KR100730388B1 - 선로변 통합제어장치 - Google Patents

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Abstract

본원발명은 ABS(자동폐색제어장치)와 ATP 차상신호시스템의 지상장치인 LEU(선로변 전자유니트)를 하나로 통합하여 구성한 선로변 통합제어장치(LICS)에 관한 것이다.
이를 보다 자세히 설명하면,
본원발명은 계전기로직에 의해 아날로그 방식으로 제어되고 있는 기존의 ABS(자동폐색제어장치)의 제어기능을 CPU 및 모뎀에 의해 디지털 전자제어방식으로 제어할 수 있도록 하는 한편,
ATP 차상신호시스템의 지상장치로서 역간에 설치되어 열차제어정보를 차상으로 전송하는 ATP 차상신호시스템의 LEU(선로변 전자유니트)를 모듈화한 후, 이를 ABS(자동폐색제어장치)와 하나로 통합하여 하나의 선로변 통합제어장치(LICS)로 구성함으로서,
장치의 구성을 단순화하여 제품의 제조원가를 절감하고, 장치의 유지보수를 편리하게 하는 한편, 두 장치의 통합에 의해 제품의 기능을 다기능화하여 원격집중감시를 가능하게 하고 장치의 동작상태를 상시 기록하여 저장할 수 있도록 함으로서 장애의 분석 및 예방을 가능하게 하기 위한 선로변 통합제어장치(LICS)에 관한 것이다.
자동폐색제어장치, ATP, 차상신호시스템, LEU, 선로변 통합제어장치, 모뎀, 장애, 분석, 예측

Description

선로변 통합제어장치 { LICS : Lineside Integrated Control System }
도 1은 종래의 자동폐색제어장치와 선로변 전자유니트의 구성도
도 2는 본원발명에 선로변 통합제어장치의 구성도
도 3은 본원발명에 선로변 통합제어장치의 동작 흐름도
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10 : ABS(자동폐색제어장치) 11 : 궤도회로검지부
12 : 계전기 로직 13 : ATS 제어부
14 : 램프검지부 15 : 주파수송신부
16 : 전원부
20 : LEU(선로변 전자유니트) 21 : 발리스 드라이브
22 : 램프검지부 23 : 전원부
300 : 선로변통합제어장치 310 : 궤도회로검지부
313 : ATS 제어부 314 : 램프검지부
320 : 발리스제어부 330 : 제어부
340 : 모니터링부 350 : 모뎀
360 : 전원부 400 : 열차
500 : ATS지상장치 550 : CR Box
600 : 가변정보 전송장치 700 : 신호기
<기술 분야>
본원발명은 ABS(자동폐색제어장치)와 ATP 차상신호시스템의 지상장치인 LEU(선로변 전자유니트)를 하나로 통합하여 구성한 선로변 통합제어장치(LICS)에 관한 것이다.
이를 보다 자세히 설명하면,
본원발명은 계전기로직에 의해 아날로그 방식으로 제어되고 있는 기존의 ABS(자동폐색제어장치)의 제어기능을 CPU 및 모뎀에 의해 디지털 전자제어방식으로 제어할 수 있도록 하는 한편,
ATP 차상신호시스템의 지상장치로서 역간에 설치되어 열차제어정보를 차상으로 전송하는 ATP 차상신호시스템의 LEU(선로변 전자유니트)를 모듈화한 후, 이를 ABS(자동폐색제어장치)와 하나로 통합하여 하나의 선로변 통합제어장치(LICS)로 구성함으로서,
장치의 구성을 단순화하여 제품의 제조원가를 절감하고, 장치의 유지보수를 편리하게 하는 한편, 두 장치의 통합에 의해 제품의 기능을 다기능화하여 원격집중감시를 가능하게 하고 장치의 동작상태를 상시 기록하여 저장할 수 있도록 함으로서 장애의 분석 및 예방을 가능하게 하기 위한 선로변 통합제어장치(LICS)에 관한 것이다.
<발명의 기술적 배경>
철도를 운행하는 열차의 신속하고 안전한 운행을 위해서는 다양한 제어장치들이 설치되어 운용되고 있다. 또한 철도를 이용한 교통수요의 증가와 함께 철로를 운행하는 열차의 운행회수가 급증함에 따라 열차의 고밀도 운행을 가능하게 하는 보다 정확한 제어기술이 끊임없이 요구되고 있다. 이러한 기술적 수요에 부응하여 날로 새로운 신호 및 열차제어기술이 개발되고 있고 개발된 기술은 즉시적으로 현장에 설치되어 열차의 제어에 이용되고 있다.
상기한 바와 같이 열차를 신속하고 안전하며 고밀도 운행이 가능하도록 열차를 제어하기 위한 신호제어장치로서 자동폐색제어장치(ABS), 궤도회로제어장치, 선로전환장치, 연동제어장치, 건널목 보안장치, 열차자동제어장치(ATC, ATO, ATP, ATS, MBS) 등 수 많은 제어장치가 있다.
본원발명은 상기 제어장치 중 자동폐색장치(ABS ; Automatic block system) 와 열차자동제어장치 중 ATP(Automatic train protection)에 관한 것이다.
자동폐색제어장치(ABS)는 역과 역 사이(혹은 선로)를 다수의 폐색구간으로 분할하고 각 폐색구간별로 궤도회로를 이용하여 폐색신호기를 자동으로 제어함으로서 열차의 운행 밀도를 높일 수 있도록 하는 제어장치이다.
또한 ATP(Automatic train protection)는 열차운행에 대한 제어를 차상에서 자동으로 실행할 수 있도록 하는 차상신호방식의 열차자동제어장치로서, 열차를 안전하게 고속, 고밀도로 운행하기 위하여 지상의 신호정보를 차상에서 안테나로 수신하고, 거리간격법에 의해 제동목표거리를 차상의 컴퓨터가 자동으로 연산하여 열차의 운행속도를 결정하기 때문에 안전성을 최대한 확보하면서 열차의 운행속도를 극대화할 수 있는 열차자동제어장치이다.
한편 상기 ATP(Automatic train protection) 시스템에는 지상의 신호정보를 차상으로 전송하기 위한 지상정보전송장치(LEU)가 필요하며, 상기 LEU는 대부분 상기 자동폐색장치(ABS)의 옆에 설치되어 열차의 제어에 필요한 현장의 정보를 안테나를 통해 차상으로 전송한다.
상기 같은 기능을 수행하는 ABS와 LEU는 폐색구간을 기점으로 대부분의 제어가 이루어지기 때문에 대체로 같은 장소에 설치되는 것이 보통이며, 또한 동일한 신호정보(즉 폐색구간에서의 램프의 신호정보)에 의해 제어된다는 공통점이 있다.
<발명이 속하는 기술분야의 종래 기술>
그러나 현재 사용되고 있는 상기 ABS와 LEU는 도1에서 보는 바와 같이 동일한 장소에서 동일한 열차의 신호정보(램프신호정보)에 의해 열차를 제어하고 있음에도 불구하고 각각 별개의 시스템으로 분리되어 설치되어 있는 관계로 동일한 정보를 각각 별개로 나누어 송수신하여 이를 신호처리한 후 열차를 제어하고 있다.
따라서 종래의 ABS와 LEU에서는 램프검지부나 전원부 등과 같이 중복설치된 부품이 증가함에 따라 전체적인 제품의 제조 원가가 높아질 뿐만 아니라, 이를 유지 보수하는데도 많은 인력과 시간과 비용을 투자해야 하는 등 많은 문제가 있었다.
또한 제품을 구성하는 전체적인 부품 및 구성품이 증가함에 따라 그에 비례해서 장애의 발생 빈도도 증가하고, 일단 발생된 장애의 복구도 늦어지는 문제가 있었다.
더구나 종래의 ABS의 제어는 수많은 계전기로 구성되는 계전기로직에 의해 이루어지는 아나로그 방식이기 때문에 장치의 규모도 대단히 클 뿐만 아니라 고장의 발생도 잦고 아울러 이를 유지 보수하는데도 많은 어려움이 따랐다.
본원발명은 상기와 같은 목적을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
본원발명은 ABS와 LEU의 구성을 하나로 통합하여 하나의 선로변 통합제어장치(LICS)를 구성하고, 상기 통합된 선로변 통합제어장치(LICS)에 의해 ABS(자동폐색장치)의 제어기능과 LEU(선로변 전자유니트)의 제어기능을 동시에 수행할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또한 본원발명은 계전기로직에 의해 수행되던 종래의 ATS제어부와 램프검지부의 기능을 CPU로 대체하여 수행토록 함으로서 종래의 아나로그 방식에 의해 진행되던 ATS제어와 램프검지 기능을 디지털화함으로서 ABS 와 LEU의 기술적(전자회로적) 통합을 가능하게 하는 한편, 상기 ABS의 CPU에 의해 LEU의 제어기능을 동시에 수행할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또 본원발명은 상기와 같은 ABS의 디지털화로 인하여 ABS와 LEU의 기술적 통합이 가능해짐에 따라 두 장치에 공동으로 사용되는 램프검지부의 구성을 하나로 통합할 수 있게 됨으로서, 장치 내에서의 구성요소의 중복을 피하여 장치의 구성을 단순화하는 한편, 두 장치의 기능의 통합 및 디지털화에 따라 장치의 동작상황을 수시로 기록하고 분석할 수 있도록 함으로서 장치의 성능이 한층 업그레이드될 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.
또 본원발명은 ABS의 전원부와 LEU의 전원부를 하나로 통합하여 하나의 전원부에서 두 시스템의 제어전원이 공급될 수 있도록 함으로서 장치의 부품을 줄이고 구조를 단순화함과 동시에 소비전력을 획기적으로 절감할 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본원발명은 선로변에 분리되어 설치되어 있는 ABS와 LEU의 기구함을 하나로 통합하여 하나의 기구함에 설치될 수 있도록 함으로서 선로변에 설치되는 각종 기구함의 수를 줄이고 유지보수를 편리하게 함을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적으로 수행하기 위한 본원발명의 구성을 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본원발명의 구성은,
장치 전체의 기능을 총괄하여 제어하는 한편, 궤도회로의 검지조건과 각종 입력정보(신호기의 상태정보, 좌우인접역으로부터의 수신되는 정보, 인접선로변 통합제어장치로부터 수신되는 인접폐색구간의 정보 등)를 수신하여 분석·가공한 후 이를 각종 출력모듈(발리스제어부, ATS 제어부, 램프검지부 등) 및 모뎀을 통해 출력하여 외부로 제공하는 제어부(330)와;
궤도회로의 상태를 점검하여 선로상에 열차(400)가 있는 지 여부를 점검하는 궤도회로검지부(310)와;
현재의 신호현시상태 및 프로그래밍된 각종 정보들을 가변정보 전송장치(600)를 통해 열차에 있는 차상장치로 전송하는 발리스제어부(320)와;
상기 제어부(330) 모듈과 연결되어 시스템의 제어 및 동작상태 정보를 표출하여 신호현시 패턴을 점검할 수 있도록 함과 동시에 표출된 정보를 이용하여 자기진단기능을 수행할 수 있도록 하는 모니터링부(340)와;
현재의 신호현시상태정보를 검지하고 이를 분석·가공한 후, 이를 CRBOX(제어계전기박스)(550)를 거쳐 ATS지상장치(500)로 출력하여 ATS를 제어하는 ATS 제어부(313)와;
현장의 폐색구간에 설치된 신호기의 현시상태를 검지하는 램프검지부(314)와;
2중계로 구성되며, 제어부(330)의 지시에 따라 좌·우의 인접역 및 전·후방의 다른 선로변 통합제어장치(LICS)와의 통신기능을 수행하는 모뎀(360)과;
본장치 및 각 모듈의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부(360)로;
구성됨을 특징으로 한다.
상기 구성은 반드시 시스템을 이중화하여 2중계로 구성함으로서 일부 장치에서 고장이 발생하더라도 즉각 정상적인 장치로 전환되도록 하여 시스템이 항상 정상적으로 동작될 수 있도록 구성한다. 이중계의 구성은 일반적인 이중계 구성방식에 따른다.
상기와 같이 구성된 본원발명의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
열차(400)가 자동열차정지(ATS : Automatic train stop) 모드로 운행되고 있을 경우, 궤도회로로부터 궤도회로검지부(310)로 열차의 유무에 대한 정보가 수신되고, 신호기(700)로부터 신호기의 상태정보가 램프검지부(314)로입력되며, ATS 제어부(313)를 통해 신호현시상태정보를 CRBOX(제어계전기박스)(550)를 거쳐 ATS지상장치(500)로 출력하여 ATS를 제어하고, 좌우의 인접 역과 인접된 전·후방의 선로변 통합제어장치(LICS)로부터 열차의 운행과 관련된 각종 입·출력조건들이 모뎀(350)을 통해 송·수신된다.
한편 상기 수신된 정보는 제어부(330)에 의해 수집·분석되어 가공되고, 상기 가공된 정보, 즉 현재의 ABS 구간의 신호정보 및 열차의 운행과 관련된 정보는 모뎀(350)을 통해 좌우의 인접 역 및 인접된 전·후방의 선로변 통합제어장치(LICS)로 전송한다.
또한 열차가 자동열차방호(ATP) 모드로 운전될 경우, 제어부(330)는 상기와 같이 수신되어 가공된 정보, 즉 신호기의 신호현시상태 및 프로그램밍된 각종 정보들을 발리스제어부(320)를 통해 가변정보 전송장치(600)를 거쳐서 차상장치로 전송한다.
이후 상기 신호는 차상안테나를 통해 차상장치로 수신되며, 이 신호를 수신 한 차상컴퓨터는 수신된 신호(정보)를 분석한 후, 자동으로 최적의 열차 제동거리를 계산하여 상황에 맞는 최고의 열차속도를 산출하면서 최상의 조건하에서 열차가 안전하고 신속하게 운행될 수 있도록 열차의 방호운전을 제어한다.
상기 자동열차정지(ATS : Automatic train stop)는 열차가 현재의 신호조건에 따라 미리 주어진 열차의 속도에 맞추어 운행하지 않고 이를 초과하여 운행하거나 무시하여 운행할 경우 이를 기관사에게 알려 경보하는 한편, 미리 정해진 시간동안 기관사가 후속조치를 하지 않으면 열차를 자동으로 정지시키는 장치를 말한다.
여기에서 모뎀(350)에 의해 인접 역과 인접된 전후방의 선로변 통합제어장치(LICS)와 송수신하는 정보의 구체적인 내용은 다음과 같다.
1) 역간의 상·하선 폐색신호기 및 궤도회로 상태
2) 폐색신호기의 현시상태 및 단심검지 상태
3) 궤도회로 점유정보
4) 폐색궤도회로 송·수신 전압레벨
5) 인접 건널목 기능검지 정보
6) 폐색신호기 및 ATS 단자전압
7) 각 장치별 공급전원 사용상태
8) 각 장치별 운용상태
9) 실시간 장치별 고장상태
10) 기타 지상정보 및 그 외 상태정보
상기 동작에 항상 Fail-safe원칙(안전성의 판단에 혼란이 있을 경우 항상 안전측으로 동작되도록 하는 원칙)이 적용되도록 함에는 이론의 여지가 없다.
또한 상기 장치 및 구성별 모듈에 공급되는 전원은 전원부(360)에서 상용전원을 공급받아 이를 모듈별로 필요한 전원으로 변환하여 공급한다.
이와 동시에 제어부(330)는 입력정보과 출력정보를 모니터링부(340)로 출력하여 사용자가 이를 관측할 수 있도록 외부로 출력한다. 또한 사용자는 정기점검 혹은 수시점검시 상기 모니터링부(340)를 통해 출력되는 정보를 관찰하고 장치의 현재 동작상태와 고장여부를 점검하며, 또한 출력된 정보를 기초로 하여 이를 분석하고, 분석결과를 토대로 향후 발생이 예측되는 고장을 사전에 발견하여 유지보수함으로서 장치의 고장 발생을 사전에 예방한다.
상기 모니터링부(340)로 출력되는 정보의 구체적인 내용은 다음과 같다.
1) 폐색신호기의 현시상태
2) 신호전구 주·부심의 단심상태
3) 궤도회로 동작(점유·미점유)상태
4) 전·후방 폐색신호기 현시상태
5) 궤도회로 송·수신 전압
6) 폐색신호기 주·부심 단자전압
7) ATS 단자전압
8) 각종 모듈의 동작상태 및 운용상태
9) 공급전원 사용상태
상기 모니터링부(340)의 출력은 메모리에 의한 파일출력을 원칙으로 하되, 필요에 따라 표시부에 의한 영상출력, 기록장치에 의한 인쇄출력 등 일반적으로 채택 가능한 방법을 모두 병행할 수 있다.
도3은 상기 동작과정에 흐름을 도시한 것이다.
상기와 같이 구성된 본원발명은 ABS의 제어부를 디지털화한 후, ABS와 LEU의 기능을 하나의 장치로 통합하여 구성하고, 통합된 하나의 장치에서 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있도록 함으로서 ,
모듈 통합에 따른 장치의 구조의 간소화로 제품의 제조원가를 대폭 낮추는 효과가 있고,
아울러 장치의 구조의 간순화로 인하여 장치의 설치 및 유지보수에 소요되는 비용과 인력 및 시간을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있으며,
또한 신호설비 전자화에 따른 열차안전운행을 보다 두텁게 확보할 수 있는 효과가 있고,
또 장치의 원격집중감시가 가능해 짐에 따라 유지보수의 효율성을 향상시키는 효과가 있으며,
장치의 동작상태 기록 유지할 수 있도록 됨에 따라 장애 분석 및 예방이 가능해지는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 장치 전체의 기능을 총괄하여 제어하는 한편, 궤도회로의 검지조건과 각종 입력정보를 수신하여 분석·가공한 후 이를 각종 출력모듈 및 모뎀을 통해 출력하여 외부로 제공하는 제어부(330)와;
    궤도회로의 상태를 점검하여 선로상에 열차(400)가 있는 지 여부를 점검하는 궤도회로검지부(310)와;
    현재의 신호현시상태 및 프로그래밍된 각종 정보들을 가변정보 전송장치(600)를 통해 열차에 있는 차상장치로 전송하는 발리스제어부(320)와;
    상기 제어부(330) 모듈과 연결되어 시스템의 제어 및 동작상태 정보를 표출하여 신호현시 패턴을 점검할 수 있도록 함과 동시에 표출된 정보를 이용하여 자기진단기능을 수행할 수 있도록 하는 모니터링부(340)와;
    현재의 신호현시상태정보를 검지하고 이를 분석·가공한 후, 이를 CRBOX(550)를 거쳐 ATS지상장치(500)로 출력하여 ATS를 제어하는 ATS 제어부(313)와;
    현장의 폐색구간에 설치된 신호기의 현시상태를 검지하는 램프검지부(314)와;
    제어부(330)의 지시에 따라 좌·우의 인접역 및 전·후방의 다른 선로변 통합제어장치(LICS)와의 통신기능을 수행하는 모뎀(360)과;
    본장치 및 각 모듈의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부(360)로;
    구성됨을 특징으로 하는 선로변 통합제어장치(LICS).
  2. 삭제
  3. ATS와 LEU를 통합하여 선로변 통합제어장치(LICS)를 운용함에 있어서, 그 열차의 제어과정은,
    현장의 궤도회로와, 신호기(700) 그리고 좌우의 인접 역과 인접된 전·후방의 선로변 통합제어장치(LICS)로부터 열차의 운행과 관련된 입력정보(폐색신호기와 궤도회로 및 인접 건널목 장치의 상태정보)가 수신되는 단계와;
    상기 수신된 정보는 제어부(330)에 의해 수집·분석되어 가공되는 단계와;
    상기 제어부에서 가공된 정보는 좌우의 인접 역 및 인접된 전·후방의 선로변 통합제어장치(LICS), 발리스제어부(320), 그리고 ATS 제어부(313)를 통해 출력됨과 동시에 사용자가 이를 관측할 수 있도록 모니터링부(340)로 출력하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 선로변 통합제어장치(LICS)의 운용방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 선로변 통합제어장치(LICS)로부터 열차의 운행과 관련된 입력정보가 수신되는 단계는,
    궤도회로로부터 궤도회로검지부(310)로 열차의 유무에 대한 정보가 수신되는 단계와; 신호기(700)로부터 신호기의 상태정보가 램프검지부(314)에 입력되는 단계와; 좌·우의 인접 역과 인접된 전·후방의 선로변 통합제어장치(LICS)로부터 열차의 운행과 관련된 입력정보(폐색신호기와 궤도회로 및 인접 건널목 장치의 상태정보)가 모뎀(350)을 통해 수신되는 단계로 이루어지고,
    상기 가공된 정보가 출력되는 단계는,
    상기 제어부에서 가공된 정보는 모뎀(350)을 통해 좌·우의 인접 역 및 인접된 전·후방의 선로변 통합제어장치(LICS)로 전송되는 단계와; 상기 제어부에서 가공된 정보는 발리스제어부(320)를 통해 가변정보 전송장치(600)를 거쳐서 차상장치로 전송하는 단계와; 상기 제어부에서 가공된 정보는 ATS제어부(313)와 CR BOX(550), ATS 지상자(500)을 거쳐 차상제어장치로 전송하는 단계와; 상기 제어부에서 가공된 정보는 사용자가 이를 관측할 수 있도록 모니터링부(340)로 출력하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 선로변 통합제어장치(LICS)의 운용방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 선로변 통합제어장치(LICS)로부터 수신되는 폐색신호기와 궤도회로 및 인접 건널목 장치의 상태정보는,
    역간의 상·하선 폐색신호기 및 궤도회로 상태정보, 폐색신호기의 현시상태 및 단심검지상태정보, 궤도회로 점유정보, 폐색궤도회로 송·수신 전압레벨, 인접 건널목 기능검지 정보, 폐색신호기 및 ATS 단자전압, 각 장치별 공급전원 사용상태, 각 장치별 운용상태, 실시간 장치별 고장정보, ATP 발리스 송신정보, 및 운영시스템 자기 진단 상태 정보인 것을 특징으로 하는 선로변 통합제어장치(LICS)의 운용방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 모니터링부(340)로 출력되는 정보는,
    폐색신호기의 현시상태 정보, 신호전구 주·부심의 단심상태 정보, 궤도회로 동작상태 정보, 전·후방 폐색신호기 현시상태 정보, 궤도회로 송·수신 전압에 관한 정보, 폐색신호기 주·부심 단자전압에 관한 정보, ATS 단자전압에 관한 정보, 각종 모듈의 동작상태 및 운용상태 정보, 공급전원의 사용상태 정보인 것을 특징으로 하는 선로변 통합제어장치(LICS)의 운용방법.
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