KR101043325B1 - 기관차 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기관차 제어장치에 관한 것이다. 본 발명은 기관차의 운행에 필요한 명령을 송수신장치로부터 수신하여 상기 기관차를 제어하는 기관차 제어장치에 있어서, 상기 제어장치에 공급되는 전압 및 전류의 크기와, 상기 제어장치 주변의 온도 및 압력과, 상기 제어장치 주변의 전파상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 기관차의 상태를 실시간으로 감지하는 감지부와; 무선통신방식에 의해 상기 기관차의 운행에 필요한 명령을 수신하며, 상기 기관차의 상태에 대한 정보를 상기 송수신장치로 송신하는 통신부와; 상기 감지된 기관차의 상태에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 송수신장치로 실시간으로 송신하며, 상기 송수신장치의 기울어짐과, 배터리 잔량과, 상기 제어장치와의 통신상태 이상 중 어느 하나가 감지된 경우 상기 송수신장치로부터 상기 기관차의 비상정지 명령을 수신하는 제어장치 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 기관차를 안전하면서도 정확하게 원격으로 제어할 수 있으며, 기관차의 운행에 대한 정확한 정보를 손쉽게 저장할 수 있으며, 기관차에 대한 GPS정보를 수신할 수 있으며, 기관차 주변의 대기오염상태를 측정할 수 있고, 기관차의 원격제어와 직접제어를 선택적으로 이용할 수 있으며, 기관차의 연료상태를 정확하고 용이하게 파악할 수 있다.
기관차, 차량, 원격, 무선, 쌍방향, 제어장치, 송수신장치

Description

기관차 제어장치 { LOCOMOTIVE CONTROL APPARATUS }
본 발명은 기관차 제어장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 송수신장치와 무선으로 제어명령 및 기관차의 상태에 관한 정보를 송수신하는 기관차 제어장치에 관한 것이다.
기관차 제어장치는 기관차 내에 마련되어 기관차의 운행에 필요한 명령을 원격의 송수신장치로부터 수신한다.
종래의 기관차 제어장치는 무선통신방식에 의해 사용자가 기관차의 위치 및 속도 등에 대한 정보를 수신하여 현재의 상태에 따라 필요한 명령을 원격에서 송신하여 기관차의 운행을 제어한다. 이로써, 운전자 없이도 자동으로 운전이 가능한 장점이 있다.
그런데 종래의 기관차 제어장치는 특성상 무선통신방식에 의할 수 밖에 없으므로 기관차의 운행 전이나 운행 시의 무선통신상태가 양호하지 않은 경우 필연적으로 사용자의 명령을 정확하게 수신하지 못하는 한계가 있다.
또한 기관차를 원격으로 제어하는 경우에는 기관차 내의 상태를 사람이 감시할 수 없으며, 만일 CCTV 등에 의해 제어장치 또는 기관차 주변의 상황에 대한 영상정보를 수신한다고 하더라도 특히 제어장치의 동작에 직접적으로 영향을 주는 물리량, 즉 온도 및 압력, 전파방해 상태, 제어장치에 입력되는 전압 또는 전류의 크기 등은 원격에서 명령을 송신하는 사용자가 정확히 파악할 수 없는 문제가 있다.
그리고, 사용자의 움직임 등으로 인해 사용자가 휴대하고 있는 송수신장치가 기울어지는 경우 송수신장치에 구비된 조이스틱 또는 스위치 등이 함께 기울어짐으로 인해 잘못된 명령이 기관차 제어장치로 전달될 수 있는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 기관차를 안전하면서도 정확하게 원격으로 제어할 수 있는 기관차 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 기관차의 운행에 대한 정확한 정보를 손쉽게 저장할 수 있는 기관차 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기관차에 대한 GPS정보를 수신할 수 있는 기관차 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 기관차 주변의 대기오염상태를 측정할 수 있는 기관차 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기관차의 원격제어와 직접제어를 선택적으로 이용할 수 있는 기관차 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 기관차의 연료상태를 정확하고 용이하게 파악할 수 있는 기관차 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 기관차의 운행에 필요한 명령을 송수신장치로부터 수신하여 상기 기관차를 제어하는 기관차 제어장치에 있어서, 상기 제어장치에 공급되는 전압 및 전류의 크기와, 상기 제어장치 주변의 온도 및 압력과, 상기 제어장치 주변의 전파상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 기관차의 상태를 실시간으로 감지하는 감지부와; 무선통신방식에 의해 상기 기관차의 운행에 필요한 명령을 수신하며, 상기 기관차의 상태에 대한 정보를 상기 송수신장치로 송신하는 통신부와; 상기 감지된 기관차의 상태에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 송수신장치로 실시간으로 송신하며, 상기 송수신장치의 기울어짐과, 배터리 잔량과, 상기 제어장치와의 통신상태 이상 중 어느 하나가 감지된 경우 상기 송수신장치로부터 상기 기관차의 비상정지 명령을 수신하는 제어장치 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 기관차 제어장치에 의해 달성된다.
사용자로부터 입력된 명령 및 상기 감지부에 의해 감지된 차량상태에 대한 정보를 2회 이상 입력받아 검증절차를 수행한 후, 상기 검증절차가 완료된 최종 명령 및 최종 차량상태정보를 출력하는 두 개의 MPU (MicroProcessor Unit) 모듈을 더 포함하고, 상기 검증절차가 완료된 최종 명령 및 최종 차량상태에 대한 정보를 저장하는 별도의 저장장치에 저장할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 위성으로부터 GPS 데이터를 수신하고, 수신된 GPS 데이터에 포함된 위치 및 시간정보에 기초하여 상기 기관차의 절대위치를 산출하여 상기 통신부를 통해 상기 송수신장치로 전송할 수 있다.
상기 감지부는 상기 기관차 주변의 대기오염상태를 더 감지할 수 있다.
상기 컨트롤러는 수동제어기능 및 원격제어기능 상호 간의 전환이 가능한 것이 바람직하다.
상기 기관차의 연료계에 부착된 압력센서에 의해 상기 연료계에 남아있는 연료의 잔량을 감지하여, 상기 감지된 연료의 잔량에 대한 정보를 외부로 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 기관차 원격 제어장치에 의하면 기관차를 안전하면서도 정확하게 원격으로 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 기관차 원격 제어장치에 의하면 기관차의 운행에 대한 정확한 정보를 손쉽게 저장할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기관차 원격 제어장치에 의하면 기관차에 대한 GPS정보를 수신할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 기관차 원격 제어장치에 의하면 기관차 주변의 대기오염상태를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기관차 원격 제어장치에 의하면 기관차의 원격제어와 직접제어를 선택적으로 이용할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 기관차 원격 제어장치에 의하면 기관차의 연료상태를 정확하고 용이하게 파악할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기관차 제어장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기관차 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기관차 제어장치(100)는 감지부(10)와, 통신부(20)와, 컨트롤러(30)를 포함한다.
본 발명에 따른 기관차 제어장치(100)는 기관차 뿐만 아니라 고속철도 및 자기부상열차 등과 같이 원격에서 명령을 수신하여 운행이 가능한 대상에 모두 적용될 수 있다.
감지부(10)는 다양한 형태의 센서로 구현되어 제어장치(100)에 공급되는 전압 및 전류의 크기와, 제어장치(100) 주변의 온도 및 압력과, 제어장치(100) 주변의 전파상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 기관차상태를 실시간으로 감지한다.
그리고, 본 발명에 따른 감지부(10)는 기관차(L) 주변의 공기 중에 포함되어 있는 이산화탄소, 이산화황, 일산화탄소, 이산화질소, 석면, 오존, 미세먼지 등의 농도를 감지할 수 있다. 이로써, 기관차 주변의 대기오염상태를 측정할 수 있다.
통신부(20)는 무선통신방식에 의해 기관차(L)의 운행에 필요한 명령을 수신하며, 컨트롤러(30)의 제어에 의해 감지부(10)에 의해 감지된 기관차상태에 대한 정보를 송수신장치(300)로 송신한다. 본 발명에 따른 통신부(20)는 송수신장치(300)로부터 수신된 변조신호를 PLL 방식에 의해 복조 한 후 디지털 신호 원격카드에 수신한다. 본 발명에 따른 통신부(20)는 송수신장치(300)에 마련된 통신부(미도시)와 ISM (Industrial Silence Medical) 밴드의 주파수 대역을 이용하여 신호를 송수신할 수 있다.
컨트롤러(30)는 감지부(10)에 의해 감지된 기관차의 상태에 대한 정보를 통신부(20)를 통해 송수신장치(300)로 실시간으로 송신하며, 수신된 명령에 따라 기 관차(L)의 운행을 제어한다.
그리고, 본 발명에 따른 컨트롤러(30)는 키 소프트웨어를 통해 수동제어/원격제어의 전환이 가능하도록 할 수 있다. 수동제어모드가 수행되는 경우에는 사용자가 직접 기관차(L) 내에서 운행을 제어할 수 있으며, 원격제어모드가 수행되는 경우에는 사용자가 송수신장치(300)를 이용하여 원격제어가 가능하다.
구체적으로, 원격제어모드는 제어장치(100) 내에 마련된 키 소프트웨어에 의해 ‘원격’에 스위치를 위치시킴으로써 설정된다. 먼저 송수신장치(300)의 전원을 ‘ON’으로 하고 송수신장치(300)에 마련된 비상정치 스위치(미도시)를 복귀시킨 다음, 제어장치(100)는 송수신장치(300)와의 통신상태가 원활하지 않은 경우 송수신장치(300)로 통신상태의 이상을 알리는 신호를 송신한다. 송수신장치(300)는 제어장치(100)로부터 통신상태의 이상을 알리는 신호를 수신하는 경우 통지부(미도시)를 통해 사용자에게 통신상태의 이상을 알린다. 통신상태가 원활하여 별도의 신호를 수신하지 않은 경우 사용자는 송수신장치(300)를 통해 원격지에서 기관차(L)을 정상적으로 동작시킬 수 있다.
다음으로, 사용자가 수동제어모드에 의해 기관차(L)을 제어하고자 하는 경우 키 소프트웨어에 의해 ‘수동’에 스위치를 위치시킴으로써 수동제어모드를 설정할 수 있다. 이 때, 제어장치(100)는 두 개의 MPU 모듈(40)로 연결되는 각각의 라인상태를 확인하여 라인의 연결상태가 정상적이지 않은 경우 디지털 신호 원격카드에 마련된 LED 등의 표시부를 발광시킨다. 라인의 연결상태가 정상적인 경우에는 제어장치(100)로부터 입력되는 명령에 의해 기관차(L)가 정상적으로 동작하는지 다시 확인하는 과정을 거친다. 만일, 제어장치(100)로부터 입력되는 명령에 의해 기관차(L)가 정상적으로 동작하지 않는 경우 사용자는 제어장치(100)에 장착되는 다양한 종류의 원격 카드의 장착상태를 확인하여 문제를 해결할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 컨트롤러(30) 역시 송수신장치(300)에 마련된 컨트롤러(미도시)와 마찬가지로 마이컴으로 구현되어 소형화가 가능하다.
그리고, 본 발명에 따른 컨트롤러(30)는 통신부(20)에 의해 위성으로부터 수신된 GPS 데이터에 포함된 위치 및 시간정보에 기초하여 기관차(L)의 절대위치를 산출한 후 통신부(20)를 통해 송수신장치(300)로 전송할 수 있다. 이로써, 사용자는 송수신장치(300)를 통해 기관차(L)에 대한 GPS정보를 수신할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 기관차 제어장치(100)의 후면 패널 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기관차 제어장치(100)는 후면 패널에 단자대(60a)와, 케이블 덕트(60b)와, 릴레이(60c)와, 통신부(20)가 마련된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 기관차 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 기관차 제어장치(200)는 본 발명의 제1실시예에 따른 기관차 제어장치(100)과 비교하여 두 개의 MPU (MicroProcessor Unit) 모듈(40)이 더 구비된다.
각각의 MPU 모듈(40)은 사용자로부터 입력된 명령 및 감지부(10)에 의해 감지된 기관차의 상태에 대한 정보를 2회 이상 입력받아 각각 다른 MPU 모듈로 전달하여 비교하는 검증절차를 수행한 후, 검증절차가 완료된 최종 명령 및 최종 기관차의 상태에 대한 정보를 출력한다. 또한, 명령 및 기관차상태 뿐만 아니라 제어장 치(200)에서 수동제어기능이 수행되는 경우 제어장치(200)에서 입력되는 명령 역시 검증절차를 거칠 수 있다.
본 발명에 따른 MPU 모듈(40)은 입력 및 출력에 사용되는 회로를 AND 회로로 구성하여 오동작을 사전에 예방할 수 있으며, 입출력에 필요한 다양한 종류의 카드를 모듈화하여 수리 및 유지보수가 용이하다. 본 발명에 따른 두 개의 MPU 모듈(40)은 기관차의 전단과 후단에 각각 마련되는 것이 바람직하다.
이로써, 단순히 하나의 MPU 모듈의 오동작에 대비하여 예비적인 MPU 모듈을 구비하는 종래의 이중계 제어장치에 비해, 본 발명에 따른 이중계 제어시스템은 입출력 데이터를 검증하는 과정을 거침으로써 동작의 신뢰성 및 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 기관차 제어장치(200)는 두 개의 MPU 모듈(40)을 통해 검증절차가 완료된 최종 명령 및 최종 기관차상태정보를 저장하는 별도의 저장장치(50)를 포함한다.
본 발명에 따른 별도의 저장장치(50)는 DOM (Disk On Memory)로 구현되는 것이 바람직하다. DOM은 플래쉬 메모리를 포함하여 각 운행시간에 따른 기관차(L)의 속도, 온도 및 압력, RPM, 전압 및 전류 등을 계속적으로 저장한다. 사용자는 저장장치(50) 내에 마련된 기관차분석모듈(미도시)을 이용하여 DOM에 저장된 기관차상태정보를 그래프 또는 수치분석과 같은 다양한 형태로 한 눈에 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 저장장치(50)는 원하는 시점의 기관차(L)의 상태를 확인할 수 있는 일종의 블랙박스 (Black Box) 역할을 수행할 수 있다.
종래의 기관차 원격 제어장치는 하나의 모듈이 동작하지 않는 경우를 대비하여 여분의 모듈을 마련하는 이중계 시스템을 가지지만, 본 발명에 따른 기관차 제어장치(200)의 이중계 시스템은 송수신장치(300)로부터 송신된 명령신호 또는 제어장치(100)에 마련된 기관차상태 감지부(10)로부터 송신된 기관차의 상태에 대한 정보를 여러 번 입력받음과 동시에 상호 비교하여 최종출력신호를 생성하므로 보다 안전하고 정확한 정보를 전달하는 것이 가능하다. 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 기관차 원격 제어시스템(200)의 세부구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기관차 제어장치(100)가 연료의 잔량을 감지하여 사용자에게 통지하는 과정을 도시한 도면이다. 제어장치(100)가 원격제어모드로 동작하는 경우 원격지의 사용자는 기관차(L)의 연료 잔량이 어느 정도인지 파악할 수 없으므로 본 발명에 따른 기관차 제어장치(100)에서는 압력센서(S)를 연료통의 일측에 마련하고, 압력센서(S)로부터 흐르는 전류의 양을 감지하여 디지털신호로 전환하는 과정을 거쳐 컨트롤러(30)로 전달한다. 이로써, 원격지의 사용자에게 연료 보충시기를 통지할 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기관차 제어장치의 구성을 도시한 블록도이며,
도 2는 본 발명에 따른 기관차 제어장치의 후면 패널을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 기관차 제어장치의 구성을 도시한 블록도이며,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 기관차 원격 제어시스템의 세부구성을 도시한 블록도이며,
도 5는 본 발명에 따른 기관차 제어장치가 연료의 잔량을 감지하여 사용자에게 통지하는 과정을 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 감지부 20 : 통신부
30 : 컨트롤러 40 : MPU 모듈
50 : 저장장치 60a : 단자대
60b : 케이블 덕트 60c : 릴레이
100, 200 : 제어장치 300 : 송수신장치
L : 기관차 S : 압력센서

Claims (6)

  1. 기관차(L)의 운행에 필요한 명령을 사용자가 휴대하는 송수신장치로부터 수신하여 상기 기관차를 제어하는 기관차 제어장치(100)에 있어서,
    상기 제어장치에 공급되는 전압 및 전류의 크기와, 상기 제어장치 주변의 온도 및 압력과, 상기 제어장치 주변의 전파상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 기관차의 상태를 실시간으로 감지하는 감지부(10)와;
    무선통신방식에 의해 상기 기관차의 운행에 필요한 명령을 수신하며, 상기 기관차의 상태에 대한 정보를 상기 송수신장치로 송신하는 통신부(20)와;
    상기 감지된 기관차의 상태에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 송수신장치로 실시간으로 송신하며, 상기 사용자가 휴대하는 송수신장치의 기울어짐과, 배터리 잔량과, 상기 제어장치와의 통신상태 이상 중 어느 하나가 감지된 경우 상기 송수신장치로부터 상기 기관차의 비상정지 명령을 수신하는 제어장치 컨트롤러(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기관차 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    사용자로부터 입력된 명령 및 상기 감지부에 의해 감지된 차량상태에 대한 정보를 2회 이상 입력받아 검증절차를 수행한 후, 상기 검증절차가 완료된 최종 명령 및 최종 차량상태정보를 출력하는 두 개의 MPU (MicroProcessor Unit) 모듈(40)을 더 포함하고,
    상기 검증절차가 완료된 최종 명령 및 최종 차량상태에 대한 정보를 저장하는 별도의 저장장치(50)에 저장하는 것을 특징으로 하는 차량 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    위성으로부터 GPS 데이터를 수신하고, 수신된 GPS 데이터에 포함된 위치 및 시간정보에 기초하여 상기 기관차의 절대위치를 산출하여 상기 통신부를 통해 상기 송수신장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 기관차 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 기관차 주변의 대기오염상태를 더 감지하는 것을 특징으로 하는 기관차 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 수동제어기능 및 원격제어기능 상호 간의 전환이 가능한 것을 특징으로 하는 기관차 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기관차의 연료계에 부착된 압력센서에 의해 상기 연료계에 남아있는 연료의 잔량을 감지하여, 상기 감지된 연료의 잔량에 대한 정보를 외부로 전송하는 것을 특징으로 하는 기관차 제어장치.
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