KR101095982B1 - 전동차 운용 데이터 저장 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차상 신호 시스템의 전동차 운용 데이터 저장 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 열차종합제어장치(TCMS)에 기록되지 않는 차상 신호시스템(ATC)의 운행 정보 및 고장 정보를 운전자 표시 및 저장장치에 기록 저장함으로써, 운전 장애 시 효율적인 전동차의 유지 보수와 장치의 사전 예방정비를 통해 승객 서비스 및 안전을 향상시킬 수 있다. 또한, 지상신호 시스템에 의한 운행 정지점에 대한 정보와 차량의 ATC 운행 정보 및 고장 정보를 기록함으로써, 차량의 유지 및 보수를 위한 자료로 사용할 수 있다. 또한, 차량의 역 진입시 승객 안전과 차량의 운영 효율화를 위해 역 정차시 정위치 정차에 대한 세부적인 정차 정보 저장 기능으로 정확한 정차상태를 확인할 수 있어 과·미주 현상에 대한 원인 분석이 가능하고 정밀한 튜닝을 통한 대 승객 안전 서비스 제공 및 효율적인 열차 운행이 가능하다.
본 발명에 의한 전동차 운용 데이터 저장 시스템은, 지상 신호장치로부터 수신받은 운행데이터를 이용하여 열차 운행을 위한 데이터로 연산을 수행하는 ATP와, 상기 ATP에서 수행된 데이터에 의해 속도를 자동 제어하고, 상기 ATP에 의한 현재 열차속도와 운행 정보 및 고장 정보에 대한 데이터를 전송하는 ATO와, 상기 ATP 및 ATO로부터 차량의 운행 정보 및 고장 정보를 수신받아 실시간으로 화면에 현시하고, 상기 지상 신호장치에 의한 운행 정지점에 대한 정보를 수신받아 상기 차량의 운행 정보 및 고장 정보와 함께 메모리에 저장하는 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)를 포함하고 있다.
본 발명에 의한 전동차 운용 데이터 저장 시스템은, 지상 신호장치로부터 수신받은 운행데이터를 이용하여 열차 운행을 위한 데이터로 연산을 수행하는 ATP와, 상기 ATP에서 수행된 데이터에 의해 속도를 자동 제어하고, 상기 ATP에 의한 현재 열차속도와 운행 정보 및 고장 정보에 대한 데이터를 전송하는 ATO와, 상기 ATP 및 ATO로부터 차량의 운행 정보 및 고장 정보를 수신받아 실시간으로 화면에 현시하고, 상기 지상 신호장치에 의한 운행 정지점에 대한 정보를 수신받아 상기 차량의 운행 정보 및 고장 정보와 함께 메모리에 저장하는 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)를 포함하고 있다.
Description
본 발명은 전동차 운용 데이터 저장 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열차종합제어장치(TCMS: Train Control & Monitoring System)에 기록되지 않는 차상 신호시스템(ATC: Automatic Train Control)의 운행 데이터 및 고장 정보를 운전자 표시 및 저장장치에 기록 저장함으로써, 운전 장애 시 효율적인 전동차의 유지 보수와 장치의 사전 예방정비를 통해 승객 서비스 및 안전을 향상시킬 수 있고, 역 정차시 정위치 정차에 대한 세부적인 정차 정보 저장 기능으로 정확한 정차상태를 확인할 수 있는 전동차 운용 데이터 저장 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
오늘날, 차상 신호시스템(ATC: Automatic Train Control)의 발전으로 차량은 수동운전방식에서 완전 자동/무인 운전방식으로 전환됨에 따라 열차 운행 시 안전에 대한 중요성이 대두 되고 있다.
전동차는 승객의 안전과 정시 운행을 위해 차량의 주기적인 점검과 사전 예방정비로 운전 장애를 최소화하기 위한 지속적인 노력을 하고 있다. 하지만 장치의 노후화 및 부품의 소손으로 인한 운전 장애가 지속적으로 발생을 하고 있는 실정이다.
이러한 운전 장애에 대하여 전동차의 열차종합제어장치(TCMS)는 차량 내 각 부속장치의 제어 및 감시 상태에 대한 고장 기록과 운행 기록을 통해 장치 고장, 운전장애에 대한 효율적인 분석으로 고장진단 및 조치를 수행하고 있다.
그러나, TCMS는 전동차의 모든 장치에 대해서 제어 및 감시를 하지만 차량의 안전 운행을 담당하는 차상 신호장치(ATC: Automatic Train Control)에 대해서는 제어를 수행하지 않고 있다. 실제 차량의 자동/수동운행은 ATC제어하에서 이뤄지고 있지만, 열차 안전과 보호기능을 수행하는 ATC에 의한 운행내용 및 장치정보 기록은 저장되고 있지 않다. 따라서 종래에는 ATC 장치의 동작 상태, 차량의 정위치 정보, 속도/거리 정보 등과 같이 실제 운행을 위한 기초 데이터에 대한 정보를 확인할 수 없었다. 이로 인하여 열차의 정위치 정차 상태에 대한 운행자료의 부재로 정확한 원인 조사가 불가하여 개선 및 조치가 전혀 이뤄지지 않고 있는 실정이다.
또한, ATC장치의 운행하에서 필요한 각종 정보인 속도 정보, 거리 정보, 장치 정보 등과 같은 차량 안전 운행과 밀접한 정보기록이 없어 운전 장애에 대한 고장원인 분석이 형식적으로 이뤄져 정밀 조치가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 안전을 위해 수행되는 ATC장치의 운행기록이 저장 및 기록되지 않아 전동차의 유지보수와 장치의 사전 예방정비에 어려움이 있어 승객 서비스 및 안전에 문제가 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열차종합제어장치(TCMS)에 기록되지 않는 ATC(ATP, ATO)의 운행 데이터 및 고장 정보에 대한 내용을 운전자 표시 및 저장장치에 기록 저장함으로써, 운전 장애 시 효율적인 전동차의 유지 보수와 장치의 사전 예방정비를 통해 승객 서비스 및 안전을 향상시킬 수 있는 전동차 운용 데이터 저장 시스템 및 그 방법을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 지상신호 시스템에 의한 운행 정지점에 대한 정보와 차량의 ATC(Automatic Train Control) 운행 정보 및 고장 정보를 기록함으로써, 역 정차시 정위치 정차에 대한 세부적인 정차 정보 저장 기능으로 정확한 정차상태를 확인할 수 있고, 차량의 유지 및 보수를 위한 자료로 사용할 수 있는 전동차 운용 데이터 저장 시스템 및 그 방법을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 차상 신호장치(ATC: ATP/ATO), MTS의 활성 상태 등의 장치 운용 데이터 및 지상신호 데이터를 기반으로 한 속도 제한 및 거리정보, ATP(Automatic Train Protection) 제한속도, 실제 차상의 ATO 속도 등의 운행 데이터와 차상 장치의 운전 모드, 출입문 제어, 운전장애 상태 표시 정보를 운전자 표시장치 내에 저장 및 기록함으로써, 차상장치의 운영 효율을 향상시키고 운전 장애에 대한 정확한 분석 및 조치가 가능 한 전동차 운용 데이터 저장 시스템 및 그 방법을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 운전자 표시장치(HMI)에 현시된 ATC 운영데이터를 일정 샘플링 시간(Sampling time)을 주기로 수집하여 기록 저장하고, 운영자가 볼 수 있도록 텍스트(Text) 파일과 그래픽(Graph) 형식으로 확인할 수 있는 전동차 운용 데이터 저장 시스템 및 그 방법을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 전동차 운용 데이터 저장 시스템은, 지상 신호장치로부터 수신받은 운행데이터를 이용하여 열차 운행을 위한 데이터로 연산을 수행하는 ATP와, 상기 ATP에서 수행된 데이터에 의해 속도를 자동 제어하고, 상기 ATP에 의한 현재 열차속도와 운행 정보 및 고장 정보에 대한 데이터를 전송하는 ATO와, 상기 ATP 및 ATO로부터 차량의 운행 정보 및 고장 정보를 수신받아 실시간으로 화면에 현시하고, 상기 지상 신호장치에 의한 운행 정지점에 대한 정보를 수신받아 상기 차량의 운행 정보 및 고장 정보와 함께 메모리에 저장하는 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)를 포함하고 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동차 운용 데이터 저장 방법은, (a) 지상 신호장치에서 열차운행 데이터를 전송하는 단계와, (b) 차상 신호장치의 ATP에서 ATP 안테나를 통해 수신받은 상기 열차운행 데이터를 이용하여 열차 운행을 위한 데이터로 연산을 수행하는 단계와, (c) 상기 차상 신호장치의 ATO에서 상기 ATP에서 수행된 데이터에 의해 속도를 자동 제어하고, 상기 ATP에 의한 현재 열차속도와 운행 정보 및 고장 정보에 대한 데이터를 전송하는 단계와, (d) 상기 차상 신호장치의 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)에서 상기 ATP 및 ATO로부터 차량의 운행 정보 및 고장 정보를 수신받아 실시간으로 화면에 현시하는 단계 및 (e) 상기 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)에서 상기 지상 신호장치에 의한 운행 정지점에 대한 정보를 수신받아 차량의 운행 정보 및 고장 정보와 함께 메모리에 저장하는 단계를 포함하고 있다.
본 발명에 따르면, 차량 열차종합제어장치(TCMS; Train Control & Monitoring System)에서 기록되는 운행 데이터 중 누락되었던 차상 신호장치에 대한 세부 운행 기록 및 고장 기록의 저장으로 열차의 운전 장애에 대한 기술 분석이 용이하고 신속하고 정확한 원인파악 및 조치가 가능하다.
또한, 전동차 차상 신호장치 운행데이터 기록을 통해 자동운전에 대한 주기적인 운행 패턴분석 가능으로 사전 예방 정비를 통한 전동차 운용 효율화에 크게 기여하고, 기술적인 분석이 가능하여 장애 대책, 기능개선으로 장애 예방 및 감소 효과가 있다.
또한, 차량의 안전운행과 자동/수동운전을 하기 위해 ATC 제어하에서 추진, 제동 및 정위치 정차를 수행하게 되는데, TCMS에 기록되지 않은 ATO의 운행속도 및 ATP권고속도, 거리데이터 등을 기록, 저장함으로써 열차의 운전 장애에 대한 기술 분석과 정확한 장애 조치가 가능하다.
또한, 차량의 역 진입시 승객 안전과 차량의 운영 효율화를 위해 역 정차시 정위치 정차에 대한 세부적인 정차 정보 저장 기능으로 정확한 정차상태를 확인할 수 있어 과·미주 현상에 대한 원인 분석이 가능하고 정밀한 튜닝을 통한 대 승객 안전 서비스 제공 및 효율적인 열차 운행이 가능하다.
향후 적용 분야는 각종 운전자 표시장치를 포함하여 산업 기기의 모니터링 표시장치 등과 같이 모니터링이 가능한 장치의 운용에 대한 내용을 기록 저장함으로써 장치 장애에 대한 조치 및 효율적인 유지, 보수가 가능하고, 또한 동일 시스템을 사용하고 있는 유관기관에 적용이 가능하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 전동차 운용 데이터 저장 시스템의 차·지상 시스템간, 각 시스템 내부의 장치 간의 인터페이스 구성도이다.
도 2는 차상 ATP/ATO와 HMI간의 데이터 전송을 나타낸 개략도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 차상 신호장치 운전자 표시장치(HMI)의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 의한 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)의 블록도이다.
도 5는 ATO와 HMI 간의 데이터 전송을 나타낸 개략도이다.
도 6은 HMI DB보드와 HMI PC 간의 프로토콜 전송 방법을 나타낸 개략도이다.
도 7은 트레이스(Trace) 데이터 요청 프로토콜의 예시이다.
도 8은 트레이스(Trace) 데이터 프로토콜의 예시이다.
도 9는 데이터 저장 시스템의 블록 구조를 나타낸 개략도이다.
도 10은 ATC 장치의 운행 기록에 대한 트레이스 그래프(Trace Data)의 예시이다.
도 11은 운행 기록 텍스트 데이터(Text Data)의 예시이다.
도 2는 차상 ATP/ATO와 HMI간의 데이터 전송을 나타낸 개략도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 차상 신호장치 운전자 표시장치(HMI)의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 의한 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)의 블록도이다.
도 5는 ATO와 HMI 간의 데이터 전송을 나타낸 개략도이다.
도 6은 HMI DB보드와 HMI PC 간의 프로토콜 전송 방법을 나타낸 개략도이다.
도 7은 트레이스(Trace) 데이터 요청 프로토콜의 예시이다.
도 8은 트레이스(Trace) 데이터 프로토콜의 예시이다.
도 9는 데이터 저장 시스템의 블록 구조를 나타낸 개략도이다.
도 10은 ATC 장치의 운행 기록에 대한 트레이스 그래프(Trace Data)의 예시이다.
도 11은 운행 기록 텍스트 데이터(Text Data)의 예시이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
전동차 운용 데이터 저장 시스템의 실시 예
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 전동차 운용 데이터 저장 시스템의 차·지상 시스템간, 각 시스템 내부의 장치 간의 인터페이스 구성도이다.
본 발명에 의한 전동차 운용 데이터 저장 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 지상 신호장치와 차상 신호장치로 크게 구분된다. 상기 차상 신호장치는 ATO(Automatic Train Operation)(110), ATP(Automatic Train Protection)(120), TCMS(Train Control & Monitoring System)(130), MTS(Magnetic Train Stop)(140), 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(이하, "HMI"(Human Machine Interface)라고도 칭함)(150), IMU(Inductive Message Transfer System)(160), ATP 안테나(180)를 포함하고 있으며, 상기 지상 신호장치(200)는 LZB(Continuous ATC: 지상열차제어장치)(210), PSD(Platform Screen Door)(220), 인터페이스 회로(230), TWC 먹스(MUX)(240), 궤도회로(250), TWC 루프(Loop)(260)를 포함하고 있다.
상기 지상신호 장치는 전자연동장치시스템 및 열차제어시스템을 기반으로 하고 있으며, 지상에서 차상 신호장치로 데이터 전송은 주행레일(192)을 이용한 궤도회로(250) 장치에 의해서 이루어진다. 이 궤도회로(250) 장치는 열차제어시스템에 의한 데이터 전송은 물론 전자연동장치에 의한 궤도점유 검지에 사용된다. 또한, 전동차(100)에서 지상 신호장치(200)로의 열차정보(TWC)의 전송은 ATO(110)와 TCMS(130)에 의한 정보를 주파수편이변조(Frequency Shift Keying: FSK)방식을 사용하여 에어갭(Airgap)을 통해 지상 신호설비로 전송하는 형태로 구성된다.
상기 TWC 데이터는 차상 신호시스템에서 지상 신호시스템으로 일정한 정보를 송신하기 위해 사용하는 통신 프로토콜의 한 형태이며, 스타트(Start) 블록과 스톱(Stop) 블록, 오류검출을 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 포함하고, 정보전송을 위한 블록에는 PSD(Platform Screen Door)제어정보, 열차번호, 목적지번호, 운행방향, 차량고장정보, 편성번호, 출입문상태, 열차길이, 운전모드 등의 정보를 포함하고 있다.
상기 차상 신호장치의 ATP(120)는 상기 지상 신호장치(200)로부터 수신받은 운행데이터를 이용하여 열차 운행을 위한 데이터로 연산을 수행한다. 여기서, 운행데이터는 역간/정지점 거리, 제한속도, 다음 속도, 출입문 정보 등을 포함한다.
상기 차상 신호장치의 ATO(110)는 상기 ATP(120)에서 수행된 데이터에 의해 열차속도를 자동 제어하고, 상기 ATP(120)에 의한 현재 열차속도와 운행 정보 및 고장 정보에 대한 데이터를 상기 HMI(150)로 전송한다.
상기 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)(150)는 차상 신호장치(ATC: ATP/ATO), MTS의 활성 상태를 포함한 장치 운용데이터와, 지상신호 데이터를 기반으로 한 속도제한 및 거리정보, ATP 제한속도, 실제 차상의 ATO를 포함한 운행 데이터와, 상기 차상 신호장치의 운전 모드, 출입문 제어, 운전장애 상태 표시 정보 등을 상기 ATO(110)로부터 수신받아 HMI 화면(도 4의 154)에 실시간으로 현시하고, 상기 HMI 화면(154)에 현시 된 운행 및 고장 정보를 메모리(도 4의 155)에 저장한다. 이를 위해, 상기 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)(150)는 상기 ATO(110) 및 ATP(120)로부터 열차운행을 위한 각종 메시지 데이터를 주기적으로 수신받는다.
상기 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)(150)는 ATO DINBUS와 통신선으로 연결이 되어 있어 제작사 고유의 통신 규칙(프로토콜)에 의해 ATC 제어하에 속도, 거리 정보를 포함한 운행정보 및 차상 신호장치의 장치 정보에 대한 내용을 전송하여 상기 HMI화면(154)에 현시함으로써 운전자가 화면표출 정보를 통해 열차 감시 및 조정하도록 되어있다.
도 1과 같이, 상기 지상 신호장치(200)에서 운행정보 신호(텔레그램)를 차상 신호장치의 ATP 안테나(180)로 전송하고, 이 전송된 데이터는 상기 ATP(120)에서 열차 운행을 위한 데이터로 연산 처리하여 상기 ATO(110)를 경유해서 최종 HMI(150)의 운전자 화면에 권고속도, 운행에 필요한 거리 및 속도제한, 열차안전을 위한 제어상태 등을 현시하고 상기 ATO(110)의 자동운전에 의한 실제 속도를 HMI화면(154)에 현시한다.
도 2에서와 같이, 운행 정보 및 장치상태 정보 전송은 ATP(120)/ATO(110)와 운전자 표시 및 저장장치(HMI)(150) 간의 DIN-버스(bus)를 통해 이뤄진다.
상기 ATO(110) 장치는 상기 HMI(150)와 주기적인 통신으로 ATO 운행 속도, 제어 신호 및 ATP 운행정보, 장치 장애에 대한 정보를 일정한 형식의 통신 방식(프로토콜)으로 상기 HMI(150)로 전송하게 된다. 전송된 프로토콜은 상기 PC(153)에서 신호변환을 통해 상기 HMI화면(154)에 현시하여 운전자에게 표출한다.
상기 운전자 표시 및 저장장치(HMI)(150)는 차상 신호장치(ATC)에 의해 지원되는 속도제한 정보를 초과하지 않고 열차를 운행할 수 있도록 승무원이 제어하고 감시할 수 있도록 표시하며, 운전시 차량의 속도 및 거리와 같은 열차 운영정보를 현시한다. 따라서, 열차 운행에 관한 운전정보 현시로 승무원이 감시하여 수동으로 열차를 제어하고, 차상 신호장치의 상태 정보 현시로 상기 차상 신호장치(ATC)의 감시가 가능하다.
도 3은 종래 기술의 차상 운전자 표시장치 시스템 블록도로, 전원부(51)는 ATO DIN-버스(bus) 카드(Card)와 통신한 각종 데이터를 분석 및 변환하는 장치인 HMIDB 보드(52)와 HMI 화면(53), PC(54)에 전원을 공급한다. 기존의 차상 신호운전자 표시장치(HMI)는 상기 HMIDB 보드(52)에서 프로토콜 변환을 통해 각종 데이터를 내부 통신으로 PC(54)로 전송되어 단지 HMI화면(53)에 현시하는 기능만을 수행하였다.
도 4는 본 발명에 의한 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)의 블록도이다. 상기 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)는 도 4에 도시된 바와 같이, 차상 ATO(110)로부터 수신받은 각종 데이터를 수집 및 분석하고 변환하는 HMIDB 보드(152)와, 상기 HMIDB 보드(152)로부터 수신받은 운전상태 및 고장 정보를 HMI 화면(154)에 실시간으로 현시하고 상기 지상 신호장치에 의한 운행 정지점에 대한 정보를 수신받아 상기 차량의 운행 정보 및 고장 정보와 함께 메모리(155)에 저장하는 PC(153)와, 상기 HMIDB 보드(152)와 PC(153) 및 HMI 화면(154)에 전원을 공급하는 전원부(151)를 포함하고 있다.
상기 PC(153)에 전송된 데이터는 상기 HMI 화면(154)에 현시하는 기능과 상기 HMI화면(53) 내 현시 되는 데이터를 상기 메모리(155)로 저장 및 기록하도록 구성하였다. 이때, 상기 메모리(155)는 플래쉬 저장장치(FLASH HDD)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 5는 ATO(110)와 HMI(150)간 통신 데이터 전송에 대한 블록도이다. 실제 지상 신호장치에서 전송받은 역간/정지점 거리, 정위치 정차정보, 제한 속도, 다음 속도, 출입문 정보 등 열차운행에 필요한 운행데이터와 ATP에 의한 현재 열차 속도, ATO의 운행 정보 및 고장 정보에 대한 데이터를 상기 ATO(110)에서 상기 HMI(150)의 HMIDB보드(152)로 전송되어 진다.
상기 HMIDB보드(152)는 수신받은 데이터를 수집하고 상기 PC(153)의 메모리(155) 카드로 전달한다. 이때, 상기 PC(153)와 상기 HMIDB보드(152) 간의 데이터를 전달하기 위해 장치 간 RS-232 통신 방식으로 특정 프로토콜을 이용하여 일정한 주기(최소 200ms 단위)로 데이터를 송·수신하여 기록 저장한다.
도 6은 장치 간 프로토콜 전송 방법으로, 상기 PC(153)에서 상기 HMIDB보드(152)로 TDR(Trace Data Request)신호로 일정 주기마다 트레이스(Trace) 데이터를 요구한다. 이때 이 정보를 수신한 상기 HMIDB보드(152)는 상기 PC(153)로 TD(Trace Data)신호로 응답 전송하게 된다. 즉, 상기 PC(153)는 샘플링 시간(Sampling time)마다 트레이스 데이터(Trace Data) 요청(TDR)신호에 의해 상기 HMIDB보드(152)의 데이터(Data)를 수신(TD)함으로써 열차 운행 및 고장에 관한 데이터를 수집하고 상기 PC(153)내에 있는 메모리(155)에 저장하게 된다.
도 7 및 도 8은 PC(153)와 HMIDB보드(152) 간의 통신 프로토콜의 형식을 나타낸 것이다. 먼저, 도 7은 상기 PC(153)에서 상기 HMIDB(152)로 요청하는 트레이스 데이터 요청(Trace Data Request: TDR) 프로토콜의 예로서, TDR 프로토콜로 운행 및 고장에 대한 트레이스(Trace) 데이터를 요청하기 위한 신호이다.
상기 TDR 신호(프로토콜)는 도 7에 도시된 바와 같이, 시작(STX) 블록, 길이(Length) 블록, 트레이스(Trace) 종별코드 블록, 종료(ETX) 블록, 오류 체크 블록{BCC(Block check Character), CRC(Cyclic Redundancy Check)}을 포함하고 있다.
계속해서, 도 8은 HMIDB보드(152)에서 PC(153)로 전송하는 트레이스 데이터(Trace Data: TD) 프로토콜의 예로서, 트레이스(Trace) 요청에 대한 운행 및 장치 데이터를 포함하여 상기 PC(153)로 전송하게 된다.
상기 TD(Trace Data) 신호(프로토콜)는 도 8에 도시된 바와 같이, 시작(STX) 블록, 길이(Length) 블록, 트레이스(Trace) 종별코드 블록, 데이터(Data) 블록, 종료(ETX) 블록, 오류 체크 블록(BCC,CRC)을 포함하고 있으며, 상기 데이터(Data) 블록에 포함된 데이터는 시간(년/월/일/시/분/초), 속도(권고, 현재 속도), 거리(정지점까지의 거리, 현재 진행거리, 남은거리), ATC 장치 정보(ATP, ATO, MTS), 운행정보(출입문 상태, 열차 진입/출발, 열차번호, 역코드, 열차운행 상태 등)에 대한 정보를 포함하여 일정한 형식으로 전송한다.
상기 PC(153)는 상기 HMIDB보드(152)로부터 수신받은 데이터(Data)를 정해진 샘플링 시간(Sampling time)에 의해 블록 단위로 상기 메모리(155)에 저장하게 되는데, 그 저장 방식은 도 9와 같다.
도 9는 데이터 저장 시스템의 블록 구조로, 샘플링 시간(Sampling time)과 일정 데이터 용량 단위로 운행 및 고장 데이터가 블록 단위로 기록되며, 기록된 블록의 단위 그룹(Group)은 건수로 처리하여 저장하게 된다. 이렇게 저장된 데이터는 상기 PC(153)의 메모리(155) 용량을 고려하여 맨 처음 저장된 데이터부터 삭제하면서 최신 데이터를 업 데이트(Up-date) 하는 선입 선출(FIFO) 방식으로 저장이 된다.
이와 같은 방식으로 저장된 운행 및 고장 데이터를 분석하기 위해서 사용자는 필요한 데이터를 외부장치로 옮겨 운행 기록에 대한 트레이스(Trace), 텍스트(Text)로 변환하여 고장 및 운행 자료 분석을 하게 된다.
도 10은 ATC 장치의 운행 기록에 대한 예시로 트레이스 그래프(Trace Graph)로 속도, 시간, 거리 등에 대한 기록데이터를 운영자가 확인 가능하도록 구성된다.
도 11은 운행 트레이스 데이터(Trace Data)의 그래프(Graph)화면에 대한 텍스트(Text) 변환 값과 직접 그래프(Graph)로 현시할 수 없는 데이터를 텍스트(Text)로 기록한 예시로 운행 분석 및 고장 분석이 가능하도록 구성한다.
다음은, 종래 기술과 본 발명의 제안 기술의 차이점을 비교하여 나타낸 것이다.
본 발명은 차상 신호장치에 의한 차량 운행, 고장에 대한 관련 기록저장으로 운전장애에 대한 정확한 분석 및 조치가 가능하며, 주기적인 운행 데이터 분석을 통해 차량의 사전 예방정비로 안정적인 전동차 운용이 가능하다. 또한, 운행 기록상 승강장내 열차 정차시 실제 열차 진행 거리와 실제 남은 거리에 대해서 트레이스(Trace) 정보 기록을 통해서 정위치 정차 분석이 가능하고, 정위치 정차 에러 발생 가능성에 대한 사전 예방 조치가 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 전동차 운용 데이터 저장 시스템 및 그 방법은 열차종합제어장치(TCMS)에 기록되지 않는 ATC(ATP, ATO)의 운행 정보 및 고장 정보에 대한 내용을 운전자 표시 및 저장장치에 기록 저장함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
상술한 실시 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.
따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시 예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전동차, 열차 또는 차량
110 : ATO(Automatic Train Operation: 자동열차운전장치) 차상 장치
120 : ATP(Automatic Train Protection: 자동열차보호장치) 차상 장치
130 : TCMS(Train Control & Monitoring System: 열차종합제어장치)
140 : MTS(Magnetic Train Stop: 부정출발방지장치)
150 : HMI(Human Machine Interface: 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치)
151 : 전원부
152 : HMIDB(Human Machine Interface Din Bus) 보드
153 : PC 154 : HMI 화면
155 : 메모리
160 : IMU(Inductive Massage Transfer System)
170 : TWC(Train and Wayside Communication) 안테나
180 : ATP 안테나 190 : 바퀴
191 : 안전 브레이크(Safety Brake) 192 : 주행레일(Rail)
200 : 지상신호장치
210 : LZB(Continuous ATC: 지상열차제어장치)
220 : PSD(Platform Screen Door) 230 : 인터페이스 회로
240 : TWC 먹스(MUX) 250 : 궤도회로
260 : TWC 루프(Loop)
110 : ATO(Automatic Train Operation: 자동열차운전장치) 차상 장치
120 : ATP(Automatic Train Protection: 자동열차보호장치) 차상 장치
130 : TCMS(Train Control & Monitoring System: 열차종합제어장치)
140 : MTS(Magnetic Train Stop: 부정출발방지장치)
150 : HMI(Human Machine Interface: 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치)
151 : 전원부
152 : HMIDB(Human Machine Interface Din Bus) 보드
153 : PC 154 : HMI 화면
155 : 메모리
160 : IMU(Inductive Massage Transfer System)
170 : TWC(Train and Wayside Communication) 안테나
180 : ATP 안테나 190 : 바퀴
191 : 안전 브레이크(Safety Brake) 192 : 주행레일(Rail)
200 : 지상신호장치
210 : LZB(Continuous ATC: 지상열차제어장치)
220 : PSD(Platform Screen Door) 230 : 인터페이스 회로
240 : TWC 먹스(MUX) 250 : 궤도회로
260 : TWC 루프(Loop)
Claims (10)
- 지상 신호장치로부터 수신받은 운행데이터를 이용하여 열차 운행을 위한 데이터를 산출하는 연산을 수행하는 ATP와;
상기 ATP에서 수행된 데이터에 의해 속도를 자동 제어하고, 상기 ATP에 의한 현재 열차속도와 운행 정보 및 고장 정보에 대한 데이터를 전송하는 ATO; 및
상기 ATO로부터 수신받은 각종 데이터를 수집 및 분석하고 변환하는 HMIDB 보드와, 상기 HMIDB 보드로부터 수신받은 차량의 운행 정보 및 고장 정보를 HMI 화면에 실시간으로 현시하고 상기 지상 신호장치에 의한 운행 정보, 상기 차량의 운행 정보 및 고장 정보와 함께 메모리에 저장하는 PC와, 상기 HMIDB 보드와 상기 PC 및 HMI 화면에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI);
를 포함하고,
상기 PC는 RS-232 통신 방식을 이용하여 상기 HMIDB 보드로 TDR(Trace Data Request) 신호를 일정 주기마다 전송하여 트레이스(Trace) 데이터를 요구하고, 상기 HMIDB 보드는 상기 TDR 신호의 수신에 따라 TD(Trace Data) 신호를 상기 PC로 응답 전송하는 전동차 운용 데이터 저장 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)는:
차상 신호장치(ATC: ATP/ATO), MTS의 활성 상태를 포함한 장치 운용데이터와, 지상신호 데이터를 기반으로 한 속도제한 및 거리정보, ATP 제한속도, 실제 차상의 ATO를 포함한 운행 데이터와, 상기 차상 신호장치의 운전 모드, 출입문 제어 및 운전장애 상태 표시 정보를 화면에 실시간으로 현시 및 기록 저장하는 전동차 운용 데이터 저장 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 지상 신호장치로부터 수신받은 운행데이터는:
역간 거리, 정지점 거리, 제한속도, 다음 속도 및 출입문 정보를 포함하는 전동차 운용 데이터 저장 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 TDR 신호(프로토콜)는 시작(STX) 블록, 길이(Length) 블록, 트레이스(Trace) 종별코드 블록, 종료(ETX) 블록, 및 오류 체크 블록{BCC(Block Check Character)}을 포함하고,
상기 TD(Trace Data) 신호(프로토콜)는 시작(STX) 블록, 길이(Length) 블록, 트레이스(Trace) 종별코드 블록, 데이터(Data) 블록, 종료(ETX) 블록 및 오류 체크 블록{BCC(Block Check Character)}을 포함하며,
상기 TD 신호의 데이터 블록에는 시간, 권고 속도, 현재 속도, 정지점까지의 거리, 현재 진행거리, 남은 거리, ATC(ATP/ATO), MTS 장치정보, 출입문 상태, 열차 진입, 열차 출발, 열차번호, 역코드 및 열차운행 상태를 포함하는 전동차 운용 데이터 저장 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 PC는 상기 HMIDB 보드로부터 수신받은 데이터를 샘플링 시간에 의해 블록 단위로 메모리에 저장하고, 상기 메모리에 저장된 데이터는 블록의 단위 그룹을 건수로 처리하여 선입 선출(FIFO) 방식으로 저장하는 전동차 운용 데이터 저장 시스템.
- 지상 신호장치에서 열차운행 데이터를 전송하는 단계와;
차상 신호장치의 ATP에서 ATP 안테나를 통해 수신받은 상기 열차운행 데이터를 이용하여 열차 운행을 위한 데이터를 산출하는 연산을 수행하는 단계와;
상기 차상 신호장치의 ATO가 상기 ATP에서 수행된 데이터에 의해 속도를 자동 제어하고, 상기 ATP에 의한 현재 열차속도와 운행 정보 및 고장 정보에 대한 데이터를 전송하는 단계와;
상기 차상 신호장치의 차상 신호장치 운전자 표시 및 저장장치(HMI)의 HMIDB 보드가 상기 ATO로부터 수신받은 상기 데이터를 수집 및 분석하고 변환하는 단계와;
상기 HMI의 PC가 상기 변환된 데이터를 수신받아 HMI 화면에 실시간으로 현시하는 단계와;
상기 PC에서 상기 지상 신호장치에 의한 운행 정보와 상기 HMI 화면에 현시된 상기 데이터를 메모리에 저장하는 단계;
를 포함하고,
상기 PC는 RS-232 통신 방식을 이용하여 상기 HMIDB 보드로 TDR(Trace Data Request) 신호를 일정 주기마다 전송하여 트레이스(Trace) 데이터를 요구하고, 상기 HMIDB 보드는 상기 TDR 신호의 수신에 따라 TD(Trace Data) 신호를 상기 PC로 응답 전송하는 전동차 운용 데이터 저장 방법.
- 삭제
- 제 8 항에 있어서, 상기 전동차 운용 데이터 저장 방법은:
상기 메모리에 저장된 운행 및 고장 데이터를 통신망 또는 이동식 메모리를 통해 외부장치로 옮긴 후 운행 기록에 대한 트레이스(Trace) 그래프 및 텍스트(Text)로 변환하여 고장 및 운행 자료를 분석하는 전동차 운용 데이터 저장 방법.
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