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経済性と信頼性に基づく鉄道通信設備の設計・評価手法に関する研究

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Please use this identifier to cite or link to this item:http://doi.org/10.14943/doctoral.k13528
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Title: 経済性と信頼性に基づく鉄道通信設備の設計・評価手法に関する研究
Other Titles: Study on Design and Evaluation methods for Railway Telecommunication Systems based on Economic Efficiency and Reliability
Authors: 川村, 智輝 Browse this author
Keywords: 鉄道通信設備
雷サージ
接地方式
直流給電
無線センサネットワーク
Railway Telecommunicat ion Systems
Lightning Surge
Grounding Systems
DC Supply
Wireless Sensor Network
Issue Date: 25-Mar-2019
Abstract: 近年,情報通信技術の発達により,鉄道通信設備においてもLSI等の半導体部品を使用した通信機器の導入が進んでいる。半導体部品は,雷サージをはじめとした過電圧に対して脆弱であることから,雷サージ等の過電圧に対する通信機器の耐力は低下傾向にあり,通信機器の過電圧への対策がより重要になってきている。設備の過電圧対策を考えるうえでは,対策にかかる費用(経済性)と過電圧への耐性(信頼性)の両方のバランスを考えて設計を行う必要があるが,鉄道通信設備においては雷サージによる影響を定量的に予測するための手法や,雷サージを考慮した設備設計のための手法が確立されていない。加えて,通信機器への直流給電の導入に関して,電力損失の低減や信頼性の向上等の観点から近年注目が集まっているが,鉄道通信設備においてはその効果について定量的な整理が進んでいないという課題がある。また,近年,鉄道においても無線通信を活用した状態監視システムが注目されており,列車や鉄道沿線の設備の監視を目的とした通信設備の導入が進められている。列車に設置される通信設備では,車両の増解結や列車の走行によって無線通信への影響を受けることになる。しかし,これらの影響を考慮した通信設備の設計・評価のための手法は確立されていない。同様に,鉄道沿線に設置される通信設備では,沿線の様々な遮蔽物や列車によって無線通信が妨げられるが,これらの影響を考慮してシステムの設計・評価を行うための手法は確立されていないのが現状である。本論文では,鉄道通信設備を対象として,雷サージによって通信設備に印加される電圧と電流を予測するための解析モデルを構築すると共に,雷害対策と経済性の両方の観点から,鉄道通信設備の接地方式を設計するための手法を提案した。また,鉄道通信設備を対象として,直流給電の導入効果について経済性と信頼性の両面から定量的に評価するための手法について検討した。さらに,列車や鉄道沿線の通信設備を対象として,経済性と信頼性の両方の観点を考慮した設計・評価を行うための手法を開発した。
In recent years, the development of information and communications technology has been advancing the introduction of telecommunication equipments using semiconductor components. Since semiconductor components are vulnerable to overvoltage, countermeasures against overvoltage of telecommunication equipments are becoming more important. In considering countermeasures against equipment overvoltage, it is necessary to design with consideration of both cost of measures and resistance to overvoltage. However, in railway communication facilities, methods for quantitatively predicting the effect of lightning surge and methods for equipment design considering lightning surge are not established. In addition, in recent years, introduction of telecommunication equipments for monitoring train and railway facilities is ongoing. In the telecommunication equipments installed in a train, wireless communication will be affected due to vehicle coupling and decoupling and train running. Likewise, in communication equipments installed along railway track, wireless communication is interrupted by various shielding objects and trains along railway track. However, method for the design and evaluation of the system in consideration of these effects is has not been established. In this paper, the author developed a lightning surge analysis model for railway telecommunication systems. In addition, from the viewpoint of both lightning protection and economic efficiency, a method for designing the grounding systems of railway telecommunication systems was proposed. Moreover, the author examined a method for quantitatively evaluating the introduction effect of DC power supply from both aspects of economic efficiency and reliability for railway telecommunication systems. Furthermore, In addition, the author developed methods for designing and evaluating the telecommunication systems along railway track in consideration of bo th economic efficiency and reliability.
Conffering University: 北海道大学
Degree Report Number: 甲第13528号
Degree Level: 博士
Degree Discipline: 工学
Examination Committee Members: (主査) 教授 北 裕幸, 教授 五十嵐 一, 教授 小笠原 悟司, 准教授 原 亮一
Degree Affiliation: 情報科学研究科(システム情報科学専攻)
Type: theses (doctoral)
URI: http://hdl.handle.net/2115/74320
Appears in Collections:課程博士 (Doctorate by way of Advanced Course) > 情報科学院(Graduate School of Information Science and Technology)
学位論文 (Theses) > 博士 (工学)

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