KR100443066B1 - 열차제어장치의 시험기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열차제어장치의 시험기에 관한 것이다. 본 발명은 미리 선정된 시험대상 기기에 알맞은 전기회로와 시험항목을 지시하고 시험 결과를 표시, 기록하는 컴퓨터(10)와; 선정된 시험대상 기기가 장착되는 시험대(20)와; 상기 컴퓨터(10)와 시험대(20)를 연결시키고 릴레이가 매트릭스로 형성되는 계전기 교차회로(30)와; 상기 컴퓨터(10)의 제어신호를 상기 계전기 교차회로(30)에 전달하고 제어하는 제어장치(40)와; 상기 컴퓨터(10)의 명령에 따라 상기 계전기 교차회로(30)를 거쳐서 시험대상 기기에 해당되는 신호를 발생시키는 아날로그신호발생기(42) 또는 디지털신호발생기(44)와 시험대상 기기의 측정결과를 상기 컴퓨터(10)에 전달하는 측정데이터 전송장치(46)으로 구성된다.

본 발명에 의하면, 열차제어장치의 고장을 종합적으로 판단할 수 있으므로 인건비 및 시간의 낭비를 줄일 수 있고, 정확한 시험결과를 얻을 수 있다.

Description

열차제어장치의 시험기 {A Testing System for Train Control Apparatus}

본 발명은 열차제어장치의 시험기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 열차에 장착된 열차제어장치를 구성하는 전기기기 들을 시험하고 고장유무를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 종합적으로 다양한 시험을 실시할 수 있는 열차제어장치의 시험기에 관한 것이다.

일반적으로, 철도 차량은 차량의 안전 운행 및 기관사의 과실에 따른 사고의 위험성을 줄이기 위해 열차자동제어장치(ATC: Auto Train Control, 이하 'ATC'라 함)와 열차자동정지장치(ATS : Automatic Train Stop , 이하 'ATS'라 함)가 설치되며 최근에는 열차의 운행을 무인 운행이 가능하도록 완전 자동화하기 위해 열차자동운전장치(ATO: Automatic Train Operating) 및 열차자동보호장치(ATP: Automatic Train Protection)가 설치되어 있다.

ATC는 전방에 운행중인 열차와의 거리가 정상 속도를 유지하여 운행하기에 필요한 거리보다 짧을 경우 철도 차량의 운행을 종합적으로 통제하는 사령실로부터 전송되는 신호에 따라 자동으로 열차의 속도를 감속시키고, 정상 운행 거리가 유지되었을 때 정상 속도로 복귀시키는 역할을 한다.

ATS는 운행중인 열차의 전방을 운행하는 열차와의 거리가 가까워 추돌 사고의 위험성이 있을 때 기관사가 브레이크를 작동시키지 않을 경우 사고를 방지하기 위하여 몇초후에 자동으로 열차를 제동하는 장치이며, 자동 운전 장치는 운행에 필요한 각종 정보를 기억하여 기관사가 탑승하지 않은 상태에서도 열차의 운행이 가능하도록 하는 장치이다. 본 발명에서 "열차제어장치"라 함은 ATC, ATS, ATO, ATP 및 ATPS처럼 열차에 장착되어 열차의 운전을 제어하거나 정지시키는 역할을 하는 장치를 총칭한다. 본 발명은 이들 열차제어장치를 구성하는 전기기기들에 대해서 다양한 종류의 시험을 다양한 방법으로 시험할 수 있는 시험기에 관한 것이다.

따라서, 상술한 열차제어장치는 열차의 안전 운행에 있어 매우 중요한 역할을 하므로 열차의 안전 운행을 위해 정기적으로 작동상태를 점검하여야 한다.

열차제어장치의 작동 상태를 판별하기 위한 종래의 시험 방법은 차상신호 발생기를 이용하여 열차제어장치의 각 신호 장치에 맞는 주파수를 발생시켜 신호 장치의 정상 작동 여부를 판별하였다. 따라서, 이와 같은 방식에 의한 신호장치의 시험은 단지 주파수만을 발생시키는 신호 발생기를 차상신호장치에 연결하여 신호 장치의 동작의 이상 유무를 판별하는 시험만을 수행하게 되고 차상신호장치의 핵심부인 신호 수신부에 대한 시험이 수행되지 않아 유지, 검수에 어려움이 있었다. 또한, 각 열차제어장치 및 송수신용 안테나를 시험하기 위하여 분리된 시험기를 각 시험에 따라 분리 설치 및 운용함으로써 시험소요 시간이 증가하게 되는 등의 단점이 있었다.

제 1도는 종래의 ATC의 시험장치를 설명하기 위한 도면이다.

제 1도에 의하면, 차상신호장치(2)를 테스트하기 위하여 ATC 및 ATS를 포함하는 차상신호장치(2)와 이 차상신호장치의 외부로부터 수신된 제어 신호를 출력하는 수신부(3)사이에 각 신호 장치에 맞는 주파수 신호를 발생하는 신호발생기(4)가연결된다. 이때 신호발생기(4)로부터 차상신호장치(2)의 각 신호장치에 해당하는 주파수를 출력하여 ATC 및 ATS의 동작 상태의 이상 유무를 판별하였다.

따라서, 상술한 종래의 신호장치 시험방법은 신호발생기(4)를 이용하여 차상신호장치(2)의 상태만을 판별하고, 외부로부터 전송되어 오는 신호를 수신하여 차상신호장치(2)에 출력하는 핵심 장치인 수신부(3)에 대한 시험이 수행되지 않으며 차상신호장치(2)의 동작 시험과는 별도로 송수신용 안테나를 시험하기 위해서는 이와는 별개인 시험장치를 사용하여야 하므로, 차상신호장치(2)의 시험시 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다. 한편 대한민국 특허 제143,866호 "철도 차량용 신호장치의 시험기기"(공고일 : 1998.10.1)에서는 열차의 차상신호장치의 정상 작동 여부를 시험하기 위해서 컴퓨터가 시험하고자 하는 장치의 안테나 종류에 대한 데이터와 해당 주파수를 발생하도록 명령하고 시험결과를 판정하는 기술을 공개하고 있다. 제 2도는 상기 특허의 시험장치를 나타낸 개략도이다. 도면에 의하면, 상기 특허는 열차는 운행중 전방에 운행하는 열차와의 유지 거리가 규정 거리보다 짧을 경우 열차(1)의 운행을 통제하기 위하여 중앙 통제실로부터 전송되는 신호를 수신하여 열차(1)의 속도를 자동으로 감속시키는 ATC와; 열차의 운행에 필요한 데이터, 예를 들어, 각 역간의 거리, 열차 운행구간에서의 속도, 각 역의 플랫폼의 길이 등이 입력되어 기관사가 돌발 사태 발생시 급제동을 하는 이외에 중앙 통제실의 제어 신호에 따라 열차(1)를 무인 운행이 가능하도록 하는 ATO와; 열차(1)의 차상신호 장치의 동작 상태를 종합적으로 컨트롤하는 TCMS(Train Control and Monitoring System)와 외부로부터 수신된 신호를 상기 ATC에 출력하는 안테나(TWC, TRA, ATC)로 구성된다. 즉, 열차의 차상신호장치의 정상 작동 여부를 시험하기 위하여 시험하고자 하는 안테나의 종류에 대한 데이터와 해당 주파수를 발생하도록 명령하고 시험 결과를 판별하는 컴퓨터(5)와; 상기 컴퓨터(5)로부터 입력되는 명령에 따라 차상신호장치의 동작 상태를 판별하는 주파수 신호를 선택적으로 출력하는 테스트장치(6)와; 상기 테스트장치(6)로부터 입력된 신호를 차상신호장치의 안테나(TWC, TRA, ATC)측으로 송신하는 지상신호장치(7)를 포함하고, ATC와 컴퓨터(5)는 차상신호장치의 동작 결과를 입력받기 위하여 ATC 커넥터로 연결되어 구성된다. 그러나, 이 시험장치는 정확성이 낮을 뿐만 아니라, 여러 종류의 열차제어장치에 대한 시험을 실시하는데 한계점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 발명으로 컴퓨터에 의하여 열차제어장치의 시험을 종합적으로 다양하게 자동으로 실시할 수 있는 시험장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 시험 대상으로 ATC, ATS, ATO 또는 ATP 등을 시험할 수 있는 시험기를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 ATC 시험장치를 설명하기 위한 구성도,

도 2는 종래의 열차제어장치의 시험기 구성도,

도 3은 본 발명의 열차제어장치의 시험기의 상세한 구성도.

도 4는 도 3의 일시예에 대한 주시험과정을 보여주는 플로차트.

도 5는 ATS에 대한 시험과정을 나타내는 플로차트.

도 6은 ATC에 대한 시험과정을 나타내는 플로차트.

도 7은 ATP에 대한 시험과정을 나타내는 플로차트.

도 8은 ATO에 대한 시험과정을 나타내는 플로차트.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

5, 10 : 컴퓨터 6, 20 : 시험대(테스트 장치)

7 : 지상 신호 장치 12: 표시, 기록장치

30 : 계전기 교차회로 40 : 제어장치

42 : 아날로그신호 발생기 44 : 디지털신호 발생기

46: 측정데이터 전송장치 (M),(E) : 플로챠트 분기점

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열차제어장치의 시험기에 있어서, 열차제어장치의 정상 작동 여부를 시험하기 위하여 미리 선정된 시험대상 기기에 알맞은 전기회로와 시험항목을 지시하고 시험 결과를 표시, 기록하는 컴퓨터(10)와; 선정된 시험대상 기기를 배치하는 시험대(20)와; 상기 컴퓨터(10)와 시험대(20)를 연결시키고 각종 시험에 따른 전기회로를 구성하기 위하여 릴레이가 매트릭스로 형성하는 계전기 교차회로(30)와; 상기 컴퓨터(10)의 제어신호를 상기 계전기 교차회로(30)에 전달하고 제어하는 제어장치(40)와; 상기 컴퓨터(10)의 명령에 따라 상기 계전기 교차회로(30)를 거쳐서 시험대상 기기에 해당되는 신호를 발생시키는 아날로그신호발생기(42) 또는 디지털신호발생기(44)와; 상기 계전기 교차회로(30)에 연결되고 시험대상 기기의 측정결과를 상기 컴퓨터(10)에 전달하는 측정데이터 전송장치(46)으로 구성된다.

상기 시험대(20)에 배치되는 시험대상 열차제어장치는 ATC, ATS, ATO 또는 ATP 뿐만 아니라 새로 연구 개발되고 있는 열차 자동보호 정지장치(ATPS)와 같은 장치에도 다양하게 활용될 수 있다.

예를 들어, 상기 시험대(20)에 장착되는 열차제어장치가 ATS인 경우 그 시험대상 기기는 지시계, 속도기록계, 속도발전기, 주장치 수신기, 운전보조장치(표시, 제어장치), 차상(발진)자 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.

여기서 속도발전기를 시험할 경우에는 속도발전기를 회전시키기 위하여 전동기를 보조장치로 배치하여 시험하고, 차상자를 시험할 경우에는 동작범위를 설정하기 위하여 지상자(지상자란 유도코일등 철도변의 지상에 설치되는 기기를 의미함)를 보조장치로 배치하여 시험한다.

본 발명의 시험기는 실제 운전환경을 모의시험(simulation)하는 것을 전제로 각각의 구성품 간에 연동되는 동작상태를 측정하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 피시험체가 요구하는 입력신호를 발생시켜서 피시험체에 공급하고 피시험체를 제어 또는 조작하여 출력신호를 측정하는 하는 방법으로 구현한다. 본 발명의 시험대(20)는 크게 속도발전기 시험대, 주장치 시험대, 차상자 시험대로 구분할 수 있다. 차상과 지상에 각각의 기능을 가진 장치는 별도로 설치하고 지상의 조건에 따라 변화되는 정보와 열차의 운전에 따라 발생하는 정보를 차상장치가 해석하고 안전한 열차운행을 제어하는 환경을 구축한다. 시험에는 절연상태 측정이나 소모전력 측정과 같은 기초적인 시험과 표준규격에 근거한 신호장치의 각구성품에 대한 개별기능시험, 개별성능시험 및 통합된 장치의 기능과 성능시험으로 대별된다.

특히, 개별 성능시험에는 규정된 시험조건에서 장치의 입출력의 범위와 정밀도를 측정한다. 예를 들어; 정상적인 출력이 보장되는 입력의 범위, 전력의 크기, 출력의 정밀도, 출력의 안정도, 연산(제어)특성, 전달/응답특성 및 안전특성 등이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 상세하게 설명한다. 제 3도는 본 발명의 열차제어장치의 시험기에 대한 상세도를 도시한 것이다.

도 3에 의하면, 열차제어장치의 정상 작동 여부를 시험하기 위하여 먼저 시험대(20)에서 시험대상 기기를 선정하고 이에 대한 데이터를 근거로 조작장치(14)에 의해서 컴퓨터(10)에 입력하고, 해당 시험의 항목과 전기회로 구성을 제어장치(40)를 통해서 계전기 교차회로(20)에 전달된다. 시험대상 기기에 대한 시험결과를 표시하고 기록하는 컴퓨터(10)와; 상기 컴퓨터(10)로부터 입력되는 명령에 따라 열차제어장치의 동작 상태를 시험하기 위하여 시험대상 기기를 장착하는 시험대(20)와; 상기 컴퓨터(10)와 시험대(20)사이에 결합되고 각종 시험에 알 맞는 전기회로를 구성하기 위하여 릴레이가 매트릭스 형태로 형성되어 있는 계전기 교차회로(30)로 발명이 구성된다. 추가로 상기 컴퓨터(10)와 상기 계전기 교차회로(30) 사이에 컴퓨터(10)로부터 제어신호를 상기 계전기 교차회로(30)에 전달하고 제어하는 제어장치(40)와, 상기 컴퓨터(10)로부터 입력된 신호에 따라 해당 시험대상 기기에 알맞은 아날로그 신호를 발생시키는 아날로그신호발생기(42) 또는 디지털신호를 발생하는 디지털신호발생기(44)와, 상기 계전기 교차회로(30)를 통해서 시험대상 기기의 시험결과를 상기 컴퓨터(10)에 전달하는 측정데이터 전송장치(46)이 포함되는 인터페이스 장치로 구성된다.

상기 컴퓨터(10)내에는 시험대상 기기의 종류, 각 기기 들에 대한 시험종류에 대한 데이터를 고려하여 만들어 진 소프트웨어가 내장되어 있어서, 사용자가 조작장치(14)를 통해서 시험하고자 하는 시험종류와 대상 기기를 선정한 후 컴퓨터(10)에 입력하면, 관련되는 시험대상 기기와 시험종류가 정해지고 이에 알맞은 시험기를 구성하기 위해서 계전기 교파회로(30)에 제어장치(40)통해서 명령하면, 계전기 교차회로(30)에서는 계전기를 매트릭스(Relay Matrix)로 조합하여 해당 시험에 알맞은 전기회로를 구성한다. 시험대(20)에 장착된 시험기기(예를 들어 , 속도기록계)를 대상으로 속도성능을 측정하거나 온도상승 시험 등을 실시하고 그 결과를 측정데이터 전송장치(46)을 통해서 컴퓨터(10)전송하면, 그 결과를 표시, 기록장치(12)에서 표시하고 기록하게 된다. 시험결과에 대한 표시방법은 액정표시장치(LCD)와 같은 표시장치를 통해서 표시할 수 있고, 무선통신이나 브루투스 통신을 이용하여 인터넷, PDA 또는 휴대폰으로 그 결과를 확인하거나 표시할 수 있다.

본 발명의 핵심구성은 계전기 교차회로(30)라 할 수 있다. 이 회로는 릴레이(relay)를 X, Y 접점으로 매트릭스(Matrix)로 구성되어 있어서 희망하는 시험에 따라서 릴레이를 조합하여 시험용 전기회가 구성된다. 여러 가지 형태로 매트릭스를 마음대로 조합할 수 있으므로 여러 가지 종류의 열차제어장치를 대상으로 각 열차제어장치를 구성하는 전기기기에 대한 다양한 시험을 실시할 수 있다. 도 4는 도 3의 일시예에 대한 주 시험(Main Test)과정을 보여주는 플로차트이다. 먼저 시험기의 자기 진단을 실시하여 시험기를 점검한 후 문제가 없으면 컴퓨터(10)에서 시험목표(target)를 선택한다. 여기서 열차제어장치가 ATS, ATC, ATP 또는 ATO인지 여부를 선택하여 해당 제어장치를 선택한 후 시험을 진행한다. 여기서 (M)와 (E)는 플로차트 분기점으로 해당 시험이 끝나면 이 분기점으로 되돌아온다. 더 이상 시험을 진행하지 않을 경우 모든 시험은 종료한다.

예를 들어, ATS 에 대한 동작 시험을 한다고 가정하면, 도 5는 ATS에 대한 시험과정을 나타내는 플로차트이다. 도 5에 의하면, 먼저 차량을 선택하고 모의속도를 발생시키고, 최저속도와 최고속도를 선택하고 속도코드를 부여한다. 모의속도는 최저속도보다 크고 최고속도보다 낮게 설정된다. 이 결과는 컴퓨터(10)에서 모니터링하고, 지상설비에서 차상안테나로 주파수를 송출하고 시험조건을 설정한다.

이에 대하여 정상동작 여부를 확인하고, 'yes'면 컴퓨터(10) 의 기억장치에시험데이터를 저장하고 기록 폼으로 프린트한다. 그 다음 단계 시험을 계속한다. 그러나 정상동작이 아니면, 속도코드발생으로 피드백한다. ATS시험을 계속할 것인지를 판단하고, 계속할 필요가 없으면 원래 주 시험(Main Test)화면으로 돌아가서 전체시험 계속여부를 판단하여 시험을 계속할 경우에는 도 4의 접속점 (M)으로 가고, 계속하지 아니하면 접속점 (E)로 가서 중지한다. 그러나 ATS시험을 계속할 경우에는 처음 접속점 S1으로 가서 처음부터 다른 시험을 계속한다. 도 6은 ATC에 대한 시험과정을 나타내는 플로차트이고, 도 7은 ATP 에 대한 시험과정을 나타내는 플로차트이다. 도 4에서 시험목표가 ATC이면 도 6으로 가고, ATP이면 도 7로가서 도 5의 ATS시험과 똑 같은 순서에 의해서 시험을 진행하게 된다. 따라서 도 6과 도 7의 설명은 생략하기로 한다.

도 5 내지 도 7에서 실시하는 시험항목은 주로 SD표시 부의 속도확인, 신호별 주파수 확인, 제한속도 확인, 경보계전기 낙하시험, 제한속도 깜박임 시험, 제한속도 계전기 ON확인 등이다. 상기와 같은 시험을 진행하는 동안 시험기 내부에서 동작은 먼저 조작장치(14)를 통해서 피시험체를(예를 들어 'ATS') 선정하고, 컴퓨터(10)에서 시험항목과 피시험체 선정에 따른 전기회로 구성을 계전기교차회로(30)에 제어장치(40)를 통해 지시한다. 이어서 'ATS'의 구동에 알맞은 신호원으로 아날로그 신호발생기(42) 또는 디지털신호발생기(44)에서 신호를 발생시켜서 피시험체를 기동시키고 측정데이터 전송장치(46)을 통해서 시험결과가 컴퓨터(10)에 입력되고 적절한 수치로 환산되어 표시기록장치(12)를 통해서 표시되고 기록 저장된다. 한편, 도 4에서 시험대상이 ATO인 경우에는 도 8에 도시된 플로우로 시험이 진행된다.

ATO는 주로 열차의 정거장에서 열차를 정확히 정지하고 출발하는 것을 제어하는 장치로 다른 차상신호장치와 기능이 다르다. 먼저 차량을 선택하고 주파수를 발생시키되 이 결과는 컴퓨터(10)에서 모니터링한다. 지상설비에서 차상안테나로 주파수 송출하고 시험조건을 설정한다.이에 대하여 정상동작을 확인하고, 'yes'면 컴퓨터(10)에 시험데이터를 저장하고 기록 폼에 프린트하고 그 다음 단계 시험을 계속한다. 그러나 정상동작이 아니면, '01' 접속점에 의해 주파수 발생으로 피드백 한다. ATO 시험을 계속할 것인지를 판단해서 계속해야 할 경우에는 차량선택 단계로 되돌아가서 시험을 계속하고 시험이 완료되면 전체시험을 계속할 것인지를 판단해서 시험을 계속할 경우에는 도 4의 접속점 (M)으로 가서 시험대상을 정하고 계속시험을 진행하고 전체시험을 중단할 경우에는 도 4의 접속점 (E)으로 되돌아가서 시험을 종료한다.

상술한 본 발명은 ATC, ATS, ATO, ATP 및 ATPS와 같은 열차제어장치의 작동 상태를 판별하기 위한 모든 기기를 대상으로 각종 시험을 컴퓨터 조작에 의하여 자동적으로 실시하여 고장 유무를 판단할 수 있으므로, 인건비 및 시간의 낭비를 줄일 수 있다. 또한, 열차제어장치의 작동에 대하여 운행 상태와 동일한 조건으로 시험을 수행하게 되므로 열차제어장치의 시험을 정확하게 실시할 수 있어서 그 결과를 에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

Claims (5)

1. 열차제어장치의 시험기에 있어서, 열차제어장치의 정상 작동 여부를 시험하기 위하여 미리 선정된 시험대상 기기에 알맞은 전기회로와 시험항목을 지시하고 시험 결과를 표시, 기록하는 컴퓨터(10)와; 선정된 시험대상 기기가 장착되는 시험대(20)와; 상기 컴퓨터(10)와 시험대(20)를 연결시키고 각종 시험에 따른 전기회로를 구성하기 위하여 릴레이가 매트릭스로 형성된 계전기 교차회로(30)와; 상기 컴퓨터(10)의 제어신호를 상기 계전기 교차회로(30)에 전달하고 제어하는 제어장치(40)와; 상기 컴퓨터(10)의 명령에 따라 상기 계전기 교차회로(30)를 거쳐서 시험대상 기기에 해당되는 신호를 발생시키는 아날로그신호발생기(42) 또는 디지털신호발생기(44)와; 상기 계전기 교차회로(30)에 연결되고 시험대상 기기의 측정결과를 상기 컴퓨터(10)에 전달하는 측정데이터 전송장치(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차제어장치의 시험기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시험대(20)에 장착되는 시험대상 열차제어장치는 ATC, ATS, ATP 또는 ATO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열차제어장치의 시험기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 열차제어장치가 ATS인 경우 그 시험대상 기기는 지시계, 속도기록계, 속도발전기, 주장치 수신기, 운전보조장치, 차상자 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 열차제어장치의 시험기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 속도발전기를 시험할 경우에는 속도발전기를 회전시키기 위하여 전동기를 보조장치로 배치하여 시험하는 것을 특징으로 하는 열차제어장치의 시험기.
5. 제 3항에 있어서, 상기 차상자를 시험할 경우에는 동작범위를 설정하기 위하여 지상자를 보조장치로 배치하여 시험하는 것을 특징으로 하는 열차제어장치의 시험기.