KR100277457B1 - 철도의 연동시스템 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도의 연동시스템 제어장치 및 방법에 관한 것으로. 종래의 철도 운행시 오류가 발생하였을 경우에는 안전을 위하여 열차를 안전한 쪽으로(예를 들어, 열차를 멈추게 하는) 동작하도록 하였는데, 아주 사소한 오류라든가, 오류가 발생하지 않은 나머지 프로세서만으로도 충분히 열차를 움직여도 되는 상황에 대해서도 열차를 멈추게 하는 방법밖에 없다.

이러한 과정에서 전력을 소비하게 되므로 자원의 낭비를 초래하는 문제가 생긴다.

이와같은 종래의 문제 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 열차 운행시 연동시스템의 오류로 발생하는 오동작을 방지하여 열차가 안전하게 운행될 수 있도록 하며, 또한 열차의 안전운행을 저해하지 않는 범위내에서 사소한 오류가 발생할 경우 오류가 발생하지 않는 나머지 씨피유를 이용하여 계속 열차를 운행될 수 있도록 함으로써, 자원과 시간의 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

철도의 연동시스템 제어장치 및 방법

본 발명은 철도의 연동 시스템 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 열차 운행시 연동 시스템의 오류로 발생하는 오동작을 방지하여 안전한 운행을 하며, 또한 안전 운행을 저해하지 않는 범위내에서 사소한 오류가 발생할 경우에는 오류가 발생하지 않는 나머지 씨피유를 이용하여 계속 열차의 운행을 할 수 있도록 한 철도의 연동 시스템 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 철도의 연동 시스템은 복수의 프로세서로 구성되어 있으며 각 시스템은 정보를 입력받아 그 입력에 대한 올바른 출력을 내보내기 위하여 각각의 프로세서가 서로 비교, 분석하여 동작하도록 되어 있다.

각각의 프로세서는 자체적으로 정보를 테스트하여 정상동작을 하고 있는지를 분석하도록 되어있고 다른 프로세서와 정보를 공유할 수 있도록 되어 있으며 다른 프로세서에 의해서 테스트할 수 있도록 설계되어야 한다.

또한, 시스템의 동작이 올바르지 않다면 그 시스템이 동작하지 못하도록 하거나 더 제한적인 상태로 되어야 한다. 이때, 더 제한적인 상태란 진행중인 동작보다 더 안전한 상태로 되는 것을 말하는 것으로, 예를 들면 열차가 진행중에 오류가 발생하여 정지하는 것을 말한다. 이러한 시스템을 “다중계”라고 한다.

철도 시스템의 신호 시스템은 인명과 연관되어 있기때문에 무엇보다도 위험 및 안전(fail-safe)을 중요시하므로 프로세서도 하나가 아닌 둘 이상 복수의 프로세서를 가진 시스템을 구성한다.

이렇게 복수의 프로세서를 가지고 다중계의 시스템을 구성하는 데에 있어서 프로세서의 동작을 더욱 안전하게 하여 운송수단으로서의 임무를 다할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

시스템이 안전하게 동작하기 위해서는 프로세서를 포함하는 시스템의 구성요소가 정확하게 동작하는 것도 중요하지만 시스템에 오류가 발생하였을 경우 원인을 파악하고 오동작을 하지 않게 하는 것이 중요하다.

오류를 검지하기 위한 방법으로는 개개의 연동 시스템의 동작이 일치하는 지를 검사하는 방법이 있는데, 연동 시스템 각 프로세서의 출력이 일치하는 경우에는 프로세서가 정상동작을 하는 것이므로 예측되는 출력을 하면 되고, 만약 출력이 일치하지 않는 경우에는 시스템에 오류가 발생한 것으로 간주한다.

오류 발생시에는 오류의 원인을 분석하여 오동작을 하고 있는 시스템의 동작을 더 제한적인 상태로 하거나 멈추게 하는 동시에 나머지 정상동작을 하는 연동시스템으로 하여금 에러에 대한 경고를 하여 안전한 범위내에서 열차의 운행을 계속할 수 있도록 한다.

그러면, 종래 철도의 연동시스템의 제어장치에 대해 설명한다.

제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 연동시스템은 씨피유를 가지고 있는 프로세서(1∼3)로 구성되어 있고 프로세서간에는 직렬통신(serial communication)이 이루어지며 데이타의 입력을 위해서 일렬(p,q,r)로 연결되어 있다.

또한, 연동시스템은 각 프로세서와 자체 테스트 프로그램에 의한 각각의 출력(t,u,v)을 조합하여 각 프로세서의 출력(t,u,v)이 일치하는 지를 검지하는 앤드게이트(4)와, 상기 앤드게이트(4)의 출력과 상기 각 프로세서의 출력(w,x,y)에 의해 구동되는 릴레이(5∼7)를 통하여 인가되는 클럭(CLK)의 신호를 조합하여 최종적인 필드 제어신호를 발생시키는 앤드게이트(8)를 포함하여 구성되는 것으로, 이와같이 구성되는 종래 기술의 동작은 다음과 같다.

필드에 대한 입력 정보는 각 프로세서(1∼3) 간의 직렬 통신(p,q,r)을 통하여 각각의 프로세서(1∼3)에 전달되는데, 프로세서(1∼3)의 처리나 오류와 상관없이 모든 프로세서(1∼3)가 동시에 입력받을 수 있다.

정보를 입력받은 프로세서(1∼3)는 자체적으로 테스트 프로그램을 실행한 후 프로그램의 결과를 출력(t,u,v)하게 되고 이 출력(t,u,v)신호는 앤드게이트(4)에 의해 조합되는데, 상기 각 프로세서(1∼3)에 오류가 생겼거나 오동작을 하는 경우에는 출력(t,u,v) 신호가 일치하지 않으므로 앤드게이트(4)는 출력을 하지 못하게 된다. 이와같은 방법으로 연동시스템의 프로세서(1∼3) 중에서 오류가 발생했는지의 여부를 감지할 수 있다.

또한, 앤드게이트(8)는 상기 엔드게이트(4)의 출력과 상기 프로세서(1∼3)에 의해 구동되는 릴레이(5∼7)를 통하여 인가되는 클럭(CLK) 신호를 조합하여 필드 제어신호를 발생시킨다.

이때, 상기 엔드게이트(4)(8)는 각 프로세서(1∼3)의 출력(t,u,v)이 일치할 경우에만 동작하도록 설계되어 있다. 따라서, 프로세서(1∼3)에 오류가 생긴 경우에는 앤드게이트(8)의 출력이 없으므로 필드를 제어될 수 없으며 열차는 동작을 멈추게 된다.

결국, 프로세서(1∼3)에서 출력되는 모든 신호(t,u,v,w,x,y)가 일치하는 경우에만 즉, 프로세서(1∼3)가 정상적으로 동작하는 경우에만 앤드게이트(8)가 필드 제어신호를 발생시킬 수 있다.

만약, 하나의 프로세서라도 다른 동작을 할 경우에는 절대로 동작을 하지 못하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 있어서, 오류기 발생하였을 경우 안전을 위하여 열차를 안전한 쪽으로(예를 들어, 열차를 멈추게 하는) 동작하도록 하는데, 아주 사소한 오류라든가, 두개의 프로세서만으로도 충분히 열차를 움직여도 되는 상황에 대해서도 열차를 멈추게 하는 방법밖에 없다.

이러한 과정에서 괜한 전력을 소비하게 되므로 자원의 낭비를 초래하는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로, 열차 운행시 연동시스템의 오류로 발생하는 오동작을 방지하여 열차가 안전하게 운행될 수 있도록 하며, 또한 열차의 안전운행을 저해하지 않은 범위내에서 사소한 오류가 발생할 경우 오류가 발생하지 않는 나머지 씨피유를 이용하여 계속 열차를 운행시킬수 있도록 한 철도의 연동시스템 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 종래 철도의 연동시스템 제어장치의 블럭구성도.

제2도는 본 발명 철도의 연동시스템 제어장치의 블럭구성도.

제3도는 제2도에 있어서, 오류 검지기의 상세도.

제4도는 철도의 연동시스템 제어방법의 동작흐름도.

제5도는 제4도에 있어서, 상기 연동시스템의 동작흐름도.

제6도는 오류검지기의 오류 검출을 나타낸 표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연동 시스템 11∼13 : 1계,2계,3계

20 : 정상동작 비교기 30 : 오류검지기

31,32 : 앤드게이트 33 : 낸드게이트

40 : 릴레이부 41∼43 : 릴레이

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 철도의 연동시스템 제어방법은 제4도에 도시한 바와 같이, 연동시스템의 자체 진단 프로그램을 수행하여 각 씨피유가 정상적으로 동작하는지를 감지하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 오류가 검지되면 경고 및 고장 씨피유를 교체시키고 정상동작을 하면 정보를 입력하여 태스크를 수행시키는 제2단계와, 정상동작 비교기(20)를 이용하여 상기 제2단계에서 씨피유의 태스크 수행으로 출력되는 정상 검지용 신호를 조합해 시스템의 정상 유무를 판단하여 정상동작이 판단되면 연동시스템(10)의 출력을 필드 제어신호로써 출력하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 만일 정상동작을 하지 않으면 오류검지기를 동작시켜 오류 씨피유를 판별하고 오류가 발생한 씨피유의 출력을 차단하며 경고 및 계의 교체를 한 다음, 나머지 정상 동작을 하는 씨피유의 결과를 필드 제어신호로써 출력하는 제4단계로 이루어진다.

상기 각 단계로 이루어지는 철도의 연동시스템 제어방법을 구현하기 위한 본 발명 철도의 연동시스템 제어장치는 제2도에 도시한 바와 같이, 씨피유를 포함하는 1계, 2계, 3계로 된 다중의 연동시스템(10)과, 상기 연동시스템(10)의 정상 검지용 신호를 조합하여 정상동작의 유무를 검지하는 정상동작 비교기(20)와, 상기 연동시스템(10)에 오류가 발생한 경우 상기 정상동작 비교기(20)의 출력을 차단하고 오류가 발생한 씨피유를 판별하는 오류검지기(30)와, 상기 정상동작 비교기(20) 및 오류검지기(30)의 출력신호에 따라 연동시스템(10)의 출력을 필드 제어신호로 출력시키는 릴레이부(40)로 구성된다.

상기 오류검지기(30)는 제3도에 도시한 바와 같이, 상기 연동시스템(10) 1계 및 2계의 출력을 앤드 조합하는 앤드게이트(31)와, 1계 및 3계의 출력을 앤드 조합하는 앤드게이트(32)와, 상기 앤드게이트(31)(32)의 출력을 조합하여 오류검지기(30)의 출력신호를 발생시키는 낸드게이트(33)로 구성된다.

이와같은 본 발명의 동작 및 효과에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

1계, 2계, 3계로 된 연동시스템(10)에 입력 정보(a,b,c)가 각각의 씨피유에 입력되면 각 씨피유는 태스크(task)를 수행하기 위해 필요한 자체 진단 프로그램을 수행하는데, 이 자체 진단 프로그램은 연동시스템(10)의 씨피유가 제대로 동작하는지 아닌지를 검사하기 위한 것으로 태스크 수행 후 각각의 결과값을 비교하게 된다.

또한, 각 계간의 시리얼 통신(d,e,f)을 통하여 각 씨피유의 자체 진단 태스크 수행 결과값을 비교할 수 있다.

즉, 태스크 수행 결과값을 통신을 통하여 전달하고 그 값들이 같은지를 비교하면 씨피유의 동작 유무 및 올바른 동작을 하고 있는지의 여부를 판단할 수 있다.

이와같은 방법으로 만약 씨피유에서 소프트웨어적인 오류가 발생하면 시리얼 통신만으로도 연동시스템(10)에 오류가 발생했음을 알 수 있는데, 세개 이상의 씨피유로 구성된 시스템의 경우 각각의 출력값을 비교하여 틀린 하나만 제외하고 나머지 씨피유로 계속 태스크를 수행할 수 있게 한다.

연동시스템(10)은 필드를 제어하는 출력(n)을 발생시키며 각 씨피유는 정상 동작을 판단하기 위한 출력(g,h,i,j,k,l)을 발생시키는데, 이 출력(g,h,i,j,k,l)들은 각 씨피유가 자체적으로 보유하고 있는 태스크, 즉 필드를 제어하기 위한 고유의 목적으로 사용되는 태스크를 수행하고 나서 내보내는 출력들이다.

그러면, 연동시스템(10)이 정상동작을 하는 경우에 대해 설명한다.

연동시스템(10)의 각 씨피유는 태스크를 수행하고 출력(g,h,i)을 내보내며 이 출력(g,h,i)들은 정상동작 비교기(20)에서 비교되는데, 출력(g,h,i)들이 정확히 일치하면 정상동작 비교기(10)의 출력이 발생하게 된다.

이때, 연동시스템(10)의 정상 동작으로 오류검지기(30)는 동작하지 않으므로 릴레이부(40)의 릴레이(41)(42)가 구동되어 연동시스템(10)의 출력(n)이 필드 제어신호로 출력된다.

다음으로, 연동시스템(10)에 오류가 발생한 경우에 대해 제3도를 참조하여 설명한다. 연동시스템(10)의 씨피유의 출력은 정상동작 비교기(20) 뿐 아니라 오류검지기(30)에도 출력(j,k,l)되므로 정상 동작을 하고 있다가 오류가 발생한 경우에는 오류검지기(30)에서 오류를 검지하게 된다.

연동시스템(10) 1계의 출력(j) 및 2계의 출력(k)이 앤드게이트(31)로 입력되고 1계의 출력(j) 및 3개의 출력(l)이 앤드게이트(32)에 입력되는데, 이 앤드게이트(31)(32)는 입력이 “1”인 경우에만 그 출력으로 “1”을 내보내게 된다.

즉 앤드게이트(31)의 출력이 “1”인 경우에는 1계 및 2계의 동작이 정상적으로 행해지고 있음을 의미하는 것이고 앤드게이트(32)의 출력이 “1”인 경우에는 1계 및 3계의 동작이 정상적으로 행해지고 있음을 의미하며, 연동시스템(10)에서 오류가 발생했을 경우에는 앤드게이트(31)(32)가 “1”이 아니라 오류가 발생했음을 의미하는 “0”을 출력하게 된다.

제6도는 오류검지기(30)의 동작을 나타낸 것으로, 앤드게이트(31)(32)의 출력에 따른 연동시스템(10)의 오류를 추정하였다.

이때, 문제가 되는 것은 앤드게이트(31)(32)의 출력이 모두 “0”이 되는 경우인데 두계 이상의 시스템이 동시에 오류가 발생하는 경우는 극히 드물기 때문에 이는 하나의 계에서 오류가 발생한 것으로 판단해도 무방할 것이다.

이러한, 오류검지기(30)는 두 앤드게이트(31)(32)의 출력이 모두 “1”이 아닌 경우를 출력시키기 위해 두 앤드게이트(31)(32)를 낸드 조합하는 낸드게이트(33)로 구성한다.

따라서, 오류가 생긴 경우에 낸드게이트(33)의 출력이, 즉 오류검지기(30)의 출력이 릴레이(43)를 구동시키며 릴레이(41)는 오프가 되므로 정상동작 비교기(20)의 출력은 전달되지 못한다.

이러한 오류검지기(30)는 오류가 발생한 씨피유를 판별하여 그 출력을 차단하고 경고 및 계 교체를 한 다음 나머지 정상 동작을 하는 씨피유의 결과를 필드 제어신호로써 츨력하게 된다.

이와같이, 연동시스템(10)이 정상동작을 하는 경우이거나 오류가 생겼을 경우이거나 각각의 그 상황에 맞는 필드 제어신호를 출력함으로써 필드를 제어할 수 있게 된다.

그러면, 이와같은 본 발명의 동작에 대해서 제4도 및 제5도를 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 자체 진단 프로그램을 수행하여 각 씨피유가 정상적으로 동작하는지를 검지하여 만일 오류가 검지되면 고장 씨피유의 출력을 차단하거나 경고 조치를 하며, 정상적일 경우에는 각 씨피유에 정보를 입력하여 태스크를 수행하게 한다.

연동시스템(10)의 씨피유는 태스크를 수행하여 정상/오류 검지용 신호(g.h,i,g,k,1)를 출력하게 된다.

이때, 정상 검지용 신호(g,h,i)를 조합하는 정상동작 비교기(20)의 출력이 “1”이면 연동시스템(10)의 출력을 필드 제어신호로써 출력한다.

한편, 정상동작 비교기(20)의 출력이 “0”이면 오류검지기(30)가 동작하여 고장 씨피유를 판별하게 되고 오류가 발생한 씨피유의 출력을 차단한 다음 경고 및 계를 교체한다.

그런 다음, 나머지 정상동작하는 씨피유의 결과를 필드 제어신호로써 출력함으로써 하나의 계에 오류가 생길 경우에도 시스템의 동작은 게속 이루어지게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 열차 운행시 연동시스템에 오류가 생겨 오동작을 하게 되는 경우 안전 운행을 하는 범위내에서 정상동작을 하는 나머지 씨피유를 이용하여 게속 운행할 수 있게 하여 자원과 시간의 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 자체 진단 프로그램을 수행하여 각 씨피유가 정상적으로 동작하는지를 감지하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 오류가 검지되면 경고 및 고장 씨피유를 교체시키고 정상동작을 하면 정보를 입력하여 태스크를 수행시키는 제2단계와, 상기 제2단계에서 씨피유의 태스크 수행으로 출력되는 정상 검지용 신호를 조합해 시스템의 정상 유무를 판단하여 정상동작이 판단되면 연동시스템의 출력을 필드 제어신호로써 출력하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 만일 정상동작을 하지 않으면 오류검지기를 동작시켜 오류 씨피유를 판별한 후 오류가 발생한 씨피유의 출력을 차단하고 경고 및 계의 교체를 한 다음, 정상 동작을 하는 나머지 씨피유의 결과를 필드 제어신호로써 출력하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도의 연동시스템 제어방법.
2. 씨피유를 포힘하는 다중의 연동시스템과, 상기 연동시스템의 정상 검지용 신호를 조합하여 정상동작의 유무를 검지하는 정상동작 비교기와, 상기 연동시스템에 오류가 발생한 경우 상기 정상동작 비교기의 출력을 차단하고 오류가 발생한 씨피유를 판별하는 오류검지기와, 상기 정상동작 비교기 및 오류검지기의 출력신호에 따라 연동시스템의 출력을 필드 제어신호로 출력시키는 릴레이부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 철도의 연동시스템 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 오류검지기는 상기 연동시스템 1계 및 2계의 출력을 앤드 조합하는 앤드게이트와, 1계 및 3계의 출력을 필드 조합하는 앤드게이트와, 상기 앤드게이트의 출력을 조합하여 오류검지기의 출력신호를 발생시키는 낸드게이트로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 철도의 연동시스템 제어장치.