The communication system in trains

本発明は、列車内における情報通信に好適な列車通信システムに関する。

近年、列車内において液晶表示器等を用いた乗客案内サービスに対するニーズが高まっており、列車内に設置したサーバから各車両の表示器等へ様々なサービスコンテンツを配信する技術が普及してきている。

〔特許文献１〕に記載の従来の技術では、停車駅情報や到着時刻等の列車運行情報、始発駅からのキロ程を示す列車位置情報，ドア開閉指令等の車載機器情報等、列車情報の処理を行う列車情報装置を各車両に設置し、先頭車の列車情報装置は主幹制御器等各種制御操作装置と接続され、また、各車両に搭載された列車情報装置はデジタル伝送路を介して相互に接続され、互いに連携して上記各種列車情報の入出力処理を行っている。

先頭車両に搭載された映像情報配信装置は、同車両の列車情報装置と接続され、列車情報を入力し、静止画情報を出力する。 この静止画情報は、列車情報装置間を接続する第一の伝送路を通してデジタルデータ信号で出力され、各車両に搭載された列車情報装置を経て、各車両に搭載された受信表示装置に伝送される。 また映像情報配信装置は、映像情報配信装置間を接続する第二の伝送路を介して、各車両に搭載された受信表示装置に接続され、動画情報をアナログデータ信号により伝送する。

動画情報に比較してデータ容量の小さい静止画情報は、列車情報装置では従来から用いられているパケット方式で高解像度の静止画情報をデジタル伝送し、一方、静止画情報よりもデータ容量が大きい動画情報は、従来からテレビ受像機などで用いられているNTSC方式などによるアナログ伝送方式で伝送することで、動画と高画質な静止画を低コストで実現する列車搭載映像配信表示システムを可能にしている。 また動画情報と静止画情報を別の経路で受信表示装置に伝送する方式を採用しているため、いずれか一方の伝送路に異常が発生した場合においても、正常な伝送路を使用した動画または静止画による映像情報の表示の継続が可能であり、表示機能の信頼性を向上している。

特開２００２−２０９１９３号公報

しかしながら、〔特許文献１〕に記載の従来の技術では、動画情報をアナログデータ信号として伝送する場合、高画質な画像を伝送するには非常に広帯域な通信周波数帯域が必要となる。 列車においては、複数の車両が連結されるため、増幅装置などを用いたアナログ信号の増幅中継などを行っても、信号劣化が発生し、また列車に設置されたインバータ装置などから発生する電磁ノイズがアナログ信号に重畳するため、高画質な画像を各車両に配信するのは難しいという問題がある。

また、アナログデータ信号による映像配信を行う場合、複数の動画情報や、電話などの音声回線を多重化したマルチチャンネル通信を１つの伝送路で行うため、さらに広帯域な周波数帯域が必要であり、実現が困難な点がある。 また、列車では車両間における伝送線の断線や通信装置の故障などによって、表示器へ動画情報や静止画情報を伝送することができなくなり、表示ができないという問題がある。

本発明の目的は、高画質の動画情報や音声情報をデジタルデータ信号として伝送することを容易に実現し、伝送線の断線や通信装置の故障による影響を低減し、高信頼な列車内通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の列車内通信システムは、 連結された複数の車両に搭載された制御データ通信装置と画像データ通信装置と表示器と、連結された複数の車両のうちの少なくとも１台の車両に搭載されて、第１の伝送路を介して画像データを画像データ通信装置へ送信するサーバと、を備え、制御データ通信装置は、互いに制御伝送路で接続されて列車制御情報を送受信し、画像データ通信装置は、互いに画像伝送路で接続されて画像データを送信又は受信し、かつ制御データ通信装置と第２の伝送路で接続されて列車制御情報を第２の伝送路を介して制御データ通信装置から受信し、かつ表示器と第３の伝送路で接続されて画像データ及び前記列車制御情報を第３の伝送路を介して表示器へ送信し、表示器は、サーバから画像データ通信装置を介して送信される画像データを保存するメモリと、動画情報及び前記静止画情報を表示する画面と、制御データ通信装置から画像データ通信装置を介して送信される列車制御情報に従って、メモリに保存された画像データのいずれかを画面に表示するコントローラと、を備えるものである。

本発明によれば、デジタルデータ化された動画情報や静止画情報などを画像データ通信装置を用いて伝送しており、画像データ通信装置と、サーバ又は制御データ通信装置を分ける構成としているため、画像データ通信装置が故障などにより通信不能となった場合においても、サーバ又は制御データ通信装置によって列車制御情報を伝送することによって、予め表示器に保存してある複数の画像データを用いて表示を変更することが可能となり、システムの信頼性が高まる。

以下、本発明の列車内通信システムの各実施例について図面を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１から図６により説明する。 図１は、本実施例の列車内通信システムの構成図である。

図１に示すように、１号車からｎ号車の各車両には、列車運行情報，列車位置情報，車載機器の制御指令など、列車制御情報を伝送するための制御データ通信装置４００，デジタルデータ化された動画情報，静止画情報など画像データを伝送するための画像データ通信装置３００が設置されている。 制御データ通信装置４００と画像データ通信装置３００は、伝送路３１０により相互に接続される。 各車輌に設置される制御データ通信装置400は、伝送路４１０により順次接続され、各車輌に設置される画像データ通信装置３００は、伝送路３１０により順次接続されている。 各画像データ通信装置３００は、伝送路を介して画像データを表示するための表示器２００，電話や空調機などの複数の車載機器500と接続され、コンテンツとなる動画や静止画などの画像情報や車内放送などの音声情報，テロップ表示するための文字情報，機器の動作ログ情報などを伝送する。 接続するためのインターフェースには、例えばEthernet（商標登録）などが用いられる。

１号車にはサーバ１００が設置されており、画像データ通信装置３００と接続されている。 サーバ１００には、画像データ通信装置３００で伝送するための動画情報や静止画情報などの画像データや音声放送のための音声データなどが記録され、画像データ通信装置３００を用いて各車両へ画像データや音声データが伝送される。 サーバ１００と画像データ通信装置３００の間のインターフェースには、他の機器と同様にEthernetなどが用いられる。

サーバ１００から表示器２００へ画像データ通信装置３００を用いて複数の画像データを伝送して保存し、表示器２００は制御データ通信装置４００で伝送された表示タイミングを示す列車制御情報に従って、保存してある複数の画像データのいずれかを表示器の画面に表示する。 なお、サーバ１００が設置される車両は複数台でもよい。

画像データ伝送装置３００は、画像データに限らず、デジタル化されたデータであれば、車内放送用の音声情報やテロップ表示するための文字情報、あるいは車載機器の動作ログ情報などを伝送することも可能である。

制御データ通信装置４００は、停車駅などを示す列車運行情報や起点からの走行距離を示す列車位置情報，ドア開閉などを制御する指令情報などを伝送し、列車の安全な運行を実現するために信頼性の高い通信を行う必要性から、画像データなどの列車運行とは直接関係しないデータよりも車載機器の制御データを優先的に通信する通信装置として、既存の列車並びに新設の列車に設置され、制御データ通信装置４００と画像データ通信装置３００を別に設ける。

画像データ通信装置３００は、図２に示すように、伝送路３１０に接続される変調部３０１，変調部３０１及び伝送路３２０により制御データ通信装置４００に接続される制御部３０２，制御部３０２に接続されるハブ部３０３で構成される。 ハブ部３０３は、表示器２００や複数の車載機器５００と接続されており、Ethernetプロトコルで通信が可能である。

制御データ通信装置４００と伝送路３２０で接続された画像データ通信装置３００の制御部３０２は、変調部３０１とハブ部３０３を制御してデータ通信を行う。 制御部３０２を設けているためハブ部３０３でのパケット転送処理を制御することが可能である。

伝送路３１０を画像データ通信装置３００内で分岐して変調部３０１と接続しており、画像データ通信装置３００間では、一つの伝送路を共有するマルチドロップ方式による通信を行う。 マルチドロップ方式を行うためのアクセス方式としては、ポーリング方式やＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）方式などを用いる。

マルチドロップ方式での通信を行う場合、伝送路３１０の配線方法としては画像データ通信装置３００の外部で伝送路３１０を分岐して１ヵ所で接続する方法もある。 その場合は、伝送路３１０の分岐線長が、列車内の画像データ通信装置３００、分岐点の設置場所に大きく依存するため、変調部３０２での通信性能が大きく劣化する可能性がある。 そのため、本実施例では、図２に示すように、画像データ通信装置３００の内部で伝送路310を分岐しており、この方法により通信性能を高めることが可能である。

制御データ通信装置４００は、画像データ通信装置３００と相互に接続可能なインターフェース、例えばＲＳ−４８５やＲＳ−２３２Ｃ，ＴＴＬなどを用いて接続され、相互に通信可能であれば、既存の列車に設置される制御データ通信装置４００、或いは新設列車に新たに設置される制御データ通信装置４００に、画像データ通信装置３００を新たに追加することで、容易に列車内通信システムを構築することが可能であり、システム構築費用の低コスト化を図ることができる。

なお、伝送路３１０と画像データ通信装置３００との接続方法としては、図３に示すように、画像データ通信装置３００の内部で伝送路３１０を分断し、分断した両方の伝送路３１０を変調部３０１に接続する方法がある。 この例では、変調部３０１を２個設けて、分断した伝送路３１０にそれぞれ接続し、隣接する他の画像データ通信装置３００とは１：１の通信を行う方式となる。 １：１の通信であるので、伝送路３１０は隣接する画像データ通信装置３００間の通信となり、他の車両の画像データ通信装置３００間と通信を行うことが可能であり、画像データ通信装置３００の通信処理の柔軟性が高まる。

表示器２００は、図４に示すように、画像データ通信装置３００と接続されるコントローラ２０１，コントローラ２０１と接続されるメモリ２０２及び画面２０３で構成される。 表示器２００への入出力信号は制御情報を受信してコントローラ２０１が制御し、メモリ２０２はコントローラ２０１の入出力信号を記録するために設置される。 画面２０３はコントローラ２０１の指示に従ってメモリ２０２に保存された動画または静止画の画像データやテロップ表示のための文字情報を表示する。

表示器２００は画像データ通信装置３００と、例えばEthernetのプロトコルに従って通信する。 サーバ１００から表示器２００のメモリ２０２へ画像データ通信装置３００を用いて複数の画像データを伝送して保存し、表示器２００は制御データ通信装置４００で伝送された制御データに従ってコントローラ２０１がメモリ２０２に保存してある複数の画像データやテロップ表示用の文字情報のいずれかを画面２０３に表示する。

表示器２００の画面２０３の表示の一例を図５に示す。 画面２０３の上部にはテロップ表示部２０４に対応する文字情報が表示され、画面２０３の下部には広告表示部２０５に対応する動画情報あるいは静止画情報が表示される。 このようにメモリ２０２には複数の画像情報や文字情報が保存されるため、コントローラ２０１の制御によって、一つの画面２０３内に複数種類の画像情報や文字情報を表示することが可能である。

図６は、本実施例の列車内通信システムにおいて、表示器２００に表示するための画像データ３１１および画像表示のタイミング情報４１１の流れを示している。 通常動作時は、サーバ１００から各車両の表示器２００へ画像データ通信装置３００を介して、画像データ３１１が伝送される。 各車両の表示器２００へ伝送される画像データ３１１は、同一情報の場合や異なる情報の場合がある。 そのため、画像データ通信装置３００内に設けた制御部３０２およびハブ部３０３において、画像データ３１１を含むパケットのアドレスをチェックし、伝送する方向を決定する。

制御データ通信装置４００から表示器２００へ画像データ通信装置３００を介して、画像表示のタイミング情報４１１が伝送される。 タイミング情報４１１は、起点からの走行距離を示すキロ程や通過駅名など、あるいは時刻情報などある。

仮に画像データ通信装置３００ｂが故障したとすると、画像データ通信装置３００ａと画像データ通信装置３００ｃの間は通信できなくなるため、サーバ１００から表示器200cへ新たな画像データ３１１を伝送することはできなくなる。 しかし、表示器２００のメモリ２０２には既に複数の画像データが保存されているため、制御データ通信装置４００ｃからのタイミング情報４１１を得ることで、表示器２００ｃの画面２０３を切替えることが可能である。

このように、本実施例によれば、複数の動画情報や音声情報，文字情報、車載機器のログ情報などをデジタルデータ信号とすることで、１つのチャンネルで多重化した通信を行い、各車両へ高品質な動画伝送や音声伝送が可能となる。 デジタルデータ信号として伝送することで、誤り訂正符号化技術や再送技術を併用することで高信頼なシステムを構築することが可能となる。

本発明の実施例２を図７により説明する。 図７は本実施例の列車内通信システムの構成図である。 基本的な構成は、図１に示した実施例１と同様であるが、本実施例では、１号車にサーバ１００を設置していない。 そのため、サーバ１００から画像データ通信装置３００を通して各車両の表示器２００へ画像データ等を伝送することはできないが、表示器２００のメモリ２０２に予め複数の画像データや文字情報などを保存しておき、制御データ通信装置４００から画像データ通信装置３００を介して表示タイミングを示す制御情報４１１を伝送することにより、表示器２００の画面２０３の表示内容を変更可能とすることができる。

本発明の実施例３を図８により説明する。 図８は、本実施例の列車内通信システムの構成図である。 基本的な構成は、図１に示した実施例１と同様であるが、本実施例では、各車両に制御データ通信装置４００を設置していない。 そのため、制御データ通信装置400から画像データ通信装置３００を介して各車両の表示器２００へ表示タイミングを示す制御情報４１１を伝送することはできないが、サーバ１００から画像データ通信装置３００を介して表示タイミングを示す制御情報とともに画像データ３１１を伝送することにより、表示器２００の画面２０３の表示内容を変更可能とすることができる。

本発明の実施例４を図９により説明する。 図９は、本実施例の列車内通信システムの構成図である。 基本的な構成は、図１に示した実施例１と同様であるが、本実施例では、１号車に無線通信装置６１０ａを設置し、無線通信装置６１０ａを画像データ通信装置300
に接続している。

無線通信装置６１０ａは、地上に設置した地上側基地局６００内の基地局サーバ６２０から無線通信装置６１０ｂを介して、新たな動画情報や静止画情報，音声情報，文字情報などのデータの伝送を行い、表示器２００の画面２０３の表示内容を変更可能とすることができる。

なお、実施例１で示す列車内通信システムにおいて、１号車に無線通信装置６１０ａを設置し、無線通信装置６１０ａを画像データ通信装置３００に接続してもよい。

本発明の実施例５を図１０により説明する。 図１０は本実施例の列車内通信システムの構成図である。 基本的な構成は、図９に示した実施例４と同様であるが、本実施例では、各車両に設置していた制御データ通信装置３００を設置していない。 そのため、制御データ通信装置４００から画像データ通信装置３００を介して各車両の表示器２００へ表示タイミングを示す制御情報４１１を伝送することはできない。

しかし、１号車に設置した無線通信装置６１０ａを画像データ通信装置３００に接続しているので、無線通信装置６１０ａは、地上に設置した地上側基地局６００内の基地局サーバ６２０から無線通信装置６１０ｂを介して、新たな動画情報や静止画情報，音声情報，文字情報などのデータを伝送し、サーバ１００から画像データ通信装置３００を介して表示タイミングを示す制御情報とともに画像データ３１１を伝送することにより、表示器２００の画面２０３の表示内容を変更可能とすることができる。

以上述べたように、各実施例の列車内通信装置により、画像データ通信装置３００を介して、サーバ１００から表示器２００へ複数の画像データやテロップ表示のための文字情報などを伝送し、サーバ１００又は制御データ通信装置４００から表示器２００へ画像データ通信装置３００を介してタイミング情報を伝送することで、画像データ通信装置300が故障した場合でも、表示器２００の表示が切替え可能な高い信頼性を有する列車内通信システムを構築することが可能となる。

本発明の実施例１である列車内通信システムの構成図。

画像データ通信装置の構成図。

画像データ通信装置の他の構成図。

表示器の構成図。

画面の表示例を示す図。

本実施例の列車内通信システムのデータの流れを示す図。

本発明の実施例２である列車内通信システムの構成図。

本発明の実施例３である列車内通信システムの構成図。

本発明の実施例４である列車内通信システムの構成図。

本発明の実施例５である列車内通信システムの構成図。

符号の説明

１００ サーバ２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 表示器２０１ コントローラ２０２ メモリ２０３ 画面２０４ テロップ表示部２０５ 広告表示部３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ 画像データ通信装置３０１ 変調部３０２ 制御部３０３ ハブ部３１０，３２０，４１０ 伝送路３１１ 画像データ４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ 制御データ通信装置４１１ 制御情報５００ 機器６００ 地上側基地局６１０ａ，６１０ｂ 無線通信装置６２０ 基地局サーバ