KR100741522B1

KR100741522B1 - 철도신호용 페일세이프 절체장치

Info

Publication number: KR100741522B1
Application number: KR1020050105943A
Authority: KR
Inventors: 김덕환
Original assignee: 경봉기술(주)
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2007-07-25
Also published as: KR20070048891A

Abstract

본원고안은 현장역에 설치된 역정보전송장치(LDTS : Local Data Transmission System)에서 열차의 운행과 관련된 역정보를 안전측 동작원칙(Fail-Safe)의 방식으로 중앙정보전송장치(CDTS : Central Data Transmission System)로 전송하기 위한 이중계 시스템을 구성함에 있어서,

상기 안전측 동작원칙(Fail-Safe)을 절체모듈을 적용하여 구성함으로서, 이중계 시스템에서 장치 이중계 및 통신라인 이중화를 가능하게 하여 이중계 시스템이 안정적인 동작을 수행할 수 있게 하는 한편, 역정보전송장치(LDTS)의 고장이나 기능의 오동작 등과 같은 장애에도 역정보전송장치(LDTS)가 정확하게 동작할 수 있도록 하기 위한 철도신호용 안전측 동작원칙(Fail-Safe)의 절체장치에 관한 것이다.

역정보전송장치, Fail-Safe, 중앙정보전송장치, 절체모듈, 이중계, 신호

Description

철도신호용 페일세이프 절체장치 { Fail-safe Switching Apparatus on the Railroad Signal }

도 1은 종래의 Fail-Safe 장치의 구성도

도 2는 본원발명에 의한 Fail-Safe 장치의 구성도

도 3은 제2도의 절체모듈의 세부구성도

도 4는 제3도의 절체모듈의 주 처리 회로도

도 5는 제3도의 절체모듈의 제어신호 선택회로도

도 6은 제3도의 절체모듈의 422 드라이버 및 프로텍터 회로도

도 7은 제3도의 절체모듈의 입력(수신) 처리 계통도

도 8은 일반적인 CTC의 시스템 구성 및 정보의 흐름도

도 9는 일반적인 CTC의 시스템 상세 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11, 12, 20, 21 모뎀 13, 14, 24, 25 CPU모듈

15, 16 광절연모듈 17, 18, 28, 29 전자연동장치

22, 23, 26, 27 절체모듈

본원발명은 현장역에 설치된 역정보전송장치(LDTS)에서 열차의 운행과 관련된 역정보를 안전측 동작원칙(Fail-Safe)방식으로 중앙정보전송장치(CDTS)로 전송하기 위한 이중계 시스템을 구성함에 있어서, 상기 안전측 동작원칙(Fail-Safe)를 절체모듈을 적용하여 구성함으로서, 이중계 시스템에서 장치 이중계 및 통신라인 이중화를 가능하게 하여 이중계 시스템이 안정적인 동작을 수행할 수 있게 하는 한편, 역정보전송장치의 고장이나 기능의 오동작 등과 같은 장애에도 역정보전송장치가 정확하게 동작할 수 있도록 하기 위한 철도신호용 안전측 동작원칙(Fail-Safe) 절체장치에 관한 것이다.

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<발명의 기술적 배경>

열차의 운행과 관련된 기술의 향상과 더불어 열차의 운행을 자동화하는 한편, 열차를 보다 신속·정확·안전·효율적으로 운행하기 위하여 도입된 설비가 열차집중제어(CTC)장치이다.

열차집중제어장치(CTC)장치는 운전사령자가 일정지역내의 모든 열차운행상황을 한 장소에서 파악한 후, 열차진로를 제어하여 기관사에게 지시하는 운전방식의 열차제어장치이다. 이 장치는 각각의 열차에 대하여 직접제어가 가능한 것은 물론 열차의 운행 상황을 전체적으로 파악함으로서 열차의 흐름을 효율적으로 제어할 수 있는 기술을 구현한 장치이다.

열차집중제어장치(CTC) 장치의 기본 구성과 그 정보의 흐름은 도8 및 도9와 같다.

즉, 선로상의 일정구간에 설치된 연동장치의 제어정보가 역에 설치된 역정보전송장치로 수신되면, 상기 수신된 연동장치의 제어정보는 중앙정보전송장치로 전송되고, 상기 각 역으로부터 송신된 제어정보는 다수 개의 역정보전송장치의 집단으로 이루어진 중앙정보전송장치로 수신되며 이 신호는 허브를 거쳐 주컴퓨터에서 분석된 후 각 사령실로 보내져서 사령실 내의 표시제어반에 표시된다.

사령실에서는 상기 표시제어반에 표시된 열차의 운행과 관련된 역정보를 인지하고 다시 표시제어반을 조작하여 연동장치를 제어하기 위한 제어신호를 처리장치로 출력한다. 상기 제어신호를 수신한 처리장치는 현장의 열차를 제어하기 위한 표시신호를 출력하며, 상기 처리장치에서 출력된 표시신호는 상기한 제어신호의 흐름과는 역순으로 중앙정보전송장치와 역정보전송장치를 거쳐 현장의 연동장치로 전송되어 열차의 운행을 제어하게 된다.

한편, 열차의 안전한 운행을 확보하기 위하여 역정보전송장치와 중앙정보전송장치의 사이에는 절대로 정보의 단절이 있어서는 아니 된다. 이에 따라 역정보전송장치는 정보전송체계를 이중계로 구성하고 이를 안전측 동작원칙(Fail-Safe)의 방식으로 운용함으로서 열차의 안전한 운행을 확보하고 있다.

현재 사용되고 있는 역정보전송장치(LDTS)의 구성은 도1에 도시된 바와 같다.

이를 설명하면, 역정보전송장치(LDTS)는 각각 1계와 2계로 나누어져 구성되며,

각계의 구성은,

상위 중앙정보전송장치(CDTS)와 연결되어 열차의 운행과 관련된 정보(데이터)를 송수신하여 이 신호를 변조 또는 복조 처리하는 모뎀(11, 12)과;

상기 모뎀(11, 12)을 통해 송수신된 신호에 따라 시스템의 동작을 제어하는 한편, 상호 시스템의 동작 상태를 감시하다 상대 CPU모듈에 에러가 발생하면 즉시 스탠바이 CPU로 절환되도록 하는 CPU모듈(13, 14)과;

상기 CPU모듈(13, 14)의 제어에 따라 현장의 연동장치와 중앙의 사령실 간의 신호의 흐름을 단순히 연결하거나 차단하는 기능을 수행하는 광절연모듈(15, 16)과;

현장에서 열차의 운행상태를 검지하여 CPU모듈(13, 14)로 전송하고, CPU모듈을 통해 사령실의 제어(혹은 표시) 명령을 받아 현장에서 열차의 운행을 제어하거나 신호를 표시하는 연동장치(17, 18)로; 이루어진다.

상기 구성요소들의 결합관계를 설명하면,

우선 1계 및 2계 CPU모듈(13, 14)과 모뎀(11, 12) 사이의 통신 결선은 물리적으로 1계 CPU의 포트1과 2계 CPU의 포트2가 하드와이어(HARD-WIRED:기판을 사용하지 않고 배선재를 사용하여 회로를 구성하는 고전적인 배선방식)로 연결되어 1계 모뎀(11)에 연결되어 있다. 마찬가지로 1계 CPU 포트2와 2계 CPU 포트1이 서로 연결되어 2계 모뎀(12)에 연결되어 있다.

또한 연동장치(17, 18)와는 광절연모듈(15, 16)을 통해 서로 연결되어 있다.

이들은 소프트웨어 적으로 1계, 2계 CPU 중 어느 하나만 온라인 CPU가 되고 나머지 하나는 스탠바이 형태가 되어 동작하게 된다.

온라인 CPU는 상위 중앙정보전송장치(CDTS) 1, 2와 데이터를 송수신하고, 스탠바이 CPU는 수신만 하도록 되어 있는 상태에서 상호 시스템의 동작상태를 감시하다 만약 상대 CPU에 에러가 발생하면 즉시 스탠바이 CPU가 온라인 상태로 되어 동작을 계속하게 된다.

그러나 위와 같은 종래의 구성은, 만일 이중계간 상호 감시에 의한 오류로 인하여 서로가 온라인 CPU 상태로 인식을 하게 될 경우, 둘 다 같은 회선에 데이터를 송신하게 되고 이것은 데이터 충돌을 일으켜 데이터 오류의 원인이 된다.

또한 물리적으로도 어느 한 CPU의 출력 통신포트에 하드웨어적으로 문제가 생기게 되면 그 영향이 그대로 상대 CPU의 출력 통신포트에 영향을 주어 상대 CPU의 정상적인 통신기능에 장애를 유발할 수도 있고, 시스템 자체의 에러를 판단하는 것을 어렵게 하기 때문에 시스템에 에러가 발생하더라도 정확히 이를 감지하여 정 상정인 상태로 시스템을 절환하지 못하고 고장의 상태를 방치하게 되는 등 많은 문제점을 안고 있다.

본원발명은 전술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것이다.

즉 본원발명은 현장역에 설치된 역정보전송장치(LDTS)에서 열차의 운행과 관련된 역정보를 안전측 동작원칙(Fail-Safe)의 방식으로 중앙정보전송장치(CDTS)로 전송하기 위한 이중계 시스템을 구성함에 있어서, 상기 안전측 동작원칙(Fail-Safe)을 절체모듈을 적용하여 구성함으로서,

이중계 시스템에서 장치 이중계 및 통신라인 이중화를 가능하게 하여 이중계 시스템이 안정적인 동작을 수행할 수 있게 하는 한편, 역정보전송장치(LDTS)의 고장이나 기능의 오동작 등과 같은 장애에도 역정보전송장치(LDTS)가 정확하게 동작할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원발명의 구성 및 결합관계와 동작과정을 도2 내지 도7을 참조하여 설명한다.

도2는 본원발명에 의한 안전측 동작원칙(Fail-Safe) 장치의 구성도이고, 도3은 2도의 절체모듈의 세부구성도이며, 도4는 3도의 절체모듈의 주 처리 회로도이고, 도5는 3도의 절체모듈의 제어신호 선택회로도이며, 도6은 3도의 절체모듈의 422 드라이버 및 프로텍터 회로도이고, 도7은 3도의 절체모듈의 입력(수신) 처리 계통도이다.

우선 본원발명의 구성은 크게,

중앙정보전송장치(CDTS) 1, 2와 연결된 후, CPU모듈로부터 전송되어 온 데이터 신호를 변조 처리하여 중앙정보전송장치(CDTS) 1, 2로 전송하거나 중앙정보전송장치(CDTS) 1, 2로부터 수신된 제어신호를 복조 처리하여 CPU모듈(24, 25)로 전송하는 1계, 2계 모뎀(20, 21)와;

1계, 2계 CPU모듈(24, 25)과, 모뎀(20, 21) 사이에 설치된 후, 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)로부터 입력되는 두 개의 통신포트의 입력 중 어느 하나만을 선택하여 1계, 2계 모뎀(20, 21)으로 출력하고, 1계, 2계 모뎀(20, 21)으로부터 입력되는 신호는 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)로 모두 출력하는 1계, 2계 제1절체모듈(22, 23)과;

각계 절체모듈(22, 23, 26, 27)로부터 수신된 신호를 처리하여 온라인으로 선택된 계를 통해 송수신하는 한편, 상대 CPU의 동작 상태를 감시하다 온라인 계에 에러가 발생하면 즉시 절체모듈(22, 23, 26, 27)로 절환신호를 발생하는 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)과;

1계, 2계 CPU모듈(24, 25)과, 전자연동장치(28, 29) 사이에 설치된 후, 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)로부터 입력되는 두 개의 통신포트의 입력 중 어느 하나만을 선택하여 1계, 2계 전자연동장치(28, 29)로 출력하고, 1계, 2계 전자연동장치(28, 29)로부터 입력되는 신호는 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)로 모두 출력하는 1계, 2계 제2절체모듈(26, 27)과;

현장에서 열차의 운행상태를 검지하여 CPU모듈(24, 25)을 통해 사령실로 전송하고, CPU모듈을 통해 사령실의 제어명령을 받아 현장에서 열차의 운행을 제어하거나 신호를 표시하는 1계, 2계 전자연동장치(28, 29)로;

구성됨을 특징으로 한다.

상기 각계 제1절체모듈(22, 23)은,

각계의 역정보전송장치(LDTS) CPU 채널에 연결되어 각 채널의 422 신호의 데이터를 수신한 후, 이를 TTL(Transistor Transistor Logic:트랜지스터 트랜지스터 논리) 레벨로 변환하여 단방향 버퍼로 연결하는 422 드라이버(41, 42)와;

상기 드라이버를 통해 수신된 신호를 이네이블 신호(Enable Signal)에 의해서 두 채널 중 하나만을 출력 측 포토커플러(46)로 출력시키는 버퍼(43, 44)와;

상기 버퍼를 통해 수신된 이네이블 신호(Enable Signal)에 따라 정상적으로 제어되어 출력된 신호만을 선택하여 출력하는 한편, 외부의 노이즈를 차단하는 기능을 수행하는 포토커플러(46)와;

상기 포토커플러를 통해 수신된 신호를 422신호로 변환하여 모뎀로 출력하는 한편, 모뎀으로부터 수신된 신호를 TTL 레벨로 변환하여 부정논리곱소자(NAND gate)(47)로 출력하는 422 드라이버(48)와;

상기 422 드라이버(48)로 수신된 신호의 상태에 따라 가변 출력하는 부정논리곱소자(NAND gate)(47)와;

상기 부정논리곱소자(NAND gate)(47)로부터 입력된 신호를 버퍼(47a)로 출력되는 것을 제어신호 선택회로의 업패스(Up-Pass)(S59) 신호에 따라 선택적으로 차단하는 버퍼(47a)와;

상기 버퍼의 동작에 따라 정상적으로 출력되는 신호만을 422 드라이버(41, 42)로 모두 출력하는 포토커플러(45)로;

구성됨을 특징으로 한다.

상기 각계 제2절체모듈(26, 27)은 제1절체모듈와 동일한 구성으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이어서 상기 구성요소의 결합관계를 설명하면,

1계, 2계 CPU모듈(24, 25)과, 모뎀(20, 21) 사이에는 1계, 2계 절체모듈(22, 23)이 결합되며 이 절체모듈(22, 23)을 통해 데이터가 모뎀(20, 21)으로 입력되도록 되어 있다.

통신결선은 물리적으로 1계 CPU모듈(24)의 포트 #1과 2계 CPU모듈(25)의 포트 #2가 1계 절체모듈(22)에 각각 입력되며, 마찬가지로 1계 CPU모듈(24)의 포트 #2와 2계 CPU모듈(25)의 포트 #1이 2계 절체모듈(23)에 각각 입력되도록 되어 있다.

그리고 1계, 2계 절체모듈(22, 23)에 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)의 제어신호(S11, S22)를 입력하고, 이 제어신호에 의해 온라인 계의 CPU모듈(24, 25) 통신포트가 선택될 수 있도록 하여 절체기능이 수행되도록 함으로서 모뎀(20, 21)로 데이터가 전송되도록 되어 있다.

한편, 1계, 2계 절체모듈(22, 23)의 송·수신 구조는 제7도에 도시된 바와 같이 되어 있다.

1계, 2계 절체모듈(22, 23)은 1계, 2계 절체모듈(22, 23)로 입출력되는 통신라인(TX+, TX-, RX+, RX-) 중에서 송신라인(TX+, TX-)은 두 개의 입력 중에서 어느 하나만을 제어신호에 의해 선택하여 출력하도록 구성되어 있으며(81), 반대로 수신라인(RX+, RX-)은 두 개의 포트에 동시에 같은 신호가 전달되도록 구성되어 있다. (82)

따라서 1계, 2계 절체모듈(22, 23)은 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)로부터 1계, 2계 절체모듈(22, 23)로 입력되는 두 개의 통신포트의 입력 중 어느 하나만을 선택하여 1계, 2계 모뎀(20, 21)으로 출력하게 되지만, 1계, 2계 모뎀(20, 21)으로부터 입력되는 신호는 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)로 모두 출력하게 된다.

제3도는 1계, 2계 절체모듈(22, 23)의 내부 블록도이고, 제4도는 제3도의 상세회로도이다. 이를 설명하면,

우선 역정보전송장치(LDTS) CPU 채널1에 1계 CPU모듈(24) 포트 #1이 연결되고 역정보전송장치(LDTS) CPU 채널 2 에 2계 CPU모듈 (25)의 포트 #2가 연결되게 된다. 이 연결된 채널의 데이터는 각각 422 드라이버(41, 42)를 통해 단 방향 버퍼(43, 44)로 연결된다.

버퍼(43, 44)는 이네이블 신호(Enable Signal)에 의해서 입력이 출력으로 전달되도록 되어 있다.

두 채널의 입력은 제5도에 도시된 제어신호 선택회로에 의해 출력되는 활성화된 주신호(active_master 신호) 또는 활성화된 종신호(active_slave 신호)에 의해서 두 신호 중 하나만이 '하이(High)'로 되며, 이에 따라 한쪽 채널만이 버퍼를 통해서 출력되게 된다.

즉, 1계 CPU (24)가 온라인(Online)이 되면 활성화된 주신호(active_master 신호)(S56)만이 '하이(High)'가 되어 1계 CPU 통신포트의 입력이 선택될 것이고, 2계 CPU(25)가 온라인(Online)이 되면 활성화된 종신호(active_slave 신호)(S57)만이 '하이(High)'가 되어 2계 CPU 통신포트의 입력이 선택되어 포토커플러(46)으로 전달될 것이다.

여기에서 만약 두 신호(1계, 2계)가 모두 다 온라인이 되거나, 그 반대로 온라인이 되지 않게 되면 활성화된 주신호(active_master 신호)(S56)와 활성화된 종신호(active_slave 신호)(S57)는 모두 '로우(Low)' 상태가 되어 양쪽 채널의 입력 신호가 버퍼(43, 44)에서 차단당하게 되므로 시스템 오류로 인한 오정보가 전달되지 않게 된다.

위와 같이 정상적으로 제어되어 출력된 신호는 포트커플러(46)를 동작시켜(광 절연기능에 의한 외부 노이즈 차폐 포함) 이 신호가 다시 단 방향 버퍼를 통해 422 드라이버(48)로 전달되게 된다. 그리고 422 드라이버(48)에서 이 신호는 422 신호로 변환되어 출력되며, 상기 422 드라이버(48)에서 출력된 422 신호는 모뎀(20 또는 21)로 입력되게 된다.

또한 반대로 모뎀(20 또는 21)로부터 출력되어 422 드라이버(48)로 입력된 신호는 422 드라이버(48)를 통해 TTL 레벨로 변환되어 출력되고, 이 신호는 부정논리곱소자(NAND gate)(47)를 통해 버퍼로 전달된다.

여기에서 도5에 도시된 제어신호 선택회로의 업패스(Up-Pass)(S59) 신호가 정상적인 경우는 '하이(High)'상태가 되어 상기 신호가 버퍼(47a)로 출력되지만, 비정상적인 경우(예를 들면 1계, 2계 둘 다 온라인이거나 그 반대인 경우)는 '로우(low)'가 되어 버퍼(47a)에서 신호를 차단하게 된다. 정상적인 상태에 의해 업패스(Up-Pass)(S59) 신호가 '하이(High)' 인 경우 버퍼(47a)의 출력은 포토커플러(45)로 전달되어 포트커플러(45)를 동작시키게 된다. (광 절연기능에 의한 외부 노이즈 차폐 포함)

상기 포토커플러(45)를 통과한 신호는 다시 버퍼(45a)를 통해 양 채널의 422 드라이버(41, 42)로 입력된다. 즉 버퍼(45a)에서 출력되어 422드라이버(41, 42)로 입력되는 신호는 별도의 판단이나 선택이 없이 무조건 양 채널로 입력되게 되고, 422 드라이버(41, 42)에서 422 신호로 변환된 신호는 CPU 1계(24) 포트 #1, 2계(25) 포트 #2로 입력되어 진다.

이상의 설명이 절체모듈(22, 23)의 내부 안전측 동작원리이다. 이 원리에 의해 두개의 절체모듈(22, 23)의 절체가 동시에 이루어지기 때문에 1계 절체모듈(22)은 1계 CPU 포트 #1, 2계 CPU 포트 #2와 서로 연결 처리되며, 2계 절체모듈(23)은 1계 CPU 포트 #2, 2계 CPU 포트 #1과 서로 연결되도록 구성되어 진다.

즉 절체모듈(22, 23)의 주기능은 두 개의 CPU 포트 중 하나를 선택하여 외부로 출력하고 외부로부터의 입력은 두개의 CPU 포트에 모두 전달되도록 하는 기능을 한다.

제5도는 제3도 절체모듈(FSM)의 제어신호 선택 회로도이다. 이를 보다 상세히 설명하면,

1계 CPU모듈(24)의 제어신호(S11)는 포토커플러 (51)에 연결되고, 2계 CPU모듈(25)의 제어신호(S22)는 포토커플러 (52)에 연결된다.

평상시 CPU의 제어가 없을 경우에는 1계, 2계의 제어신호(S11, S22)가 모두 다 '하이(High)신호' 상태가 되어 포토커플러가 동작하지 않게 되므로, 포토커플러 (53, 54)에 의해 반전된 출력은 '로우(Low)신호' 상태가 된다. 이 신호들은 게이트(55)의 입력으로 전달되어 '로우(Low)신호'를 출력하게 되고 이 출력신호는 포토커플러(53, 54) 출력신호와 함께 게이트(56, 57, 58)의 입력으로 전달된다.

게이트(56)의 출력은 두 신호 모두 '로우(Low)신호'에 의해 '로우(Low)신호' (ACTIVE_MASTER) (S56)가 출력되고, 게이트(57)의 출력도 '로우(Low)신호' (ACTIVE_SLAVE) (S57)가 출력되며, 게이트(56, 57)의 출력신호를 입력으로 하는 게이트(59)도 '로우(Low)신호' (UP_PASS)를 출력하게 된다.

또한 게이트(59)의 '로우(Low)신호' 출력에 의해 포토커플러(59-2)가 동작하게 되어 게이트(58)의 입력에는 포토커플러(54)의 출력 '로우(Low)신호'와 포트커플러 동작에 의한 '로우(Low)신호'가 입력되게 되므로 '로우(Low)신호'가 되어 에러(Error) 신호(S58)를 출력(에러 상태임을 표시)하게 된다.

즉 활성화된 주신호(ACTIVE_MASTER신호)(S56), 활성화된 종신호(ACTIVE_SLAVE신호)(S57), 업패스(UP_PASS)(S58)가 모두 '로우(Low)신호' 상태가 되어 제4도에 있는 것처럼 버퍼(48)를 차단함으로서 (ACTIVE_HIGH)의 모든 신호를 차단하게 된다.

이는 1계, 2계 CPU가 모두 대기상태 일 경우나 입력신호가 CPU와 연결되어 있지 않아서 입력이 OPEN 되어 있을 경우에 발생하며, 반대로 둘 다 동작상태(온라인)로 오동작 될 경우에도 활성화된 주신호(ACTIVE_MASTER신호)(S56), 활성화된 종신호(ACTIVE_SLAVE신호)(S57), 업패스(UP_PASS)신호(S58)가 모두 '로우(Low)신호' 상태가 되어 신호를 차단하게 된다. 즉 이중계 처리에서 오동작이 발생하여 둘 다 동작상태로 될 경우에도 신호를 차단함으로서 잘못된 신호(데이터)가 전달되는 것을 막는 역할을 하게 된다.

정상적인 경우에는 1계, 2계 CPU 중 하나만 동작상태(온라인)이 된다. 예를 들어 1계 CPU모듈(24)이 온라인이고, 2계 CPU모듈(25)이 대기상태라고 하면 1계 CPU만 '로우(Low)신호'를 출력하여 (51) 포토커플러를 동작시키며 이 신호는 (56)의 '하이(High)신호'로 입력된다. 반대로 (52) 포토커플러는 동작을 하지 못하여 (57)에는 '로우(Low)신호'가 입력된다. 그리고 배타적 논리합게이트(EX-OR)의 입력에는 (53)과 (54)의 출력이 입력으로 전달되어 '하이(High)신호'상태를 출력하게 된다. 이 신호가 (56) (57)의 입력으로 전달되어 (56)에는 '하이(High)신호'가 출력되고 , (57)에는 '로우(Low)신호' 상태가 출력되어 활성화된 주신호(ACTIVE_MASTER신호)만 '하이(High)신호'가 되어 제4도 처럼 1계의 버퍼(43)를 동작시켜 1계의 통신포트 신호가 선택되어 출력되게 된다. 마찬가지로 (59)의 출력 업패스(UP_PASS)신호도 '하이(High)신호'가 되어 수신버퍼를 동작시켜 CPU의 양쪽 채널(41, 42)에서 수신이 가능하게 된다. 이것은 반대의 경우도 같은 동작을 하게 되어 2계의 버퍼(44)를 동작시켜 2계의 통신포트 신호가 선택되어 출력되게 된다.

제6도는 제3도 절체모듈(FSM)의 422 드라이버 및 프로텍터(Protector) 회로도로서 절체모듈 내부적으로 선택된 포트 출력신호가 422 드라이버 를 통해 외부로 전송되게 된다. 포토 커플러를 사용하여 데이터 신호를 절연시키고 각 채널의 통신은 RS-422 방식으로 구성되며, 연동장치 및 중앙정보전송장치(CDTS)로 연결되는 통신 라인에는 서지(SURGE) 보호를 위한 보호 소자로 어레스터를 사용하고 있다.

제2도에서 전자연동장치(28, 29)와의 인터페이스도 마찬가지로 각 계의 CPU모듈(24,25)에 두 개의 통신포트를 할당하여 제2도의 CPU모듈(24, 25)과 전자연동장치(28, 29) 사이에 절체모듈(26, 27)을 적용하여 위의 설명한 것과 같은 형태로 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)의 통신포트 (포트 #3, 포트 #4)를 입력받아 두개의 통신포트 입력 중에서 온라인 계의 통신포트를 제어신호에 의해 선택하여 전자연동장치와 연결이 되도록 구성된다.

이 구성에 의한 상세한 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

전자연동장치(28, 29)는 현장역 신호기계실에 설치되어 역 현장 설비 (신호기, 전철기, 궤도)의 상태를 계전기로부터 입력받아 그 상태 데이터를 수집하여 정해진 통신 프로토콜에 준해서 상태 데이터를 통신포트를 통해 역 정보전송장치로 전송한다. 상기 전자연동장치로부터 전송된 데이터는 절체모듈(26, 27)에 의해 선택된 포트를 통해 CPU모듈 (24, 25)의 포트 #3, #4로 전송된다. 여기에서 1계가 온라인으로 되어 있을 경우를 예로 들면, 1계 전자연동장치(28)가 전송한 데이터는 절체모듈 내부에서 1계 CPU(24) 포트 #3, 2계CPU 포트 #4로 송신된다. 한편, 2계 전자연동장치(29)가 전송한 데이터는 절체모듈을 통해 이 데이터를 수신한 1계, 2계 CPU모듈(24, 25)가 이 상태 데이터를 내부적으로 처리하여 온라인 계의 CPU모듈만 절체모듈(22, 23)로 이 상태정보를 송신하게 되고 스텐바이 계의 CPU모듈은 내부적으로 처리만 하고 외부로 송신은 하지 않는다.

각 계의 절체모듈(22, 23)은 CPU모듈로부터 전송되어 온 송신 데이터를 모뎀(20, 21)로 전송하게 되며 모뎀(20, 21)에서 이 데이터 신호를 아날로그 신호로 변조하여 중앙정보전송장치(CDTS) 1, 2로 전송하게 된다.

상기와 같은 본원 발명에 의하면,

시스템의 오류로 인하여 서로 온라인 상태로 설정되거나 둘 다 대기 상태로 설정하게 되는 현상이 발생하지 않고 1계, 2계 CPU중 어느 하나만 온라인 CPU가 되고 나머지 하나는 스탠바이 형태가 되어 이중계의 기본적인 기능을 이상없이 발휘하게 할 수 있다.

또한 이로 인해 시스템의 오류에 따른 데이터의 충돌가능성을 미연에 방지하고 오류 데이터의 전송을 사전에 차단함으로서 오정보가 전송되지 않도록 하여 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그리고 이와 아울러 광 절연로직 및 서지 보호회로를 채용할 수 있게 됨으로서 외부로부터의 노이즈 및 서지 성분을 차단할 수 있는 효과를 기대할 수도 있다.

Claims

중앙정보전송장치(CDTS) 1, 2와 연결된 후, CPU 모듈로부터 전송되어 온 1 데이터를 신호처리(변조)하여 중앙정보전송장치(CDTS) 1, 2로 전송하거나 중앙정보전송장치(CDTS) 1, 2로부터 수신된 제어신호를 신호처리(복조)하여 CPU 모듈(24, 25)로 전송하는 1계, 2계 모뎀(20, 21)과;

1계, 2계 CPU 모듈(24, 25)과, 모뎀(20, 21) 사이에 설치된 후, 1계, 2계 CPU 모듈(24, 25)로부터 입력되는 두 개의 통신포트의 입력 중 어느 하나만을 선택하여 1계, 2계 모뎀(20, 21)으로 출력하고, 1계, 2계 모뎀(20, 21)으로부터 입력되는 신호는 1계, 2계 CPU 모듈(24, 25)로 모두 출력하는 1계, 2계 제1절체모듈(22, 23)과;

각계의 절체모듈(22, 23, 26, 27)로부터 수신된 신호를 처리하여 온라인으로 선택된 계를 통해 송수신하는 한편, 상대 CPU의 동작 상태를 감시하다 온라인 계에 에러가 발생하면 즉시 절체모듈(22, 23, 26, 27)로 절환신호를 발생하는 1계, 2계 CPU 모듈(24, 25)과;

1계, 2계 CPU 모듈(24, 25)과, 전자연동장치(28, 29) 사이에 설치된 후, 1계, 2계 CPU 모듈(24, 25)로부터 입력되는 두 개의 통신포트의 입력 중 어느 하나만을 선택하여 1계, 2계 전자연동장치(28, 29)로 출력하고, 1계, 2계 전자연동장치(28, 29)로부터 입력되는 신호는 1계, 2계 CPU 모듈(24, 25)로 모두 출력하는 1계, 2계 제2절체모듈(26, 27)과;

현장에서 열차의 운행상태를 검지하여 CPU 모듈(24, 25)을 통해 사령실로 표시정보를 전송하고, CPU 모듈을 통해 사령실의 제어명령을 받아 현장에서 열차의 운행을 제어하거나 신호를 표시하는 1계, 2계 전자연동장치(28, 29)로;

구성됨을 특징으로 하는 철도신호용 페일세이프 절체장치
제1항에 있어서,

상기 각계 제1절체모듈(22, 23)은,

각계의 역정보전송장치(LDTS) CPU 채널에 연결되어 각 채널의 422 신호의 데이터를 수신한 후, 이를 TTL 레벨로 변환하여 단방향 버퍼로 연결하는 422 드라이버(41, 42)와;

상기 드라이버를 통해 수신된 신호를 이네이블 신호(Enable Signal)에 의해서 두 채널 중 하나만을 출력 측 포토커플러(46)로 출력시키는 버퍼(43, 44)와;

상기 버퍼를 통해 수신된 이네이블 신호(Enable Signal)에 따라 정상적으로 제어되어 출력된 신호만을 선택하여 출력하는 한편, 외부의 노이즈를 차단하는 기능을 수행하는 포토커플러(46)와;

상기 포토커플러를 통해 수신된 신호를 422신호로 변환하여 모뎀으로 출력하는 한편, 모뎀으로부터 수신된 신호를 TTL 레벨로 변환하여 부정논리곱소자(NAND gate)(47)로 출력하는 422 드라이버(48)와;

상기 422 드라이버(48)로 수신된 신호의 상태에 따라 가변 출력하는 부정논리곱소자(NAND gate)(47)와;

상기 부정논리곱소자(NAND gate)(47)로부터 입력된 신호를 버퍼(47a)로 출력되는 것을 제어신호 선택회로의 업패스(Up-Pass)(S59) 신호에 따라 선택적으로 차단하는 버퍼(47a)와;

상기 버퍼의 동작에 따라 정상적으로 출력되는 신호만을 422 드라이버(41, 42)로 모두 출력하는 포토커플러(45)로;

구성됨을 특징으로 하는 철도신호용 페일세이프 절체장치
제1항에 있어서,

상기 각계 제2절체모듈(26, 27)은 제1절체모듈과 동일한 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 철도신호용 페일세이프 절체장치
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

각 채널간 통신은 RS-422 방식으로 구성됨을 특징으로 하는 철도신호용 페일세이프 절체장치
제1항에 있어서,

연동장치 및 중앙정보전송장치(CDTS)로 연결되는 통신 라인에는 서지(Surge) 보호를 위한 보호 소자로 어레스터를 사용하도록 구성됨을 특징으로 하는 철도신호용 페일세이프 절체장치