KR20040006079A - 철도차량용 자동폐색제어시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철도차량용 자동폐색제어시스템에 관한 것으로서, 정거장에 설치되는 모니터링 콘솔과 계전기실에 설치되는 폐색제어랙과 폐색제어랙과 연결된 연동장치와 그리고, 상기 두 정거장 사이의 상행선 철도의 각 폐색구간마다 설치되는 폐색제어함과 그리고 하행선 철도의 각 폐색구간마다 설치되는 폐색제어함으로 구성된다. 그리고, 폐색제어함 각각은 신호기와 궤도회로장치와 연결된다. 또한, 건널목은 최인접 폐색제어함과 연결되어, 건널목의 정상작동 여부를 폐색제어함이 판단하게 된다.
Description
본 발명은 철도차량용 자동폐색제어시스템에 관한 것으로서, 특히 폐색신호기, 폐색궤도회로, ATS(Automatic Train Control System)장치를 제어 및 표시하도록 구성하고, 폐색신호기, 폐색궤도회로 및 건널목 보안장치 등의 동작상태 정보를 인접역에서 모니터링하여 철도차량의 철로상 운행상태를 제어할 수 있도록 해주는 철도차량용 자동폐색제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량 운행방식에는 폐색방식(閉塞)이 사용된다. 철도는 동일 선로상에서 열차가 운행되기 때문에 열차끼리 충돌 또는 추돌의 위험이 있다. 사고를 미연에 방지하고 열차운전의 안전을 기하기 위하여, 선로에 적당한 구간을 만들어 한 구간에 한 개의 열차만을 운전하도록 하고 있다. 그 구간을 폐색구간, 폐색을 해제하는 행위를 폐색취급이라 하고, 모든 절차와 방법을 통괄하여 폐색방식이라 한다.
여러 가지의 폐색 방식이 있는데, 한국철도에서 채용하고 있는 방식은 크게 상용(商用)폐색방식과 대용(代用)폐색방식의 2종으로 구분되고, 또 사고나 기타 부득이한 사용으로 폐색방식을 사용할 수 없을 때 쓰는 폐색준용법(閉塞準用法)이 있다.
상용폐색방식은, 한 구간에 고정 설치되어 평상시에 정상적으로 사용되는 폐색방식으로 자동폐색식, 연동(連動)폐색식, 통표(通票)폐색식, 쌍신(雙信)폐색식등이 있다. 그중에서, 중복선 운전구간에는 자동, 연동, 쌍신식이, 단선운전구간에는 자동,연동,통표식이 사용되고 있다.
대용폐색방식은, 폐색구간에 변동이 생기거나 일부 장치의 고장 등으로 상용폐색방식을 사용할 수 없게 되었을 때, 그 원인이 없어질 때까지 임시로 사용하는 폐색방식이다. 이 방식은 보안도(保安度)가 극히 낮으므로 사용시간은 최소한으로 줄여야만 한다. 한국철도에서 사용하는 대표적인 방식은 통신식과 지도 통신식이 있으며, 특별한 경우에 시행하는 지도식이 있다.
폐색준용법이란, 사고나 기타 특별한 사정으로 두 정거장 사이에 정상적인 폐색방식을 사용할 수 없을 때 시행하는 준(準)폐색방식이다. 이는 통상적으로 전화불통시 상대 정거장과 의사소통을 할 수 없을 때에 열차운전을 하는 경우로서, 격시법(隔時法)과 기도격시법이 있으며, 이것과 조금 성격이 다른 전령법(傳令法)도 있다.
이러한 폐색방식을 원활하게 운용하기 위해서는, 신호시스템이 필요하다. 철도에서 신호시스템이란, 신속한 인적·물적 수송시스템의 구축을 위하여 열차운전의 안전성과 효율성을 증대시키기 위한 설비를 말한다. 이러한 신호 제어 시스템은 열차의 운행효율을 향상시키고 열차의 안전운행 및 신호제어장치 전체를 원격 제어 및 감시하는 열차 집중 제어장치, 열차의 속도제어, 열차간의 안전거리 확보 및 궤도상의 열차 점유유무 검지 등을 수행하는 자동 열차 제어장치, 그리고 열차의 진로설정 및 열차의 안전운행을 최종적으로 책임지는 연동장치 등으로 크게 구분되어진다.
열차제어는 운행계획에 따라 열차의 운전을 안전하고 효율적으로 운행하기 위해 열차의 속도, 진로 및 건널목 등의 제어를 위한 각종 장치를 포함한다. 이와 같은 제어를 하기 위해서 가장 중요한 것은 열차의 속도 제어와 위치 검지에 있으며, 열차의 위치 검지는 궤도회로에 의해 검출된다. 최근에는 트랜스 폰더에 의해 지상자 통과 시 열차의 위치를 검지하는 방법이 사용되고 있으나 열차 간격과 전철기 전환 등의 제어에 필요한 열차 위치는 궤도회로 등의 지상센서에 의존하고 있다.
속도는 회전속도계를 사용하여 차상에서 차축을 통한 속도검출방식이 일반적으로 사용되지만 고정지점간을 열차가 통과시 지상에서 열차의 속도를 검출하는 방법이 일부의 ATS와 건널목 정시간 제어에 사용됨은 물론 차상에서 두 지점간의 통과시간을 측정하여 열차의 속도를 측정하는 방법 또한 사용된다.
제어정보 처리장치는 얼마 전까지만 해도 계전기로 구성된 제어장치로서 큰 용량의 지상장치가 설치되었다. 최근에는 마이크로 일렉트로닉의 발달로, ATC장치에 제동패턴의 발생 등 차상 제어 장치에서의 제어처리가 확대되어 가고 있고, 폐색구간 제어와 전철기의 연동기능 제어 등은 대부분 종래와 같이 지상장치에서 이루어지고 있다.
그러나, 이러한 신호시스템에서 각 장치간의 통신은 유선시스템으로 이루어지고 있다. 따라서, 만일 통신선에 문제가 발생하게 되면 원활한 철도교통의 관리가 이루어질 수가 없게 되어 사고의 위험이 상존하게 된다. 특히 기존에는 통신선을 단선을 사용하고 있는 관계로 항상 통신선로의 장애가 상존하고 있는 형편이다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존에 사용하고 있는 폐색제어시스템에서 발생할 수 있는 통신선로의 장애에 의한 사고의 위험을 확실히 방지할 수 있는 철도차량용 자동폐색제어시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 각 정거장에 설치되는 모니터링 콘솔과, 각 정거장 간의 상하행 철도를 따라 각 폐색구간마다 설치되는 폐색제어함과, 각 정거장의 계전기실에 설치되어 상기 모니터링 콘솔과 상기 폐색제어함과 연결되는 폐색제어랙으로 구성된다.
상기 철도의 각 폐색구간마다 설치되는 폐색제어함은, 자동폐색제어장치의 주요 기능을 수생하는 장치로서 전원모듈과, 정보전송모듈과, 입력모듈과, 출력모듈과, 중앙처리장치(CPU)모듈과, 궤도검지모듈을 포함하는 제어랙과 고압임펄스 궤도회로장치로 구성된다.
또한, 상기 폐색제어랙은 전원모듈과, 중앙처리장치모듈과, 입력모듈과, 출력모듈과 그리고 정보전송모듈로 구성되는 서브랙으로 구성된다.
또한, 상기 폐색제어함과 폐색제어랙 내의 각 모듈은 동일 구성의 2중계로 구성되고 또한 폐색제어함들 간과 폐색제어함과 폐색제어랙 간은 2중의 정보전송선으로 연결된다.
도 1은 본 발명의 철도차량요 자동폐색제어시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 폐색제어함의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 폐색제어함의 일부를 구성하는 중앙처리장치모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 폐색제어함의 일부를 구성하는 출력모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 5a는 고압임펄스 궤도회로장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 5b는 폐색제어함의 일부를 구성하는 궤도검지모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 폐색제어함의 일부를 구성하는 정보전송모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 1은 본 발명의 철도차량용 자동폐색제어시스템의 간략한 구성을 보여주는 도면이다.
본 발명의 철도차량용 자동폐색제어시스템은 정거장 A와 B에 설치되는 모니터링 콘솔(10, 10')과 계전기실에 설치되는 폐색제어랙(20, 20')과 폐색제어랙과 연결된 연동장치(30, 30')와 그리고, 상기 두 정거장 A와 B 사의 상행선 철도의 각 폐색구간마다 설치되는 폐색제어함(상1 ~ 상7)과 그리고 하행선 철도의 각 폐색구간마다 설치되는 폐색제어함(하1 ~ 하8)로 구성된다. 그리고, 폐색제어함 각각은 신호기(40)와 궤도회로장치(50)와 연결된다. 또한, 건널목(C)은 최인접 폐색제어함과 연결되어, 건널목의 정상작동 여부를 폐색제어함이 판단하게 된다. 일반적으로 철도차량의 폐색구간 제어는, 폐색제어함과 연결된 각종 센서장치를 통해 얻은 열차주행 정보를 폐색제어함에서 수집하여 주조정실이라 할 수 있는 각 정거장의 계전기실에 설치되는 폐색제어랙으로 전송하고, 이 폐색제어랙과 연결된 모니터링 콘솔을 통해 관리자가 열차주행 정보를 기초로 열차의 주행을 조정하도록 해준다.
도 2에 도시되어 있듯이, 상기 폐색제어함(상1 ~ 상7 및 하1 ~ 하8)각각은 폐색제어함의 운용을 위해 필요한 전원모듈(100)과, 각종 모듈들과 실시간으로 상호통신을 수행하여 제어하는 중앙처리장치(CPU)모듈(110)과, 궤도계전기의 상태, 공급전원부 및 모듈들의 동작상태(상용, 예비) 등을 입력받는 입력모듈(120)과, 폐색신호기 현시제어, ATS 제어 및 신호기램프의 단심검출과 함께 모듈의 동작상태에 대한 표시 등을 제어,감시하도록 해주는 출력모듈(130)과, 좌.우 양방향, 즉 좌,우 인접역에 정보를 전송하는 정보전송모듈(140)과, 궤도의 상태를 검지하는 궤도검지모듈(150)과, 여러 모듈들의 동작상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 해주는 모니터링 판넬(160)로 구성된다.
상기 중앙처리장치(CPU)모듈(110)은 각종 모듈 및 모니터링 판넬과 실시간으로 상호 통신을 수행하여 폐색제어함 전체를 제어하는 부분으로서, 그 구성은 도 2에 도시되어 있듯이, 마이크로프로세서(110-1)와, 중앙처리장치 모듈과 다른 각 모듈들과의 통신을 이한 RS-485변환기(110-2)와, 마이크로프로세서가 처리한 각종 데이터를 데이터베이스(DB)에 저장시키기 위한 RS-232C 변환기(110-3)와, 중앙처리장치모듈(110)에 프로그램을 내장하는 프로그램 ROM과, 임시저장장치인 RAM과, 전원 오프시에도 중앙처리장치모듈(110)이 감시한 이력들을 저장유지하는 블랙박스용 비휘발성 RAM인 NVRAM으로 구성된 메모리부(110-4)와, 마이크로프로세서가 처리한 각종 신호를 시각적 출력하기 위한 프로그램을 프로그래밍할 수 있는 프로그램 논리부(110-5)와, 프로그램 논리부에서 처리한 신호를 시각적으로 출력하는 LED부(110-6)과 그리고 중앙처리장치모듈(110)의 전체적인 동작상태를 진단하는 자기진단 기능을 가지는 감시계기부(110-7)로 구성된다. 이와 같이 구성된 중앙처리장치모듈은 동일 구성의 이중계로 구성되어 상용계와 예비계가 존재하고 또한 상기에서 설명한 것처럼 감시계기(watchdog)가 설치되기 때문에, 주기적으로 하드웨어와 소프트웨어를 검사하고, 만일 이상 상태가 발생하면 예비계로 절체하며 그 정보를 계전기실의 폐색제어랙(20, 20')으로 전송한다. 중앙처리장치모듈은 또한 전원 공급장치와, 입출력모듈, 궤도전압 감시모듈을 주기적으로 검사하여 이상 상태가 발생하는 모듈에 대해서는 예비계 및 안전측으로 동작을 절체하고 그 정보를 계전기실의 폐색제어랙으로 전송한다.
상기 입력모듈(120)은 궤도계전기의 상태, 공급전원부 및 각종 모듈들의 동작상태(상용, 예비) 등을 입력받는 모듈로서, 상용계와 예비계 각각 별도로 사용하는 구조로 동일한 입력을 공유하고 상용계 고장시 중앙처리장치(110)에 통신으로 고장 정보를 전달한다. 그러면, 중앙처리장치는 예비계로 제어주도권을 자동으로부여하여 정상적인 기능을 수행토록하며, 오동작 및 입력신호 실패시 모든 연동 프로그램은 장애시-안전(fail-safe) 원칙에 따라 수행되어 안전측으로 동작되도록 구성된다.
상기 출력모듈(130)은 폐색신호기 현시제어, ATS 제어 및 신호기램프의 단심검출과 함께 모듈들의 동작상태에 대한 표시 등을 제어 및 감시하는 기능을 하는데, 상용 및 예비 2중계로 구성되고 상용계 고장시 예비계로 무정지 자동절체되어 현장설비의 동작 및 기능에 이상이 없도록 해준다. 사용, 예비모듈 모두 장애시는 안전측으로 동작한다. 출력모듈은 시스템 기동시에 먼저 자기 진단을 실시한다. 이러한 진단은 ATS 제어용 계전기 코일 단선검출, 과부하 검지, 출력소자의 단선, 출력소자의 단락 및 감시계기(watchdog)에 의한 시스템 감시기능이 있다. 만일 검사시에 이상이 발견되면 모니터링 판넬 상의 LED로 표시하고 그 상태를 중앙처리장치(110)로 전송한다.
상기와 같은 출력모듈(130)은, 도 4에 도시되어 있듯이, ATS 제어용 계전기 코일 단선검출, 과부하 검지, 출력소자의 단선, 출력소자의 단락 등의 감시를 수행하는 검지부(130-1)와, 필요에 따라 출력에 필요한 기능 프로그램을 사용자가 입력할 수 있는 프로그램 논리부(130-2)와, 검지부가 감지한 내용을 시각적으로 출력해주는 출력 LED부(130-3)와, 프로그램 논리부가 프로그램에 따라 수신하여 전송하는 검지부의 신호를 중앙처리장치모듈(110)로 전송을 위해 처리하는 마이크로프로세서(130-4)와, 마이크로프로세서가 처리한 신호를 중앙처리장치모듈(110)로 전송을 위한 RS 485변환기(130-5)와, 그리고 출력모듈(130)을 과전류 및 과부하로부터 보호해주는 보호회로(130-6)와, 그리고 마이크로프로세서에 연결되어 자기진단 기능을 가지는 감시계기(130-7)로 구성된다.
상기 궤도검지모듈(150)은 고압임펄스 궤도회로장치(HVIT)(200)에 연결된다. 궤도회로장치는, 좌우의 레일을 차축으로 단락시켜 차량의 존재를 검지하는 회로로서, 레일을 적당한 구간으로 나누어 각 구간마다 차량의 유무를 검지하여 신호와 경보기 등을 제어하는 것이다. 그 기본회로는, 폐색구간 또는 건널목 제어구간 내에 열차가 들어오거나 재해 등으로 선로가 끊긴 경우에는 계전기까 떨어져서 적신호가 된다. 전화구간(電化區間)에서는 레일을 열차주행용 전류의 통로로서도 사용하므로 신호용과 구분하기 위하여 폐색구간의 경계에는 신호용으로 절연되고 주행용 전류는 통하도록 임피던스 본드(impedance bond)를 설치하는 외에 신호용 주파수를 주행전류의 주파수와 다르게 하여 정확성을 기한다.
도 5a에 도시되어 있듯이, 고압임펄스 궤도회로장치는 전압안전기(210)와, 신호용 전류를 송신하는 송신기(220)와, 송전측 임피던스 본드(230-1)와 수신측, 측 착전 임피던스 본드(230-2)와, 신호를 수신하는 수신기(240)와, 그리고 궤도계전기(250)로 구성된다. 송신기(220)에서 열차주행용 전류와는 상이한 주파수를 가지는 신호를 송신하게 되면 수신기(240)에서는 상기 신호를 수신하게 되는데, 만일열차가 궤도 회로장치 위를 지나가게 되면, 궤도와 접촉하는 열차의 차량바퀴로 인해 상기 신호에 변화가 일어나게 되어 열차가 존재하는 것으로 판단할 수 있게 된다. 또한 궤도에 문제가 발생하게 되면, 즉 궤도가 끊어지게 되는 경우가 발생하게 되더라도 상기 신호에 변화가 일어나게 되어 궤도의 이상을 알 수 있게 되므로 궤도 이상에 의한 열차사고를 방지할 수 있게 된다.
따라서, 상기 궤도검지모듈(150)은 고압임펄스 궤도회로장치(HVIT)(200)의 송수신 전압레벨과 신호기 램프 주.부심 단자전압 및 ATS 단자전압을 실시간으로 검지하여 이를 중앙처리장치(110)로 전송하는 기능을 한다. 상기 궤도검지모듈은 2중계로 구성되고, 상용계 고장시 예비계로 무순단 자동 절체되어 궤도검지 기능에 이상이 없도록 한다.
또한, 궤도검지모듈에는 고장검지 및 자기진단기능을 가진다. 궤도검지 기능에는 감시계시(watchdog)가 내장되어 있어서 외부 낙뢰 등으로 하드웨어에 이상이 발생하면 자동적으로 리셋되고, 부품의 파손이 없을 시에는 정상가동한다. 만일 규정된 시간(약 20ms)내에 중앙처리장치모듈로 정보가 전송되지 않으면 중앙처리장치모듈은 궤도검지모듈의 고장으로 판단하여 예비계의 절환이 이루어지게 된다. 또한 예비계에서도 이상이 발생한다면, 즉시 안전측 동작을 수행하여 열차차량 사고를 방지하게 된다.
상기에서 설명한 기능들을 위해, 도 5b에 도시되어 있듯이, 궤도검지모듈(150)은, 고압 임펄스 궤도회로(200)로부터의 임펄스 전류가 변환된 고전압을 파형 변환없이 분할하여 적절한 크기로 내리는 전압분압기(150-1)와, 상기 전압분압기를 통과한 전압에서 마루전압(피크전압)을 검출하는 피크전압 검출기(150-2)와, 피크전압 검출기 검출한 피크전압들을 다중화 처리하는 멀티플렉서(MUX)(150-3)와, 멀티플렉서에서 출력되어 도시되지 않은 소정의 회로(예컨대 증폭기 등)를 거친 아날로그 신호를 디지탈로 변환해주는 아날로그/디지탈 변환기(150-4)와, 변환기를 거친 신호를 처리하여 궤도를 열차가 점유하고 있는 판단하는 마이크로프로세서(150-5)와, 궤도검지모듈(150)의 전체적인 동작을 제어하는데 필요한 프로그램을 내장하는 프로그램 ROM과 마이크로프로세서가 처리한 결과를 저장하는 SRAM 및 플래쉬 메모리 등으로 구성된 메모리부(150-7)와, 궤도검지모듈(150)의 기능을 자체 진단하는 감시계기(156-6)와, 마이크로프로세서가 처리한 결과를 중앙처리장치모듈(110)으로 전송해주는 RS-485변환기(150-8)와, 회로전체를 보호해주는 보호회로(150-7)로 구성된다.
정보전송모듈(140)은 역간 상,하행선 폐색신호기 및 궤도회로 상태정보, 폐색신호기의 현시상태 및 단심검출정보, 궤도회로의 차량점유정보, 폐색궤도회로 송.수신 전압레벨정보, 건널목 기능검지 정보, 폐색신호기 및 ATS 단자전압정보, 폐색제어함별 전원사용상태정보, 폐색제어함 운용상태정보 및 실시간 장치별 고장정보 등을 좌우 양방향으로, 즉 좌우 인접역의 계전기실에 있는 폐색제어랙으로 전송하여, 각 역에서 현장설비의 동작상태를 감시, 비교, 분석, 경고 및 출력 등을 할 수 있도록 해준다.
도 6은 정보전송모듈(140)의 개략적인 구성을 블록도로 보여주는 도면이다. 정보전송모듈(140)은, RS-485 변환기(140-1)와, 마이크로프로세서(140-2)와, 프로그램 메모리부(140-3)과, 3채널 RSC 232C 통신포트(140-4)와, 레벨 매칭기(140-5)와, 그리고 송수신 채널(140-6)들로 구성된다.
RS485 변환기(140-1)는 폐색제어함들 각각 내의 중앙처리장치모듈(100)들과의 통신을 위한 것이고, 마이크로프로세서(140-2)는 정보전송모듈(140)의 전체적인 동작을 제어하며, 프로그램 메모리부(140-3)는 정보전송모듈의 전체적인 제어에 필요한 프로그램을 내장하며, 3채널 RSC 232C 통신포트(140-4)는 폐색제어함 인접의 건널목과 다른 폐색제어함과 그리고 계전기실의 폐색제어랙과의 통신을 위한 것이며, 레벨 매칭기(140-5)는 정보전송모듈의 전송속도를 정합시키기 위한 것이다.
이상에서 폐색제어함의 구성과, 폐색제어함을 구성하는 각 모듈의 구성에 대해 설명하였다. 그러나, 도면에서는 하나의 장치로 설명하였지만, 상기에서도 설명하였듯이 폐색제어함의 각 모듈의 2중계로 구성된다. 즉, 중앙처리장치모듈(110)의 경우에는 2개의 CPU로 구성되어, 하나는 항상 동작하는 상용계로서 사용되고 다른 하나는 상용계로 사용되는 하나의 CPU가 고장이 나게되면 그 임무를 인계받아 폐색제어함의 동작을 정상적으로 기능케하는 예비계로서 사용된다. 또한 정보전송모듈 (140) 또한, 도 2에서는 하나만을 도시하였지만, 이 또한 2개로 구성된 2중계로 구성되어, 하나는 항상 동작하는 상용계로 사용되고 다른 하나는 상용계로 사용되는 상기 하나의 고장시에 그 임무를 인계받아 동작하는 예비계로서 사용된다. 또한 전보전송모듈이 사용하는 전송선 또한 2개의 회선으로 구성되는 2중계로 이루어지므로, 하나의 회선에 문제가 발생하여 원활한 정보전송이 이루어지지 않게 되면 자동으로 다른 하나의 회선을 통해 통신이 이루어지게 된다. 따라서, 2개의 정보전송모듈과 2개의 통신선으로 폐색제어함 및 각 정거장의 계전기실의 폐색제어랙과 통신이 이루어지기 때문에 통신에러로 인한 문제가 발생할 확률이 기존의 것에 비하면 거의 없다고 할 수 있다.
상기에서 설명한 중앙처리장치모듈(110)과 정보전송모듈(140) 이외에 다른 모듈들도 2중계로 구성되어, 모듈의 에러로 인한 페색제어함의 비정상적인 동작을 방지할 수 있게 되어, 폐색제어함의 비정상적인 동작으로 인한 열차차량의 사고를 방지할 수 있게 된다.
상기와 같은 폐색제어랙에 취득한 각 종 정보들은 정거장의 계전기실에 있는 폐색제어랙(20, 20')으로 각각 전송되어, 폐색제어랙과 연결된 모니터링 콘솔을 통해 운영자가 감시할 수 있도록 해준다. 상기 폐색제어랙은 전원모듈과, 중앙처리장치모듈과, 입출력모듈과 정보전송모듈로 구성되고, 각 모듈의 구성은 상기에서 설명한 폐색제어함과 거의 유사하게 이루어지므로, 별도로 도면으로 도시하지 않는다.
상기 폐색제어랙(20, 20')은 연동장치(30, 30')에 현장 폐색제어함의 궤도점유정보, 고장정보 등을 디지탈 출력으로 전달하고 장내 신호기의 정보를 입수하여 전방에 있는 폐색제어함에 전송한다. 이때 통신은 RS-485방식으로 이루어지고 또한 상기 폐색제어함과 동일하게 상용 및 예비계의 2중계로 구성되어 상용계의 고장시에 예비계의 무정지 자동절체되게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 철도차량용 자동폐색제어시스템을 구성하는 폐색제어함과 폐색제어랙의 각 모듈과 정보전송선을 상용계와 예비계의 2중계로 구성함으로써, 하나의 모듈에 고장이 발생하게 되면 동일 구성의 다른 하나의 모듈로 모든 동작이 자동절체되게 되고 또한 정보전송선도 상용계와 예비계로 구성되어 있기 때문에, 하나의 정보전송선에 단락이 생겨 통신이 불가능하게 되는 경우에 예비계로 즉시 자동절체된다. 따라서, 각 폐색제어함과 폐색제어랙과 연결되어 있는 신호등과 ATS장치들과 그리고 궤도검지회로와의 안전한 통신이 보장되고 또한 폐색제어함과 폐색제어랙의 자체의 안전성이 보장되기 때문에, 기기장치의 고장으로 인한 대형 철도차량사고를 확실하게 방지할 수 있게 되는 효과가 있게 된다. 또한, 폐색제어함과 폐색제어랙을 구성하는 각 종 기기장치들은 모듈로 구성되기 때문에 유지보수가 편리하게 이루어질 수 있다는 효과도 있게 된다.
Claims (7)
- 각각의 정거장 설치되는 모니터링 콘솔(10, 10')과 계전기실에 설치되는 폐색제어랙(20, 20')과 폐색제어랙과 연결된 연동장치(30, 30')와 그리고, 정거장들 사이의 상행선 철도의 각 폐색구간마다 설치되는 폐색제어함(상1 ~ 상7)과 그리고 하행선 철도의 각 폐색구간마다 설치되는 폐색제어함(하1 ~ 하8)로 구성되며, 폐색제어함 각각은 신호기(40)와 궤도회로장치(50)와 연결되고, 건널목(C)은 최인접 폐색제어함과 연결되어 건널목의 정상작동 여부를 폐색제어함이 판단하게 되도록 구성된 철도차량용 폐색제어시스템에 있어서, 상기 폐색제어함 각각은폐색제어함의 운용을 위해 필요한 전원모듈(100)과, 각종 모듈들과 실시간으로 상호통신을 수행하여 제어하는 중앙처리장치(CPU)모듈(110)과,궤도계전기의 상태, 공급전원부 및 모듈들의 동작상태(상용, 예비) 등을 입력받는 입력모듈(120)과,폐색신호기 현시제어, ATS 제어 및 신호기램프의 단심검출과 함께 모듈의 동작상태에 대한 표시 등을 제어,감시하도록 해주는 출력모듈(130)과,좌.우 양방향, 즉 좌,우 인접역에 정보를 전송하는 정보전송모듈(140)과,궤도의 상태를 검지하는 궤도검지모듈(150)과,여러 모듈들의 동작상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 해주는 모니터링 판넬(160)로 구성되며,폐색제어함의 각 모듈은 상용계와 예비계로 이루어진 동일 구성의 2중계로구성되어, 상용계 모듈에 비정상적인 동작 또는 에러가 발생할 시에 상용계 모듈의 동작이 예비계로 자동절체되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자동폐색제어시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 중앙처리장모듈(110)은,마이크로프로세서(110-1)와,중앙처리장치모듈과 다른 각 모듈들과의 통신을 위한 RS-485변환기(110-2)와,마이크로프로세서가 처리한 각종 데이터를 데이터베이스(DB)에 저장시키기 위한 RS-232C 변환기(110-3)와,중앙처리장치모듈(110)에 필요한 프로그램을 내장하는 프로그램 ROM과, 임시저장장치인 RAM과, 전원 오프시에도 중앙처리장치모듈(110)이 감시한 이력들을 저장유지하는 블랙박스용 비휘발성 RAM인 NVRAM으로 구성된 메모리부(110-4)와,마이크로프로세서가 처리한 각종 신호를 시각적 출력하기 위한 프로그램을 프로그래밍할 수 있는 프로그램 논리부(110-5)와, 프로그램 논리부에서 처리한 신호를 시각적으로 출력하는 LED부(110-6)과,그리고 중앙처리장치모듈(110)의 전체적인 동작상태를 진단하는 자기진단 기능을 가지는 감시계기부(110-7)로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자동폐색제어시스템.
- 제2항에 있어서, 중앙처리장치모듈은 동일 구성의 이중계로 구성되어 상용계와 예비계가 존재하고 또한 감시계기(110-7)를 통해 주기적으로 중앙처리장치모듈의 하드웨어와 소프트웨어를 검사하여, 만일 이상 상태가 발생하면 예비계로 절체하며 그 정보를 계전기실의 폐색제어랙(20, 20')으로 전송하며, 중앙처리장치모듈은 또한 전원모듈(100)과, 입출력모듈(120, 130), 궤도검지모듈(150)을 주기적으로 검사하여 이상 상태가 발생하는 모듈에 대해서는 예비계 및 안전측으로 동작을 절체하고 그 정보를 계전기실의 폐색제어랙으로 전송하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자동폐색제어시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 출력모듈(130)은 ATS 제어용 계전기 코일 단선검출, 과부하 검지, 출력소자의 단선, 출력소자의 단락 등의 감시를 수행하는 검지부(130-1)와,필요에 따라 출력모듈에 필요한 기능 프로그램을 사용자가 입력할 수 있는 프로그램 논리부(130-2)와,검지부가 감지한 내용을 시각적으로 출력해주는 출력 LED부(130-3)와,프로그램 논리부가 수신하여 전송하는 검지부의 신호를 중앙처리장치모듈 (110)로 전송을 위해 처리하는 마이크로프로세서 (130-4)와,마이크로프로세서가 처리한 신호를 중앙처리장치모듈(110)로 전송을 위한 RS 485변환기(130-5)와,그리고 출력모듈(130)을 과전류 및 과부하로부터 보호해주는 보호회로(130-6)와,그리고 마이크로프로세서에 연결되어 자기진단 기능을 가지는 감시계기(130-7)로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자동폐색제어시스템.
- 제1항에 있어서, 정보전송모듈은,폐색제어함들 각각 내의 중앙처리장치모듈(100)과의 통신을 위한 RS485 변환기(140-1)와,정보전송모듈의 전체적인 동작을 제어하는 마이크로프로세서(140-2)와,정보전송모듈의 전체적인 제어에 필요한 프로그램을 내장하는 프로그램 메모리부(140-3)와,폐색제어함에 인접한 건널목과 다른 폐색제어함과 그리고 계전기실의 폐색제어랙(20, 20')과의 통신을 위한 3채널 RSC 232C 통신포트(140-4)와,정보전송모듈의 전송속도를 정합시키기 위한 레벨 매칭기(140-5)로 구성되어,상,하행선 폐색신호기 및 궤도회로 상태정보, 폐색신호기의 현시상태 및 단심검출정보, 궤도회로의 차량점유정보, 폐색궤도회로 송.수신 전압레벨정보, 건널목 기능검지 정보, 폐색신호기 및 ATS 단자전압정보, 폐색제어함별 전원사용상태정보, 폐색제어함 운용상태정보 및 실시간 장치별 고장정보 등을 좌우 양방향으로, 즉 좌우 인접역의 계전기실에 있는 폐색제어랙으로 전송하여, 각 역에서 현장설비의 동작상태를 감시, 비교, 분석, 경고 및 출력 등을 할 수 있도록 해주는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자동폐색제어시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 궤도검지모듈(150)은,고압 임펄스 궤도회로(200)로부터의 임펄스 전류가 변환된 고전압을 파형 변환없이 분할하여 적절한 크기로 내리는 전압분압기(150-1)와,상기 전압분압기를 통과한 전압에서 마루전압(피크전압)을 검출하는 피크전압 검출기(150-2)와,피크전압 검출기 검출한 피크전압들을 다중화 처리하는 멀티플렉서(MUX)(150-3)와,멀티플렉서에서 출력되어 증폭기 등의 회로를 거친 아날로그 신호를 디지탈로 변환해주는 아날로그/디지탈 변환기(150-4)와,변환기를 거친 신호를 처리하여 궤도를 열차가 점유하고 있는 판단하는 마이크로프로세서(150-5)와,궤도검지모듈(150)의 전체적인 동작을 제어하는데 필요한 프로그램을 내장하는 프로그램 ROM과 마이크로프로세서가 처리한 결과를 저장하는 SRAM 및 플래쉬 메모리 등으로 구성된 메모리부(150-7)와,궤도검지모듈(150)의 기능을 자체 진단하는 감시계기(156-6)와,마이크로프로세서가 처리한 결과를 중앙처리장치모듈(110)으로 전송해주는 RS-485변환기(150-8)와,회로전체를 보호해주는 보호회로(150-7)로 구성되어, 폐색구간 내의 철로를철도차량이 점유하고 있는지를 판단하여 철도차량이 철로를 점유하고 있는 경우에는 이를 신호등을 통해 표시하고, 하나의 철도차량이 철로를 첨유하고 있는 상태에서 다른 철도차량이 진입하는 경우에는 ATS가 장치가 가동하여 진입 차량을 정지시키게 되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자동폐색제어시스템.
- 제1항에 있어서, 폐색제어함들 각각 사이와, 폐색제어함과 폐색제어랙 사이와 그리고 건널목과 건널목에 최인접한 폐색제어함들 사이의 정보전송선은 상용계 및 예비계의 이중계로 구성되어, 상용계에 에러가 발생하게 되면 자동으로 예비계로 절체되어 예비계가 그 정보전송임무를 인계받아 정보전송을 정상적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자동폐색제어시스템.
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