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平成２６年度 信号通信技術交流会
開発目的
近年，車上DB
近年，車上DBを利用した列車制御システムが開
DBを利用した列車制御システムが開
発導入されている。
列車制御用車上データベースの
無線による更新
現行のCF
現行のCFカード等を用いた車上装置単位での
CFカード等を用いた車上装置単位でのDB
カード等を用いた車上装置単位でのDB
更新では，多大な時間と労力を要している。
そこで，汎用無線技術を活用した車上DB
そこで，汎用無線技術を活用した車上DB更新シス
DB更新シス
テムを開発し，作業の効率化を図る。
信号・情報技術研究部（信号システム）
併せて，無線による車上装置のログ収集も行う。
新井 英樹
Railway Technical Research Institute
Railway Technical Research Institute
2
車上DB
車上DB更新システムのプロトタイプ仕様
DB更新システムのプロトタイプ仕様
無線仕様の検討
電車区内の電波環境測定結果（2.45GHz
電車区内の電波環境測定結果（2.45GHz）
2.45GHz）
• ATS• 地上にて対象車両を選択
ATS-Dxを対象
Dxを対象
• 車両基地で停車中の実施 • 地上で更新状況をモニタ
• 車上･地上に無線機設置
• 現状のCF
現状のCFカードも使用可
CFカードも使用可
• 車上装置電源は投入済み
• 車両にDB
車両にDB更新
DB更新SW
更新SWを設置
SWを設置
人による更新／ログ収集
携帯電話によるログ収集
ATSATS-Dx車上装置
Dx車上装置
ATX
TGOSC
インストール
車上無線機
制御部
モデム
既設動作表示器
DB更新モードスイッチ
DB更新モードスイッチ
DB更新モード中は表示・ボイス
DB更新モード中は表示・ボイス
無線による更新
ダウンロード
構内で 2.45GHz
45GHz 帯の
無線システムが使用
されている電車区
0.1
率
域
地
地上AP
CFカード
MON
1
90%値
90%値
50%値
50%
値
0.01
地上無線機
モデム
制御部
地上AP
0.001
電車区内
搭載状況管理装置
Railway Technical Research Institute
3
伝送手順（セキュリティ確保）
-130
-128
-126
-124
-122
-120
電力密度（dBm/Hz）
-118
-116
-114
Railway Technical） Research
Institute
5.6GHz帯無線
免許不要
5.6GHz帯無線LAN
帯無線LANを選定（
LANを選定（IEEE802.11a
を選定（IEEE802.11a）
IEEE802.11a
4
車上DB
車上DB更新の安全性技術（差分比較方式）
DB更新の安全性技術（差分比較方式）
面
地上装置
旧 DB
新 DB
車上装置 差分(車上)
A面
B面
旧 DB 新 DB
地上装置
旧 DB
差分(地上)
新 DB
①インストール
IEC62280(鉄道分野
IEC62280(鉄道分野鉄道分野-通信，信号処理システム通信，信号処理システム-オープン
トランスミッション)
トランスミッション)で定義される7
で定義される7つの脅威に対応
つの脅威に対応
車上装置
A面
旧 DB
B
DB
新
②差分算出
• 重複･削除･挿入･順序誤り･遅延…
重複･削除･挿入･順序誤り･遅延…フレーム通番･タイム
スタンプの付加とチェック
• 破壊…
破壊…フレームチェックシーケンスの付加とチェック
• なりすまし…
なりすまし…送信元ID
送信元ID･宛先
ID･宛先ID
･宛先ID･メッセージ認証コードの
ID･メッセージ認証コードの
付加とチェック
③差分送信
車上装置 差分(車上)
A面
B面
旧 DB 新 DB
Railway Technical Research Institute
地上装置
差分(車上) 旧 DB
差分(地上) 新 DB
④差分比較
車上装置
A面
旧 DB
新
⑤DB 有効化
面
B
DB
車上装置 新 DB 有効化
A面
B面
旧 DB 新 DB
地上装置
差分(車上)
比較
差分(地上)
地上装置
VER 更新
車上で算出した差分と地上で
算出した差分が不一致の場
合，DB
合，DB更新は許可されない。
DB更新は許可されない。
Railway Technical Research Institute
5
6
現車試験
車上DB
車上DB更新時の正常動作確認
DB更新時の正常動作確認
車 上装置 1
電車区にて車上DB
電車区にて車上DB更新システムの動作確認を行った。
DB更新システムの動作確認を行った。
26 番線
25 番線
車上DB
車上DB更新
DB更新…DB
更新…DB容量
…DB容量129kB(
容量129kB(伝送データ量
129kB(伝送データ量719kB)
伝送データ量719kB)
スループット21.5Mbps
スループット21.5Mbps
約 40m
車上装置 2
中継器 2
22 番線
車上DB
車上DB更新中に車両移動不可
DB更新中に車両移動不可
約 35m
15 番線
中継器 1
14 番線
走行中に車上DB
走行中に車上DBの更新不可
DBの更新不可
指定した車両に対してのみ車上DB
指定した車両に対してのみ車上DB更新
DB更新
約 60m
正しく動作することを確認した。
地上装置
4 番線
Railway Technical Research Institute
Railway Technical Research Institute
7
ログ収集のプロトタイプ仕様
理想的な無線による車上DB
理想的な無線による車上DB更新システム
DB更新システム
異常時の迅速なログ収集，効率的なログ収集
•走行中の更新可
走行中の更新可
•車両電源断時の更新可
車両電源断時の更新可
•全ての車両基地での更新確認可能
全ての車両基地での更新確認可能
• 車上DB
車上DB更新と同時のログ収集は不可
DB更新と同時のログ収集は不可(DB
更新と同時のログ収集は不可(DB更新優先
(DB更新優先)
更新優先)
• 通信エリア内で自動ログ収集
• 携帯端末(
携帯端末(公衆高速無線通信サービス)
公衆高速無線通信サービス)によるログ収集
• 現状のCF
現状のCFカードも使用可
CFカードも使用可
携帯端末
ATS-Dx
車上
送受信器
車上
無線装置
搭載状況
管理装置
データ
サーバ
無線機
無線
中継器
CF カード
車両基地 A
管理装置
携帯端末
公衆高速回線
8
無線
中継器
AP
CF カード使用時
5.6GHz 使用時
公衆高速回線使用時
共通
Railway Technical Research Institute
ネットワーク(管理データの同期)
車上データの
一括管理
車両基地 B
管理装置
地上無線機
AP
車上装置
地上無線機
AP
車上装置
AP
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車上装置に必要となるアーキテクチャ
使用/
使用/更新データ領域の分割
車上装置
まとめ
• 電源断時，バッテリに
よるスリープモード
保安制御部
無線通信部
制御 選
インストール ダウンロード
制御 択 DB A 選
択 更新 無線
CPU 回
路 DB B 回
路 CPU モジュール
ダウンロード
選
メモリ
プログラム 選
択
択
A
回
路 プログラム 回
路 DMAC
B
プログラム A
バッテリ
DB B
使用データ記憶部
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無線による車上DB
無線による車上DB更新技術の開発
DB更新技術の開発
無線による車上装置のログ収集技術の開発
• 更新指令時，復帰し
データ更新実行
プロトタイプを用いた検証試験・現車試験より，無線
による車上DB
による車上DB更新・ログ収集が実用可能であるこ
DB更新・ログ収集が実用可能であるこ
とを確認
更新領域の選択
• 不揮発性メモリ
列車制御システム（車上装置）の改良／新規開発
時に，技術の提供
時に，技術の提供を行うことが可能
提供を行うことが可能
• 使用/
使用/更新データ領域
の記憶
Railway Technical Research Institute
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