KR100801210B1 - 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템 - Google Patents

열차선로를 이용하는 열차통신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열차선로를 복수개로 구획하고, 각 구획된 영역마다 리피터를 마련함으로써, 열차선로를 이용하여 고속의 통신이 가능한 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 선로를 복수의 구간으로 구획하고, 각 구획된 구간마다 마련되는 적어도 하나의 리피터, 및 반송파를 이용하여 데이터를 변조하고, 이를 열차선로를 통해 수신측에 전송하여 데이터 통신을 수행하는 데이터 송수신부를 포함하며, 리피터는, 변조된 데이터를 증폭하고 이를 이웃하는 구간의 리피터로 제공한다.
폐색 구간, 데이터 통신, 리피터, 커플러

Description

열차선로를 이용하는 열차통신 시스템{Data communication system using rail load}
도 1은 유선통신을 위한 종래의 폐색 회로를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템의 일 예에 따른 개념도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개념도,
도 4는 포토 커플러를 적용한 리피터의 일 예에 따른 상세 블록개념도,
도 5는 본 발명의 열차선로를 이용하는 송수신 장치에 대한 블록개념도,
도 6은 열차가 폐색 구간내 열차선로,를 점유하는 경우 궤도전류 감지부의 동작방식을 개념적으로 나타내는 도면, 그리고
도 7은 도 5에 도시된 송수신 장치와 열차간 데이터 통신을 개념적으로 나타낸다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 11 : 선로 50 : 데이터 송수신부
100a, 100b : 리피터 102 : 필터부
103 : 변조부 104 : 증폭부
본 발명은 열차통신 시스템에 관한 것으로, 특히 열차선로를 복수개로 구획하고, 각 구획된 영역마다 리피터를 마련함으로써, 열차선로를 이용하여 고속의 통신이 가능한 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템에 관한 것이다.
국내에 부설된 고속 전철의 궤도 회로는 무절연 오디오 주파수 궤도 회로로서, 궤도 구간을 전기적인 회로를 구성하여 나누고 저주파(예컨데, 2040, 2400, 2760, 및 4120㎐ 대역의 주파수)를 반송파로 하는 통신신호를 지상에서 차상으로, 또는 차상에서 지상으로 전송하고 있다. 이를 위한 궤도회로는 열차선로를 수백 ∼ 2Km 간격으로 구획하여 설정되며, 이와같이 구획된 영역을 통상 폐색구간이라 한다. 열차는 열차선로와 근접한 곳에 마그네틱 센서(magnetic sensor)를 장착하여 열차선로에 형성되는 자계변화를 감지함으로서 유선통신을 수행하고 있다. 다량의 승객과 화물을 운송 가능한 전동열차(예컨데 고속열차)의 경우 열차는 운행의 안전을 위해 지상제어장치와 다양한 데이터 통신을 필요로 하는 바, 지상제어장치는 운행중인 열차의 전방 운행조건을 제시하여 선로의 이용율을 최대화 하고 열차의 안전을 확보하는 신호를 제공한다. 이를 위해 열차는 지상제어장치와 무선통신 및 유선통신 방식을 혼용하여 열차와 데이터 통신을 수행하며, 각 통신방식은 아래와 같은 장단점을 갖는다.
- 무선통신방식 : 장거리전송에 유리한 반면 신뢰도와 보안성이 낮다.
- 유선통신방식 : 고도의 보안성과 신뢰성이 요구되는 일대일의 제한적인 데 이터 통신에 사용되나 현재 우리나라의 철도신호체계에 주로 사용되는 ATS의 사용주파수대역에서 통신속도가 매우 낮다.
여기서, 유선통신방식은 열차의 선로를 이용하는 방식이 주로 사용된다. 고속열차의 경우, 열차의 선로에는 고압의 교류가 급전되며, 급전되는 전류에 의해 열차가 구동되고 있다. 고압이 급전되는 열차 선로를 열차가 점유하는 경우, 열차에 의해 선로가 단락되며, 지상제어장치는 이를 이용하여 열차의 위치를 파악하여 열차에 제공할 수 있으며, 나아가 열차는 선행 열차와의 간격을 파악할 수 있다. 열차간 거리를 제어할 수 있다. 이하 도 1을 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 유선통신을 위한 종래의 폐색 회로를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 고압의 교류가 급전되는 한쌍의 열차선로(10, 11)는 서로 상이한 공진주파수를 갖는 폐색 회로에 의해 구획된다. A 구역의 공진주파수는 B 구역의 공진주파수와 상이하며, C 구역과 D 구역은 각각 A 구역과 B 구역의 공진주파수와 동일하다. 즉, 폐색 회로는 두개의 공진주파수를 갖는 구역이 상호 교차되어 형성된다. 도면에서, 열차선로(10, 11)에 급전된 교류는 각 구역에 해당되는 공진 주파수를 갖는다. 이를 통해 A 구역에 급전된 교류는 점선을 따라 폐루프(closed-loop)를 형성하게 되며, B 구역에 급전된 교류는 공진 주파수가 상이한 A 구역에 흐르지 않게 된다. 이를 이용하면, 열차가 A 구역에 위치하여 열차선로(10, 11)를 단락시키더라도 B 구역의 열차선로는 단락되지 않는다. 즉, 지상제어장치가 열차선로(10, 11)의 단락을 이용하여 열차의 위치를 파악할 수 있다.
한편, 열차에는 폐색 회로를 이용하여 지상제어장치와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 데이터 통신은 지상제어장치에서 열차의 운행조건(예컨데 열차의 속도, 폐색 구간의 길이, 선로의 기울기 등)을 열차로 통보하는데 이용되며, 지상제어장치가 저주파 전류의 형태로 만들어 열차선로에 전송하고 있다. 이를 수신하기 위해 열차는 열차선로에 발생되는 자기장의 변화를 수신하고 판독하기 위한 ATC 안테나 및 수신장치를 구비하며, ATC 수신장치는 지상제어장치로부터 제공되는 데이터를 운전실의 패널에 표시해 주어 기관사가 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다. 여기서, 폐색 구간에 해당하는 열차선로(10, 11)를 이용하여 데이터 통신을 수행 시, 지상제어장치에서 열차선로(10, 11)로 전송되는 저주파의 데이터는 장거리 통신에 부적합하며, 통상 폐색 회로 내에서만 유효하다. 즉, 기관사는 폐색 구간을 초과하는 지상제어장치, 또는 중앙사령실과의 통신을 위해서는 무선통신을 이용하여야 하나, 열차가 위치하는 지역, 지형, 및 기타 다양한 외부환경에 의해 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 열차가 고속으로 구동 시, 자기장의 변화를 통한 데이터 통신의 신뢰성이 낮은 바, 본 출원인은 열차선로를 이용하여 유선통신을 수행하되, 열차선로(10, 11)의 길이에 구애받지 않고 데이터 통신이 가능한 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템을 제안하고자 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 목적은 열차선로를 이용하여 데이터 통신을 수행하되, 열차선로의 길이와, 외부환경에 따른 영향이 적은 열차통신 시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 한 쌍의 열차선로를 이용하는 열차통신시스템에 있어서, 상기 선로를 복수의 구간으로 구획하고, 각 구획된 구간마다 마련되는 적어도 하나의 리피터; 및 반송파를 이용하여 데이터를 변조하고, 이를 상기 열차선로를 통해 수신측에 전송하여 데이터 통신을 수행하는 데이터 송수신부;를 포함하며, 상기 리피터는, 상기 변조된 데이터를 증폭하고 이를 이웃하는 구간의 리피터로 제공하는 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템에 의해 달성된다.
상기 리피터는, 상기 열차선로에서 상기 반송파에 따른 주파수 대역을 수신 후, 상기 반송파에 포함되는 데이터를 추출하는 필터부; 상기 데이터를 상기 반송파와 동일한 주파수로 재차 변조하는 변조부; 및 상기 변조된 신호를 증폭하여 상기 한쌍의 선로 중 적어도 일측에 공급하는 데이터 증폭부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 필터부는, 상기 반송파의 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스 필터; 및 상기 밴드패스 필터의 출력을 복조하는 복조부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반송파는, 1㎒ 내지 30㎒의 주파수 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 수신측은, 종합사령실, 운전실, 및 열차를 수리하는 열차 검사실 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 데이터 송수신부는, 상기 한쌍의 열차선로를 입력으로 하며, 상기 열차선로에 열차가 위치시, 상기 열차선로를 흐르는 전류의 변화를 감지하는 궤도전류 감지부; 상기 궤도전류 감지부의 검출결과에 대한 통신데이터를 생성하는 제어부; 및 상기 통신데이터를 반송파에 의해 변조하여 상기 열차선로로 제공하는 변조부; 를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 열차선로를 통해 외부로부터 수신되는 통신데이터를 복조하는 복조부; 및 상기 복조된 통신데이터에서 수신측의 고유식별자를 검출하고 이를 내장된 고유식별자와 대조하는 ID 판단부;를 더 포함하며, 상기 ID 판단부는 상기 통신데이터에서 검출된 고유식별자와 상기 내장된 고유식별자가 일치하는 경우 상기 통신데이터를 상기 제어부로 제공한다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 절연궤도회로를 이용하는 열차통신 시스템에 있어서, 열차선로에 대해 전기적으로 절연되는 복수의 절연궤도구간 각각에 마련되는 리피터; 및 반송파를 이용하여 데이터를 변조하고, 이를 상기 열차선로를 통해 수신측에 전송하여 데이터 통신을 수행하는 데이터 송수신부;를 구비하며, 상기 리피터는, 상기 각 절연궤도구간을 전기적으로 절연하되, 상기 각 절연궤도구간상에 흐르는 변조 데이터를 증폭 후, 이웃하는 절연궤도구간에 전송하는 열차선로를 이용한 열차통신 시스템에 의해 달성된다.
상기 리피터는, 상기 변조 데이터를 복조하되, 상호 이웃하는 절연궤도회로를 전기적으로 절연하는 데이터 필터부; 상기 데이터를 상기 반송파로 재차 변조하는 변조부; 및 상기 변조된 신호를 증폭하여 상기 한쌍의 선로에 공급하는 데이터 증폭부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 데이터 필터부는, 상기 반송파의 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스 필터; 상기 밴드패스 필터의 출력을 증폭하는 증폭기; 및 상기 증폭기의 출력에 의해 구동되어 상호 이웃하는 절연궤도회로를 격리하는 포토커플러;를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 함께 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템의 일 예에 따른 개념도를 나타낸다.
도시된 열차통신 시스템은 변조된 데이터를 열차선로(10, 11)에 공급하는 데이터 송수신부(50), 및 궤도회로를 구성하는 각 폐색 구간마다 마련되는 리피터(예컨데 100a, 100b)를 구비한다. 데이터 송수신부(50)는 열차운행에 필요한 통신데이터(예컨데 열차의 속도, 폐색 구간의 길이, 선로의 기울기, 및 음성정보등)를 반송파(carrier)로 변조하여 열차선로(10, 11)에 공급한다. 이때, 반송파는 수㎒ ∼ 수백㎒에 이르는 주파수 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 1㎒ ∼ 30㎒의 주파수 대역을 가질 수 있다. 통상 반송파의 주파수가 증가할수록 통신데이터의 전파거리가 감소되는 특징이 있으며, 종래의 열차통신 시스템은 이러한 문제로 인해 낮은 주파수(예컨데 2㎑ ∼ 3㎑)를 갖는 반송파로 통신데이터를 변조하였다. 본 발명에서는 궤도회로를 구성하는 각 폐색 구간마다 리피터(예컨데 100a, 100b)를 두고 이를 통해 통신데이터의 파형을 성형 및 증폭함으로써, 열차선로(10, 11)의 길이에 관계없이 지상제어장치와 열차간의 데이터 통신을 가능케 한다. 이때, 열차는 열차선로(10, 11)와 맞닿는 차륜을 통해 통신데이터를 수신하고 이를 운전실의 패널에 표시해 주게 된다. 도면에서, 리피터(예컨데 100a, 100b)는 폐색 구간마다 하나씩 설치되는 것을 예시하고 있으나, 반송파의 주파수에 따라 그 거리는 증감될 수 있다. 예컨데, 반송파의 주파수가 증가하는 경우, 각 리피터(예컨데 100a, 100b)간 간격은 감소되며, 반대의 경우 증가하게 된다. 데이터 송수신부(50)는 지상제어장치(예컨데 종합사령실, 각 폐색 구간마다 마련되는 신호장치등)나 열차 운전실, 및 열차 검사실을 수신 대상으로 하여 음성통신(또는 데이터 통신)을 수행할 수도 있다.
이 경우, 데이터 송수신부(50)는 마이크(미도시)를 통해 열차와 음성통화를 원하는 사람(예컨데 중앙사령실 직원)의 음성을 녹취하고 이를 샘플링(sampling)한 후, 반송파(carrier)로 변조하여 열차선로(10, 11)로 제공한다. 이때, 열차선로(10, 11)로 제공된 통신데이터(음성정보)는 각 폐색 구간에 위치하는 모든 열차에 공급될 수 있는 바, 열차선로(10, 11)로 공급되는 통신데이터의 헤더에는 각 열차의 고유정보를 포함하여야 하여, 열차는 수신된 통신데이터의 헤더를 분석하여 자신에게 해당하는 고유정보가 포함되는 경우에만 통신데이터를 수신할 수 있도록 함이 바람직하다.
바람직하게는, 리피터(예컨데 100a)는 필터부(102), 변조부(103), 및 데이터 증폭부(104)를 구비한다. 필터부(102)는 열차선로(10, 11)를 흐르는 반송파(수㎒ ∼ 수백㎒)에 해당하는 주파수만을 통과시켜 통신데이터를 복조한다. 또한, 필터부(102)는 통신데이터를 복조하여 원래의 정보(예컨데 지상제어장치에서 열차로 제공되는 정보, 및 음성데이터등)를 추출한다. 이를 통해 필터부(102)는 반송파의 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스 필터(102a), 및 밴드패스 필터(102a)의 출력을 복조하는 복조부(102b)를 포함하며, 데이터 송수신부(50)에서 최초 전송한 통신데이터를 복원하고, 복원된 통신데이터를 변조부(103)로 제공된다. 변조부(103)는 필터부(102)에서 전송된 정보를 반송파(carrier)에 의해 재차 변조하여 열차선로(10, 11)에 공급한다. 이때, 변조부(103)는 데이터 송수신부(50)에서 사용되는 것과 동일한 주파수의 반송파를 사용하여 필터부(102)의 출력을 변조한다.
한편, 도시되고 설명된 실시예는 열차선로(10, 11)에 고압의 교류가 급전되는 경우에 대하여 적용되나, 열차선로(10, 11)에 교류가 급전되지 않는 경우에도 적용 가능함을 밝혀둔다. 또한, 열차선로(10, 11)가 절연궤도회로로 구성되는 경우, 열차 선로는 물리적으로 구획되며, 물리적으로 구획된 선로간에는 통전되지 않는다. 이 경우, 앞서 도 2를 통해 설명된 실시예를 적용하여 지상제어장치, 중앙사령실, 및 열차가 상호 통신을 수행할 수 없다. 이를 위한 실시예는 도 3을 참조하여 설명하도록 한다. 도 3에 대한 실시예를 설명함에 있어서, 도 2와 중복되는 설명은 일부 생략하도록 하며, 유사한 기능을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 적용하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개념도를 나타낸다.
도면에서, 참조부호 "C"와 참조부호 "D"는 물리적으로 구획되는 절연궤도회로를 나타내며, 리피터(100a)는 C구간과 D구간의 절연궤도회로를 접속하고 있다. 리피터(100a)는 각 구간(C구간과 D구간)에 대해 데이터 통신을 수행할 수 있도록 하여야 하며, 각 구간이 전기적으로 절연될 수 있도록 하여야 한다. 이를 위한 리피터의 구성은 도 4를 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는 포토 커플러를 적용한 리피터의 일 예에 따른 상세 블록개념도를 나타낸다.
도시된 리피터(100a)는 밴드패스 필터(BPF)(201), 제1증폭부(202), 포토커플러(203), 변조부(204), 및 제2증폭부(205)를 구비한다.
밴드패스 필터(BPF)(201)는 열차선로(10, 11)와 접속되며, 열차선로(10, 11)에 흐르는 변조된 통신데이터를 수신하고, 수신된 통신데이터를 필터링하여 출력한다. 고속의 데이터, 및 음성통신을 위해, 본 발명에 따른 통신데이터는 1㎒ ∼ 30㎒의 반송 주파수 대역을 사용하는 바, 밴드패스 필터(BPF)(201)는 반송파에 해당하는 주파수 대역만을 출력함이 바람직하다. 제1증폭부(202)는 밴드패스 필터(BPF)(201)에서 출력되는 통신데이터를 증폭하고 이를 포토커플러(203)로 제공한다. 포토커플러(203)는 증폭부(202)에서 출력되는 통신데이터에 의해 광학 점멸되어 통신데이터를 2차측(E)에 제공한다. 이에 따라, 포토커플러(203)는 각 절연궤도구간을 단락시키지 않으면서도 각 절연궤도구간에 흐르는 통신데이터만을 이웃하는 절연궤도구간에 제공할 수 있게된다. 포토커플러(203)에서 출력되는 통신데이터는 변조부(204)에서 변조파(carrier)에 의해 재차 변조되고, 변조된 통신데이터는 제2증폭부(205)에서 재차 증폭되어 이웃하는 절연궤도회로로 제공된다. 여기서, 밴드패스 필터(201)의 입력단은 "C"구간에 대응되며, 제2증폭부(205)의 출력단은 참조부호 "D"에 대응된다. 즉, 본 실시예는 각 절연궤도구간에 고압의 전류통전 여부와 관계없이 각 절연궤도구간이 절연된 상태에서도 고속의 통신데이터를 이웃하는 절연궤도구간에 전송할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 열차선로를 이용하는 송수신 장치에 대한 블록개념도를 나타낸다.
도시된 송수신 장치(50)는 궤도전류 감지부(51), 인코더부(52), 제어부(53), 변조부(54), 복조부(55), ID 판단부(56), 및 제어모듈(57)을 구비한다.
궤도전류 감지부(51)는 한쌍의 열차선로(10, 11)를 입력으로 하며, 열차선로(10, 11)에 대해 구획되는 폐색구간에 열차가 위치 시, 이를 검출하게 된다. 폐색 구간에 열차가 정차하게 되면 열차의 차륜에 의해 폐색 구간내 열차선로(10, 11)가 합선되며, 폐색 구간내의 전류가 열차의 차륜을 통해 도통되므로 궤도전류 감지부(51)에는 전류가 거의 인가되지 않는다. 궤도전류 감지부(51)는 열차선로(10, 11)를 통해 인가되는 전류가 차단되는 경우 이를 검출하고, 검출결과를 제어부(53)로 제공한다. 이는 도 6을 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 열차가 폐색 구간내 열차선로(10, 11)를 점유하는 경우 궤도전류 감지부의 동작방식을 개념적으로 나타낸다. 도시된 바와 같이, 폐색 구간 내에 열차가 위치하는 경우 열차선로(10, 11)는 열차의 차륜에 의해 도통 상태가 되며 폐색 구간내에 통전되는 교류는 열차의 차륜에 의해 전류 흐름에 변화가 발생하게 된다. 궤도전류 감지부(51)는 열차선로(10, 11)의 전압, 및 전류가 변화하는 경우 이를 감지하고, 그 결과를 변조부(54)에 제공함으로써, 이웃하는 열차나 지상장치에 이를 통보할 수 있다.
제어부(53)는 임베디드(EMBEDED) 시스템, 및 컴퓨터의 형태로 구현될 수 있으며, 궤도전류 감지부(51)의 검출결과에 따라 열차선로(10, 11)에 열차가 위치하는 경우 이에 대한 신호를 생성하고 이를 변조부(54)로 제공한다. 이때, 변조부(54)로 제공되는 신호에는 신호를 수신할 대상(예컨데 열차선로 주위에 마련되는 신호기, 중앙 사령실, 열차, 및 기타 열차 주변에 마련되는 지상장치)에 대한 고유 아이디(ID)와 궤도전류 감지부(51)의 검출결과에 대한 데이터를 포함한다.
인코더부(52)는 열차선로(10, 11) 주위에 마련되는 감시 카메라(60)로부터 촬상된 영상데이터를 MPEG과 같은 디지털 포멧으로 압축하고 이를 제어부로 제공한다. 인코더부(52)에서 촬상된 영상데이터는 제어부(53)를 통해 중앙 사령실에 제공되어 열차의 안전운행 여부를 시각적으로 판단할 수 있도록 한다. 제어부(53)는 제어모듈(57)을 통해 제공되는 제어명령에 따라 송수신 장치(50)를 전반적으로 제어하며, 변조부(54)로 통신데이터를 전송하거나, 복조부(55)로부터 수신되는 통신데이터를 수신한다.
제어모듈(57)은 아래의 각 호에 따른 장치중 어느 하나가 될 수 있다.
1) 키보드, 마우스와 같은 입력장치.
2) 열차 제어를 위해 프로그램되며, 제어부에 프로그램된 명령어를 제공하는 메모리.
3) 랜, 및 전화선과 같은 유선망을 통해 외부로부터 제공되는 명령어를 제어부(53)로 제공하는 네트워크 인터페이스 유닛.
변조부(54)는 제어부(53)로부터 제공되는 아이디, 및 데이터를 반송파(carrier)로 변조하고 이를 열차선로(10, 11)로 제공한다. 복조부(55)는 열차선로(10, 11)를 통해 타 송수신장치에서 제공되는 통신데이터를 수신한다. 수신된 통신데이터는 ID 판단부(56)로 제공되며, ID 판단부(56)는 수신된 통신데이터의 아이디와 자체 아이디 정보를 대조하여 통신데이터의 수신 여부를 판단한다. 본 실시 예에서는 각 송수신 장치, 지상장치, 및 중앙 사령실, 및 열차와 같은 모든 통신 대상에 고유한 아이디가 부여되며, 각 통신 대상은 자신의 아이디에 해당하는 통신데이터만을 수신하도록 한다. 만일 열차선로(10, 11)를 통해 수신된 통신데이터가 송수신 장치(50)의 아이디 정보와 일치하면 복조부(55)에 수신된 통신데이터는 제어부(53)로 제공되며, 제어부(53)는 통신데이터에 포함되는 제어명령을 수행하게 된다. 즉, 도시된 송수신 장치, 열차선로(10, 11)에마련되는 신호기와 같은 지상장치, 및 감시 카메라(60)와 같은 장치들은 상호 통신데이터를 송수신 가능하며, 경우에 따라서는 열차운행의 안전을 위해 신호기에서도 송수신 장치(50), 열차, 및 중앙 사령실로 통신데이터를 직접 제공할 수 있음은 물론이다.
도 7은 도 5에 도시된 송수신 장치(50)와 열차간 데이터 통신을 개념적으로 나타낸다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 송수신 장치(50)는 각 열차별로 할당한 아이디 정보를 이용하여 열차선로(10, 11)를 통해 주행하는 각 열차의 차상 컴퓨터와 데이터 통신을 수행한다. 도면에는 각 열차에 아이디 1(ID1)과 아이디 2(ID2)가 할당되어 있으며, 송수신 장치(50)가 아이디 2(ID2)에 해당하는 열차와 통신을 수행하고자 하는 경우, 열차선로(10, 11)로 통신데이터에 해당 아이디(ID2)와 데이터를 변조한 통신데이터를 제공한다. 통신데이터는 열차선로(10, 11)에 주행중인 각 열차에 제공되나, 실제로 이를 수신 가능한 열차는 아이디 2의 식별자를 가지는 열차(ID2)가 수신하게 되며, 타 열차는 통신데이터를 수신할 수 없다. 이를 위해서는 각 열차가 도 5에 도시된 바와 같은 형태의 송수신 장치를 내장하여야 하며, 송수신 장치는 임베디드 시스템, 모뎀, 및 컴퓨터의 형태로 구현될 수 있다. 열차에 탑재되는 송수신 장치는 열차의 구조변경을 가장 최소화할 수 있도록 하기 위해 모뎀의 형태로 구현됨이 바람직하며, 모뎀을 통해 수신된 통신데이터가 차상 컴퓨터에 제공되도록 하여야 한다. 마찬가지로, 차상 컴퓨터에서 송수신 장치(50)나 사령실과 데이터 통신을 수행하고자 하는 경우, 차상 컴퓨터에서 출력되는 송신 데이터는 모뎀을 통해 변조되어 열차선로(10, 11)로 제공되도록 한다. 이때, 모뎀은 열차에 부여된 고유한 식별자(예컨데 ID2)를 통신데이터에 삽입하여 열차선로로 제공하여야 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 열차선로를 이용하여 데이터 통신을 수행 시, 열차선로의 길이와, 외부환경에 따른 영향이 적으며 고속의 데이터 전송이 가능하다. 또한, 본 발명은 공진주파수에 의해 상호 통전이 단절되는 폐색 구간을 절연하면서도 통신 데이터를 전송 가능하다. 또한, 본 발명은 각 폐색 구간별로 리피터를 마련함으로써, 기존에 비해 고주파 전송이 가능하며, 이를 통해 단위시간당 전송 가능한 데이터의 량을 증가시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 한 쌍의 열차선로를 이용하는 열차통신시스템에 있어서,
    상기 선로를 복수의 구간으로 구획하고, 각 구획된 구간마다 마련되는 적어도 하나의 리피터; 및 반송파를 이용하여 데이터를 변조하고, 이를 상기 열차선로를 통해 수신측에 전송하여 데이터 통신을 수행하는 데이터 송수신부;를 포함하며,
    상기 리피터는, 상기 변조된 데이터를 증폭하고 이를 이웃하는 구간의 리피터로 제공하며,
    상기 데이터 송수신부는,
    상기 한쌍의 열차선로를 입력으로 하며, 상기 열차선로에 열차가 위치시, 상기 열차선로를 흐르는 전류의 변화를 감지하는 궤도전류 감지부;
    상기 궤도전류 감지부의 검출결과에 대한 통신데이터를 생성하는 제어부;
    상기 통신데이터를 반송파에 의해 변조하여 상기 열차선로로 제공하는 변조부;
    상기 열차선로를 통해 외부로부터 수신되는 통신데이터를 복조하는 복조부; 및
    상기 복조된 통신데이터에서 수신측의 고유식별자를 검출하고 이를 내장된 고유식별자와 대조하는 ID 판단부;를 더 포함하며,
    상기 ID 판단부는 상기 통신데이터에서 검출된 고유식별자와 상기 내장된 고유식별자가 일치하는 경우 상기 통신데이터를 상기 제어부로 제공하는 것을 특징으로 하는 열차선로를 이용한 열차통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리피터는,
    상기 열차선로에서 상기 반송파에 따른 주파수 대역을 수신 후, 상기 반송파에 포함되는 데이터를 추출하는 필터부;
    상기 데이터를 상기 반송파와 동일한 주파수로 재차 변조하는 변조부; 및
    상기 변조된 신호를 증폭하여 상기 한쌍의 선로 중 적어도 일측에 공급하는 데이터 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 반송파의 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스 필터; 및
    상기 밴드패스 필터의 출력을 복조하는 복조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반송파는,
    1㎒ 내지 30㎒의 주파수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수신측은,
    종합사령실, 운전실, 및 열차를 수리하는 열차 검사실 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 절연궤도회로를 이용하는 열차통신 시스템에 있어서,
    열차선로에 대해 전기적으로 절연되는 복수의 절연궤도구간 각각에 마련되는 리피터; 및
    반송파를 이용하여 데이터를 변조하고, 이를 상기 열차선로를 통해 수신측에 전송하여 데이터 통신을 수행하는 데이터 송수신부;를 구비하며,
    상기 리피터는,
    상기 각 절연궤도구간을 전기적으로 절연하되, 상기 각 절연궤도구간상에 흐르는 변조 데이터를 증폭 후, 이웃하는 절연궤도구간에 전송하며,
    상기 데이터 송수신부는,
    상기 한쌍의 열차선로를 입력으로 하며, 상기 열차선로에 열차가 위치시, 상기 열차선로를 흐르는 전류의 변화를 감지하는 궤도전류 감지부;
    상기 궤도전류 감지부의 검출결과에 대한 통신데이터를 생성하는 제어부;
    상기 통신데이터를 반송파에 의해 변조하여 상기 열차선로로 제공하는 변조부;
    상기 열차선로를 통해 외부로부터 수신되는 통신데이터를 복조하는 복조부; 및
    상기 복조된 통신데이터에서 수신측의 고유식별자를 검출하고 이를 내장된 고유식별자와 대조하는 ID 판단부;를 더 포함하며,
    상기 ID 판단부는 상기 통신데이터에서 검출된 고유식별자와 상기 내장된 고유식별자가 일치하는 경우 상기 통신데이터를 상기 제어부로 제공하는 것을 특징으로 하는 열차선로를 이용한 열차통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리피터는,
    상기 변조 데이터를 복조하되, 상호 이웃하는 절연궤도회로를 전기적으로 절연하는 데이터 필터부;
    상기 데이터를 상기 반송파로 재차 변조하는 변조부; 및
    상기 변조된 신호를 증폭하여 상기 한쌍의 선로에 공급하는 데이터 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차선로를 이용하는 열차통신 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 필터부는,
    상기 반송파의 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스 필터;
    상기 밴드패스 필터의 출력을 증폭하는 증폭기; 및
    상기 증폭기의 출력에 의해 구동되어 상호 이웃하는 절연궤도회로를 격리하는 포토커플러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차선로를 이용한 열차통신 시스템.
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