KR100828253B1 - 에스컬레이터용 전자 안전 시스템 - Google Patents

Abstract

에스컬레이터 안전 시스템은 전자 안전 버스 상에서 다양한 센서들, 접점들 및 스위치들을 모니터링한다. 복수의 버스 노드들은 에스컬레이터 시스템에 걸쳐서 분포되고 안전 버스 상에서 버스 마스터와 일정한 통신을 수행한다. 버스 노드들은 센서들, 스위치들, 접점들, 검출기들, 부품들 및 각각의 위치에서 에스컬레이터 시스템의 다른 안전 장치와 상호 작용하고, 상태 정보를 버스 마스터에 되돌려 제공한다. 버스 마스터는 불안전한 상태를 감지할 때 안전한 방식으로 에스컬레이터를 작동 중지시키도록 제어 신호들을 에스컬레이터 제어기, 구동 및 제동 시스템에 전송한다.

전자 안전 시스템, 버스 노드, 구동 및 제동 시스템, 버스 마스터, 통신 릴레이, 센서 장치

Description

에스컬레이터용 전자 안전 시스템{ELECTRONIC SAFETY SYSTEM FOR ESCALATORS}

본 발명은 탑승객 이송 장치 시스템에 관한 것으로서, 특히 안전 관련 부품들과 연결하는 통신 버스를 포함하는 안전 시스템에 관한 것이다.

에스컬레이터 또는 이동 보도와 같은 전형적인 탑승객 이송 장치는 트러스, 트러스내의 폐쇄 루프로를 통해 이동하는 복수의 연속적으로 연결된 디딤판 및 디딤판을 구동하기 위한 기계 장치를 포함한다.

에스컬레이터 및 이동 보도들은 속도를 모니터링하기 위한 센서, 잘못 위치된 디딤판을 검출하기 위한 센서, 마모를 모니터링하기 위한 장치, 특정 목적 장치들을 이용하기 위한 액츄에이터 및 운행 신호등과 같은 출력 장치들을 포함한다. 이러한 각각의 장치들은 인터페이스 장치, 즉 중앙 제어부에 연결되는 센서, 스위치 또는 액츄에이터들의 조합을 포함한다. 센서들의 연속적인 작동을 보장하도록, 전형적인 탑승객 이송 장치들은 모니터링하고 각각의 센서에 응답하는 안전 시스템을 포함한다.

종래의 에스컬레이터 안전 시스템들은 스위치 및 접점의 직렬 회로인 안전 체인을 이용하면서 구현되었다. 안전 체인은 에스컬레이터 모터로의 전력을 제어 하는 릴레이(또는 접촉기)를 작동시킨다. 체인 내의 임의의 접점의 작동은 주 전력 공급으로부터 모터를 단절시키거나 또는 모터를 구동시킬 것이다. 접점들과 점검용 브리지의 직렬 연결은 체인을 따라서 전압 손실들의 영향을 최소화하기 위하여 고전압을 요구하는 긴 체인을 필요하게 한다.

안전 체인은 직렬로 배선되므로, 파손은 특정하게 인식될 수 없다. 보수 및 점검시, 테스트 및 오류 검색을 위하여 손수 안전 체인에 브리지들을 포함시키는 것이 때때로 필요하다. 브리지들의 수동 설치 및 제거는 시간이 소모되며 수고를 필요로 한다. 더 나아가, 직렬 연결은 원격 검사를 어렵게 한다.

따라서, 작동성을 향상시키면서 부품수 및 제조 비용을 줄이는 향상된 안전 시스템이 필요하다고 결론지어져 왔다.

본 발명에 따라 설계된 에스컬레이터 시스템은 점검 및 진단 작업을 향상시키고, 안전한 에스컬레이터 작동을 증진시키며, 불안전한 상태가 검출될 때 안전한 기능 저하를 가능하게 한다. 안전 시스템은 제어부와, 마이크로프로세서 기반 안전 제어기 또는 "버스 마스터" 사이의 데이터 신호들의 교환을 용이하게 하는 통신 버스를 포함한다. 검출기와 더불어 센서들, 접점들 및 스위치들과 상호작용하도록 설계된 버스 노드들, 부품들 및 다른 안전 장치들을 포함하는 다양한 다른 부품들은 에스컬레이터의 안전 작동을 보장한다.

소프트웨어 제어 버스 마스터는 전체 에스컬레이터 시스템에 걸쳐서 버스 노드들을 구비하는 통신 버스를 작동시킨다. 버스 노드들은 센서, 접점 및 버스 노드에 연결된 스위치의 상태를 확인하도록 주기적으로 폴링된다. 마이크로프로세서는 보수, 점검, 정상 작동, 기능 저하 작동 및 비상 작동과 같은 다양한 모드들 중 하나에서 작동할 수 있다. 적절할 때, 버스 마스터는 에스컬레이터 제어 시스템, 에스컬레이터 구동 장치 및 제동 시스템에 출력 신호들을 발생시킨다.

불안전한 상태가 발생하면, 버스 마스터는 적절한 출력들을 에스컬레이터 제어기 및 구동 시스템에 보내도록 발생시킨다. 안전 제어기는 에스컬레이터의 운동을 정지시키도록 작동시킬 수 있다. 버스 마스터 및 관련 부품들은 중앙 관리화될 수 있고 설치 시간, 품질, 제조 비용 및 작동 특성들은 현격하게 향상시킬 수 있는 전자 안전 시스템을 제공한다.

본 발명의 다양한 특징들 및 장점들은 현재 양호한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 당업자들에게 분명해질 것이다. 상세한 설명과 동반되는 도면들은 아래에서 간략하게 설명될 수 있다.

도1은 본 발명에 따라 설계된 에스컬레이터 시스템에 대한 전자 안전 시스템을 도시한다.

도1은 에스컬레이터 시스템(10)을 도시한다. 본 발명이 이동 보도와 같은 다른 탑승객 이송 장치에 적용가능하다는 것은 다음 설명에서 명확해질 것이다. 에스컬레이터 시스템(10)은 하부 랜딩(14)과 상부 랜딩(16) 사이에서 연장되는 트러스(12)를 대체적으로 포함한다. 복수의 연속적으로 연결된 디딤판(18)은 스텝 체인(20)에 연결되고 트러스(12)내의 폐쇄 루프로를 통해 이동한다. 기계 장치(26)는 디딤판(18) 및 핸드레일(24)을 구동시킨다. 기계 장치(26)는 상부 랜딩(16) 아래의 기계 장치 공간(28)에 전형적으로 위치된다.

전자 안전 시스템(30)은 버스 마스터(34)와 같은 전자 안전 제어기, 에스컬레이터 제어기 전력 시스템(36), 및 기계 장치(26)를 작동시키는 구동 및 제동 시스템(38)과 통신하는 에스컬레이터 제어기(32: 제어 유닛)를 포함한다.

버스 마스터(34)는 버스(40)상에서 복수의 버스 노드(42)들과 통신한다. 버스 마스터(34)는 제어기 영역 네트워크(CAN; Controller Area Network) 버스로 알려져 있는 통신 프로토콜을 사용하면서 양호하게는 작동된다.

각각의 버스 노드(42)는 적어도 하나의 센서 장치(44)와 상호작용한다. 센서, 스위치, 접점 또는 다른 입력 또는 출력 장치와 같은 센서 장치(44)는 에스컬레이터 시스템(10)에 걸쳐서 분포된다. 센서 장치(44)는 디딤판(18)에 대한 속도 센서, 잘못 위치된 디딤판(18)을 검출하기 위한 센서, 스텝 체인(20)과 디딤판(18)의 과도한 마모를 검출하기 위한 한계 스위치 및 핸드레일(24)의 속도를 모니터링하기 위한 센서와 같은 센서들을 양호하게는 포함한다. 또한, 예를 들어, 센서 장치(44)들 중에서 탑승객의 유무를 검출하고 디딤판(18)의 속도 변화를 트리거하기 위한 각각의 랜딩(14, 16)에서의 스위치 및 디딤판(18) 내로 구현된 휠체어 플랫폼의 동작을 작동시키기 위한 스위치가 있다. 더 나아가, 전자 안전 시스템(30)의 상태를 모니터링하는 센서(44')와 같은 다른 센서 장치(44)들은 버스(40) 상에서 양호하게는 또한 통신한다. 안전 버스에 연결되는 안전 장치들 외에도, 설치 인력을 줄이기 위한 버스 상의 작동 패널 또는 운행 신호등과 같이, 탑승객의 안전에 직접적인 관련이 없는, 안전과 무관한 부품들을 연결하는 것이 가능하다.

버스 마스터(34)는 센서 장치(44)들과 통신하는 버스 노드(42)들로부터의 데이터를 연속적으로 처리한다. 소정의 상태하에서, 버스 마스터(34)는 입력/출력 연결부(35)를 통해 에스컬레이터 제어기(32)에 신호를 제공한다. 에스컬레이터 제어기(32)는 적절한 조치, 예를 들어 에스컬레이터 구동 시스템을 차단하고, 브레이크를 작동시키며 세부 진단을 수행하기 위하여 에스컬레이터 구동 및 제동 시스템(38)에 적절한 제어 신호를 보낸다.

버스 노드(42)들은 버스 노드(42)에 데이터를 보내는 다양한 센서 장치(44)들과 통신하도록 에스컬레이터 시스템(10)을 따라 위치된다. 데이터 수집 센서 장치(44)들은 특정 버스 노드(42)에 의해 모니터링되는 센서, 접점 또는 스위치의 수에 따라 병렬, 직렬, 또는 그 2가지의 조합으로 버스 노드(42)에 배선될 수 있다. 하지만, 버스 노드(42)가 이러한 장치들 중 하나로부터 입력을 수신할 때, 버스 노드(42)는 특정 장치가 이에 대한 정보를 보내는 것을 인지하도록 서로 병렬로 배선된 많은 센서, 접점 또는 스위치로서 구비하는 것은 바람직하다. 이러한 아키텍쳐는 버스 마스터 상에서 수행하는 소프트웨어 프로그램이 데이터 신호를 발생시키는 소스 및 상태를 정확하게 나타내는 것을 허용한다. 이는 소프트웨어 프로그램이 회로 레벨에서 데이터 신호를 단지 인식할 수 있는 직렬 배선 회로와 비교하면 현격한 장점을 갖는다.

전력은 버스 노드(42)에 의해 센서 장치(44)로 전달된다. 버스 노드(42)와 센서 장치(44) 사이의 짧은 거리로 인해, 이 경우에는 24 Vdc인 저전압이 사용될 수 있다.

중요하게도, 센서 장치(44)는 소프트웨어 프로그램에 의해 자동으로 테스트될 수 있다. 이러한 특징은 수동 검사에 대한 필요성을 제거하며, 점검 시간을 단축시킨다. 또한, 서비스 루틴이 제때에 확대되고 다른 중요한 수리 구역들에 집중할 수 있게 한다. 버스 마스터(34)는 불안전 상태가 기존 로직에 기초하여 존재하는지 결정한다.

버스(40) 설계는 매우 자유로우며, 추가적인 버스 노드(42)들은 새로운 데이터를 처리하기 위하여 소프트웨어에서 만들어진 적절한 변화들에 따른 필요에 따라 추가되거나 제거될 수 있다는 것은 본 기술 분야의 당업자에 의해 평가될 것이다. 또한, 몇몇 노드(42)들은 추가적인 센서(44)들과 상호작용할 수 있도록 여분의 입력/출력 능력을 구비할 수 있다. 버스(40)의 모듈 방식은 이러한 변형 타입들이 종래 기술에 대해 향상된 방식으로 제조될 수 있게 허용한다.

버스 마스터(34)는 마이크로프로세서 시스템 버스(50) 상에서 롬(ROM; 52), 램(RAM; 54), 전력 백업 장치(BATT; 56), 논리 회로(58) 및 입력/출력 통신 포트(I/O; 60)과 내부적으로 통신하는 마이크로프로세서(48)을 양호하게는 포함한다. 이 각각은 종래 부품들, 종래 집적 회로들, 종래 소프트웨어 또는 이 3가지의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 설명이 주어질 때, 본 기술 분야의 당업자들은 다양한 선택 사항들 중으로부터 선택할 수 있다. 본 실시예에서 롬(52)가 비휘발성 메모리로서 사용될지라도, EPROM과 같은 다른 타입의 비휘발성 메모리가 사용될 수 있다. 마이크로프로세서(48)는 롬(52)에 저장된 소프트웨어 프로그램을 실행한다. 롬(52)은 특정 에스컬레이터 설치용 데이터의 테이블을 또한 내장한다.

휘발성 메모리는 예를 들어 플래시 롬으로서 단지 설계될 수 있어서 소프트웨어 업데이트는 보수 컴퓨터 PC(도시 안됨)로부터 다운로드될 수 있다. 이러한 방법은 코드 또는 데이터 변화 또는 이 2가지에 영향을 미치도록 사용될 수 있다. 개시된 실시예의 휘발성 메모리 기억 장치는 롬(52)일지라도, 다른 기억 장치들은 하드 드라이브, CD ROM, DVD, RAM, ROM 또는 다른 선택적으로 기억가능한 기억 장치, 자기 기억 장치 또는 집적 회로를 포함할 수 있다.

버스 마스터(34)는 I/O 포트(60)를 통해 버스(40) 상에서 버스 노드(42)와 통신한다. 버스(40)는 단일 버스(버스 A) 또는 이중 중복 버스(버스 A 및 버스 B)[도시 안됨]일 수 있다. 이에 따라, 버스 마스터(34)는 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 버스 A 또는 버스 B(도시 안됨) 상에서 임의의 버스 노드(42)들과 통신할 수 있다. 단일 버스 및 단일 마이크로프로세서가 본 실시예에 도시될 지라도, 이러한 상세한 설명내로 완전히 참조로 첨부되는 미국 특허 제6,173,814호("엘리베이터용 전자 안전 시스템")에 더 상세하게 설명되는 바와 같이 다른 구성들은 본 발명으로부터 장점을 가질 것이다.

버스 마스터(34)와 버스 노드(42) 사이의 통신들은 데이터가 버스 노드(42)에 의해 제공되는지에 대해 무관하게 주기적으로 모든 버스 노드(42)와 통신하도록 소프트웨어에 의해 양호하게는 계획된다. 주기적인 통신들은 버스 마스터(34) 상에서 운영되는 소프트웨어가, 버스(40)을 통해 버스 노드(42)로의 통신들이 작동 가능하다는 것을 확실하게 재확인하도록 허용한다. 이러한 주기적인 메시지들은 각각의 버스 노드(42)에서 수행되는 하드웨어 검사로부터의 상태 정보를 포함한다.

정상 작동 모드의 일 실시예에서, 각각의 버스 노드(42)는 동일한 데이터 세트에 대해서 2배로 폴링되고, 데이터 세트들은 이들이 동일하다는 것을 확인하도록 소프트웨어 프로그램에 의해 비교된다. 데이터 세트들이 일치하지 않으면, 롬(52)의 소프트웨어 프로그램은 그 신뢰성을 결정하도록 다시 버스 노드(42)를 폴링한다. 소프트웨어 프로그램은 불일치된 데이터가 예외적으로 한번인지 결정하거나 또는 수선을 필요로 하는 통신 장애가 있는지 결정할 수 있다. 롬(52)의 소프트웨어 프로그램은 버스 노드(42)와의 통신들이 신뢰성이 없다고 판단하면 에스컬레이터 시스템(10)을 작동 중지시키도록 에스컬레이터 제어기(32)와 통신할 수 있다. 다른 실시예에서, 버스 마스터(34)는 여분의 통신 릴레이(62)를 통해 구동 및 제동 시스템(38)과 직접 통신한다. 이에 따라 에스컬레이터 제어기(32)에 결함이 있다면 버스 마스터(34)는 에스컬레이터 시스템(10)을 즉시 작동 중지시킬 수 있다.

소프트웨어 프로그램은 점검 및 보수, 정상 작동 및 비상 작동들과 같은 다양한 모드로 양호하게는 작동된다. 소프트웨어 프로그램은 통신 상태 및 데이터에 대하여 다양한 루틴들을 수행하거나 또는 버스 노드(42)들을 폴링하는 것과 같이 호출한다. 프로그램은 에스컬레이터 제어기(32)와 구동 및 제동 시스템(38)으로 제어 신호들 및 데이터를 또한 출력한다.

버스 폴링은 이 경우에서는 버스 노드(42)인 그 슬래이브와 이 경우에서는 버스 마스터(34)인 마스터의 주기적인 상호작용에 의해 수행된다. 다양한 구성들 이 버스(40)의 결함을 검출하도록 수행될 수 있다. 일례는 소정의 시간 내에서 버스 마스터(34)로부터의 통신에 반응하지 않으면, 버스 노드(42)는 결함이 있다고 버스 마스터(34)가 가정하는 타임아웃이다. 다른 방법은 버스(40) 상에서 전송되는 각각의 메시지는 증가식 식별(ID) 번호가 부착되는 것이다. 메시지 ID가 불규칙하게 버스 마스터(34)에 의해 수신되면, 메시지는 손실되었거나 또는 전송 실패라고 판단한다. 이러한 상태 하에서, 버스 마스터(34)는 결함이 발생하였다고 결정한다.

에코 기술은 그 번지가 정해지는 각각의 버스 노드(42)로부터의 버스 상에 놓여진 각기 모든 통신 메시지에 대하여 버스 마스터(34)가 긍정 응답하는데 또한 사용될 수 있다. 버스 마스터(34)가 목표가 되는 버스 노드(42)로부터 긍정 응답(acknowledgement)을 받지 못하면, 버스 마스터(34)는 노드(42)가 결함이 있다고 가정한다.

비트 모니터링 기술에서, 전송된 비트가 버스(40) 상에 존재한지 판단하도록 각각의 버스 노드(42)는 버스(40)를 모니터링한다. 전송된 메시지가 버스 마스터(34)에 전달되지 않았음을 버스 노드(42)가 인식하면, 버스 노드(42)는 버스 마스터(34)에 결함을 보고할 수 있다. 비트 삽입 기술은 소정의 알고리즘에 기초하여, 동일한 논리 레벨을 갖는 다수의 비트들이 전송된 후 송신기가 대향 논리의 삽입 비트들을 삽입하는 메시지들의 보존성을 검증하는데 또한 사용될 수 있다.

다른 기술은 체크섬이 메시지 보존성을 검증하기 위하여 각각의 메시지에 삽입되는 CRC 체크섬이다. 각각의 메시지가 비트 길이 및/또는 비트 필드의 소정의 포맷으로 삽입되도록 메시지는 또한 포맷될 수 있다. 긍정 응답 검사는 적어도 하나의 수신기가 임의의 전송 메시지의 수신을 긍정 응답해야만 하도록 긍정 응답 점검이 또한 수행될 수 있다. 이러한 많은 통신 기술들은 CAN 버스 표준에서 수행되지만, 상기 본문에 설명된 추가적인 기술들은 통신 효율/및 신뢰성을 향상시키도록 양호하게는 실행된다.

점검 모드에서, 다양한 센서들, 접점들 또는 스위치들이 테스트를 위하여 절연될 수 있도록 소프트웨어는 안전 체인에 "소프트웨어 브리지"를 일시적으로 설치할 수 있다. 이에 따라, 하드웨어 배선은 센서, 접점 또는 스위치를 연결하는 데 더이상 필요하지 않게 된다. 종래 기술에 대해서 중요한 향상점은 시간 함수를 사용하거나 또는 소프트웨어 프로그램이 점검 모드를 떠나 정상 작동 모드로 복귀하였을 때 프로그램에 의해 자동으로 "소프트웨어 브리지"가 제거될 수 있다는 것이다. 어느 경우에 있어서도, 관리자는 점검 또는 보수 작업을 위하여 모든 하드웨어 배선 또는 기계적 브리지들을 삽입한 다음 제거할 필요가 더 이상 없게 된다.

상기 상세한 설명에 주어진 바와 같이, 본 기술 분야의 당업자는 본 발명에 의해 제공되는 결과들을 달성하기 위하여 필요한 소프트웨어 코드를 개발할 수 있을 것이다.

상기 설명은 제한되지 않고 단지 일례가 된다. 본 발명의 많은 변형예 및 수정예들은 상기 교시에 비추어 가능하다. 본 발명의 양호한 실시예가 개시되었지만, 당업자는 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형예들이 있을 수 있음을 인지할 것 이다. 따라서, 첨부된 청구범위 내에서, 본 발명은 특정하게 설명된 바와 다른 방식으로 실행될 수 있다. 이러한 이유로 인해, 다음의 청구범위들은 본 발명의 진정한 범위 및 내용을 결정하도록 연구되어야 한다.

Claims (12)

1. 제어 유닛(32)과, 상기 제어 유닛(32)과 통신하는 안전 제어기(34)를 포함하고, 상기 안전 제어기(34)는 복수의 버스 노드(42)들과 버스(40)를 통해 통신하고, 상기 복수의 버스 노드(42)들 각각은 적어도 하나의 센서(44)로부터 데이터를 수신하고, 상기 안전 제어기(34)는 상기 복수의 버스 노드(42)들로부터 수신된 상기 데이터에 응답하여 상기 제어 유닛(32)에 신호를 보내도록 작동 가능하며, 상기 안전 제어기(34)는 다중 작동 모드를 갖는 안전 프로그램을 실행하는 마이크로프로세서(48)를 포함하는, 탑승객 이송 장치 안전 시스템(30)에 있어서,

   상기 안전 프로그램은 상기 적어도 하나의 센서(44)가 차단, 절연 및 브리지 중 하나의 상태에 놓고 상기 안전 시스템(30)으로부터의 응답을 확인하는 점검 및 보수 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 탑승객 이송 장치 안전 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 공통 버스 노드와 통신하는 복수의 센서인 탑승객 이송 장치 안전 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 센서들은 직렬로 상기 공통 버스 노드에 연결되는 탑승객 이송 장치 안전 시스템.
6. 제4항에 있어서, 상기 복수의 센서들은 병렬로 상기 공통 버스 노드에 연결되는 탑승객 이송 장치 안전 시스템.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 안전 제어기는 안전 프로그램을 실행하기 위한 마이크로프로세서와, 상기 안전 프로그램 및 소정의 데이터를 저장하기 위한 롬(ROM)과, 램(RAM)과, 배터리 백업 유닛과, 상기 버스 및 제어 유닛과 통신하기 위한 적어도 하나의 입력/출력 포트를 포함하는 탑승객 이송 장치 안전 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 안전 제어기는 에스컬레이터 구동 및 제동 유닛과 직접 통신하기 위한 여분의 통신 릴레이를 포함하는 탑승객 이송 장치 안전 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 안전과 무관한 부품을 포함하는 탑승객 이송 장치 안전 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 안전 시스템은 복수의 독립적인 에스컬레이터 구동 및 제동 유닛과 독립적인 통신을 하는 탑승객 이송 장치 안전 시스템.
12. 제1항에 있어서, 상기 안전 제어기와 통신하는 구동 및 제동 유닛을 추가로 포함하고, 상기 마이크로프로세서는 불안전 상태가 존재하는지 결정하고, 만일 존재한다면 상기 마이크로프로세서는 상기 복수의 버스 노드들로부터 수신된 데이터에 응답하여 상기 구동 및 제동 유닛에 작동 중지 신호를 보내고 제어 유닛에 상태 신호를 추가적으로 보내는 탑승객 이송 장치 안전 시스템.

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