KR101060977B1 - 전동차 자동 기동 장치 및 이를 이용한 전동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동차를 원하는 시간에 자동으로 기동시키기 위한 전동차 자동 기동 장치 및 이를 이용한 전동차에 관한 것이다

본 발명에 따른 판토그라프를 이용하여 전차선으로부터 전기에너지를 공급받는 전동차를 자동으로 기동시키기 위한 전동차 자동 기동 장치는, 상기 판토그라프를 통하여 상기 전차선으로 전기에너지를 공급받아 상기 전동차 내에 구비된 복수의 기기들을 제어하기 위한 전원을 생성하는 적어도 하나의 보조전원장치와; 상기 보조전원장치로부터 공급되는 전기에너지를 저장하는 적어도 하나의 축전지; 및 상기 판토그라프가 하강되어 상기 전차선으로부터 이격된 상태에서, 상기 축전지로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 미리 설정된 자동기동시간에 상기 판토그라프를 상승시켜 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시킴으로써, 상기 전차선으로부터 상기 판토그라프를 통하여 상기 보조전원장치로 전기에너지가 공급되도록 제어하는 자동기동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전동차 기동 장치, 자동기동, BAT, SIV, ACM

Description

전동차 자동 기동 장치 및 이를 이용한 전동차{DEVICE FOR AUTOMATICALLY STARTING ELECTRIC RAIL CAR AND ELECTRIC RAIL CAR USING THE SAME}

본 발명은 전동차를 기동시키기 위한 전동차 기동 장치에 관한 것으로, 특히 전동차를 원하는 시간에 자동으로 기동시키기 위한 전동차 자동 기동 장치 및 이를 이용한 전동차에 관한 것이다

일반적으로, 전동차라 함은 공급되는 전기에너지를 이용하여 지상 또는 지하에 형성된 레일 위를 운행하는 차량으로서, 특히 대도시의 교통 체증을 해소하기 위한 교통 수단으로 널리 이용되고 있다.

전동차는 전동차의 지붕 위에 설치되어, 예를 들어, 직류 1500V를 공급하는 전차선(또는, 가선)으로부터 전기에너지를 공급받고, 상기 공급된 전기에너지를 전동기의 구동에너지로 변환시켜 움직이는 것으로, 상기 전차선으로부터 전동차 측으로 안정된 전원을 공급하기 위한 수단으로 판토그라프(Pantograph)와 같은 집전장치가 이용된다. 상기 전차선은 지하 구간에는 강체 가선으로 이루어지고, 지상 구 간에서는 카테너리선으로 이루어질 수 있으며, 판토그라프의 작용 높이가 변화하더라도 지하 및 지상 구간에서 각각 거의 일정한 값을 유지하도록 형성된다.

전동차는 운행을 하지 않을 시에는 차고에 입고되어 대기 상태에 있으며, 그 안전 운행을 위해서 정기적으로 전동차의 각종 기기 및 부품에 대한 정상 작동 여부 확인 및 정비를 수행하는 검수작업이 이루어진다.

종래에는, 전동차에 대한 검수 작업 시 전동차가 기동된 상태에서 검수작업을 수행하였다. 또한, 전동차에 대한 검수작업이 완료되지 않은 상태에서 일정 시간 검수작업을 중단하는 경우, 검수 작업 중단 시부터 다음 검수작업을 재개할 때까지의 검수대기시간에도 전동차는 여전히 기동된 상태로 두게 된다. 이와 같이, 검수대시기간에도 전동차를 여전히 기동상태로 유지하게 되므로 불필요한 전력 손실이 발생하는 문제가 있다.

또한, 종래에 검수대기시간에도 전동차를 기동상태로 유지하는 이유는 전동차의 기동을 멈추기 위하여 전동차에 전원을 공급하는 판토그라프를 일단 하강시킨 후 다시 전동차를 기동하기 위하여 판토그라프를 상승시켜 전차선에 접촉시키기 위해서는 상기 판토그라프를 상승시키기 위해 사용되는 보조공기압축기(Auxiliary Compressor Motor: ACM)에서 압축 공기를 생성하거나 상기 각종 제어 장치가 정상적으로 작동하는데 일정한 시간이 소요되기 때문에, 작업자는 전동차를 기동시키기 위한 조치를 취한 후 전동차가 정상적으로 기동될 때까지 일정한 시간을 기다려야 하는 번거로움이 있고, 이로 인하여 작업자가 원하는 시간에 즉시 검수작업을 수행하기 어려운 문제가 있다.

또한, 본선 운행을 수행하기 전에 전동차의 각종 기기 및 부품이 원활하게 작동할 수 있도록 작업자는 출고시간 이전에 미리 전동차를 기동시키게 되고, 이로 인하여 전동차는 차고 내에서 미리 기동된 상태로 소정 시간 대기하게 된다. 특히, 겨울철 영하의 날씨에서는 전동차의 각종 기기 및 부품이 동결로 인한 오작동 및 고장이 발생하는 것을 방지하기 위하여 일일 본선 운행이 종료되어 전동차가 검수고로 입고되어 검수작업을 마친 후 다음날 본선 운행을 위해 출고되기 전까지 전동차를 계속해서 기동 상태로 유지하게 된다. 그러나, 이와 같이 출고 전 전동차를 장시간 대기상태로 유지하는 경우 불필요한 전력손실이 과도하게 발생하는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 전동차의 검수대기시간 동안 또는 겨울철 본선 운행 전 출고대기시간 동안에 전동차의 불필요한 기동으로 인하여 발생하는 전력 손실을 줄일 수 있고, 아울러 효율적인 검수작업이 가능한 전동차 자동 기동 장치 및 이를 이용한 전동차를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 판토그라프를 이용하여 전차선으로부터 전기에너지를 공급받는 전동차를 자동으로 기동시키기 위한 전동차 자동 기 동 장치는, 상기 판토그라프를 통하여 상기 전차선으로 전기에너지를 공급받아 상기 전동차 내에 구비된 복수의 기기들을 제어하기 위한 전원을 생성하는 적어도 하나의 보조전원장치와; 상기 보조전원장치로부터 공급되는 전기에너지를 저장하는 적어도 하나의 축전지; 및 상기 판토그라프가 하강되어 상기 전차선으로부터 이격된 상태에서, 상기 축전지로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 미리 설정된 자동기동시간에 상기 판토그라프를 상승시켜 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시킴으로써, 상기 전차선으로부터 상기 판토그라프를 통하여 상기 보조전원장치로 전기에너지가 공급되도록 제어하는 자동기동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자동 기동 장치는, 상기 축전지와 주전원선 사이에 연결되어, 상기 축전지의 전원이 상기 주전원선으로 공급되도록 스위칭하는 마스터 콘트롤 스위치와; 상기 주전원선과 판토그라프 상승제어회로 및 상기 판토그라프로 압축공기를 제공하기 위한 보조공기압축기 사이에 연결되어, 상기 축전지로부터 제공되는 전원이 상기 판토그라프 상승제어회로 및 상기 보조공기압축기로 제공되어 상기 판토그라프가 상승되도록 스위칭하는 판토그라프 상승 스위치와; 상기 주전원선과 판토그라프 하강제어회로 사이에 연결되어, 상기 축전지로부터 제공되는 전원이 상기 판토그라프 하강제어회로로 제공되어 상기 판토그라프가 하강되도록 스위칭하는 판토그라프 하강 스위치와; 상기 축전지와 상기 주전원선 사이에 연결되어, 상기 마스터 콘트롤 스위치와 병렬로 배열되는 보조 마스터 콘트롤 스위치와; 상기 판토그라프 상승 스위치의 전단에 위치한 상기 주전원선과 상기 판토그라프 상승 스위치의 후단에 연결되어, 상기 판토그라프 상승 스위치와 병렬로 배열되는 보조 판토그라 프 상승 콘트롤 스위치; 및 상기 판토그라프 하강 스위치의 전단에 위치한 상기 주전원선과 상기 판토그라프 하강 스위치의 후단에 연결되어, 상기 판토그라프 하강 스위치와 병렬로 배열되는 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치를 포함하고, 상기 자동기동부는 상기 판토그라프가 하강된 상태에서 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우 상기 보조 마스터 콘트롤 스위치 및 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치를 온(On)시킴으로써 상기 판토그라프를 상승시키고, 아울러 상기 판토그라프의 상승 작업을 수행하는 도중에 상기 전동차 내에 구비된 소정의 제어 기기가 미리 정해진 전동차 안전 기동 조건을 만족시키지 못하거나 외부 물체의 접근으로 인한 안전상 문제가 있다고 판단되는 경우 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치를 오프(Off)시킴과 아울러 상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치를 온(On)시킴으로써 상기 판토그라프를 하강시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자동 기동 장치는, 상기 보조 마스터 콘트롤 스위치, 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치 및 상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치와, 상기 자동기동부 사이에 연결되어, 상기 보조 마스터 콘트롤 스위치, 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치 및 상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치에 일정한 값 이상으로 흐르는 전류를 차단하는 누전차단기와; 상기 보조 마스터 콘트롤 스위치에 양극이 연결되고 상기 주전원선에 음극이 연결되는 제1 다이오드와; 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치에 양극이 연결되고 상기 판토그라프 상승 스위치의 후단과 상기 판토그라프 상승제어회로 사이에 음극이 연결되는 제2 다이오드와; 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치에 양극이 연결되고 상기 판토그라프 상승 스위치의 후단과 상기 보조공기압축기 사이에 음극이 연결되는 제3 다이오드; 및 상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치에 양극이 연결되고 상기 판토그라프 하강 스위치의 후단에 음극이 연결되는 제4 다이오드를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자동기동부는, 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달하기 전 상기 전동차 외부 온도를 미리 지정된 온도와 비교하여, 상기 외부 온도가 상기 미리 지정된 온도보다 낮은 경우에는 일정 시간 동안 상기 판토그라프를 상승시켜 상기 전차선에 접촉시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자동기동부는, 상기 판토그라프가 하강되어 상기 전차선으로부터 이격된 상태에서 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시키기 전에 상기 전동차 내에 구비된 상기 축전지 및 보조공기압축기의 정상 동작 여부를 판단하고, 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시킨 이후에는 상기 보조전원장치의 정상 동작 여부를 판단한 후, 상기 축전지, 보조공기압축기 및 상기 보조전원장치중 적어도 하나가 정상적으로 동작하지 않는 경우 상기 판토그라프의 상승 동작을 중단시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자동 기동 장치는, 상기 전동차 내부 또는 외부에 설치되어 상기 전동차의 자동 기동 시에 상기 전동차에 물체가 근접하거나 접촉한 것을 감지하여 감지 신호를 생성하여 상기 자동기동부에 제공하는 주변 물체 감지부와; 미리 정해진 음향을 출력하는 방송부; 및 상기 전동차의 내부 또는 외부에 설치되어 작업자에 의해 눌려짐으로써 상기 판토그라프의 상승동작을 중단시키기 위한 비상 정지 신호가 입력되는 기동 정지 버튼을 더 포함하고, 상기 자동기동부는, 상기 판토그라프가 하강되어 상기 판토그라프로부터 이격된 상태에서 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시키기 전에, 상기 주변 물체 감지부에 의해 감지신호가 생성된 경우 상기 방송부를 통하여 상기 미리 정해진 음향을 출력하고, 상기 감지신호가 미리 정해진 횟수 이상으로 생성되거나 상기 기동 정지 버튼이 눌려짐으로써 비상 정지 신호가 입력된 경우에는 상기 판토그라프의 상승 동작을 중단시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자동기동부는, 원격에 위치한 메인 서버로부터 상기 미리 설정된 자동기동시간에 상기 판토그라프를 상승시키도록 명령하는 무선 제어신호를 수신하는 무선통신부를 더 포함하고, 상기 메인 서버는 상기 자동기동시간을 입력받아 상기 무선통신부로 상기 무선 제어 신호를 송신하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동차는, 전차선으로부터 전기에너지를 공급받기 위한 판토그라프와; 상기 판토그라프를 통하여 상기 전차선으로 전기에너지를 공급받아 상기 전동차 내에 구비된 복수의 기기들을 제어하기 위한 전원을 생성하는 적어도 하나의 보조전원장치와; 상기 보조전원장치로부터 공급되는 전기에너지를 저장하는 적어도 하나의 축전지; 및 상기 판토그라프가 하강되어 상기 전차선으로부터 이격된 상태에서, 상기 축전지로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 미리 설정된 시간에 상기 판토그라프를 상승시켜 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시킴으로써, 상기 전차선으로부터 상기 판토그라프를 통하여 상기 보조전원장치로 전기 에너지가 공급되도록 제어하는 자동기동부를 포함하는 것 을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 전동차에 구비된 자동기동장치 또는 원격에 위치한 메인 서버를 이용하여 전동차의 검수 예정 시간 또는 본선 운행 시간에 맞추어 미리 전동차를 자동으로 기동시킬 수 있다. 이로 인하여 전동차의 검수대기시간 동안 또는 겨울철 본선 운행 전 출고대기시간 동안에 전동차의 불필요한 기동으로 인하여 발생하는 전력 손실을 줄일 수 있고, 또한 원하는 시간에 즉시 전동차의 검수 및 본선 운행을 개시할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 전동차가 자동으로 기동되는 동안에 자동 기동 동작을 인식하지 못한 채 전동차 주변에서 작업중인 작업자를 보호할 수 있도록 주변 물체 감지 센서, 경고등, 경고 방송을 위한 방송부, 비상 기동 중지를 위한 기동 중지 버튼, 및 자동기동부로 공급되는 전원을 차단시켜 상기 자동기동부가 작동되지 못하게 하는 스위칭 레버 등을 형성함으로써, 전동차의 자동 기동에 따른 작업자의 안전을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 전동차의 자동기동 완료 전 전동차 내에 구비된 각종 기기의 안전 기동 조건을 사전에 판단하여 판토그라프의 상승 여부를 결정함으로써 전동차의 안정적인 기동 조건을 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동차의 구성도이다.

도 1에서는 전동차(100)가 10량의 열차로 편성된 예를 도시하고 있다. 전동차(100)의 양단에는 운전실이 있고 동력을 갖지 않은 제어차들(Tc1, Tc2)이 배열되고, 상기 제어차들(Tc1, Tc2) 사이에 운전실이 없고 동력을 가진 구동차들(M1, M2)과 운전실과 동력을 갖지 않은 부수차들(T1, T2)이 연결된다. 전동차(100)가 10량으로 편성될 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, Tc1-M1-M2-T1-M2-T2-T1-M1-M2-Tc2의 순서로 배열될 수 있다. 반면에, 4량으로 편성될 경우에는 Tc1-M2-M2-Tc2의 순서로 배열되고, 6량으로 편성될 경우에는 Tc1-M1-M2-T1-M2-Tc2의 순서로 배열될 수 있다. 다만, 전동차(100)에 연결되는 차량들의 위치 및 개수는 위의 편성 예에 한정되는 것이 아니라, 다른 조건으로 배열될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전동차(100)는 전동차(100)의 기동을 제어하기 위한 콘트롤 박스(110)와, 보조전원장치(SIV)(120), 축전지(BAT)(130), 및 자동기동부(140)를 포함한다.

콘트롤 박스(110)는 전동차(100)의 기동을 위해 주전원선에 전원을 인가하기 위한 마스터 콘트롤 스위치(111)와, 전동차(110)의 지붕에 설치된 판토그라프Pantograph)(150)를 상승시키기 위한 판토그라프 상승 스위치(Pantograph Up Switch: PANUS)(112) 및 판토그라프(150)를 하강시키기 위한 판토그라프 하강 스위치(Pantograph Down Switch: PANDS)(113)를 포함한다.

보조전원장치(SIV)(120)는 판토그라프(150)를 통하여 전차선(10)으로부터 공급받는 전기에너지(예를 들어, 직류 1500V)를 이용하여 전동차(100) 내의 공기압축기, 조명 기기, 냉난방장치, 표시기 장치, 전동차의 제어전원 등의 보조전원에 사 용하기 위한 안정적이고 일정한 전압과 주파수를 생성한다. 보조전원장치(120)는 전동차(100)가 도 1에 도시된 바와 같이 10량으로 편성되는 경우 양측에 배열된 제어차들(Tc1, Tc2) 및 부수차(T2)에 각각 1개씩 총 3개가 설치되나 그 개수 및 설치 위치는 변경될 수 있다.

축전지(BAT)(130)는 판토그라프(150)가 상승된 상태에서 상기 보조전원장치(120)로부터 공급되는 전기에너지를 저장하고, 이후 판토그라프(150)가 하강되어 전차선(10)으로부터 전기에너지가 공급되지 않는 상태에서 상기 자동기동부(140)의 구동 및 판토그라프(150)를 상승시키기 위한 전원을 공급한다. 축전지(130)는 전동차(100)가 도 1에 도시된 바와 같이 10량으로 편성되는 경우 양측에 배열된 제어차들(Tc1, Tc2) 및 부수차(T2)에 각각 1개씩 총 3개가 설치되나 그 개수 및 설치 위치는 변경될 수 있다.

자동기동부(140)는 판토그라프(150)가 하강되어 전차선(10)으로부터 이격된 상태에서, 상기 축전지(130)로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 현재 시간과 작업자에 의하여 미리 설정된 자동기동시간을 비교하여 상기 자동기동시간에 도달하게 되면 판토그라프(150)를 상승시켜 전차선(10)에 접촉시킴으로써, 전차선(10)으로부터 판토그라프(150)를 통하여 상기 보조전원장치(120)로 전기 에너지가 공급되어 상기 전동차(100)가 기동되도록 제어한다. 상기 전동차(100)는 그 기동을 위하여 축전지(130)의 전원이 공급되더라도, 공급된 전원을 이용하여 전동차(100) 내부에 구비된 각종 제어기기들이 정상적으로 동작하고 일정한 조건의 압축 공기를 생성하여 판토그라프(150)를 상승시키기까지에는 일정한 시간이 소요된다. 따라서, 본 발명에서는, 예를 들어, 작업자 또는 승무원은 전동차(100)의 검수 예정 시간 또는 본선 운행 시간이 오전 5시 30분인 경우 상기 자동기동부(140)를 이용하여 전동차(100)가 오전 5시 10분에 미리 기동하도록 자동기동 예정 시간을 미리 설정할 수 있다. 이로 인하여, 작업자 또는 승무원은 전동차(100)의 검수 또는 본선 운행 예정 시간 보다 일정 시간 먼저 전동차(100)의 기동 조치를 취함으로써, 검수 또는 본선 운행 예정 시간에 즉시 검수 작업 또는 본선 운행을 개시할 수 있는 이점이 있다.

아울러, 보조공기압축기(Auxiliary Compressor Motor: ACM)(160)는 압축 공기를 발생하는 압축부와 상기 압축부에 전원을 공급하는 전동기부로 구성되어, 축전지(BAT)(130) 전원에 의해 상기 전동기부가 구동되어 압축공기를 발생시키며, 전동차(100)의 초기 운전시 판토그라프(150)를 상승시킬 목적으로 사용된다. 도 1에서는 보조공기압축기(160)가 총 3개가 설치된 예를 도시하고 있으나 그 개수 및 설치 위치는 변경될 수 있다.

또한, 주변 물체 감지부(170)는 작업자 또는 미지의 물체가 전동차(100)의 주변에 근접하여 움직이거나 전동차(100)에 접촉한 경우 감지신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 주변 물체 감지부(170)는 적외선 센서로 형성될 수 있으나, 작업자 또는 미지의 물체가 전동차(100)에 근접하거나 접촉하였는지 여부를 감지할 수 있다면 그 종류는 제한되지 않는다. 상기 주변 물체 감지부(170)는 전동차(100)의 실내 또는 실외에 부착될 수 있으며, 특히 전동차(100)의 밑에서 작업하는 작업자를 감지할 수 있도록 전동차(100)의 바닥면에 설치될 수 있고, 전동차(100)의 지붕에 도 설치되는 것이 바람직하다.

자동기동 작동등(180)은 자동기동부(140)에 의해 자동기동 기능이 개시되어 판토그라프(150)가 자동으로 상승될 시 점등됨으로써 전동차(100) 주변에 근접하거나 전동차(100) 내부에서 작업중인 작업자에게 전동차(100)가 자동 기동 중임을 알린다. 상기 자동기동 작동등(180)은 전동차(100)의 전부 또는 후부에 위치한 제어차(Tc1, Tc2)에 설치될 수 있고, 예를 들어, LED(Light Emitting Diode)를 이용하여 형성될 수 있다.

방송부(190)는 전동차(100)가 자동 기동을 개시하기 전 및 자동 기동에 의해 판토그라프(150)가 상승하는 동안에 음성 또는 음향신호를 이용하여 작업자에게 전동차(100)가 상기 자동기동부(140)에 의해 자동으로 기동 중임을 알린다. 상기 방송부(190)는 전동차(100) 외부에 근접하여 작업중이거나 전동차(100) 내부에서 작업중인 작업자에게 전동차(100)가 자동 기동 중임을 알릴 수 있도록 전동차(100)의 실내 또는 실외에 설치될 수 있으며, 특정 음향을 발생시키는 부저(Buzzer) 또는 미리 설정된 경고 방송(예를 들어, "지금은 전동차가 기동될 예정이오니 전동차에서 물러서 주세요")을 출력하는 스피커(Speaker)로 형성될 수 있다.

디스플레이부(200)는 제어차(Tc1 또는 Tc2) 내에 설치되어 전동차(100)의 운행 상황 또는 동작 상태에 관한 정보를 승무원 또는 작업자에게 제공한다.

기동정지버튼(210)은 본 발명에 따라 전동차(100)를 자동으로 기동시키기 위하여 판토그라프(150)가 상승되는 동안에, 이와 같은 자동 기동 동작을 인지하지 못하고 전동차(100) 주변에서 작업하고 있던 작업자가 작업 안전을 위하여 상기 기 동정지버튼(210)을 누름으로써 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단시키고 전동차(100)의 자동 기동 동작을 차단할 수 있다. 상기 기동정지버튼(210)은 전동차(100)의 실외 또는 실내에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 자동기동부(140)는 전동차(100)로부터 원격에 위치한 메인 서버(20)에 의해서 판토그라프(150)를 상승시키도록 명령함과 아울러 전동차(100)의 외부 온도에 따른 사전 기동 기능의 수행을 명령하는 무선 제어신호를 수신하고, 상기 무선 제어신호에 따라 상기 판토그라프(150)가 상승되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 작업자는 원격에 위치한 메인 서버(20)에 전동차(100)의 검수 예정 시간 또는 본선 운행을 위한 자동기동시간을 미리 설정하거나, 또는 상기 자동기동시간을 설정함과 함께 전동차(100)의 외부 온도에 따른 사전기동기능을 선택했을 시에는, 상기 메인 서버(20)는 상기 미리 설정된 기동 시간에 상기 판토그라프(150)를 상승시키기도록 명령하거나, 상기 미리 설정된 기동 시간 이전에도 전동차(100)의 외부 온도에 따른 사전 기동 기능을 수행하도록 명령하는 무선 제어신호를 상기 자동기동부(140)에 전송한다. 예를 들어, 자동기동시간을 입력받아 해당 시간 도달 시에는 신호 "1"을 전송하고 사전기동기능이 선택된 경우에는 신호 "2"와 같은 무선 제어신호를 상기 자동기동부(140)에 전송한다. 그러면, 상기 자동기동부(140)는 상기 무선 제어신호에 따라 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달하거나 상기 사전 기동 기능에 따라 판토그라프(150)를 상승시키도록 제어한다.

도 2는 본 발명에 따른 전동차 자동기동부의 세부 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자동기동부(140)는 기동시간 설정부(141), 온도 비교부(142), 기동조건 판단부(143), 무선통신부(144), 제어부(145)및 스위칭 레버(146)를 포함한다.

기동시간 설정부(141)는 작업자에 의하여 미래의 특정 시간에 전동차(100)가 기동된 상태로 전동차(100)에 대한 검수 작업을 수행하기 위해 전동차(100)를 기동시키도록 작업자에 의해 미리 자동기동시간이 입력되거나, 전동차(100)가 검수고로 입고된 후 본선 운행의 재개를 위하여 본선 운행 재개 전 전동차(100)를 미리 기동시킬 수 있도록 자동기동시간 시간이 입력된다. 도 1에 도시된 디스플레이부(200)가 터치스크린(Touch Screen)으로 형성되는 경우에는 상기 기동시간 설정부(141)와 상기 디스플레이부(200)는 일체로 형성될 수 있으며, 작업자 또는 승무원은 상기 터치스크린을 이용하여 전동차(100)의 기동 시간을 설정할 수도 있다.

온도 비교부(142)는 상기 기동시간 설정부(141) 또는 원격에 위치한 메인 서버(20)에 의해 "자동기동시간설정"과 함께 "온도에 따른 사전기동기능"이 선택될 시, 미리 설정된 기동 시간에 도달하기 전 전동차(100)의 외부 온도를, 아래 [표 1]과 같이, 미리 지정된 온도와 비교하고, 그 비교결과를 제어부(145)로 제공한다. 상기 온도 비교부(142)는 상기 제어부(145)와 일체로 형성될 수 있다. 또한, 전동차(100)의 외부 온도를 감지할 수 있도록 전동차(100)의 외부면에 온도 센서(220)가 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제어부(145)는 상기 온도 비교부(142)의 비교 결과에 따라, 전동차(100)의 외부 온도가 상기 미리 지정된 온도보다 낮은 경우에는 판토그라프(150)를 상승시켜 전차선(10)에 접촉시켜서 전동 차(100)를 미리 기동시키고 일정 시간 후 상기 판토그라프(150)를 하강시켜 전차선(10)으로부터 이격시킨다. 또한, 상기 제어부(145)는 상기 온도 비교부(142)의 비교 결과에 따라, 전동차(100)의 외부 온도가 상기 미리 지정된 온도보다 낮은 경우에는 판토그라프(150)를 상승시켜 전차선(10)에 접촉시키고, 전동차(100)의 외부 온도가 상기 미리 지정된 온도보다 높은 경우에는 상기 판토그라프(150)를 하강시켜 전차선(10)으로부터 이격시키도록 구성될 수도 있다. 이와 같이, 외부 온도와 비교하여 미리 설정된 자동기동시간 이전에 전동차(100)를 기동 및 정지시키는 동작은 외부 온도가 영하인 경우 선택적으로 적용될 수 있다.

영하 0도 이상	영하 0도 미만~영하 3도 이상	영하 3도 미만~영하 5도 이상	영하 5도 미만~영하 7도 이상	영하 7도 미만~영하 10도 이상	영하 10도 미만
기동하지 않고서, 1시간 30분 후 다시 온도 비교	30분 기동후, 1시간 정지하고 다시 온도 비교	40분 기동후, 50분 정지하고 다시 온도 비교	50분 기동후, 40분 정지하고 다시 온도 비교	1시간 기동후, 30분 정지하고 다시 온도 비교	1시간 10분 기동후, 20분 정지하고 다시 온도 비교

구체적으로, 상기 [표 1]에 기재된 바와 같이, 상기 기동시간 설정부(141)를 통하여 자동기동설정이 완료되고 "온도에 따른 사전기동기능"이 선택된 후 판토그라프(150)가 하강되어 주전원이 차단되면, 제어부(145)는 일정 시간(예를 들어, 60초) 후 전동차(100)의 안정적인 기동 정지 상태 여부를 확인 및 축전지(130)의 정상 동작 여부를 확인하고 나서, 다음과 같이 전동차(100)의 외부 온도에 따른 사전 기동 기능을 수행한다.

구체적으로, 제어부(145)는 전동차(100)의 외부 온도를 판단하여 상기 [표 1] 에 따라 외부 온도가 영하 0도 이상일 경우에는 전동차(100)를 기동하지 않고서, 1시간 30분 후 다시 외부 온도를 판단한다.

반면, 제어부(145)가 판단한 결과 전동차(100)의 외부 온도가 영하 0도 미만~영하 3도 이상일 경우에는 판토그라프(150)를 상승시켜 전동차(100)를 30분 동안 기동시킨 후 판토그라프(150)를 하강시키고, 1시간 후 다시 외부 온도를 판단한다. 상기 제어부(145)의 판단 결과 외부 온도가 영하 3도 미만~영하 5도 이상일 경우에는 전동차(100)를 40분 동안 기동시킨 후 판토그라프(150)를 하강시키고, 50분 후 다시 외부 온도를 판단한다. 상기 제어부(145)의 판단 결과 외부 온도가 영하 5도 미만~영하 7도 이상일 경우에는 전동차(100)를 50분 동안 기동시킨 후 판토그라프(150)를 하강시키고, 40분 후 다시 외부 온도를 판단한다. 상기 제어부(145)의 판단 결과 외부 온도가 영하 7도 미만~영하 10도 이상일 경우에는 전동차(100)를 1시간 동안 기동시킨 후 판토그라프(150)를 하강시키고, 30분 후 다시 외부 온도를 판단한다. 상기 제어부(145)의 판단 결과 외부 온도가 영하 10도 미만일 경우에는 전동차(100)를 1시간 10분 동안 기동시킨 후 판토그라프(150)를 하강시키고, 20분 후 다시 외부 온도를 판단한다. 이와 같이 외부 온도 비교에 따른 전동차(100)의 자동 기동 및 기동 중단 동작은 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달하기 전까지 반복된다.

또한, 상기 메인 서버(20)를 통하여 자동기동기능 설정 및 외부 온도에 따른 사전 기동 기능 설정될 시, 상기 메인 서버(20)는 자동기동부(140) 내의 제어부(145)가 상기 [표 1]과 같이 전동차(100)의 외부 온도를 판단하여 일정 온도 이하인 경우 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달하기 전에도 일정 시간 동안 전동차(100)를 미리 기동시키도록 상기 자동기동부(140)에 명령할 수 있다. 따라서, 작업자는 상기 메인 서버(20)를 이용하여 전동차(100)의 자동기동시간을 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 미리 설정된 온도 조건에서 전동차(100)의 기동 여부를 명령할 수 있다.

그리고, 기동조건 판단부(143)는 판토그라프(150)가 하강되어 전차선(10)으로부터 이격된 상태에서 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우 판토그라프(150)를 다시 상승시켜 전차선(10)에 접촉시키 전에, 전동차(100) 내에 구비된 축전지(130), 보조공기압축기(160), 및 판토그라프 상승 제어회로 등의 정상 동작 여부와 같이 전동차(100)가 정상적으로 기동될 수 있는 조건들을 판단하고, 상기 판토그라프(150)가 상승되어 전차선(10)에 접촉된 이후에는 보조전원장치(120)의 정상 동작 여부를 판단한다. 상기 기동조건 판단부(143)는 상기 보조전원장치(120), 축전지(130) 및 보조공기압축기(160) 및 판토그라프 상승 제어 회로 중 적어도 하나가 정상적으로 동작하지 않는 경우 그 판단 결과를 제어부(145)로 제공한다.

예를 들어, 전동차(100) 내에 각각 100V의 전압을 제공하는 축전지(130)가 3개 구비된 경우, 상기 기동조건 판단부(143)는 상기 3개의 축전지(130) 중 2개 이상이 정상적으로 동작하지 않는 경우 기동 전원 공급 불충분으로 판단하고 그 결과를 제어부(145)로 제공한다. 그러면, 제어부(145)는 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단하고 하강시킨 후, 그 동작을 종료한다.

또한, 전동차(100) 내에 3 쌍의 판토그라프(150)와 각 쌍의 판토그라프(150)를 상승시키기 위한 3개의 보조공기압축기(ACM)(160)가 구비된 경우, 상기 기동조건 판단부(143)는 상기 3개의 보조공기압축기(ACM)(160)가 모두 정상적으로 동작하지 않는 경우 기동 조건 불충분으로 판단하고 그 결과를 제어부(145)로 제공한다. 그러면, 제어부(145)는 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단하고 하강시킨다. 이는, 3개의 보조공기압축기(ACM)(160) 중 1개만 동작하더라도 하나의 보조공기압축기(ACM)(160)에 연결된 1쌍의 판토그라프(150)가 상승되어 전차선(10)으로부터 가선급전이 이루어지게 되어 주공기압축기(미도시)를 동작시킬 수 있고, 이 경우 주공기압축기(미도시)의 동작으로 인하여 압축공기가 생성되어 파이프라인(미도시)를 통해 다른 2 쌍의 판토그라프(150)를 상승시킬 수 있기 때문이다.

아울러, 상기 보조공기압축기(ACM)(160)의 후단에는 전류검출기(미도시)를 연결하여 상기 전류검출기에 전류가 흐를 경우(즉, 전류가 검출될 경우) 상기 보조공기압축기(ACM)(160)의 기동 조건이 충분한 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 3개의 보조공기압축기(ACM)(160) 각각의 후단에 연결된 전류검출기들로부터 모두 전류가 검출되지 않는 경우 기동 조건이 불충분한 것으로 판단한다. 또한, 판토그라프(150) 상승 제어 회로는 판토그라프 상승 제어 계전기(PANR), 판토그라프 상승 제어 전자변(PANV), 보조공기압축기(ACM)(160)의 기동 후 판토그라프(150)의 상승에 필요한 일정 압력에 도달하였는지 여부를 확인하기 위한 압력도달확인계전기(PANPSR), 및 전차선(10)으로부터 정상적으로 급전이 이루어졌는지 여부를 확인하기 위한 가선급전확인계전기(HVR)를 포함하여 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 판토그라프 상승 제어 계전기(PANR)가 동작하지 않거나, 판토그라프 상승 제어 전자변(PANV)의 후단에 연결된 전류검출기로부터 전류가 검출되지 않거나, 압력도달확인계전기(PANSR)가 여자되지 않아 판토그라프(150) 상승에 필요한 압력이 부족하거나, 또는 가선급전확인계전기(HVR)가 여자되지 않아 가선단전으로 인식될 경우 기동 조건이 불충분한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 가선급전확인계전기(HVR)은 판토그라프(150)를 통하여 전차선(10)으로부터 공급되는 1500V의 전압을 100V의 저전압으로 변환하는 변압기(미도시)의 후단에 연결되어, 전차선(10)으로부터 정상적인 가선 급전 여부를 확인할 수 있다.

이에 따라, 상기 제어부(145)는 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달하더라도, 상기 보조전원장치(120), 축전지(130), 보조공기압축기(ACM)(160), 판토그라프 상승 제어 계전기(PANR), 판토그라프 상승 제어 전자변(PANV), 압력도달확인계전기(PANPSR), 및 가선급전확인계전기(HVR) 중 적어도 하나가 정상적으로 동작하지 않는 경우 상기 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단시킨다.

무선통신부(144)는 작업자가 원격에 위치한 메인 서버(20)를 이용하여 전동차(100)를 기동시키기 위한 자동기동시간을 미리 설정한 경우, 상기 메인 서버(20)로부터 상기 판토그라프(150)를 상승시키도록 명령하거나 온도별 사전 기동 기능 수행을 명령하는 무선 제어신호를 수신하여 상기 제어부(145)로 제공한다. 이에 따라, 상기 제어부(145)는 상기 메인 서버(20)로부터 수신한 무선 제어신호에 따라 상기 메인 서버(20)를 통하여 미리 설정된 자동기동시간에 도달하거나 또는 온도별 사전 기동 기능 수행 명령에 따라 상기 판토그라프(150)가 상승되도록 제어한다. 예를 들어, 상기 무선통신부(144)는 VHF대의 FM전파를 이용하거나 2.4GHz 대역의 RF(Radio Frequency)를 이용한 무선랜 프로토콜에 의하여 원격에 위치한 메인 서버(20)와 통신을 수행할 수 있으나, 원격에 위치한 메인 서버(20)와 무선으로 통신을 수행할 수 있으면 그 주파수 대역 및 통신 방식은 변경될 수 있다. 또한, 상기 무선통신부(144)는 상기 자동기동부(140) 내에 형성되거나, 상기 자동기동부(140) 외부에 별도의 장치로 형성될 수 있다. 상기 무선통신부(144)가 상기 자동기동부(140)의 외부에 형성되는 경우, 상기 무선통신부(144)는 축전지(130)로부터 항상 전원을 공급받도록 구성되는 것이 바람직하며, 메인 서버(20)로부터 무선 제어신호를 수신할 시, 축전지(130)로부터 공급되는 전원을 이용하여 제어부(145)를 부팅(booting)시킨 후, 상기 제어부(145)에 판토그라프(150)의 자동기동에 관한 명령을 제공할 수 있다.

제어부(145)는 위에서 설명한 바와 같이 판토그라프(150)가 하강되어 전차선(10)으로부터 이격된 상태에서 축전지(130)로부터 공급되는 전원에 의하여 구동되어 미리 설정된 자동기동시간에 판토그라프(150)를 상승시켜 전차선(10)에 접촉시킴으로써, 상기 전차선(10)으로부터 상기 판토그라프(150)를 통하여 보조전원장치(120)로 전기에너지가 공급되도록 제어함으로써 전동차(100)를 미리 정해진 시간에 기동시킬 수 있다. 아울러, 제어부(145)는 "온도별 사전 기동 기능"이 선택될 시 전동차(100)의 외부 온도를 판단하여 상기 미리 정해진 시간에 도달하기 전에도 전동차(100)를 일정 시간 동안 기동시킬 수 있고, 판토그라프(150)를 상승시키기 위하여 전동차(100) 내에 구비된 각종 구동 기기 및 제어 기기들의 정상 동작 여부를 판단하여 상기 판토그라프(150)의 상승 여부를 결정함으로써 안정적인 판토그라프(150)의 상승 동작 및 전동차(100)의 기동을 수행할 수 있다.

또한, 제어차들(Tc1, Tc2) 내에는 상기 자동기동부(140)가 원천적으로 작동되지 않도록 상기 자동기동부(140)의 온/오프를 제어할 수 있는 별도의 스위칭 레버(146)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 작업자 또는 승무원이 상기 2개의 제어차들(Tc1, Tc2) 중 어느 한편에 구비된 스위칭 레버(146)를 오프시키면 상기 자동기동부(140)로 공급되는 전원이 차단되어 상기 자동기동부(140)가 작동되지 않도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위칭 레버(146)는 축전지(130)로부터 상기 자동기동부(140)로 전원이 공급되거나 차단되도록 스위칭할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 콘트롤 박스의 세부 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 콘트롤 박스(100)는 전동차(100)의 기동을 위한 전원을 인가하기 위한 마스터 콘트롤 스위치(MC)(111), 전동차(110)의 판토그라프(150)를 상승시키기 위한 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112), 판토그라프(150)를 하강시키기 위한 판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113), 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301), 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302), 및 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303), 누전차단기(304) 및 다이오드들(305, 306, 307, 308)을 포함한다.

마스터 콘트롤 스위치(MC)(111)는 전동차(100)의 기동을 위하여 주전원선(118)으로 축전지(BAT)(130)의 전원이 인가될 수 있도록 스위칭하며, 온/오프(On/Off) 동작을 제어할 수 있다. 상기 주전원선(118)은 기본 전원선으로서 전동차(100) 내의 모든 DC 부하용 회로 차단기가 연결되어 있으며 3P 점퍼 연결기를 통하여 각 차량에 인통되어 있다. 따라서 상기 주전원선(118)을 통하여 전 차량의 제어회로 및 제어장치들에 축전지(130) 전원이 투입될 수 있다.

판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112)는 축전지(130)의 전원을 이용하여 판토그라프(150)를 상승시키기 위한 판토그라프 상승 회로를 구성함과 아울러 보조공기압축기(ACM)(160)를 구동시킬 수 있도록 스위칭하며, 작업자 또는 승무원이 상기 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112)를 누름으로써 판토그라프 상승 회로 및 보조공기압축기(ACM)(160)에 축전지(130)의 전원이 공급되며 보조공기압축기(ACM)(160)에 의해 생성된 압축 공기에 의해 판토그라프(150)가 상승하게 된다.

판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113)는 축전지(130)의 전원을 이용하여 판토그라프(150)를 하강시키기 위한 판토그라프 하강 회로를 구성하도록 스위칭하며, 작업자 또는 승무원이 상기 판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113)를 누름으로써 판토그라프 하강 회로에 축전지(130)의 전원이 공급되어 판토그라프(150)가 하강하게 된다.

특히, 본 발명에 따르면 자동기동부(140)에 의해 미리 설정된 자동기동시간에 상기 마스터 콘트롤 스위치(111), 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112), 및 판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113)의 온/오프 동작이 발생하는 것과 동일한 기능을 제공할 수 있도록, 상기 마스터 콘트롤 스위치(MC)(111), 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112), 및 판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113)에 각각 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301), 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302), 및 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303)를 병렬로 연결한다.

구체적으로, 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301)는 축전지(BAT)(130)와 주전원선(118) 사이에 연결되어, 마스터 콘트롤 스위치(MC)(111)와 병렬로 배열된다.

보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)는 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112) 전단에 위치한 주전원선(118)과 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112) 후단에 연결되어, 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112)와 병렬로 배열된다.

보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303)는 판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113) 전단에 위치한 주전원선(118)과 판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113) 후단에 연결되어, 판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113)와 병렬로 배열된다.

또한, 자동기동부(140)는 판토그라프(150)가 하강된 상태에서 전동차(100)에 대한 검수작업 또는 본선 운행을 위한 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우, 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301) 및 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)에 제어신호를 전송하여 상기 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301) 및 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)를 온(On)시킨다. 이에 따라, 상기 미리 설정된 자동기동시간에 판토그라프 상승 회로를 구성할 수 있고 축전지(130)의 전원을 이용하여 보조공기압축기(ACM)(160)를 구동시킴과 아울러 판토그라프(150)를 상승시킬 수 있게 된다.

또한, 자동기동부(140)는 판토그라프(150)가 상승 작업을 수행하는 도중에 전동차(100) 내의 각종 구동 및 제어 기기가 미리 정해진 전동차 안전 기동 조건을 만족시키지 못하고 있다고 판단되는 경우, 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)를 오프(Off)시킴과 아울러 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303)에 제어신호를 전송하여 상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303)를 온(On)시킨다. 이에 따라, 판토그라프 하강 회로를 구성할 수 있고 축전지(130)의 전원을 이용하여 판토그라프(150)을 하강시킬 수 있게 된다.

아울러, 누전차단기(114)는 자동기동부(140)와, 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301), 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302), 및 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303) 사이에는 연결되어, 상기 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301), 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302), 및 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303) 각각에 일정한 값 이상으로 흐르는 전류를 차단한다. 이에 따라, 상기 누전차단기(114)는 자동기동부(140)에 의하여 판토그라프(150)를 상승 또는 하강시키는데 사용되는 제어신호에 대응하는 전류가 아닌 다른 회로로부터 유입되는 전류에 의해 상기 보조 스위치들(301, 302, 303)이 오동작되는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 제1 다이오드(305)의 양극은 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301)에 연결되고 음극은 주전원선(118)에 연결된다. 이에 따라, 상기 제1 다이오드(305)는 주전원선(118)으로부터 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301)로 유입되는 전류를 차단하여 보조 마스터 콘트롤 스위치(MC')(301)가 오동작되는 것을 방지할 수 있다.

제2 다이오드(306)의 양극은 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)에 연결되고 음극은 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112)의 후단과 판토그라프 상승 회로 사이에 연결된다. 이에 따라, 상기 제2 다이오드(306)는 판토그라프 상승회로로부터 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)로 유입되는 전류를 차단하여 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)가 오동작되는 것을 방지할 수 있다.

제3 다이오드(307)의 양극은 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)에 연결되고 음극은 판토그라프 상승 스위치(PANUS)(112)의 후단과 보조공기압축기(ACM)(160) 사이에 연결된다. 이에 따라, 상기 제3 다이오드(307)는 보조공기압축장치(ACM)(160) 측으로부터 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)로 유입되는 전류를 차단하여 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치(PANUS')(302)가 오동작되는 것을 방지할 수 있다.

제4 다이오드(308)의 양극은 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303)에 연결되고, 음극은 판토그라프 하강 스위치(PANDS)(113)의 후단에 연결된다. 이에 따라, 상기 제4 다이오드(308)는 판토그라프 하강회로로부터 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303)로 유입되는 전류를 차단하여 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치(PANDS')(303)가 오동작되는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동차 자동 기동 과정을 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 먼저 작업자 또는 승무원은 전동차(100) 내에 구비된 자동기동부(140) 내의 기동시간 설정부(141) 또는 원격에 위치한 메인 서버(20)를 이용하여 전동차(100)의 자동기동시간을 설정한다(S400).

상기 단계(S400)에서 전동차(100)의 자동기동시간을 설정하는 동작은 판토그라프(150)가 상승되어 전차선(10)으로부터 전원을 공급받는 도중에 이루어지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 디스플레이부(200)와 기동시간 설정부(141)가 일체로 형성된 터치 스크린의 경우 마스터 콘트롤 스위치(111)가 오프(Off)되고 판토그라프(150)가 하강된 상태에서는 상기 자동기동부(140) 및 상기 터치 스크린에 공급되는 전원이 차단되어 상기 터치 스크린이 작동하지 않을 수 있기 때문이다. 다만, 전동차(100)의 기종에 따라 판토그라프(150)가 하강된 상태에서도 마스터 콘트롤 키 또는 제동핸들과 같은 전원 인가 조작 기기를 이용하여 축전지(130)의 전원을 상기 터치스크린 및 자동기동부(140)에 인가함으로써 상기 터치 스크린을 온(On) 시킬 수 있고, 이 경우에는 판토그라프(150)가 하강된 상태에서도 상기 터치 스크린을 이용하여 자동기동시간을 설정할 수 있다. 이후에, 작업자 또는 승무원은 마스터 콘트롤 스위치(111)를 오프(Off)시키고 판토그라프(150)를 하강시켜 상기 판토그라프(150)가 전차선(10)과 이격되도록 유지시킴으로써, 전동차(100)는 기동이 중단된 상태로 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면 전동차(100)로부터 원격에 위치한 메인 서버(20)를 이용하여 자동기동시간을 설정할 수도 있다. 이와 같이, 자동기동시간의 설정이 완료되면 자동기동부(140)에는 축전지(130)의 전원이 계속해서 공급되도록 유지된다. 그리고, 작업자 또는 승무원은 마스터 콘트롤 스위치(111)를 오프(Off)시키고 판토그라프(150)를 하강시켜 상기 판토그라프(150)가 전차선(10)과 이격되도록 유지시킴으로써, 전동차(100)는 기동이 중단된 상태로 있게 된다.

이와 같이 자동기동시간의 설정이 완료되고 일정 시간(예를 들어, 60초)이 지난 후, 자동기동부(140)내의 제어부(145)는 전동차(100)가 안정적으로 기동 정지 상태를 유지하고 있는지 여부를 판단한다(S401). 상기 단계(S401)에서 제어부(145)는 마스터 콘트롤 스위치(111)의 정상적인 오프(Off) 여부, 보조전원장치(120)의 오프(Off) 여부, 및 전차선(10)으로부터 가선 급전이 차단되었는지 여부 등과 같이 전동차(100)의 안정적인 기동 정지 상태 여부를 확인한다. 상기 단계(S401)는 이후 자동기동시간에 도달 시 전동차(100)가 자동 기동을 수행하기 위한 전제 조건을 판단하는 과정으로서, 전동차(100)의 안정적인 자동 기동 동작을 확보하기 위한 전제 조건으로서 중요하다.

상기 단계(S401)에서 판단한 결과, 전동차(100)가 안정적인 기동 정지 상태를 유지하고 있지 못한 경우, 제어부(145)는 방송부(190)를 이용하여 전동차(100)의 기동을 정지시킬 것을 요구하는 방송 멘트(예를 들어, "현재 전동차의 기동이 정상적으로 정지되지 않았으므로, 점검 후 기동 정지 상태를 확인하시기 바랍니다")를 일정시간(예를 들어, 3분) 동안 출력한다(S402).

그리고, 제어부(145)는 상기 단계(S402)에서 기동 정지 요구 방송 멘트가 출력되는 일정 시간(예를 들어, 3분) 이후에도 안정적으로 기동 중단 상태가 유지되지 않는 경우, 본 발명에 따른 자동 기동 설정 동작을 종료한다(S403). 그러나, 상기 단계(S403)에서 판단한 결과 전동차(100)가 안정적인 기동 정지 상태를 유지하게 된 경우, 제어부(145)는 단계(S404)를 수행한다.

위와 같이, 상기 단계(S401 또는 S403)에서 판단한 결과 전동차(100)가 안정적인 기동 정지 상태를 유지하면, 제어부(145)는 설정된 자동기동시간에 도달할 때까지 축전지(130)의 전원이 안정적으로 공급될 수 있는지 여부를 판단한다(S404). 예를 들어, 전동차(100) 내에 각각 DC 100V의 전압을 제공하는 축전지(130)가 3개 구비된 경우, 자동기동부(140)는 상기 3개의 축전지(130) 중 2개 이상이 DC 70V 이상의 전압을 30초 이상 유지하지 못하는 경우 기동 전원 공급이 불충분(즉, 비정상)한 것으로 판단한다. 상기 단계(S404)에서 판단한 결과 축전지(130)의 전원이 정상적이지 못한 경우 제어부(145)는 절차를 종료한다.

반면에, 상기 단계(S404)에서 판단한 결과, 축전지(130)의 전원이 정상적일 경우, 제어부(145)는 작업자나 승무원에게 전동차(100)가 본 발명에 따른 자동기동기능이 설정되었음을 인지시킬 수 있도록 자동기동 작동등(180)을 점등시킨다(S405).

이와 같이, 전동차(100)에 대한 안정적인 자동기동기능이 설정되면, 제어부(145)는 현재시간과 상기 자동기동시간을 비교하거나 메인 서버(20)로부터 수신되는 무선 제어신호를 통하여 상기 자동기동시간에 도달하였는지 여부를 판단한다(S406). 또한, 본 발명에 따르면 전동차(100)로부터 원격에 위치한 메인 서버(20)를 이용하여 자동기동시간을 설정할 수도 있으며, 이 경우 메인 서버(20)는 현재시간과 상기 자동기동시간을 비교하여 상기 자동기동시간에 도달하면 전동차(100) 내에 설치된 무선통신부(144)로 판토그라프(150)를 상승시키도록 명령하는 무선 제어신호를 전송한다. 이와 같이, 메인 서버(20)로부터 전송된 무선 제어신호를 통하여 상기 제어부(145)는 자동기동시간에 도달하였는지 여부를 판단할 수도 있다. 또한, 이와 같이, 메인 서버(20)를 이용하여 전동차(100)의 자동 기동 기능을 수행하는 경우에는, 예를 들어, 자동기동부(140)와 축전지(130) 사이에 접촉기를 설치하고, 메인 서버(20)로부터 판토그라프(150)의 상승을 명령하는 무선 제어신호가 수신될 시 상기 무선 제어신호가 접촉기를 온(On)시켜 상기 축전지(310)의 전원이 자동기동부(140)에 공급됨으로써 자동기동부(140)를 부팅(booting)시키고, 이후 상기 무선 제어신호에 따라 상기 자동기동부(140)가 판토그라프(150)를 상승시키기 위한 동작을 수행하도록 형성될 수도 있다.

이와 같이 단계(S406)에서 판단한 결과 미리 설정된 자동기동시간에 도달하면 제어부(145)는 아래의 과정에 의하여 전동차(100)의 자동 기동 동작을 수행한다.

먼저, 제어부(145)는 주변 물체 감지부(170)를 이용하여 일정 시간(예를 들어, 5초) 동안 전동차(100) 주변에 작업자 또는 미지의 물체가 근접하여 움직이고 있거나 또는 전동차(100)에 접촉하고 있는지 여부를 판단한다(S407).

상기 단계(S407)에서 판단한 결과 전동차(100) 주변에 물체의 움직임 또는 접촉이 감지된 경우 상기 제어부(145)는 방송부(190)를 이용하여 전동차(100) 주변에 위치한 작업자에게 현재 전동차(100)가 자동 기동 중임을 알리는 경고 음향 또는 경고 방송을 출력(S408) 한 후, 일정 시간 간격으로 주변 물체 감지 횟수를 판단한다(S409). 상기 단계(S409)에서는 상기 주변 물체의 감지 동작이 미리 설정된 횟수(예를 들어, 5회) 이상 발생하였는지 판단한다. 이에 따라, 전동차(100) 주변에 움직이는 물체가 5회 이상 감지되면 더 이상 자동 기동 동작을 수행하는 것이 안전상 문제가 있다고 판단하여 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단시킨다(S410).

상기 단계(S407)에서 판단한 결과 전동차(100) 주변의 물체의 움직임 또는 접촉이 감지되지 않는 경우, 제어부(145)는 판토그라프(150)를 상승시켜 전차선(10)으로부터 고압의 전원이 전동차(100)에 인가되더라도 안전상 문제가 없는 것으로 판단하고, 전동차(100)가 자동 기동 중임을 알릴 수 있도록 방송부(190)를 이용하여 자동 기동 경고 방송 멘트(예를 들어, "지금은 전동차가 기동 중이니 전동차에서 물러서 주세요") 또는 음향을 출력한다(S411).

다음으로, 상기 제어부(145)는 기동 정지 버튼(210)이 눌러졌는지 여부를 판단하여(S412), 기동 정지 버튼(210)이 눌러졌을 경우에는 작업자에 의한 비상 기동 정지 명령이 입력된 것으로 판단하여 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단하고 판토그라프(150)를 하강시킨다(S410).

이어서, 제어부(145)는 기동 조건 판단부(143)를 이용하여 전동차(100)가 안전하게 기동할 수 있는지 여부를 판단하기 위하여, 전동차(100) 내에 구비된 축전지(130), 보조공기압축기(ACM)(160), 판토그라프 상승 제어 계전기(PANR), 판토그라프 상승 제어 전자변(PANV), 및 압력도달확인계전기(PANPSR) 등이 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단한다(S413).

상기 단계(S413)에서 판단한 결과, 축전지(130), 보조공기압축기(ACM)(160), 판토그라프 상승 제어 계전기(PANR), 판토그라프 상승 제어 전자변(PANV), 및 압력도달확인계전기(PANPSR) 중 적어도 하나가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 제어부(145)는 상기 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단하고 판토그라프(150)를 하강시킨다(S410).

반면에, 상기 단계(S413)에서 전동차(100)가 안전하게 기동할 수 있는 전동차 안전 기동 조건을 만족시키고 안전상 문제가 없다고 판단된 경우, 제어부(145)는 판토그라프(150)를 상승시켜 전차선(10)에 접촉시킨다(S414).

상기 단계(S414)에 의하여 판토그라프(150)가 상승 완료된 경우, 제어부(145)는 판토그라프(150)를 통하여 전차선(10)으로부터 보조전원장치(120)로 전원이 공급되어 보조전원장치(120)가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단한다(S415).

상기 단계(S415)에서 판단한 결과, 보조전원장치(120)가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 제어부(145)는 본 발명에 따른 자동 기동 동작 중에 오류가 있는 것으로 판단하여 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단하고 판토그라프(150)를 하강시키고(S410), 절차를 종료한다.

반면에, 상기 단계(S415)에서 판단한 결과, 보조전원장치(120)가 정상적으로 동작하는 경우, 제어부(145)는 상기 보조전원장치(120)를 이용하여 전동차(100) 내의 공기압축기, 조명 기기, 냉난방장치, 표시기 장치, 및 각종 제어 기기에 전원을 공급함으로써 전동차(100)를 자동으로 기동시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동차 자동 기동 과정을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 먼저 작업자 또는 승무원은 전동차(100) 내에 구비된 자동기동부(140) 내의 기동 시간 설정부(141) 또는 원격에 위치한 메인 서버(20)를 이용하여 전동차(100)의 자동기동시간을 설정한다(S501).

특히, 도 5에서는, 작업자 또는 승무원이 겨울철 영하의 기온에서 상기 기동 시간 설정부(141) 또는 메인 서버(20)를 이용하여 상기 자동기동시간에 도달하기 전에라도, 전동차(100)의 외부 온도에 따라 일정 시간 동안 전동차(100)의 자동기동 및 기동 중단 과정을 수행하도록 외부 온도에 따른 사전 기동 기능을 설정할 수 있다(S501). 이 경우 상기 자동기동부(140)는 상기 [표 1]에 도시된 바에 따라 상기 자동기동시간에 도달하기 전에도 외부 온도에 따라 전동차(100)를 일정 시간 동안 미리 기동시킬 수 있다.

상기 단계(S500, S501)에서, 전동차(100)에서 자동기동시간을 설정하는 동작 및 외부 온도에 따른 사전 기동 기능을 설정하는 동작은 판토그라프(150)가 상승되어 전차선(10)으로부터 전원을 공급받는 도중에 이루어지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 디스플레이부(200)와 기동시간 설정부(141)가 일체로 형성된 터치 스크린의 경우 마스터 콘트롤 스위치(111)가 오프(Off)되고 판토그라프(150)가 하강된 상태에서는 상기 자동기동부(140) 및 상기 터치 스크린에 공급되는 전원이 차단되어 상기 터치 스크린이 작동하지 않을 수 있기 때문이다. 다만, 전동차(100)의 기종에 따라 판토그라프(150)가 하강된 상태에서도 마스터 콘트롤 키 또는 제동핸들과 같은 전원 인가 조작 기기를 이용하여 축전지(130)의 전원을 상기 터치스크린 및 자동기동부(140)에 인가함으로써 상기 터치 스크린을 온(On) 시킬 수 있고, 이 경우에는 판토그라프(150)가 하강된 상태에서도 상기 터치 스크린을 이용하여 자동기동시간 및 사전 기동 기능을 설정할 수 있다. 이후에, 작업자 또는 승무원은 마스터 콘트롤 스위치(111)를 오프(Off)시키고 판토그라프(150)를 하강시켜 상기 판토그라프(150)가 전차선(10)과 이격되도록 유지시킴으로써, 전동차(100)는 기동이 중단된 상태로 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면 전동차(100)로부터 원격에 위치한 메인 서버(20)를 이용하여 자동기동시간과 사전 기동 기능을 설정할 수도 있다. 이와 같이, 자동기동시간 및 사전 기동 기능의 설정이 완료되면 자동기동부(140)에는 축전지(130)의 전원이 계속해서 공급되도록 유지된다. 그리고, 작업자 또는 승무원은 마스터 콘트롤 스위치(111)를 오프(Off)시키고 판토그라프(150)를 하강시켜 상기 판토그라프(150)가 전차선(10)과 이격되도록 유지시킴으로써, 전동차(100)는 기동이 중단된 상태로 있게 된다.

이와 같이 자동기동시간 및 사전 기동 기능의 설정이 완료되고 일정 시간(예를 들어, 60초)이 지난 후, 자동기동부(140) 내의 제어부(145)는 전동차(100)가 안정적으로 기동 정지 상태를 유지하고 있는지 여부를 판단한다(S502). 상기 단계(S502)에서 자동기동부(140)는 마스터 콘트롤 스위치(111)의 정상적인 오프(Off) 여부, 보조전원장치(120)의 오프(Off) 여부, 및 전차선(10)으로부터 가선 급전이 차단되었는지 여부 등과 같이 전동차(100)의 안정적인 기동 정지 상태 여부를 확인한다. 상기 단계(S502)는 이후 자동기동시간에 도달 시 전동차(100)가 자동 기동을 수행하기 위한 전제 조건을 판단하는 과정으로서, 전동차(100)의 안정적인 자동 기동 동작을 확보하기 전제 조건으로서 중요하다.

상기 단계(S502)에서 판단한 결과, 전동차(100)가 안정적인 기동 정지 상태를 유지하고 있지 못한 경우, 제어부(145)는 방송부(190)를 이용하여 전동차(100)의 기동을 정지시킬 것을 요구하는 방송 멘트(예를 들어, "현재 전동차의 기동이 정상적으로 정지되지 않았으므로, 점검 후 기동 정지 상태를 확인하시기 바랍니다")를 일정시간(예를 들어, 3분) 동안 출력한다(S503).

그리고, 제어부(145)는 상기 단계(S503)에서 기동 정지 요구 방송 멘트가 출력되는 일정 시간(예를 들어, 3분) 이후에도 안정적으로 기동 중단 상태가 유지되지 않는 경우, 본 발명에 따른 자동 기동 설정 동작을 종료한다(S504). 그러나, 상기 단계(S504)에서 판단한 결과 전동차(100)가 안정적인 기동 정지 상태를 유지하게 된 경우, 제어부(145)는 단계(S505)를 수행한다.

위와 같이, 상기 단계(S502 또는 S504)에서 판단한 결과 전동차(100)가 안정적인 기동 정지 상태를 유지하면, 제어부(145)는 설정된 자동기동시간에 도달할 때까지 축전지(130)의 전원이 안정적으로 공급될 수 있는지 여부를 판단한다(S505). 예를 들어, 전동차(100) 내에 각각 DC 100V의 전압을 제공하는 축전지(130)가 3개 구비된 경우, 제어부(145)는 상기 3개의 축전지(130) 중 2개 이상이 DC 70V 이상의 전압을 30초 이상 유지하지 못하는 경우 기동 전원 공급이 불충분(즉, 비정상)한 것으로 판단한다. 상기 단계(S505)에서 판단한 결과 축전지(130)의 전원이 정상적이지 못한 경우에는 절차를 종료한다.

반면에, 상기 단계(S505)에서 판단한 결과, 축전지(130)의 전원이 정상적일 경우, 제어부(145)는 작업자나 승무원에게 전동차(100)가 본 발명에 따른 자동기동기능이 설정되었음을 인지시킬 수 있도록 자동기동 작동등(180)을 점등시킨다(S506).

이어서, 제어부(140)는 외부 온도에 따른 사전 기동 기능이 설정된 경우, 온도 비교부(142)를 이용하여 전동차(100)의 외부 온도를 측정하고(S507), 이전 기동 유지 시간과 현재 기동 중단 시간을 계산한다(S508). 상기 단계(S508)에서 이전 기동 유지 시간이란 전동차(100)가 현재 기동을 중단하기 이전 최근에 연속적으로 전동차(100)가 기동 유지되었던 시간을 말한다. 또한 상기 단계(S508)에서 현재 기동 중단 시간이란 상기 이전 기동 유지 시간이 완료된 시점으로부터 현재 시점까지의 시간 차이를 말한다.

다음으로, 제어부(145)는 이전 기동 유지 시간과 상기 [표 1]에 따라 측정된 외부 온도에 따른 사전 기동 시간의 크기를 비교한다(S509).

상기 단계(S509)에서 비교한 결과, 이전 기동 유지 시간이 상기 [표 1]에 따른 온도별 사전 기동 시간보다 같거나 클 경우(S510), 제어부(145)는 다시 현재 기동 중단 시간이 상기 [표 1]에 따른 온도별 기동 중단 허용 시간 이상이거나 미리 설정된 자동기동시간에 도달하였는지 여부를 판단한다(S511). 예를 들어, 상기 단계(S511)에서 측정된 전동차(100)의 외부 온도가 "영하 3도 미만~영하 5도 이상"인 경우에는, 제어부(145)는 상기 [표 1]에 따라 전동차(100)를 40분(사전 기동 시간) 동안 사전 기동한 후, 50분(기동 중단 허용 시간)간 기동 중단할 수 있는 것으로 판단한다. 따라서, 이전 기동 유지 시간이 상기 [표 1]에 따른 온도별 사전 기동 시간보다 같거나 큼과 동시에 현재 전동차(100)의 외부 온도가 "영하 3도 미만~영하 5도 이상"인 경우, 현재 기동 중단 시간이 50분(기동 중단 허용 시간)이 되기 전에는 전동차(100)를 사전 기동시키지 않고, 기동 중단 시간이 50분이 된 이후에 전동차(100)의 사전 기동 절차를 진행하게 된다. 이는, 이전 기동 유지 시간이 상기 [표 1]에 따른 사전 기동 시간(40분) 이상이 되었다면, 이후 50분 동안은 전동차(100)의 기동을 중단하더라도 전동차(100)의 기동과 제어에 관련된 기기들에 큰 문제가 발생하지 않으므로, 불필요한 사전 기동으로 인하여 불필요한 전력 낭비가 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 한편, 상기 단계(S511)에서 40분의 사전 기동 시간이 완료된 시점으로부터, 미리 설정된 지동기동시간까지의 차이가, 예를 들어, 10분에 불과한 경우, 사전 기동시간이 완료가 되어 판토그라프(150)를 하강시키고 상기 [표 1]에 따라 다시 50분(기동 중단 허용 시간)간 전동차(100)의 기동을 중단시키게 되면, 작업자 또는 승무원이 미리 설정한 자동기동시간에는 전동차(100)가 정지되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 자동기동설정시간을 온도에 따른 기동 중단 허용 시간 보다 우선한다는 조건을 주어서 자동기동 설정시간이 온도에 따른 기동 중단 허용 시간과 중복이 되더라도 자동기동설정시간이 되면 전동차(100)를 기동시키는 과정을 수행하게 하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 단계(S511)에서 미리 설정된 자동기동시간에 도달하였는지 판단하는 과정은, 제어부(145)가 현재시간과 상기 자동기동시간을 비교하거나 메인 서버(20)로부터 수신되는 무선 제어신호를 통하여 상기 자동기동시간에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 전동차(100)로부터 원격에 위치한 메인 서버(20)를 이용하여 자동기동시간 및 사전 기동 기능을 설정할 수도 있으며, 이 경우 메인 서버(20)는 현재시간과 상기 자동기동시간을 비교하여 상기 자동기동시간에 도달하면 전동차(100) 내에 설치된 무선통신부(144)로 판토그라프(150)를 상승시키도록 명령하는 무선 제어신호를 전송하고, 사전 기동 기능 설정시에는 사전 기동 기능의 수행을 명령하는 무선 제어신호를 전송한다. 이와 같이, 메인 서버(20)로부터 전송된 무선 제어신호를 통하여 상기 제어부(145)는 자동기동시간에 도달하였는지 여부 및 사전 기동 기능의 설정 여부를 판단할 수도 있다. 또한, 이와 같이, 메인 서버(20)를 이용하여 전동차(100)의 자동 기동 기능 및 사전 기동 기능을 수행하는 경우에는, 예를 들어, 자동기동부(140)와 축전지(130) 사이에 접촉기를 설치하고, 메인 서버(20)로부터 판토그라프(150)의 상승을 명령하는 무선 제어신호가 수신될 시 상기 무선 제어신호가 접촉기를 온(On)시켜 상기 축전지(310)의 전원이 자동기동부(140)에 공급됨으로써 자동기동부(140)를 부팅(booting)시키고, 이후 상기 무선 제어신호에 따라 상기 자동기동부(140)가 판토그라프(150)를 상승시키기 위한 동작을 수행하도록 형성될 수도 있다. 또한, 상기 단계(S511)에서 메인 서버(20)로부터 사전 기동 기능의 수행을 명령하는 무선 제어 신호가 전송되는 경우, 제어부(145)는 상기 단계(S507)로 진입하여 미리 설정된 자동기동시간에 도달할 때까지 외부 온도 측정에 따른 사전 기동 기능을 수행한다.

상기 단계(S511)에서 판단한 결과, 현재 기동 중단 시간이 상기 [표 1]에 따른 온도별 기동 중단 허용 시간 이상이거나 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우, 제어부(145)는 실질적인 판토그라프(150) 상승 동작을 수행하도록 다음 단계(S512)로 진입한다.

반면에, 상기 단계(S509, S510)에서 비교한 결과, 이전 기동 유지 시간이 상기 [표 1]에 따른 온도별 사전 기동 시간보다 작을 경우(S510), 제어부(145)는 바로 단계(S512)로 진행하여 실질적인 판토그라프(150) 상승 동작을 수행하도록 다음 단계(S512)로 진입한다. 이는 이전 기동 유지 시간이 상기 [표 1]에 따른 온도별 사전 기동 시간 보다 작을 경우에도 강제로 상기 [표 1]에 따른 기동 중단 허용 시간만큼 기동 중단 상태를 유지할 경우, 이후에 전동차(100) 기동시 전동차(100)의 기동과 제어에 관련된 기기들이 정상적으로 동작하지 않는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

이어서, 상기 단계(S512)에서 제어부(145)는 주변 물체 감지부(170)를 이용하여 일정 시간(예를 들어, 5초) 동안 전동차(100) 주변에 작업자 또는 미지의 물체가 근접하여 움직이고 있거나 또는 전동차(100)에 접촉하고 있는지 여부를 판단한다(S512).

상기 단계(S512)에서 판단한 결과 전동차(100) 주변에 물체의 움직임 또는 접촉이 감지된 경우 상기 제어부(145)는 방송부(190)를 이용하여 전동차(100) 주변에 위치한 작업자에게 현재 전동차(100)가 자동 기동 중임을 알리는 경고 음향 또는 경고 방송을 출력(S513) 한 후, 일정 시간 간격으로 주변 물체 감지 횟수를 판단한다(S514). 상기 단계(S514)에서는 상기 주변 물체의 감지 동작이 미리 설정된 횟수(예를 들어, 5회) 이상 발생하였는지 판단한다. 이에 따라, 전동차(100) 주변에 움직이는 물체가 5회 이상 감지되면 더 이상 자동 기동 동작을 수행하는 것이 안전상 문제가 있다고 판단하여 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단하고 판토그라프(150)를 하강시킨다(S515).

반면에, 상기 단계(S512)에서 판단한 결과 전동차(100) 주변의 물체의 움직임 또는 접촉이 감지되지 않는 경우, 제어부(145)는 판토그라프(150)를 상승시켜 전차선(10)으로부터 고압의 전원이 전동차(100)에 인가되더라도 안전상 문제가 없는 것으로 판단하고, 전동차(100)가 자동 기동 중임을 알릴 수 있도록 방송부(190)를 이용하여 자동 기동 경고 방송 멘트(예를 들어, "지금은 전동차가 기동 중이니 전동차에서 물러서 주세요") 또는 음향을 출력한다(S516).

다음으로, 상기 제어부(145)는 기동 정지 버튼(210)이 눌러졌는지 여부를 판단하여(S517), 기동 정지 버튼(210)이 눌러졌을 경우에는 작업자에 의한 비상 기동 정지 명령이 입력된 것으로 판단하여 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단하고 판토그라프(150)를 하강시킨다(S515).

이어서, 제어부(145)는 기동 조건 판단부(143)를 이용하여 전동차(100)가 안전하게 기동할 수 있는지 여부를 판단하기 위하여, 전동차(100) 내에 구비된 축전지(130), 보조공기압축기(ACM)(160), 판토그라프 상승 제어 계전기(PANR), 판토그라프 상승 제어 전자변(PANV), 및 압력도달확인계전기(PANPSR) 등이 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단한다(S518).

상기 단계(S518)에서 판단한 결과, 축전지(130), 보조공기압축기(ACM)(160), 판토그라프 상승 제어 계전기(PANR), 판토그라프 상승 제어 전자변(PANV), 및 압력도달확인계전기(PANPSR) 중 적어도 하나가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 제어부(145)는 상기 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단하고 판토그라프(150)를 하강시킨다(S515).

반면에, 상기 단계(S518)에서 전동차(100)가 안전하게 기동할 수 있는 전동차 안전 기동 조건을 만족시키고 안전상 문제가 없다고 판단된 경우, 제어부(145)는 판토그라프(150)를 상승시켜 전차선(10)에 접촉시킨다(S519).

상기 단계(S519)에 의하여 판토그라프(150)가 상승 완료된 경우, 제어부(145)는 판토그라프(150)를 통하여 전차선(10)으로부터 보조전원장치(120)로 전원이 공급되어 보조전원장치(120)가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단한다(S520).

상기 단계(S520)에서 판단한 결과, 보조전원장치(120)가 정상적으로 동작하지 않는 경우에는, 제어부(145)는 본 발명에 따른 자동 기동 동작 중에 오류가 있는 것으로 판단하여 판토그라프(150)의 상승 동작을 중단시키고(S515), 절차를 종료한다.

반면에, 상기 단계(S520)에서 판단한 결과, 보조전원장치(120)가 정상적으로 동작하는 경우, 제어부(145)는 상기 보조전원장치(120)를 이용하여 전동차(100) 내의 공기압축기, 조명 기기, 냉난방장치, 표시기 장치, 및 각종 제어 기기에 전원을 공급함으로써 전동차(100)를 자동으로 기동시킬 수 있게 된다.

아울러, 상기 단계(S520)에 의하여 전동차(100)의 기동이 완료된 후, 제어부(145)는 사전 기동 시간이 종료될 때까지 전동차(100)의 기동 상태를 유지한다(S512).

상기 단계(S520)에 의하여 사전 기동 시간이 종료되면, 제어부(145)는 사전 기동 시간이 종료되는 시점 이전에 미리 설정된 자동 기동 시간에 도달하였는지 여부를 판단한다(S522). 상기 단계(S522)에서 판단한 결과, 자동 기동 시간에 도달하지 않은 경우, 제어부(145)는 온도별 사전 기동 기능 설정에 따른 사전 기동 기능이 수행된 것으로 판단하여, 다시 단계(S507)로 진행하여 전동차(100)의 외부 온도를 측정한다. 반면에, 상기 단계(S522)에서 판단한 결과, 이미 자동 기동 시간에 도달한 경우, 제어부(145)는 전동차(100)를 계속해서 기동된 상태로 유지하고 절차를 종료한다.

아울러, 본 발명에 따라 디스플레이부(200)와 기동시간 설정부(141)가 일체로서 터치 스크린을 형성할 경우, 상기 터치 스크린은 전방 제어차(Tc1) 및 후방 제어차(Tc2)에 모두 설치될 수 있다. 이 경우, 어느 한편의 제어차(Tc1 또는 Tc2)에 설치된 터치 스크린을 이용하여 본 발명에 따른 자동기동시간이 입력되는 동안에 다른 편의 제어차에 설치된 터치 스크린을 이용해서는 자동기동시간 설정 명령이 입력되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 전동차(100) 내에 구비된 자동기동부(140)를 이용하여 자동기동시간을 설정한 이후에는 원격에 위치한 메인 서버(20)를 이용하여 다시 자동기동시간이 설정되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 메인 서버(20)로 자동기동시간을 설정한 이후에는 다시 자동기동부(140)를 이용하여 자동기동시간이 설정되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 메인 서버(20)는 상기 전동차(100)의 판토그라프(150)가 하강된 상태에서 본 발명에 따른 자동기동시간을 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 미리 설정된 자동기동시간에 도달하여 상기 자동기동부(140)가 동작하고 있는 동안에 작업자가 자동 기동 중임을 인지하지 못하고 마스터 콘트롤 키를 이용하여 마스터 콘트롤 스위치(111)를 온 또는 오프시키면, 작업자 우선의 원칙에 의하여 상기 자동기동부(140)의 동작은 종료되고 상승 중이던 판토그라프(150)는 하강되도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 작업자가 마스터 콘트롤 스위치(111)를 취급하는 동안에 이미 판토그라프(150)가 상승되어 3개의 보조전원장치(120)가 모두 동작하고 있는 경우에는 전동차(100)는 기동된 상태로 두고 상기 자동기동부(140)의 동작만 종료시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전동차의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 전동차 자동기동부의 세부 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 콘트롤 박스의 세부 구성도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동차 자동 기동 과정을 설명하는 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동차 자동 기동 과정을 설명하는 도면.

Claims (8)

1. 판토그라프를 이용하여 전차선으로부터 전기에너지를 공급받는 전동차를 자동으로 기동시키기 위한 전동차 자동 기동 장치에 있어서,

   상기 판토그라프를 통하여 상기 전차선으로 전기에너지를 공급받아 상기 전동차 내에 구비된 복수의 기기들을 제어하기 위한 전원을 생성하는 적어도 하나의 보조전원장치;

   상기 보조전원장치로부터 공급되는 전기에너지를 저장하는 적어도 하나의 축전지;

   상기 판토그라프가 하강되어 상기 전차선으로부터 이격된 상태에서, 상기 축전지로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 미리 설정된 자동기동시간에 상기 판토그라프를 상승시켜 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시킴으로써, 상기 전차선으로부터 상기 판토그라프를 통하여 상기 보조전원장치로 전기에너지가 공급되도록 제어하여 상기 전동차를 자동기동시키는 자동기동부; 및

   상기 판토그라프에 압축공기를 제공하여 상기 판토그라프를 상승시키는 적어도 하나의 보조공기압축기를 포함하며,

   상기 자동기동부는, 상기 판토그라프가 하강되어 상기 전차선으로부터 이격된 상태에서 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시키기 전에 상기 전동차 내에 구비된 상기 축전지 및 상기 보조공기압축기의 정상 동작 여부를 판단하고, 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시킨 이후에는 상기 보조전원장치의 정상 동작 여부를 판단하여, 상기 축전지, 상기 보조공기압축기 및 상기 보조전원장치 중 적어도 하나가 정상적으로 동작하지 않는 경우 상기 전동차의 상기 자동기동 동작을 중단시키는 것을 특징으로 하는 전동차 자동 기동 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 축전지와 주전원선 사이에 연결되어, 상기 축전지의 전원이 상기 주전원선으로 공급되도록 스위칭하는 마스터 콘트롤 스위치;

   상기 주전원선과 판토그라프 상승제어회로 및 상기 판토그라프로 압축공기를 제공하기 위한 보조공기압축기 사이에 연결되어, 상기 축전지로부터 제공되는 전원이 상기 판토그라프 상승제어회로 및 상기 보조공기압축기로 제공되어 상기 판토그라프가 상승되도록 스위칭하는 판토그라프 상승 스위치;

   상기 주전원선과 판토그라프 하강제어회로 사이에 연결되어, 상기 축전지로부터 제공되는 전원이 상기 판토그라프 하강제어회로로 제공되어 상기 판토그라프가 하강되도록 스위칭하는 판토그라프 하강 스위치;

   상기 축전지와 상기 주전원선 사이에 연결되어, 상기 마스터 콘트롤 스위치와 병렬로 배열되는 보조 마스터 콘트롤 스위치;

   상기 판토그라프 상승 스위치의 전단에 위치한 상기 주전원선과 상기 판토그라프 상승 스위치의 후단에 연결되어, 상기 판토그라프 상승 스위치와 병렬로 배열되는 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치; 및

   상기 판토그라프 하강 스위치의 전단에 위치한 상기 주전원선과 상기 판토그라프 하강 스위치의 후단에 연결되어, 상기 판토그라프 하강 스위치와 병렬로 배열되는 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치를 포함하고,

   상기 자동기동부는 상기 판토그라프가 하강된 상태에서 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우 상기 보조 마스터 콘트롤 스위치 및 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치를 온(On)시킴으로써 상기 판토그라프를 상승시키고, 아울러 상기 판토그라프의 상승 작업을 수행하는 도중에 상기 전동차 내에 구비된 소정의 제어 기기가 미리 정해진 전동차 안전 기동 조건을 만족시키지 못하거나 외부 물체의 접근으로 인한 안전상 문제가 있다고 판단되는 경우 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치를 오프(Off)시킴과 아울러 상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치를 온(On)시킴으로서 상기 판토그라프를 하강시키는 것을 특징으로 하는 전동차 자동 기동 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 보조 마스터 콘트롤 스위치, 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치 및 상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치와, 상기 자동기동부 사이에 연결되어, 상기 보조 마스터 콘트롤 스위치, 상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치 및 상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치에 일정한 값 이상으로 흐르는 전류를 차단하는 누전차단기;

   상기 보조 마스터 콘트롤 스위치에 양극이 연결되고 상기 주전원선에 음극이 연결되는 제1 다이오드;

   상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치에 양극이 연결되고 상기 판토그라프 상승 콘트롤 스위치의 후단과 상기 판토그라프 상승제어회로 사이에 음극이 연결되는 제2 다이오드;

   상기 보조 판토그라프 상승 콘트롤 스위치에 양극이 연결되고 상기 판토그라프 상승 콘트롤 스위치의 후단과 상기 보조공기압축기 사이에 음극이 연결되는 제3 다이오드; 및

   상기 보조 판토그라프 하강 콘트롤 스위치에 양극이 연결되고 상기 판토그라프 하강 콘트롤 스위치의 후단에 음극이 연결되는 제4 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동차 자동 기동 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 자동기동부는, 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달하기 전 상기 전동차 외부 온도를 미리 지정된 온도와 비교하여, 상기 외부 온도가 상기 미리 지정된 온도보다 낮은 경우에는 일정 시간 동안 상기 판토그라프를 상승시켜 상기 전차선에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 전동차 자동 기동 장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 전동차 내부 또는 외부에 설치되어 상기 전동차의 자동 기동 시에 상기 전동차에 물체가 근접하거나 접촉한 것을 감지하여 감지 신호를 생성하여 상기 자동기동부에 제공하는 주변 물체 감지부;

   미리 정해진 음향을 출력하는 방송부; 및

   상기 전동차의 내부 또는 외부에 설치되어 작업자에 의해 눌려짐으로써 상기 판토그라프의 상승 동작을 중단시키기 위한 비상 정지 신호가 입력되는 기동 정지 버튼을 더 포함하고,

   상기 자동기동부는, 상기 판토그라프가 하강되어 상기 판토그라프로부터 이격된 상태에서 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시키기 전에, 상기 주변 물체 감지부에 의해 감지신호가 생성된 경우 상기 방송부를 통하여 상기 미리 정해진 음향을 출력하고, 상기 감지신호가 미리 정해진 횟수 이상으로 생성되거나 상기 기동 정지 버튼이 눌려짐으로써 비상 정지 신호가 입력된 경우에는 상기 판토그라프의 상승 동작을 중단시키는 것을 특징으로 하는 전동차 자동 기동 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 자동기동부는 원격에 위치한 메인 서버로부터 상기 미리 설정된 자동기동시간에 상기 판토그라프를 상승시키도록 명령하는 무선 제어신호를 수신하는 무선통신부를 더 포함하고,

   상기 메인 서버는 상기 자동기동시간을 입력받아 상기 무선통신부로 상기 무선 제어 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 전동차 자동 기동 장치.
8. 판토그라프를 이용하여 전차선으로부터 전기에너지를 공급받는 전동차에 있어서,

   상기 전차선으로부터 전기에너지를 공급받기 위한 판토그라프;

   상기 판토그라프를 통하여 상기 전차선으로 전기에너지를 공급받아 상기 전동차 내에 구비된 복수의 기기들을 제어하기 위한 전원을 생성하는 적어도 하나의 보조전원장치;

   상기 보조전원장치로부터 공급되는 전기에너지를 저장하는 적어도 하나의 축전지;

   상기 판토그라프가 하강되어 상기 전차선으로부터 이격된 상태에서, 상기 축전지로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 미리 설정된 자동기동시간에 상기 판토그라프를 상승시켜 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시킴으로써, 상기 전차선으로부터 상기 판토그라프를 통하여 상기 보조전원장치로 전기 에너지가 공급되도록 제어하여 상기 전동차를 자동기동시키는 자동기동부; 및

   상기 판토그라프에 압축공기를 제공하여 상기 판토그라프를 상승시키는 적어도 하나의 보조공기압축기를 포함하며,

   상기 자동기동부는, 상기 판토그라프가 하강되어 상기 전차선으로부터 이격된 상태에서 상기 미리 설정된 자동기동시간에 도달한 경우 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시키기 전에 상기 전동차 내에 구비된 상기 축전지 및 상기 보조공기압축기의 정상 동작 여부를 판단하고, 상기 판토그라프를 상기 전차선에 접촉시킨 이후에는 상기 보조전원장치의 정상 동작 여부를 판단하여, 상기 축전지, 상기 보조공기압축기 및 상기 보조전원장치 중 적어도 하나가 정상적으로 동작하지 않는 경우 상기 전동차의 상기 자동기동 동작을 중단시키는 것을 특징으로 하는 전동차.

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