KR100882526B1 - 철도차량의 연장급전 제어시스템 - Google Patents

철도차량의 연장급전 제어시스템 Download PDF

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현대로템 주식회사
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Abstract

본 발명은 철도차량의 보조전원장치에 대한 연장급전 제어회로로서, 동차의 보조전원장치가 고장일 때 인접 동차의 보조전원장치를 통해 전원을 공급받을 수 있을 뿐만 아니라, 연속된 2대의 동차에서 보조전원장치가 모두 고장났을 때도 다른 동차의 보조전원장치로부터 전원을 공급받을 수 있는 철도차량의 연장급전 제어시스템에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 보조전원장치를 구비하고 있는 4대의 동차가 연결되어 있는 철도차량에서 철도차량의 연장급전 제어시스템으로, 제1동차의 보조전원장치와 제2동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제1스위치를 포함하는 제1연장급전선과, 제2동차의 보조전원장치와 제4동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제2스위치를 포함하는 제2연장급전선과, 제3동차의 보조전원장치와 제4동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제3스위치를 포함하는 제3연장급전선과, 제1동차의 보조전원장치와 제3동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제4스위치를 포함하는 제4연장급전선과, 상기 제1스위치를 ON/OFF하는 제1연결제어부와, 상기 제2스위치를 ON/OFF하는 제2연결제어부와, 상기 제3스위치를 ON/OFF하는 제3연결제어부와, 상기 제4스위치를 ON/OFF하는 제4연결제어부와, 상기 제1연결제어부와 제2연결제어부와 제3연결제어부와 제4연결제어부를 제어하는 전원제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
철도차량, 연장급전, 보조전원장치

Description

철도차량의 연장급전 제어시스템 { ELECTRO-MECHANICAL SYSTEM FOR AUXILIARY POWER UNIT OF TRAIN }
본 발명은 철도차량의 보조전원장치에 대한 연장급전 제어회로로서, 보다 구체적으로는 동차의 보조전원장치가 고장일 때 인접 동차의 보조전원장치(Auxiliary Power Unit)로부터 전원을 공급받을 수 있는 철도차량의 연장급전 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량은 철도차량의 운행을 제어하는 기능을 가진 제어차와 주로 승객이나 화물을 실어나르는 일반동차로 나뉘어진다.
상기 제어차 중 운전자가 탑승하고 철도차량의 진행방향으로 선두에 위치하는 차량을 선두차라고 칭하고 후미에서 딸려오는 차량을 후미차라고 칭한다.
상기 일반동차 중 판토그래프가 달려 있어서 이를 통해 전원을 공급받아 철도차량의 구동모터를 동작시키는 동차를 전동차라고 칭하며, 단순히 승객이나 화물만 실어나르는 동차를 부수차로 칭한다.
상기 제어차와 일반동차들은 적절히 조합되어 4량, 6량, 8량, 10량 등의 철도차량으로 운행 가능하도록 편성된다.
상기 동차들은 동차내의 여러 장치들을 제어하거나 초기기동을 할때 필요한 전기를 보조전원장치로부터 제공받는데, 철도차량에 대한 종래의 연장급전 제어시스템은 개별 동차의 보조전원장치가 고장나면 보조전원장치가 연장급전선으로 연결되어 있는 인접한 동차의 보조전원장치로부터 전기를 공급받을 수 있었다.
그러나 상기 보조전원장치는 부피와 무게 때문에 최대 2대의 동차에 대한 부하만을 감당할 수 있도록 설계되어 있기 때문에 연장급전선으로 짝지워진 2대의 동차끼리만 서로 전원을 공급받을 수 있도록 되어 있었다.
하지만 상기한 종래의 연장급전 제어시스템은 연장급전선으로 짝지워진 2대의 동차에 구비된 보조전원장치들이 모두 고장나면 보조전원장치가 고장난 동차들은 전원을 공급받을 수 없었다.
특히 철도차량의 앞쪽으로부터 연속으로 이어져 있는 선두차와 전동차는 열차운행에 필수적인 동차들이기 때문에 보조전원장치의 고장으로 초기 기동전기를 공급받지 못하면 철도차량의 운행이 불가능했다.
철도차량에 대한 종래의 연장급전 제어시스템을 예를 들어 도시한 도2를 참조하여, 선두차(310)와 전동차(320) 사이의 연장급전 제어구조를 살펴보면,
선두차(310)의 보조전원장치(311)와 전동차(320)의 보조전원장치(321)가 연장급전선(390)으로 연결되어 있으며, 상기 연장급전선(390)상에는 연장급전선(390)을 ON/OFF할 수 있는 접촉기접점(328)이 형성되어 있다.
또한 선두차(310)의 전원제어장치(312)와 전동차(320)의 전원제어장치(322)도 네트워크로 연결되어 보조전원장치(311,321)의 고장에 관한 정보를 서로 주고 받을 수 있도록 되어 있다.
그리고, 상기 접촉기접점(328)을 제어하는 접촉기코일(323)과, 상기 접촉기코일(323)의 양단에 설치되어 접촉기코일(323)을 제어하는 계전기접점(324,325)과 상기 계전기접점(324,325)을 제어하는 계전기코일(326)이 형성되어 있다. 또한 상기 계전기코일(326)의 일단은 직류 72V 제어전원(329)에 연결되어 있으며, 타단은 전원제어장치(322)에 연결되어 제어된다.
상기 선두차(310)에서 보조전원장치(312)가 고장나면, 전원제어장치(312)는 보조전원장치(311)의 고장을 파악하고, 전동차(320)의 전원제어장치(322)에 이를 통보하게 된다.
그러면 전동차(320)의 전원제어장치(322)는 상기 계전기코일(326)을 동작시키고, 상기 계전기코일(326)에 의해 상기 계전기접점(324,325)들이 ON되며 이로인해 접촉기코일(323)이 동작되고, 상기 접촉기코일(323)에 의해 연장급전선(390)상의 접촉기접점(328)이 ON됨으로서 전동차(320)의 보조전원장치(321)로부터 선두차(310)의 부하에 전원이 공급될 수 있다.
또한, 전동차(320)에서 보조전원장치(321)가 고장나면, 전원제어장치(322)는 보조전원장치(321)의 고장을 파악하고 상기 계전기코일(326)을 동작시키고, 상기 계전기코일(326)에 의해 상기 계전기접점(324,325)들이 ON되며 이로인해 접촉기코일(323)이 동작되고, 상기 접촉기코일(323)에 의해 연장급전선(390)상의 접촉기접점(328)이 ON됨으로서 선두차(310)의 보조전원장치(311)로부터 전동차(320)의 부하에 전원이 공급될 수 있다.
후미차(350)와 부수차(360) 사이의 연장급전제어 구조와 방식은 상기 선두차(310)와 전동차(320) 사이의 연장급전제어 구조 및 방식과 동일하다.
그런데, 철도차량에 대한 상기한 종래의 연장급전 제어시스템에서는, 선두차(310)의 보조전원장치(311)와 전동차(320)의 보조전원장치(321)를 이어주는 연장급전선(390)이 후미차(350)의 보조전원장치(351)와 부수차(360)의 보조전원장치(361)를 이어주는 연장급전선(391)과 분리되어 있다. 따라서 선두차(310)의 보조전원장치(311)와 전동차(320)의 보조전원장치(321)가 모두 고장나면, 선두차(310)와 전동차(320)는 후미차(350)의 보조전원장치(351)나 부수차(360)의 보조전원장치(361)로부터 연장급전을 받을 수 없다.
마찬가지로 부수차(350) 또는 후미차(360) 역시 보조전원장치(351,361)들이 모두 고장나면 선두차(310)나 전동차(320)의 보조전원장치(311,321)로부터 연장급전을 받을 수 없다.
본 발명은 전술한 종래의 연장급전 제어시스템의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 동차의 보조전원장치가 고장일 때 인접 동차의 보조전원장치를 통해 전원을 공급받을 수 있을 뿐만 아니라, 연속된 2대의 동차에서 보조전원장치가 모두 고장났을 때도 다른 동차의 보조전원장치로부터 전원을 공급받을 수 있는 철도차량의 연장급전 제어시스템에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 철도차량의 연장급전 제어시스템으로, 보조전원장치를 구비하고 있는 4대의 동차가 연결되어 있는 철도차량에서 있어서, 제1동차의 보조전원장치와 제2동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제1스위치를 포함하는 제1연장급전선과, 제2동차의 보조전원장치와 제4동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제2스위치를 포함하는 제2연장급전선과, 제3동차의 보조전원장치와 제4동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제3스위치를 포함하는 제3연장급전선과, 제1동차의 보조전원장치와 제3동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제4스위치를 포함하는 제4연장급전선과, 상기 제1스위치를 ON/OFF하는 제1연결제어부와, 상기 제2스위치를 ON/OFF하는 제2연결제어부와, 상기 제3스위치를 ON/OFF하는 제3연결제어부와, 상기 제4스위치를 ON/OFF하는 제4연결제어부와, 상기 제1연결제어부와 제2연결제어부와 제3연결제어부와 제4연결제어부를 제어하는 전원제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 통하여 본 발명의 철도차량의 연장급전 제어시스템은 연장급전선으로 짝지워진 2대의 동차에 구비된 보조전원장치가 모두 고장이 나더라도 다른 동차의 보조전원장치를 통해 연장급전을 받을 수 있다.
또한, 상기 연결제어부 각각은, 상기 스위치를 ON/OFF시키는 연결부코일과, 상기 연결부코일을 동작시키는 계전기접점과, 상기 계전기접점을 ON/OFF시키는 계전기코일을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이를 통하여 본 발명의 철도차량의 연장급전 제어시스템은 상기 동차의 보조전원장치의 고압교류전기의 영향을 받지 않고 상기 스위치들을 ON/OFF 할 수 있다.
또한, 상기 전원제어장치는, 각 동차마다 구비되어 있고 네트워크로 연결되어 있으며, 상기 제2동차의 전원제어장치는 제1연결제어부와 제2연결제어부를 제어하고, 제3동차의 전원제어장치는 제3연결제어부와 제4연결제어부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이를 통하여 보조전원장치가 고장난 한대의 동차에 정확히 한대의 정상 동차의 보조전원장치가 전원을 공급할수 있도록 제어될 수 있다.
따라서 교류전기를 출력하는 보조전원장치에 있어서 정상 동차의 보조전원장치끼리 연장급전선이 연결되어 교류전기의 위상불일치로 인해 고장이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
또한 일반적으로 부피와 무게 때문에 2대 정도의 동차의 부하에 대해서만 전원을 공급할 수 있도록 설계되어 있는 보조전원장치가 고장난 2대 이상의 동차에 연결되어 전원공급이 제대로 이루어지지 않는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 상기 철도차량의 연장급전 제어시스템은 동차의 보조전원장치가 고장일 때 인접 전동차의 보조전원장치를 통해 전원을 공급받을 수 있을 뿐만 아니라, 연속된 2대의 동차에서 보조전원장치가 모두 고장났을 때 다른 동차의 보조전원장치를 통해 전원을 공급받을 수 있기 때문에 보조전원장치의 고장으로 인한 철도차량의 운행중단을 최소화할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시 예는 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상내에서 다양한 변형이 가능하며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도차량의 연장급전 제어시스템을 도시한 도면이다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 철도차량의 연장급전 제어시스템은보조전원장치를 구비하고 있는 4대의 동차가 연결되어 있는 철도차량의 연장급전 제어시스템으로, 각 동차(110,120,130,140)는 보조전원장치(111,121,131, 141)를 구비하고 있다.
그리고 제1동차(110)의 보조전원장치(111)와 제2동차(120)의 보조전원장치(121)를 서로 이어주며 중간에 제1스위치(124)를 포함하는 제1연장급전선(161)과, 제2동차(120)의 보조전원장치(121)와 제4동차(140)의 보조전원장치(141)를 서로 이어주며 중간에 제2스위치(126)를 포함하는 제2연장급전선(162)과, 제3동 차(130)의 보조전원장치(131)와 제4동차(140)의 보조전원장치(141)를 서로 이어주며 중간에 제3스위치(134)를 포함하는 제3연장급전선(163)과, 제1동차(110)의 보조전원장치(111)와 제3동차(130)의 보조전원장치(131)를 서로 이어주며 중간에 제4스위치(136)를 포함하는 제4연장급전선(164)을 포함하고 있다.
또한, 상기 제1스위치(124)를 ON/OFF하는 제1연결제어부(123)와, 상기 제2스위치(126)를 ON/OFF하는 제2연결제어부(125)와, 상기 제3스위치(134)를 ON/OFF하는 제3연결제어부(133)와, 상기 제4스위치(136)를 ON/OFF하는 제4연결제어부(135)와, 상기 제1연결제어부(123)와 제2연결제어부(125)와 제3연결제어부(133)와 제4연결제어부(135)를 제어하는 전원제어장치들(112,122,132,142)을 포함하고 있다.
또한, 상기 제1연결제어부(123)는 상기 제1스위치(124)를 ON/OFF시키는 연결부코일(123a)과, 상기 연결부코일(123a)을 동작시키는 계전기접점(123b,123c)들과, 상기 계전기접점(123b,123c)들을 ON/OFF시키는 계전기코일(123d)을 구비하고 있다.
또한, 상기 제2연결제어부(125)는 상기 제2스위치(126)를 ON/OFF시키는 연결부코일(125a)과, 상기 연결부코일(125a)을 동작시키는 계전기접점(125b,125c)들과, 상기 계전기접점(125b,125c)들을 ON/OFF시키는 계전기코일(125d)을 구비하고 있다.
또한, 상기 제3연결제어부(133)는 상기 제3스위치(134)를 ON/OFF시키는 연결부코일(133a)과, 상기 연결부코일(133a)을 동작시키는 계전기접점(133b,133c)들과, 상기 계전기접점(133b,133c)들을 ON/OFF시키는 계전기코일(133d)을 구비하고 있다.
또한, 상기 제4연결제어부(135)는 상기 제4스위치(136)를 ON/OFF시키는 연결 부코일(135a)과, 상기 연결부코일(135a)을 동작시키는 계전기접점(135b,135c)들과, 상기 계전기접점(135b,135c)들을 ON/OFF시키는 계전기코일(135d)을 구비하고 있다.
그리고, 상기 제1연결제어부(123)와 제2연결제어부(125)의 연결부코일(123a,125a)의 일단은 각각 계전기접점(123b,125b)를 거쳐 직류72V제어전원(127)과 직렬로 연결되어 있고, 타단은 각각 다른 계전기접점(123c,125c)과 직렬로 연결되어 있다.
또한 제3연결제어부(133)와 제4연결제어부(135)의 연결부코일(133a,135a)의 일단은 각각 계전기접점(133b,135b)를 거쳐 직류72V제어전원(137)과 직렬로 연결되어 있고, 타단은 각각 다른 계전기접점(133c,135c)과 직렬로 연결되어 있다.
또한, 상기 연결부코일(123a,125a)의 출력은 병렬로 나뉘어 그 일단은 각각 스위치(124,126)를 ON/OFF하며 타단은 전원제어장치(122)로 연결된다. 그리고 상기 연결부코일(133a,135a)의 출력의 일단은 각각 스위치(134,136)를 ON/OFF하며 타단은 전원제어장치(132)로 연결되어 전원제어장치(122,132)에서 연장급전이 제대로 이루어지고 있는지 파악할 수 있게 된다.
또한, 상기 계전기코일(123d,125d)은 일단이 제2동차(120)의 직류72V제어전원(127)에 연결되어 있고, 타단은 전원제어장치(122)로 연결되어 전원제어장치(122)에 의해 동작이 제어된다. 그리고, 상기 계전기코일(133d,135d)은 일단이 제3동차(130)의 직류72V제어전원(137)에 연결되어 있고, 타단은 전원제어장치(132)로 연결되어 전원제어장치(132)에 의해 동작이 제어된다.
다음으로 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 철도차량의 연장급전 제어시스템의 작동방법에 대해 설명한다.
만일 4대가 연속적으로 연결된 동차(110,120,130,140)들 중 한대의 동차만 보조전원장치가 고장나면 상기 종래의 철도차량의 연장급전 제어시스템에서 설명한 방법과 같은 방식으로 작동된다.
동차들의 보조전원장치(111,121,131,141)를 항상 모니터링하고 있는 전원제어장치(112,122,132,142)는 고장나면 항상 보조전원장치(111,121,131,141)의 고장을 파악하고 네트워크로 연결된 각 동차의 전원제어장치(112,122,132,142)들끼리 이에 대한 정보를 공유하게 된다.
제1동차(110) 또는 제2동차(120)의 보조전원장치(111,121)중 어느 하나가 고장나면, 제2동차(120)의 전원제어장치(122)는 제1연결제어부(123)를 제어하여 제1스위치(124)를 ON함으로서 제1동차(110)의 보조전원장치(111)와 제2동차(120)의 보조전원장치(121)가 제1연장급전선(161)으로 연결된다.
따라서, 제1동차(110) 또는 제2동차(120) 중 어느 일방 동차의 보조전원장치(111,121)에 고장이 발생한 경우에도 다른 타방 동차의 보조전원장치(111,121)를 연결하여 고장난 동차에 전원을 공급하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제3동차(130) 또는 제4동차(140)의 보조전원장치(131,141)에 대하여도 동일한 방식으로 작동된다.
즉, 제3동차(130) 또는 제4동차(140)의 보조전원장치(131,141) 중 어느 일방이 고장난 경우, 제3동차(130)의 전원제어장치(132)는 제3연결제어부(133)를 제어 하여 제3스위치(134)를 ON함으로써 제3동차(130)의 보조전원장치(131)와 제4동차(140)의 보조전원장치(141)가 제3연장급전선(163)으로 연결됨으로써 일방 동차의 보조전원장치가 고장난 경우에 인접한 타방 동차의 보조전원장치를 이용하여 전원이 공급될 수 있다.
한편, 제1동차(110)와 제2동차(120)의 보조전원장치(111,121)가 모두 고장난 경우에는, 제2동차(120)의 전원제어장치(122)는 제2연결제어부(125)를 제어하여 제2스위치(126)를 ON함으로서 제2동차(120)의 보조전원장치(121)와 제4동차(140)의 보조전원장치(141)가 제2연장급전선(162)으로 연결되게 한다.
또한, 제3동차(130)의 전원제어장치(132)는 제4연결제어부(135)를 제어하여 제4스위치(136)를 ON함으로서 제3동차(130)의 보조전원장치(131)와 제1동차(110)의 보조전원장치(111)가 제3연장급전선(163)으로 연결되게 한다.
이와 같이 구성됨으로써 제1동차(110)와 제2동차(120)의 보조전원장치(111,121)가 모두 고장난 경우에도, 이에 인접한 제3동차(130)와 제4동차(140)의 보조전원장치(131,141)를 이용하여 제1동차(110)와 제2동차(120)에 전원을 공급하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제3동차(130)와 제4동차(140)의 보조전원장치(131,141)가 모두 고장난 경우에도 이와 동일한 방식으로 전원이 공급된다.
즉, 제3동차(130)와 제4동차(140)의 보조전원장치(131,141)가 모두 고장나면 제3동차(130)의 전원제어장치(132)는 제4연결제어부(135)를 제어하여 제4스위 치(136)를 ON함으로써 제3동차(130)의 보조전원장치(131)와 제1동차(110)의 보조전원장치(111)가 제3연장급전선(163)으로 서로 연결된다.
또한, 제2동차(120)의 전원제어장치(122)는 제2연결제어부(125)를 제어하여 제2스위치(126)를 ON함으로써 제2동차(120)의 보조전원장치(121)와 제4동차(140)의 보조전원장치(141)가 제2연장급전선(162)으로 서로 연결된다.
이와 같이 구성됨으로써 제3동차(130)와 제4동차(140)의 보조전원장치(131,141)가 모두 고장나도, 제1동차(110)와 제2동차(120)의 보조전원장치(111,121)를 이용하여 제3동차(130) 및 제4동차(140)에 전원을 공급할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도차량의 연장급전 제어시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 철도차량의 연장급전 제어시스템을 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110:제1동차 111:보조전원장치
112:전원제어장치 120:제2동차
121:보조전원장치 122:전원제어장치
123:제1연결제어부 123a:제1연결부코일
123b:제1계전기접점 123c:제1계전기접점
123d:제1계전기코일 124:제1스위치
125:제2연결제어부 125a:제2연결부코일
125b:제2계전기접점 125c:제2계전기접점
125d:제2계전기코일 126:제2스위치
127:직류72V제어전원 130:제3동차
131:보조전원장치 132:전원제어장치
133:제3연결제어부 133a:제3연결부코일
133b:제3계전기접점 133c:제3계전기접점
133d:제3계전기코일 134:제3스위치
135:제4연결제어부 135a:제4연결부코일
135b:제4계전기접점 135c:제4계전기접점
135d:제4계전기코일 136:제4스위치
137:직류72V제어전원 140:제4동차
141:보조전원장치 142:전원제어장치
161:제1연장급전선 162:제2연장급전선
163:제3연장급전선 164:제4연장급전선

Claims (3)

  1. 보조전원장치를 구비하고 있는 4대의 동차가 연결되어 있는 철도차량의 연장급전 제어시스템으로,
    제1동차의 보조전원장치와 제2동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제1스위치를 포함하는 제1연장급전선과,
    제2동차의 보조전원장치와 제4동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제2스위치를 포함하는 제2연장급전선과,
    제3동차의 보조전원장치와 제4동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제3스위치를 포함하는 제3연장급전선과,
    제1동차의 보조전원장치와 제3동차의 보조전원장치를 서로 이어주며 중간에 제4스위치를 포함하는 제4연장급전선과,
    상기 제1스위치를 ON/OFF하는 제1연결제어부와,
    상기 제2스위치를 ON/OFF하는 제2연결제어부와,
    상기 제3스위치를 ON/OFF하는 제3연결제어부와,
    상기 제4스위치를 ON/OFF하는 제4연결제어부와,
    상기 제1연결제어부 내지 제4연결제어부를 제어하는 전원제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 연장급전 제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 연결제어부 각각은,
    상기 스위치를 ON/OFF시키는 연결부코일과,
    상기 연결부코일을 동작시키는 계전기접점과,
    상기 계전기접점을 ON/OFF시키는 계전기코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 연장급전 제어시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전원제어장치는,
    각 동차마다 구비되어 있고 네트워크로 연결되어 있으며,
    상기 제2동차의 전원제어장치는 제1연결제어부와 제2연결제어부를 제어하고, 제3동차의 전원제어장치는 제3연결제어부와 제4연결제어부를 제어하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 연장급전 제어시스템.
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