KR100496481B1 - 통합형 에이티씨 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통합형 열차자동제어장치(ATC)에 관한 것이다.

보다 상세하게는 ATC장치의 구성요소 중 수신기(SDP-TD)와 레벨감시기(DTP-LD) 보드를 하나로 통합하여 구성하고 하나의 보드로 두 가지의 기능, 즉 수신기(SDP-TD) 및 레벨감시기(STP-LD)기능을 필요에 따라 선택적으로 수행할 수 있도록 할뿐만 아니라, 종래 두 개로 나누어 설계·제작되고 있던 속도현시코드처리기(SLG)와 송신기(PWM)를 하나의 보드로 통합하여 설계·제작함으로서 ATC장치의 기능을 저하시키지 않고도 ATC장치의 전체 구조를 단순화하여 장치의 외형을 작게 하고 유지보수를 편리하게 함과 아울러 장치의 가격이 저렴화되도록 한 열차자동제어장치(ATC)에 관한 것으로서,

본원발명은 궤도에 필요한 ATC신호를 PWM변조시켜 필요한(미리 설정된) 레벨까지 증폭시키고 전방열차의 위치/진로 설정조건 등과 같은 인접궤도의 조건이나 연동조건을 수신하여 처리하는 속도현시코드처리 및 송신부(SLG/PWM)와;

상기 속도현시코드처리 및 송신부로부터 궤도를 통하여 궤도신호를 수신한 후, 임피던스 매칭을 시키고 필터링하는 입력보드(Input Board)부와;

상기 입력보드부에서 수신한 궤도 신호를 필터링한 후, 레벨조정용 스위치를 이용하여 적절한 수신레벨로 설정하고 그 설정된 값을 표시하는 감쇄부와;

상기 입력보드부로부터 수신된 궤도신호와 상기 속도현시코드처리 및 송신부로부터 수신된 ATC ASPECT(속도코드현시) 조건과 각 TAP별 출력 LEVEL을 RS-485방식을 사용하여 수신하여 열차의 유무를 판단하는 수신부(SDP-TD부)와;

상기 속도현시코드처리 및 송신부에서 수신한 레벨감시신호와 각 TAP별 출력 LEVEL 및 속도현시코드 정보를 RS-485방식으로 수신한 후 그 정보를 분석하여 송신레벨 및 속도현시코드의 적부를 판정하는 레벨감시부(SDP-LD부)로; 구성됨을 특징으로 한다.

Description

통합형 에이티씨 { Combined ATC }

(발명의 기술적 배경)

본 발명은 통합형 열차자동제어장치(ATC)에 관한 것으로,

보다 상세하게는 ATC장치의 구성요소 중 수신기(SDP-TD)와 레벨감시기(DTP-LD) 보드를 하나로 통합하여 구성하고 하나의 보드로 두 가지의 기능, 즉 수신기(SDP-TD) 및 레벨감시기(STP-LD)기능을 필요에 따라 선택적으로 수행할 수 있도록 할뿐만 아니라, 종래 두 개로 나누어 설계·제작되고 있던 속도현시코드처리기(SLG)와 송신기(PWM)를 하나의 보드로 통합하여 설계·제작함으로서 ATC장치의 기능을 저하시키지 않고도 ATC장치의 전체 구조를 단순화하여 장치의 외형을 작게 하고 유지보수를 편리하게 함과 아울러 장치의 가격이 저렴화되도록 한 열차자동제어장치(ATC)에 관한 것이다.

ATC(Automatic Train Control)는 지상에서 궤도를 운행하는 열차에게 그 구간에서의 최고속도를 지시하고 차상에서는 그 지령에 따라 열차를 운행하도록 하며, 만일 열차의 속도가 지시속도를 초과했을 경우 자동적으로 제동장치가 작동하여 열차의 속도를 저하시킴으로서 전방열차와의 보안을 유지하도록 하는 한편, 이후 열차의 속도가 지시속도 이하로 떨어졌을 경우에는 제동장치가 자동으로 완화되도록 하는 장치를 말한다.

상기 ATC의 제어는 ATC파 신호를 매체로 하여 궤도회로의 제어와 함께 레일을 통신선로로 활용하여 이루어지고 있다. 갈수록 심각해지는 교통난에도 불구하고 신속 정확하게 대량의 수송을 할 수 있다는 열차의 운행 특성에 힘입어 근래 대도시에서의 열차 수송 의존율(특히 전철이나 지하철에 의한 인원 수송의 경우)이 크게 높아지고 있다. 이와 같은 열차의 수송량을 더욱 확대하기 위해서는 철로의 수를 늘리는 것이 가장 좋으나 이는 대단히 많은 비용과 시간을 필요로 한다. 따라서 이미 설치된 철로위를 운행하는 단위 시간당 운행하는 열차의 수를 늘리고 또한 이를 안전하게 운행할 수 있도록 하기 위한 장치를 할 필요가 있게 된다. 이를 위해 궤도회로의 구성이 종래에 비해 점점 짧아지고 복잡해지는 경향이 있으며 아울러 신호 처리를 위한 매체로 궤도회로와 레일을 공유하는 ATC회로 상의 신호 전송방식도 바뀌어지고 있다.

이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 신호설비의 첫출발은 궤도상에 열차의 유무를 검출하는 것으로 시작된다. 이러한 열차의 검출은 레일을 매체로 하고 있으며, 이는 차량의 차륜축에 의해 양쪽 레일이 단락되는 것을 감지하여 동작하는 것을 기본원리로 하고 있지만, 앞서 말한 바와 같이 열차의 운행횟수를 증가시키기 위해 본선구간, 구내 포인트구간, 플랫폼구간 등 구간의 상황에 따라 각각 다르게 궤도회로를 구성하게 된다.

즉, 자동구간에서는 열차검지를 ATC파의 전송과 공용한 무절연궤도방식으로 이루어지지만, 구내구간 및 분기부에서는 ATC파의 전송과 열차검지는 별개로 이루어지며, 구내구간에서는 ATC송신과 공용하는 궤도회로를 구성하고 있는 양단은 Impedance Bond를 사용하게 된다.

본 발명의 특징은 자동 폐색구간은 무절연궤도 회로 방식을 채택하며, 구내 분기부는 유절연궤도 회로로 하고 열차검지 전용의 송수신기를 갖는다. 분기부에서의 ATC신호 전송은 ATC Loop에 의해 전송한다.

또한 구내 양방향 구간은 유절연궤도 회로로하고 송신, 수신 방향을 절환한다.

본 발명의 송신기와 수신기는 그 구성을 1Track으로 1조로한 Block구성으로 되어 있다.

상기와 같은 기능을 하는 ATC의 종래 구성은 도1에서와 같이,

인접궤도조건 또는 연동조건을 수신하여 이를 분석하고 속도현시코드를 조합·생성하는 SLG부(10)와; 상기 SLG부로부터 수신된 속도현시코드를 절환하고 진폭·변조한 ATC신호를 적정한 레벨로 증폭시켜 궤도 및 레벨감시기로 출력하는 송신부(PWM)(20)부와; 상기 PWM(20)부에서 출력된 레벨감시신호를 입력받아 반송파를 여과하고 송신레벨의 적부 및 상기 SLG(10)로부터 수신한 속도현시코드조건의 적정 여부를 비교하여 판단한 다음 어느 하나의 신호라도 에러임이 판단되면 이를 표시하고 송신신호 출력을 차단하며, 두 개의 신호가 모두 정상일 경우에는 CHR을 작동시키는(송신신호를 정상적으로 출력하는) 레벨감시부(SDP-LD)(30)와; 상기 궤도회로를 통해 PWM(20)으로부터 궤도신호를 수신하여 이를 임피던스 매칭시키고 필터링하여 출력하는 입력보드(Input Board)부(50)와; 상기 입력보드부(50)로부터 수신한 궤도신호를 적정한 레벨로 감쇄하는 감쇄부(60)와; 상기 입력보드부(50)로부터 출력된 궤도신호를 입력받아 궤도상의 열차 유무를 판단하는 한편, 상기 SLG(10)로부터 수신된 속도현시코드조건을 입력받아 속도코드를 분석하는 수신부(SDP-TD)(40)로; 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 ATC는 레벨감시기(SDP-LD)와 수신기(SDP-TD)가 각각 분리되어 각자에게 주어진 고유의 기능을 수행하여야 하기 때문에 반드시 각각의 보드가 별도로 설계·제작되어야만 하는 문제점이 있었다. 이는 설계·제작비의 증가를 초래하여 장치의 전체적인 가격을 상승시킬 뿐만 아니라 장치를 운용(유지보수)함에 있어서도 여러 가지 불편을 야기시키는 등 많은 문제점을 가지고 있었다.

또한 상기 종래기술은 SLG(10)와 PWM(20)을 각각 분리하여 보드를 설계·제작하여야만 하였다. 이는 장치를 구성하는 부품의 수를 증가시키고 이에 따라 장치의 전체적인 규모가 크게 될뿐만 아니라 고장의 발생률을 높게 하며, 또한 유지보수를 어렵게 하고 장치의 제작 단가를 높이는 등의 문제를 가지고 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

ATC장치의 구성요소 중 수신기(SDP-TD)의 기능과 레벨감시기(STP-LD)의 기능을 하나의 보드(레벨감시 및 수신기보드)(SDP-TD/LD)에서 동시에 수행할 수 있도록 통합하여 설계·제작하고 상기 레벨감시 및 수신기보드(SDP-TD/LD)를 ATC에 사용할 경우 사용자의 선택에 따라 각각 용도별로 ID를 부여함으로서 레벨감시 및 수신기보드(SDP-TD/LD)를 경우에 따라 레벨감시기(SDP-LD) 혹은 수신기(SDP-TD)로 사용할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

또한 상기와 같이 하나의 레벨감시 및 수신기보드(SDP-TD/LD)를 두 가지 용도로 사용토록 함으로서 레벨감시 및 수신기보드(SDP-TD/LD)보드의 설계·제작비를 크게 절감하고 장치의 유지보수를 편리하게 할 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

또 종래 두 개로 나누어 설계·제작되던 SLG와 PWM을 하나의 보드로 통합하여 제작함으로서 ATC장치의 기능을 저하시키지 않고도 ATC장치의 전체 구조를 단순화하여 장치의 외형을 작게 하고 유지보수를 편리하게 할뿐만 아니라 장치의 가격이 저렴화되도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 도2에서 보는 바와 같이,

본원발명은 궤도에 필요한 ATC신호를 PWM변조시켜 필요한(미리 설정된) 레벨까지 증폭시키고 전방열차의 위치/진로 설정조건 등과 같은 인접궤도의 조건이나 연동조건을 수신하여 처리하는 속도현시코드처리 및 송신부(SLG/PWM)(100)와;

상기 속도현시코드처리 및 송신부로부터 궤도를 통하여 궤도신호를 수신한 후, 임피던스 매칭을 시키고 필터링하는 입력보드(Input Board)부(200)와;

상기 입력보드부에서 수신한 궤도 신호를 필터링한 후, 레벨조정용 스위치를 이용하여 적절한 수신레벨로 설정하고 그 설정된 값을 표시하는 감쇄부(300)와;

상기 입력보드부로부터 수신된 궤도신호와 상기 속도현시코드처리 및 송신부로부터 수신된 ATC ASPECT(속도코드현시) 조건과 각 TAP별 출력 LEVEL을 RS-485방식을 사용하여 수신하여 열차의 유무를 판단하는 수신부(SDP-TD부)(500)와;

상기 속도현시코드처리 및 송신부에서 수신한 레벨감시신호와 각 TAP별 출력 LEVEL 및 속도현시코드 정보를 RS-485방식으로 수신한 후 그 정보를 분석하여 송신레벨 및 속도현시코드의 적부를 판정하는 레벨감시부(SDP-LD부)(400)로; 구성됨을 특징으로 한다.

상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)는 다시 궤도에 필요한 ATC신호를 PWM변조시켜서 필요한(미리 설정된) 레벨까지 증폭시켜 출력하는 PWM부(120)와; 전방열차의 위치 및 진로의 설정조건 등을 연동장치에서 수신하여 처리하는 속도현시코드신호처리부(140)와; 장치의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부(115)로; 구성됨을 특징으로 한다.

상기 속도현시코드처리부(140)는 다시 자동구간에서는 인접궤도의 조건을 수신하고 연동구간에서는 연동장치의 조건을 수신하여 전기적으로 절연을 하는 제1Opto-Isolator부(101)와; 상기 절연된 직렬신호를 병렬처리신호로 변환하는 Input Port부(102)와; 자동구간에서는 인접궤도의 조건을 송신하고 연동구간에서는 연동장치의 조건을 송신하여 전기적으로 절연을 하는 제2Opto-Isolator부(114)와; 상기 절연된 병렬신호를 직렬처리신호로 변환하는 Output Port부(113)로; 구성됨을 특징으로 한다.

상기 PWM부(120)는 다시 속도현시코드처리부(140)에서 생성된 신호를 프로그램 알고리즘을 이용하여 속도현시코드로 해석한 후, 오류여부를 판단하고 PWM출력을 제어하며 출력레벨설정값을 판단하여 수신기나 레벨감시기에 RS-485통신방식을 이용하여 정보를 전송하고 ATC Aspect Code(속도현시코드)를 작성하는 CPU(103)와; 상기 CPU에서 프로그램을 수행한 결과 결정된 신호를 속도코드조합부의 조건과 기준 클럭주파수(11.0592MHz)를 이용하여 각 해당 주파수별(f1-f4, fa-fc) PWM 변조신호를 프로그램 알고리즘에 따라 생성하는 PWM 발생부(109)와; 상기 PWM변조신호를 만들어내기 위한 프로그램 알고리즘에 따라 PWM 데이터를 생성하는 PWM 데이터 ROM(110)과; 상기 PWM변조신호를 Full Bridge회로를 이용하여 증폭하는 증폭부(111)와; 상기 증폭된 신호를 LC공진하고 전기적으로 절연하여 궤도에 변조된 신호를 출력하고 출력레벨의 정상여부를 판단하기 위해 레벨감시기에 신호를 출력하는 출력부(112)와; 상기 증폭된 신호를 감시하고 동 신호가 정상상태일 경우에만 출력하도록 하는 에러감시회로부(108)와; 상기 CPU에 출력레벨을 설정하게 하는 출력레벨설정부(107)와; 상기 CPU부에서 작성한 속도현시코드를 보여주는 속도코드현시부(105)와; ATC장치의 동작상태 및 에러 여부를 표시하는 LED표시부(106)와; 상기 CPU부에서 처리된 출력레벨설정값과 속도코드현시코드를 RS-485방식으로 수신기와 레벨감시기에 송신하는 RS-485부(104)로; 구성됨을 특징으로 한다.

상기 입력보드부(200)는 다시 상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)로부터 궤도신호를 수신하여 전기적으로 절연을 하고 임피던스 매칭을 하는 입력정합부(201a, 201b)와; 상기 임피던스 매칭한 신호의 잡음을 제거하고 이를 정류하는 필터부(202a, 202b)와; 상기 정류된 신호를 적정레벨로 설정하기 위해 감쇄부(300)로 출력한 후 상기 감쇄부(300)로부터 적정레벨로 감쇄된 신호를 다시 수신하여 이를 증폭하는 증폭부(203a, 203b)와; 상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)의 출력신호의 정상여부를 수신부(500) 및 레벨감시부(400)가 판독한 후 출력신호가 정상일 경우 그 결과로 CHR계전기를 동작되도록 하는 송신레벨판별부(204)와; 무절연구간에서 인접궤도의 접점조건을 수신하여 열차가 인접궤도와 중첩되어 있을 경우 속도코드 01현시를 제어하는 SR부(205)와; 장치에 이상이 발생시 보수자가 수동으로 장치를 복구하거나 궤도레벨감시장치(미도시)에서 복구할 수 있도록 하는 고장복구부(206)와; 송신레벨이 비정상적이어서 CHR계전기가 동작하지 않을 경우 이상 유무를 출력하는 에러판별부(207)와; 장치에 전원을 공급하기 위한 Power Supply부(208)로; 구성됨을 특징으로 한다.

상기 입력보드부(200)는 유절연구간(양방향구간)에서는 2회로를 한 조로 구성하여 사용할 수 있도록 각각의 입력정합부(201a, 201b), 필터부(202a, 202b), 증폭부(203a, 203b)를 하나의 조를 이루어 구성함을 특징으로 한다. 이들이 각각 대응하는 구성들의 기능은 모두 동일하다.

상기 감쇄부(300)는 다시 입력보드부(200)에서 필터링한 신호를 적정한 레벨로 감쇄하는 감쇄단(301a, 301b)과; 상기 감쇄된 신호를 분석하는 CPU(302)와; 상기 CPU에서 분석된 신호의 레벨값을 표시부에 나타내도록 직렬신호로 변환하고 소정의 증폭을 하는 데이터변환부(303)와; 상기 변환된 신호를 표시하는 표시부(304a, 304b)로; 구성됨을 특징으로 한다.

상기 레벨감시부(400)는 다시 레벨감시신호가 입력되면 적절한 레벨로 조정/증폭하는 BUF/AMP부(401a, 401b)와; 상기 증폭된 신호를 지정된 주파수(반송주파수-8460Hz, 9180Hz, 10260Hz, 10980Hz, 5580Hz, 6300Hz, 7020Hz)로 필터링하는 BPF부(402a, 402b)와; 상기 필터링된 신호를 교류성분을 추출하여 정류하는 정류부(403a, 403b)와; 상기 정류된 신호를 저역통과필터(Low Pass Filter)회로를 사용하여 반송주파수를 제거하고 신호주파수만을 추출하는 LPF부(404a, 404b)와; 상기 추출된 신호주파수는 레벨이 낮아져 있기 때문에 이를 다시 증폭하는 Amp부(405a, 405b)와; 상기 증폭된 신호를 정형화된 구형파로 만들어 내는 비교기부(406a, 406b)와; 상기 정형화된 구형파를 CPU에 적합한 TTL레벨로 변환해 주는 레벨I/F부(407a, 407b)와; 상기 TTL레벨로 변환된 신호가 CPU의 인터럽트 입력으로 제공되면, 그 입력된 신호(궤도입력 신호레벨)외 송신기에서 제공하는 레벨설정값 및 현시코드를 RS-485(410)를 통해서 수신한 신호의 프로그램에 의해 분석하여 CHR계전기의 동작여부를 결정하는 CPU(408)와; 정상적인 궤도신호레벨과 수신한 레벨 설정값 및 속도현시코드가 정상일 경우 CHR계전기(check relay)를 동작시키는 Relay Driver부(409)와; 상기 장치에 전원을 공급하는 Power Supply부(412)와; 궤도계전기의 On/Off, 속도현시코드 및 각종 정보의 동작상태를 표시하는 LED표시부(415)와; 상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)에서 관리되는 RS-485 신호를 통하여 레벨감시부(400)의 동작에 필요한 레벨설정값 및 ATC Aspect Code 등의 각종 정보를 제공받는 RS-485부(410)와; 상기 BPF부(402)를 지원하기 위해 PLL(Phase Locked Loop)회로를 사용하여 더욱 안정된 신호를 제공하기 위한 PLL부(413)로; 구성됨을 특징으로 한다.

상기 수신부(500)는 다시 궤도신호가 입력되면 적절한 레벨로 조정/증폭하는 BUF/AMP부(501a, 501b)와; 상기 증폭된 신호를 지정된 주파수(반송주파수-8460Hz, 9180Hz, 10260Hz, 10980Hz, 5580Hz, 6300Hz, 7020Hz)로 필터링하는 BPF부(502a, 502b)와; 상기 필터링된 신호를 교류성분을 추출하여 정류하는 정류부(503a, 503b)와; 상기 정류된 신호를 저역통과필터(Low Pass Filter)회로를 사용하여 반송주파수를 제거하고 신호주파수만을 추출하는 LPF부(504a, 504b)와; 상기 추출된 신호주파수는 레벨이 낮아져 있기 때문에 이를 다시 증폭하는 Amp부(505a, 505b)와; 상기 증폭된 신호를 정형화된 구형파로 만들어 내는 비교기부(506a, 506b)와; 상기 정형화된 구형파를 CPU에 적합한 TTL레벨로 변환해 주는 레벨I/F부(507a, 507b)와; 상기 TTL레벨로 변환된 신호가 CPU의 인터럽트 입력으로 제공되면, 그 입력된 신호(궤도입력 신호레벨)외 송신기에서 제공하는 레벨설정값 및 현시코드를 RS-485부(510)를 통해서 수신한 신호의 프로그램에 의해 분석하여 궤도의 점유/비점유 상태를 판별하고 궤도계전기의 동작여부를 결정하는 CPU(508)와; 정상적인 궤도신호레벨과 수신한 레벨 설정값 및 속도현시코드가 정상일 경우 궤도계전기(Track Relay : TR)를 동작시키는 Relay Driver부(509)와; 상기 장치에 전원을 공급하는 Power Supply부(512)와; 궤도계전기의 On/Off, 속도현시코드 및 각종 정보의 동작상태를 표시하는 LED표시부(515)와; 속도현시코드처리 및 송신부(100)에서 관리되는 RS-485 신호를 통하여 수신부(500)의 동작에 필요한 레벨설정값 및 ATC Aspect Code 등의 각종 정보를 제공받는 RS-485부(510)와; BPF부(502)를 지원하기 위해 PLL회로를 사용하여 더욱 안정된 신호를 제공하기 위한 PLL부(513)로; 구성됨을 특징으로 한다.

상기 레벨감시부(400)와 수신부(500)는 시스템상에서 기능적으로는 구분되어 사용되고 있지만 실질적으로는 하드웨어적으로 동일한 구성을 이루고 있는 것이다. 다만 후술하는 바와 같이 소프트웨어적으로 각각의 기능에 상응하는 ID를 부여받음으로서 소프트웨어적으로 서로 다른 기능을 수행하게 되는 것이며, 이는 본원발명의 핵심적인 기술의 하나를 이룬다.

따라서 상기와 같이 구성된 수신부(SDP-TD)(500)는 궤도의 열차유무 및 현시코드의 적부를 판단하고 정상 동작할 경우 궤도계전기(TR)를 동작시키며, 레벨감시부(SDP-LD)(400)는 송신기레벨설정값 및 속도현시코드의 적부 여부를 판단하여 정상일 경우 CHR계전기를 동작시킨다.

상기 레벨감시부(400)도 각각의 구성요소들이 2개 1조(401a, 401b 내지 411a, 411b)를 이루어 회로가 구성되어 있고, 유절연 구간이나 분기부 2회로 구간에서는 2개의 회로를 모두 사용할 수 있도록 되어 있으며, 이는 수신부(500)에서도 동일하게 적용된다.

상기와 같이 구성된 본원발명의 동작과정을 도3 내지 도9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본원발명의 동작과정의 설명은 기능별로 신호의 흐름을 따라 설명하는 방법과, 각 보드별로 할당된 기능을 순차적으로 수행하는 과정을 설명하는 방법이 있을 수 있으나, 여기에서는 설명의 편의상 각 보드별로 할당된 기능을 순차적으로 수행하는 과정을 설명하도록 한다.

우선 입력보드(200)의 동작과정을 도4를 참조하여 설명하면,

상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)로부터 송신되어 온 신호(궤도신호 혹은 레벨감시신호)가 입력보드부(200)로 수신되면 입력보드부내의 입력정합부(201a, 201b)는 이를 전기적으로 절연하고 임피던스 매칭을 한다. 상기 임피던스 매칭된 신호는 필터부(202a, 202b)에서 잡음이 제거된 후 감쇄부(300)로 보내지며, 상기 감쇄부에서 감쇄되어 반송된 신호는 다시 앰프(203a, 203b)로 수신된다. 상기 앰프로 수신된 신호는 증폭되어 다시 수신부(500) 및 레벨감시기부(400)로 보내지게 된다.

다만 수신되는 신호가 궤도 신호일 경우에는 증폭되어진 신호가 수신부(500)로 보내지며 레벨감시신호 일 경우에는 레벨감시부(400)로 보내진다.

한편 상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)로부터 출력된 신호의 정상여부를 레벨감시부(400)가 판독한 결과가 정상일 경우 송신레벨판별부(204)는 그 결과로 CHR계전기를 동작시킴으로서 그 동작여부를 판단할 수 있도록 한다. 또 무절연구간에서 인접궤도의 접점조건을 수신하여 열차가 인접궤도와 중첩되어 있을 경우 SR부(205)는 속도코드 01현시를 제어한다. 여기에서 SR부는 자동구간(무절연-무절연, 무절연-유절연)에만 사용한다.

장치에 이상이 발생할 경우 보수자가 수동으로 장치를 복구할 필요가 있거나 궤도레벨감시장치에서 장치를 복구할 필요가 있을 경우 고장복구부(206)를 이용하여 이를 복구할 수 있도록 한다. 이 경우 시간지연회로(미도시)를 사용하여 회로의 동작을 안정화하도록 한다.

또 송신레벨이 비정상적이어서 CHR계전기가 동작하지 않을 경우 에러판별부(207)는 장치의 이상 유무를 외부로 출력한다. 여기에 사용되는 표시장치는 N.G lamp를 사용함이 바람직하다.

장치에 사용되는 전원은 Power Supply부(208)에서 공급한다. 또한 본 장치는 앞에서 설명한 바와 같이 2회로를 사용할 수 있게 되어 있기 때문에 유절연구간(양방향구간)에서는 한 조를 이루는 각각의 입력정합부(201a, 201b), 필터부(202a, 202b), 증폭부(203a, 203b)를 모두 사용할 수 있도록 한다. 여기에서 입력정합부(201b), 필터부(202b), 증폭부(203b)의 동작은 입력정합부(201a), 필터부(202a), 증폭부(203a)의 동작과정과 동일하다.

상기 입력보드(100)는 분소에 있는 궤도레벨감시장치(TLDS)(미도시)에서 복구할 수 있도록 회로를 구성하며, 이상전압을 차단하기 위한 회로를 보완하도록 추가 조치한다. 이와 같은 조치는 이미 공지된 기술로서 설치자의 의사에 따라 선택적으로 간단하게 이루어질 수 있는 것이므로 여기에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이와 같은 조치에 의해 본원발명에서는 보수자가 상주하지 않는 역에서 장치에 이상이 발생할 경우 분소의 궤도레벨감시장치(TLDS)에서 이를 복구할 수 있게 된다. 그리고 유절연구간(양방향구간)에 사용할 경우에는 필터부만 더 추가하면 간단히 사용이 가능하게 된다.

다음으로 속도현시코드처리 및 송신부(100)의 동작과정을 도3을 참조하여 설명하면,

자동구간에서 인접궤도의 조건 또는 연동조건이 제1Opto Isolator(101)로 수신되면 상기 제1Opto Isolator(101)은 이를 전기적으로 절연한 후, 상기 절연된 직렬신호를 Input Port(102)로 출력하며, 상기 Input Port(102)는 이를 병렬신호로 변환한 다음 CPU(103)로 출력한다. 상기 신호를 수신한 CPU는 상기 Input Port(102)에서 출력된 신호를 프로그램 알고리즘을 이용하여 속도현시코드를 해석한 후, 오류여부를 판단하고 PWM출력을 제어하며 출력레벨값을 설정하여 수신부(500) 및 레벨감시부(400)의 RS-485통신방식을 이용하여 정보를 전송하고 ATC Aspect Code(속도현시코드)를 작성한다. 상기 CPU부에서 프로그램 수행에 의해 결정된 신호는 PWM 발생부(109)로 입력되고, PWM 발생부(109)는 속도코드 조합부의 조건과 기준클럭주파수(11.0592MHz)를 이용하여 각 해당주파수별(f1-f4, fa-fc) PWM변조신호를 프로그램 알고리즘에 따라 생성한 후, 이를 PWM변조신호를 만들어내기 위한 데이터를 프로그램 알고리즘에 따라 생성하는 PWM 데이터 ROM(110)과 증폭부(111)로 각각 보낸다. 상기 증폭부(111)는 PWM발생부로부터 수신된 신호를 Full Bridge회로를 이용하여 증폭한 다음 이를 출력부(112)로 보내어 상기 증폭된 신호를 LC공진하고 전기적으로 절연하여 궤도에 변조된 궤도신호를 수신부(500)에 출력하고 궤도로 출력되는 신호의 4:1 비율로 출력레벨의 정상여부를 판단하기 위해 레벨감시부(400)로 레벨감시신호를 각각 출력한다.

종래의 ATC에서는 인접궤도의 조건 및 연동조건을 수신한 후, 이를 분석하여 속도코드를 해석하고 속도코드의 적부를 판단하기 위한 일련의 과정(logic)이 SLG(10)에 의해 하드웨어적으로 이루어졌다. 상기 판단 결과 궤도신호는 PWM(20)을 통해 궤도로 송신하고 속도코드현시조건은 바로 레벨감시기(30) 혹은 수신기(40)로 보내졌다. 따라서 종래에는 SLG와 PWM이 두 개의 보드로 분리되어 구성되었으나 본원발명에서는 이를 하나로 통합하고 상기 속도코드의 적부를 판단하는 logic을 소프트웨어적으로 처리할 수 있도록 한 것이다.

상기 속도코드의 적부판단은 PWM부(120)에 포함된 CPU(103)에서 이루어지게 된다. 상기 속도코드의 적부를 판단하는 과정을 도8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 제1Opto Isolator(101)로 수신된 인접궤도조건 및 연동조건은 제1Opto Isolator(101)에서 전기적으로 절연된 후, 상기 Input Port(102)에서 병렬신호로 변환된 다음 CPU(103)로 입력된다.(S-1단계) 이어서 상기 CPU(103)는 상기 입력된 인접궤도조건 및 연동조건을 분석하여 속도코드를 해석한 다음,(S-2단계) 상기 해석된 속도코드를 미리 입력된 조건과 비교하여 그 적부를 판단하고,(S-3단계) 적정한 것으로 판단되면 속도코드를 레벨감시부(400) 및 수신부(500)로 출력하게 된다.(S-4단계)

한편, 상기 에러감시회로부(108)는 증폭된 신호를 감시하고 동 신호가 정상상태일 경우에만 출력하도록 한다. 또 상기 RS-485부(104)는 CPU부(103)에서 처리된 출력레벨설정값과 속도코드현시코드를 RS-485방식으로 수신부(500) 및 레벨감시부(400)로 송신하고, 상기 속도코드현시부(105)는 CPU부에서 작성한 속도현시코드를 보여주며, 상기 LED표시부(106)는 장치의 동작상태 및 에러 여부를 표시하고, 상기 출력레벨설정부(107)는 CPU에 출력레벨을 설정하게 한다. 또 보드에 공급되는 전원은 Power Supply부(115)에서 공급하게 된다.

상기 PWM부(120)에서 사용하는 반송주파수는 모두 9가지가 있으며 반송주파수의 종류 및 용도는 다음과 같다.

-.SLG/PWM F1(8460Hz) : 무절연-무절연 및 유절연-무절연구간에 사용

-.SLG/PWM F2(9180Hz) : 무절연-무절연 및 유절연-무절연구간에 사용

-.SLG/PWM F3(10260Hz) : 무절연-무절연 및 유절연-무절연구간에 사용

-.SLG/PWM F4(10980Hz) : 무절연-무절연 및 유절연-무절연구간에 사용

-.SLG/PWM FA(5580Hz) : 분기부 구간에 사용

-.SLG/PWM FB(6300Hz) : 분기부 구간에 사용

-.SLG/PWM FC(7020Hz) : 분기부 구간에 사용

-.SLG/PWM F1/F2 : 구내구간(양방향구간)및 분기부 속도코드 전용구간에 사용

-.SLG/PWM F3/F4 : 구내구간(양방향구간)및 분기부 속도코드 전용구간에 사용

진폭 변조된 ATC신호(궤도신호)를 얻기 위해서는 신호주파수(10, 12, 14, 16, 22, 34, 38, 100, 26Hz)와 상기 반송주파수(8460, 9180, 10260, 10980, 5580, 6300, 7020Hz)를 속도 현시코드조건과 출력 레벨 값에 따라 변조한다. 또 진폭 변조된 신호를 만들기 위한 반송파는 1파인 것과 열차의 운전방향에 의해 연동조건으로 반송파를 절환가능한 2파용의 2종류를 가진다.

또한 본 장치는 PWM(Pulse Wide Modulation)을 채택하여 Lower Power, Small Size화된 장치에 속도현시코드신호처리부의 기능을 통합하여 처리할 수 있도록 함으로서 더욱더 장치의 Lower Power, Small Size화를 강화할 수 있도록 하였다.

또 CPU회로의 안정을 위하여 내부주기 약 0.5초를 갖는 Watchdog 타이머를 갖도록 하며 만일 프로그램이 정상경로를 벗어나면 0.5초안에 재부팅하여 정상모드로 구동하게 할 수 있도록 Watchdog회로를 CPU에 내장한다.

그리고 전면에 위치하는 LED표시부에는 선택한 코드에 대응하는 검지파 또는 속도코드가 표시된다.

이와 같이 구성되고 동작되는 속도현시코드처리부는 진폭변조된 ATC신호를 소정의 Level까지 증폭시켜 출력하는 것으로 송신 레벨은 2.5dB x 5step의 5종류로 설정이 가능하게 된다. 또한 SLG장치의 기능을 내장하기 때문에 별도의 SLG가 필요치 않게 되는 특징이 있다.

이어서 감쇄부(300)의 동작과정을 도5를 참조하여 설명하면,

입력보드부(200)의 필터부(202a, 202b)에서 필터링한 신호는 감쇄부(301a, 301b)에서 수신되여 적정한 레벨로 감쇄된다. 상기 감쇄된 신호는 CPU(302)로 수신되어 분석된 후, 상기 분석된 신호는 데이터변환부(303)에서 병렬신호로 변환되어 표시부(304a, 304b)로 보내져서 그 값이 디지털화 되어 표시된다.

본 장치는 실질적으로는 입력보드에 포함되어 있으나 전자적으로 기능상 분리되어 표시되고 있는 것이며, 결과적으로 입력보드에서 궤도로부터 수신한 신호를 필터링한 후 레벨조정용스위치(미도시)를 이용하여 적절한 레벨로 설정한 후, 상기 설정된 값을 표시부에 표시함으로서 실제로 입력보드의 일부 기능을 수행하게 된다.

상기 감쇄범위는 0dB ~ -31dB이고, 감쇄용스위치 1step당 -1dB씩 감쇄하며 증가용스위치 1step당 +1dB씩 증가한다.

또 상기 설정된 값은 입력보드부(200)의 증폭부(203a, 203b)에서 적절한 크기의 신호로 증폭하여 다시 수신부(500) 및 레벨감시부(400)로 출력된다.

또 자동구간(무절연구간)에는 1개의 감쇄회로(301a)를 사용하고 역구내 양방향구간(유절연구간) 및 분기부구간일 경우에는 2개의 감쇄회로(301a, 301b)가 사용된다.

다음으로 레벨감시부(400)의 동작과정을 도6을 참조하여 설명하면,

입력보드부(200)로부터 레벨감시신호가 입력되면 BUF/AMP(401a, 401b)는 이를 적절한 레벨로 조정/증폭하여 BPF부(402a, 402b)로 출력한다. 상기 조정/증폭된 신호를 수신한 BPF부(401a, 401b)는 지정된 주파수(8460Hz, 9180Hz, 10260Hz, 10980Hz, 5580Hz, 6300Hz, 7020Hz)로 필터링한다. 상기 필터링된 신호는 정류부(403a, 403b)로 입력되어 교류성분을 추출하고 정류된다. 상기 정류된 신호는 저역통과필터부(404a, 404b)로 입력되어 반송주파수를 제거한 후 신호주파수로 변환되어 증폭부(405a, 405b)로 출력된다.

상기 저역통과필터부(404a, 404b)로부터 추출된 신호는 레벨이 낮아지기 때문에 증폭부(405a, 405b)는 이를 증폭하여 비교기부(406a, 406b)로 출력하며, 상기 비교기부(406a, 406b)는 상기 증폭된 신호를 정형화된 구형파로 변환한다. 상기 비교기부에서 정형된 구형파신호는 레벨I/F부(407a, 407b)에서 CPU(408)에 적합한 TTL신호로 변환되어 CPU(408)의 인터럽트 입력으로 제공된다. CPU(408)는 상기 인터럽트단으로 입력된 TTL신호(궤도입력 신호레벨)와 속도현시코드처리 및 송신부(100)에서 제공하는 레벨설정값 및 속도현시코드를 RS-485부(410)를 통해 수신한 신호를 프로그램에 의해 분석한 후, CHR계전기의 동작여부를 결정한다.

Relay Driver부(409)는 정상적인 궤도신호 레벨과 송신기에서 수신한 레벨설정값 및 속도현시코드가 정상일 경우 CHR계전기(Check Relay)를 동작시킨다. RS-485부(410)는 송신기에서 관리되는 RS-485 신호를 통하여 레벨감시부(400)의 동작에 필요한 레벨설정값 및 ATC Aspect Code 등의 각종 정보를 제공받는다.

또 BPF부(402a, 402b)를 지원하여 더욱 안정화된 신호를 제공하기 위해 CPU부와 BPF부(402a, 402b) 사이에는 PLL부(413)가 구성된다. 또 CPU에는 궤도계전기의 On/Off, 속도현시코드 및 각종 정보의 동작상태를 표시하는 LED 표시부(415)가 연결되고, 장치에 공급하기 위한 전원은 Power Supply부(412)에서 공급된다.

다음으로 수신부(500)의 동작과정을 도7을 참조하여 설명하면,

입력보드부(200)로부터 궤도신호 입력되면 BUF/AMP(501a, 501b)는 이를 적절한 레벨로 조정/증폭하여 BPF부(502a, 502b)로 출력한다. 상기 조정/증폭된 신호를 수신한 BPF부(501a, 501b)는 지정된 주파수(8460Hz, 9180Hz, 10260Hz, 10980Hz, 5580Hz, 6300Hz, 7020Hz)로 필터링한다. 상기 필터링된 신호는 정류부(503a, 503b)로 입력되어 교류성분을 추출하고 정류된다. 상기 정류된 신호는 저역통과필터부(504a, 504b)로 입력되어 반송주파수를 제거한 후 신호주파수로 변환되어 증폭부(505a, 505b)로 출력된다.

상기 저역통과필터부(505a, 505b)로부터 추출된 신호는 레벨이 낮아지기 때문에 증폭부(505a, 505b)는 이를 증폭하여 비교기부(506a, 506b)로 출력하며, 상기 비교기부(506a, 506b)는 상기 증폭된 신호를 정형화된 구형파로 변환한다. 상기 비교기부에서 정형된 구형파신호는 레벨I/F부(507a, 507b)에서 CPU(508)에 적합한 TTL신호로 변환되어 CPU(508)의 인터럽트 입력으로 제공된다. CPU(508)는 상기 인터럽트단으로 입력된 TTL신호(궤도입력 신호레벨)와 속도현시코드처리 및 송신부(100)에서 제공하는 레벨설정값 및 속도현시코드를 RS-485부(510)를 통해 수신한 신호를 프로그램에 의해 분석하한 후, 궤도의 점유/비점유 상태를 판별하여 궤도계전기의 동작여부를 결정한다.

Relay Driver부(509)는 정상적인 궤도신호 레벨과 송신기에서 수신한 레벨설정값 및 속도현시코드가 정상일 경우 궤도계전기(Track Relay : TR)를 동작시킨다. RS-485부(510)는 송신기에서 관리되는 RS-485 신호를 통하여 수신부(500)의 동작에 필요한 레벨설정값 및 ATC Aspect Code 등의 각종 정보를 제공받는다.

또 BPF부(502a, 502b)를 지원하여 더욱 안정화된 신호를 제공하기 위해 CPU와 BPF부(502a, 502b) 사이에는 PLL부(513)가 구성된다. 또 CPU에는 궤도계전기의 On/Off, 속도현시코드 및 각종 정보의 동작상태를 표시하는 LED 표시부(515)가 연결되고, 장치에 공급하기 위한 전원은 Power Supply부(512)에서 공급된다.

앞에서 언급한 바와 같이 상기 레벨감시부(400)와 수신부(500)는 시스템상에서 기능적으로는 구분되어 사용되고 있지만 실질적으로는 하드웨어적으로 동일한 구성을 이루고 있다. 다만 소프트웨어적으로 각각의 기능에 상응하는 ID를 부여받음으로서 소프트웨어적으로 서로 다른 기능을 수행하게 되는 것이다. 상기 레벨감시부(400)와 수신부(500)에 부여되는 ID는 예를 들면 LD의 경우 oxb7, TD의 경우 oxb8 등을 예시할 수 있다.

상기와 같이 ID가 부여된 레벨감시 및 수신기보드는 각각의 ID에 따라 레벨감시부(400)와 수신부(500)로 동작하는데 이 과정을 도9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)로부터 RS-485방식으로 신호가 송신되면 동 신호는 레벨감시부(400)와 수신부(500)로 각각 수신된다. 상기 신호가 수신되면 레벨감시부(400)와 수신부(500)는 일련의 과정(401a-407a, 401b-407b, 501a-507a, 501b-507b)을 거쳐 CPU로 수신되면 상기 CPU는 ID를 해석하여 ID가 TD용인지 아니면 LD용인지를 판단한다.(M-1단계)

이어서 ID가 TD용이면 속도코드와 궤도레벨신호를 분석한다.(T-1단계) 이어서 상기 분석된 신호를 송신레벨설정값과 비교하여 정상인지 여부를 판단한 다음,(T-2단계) 상기 판단결과가 정상이면 궤도계전기(TR)를 동작시키고,(T-3단계) 비정상이면 열차가 궤도상에 존재하는 것으로 판단하여 현재의 상황을 유지시킨다.(T-4단계)

또 상기 M-1단계에서 ID가 LD용으로 판단되면 속도코드와 레벨감시신호를 분석한다.(L-1단계) 이어서 상기 분석된 신호를 송신레벨설정값과 비교하여 정상인지 여부를 판단한 다음,(L-2단계) 상기 판단결과가 정상이면 CHR을 동작시키고,(L-3단계) 비정상이면 에러를 표시한다.(L-4단계)

위와 같은 과정을 거쳐 수신부(SDP-TD)(500)는 궤도의 열차유무 및 현시코드의 적부를 판단하고 정상 동작할 경우 궤도계전기(TR)를 동작시키며, 레벨감시부(SDP-LD)(400)는 송신기레벨설정값 및 속도현시코드의 적부 여부를 판단하여 정상일 경우 CHR계전기를 동작시키게 되는 것이다.

상기 레벨감시부(400)도 각각의 구성요소들이 2개 1조(401a, 401b 내지 411a, 411b)를 이루어 회로가 구성되어 있고, 유절연 구간이나 분기부 2회로 구간에서는 2개의 회로를 모두 사용할 수 있도록 되어 있으며, 이는 수신부(500)에서도 동일하게 적용된다.

본원발명은 상기와 같이 궤도의 열차 유무 및 속도현시코드의 적부를 판단하는 기존의 수신기보드(SDP-TD)와 송신기의 레벨설정값 및 속도현시코드의 적부 여부를 판단하는 종래의 레벨감시보드(SDP-LD)를 통합하여 하나의 수신 및 레벨감시보드로 구성함으로서 수신부(SDP-TD)와 레벨감시부(SDP-LD)를 하드웨어적으로는 동일하게 설계할 수 있도록 하는 잇점이 있을 뿐만 아니라 주파수와 무관하게 사용할 수가 있다. 이것은 CPU 내의 RS-485포트를 사용할 수 있는 포트가 내장되어 있어 PWM부에서 궤도신호를 출력할 때, 각각 수신 및 레벨감시부에 ID를 할당한 후, RS-485방식으로 신호를 송신하기 때문에 보드를 겸용으로 사용할 수 있게 되었고, 이는 프로그램에서 주파수에 무관하게 처리할 수 있는 S/W 로직을 적용하여 수행하였기 때문에 가능한 것이다. 따라서 궤도의 구간별로 각각 설계·제작되던 많은 종류의 보드의 총 수를 절반이하로 줄일 수 있기 때문에 보드의 설계·제작비를 대폭으로 낮출 수 있어 경제적으로 대단히 유리하다.

또한 PLL회로를 적용함으로서 보다 안정적이고 신뢰성있는 정보를 확보할 수 있으며 CPU 자체 내에 아나로그 입력포트가 내장되어 있기 때문에 기존과 같이 프로그램 수행을 위해서 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환회로를 필요로 하지 않아 하드웨어적으로 기존에 비해 대단히 간소화되고 최적화 되었다고 할 수 있다.

CPU회로의 안정을 위하여 내부주기 약 0.5초를 갖는 Watchdog 타이머를 가지며 만일 프로그램이 정상경로를 벗어나면 0.5초안에 재부팅하여 정상모드로 구동하게 되는 Watchdog 회로를 CPU에 내장한다.

수신기보드와 레벨감시보드를 결정하는 방법은 하드웨적으로 JP2(미도시)를 어떠한 모드로 선택하는가와 소프트웨어적으로 수신기/레벨감시기용의 어떠한 프로그램을 선택적으로 다운로드 하는가에 따라 그 사용 용도가 선별된다. 실제로 JP2 수신기 보드로 선택하면 이 보드는 수신기 보드로서 동작하고 JP2를 레벨감시보드로 선택하면 레벨감시보드로서 동작하게 된다.

또한 모든 조건은 수신기보드와 동일하나 CPU(408)의 프로그램에서 판정레벨 범위만이 수신기보드는 궤도회로의 입력레벨이 -9dB이하일 경우 궤도계전기가 복구되도록 프로그램되어 있고 레벨감시보드는 송신기의 출력레벨의 ±4dB일 경우에 CHR 계전기가 동작하도록 설정되어 있다는 점이 다르다.

따라서 기존에 사용하였던 수신기는 분기부용 수신기(A-TD1 & A-TD2 보드)를 별도로 사용해야 했기 때문에 수신기 보드의 종류가 많아지는 문제점이 있었으나 본원발명에서는 이러한 문제가 해소되었으며 이로 인해 유지보수 측면에서 사용자의 부주의로 고장(장애)를 확대하는 문제를 근원적으로 해결하였다.

상기 CHR 릴레이는 레벨 및 코드가 정상인 경우에만 동작하며, 송신기의 출력을 전면 디지털 스위치(미도시)로 조정할 경우 이는 즉시 RS-485를 통하여 레벨감시보드로 보내지고 레벨감시보드는 이와 송신기의 출력레벨을 비교하여 ±4dB 이내일 경우 CHR 릴레이를 동작시킨다.

또한 이 장치 역시 2개의 회로를 1조로 구성하여 유절연구간이나 분기부구간에서는 2개의 회로를 사용할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 본원발명은,

ATC장치의 구성요소 중 수신기(SDP-TD)와 레벨감시기(STP-LD) 보드를 하나로 통합하여 구성하고 하나의 보드로 두 가지의 기능, 즉 수신기(SDP-TD)와 레벨감시기(STP-LD)의 기능을 부여된 ID에 의해 선택적으로 사용할 수 있도록 함으로서 보드의 설계·제작비를 크게 절감하고 장치의 유지보수를 편리하게 하는 효과를 갖는다.

또한 종래 두 개로 나누어 설계??제작되던 SLG와 PWM을 하나의 보드로 통합하여 제작함으로서 ATC장치의 기능을 저하시키지 않고도 ATC장치의 전체 구조를 단순화하여 장치의 외형을 작게 하고 유지보수를 편리하게 할뿐만 아니라 장치의 가격이 저렴화되도록 하는 효과를 갖는다.

이것은 속도 현시 코드 처리부의 기능을 간소화하고 속도 현시 코드 처리부의 로직을 CPU내의 프로그램 알고리즘에 의해 속도 현시 코드를 분석하는 로직을 처리하게 함으로써 가능하게 되었고, FPGA(Field-Programmable Gate Array : 프로그램이 가능한 로직 칩의 한 형태) 소자를 사용하여 장치를 더욱 간소화하고 저전력화 시켰다.

또한 ATC장치의 설계·제작비를 낮추고 부품의 수를 저감하여 구성품들의 제조 원가를 절감함으로서 철도의 경영 개선에 크게 기여하는 잇점이 있다.

도 1은 종래 ATC장치의 블록도

도 2는 본원 ATC장치의 블록도

도 3은 본원 ATC 장치의 속도현시코드처리 및 송신부(SLG/PWM) 상세블록도

도 4는 본원 ATC 장치의 입력(Input Board)부의 상세블록도

도 5는 본원 ATC 장치의 감쇄부의 상세블록도

도 6은 본원 ATC 장치의 레벨감시부(SDP-LD)의 상세블록도

도 7은 본원 ATC 장치의 수신부(SDP-TD)의 상세블록도

도 8은 본원 ATC 장치의 속도현시코드의 적부를 판단하는 과정도

도 9은 본원 ATC 장치의 수신부 및 레벨감시부에서 ID판별 후의 신호흐름도

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****

100 : 속도현시코드처리 및 송신(SLG/PWM)부

101 : 제1 Opto-Isolator부 102 : Input Port부

103 : CPU 104 : RS-485부

105 : 속도코드현시부 106 : LED표시부

107 : 출력레벨설정부 108 : 에러감시회로부

109 : PWM 발생부

110 : PWM 데이터 ROM 111 : 증폭부

112 : 출력부 113 : Output Port부

114 : 제2 Opto-Isolator부 115 : Power Supply부

120 : PWM부 140 : 속도현시코드신호처리부

200 : 입력보드(Input Board)부

201a, 201b : 입력정합부 202a, 202b : 필터부

203a, 203b : 증폭부 204 : 송신레벨판별부

205 : SR부 206 : 고장복구부

207 : 에러판별부 208 : Power Supply부

300 : 감쇄부 301a, 301b : 감쇄단

302 : CPU 303 : 데이터변환부

304a, 304b : 표시부

400 : 레벨감시부

401a, 401b : BUF/AMP부 402a, 402b : BPF부

403a, 403b : 정류부 404a, 404b : LPF부

405a, 405b : Amp부 406a, 406b : 비교기부

407a, 407b : 레벨I/F부 408 : CPU

409 : Relay Driver부 410 : RS-485부

411a, 411b : Amp부 412 : power supply부

413 : PLL부 414 : LED표시부

500 : 수신부

501a, 501b : BUF/AMP부 502a, 502b : BPF부

503a, 503b : 정류부 504a, 504b : LPF부

505a, 505b : Amp부 506a, 506b : 비교기부

507a, 507b : 레벨I/F부 508 : CPU

509 : Relay Driver부 510 : RS-485부

511a, 511b : Amp부 512 : power supply부

513 : PLL부 514 : LED표시부

Claims (8)

1. 궤도에 필요한 ATC신호를 PWM변조시켜 필요한(미리 설정된) 레벨까지 증폭시키고 전방열차의 위치/진로 설정조건 등과 같은 인접궤도의 조건이나 연동조건을 수신하여 처리하는 속도현시코드처리 및 송신부(SLG/PWM)(100)와;

   상기 속도현시코드처리 및 송신부로부터 궤도를 통하여 궤도신호를 수신한 후, 임피던스 매칭을 시키고 필터링하는 입력보드(Input Board)부(200)와;

   상기 입력보드부에서 수신한 궤도 신호를 필터링한 후, 레벨조정용 스위치를 이용하여 적절한 수신레벨로 설정하고 그 설정된 값을 표시하는 감쇄부(300)와;

   상기 입력보드부로부터 수신된 궤도신호와 상기 속도현시코드처리 및 송신부로부터 수신된 ATC ASPECT(속도코드현시) 조건과 각 TAP별 출력 LEVEL을 RS-485방식을 사용하여 수신하여 열차의 유무를 판단하는 수신부(SDP-TD부)(500)와;

   상기 속도현시코드처리 및 송신부에서 수신한 레벨감시신호와 각 TAP별 출력 LEVEL 및 속도현시코드 정보를 RS-485방식으로 수신한 후 그 정보를 분석하여 송신레벨 및 속도현시코드의 적부를 판정하는 레벨감시부(SDP-LD부)(400)로; 구성됨을 특징으로 하는 통합형 ATC
2. 제1항에 있어서,

   상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)는 다시 궤도에 필요한 ATC신호를 PWM변조시켜서 필요한(미리 설정된) 레벨까지 증폭시켜 출력하는 PWM부(120)와; 전방열차의 위치 및 진로의 설정조건 등을 연동장치에서 수신하여 처리하는 속도현시코드신호처리부(140)와; 장치의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부(115)로; 구성됨을 특징으로 하는 통합형 ATC
3. 제2항에 있어서,

   상기 속도현시코드처리부(140)는 다시 자동구간에서는 인접궤도의 조건을 수신하고 연동구간에서는 연동장치의 조건을 수신하여 전기적으로 절연을 하는 제1Opto-Isolator부(101)와; 상기 절연된 직렬신호를 병렬처리신호로 변환하는 Input Port부(102)와; 자동구간에서는 인접궤도의 조건을 송신하고 연동구간에서는 연동장치의 조건을 송신하여 전기적으로 절연을 하는 제2Opto-Isolator부(114)와; 상기 절연된 병렬신호를 직렬처리신호로 변환하는 Output Port부(113)로; 구성됨을 특징으로 하는 통합형 ATC
4. 제2항에 있어서,

   상기 PWM부(120)는 다시 속도현시코드처리부(140)에서 생성된 신호를 프로그램 알고리즘을 이용하여 속도현시코드로 해석한 후, 오류여부를 판단하고 PWM출력을 제어하며 출력레벨설정값을 판단하여 수신기나 레벨감시기에 RS-485통신방식을 이용하여 정보를 전송하고 ATC Aspect Code(속도현시코드)를 작성하는 CPU(103)와; 상기 CPU에서 프로그램을 수행한 결과 결정된 신호를 속도코드조합부의 조건과 기준 클럭주파수(11.0592MHz)를 이용하여 각 해당 주파수별(f1-f4, fa-fc) PWM 변조신호를 프로그램 알고리즘에 따라 생성하는 PWM 발생부(109)와; 상기 PWM변조신호를 만들어내기 위한 프로그램 알고리즘에 따라 PWM 데이터를 생성하는 PWM 데이터 ROM(110)과; 상기 PWM변조신호를 Full Bridge회로를 이용하여 증폭하는 증폭부(111)와; 상기 증폭된 신호를 LC공진하고 전기적으로 절연하여 궤도에 변조된 신호를 출력하고 출력레벨의 정상여부를 판단하기 위해 레벨감시기에 신호를 출력하는 출력부(112)와; 상기 증폭된 신호를 감시하고 동 신호가 정상상태일 경우에만 출력하도록 하는 에러감시회로부(108)와; 상기 CPU에 출력레벨을 설정하게 하는 출력레벨설정부(107)와; 상기 CPU부에서 작성한 속도현시코드를 보여주는 속도코드현시부(105)와; ATC장치의 동작상태 및 에러 여부를 표시하는 LED표시부(106)와; 상기 CPU부에서 처리된 출력레벨설정값과 속도코드현시코드를 RS-485방식으로 수신기와 레벨감시기에 송신하는 RS-485부(104)로; 구성됨을 특징으로 하는 통합형 ATC
5. 제1항에 있어서,

   상기 입력보드부(200)는 다시 상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)로부터 궤도신호를 수신하여 전기적으로 절연을 하고 임피던스 매칭을 하는 입력정합부(201a, 201b)와; 상기 임피던스 매칭한 신호의 잡음을 제거하고 이를 정류하는 필터부(202a, 202b)와; 상기 정류된 신호를 적정레벨로 설정하기 위해 감쇄부(300)로 출력한 후 상기 감쇄부(300)로부터 적정레벨로 감쇄된 신호를 다시 수신하여 이를 증폭하는 증폭부(203a, 203b)와; 상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)의 출력신호의 정상여부를 수신부(500) 및 레벨감시부(400)가 판독한 후 출력신호가 정상일 경우 그 결과로 CHR계전기를 동작되도록 하는 송신레벨판별부(204)와; 무절연구간에서 인접궤도의 접점조건을 수신하여 열차가 인접궤도와 중첩되어 있을 경우 속도코드 01현시를 제어하는 SR부(205)와; 장치에 이상이 발생시 보수자가 수동으로 장치를 복구하거나 궤도레벨감시장치(미도시)에서 복구할 수 있도록 하는 고장복구부(206)와; 송신레벨이 비정상적이어서 CHR계전기가 동작하지 않을 경우 이상 유무를 출력하는 에러판별부(207)와; 장치에 전원을 공급하기 위한 Power Supply부(208)로; 구성됨을 특징으로 하는 통합형 ATC
6. 제1항에 있어서,

   상기 감쇄부(300)는 다시 입력보드부(200)에서 필터링한 신호를 적정한 레벨로 감쇄하는 감쇄단(301a, 301b)과; 상기 감쇄된 신호를 분석하는 CPU(302)와; 상기 CPU에서 분석된 신호의 레벨값을 표시부에 나타내도록 직렬신호로 변환하고 소정의 증폭을 하는 데이터변환부(303)와; 상기 변환된 신호를 표시하는 표시부(304a, 304b)로; 구성됨을 특징으로 하는 통합형 ATC
7. 제1항에 있어서,

   상기 레벨감시부(400)는 다시 레벨감시신호가 입력되면 적절한 레벨로 조정/증폭하는 BUF/AMP부(401a, 401b)와; 상기 증폭된 신호를 지정된 주파수(반송주파수-8460Hz, 9180Hz, 10260Hz, 10980Hz, 5580Hz, 6300Hz, 7020Hz)로 필터링하는 BPF부(402a, 402b)와; 상기 필터링된 신호를 교류성분을 추출하여 정류하는 정류부(403a, 403b)와; 상기 정류된 신호를 저역통과필터(Low Pass Filter)회로를 사용하여 반송주파수를 제거하고 신호주파수만을 추출하는 LPF부(404a, 404b)와; 상기 추출된 신호주파수는 레벨이 낮아져 있기 때문에 이를 다시 증폭하는 Amp부(405a, 405b)와; 상기 증폭된 신호를 정형화된 구형파로 만들어 내는 비교기부(406a, 406b)와; 상기 정형화된 구형파를 CPU에 적합한 TTL레벨로 변환해 주는 레벨I/F부(407a, 407b)와; 상기 TTL레벨로 변환된 신호가 CPU의 인터럽트 입력으로 제공되면, 그 입력된 신호(궤도입력 신호레벨)외 송신기에서 제공하는 레벨설정값 및 현시코드를 RS-485(410)를 통해서 수신한 신호의 프로그램에 의해 분석하여 CHR계전기의 동작여부를 결정하는 CPU(408)와; 정상적인 궤도신호레벨과 수신한 레벨 설정값 및 속도현시코드가 정상일 경우 CHR계전기(check relay)를 동작시키는 Relay Driver부(409)와; 상기 장치에 전원을 공급하는 Power Supply부(412)와; 궤도계전기의 On/Off, 속도현시코드 및 각종 정보의 동작상태를 표시하는 LED표시부(415)와; 상기 속도현시코드처리 및 송신부(100)에서 관리되는 RS-485 신호를 통하여 레벨감시부(400)의 동작에 필요한 레벨설정값 및 ATC Aspect Code 등의 각종 정보를 제공받는 RS-485부(410)와; 상기 BPF부(402)를 지원하기 위해 PLL(Phase Locked Loop)회로를 사용하여 더욱 안정된 신호를 제공하기 위한 PLL부(413)로; 구성됨을 특징으로 하는 통합형 ATC
8. 제1항에 있어서,

   상기 수신부(500)는 다시 궤도신호가 입력되면 적절한 레벨로 조정/증폭하는 BUF/AMP부(501a, 501b)와; 상기 증폭된 신호를 지정된 주파수(반송주파수-8460Hz, 9180Hz, 10260Hz, 10980Hz, 5580Hz, 6300Hz, 7020Hz)로 필터링하는 BPF부(502a, 502b)와; 상기 필터링된 신호를 교류성분을 추출하여 정류하는 정류부(503a, 503b)와; 상기 정류된 신호를 저역통과필터(Low Pass Filter)회로를 사용하여 반송주파수를 제거하고 신호주파수만을 추출하는 LPF부(504a, 504b)와; 상기 추출된 신호주파수는 레벨이 낮아져 있기 때문에 이를 다시 증폭하는 Amp부(505a, 505b)와; 상기 증폭된 신호를 정형화된 구형파로 만들어 내는 비교기부(506a, 506b)와; 상기 정형화된 구형파를 CPU에 적합한 TTL레벨로 변환해 주는 레벨I/F부(507a, 507b)와; 상기 TTL레벨로 변환된 신호가 CPU의 인터럽트 입력으로 제공되면, 그 입력된 신호(궤도입력 신호레벨)외 송신기에서 제공하는 레벨설정값 및 현시코드를 RS-485부(510)를 통해서 수신한 신호의 프로그램에 의해 분석하여 궤도의 점유/비점유 상태를 판별하고 궤도계전기의 동작여부를 결정하는 CPU(508)와; 정상적인 궤도신호레벨과 수신한 레벨 설정값 및 속도현시코드가 정상일 경우 궤도계전기(Track Relay : TR)를 동작시키는 Relay Driver부(509)와; 상기 장치에 전원을 공급하는 Power Supply부(512)와; 궤도계전기의 On/Off, 속도현시코드 및 각종 정보의 동작상태를 표시하는 LED표시부(515)와; 속도현시코드처리 및 송신부(100)에서 관리되는 RS-485 신호를 통하여 수신부(500)의 동작에 필요한 레벨설정값 및 ATC Aspect Code 등의 각종 정보를 제공받는 RS-485부(510)와; BPF부(502)를 지원하기 위해 PLL회로를 사용하여 더욱 안정된 신호를 제공하기 위한 PLL부(513)로; 구성됨을 특징으로 하는 통합형 ATC