み続けられるため、ＧＰＳ時計５の時刻情報が消失することはない。
【００２７】
これにより、鉄道車両がＧＰＳ電波を受信できない環境におかれた場合においても、地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計７の時刻を自動的に補正することが可能となる。このため、コストアップを抑制しつつ、システム時計７の時刻の誤差を修正させることが可能となるとともに、システム時計７の誤差を運転士が手動で修正する必要がなくなり、運転士の業務上の負荷を軽減することができる。
【００２８】
なお、システム時計７の時刻を補正した際に、システム時計７の時刻を基準として記録された情報の信頼性が損なわれるのを防止するため、時刻補正部１１は、鉄道車両に搭載された中央制御装置６の営業運転前の電源起動時に１日１回だけシステム時計７の時刻を補正することが好ましい。
【００２９】
図３は、システム時計時刻とＧＰＳ時計時刻との間の時間のずれの一例を示す図である。図３において、例えば、システム時計７の時刻に誤差が発生している状態で、システム時計７の時刻が補正されると、システム時計７の時刻が急に戻ったり進んだりして、システム時計７の時刻が不連続になる。
【００３０】
この結果、システム時計７の時刻を基準として情報を記録している間に、システム時計７の時刻が補正されると、システム時計７の時刻を基準として記録された情報の信頼性が損なわれる。このため、鉄道車両の営業運転中にはシステム時計７の時刻を補正しないようにすることが好ましい。また、システム時計７の時刻を補正する頻度は少ない方が好ましい。
【００３１】
従って、鉄道車両に搭載された中央制御装置６の営業運転前の電源起動時に１日１回だけシステム時計７の時刻を補正することが好ましい。営業運転前であれば、情報記録装置８ａに記録される時刻情報が不連続になった場合においても、営業運転中に記録された情報の信頼性が損なわれるのを防止することができる。
【００３２】
なお、営業運転中でなければ、中央制御装置６の営業運転後の電源オフ前に１日１回だけシステム時計７の時刻を補正するようにしてもよく、時刻を補正しても記録情報の信頼性に影響がないタイミングであれば、システム時計７の時刻の補正タイミングおよび補正回数が限定されるものではない。
【００３３】
ここで、中央制御装置６の電源起動時に鉄道車両が入庫し、ＧＰＳ電波を受信することができない場合においても、ＲＴＣ１３にて時刻が刻み続けられるため、システム時計７の時刻を補正することができる。なお、この時にシステム時計７の時刻を補正する場合、前回のＧＰＳ時計５の動作時に測位された時刻を基準とすることができる。
【００３４】
図４は、システム起動時におけるエラー確認シーケンスを示すフローチャートである。図４において、図１の中央制御装置６の電源がオンし、中央制御装置６が起動されると、ＧＰＳ時計５に対し測地系設定、データ出力設定およびローカルタイムゾーン設定を行うとともに、各設定が正常に行われたかどうかの確認を行う（ステップＳ１１〜Ｓ１６）。
【００３５】
なお、各設定が正常に行われない場合、各設定が繰り返し実行され、各設定が正常に行われるまでエラーカウントが増大される。そして、例えば、３回連続して各設定が失敗した場合、ＧＰＳ時計５の異常として処理される。
【００３６】
そして、各設定が正常に行われると、エラー確認シーケンスが実行される（ステップＳ１７）。そして、エラー確認シーケンスでエラーが確認されると、エラー処理が実行される（ステップＳ２０）。
【００３７】
一方、エラー確認シーケンスでエラーが確認されなければ、時刻補正部１１は、システム時計７の時刻をＧＰＳ時計５の時刻に合わせる（ステップＳ１８）。そして、時刻補正部１１は、システム時計７の時刻を補正すると、時刻補正フラグをセットする（ステップＳ１９）。そして、中央制御装置６の電源がオフされるまで時刻補正フラグを保持し、時刻補正フラグが保持されている間はシステム時計７の時刻を補正しないようにする。
【００３８】
図５は、システム時計時刻補正時におけるエラー確認シーケンスを示すフローチャートである。図５において、中央制御装置６は、ＧＰＳ時計５から送られたデータを取得し（ステップＳ２１）、データを正常に受信できたかどうかを確認する（ステップＳ２２）。そして、中央制御装置６は、ＧＰＳ時計５からデータを正常に受信できない場合、ＧＰＳ時計５のハードウェアの故障または通信回線の異常があると判断する（ステップＳ２６）。
【００３９】
次に、中央制御装置６は、ＧＰＳ時計５のセルフテスト結果を確認する（ステップＳ２３）。そして、ＧＰＳ時計５のセルフテスト結果に異常がある場合、ＧＰＳ時計５のハードウェアの故障があると判断する（ステップＳ２７）。
【００４０】
次に、中央制御装置６は、ＧＰＳ時計５の時刻とシステム時計７の時刻とを比較する（ステップＳ２４）。そして、ＧＰＳ時計５の時刻とシステム時計７の時刻との間の差が所定値以上の場合（ステップＳ２５）、ＧＰＳ時計５のハードウェアの故障またはバッテリ切れがあると判断する（ステップＳ２８）。なお、ＧＰＳ時計５およびシステム時計７が正常に動作している場合、ＧＰＳ時計５の時刻とシステム時計７の時刻との間の誤差は大きくても数秒程度であるので、ＧＰＳ時計５のハードウェアの故障またはバッテリ切れがあると判断する時のＧＰＳ時計５の時刻とシステム時計７の時刻との間の差は、数秒程度に設定することができる。
【００４１】
そして、時刻補正部１１は、ＧＰＳ時計５に異常がある場合、システム時計７の時刻を補正することなく、ＧＰＳ時計５の異常の発生を運転台ディスプレイ２に表示させることができる。また、ＧＰＳ時計５の異常の発生を運転台ディスプレイ２に表示させるとともに、ＧＰＳ時計５の異常やエラー内容などを音声やブザー音などで音声出力装置３に出力させるようにしてもよい。
【００４２】
なお、ＧＰＳ時計５の異常の発生を運転台ディスプレイ２に表示させる場合、エラー内容に応じて表示内容を変更するようにしてもよい。例えば、ＧＰＳ時計５からデータを取得できない場合、「ＧＰＳ時計５の故障または通信回線の異常です」という内容を表示させることができる。また、ＧＰＳ時計５の時刻情報に異常がある場合、「ＧＰＳ時計５の故障またはバッテリ切れです」という内容を表示させることができる。
【００４３】
これにより、運転士は、運転台ディスプレイ２を参照することで、大まかな故障内容を把握することができ、メンテナンスにかかる負荷を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように本発明に係る鉄道車両用時刻補正装置は、ＧＰＳアンテナにて受信されたＧＰＳ信号に基づいてＧＰＳ時計に時刻を計時させることにより、鉄道車両がＧＰＳ電波を受信できない環境におかれた場合においても、地上無線装置を地上側に設けることなく、鉄道車両に搭載されたシステム時計の時刻を自動的に補正する方法に適している。
【符号の説明】
【００４５】
１ ＧＰＳ衛星
２ 運転台ディスプレイ
３ 音声出力装置
４ ＧＰＳアンテナ
５ ＧＰＳ時計
６ 中央制御装置
７ システム時計
８ａ〜８ｃ 情報記録装置
９ｂ、９ｃ 端末内蔵時計
１０ｂ、１０ｃ 端末制御装置
１１ 時刻補正部
１２ 電源部
１３ ＲＴＣ
１４ ＧＰＳモジュール
１５ バッテリ
２１ 先頭車両
２２、２３ 後続車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車両からなる鉄道車両の基準となる時刻を計時するシステム時計と、
前記システム時計の時刻に基づいて前記各車両において時刻を計時する端末内蔵時計と、
前記鉄道車両に搭載され、ＧＰＳ電波の受信結果に基づいて時刻を計時するＧＰＳ時計と、
前記ＧＰＳ時計にて計時された時刻に基づいて、前記鉄道車が営業運転を行っていない時に前記システム時計の時刻を補正する時刻補正部とを備えることを特徴とする鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項２】
前記ＧＰＳ時計は、
前記ＧＰＳ時計の電源を供給する電源部と、
前記ＧＰＳ電波にて送られた時刻情報を出力するＧＰＳモジュールと、
前記ＧＰＳモジュールから出力された時刻情報を保持し、内部で時刻を計時するＲＴＣと、
前記ＲＴＣを動作させる電源を保持するバッテリまたは電気二重層コンデンサとを備えることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項３】
前記時刻補正部は、前記鉄道車両に搭載されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項４】
前記時刻補正部は、前記鉄道車両に搭載された中央制御装置の電源起動時に１日１回だけ前記システム時計の時刻を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項５】
前記時刻補正部は、前記システム時計の時刻を補正した時に時刻補正フラグをセットし、前記中央制御装置の電源がオフされるまで前記時刻補正フラグを保持し、前記時刻補正フラグが保持されている間は前記システム時計の時刻を補正しないことを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項６】
前記時刻補正部は、前記ＧＰＳ時計の異常を判定し、前記ＧＰＳ時計に異常がある場合、前記システム時計の時刻を補正することなく、運転台ディスプレイに警告を出すことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項７】
前記時刻補正部は、前記鉄道車両に搭載された中央制御装置の電源起動時に、測地系設定、データ出力設定およびローカルタイムゾーン設定を前記ＧＰＳ時計に対して行い、前記測地系設定、前記データ出力設定および前記ローカルタイムゾーン設定に失敗した場合、前記ＧＰＳ時計に異常があると判定することを特徴とする請求項６に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項８】
前記時刻補正部は、前記ＧＰＳ時計からデータを取得できない場合、前記ＧＰＳ時計のセルフテスト結果に異常がある場合、または前記ＧＰＳ時計の時刻と前記システム時計の時刻との間の差が所定値以上の場合、前記ＧＰＳ時計に異常があると判定することを特徴とする請求項６または７に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項９】
ＧＰＳ電波にて送られた時刻情報を出力するＧＰＳモジュールと、
前記ＧＰＳモジュールから出力された時刻情報を保持し、内部で時刻を計時するＲＴＣと、
前記ＧＰＳモジュールおよび前記ＲＴＣの電源を供給する電源部と、
前記電源部がオフされた場合、前記ＲＴＣを動作させる電源を保持するバッテリまたは電気二重層コンデンサとを備えることを特徴とする鉄道車両時刻補正用ＧＰＳ時計。
【請求項１０】
鉄道車両に搭載されたＧＰＳ時計がＧＰＳ電波を受信するステップと、
前記ＧＰＳ時計によるＧＰＳ電波の受信結果に基づいて時刻を計時するステップと、
前記ＧＰＳ時計にて計時された時刻に基づいて、前記鉄道車両の基準となる時刻を計時するシステム時計の時刻を前記鉄道車が営業運転を行っていない時に補正するステップとを備えることを特徴とする鉄道車両用時刻補正方法。
【請求項１】
複数の車両からなる鉄道車両の基準となる時刻を計時するシステム時計と、
前記システム時計の時刻に基づいて前記各車両において時刻を計時する端末内蔵時計と、
前記鉄道車両に搭載され、ＧＰＳ電波の受信結果に基づいて時刻を計時するＧＰＳ時計と、
前記ＧＰＳ時計にて計時された時刻に基づいて、前記鉄道車が営業運転を行っていない時に前記システム時計の時刻を補正する時刻補正部とを備えることを特徴とする鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項２】
前記ＧＰＳ時計は、
前記ＧＰＳ時計の電源を供給する電源部と、
前記ＧＰＳ電波にて送られた時刻情報を出力するＧＰＳモジュールと、
前記ＧＰＳモジュールから出力された時刻情報を保持し、内部で時刻を計時するＲＴＣと、
前記ＲＴＣを動作させる電源を保持するバッテリまたは電気二重層コンデンサとを備えることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項３】
前記時刻補正部は、前記鉄道車両に搭載されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項４】
前記時刻補正部は、前記鉄道車両に搭載された中央制御装置の電源起動時に１日１回だけ前記システム時計の時刻を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項５】
前記時刻補正部は、前記システム時計の時刻を補正した時に時刻補正フラグをセットし、前記中央制御装置の電源がオフされるまで前記時刻補正フラグを保持し、前記時刻補正フラグが保持されている間は前記システム時計の時刻を補正しないことを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項６】
前記時刻補正部は、前記ＧＰＳ時計の異常を判定し、前記ＧＰＳ時計に異常がある場合、前記システム時計の時刻を補正することなく、運転台ディスプレイに警告を出すことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項７】
前記時刻補正部は、前記鉄道車両に搭載された中央制御装置の電源起動時に、測地系設定、データ出力設定およびローカルタイムゾーン設定を前記ＧＰＳ時計に対して行い、前記測地系設定、前記データ出力設定および前記ローカルタイムゾーン設定に失敗した場合、前記ＧＰＳ時計に異常があると判定することを特徴とする請求項６に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項８】
前記時刻補正部は、前記ＧＰＳ時計からデータを取得できない場合、前記ＧＰＳ時計のセルフテスト結果に異常がある場合、または前記ＧＰＳ時計の時刻と前記システム時計の時刻との間の差が所定値以上の場合、前記ＧＰＳ時計に異常があると判定することを特徴とする請求項６または７に記載の鉄道車両用時刻補正装置。
【請求項９】
ＧＰＳ電波にて送られた時刻情報を出力するＧＰＳモジュールと、
前記ＧＰＳモジュールから出力された時刻情報を保持し、内部で時刻を計時するＲＴＣと、
前記ＧＰＳモジュールおよび前記ＲＴＣの電源を供給する電源部と、
前記電源部がオフされた場合、前記ＲＴＣを動作させる電源を保持するバッテリまたは電気二重層コンデンサとを備えることを特徴とする鉄道車両時刻補正用ＧＰＳ時計。
【請求項１０】
鉄道車両に搭載されたＧＰＳ時計がＧＰＳ電波を受信するステップと、
前記ＧＰＳ時計によるＧＰＳ電波の受信結果に基づいて時刻を計時するステップと、
前記ＧＰＳ時計にて計時された時刻に基づいて、前記鉄道車両の基準となる時刻を計時するシステム時計の時刻を前記鉄道車が営業運転を行っていない時に補正するステップとを備えることを特徴とする鉄道車両用時刻補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２８４９８３（Ｐ２０１０−２８４９８３Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３８０５２（Ｐ２００９−１３８０５２）
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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