KR101151201B1 - 3선식 궤도 회로용 열차 검지 장치 - Google Patents

3선식 궤도 회로용 열차 검지 장치 Download PDF

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겐따로오 오오꾸보
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Abstract

레일에 접속한 송신기와 수신기에서 레일에 흘린 전기 신호를 감시하고, 열차의 차축이 2개의 레일 사이를 전기적으로 단락하여 수신 레벨이 저하되는 것으로부터 열차의 존재를 검지하여, 열차에 열차 제어 신호를 송신하는 궤도 회로를 게이지가 다른 2종류의 열차가 레일을 공유하는 3선식 궤도 회로에 적용하면, 3선식 궤도 회로에서 특유의 레일간 상호 유도가 발생하여 열차 재선시의 열차 검지 신호의 감쇠량이 저하된다.
3개의 레일에 각각 접속된 각 송신기와 수신기에서 2종류의 열차의 종류를 인식하여 재선을 검지하는 열차 검지 장치에 있어서, 각 수신기의 입력단에 당해 신호만을 통과시키고 다른 신호대에서는 임피던스가 높아지도록 설정한 필터를 설치함으로써, 레일간의 상호 유도 특성을 억제하여 열차 재선시의 열차 검지 신호의 감쇠량 저하를 억제한다.

Description

3선식 궤도 회로용 열차 검지 장치 {TRAIN DETECTOR FOR DUAL GAUGE}
본 발명은, 차륜의 간격인 게이지(gauge)가 다른 2종류 이상의 열차가 레일을 공유하는 3선식 궤도 회로의 열차 검지 장치 및 열차 보안 장치에 관한 것이다.
선로 상의 어느 위치에 열차가 존재하는지를 아는 것은, 운전 보안의 확보상 가장 중요한 정보이다. 이 목적으로 궤도 회로가 개발되었다. 이 궤도 회로에서, 가장 일반적인 것이 2개의 레일로 폐전로를 구성한 복궤조 궤도 회로(double rail track circuit)이다. 복궤조 궤도 회로는, 2개의 레일이 임의의 구간마다 전기적으로 구획된 폐회로를 구성하고 있고, 양단부에는 열차 검지 신호를 송신하는 송신기와, 송신기가 송신한 열차 검지 신호를 수신하는 수신기가 접속된다.
이 송수신기에 의해 열차 검지 신호의 수신 레벨을 상시 감시하여, 당해 구간에의 열차의 진입을 검지한다. 송신기와 수신기 사이의 당해 구간에 열차가 진입하면, 열차의 차축이 레일 사이를 전기적으로 단락하여 수신 레벨이 저하된다. 이 수신 레벨의 변동 현상으로부터, 열차의 진입을 검지하는 구조이다.
이 복궤조 궤도 회로를, 게이지가 다른 2종류의 열차가 동일한 레일을 공유하여 주행하는 경우, 각각에 대한 궤도 회로를 따로따로 구성하기 위해 고안된 종래 방식이 도 8에 도시한 3개의 레일을 사용한 3선식 궤도 회로이다. 이러한 궤도 회로 방식이 비특허 문헌 1에 기재되어 있다.
도 8의 3선식 궤도 회로는, 게이지가 다른 2종류의 열차에 대해 각각 다른 제어를 행하는 것도 고려하여, 열차의 존재를 검지하는 경우에 있어서 재선(在線)하고 있는 열차의 종류를 인식하는 것이 가능해진다. 또한 3선식 궤도 회로는, 3개의 레일 상호간 자계 결합에 의한 유도가 발생하고, 이 유도 작용이 레일에 흘린 전기 신호의 전송에 크게 영향을 미치는 특징이 있다.
전기학회 전기철도에 있어서의 교육 조사 전문 위원회편,「최신 전기 철도 공학」코로나사 출판, 2000년 9월 11일 발행, 제216 내지 218페이지
궤도 회로를 이용한 열차 검지 장치는, 열차가 당해 구간에 진입하여 레일 사이를 차축에 의해 단락할 때의 레일 임피던스의 저하에 기인한 열차 검지 신호의 감쇠에 의해 열차의 존재를 검지하는 구조이다. 3선식 궤도 회로에서는, 전술한 바와 같이 레일간의 상호 유도가 발생한다. 열차가 당해 궤도에 진입하였을 때의 궤도 회로는 도 9에 도시하는 등가 회로로 된다.
도 9에 있어서, 송신기 A(4)가 송신하는 열차 검지 신호는 전류 X(8)의 전류 루프가 주가 된다. 이 전류 X(8)는, 표준궤 레일(1)을 중심으로 자계 X(11)를 발생하여 표준궤 레일(1)과 협궤 레일(2) 사이의 자계 결합에 의해 전류 Y(9)를 발생시킨다.
또한 전류 Y(9)는 협궤 레일(2)을 중심으로 자계 Y(12)를 발생시켜 표준궤 레일(1)에 전류 Z(10)를 발생시키게 되어, 수신측에 열차 검지 신호를 중첩하는 결과, 수신 레벨이 상승하여 열차 검지 특성을 악화시키는 문제가 있다.
본 발명의 열차 검지 장치 및 열차 보안 장치는, 열차 검지 신호의 수신기의 전방단에, 병설하는 폐루프의 신호에 대해 임피던스가 높은 필터를 설치하고, 열차 재선시에 발생하는 레일간의 상호 유도가 발생시키는 당해 신호 이외의 전류 루프를 억제하여, 수신 레벨의 상승을 억제하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 3선식 궤도 회로에서 특유의 레일간 상호 유도의 영향을 억제하여, 열차 검지 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 3선식 궤도 회로용 열차 검지 장치의 구성을 도시한 설명도(제1 실시예).
도 2는 송수신기를 공통화하여 무절연 궤도 회로에 적용한 3선식 궤도 회로용 열차 검지 장치의 구성을 도시한 설명도(제2 실시예).
도 3은 3선식 궤도 회로용 열차 검지 장치에 적용하는 필터 특성을 나타낸 설명도(제1 실시예).
도 4는 3선식 궤도 회로용 열차 검지 장치에 적용하는 필터 특성을 나타낸 설명도(제2 실시예).
도 5는 3선식 궤도 회로용 열차 보안 장치에 적용하는 필터 특성을 나타낸 설명도(제3 실시예).
도 6은 무절연의 3선식 궤도 회로용 열차 보안 장치의 구성을 도시한 설명도(제3 실시예).
도 7은 유절연의 3선식 궤도 회로용 열차 보안 장치의 구성을 도시한 설명도(제4 실시예).
도 8은 공지의 3선식 궤도 회로의 구성을 도시한 설명도.
도 9는 열차 재선시의 3선식 궤도 회로를 등가한 회로.
이하, 게이지가 다른 열차가 레일을 공유하는 3선식 궤도 회로에 있어서, 레일간 상호 유도에 의한 열차 검지 특성의 악화를 억제하는 실시예에 대해 설명한다.
[제1 실시예]
도 1에 도시하는 바와 같이, 3선식 궤도 회로에 열차 A(22)의 재선 검지를 행하는 송신기 A(4)와 수신기 A(6), 열차 B(23)의 재선 검지를 행하는 송신기 B(5)와 수신기 B(7)는 각각의 열차 검지 신호의 폐루프를 구성하여, 각 열차의 진입이 각 레일 사이를 단락하는 것으로부터 발생하는 레일 임피던스의 저하에 수반되는 수신 레벨 감쇠에 의해 열차의 존재를 검지하는 장치이다.
이 장치에, 2종류의 필터 A(17)와 필터 B(18)를 각각의 수신기의 전방단에 접속한다. 이 필터의 통과 특성을 도 3에 나타낸다.
필터 A(17)는, 접속된 표준궤 레일(1)을 주행하는 열차 A(22)의 열차 검지 신호 A(20)를 통과시키고 다른 쪽의 열차 검지 신호 B(21)에 대해서는 임피던스가 커지도록 설정하여 열차 검지 신호 B(21)의 전류를 억제한다. 이와는 반대로, 필터 B(18)는, 접속된 협궤 레일(2)을 주행하는 열차 B(23)의 열차 검지 신호 B(21)를 통과시키고, 다른 쪽의 열차 검지 신호 A(20)에 대해서는 임피던스가 커지도록 설정하여 열차 검지 신호 A(20)의 전류를 억제한다.
이 2종류의 필터를 설치함으로써, 각각의 폐루프에서는 당해 신호 이외의 신호 전류를 억제하는 효과가 얻어지고, 열차 재선시에 발생하는 레일 사이의 상호 유도가 발생시키는 당해 신호 이외의 전류 루프를 억제하여, 수신 레벨의 상승을 억제하는 것이 가능해진다.
[제2 실시예]
다음에, 제1 실시예의 발명을 게이지가 다른 2종류의 열차에서 공통의 송수신기에서 무절연 궤도 회로에 적용한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 실시예의 구성을 도시하는 블록도이다. 열차 A(22)는 표준궤 레일(1)과 공통 레일(3)을, 열차 B(23)는 협궤 레일(2)과 공통 레일(3)을 주행하는 전제로 설명한다. 2종류의 게이지의 열차를, 열차의 종류를 인식하여 재선 검지하기 위해서는 열차 신호 주파수를 나눌 필요가 있다.
또한, 무절연 궤도인 경우는, 인접 궤도의 구별을 행하기 위해 복수의 주파수가 필요해진다. 본 발명에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이 열차 A(22)의 재선을 검지하는 열차 검지 신호 A(20)를 저역에, 열차 B의 재선을 검지하는 열차 검지 신호 B(21)를 고역에 배치한다.
이 주파수 배치는 반대로 되어도 문제 없고, 2개의 신호대를 저역과 고역으로 분리하는 것이 특징이다. 필터 A(17)는 열차 검지 신호 A(20)를 통과시키고, 다른 쪽의 열차 검지 신호 B(21)에 대해서는 임피던스가 커지도록 설정하여 열차 검지 신호 B(21)의 전류를 억제한다.
이와는 반대로, 필터 B(18)는 열차 검지 신호 B(21)를 통과시키고, 다른 쪽의 열차 검지 신호 A(20)에 대해서는 임피던스가 커지도록 설정하여 열차 검지 신호 A(20)의 전류를 억제한다. 이 2종류의 필터를 도 2에 도시하는 바와 같이, 공통 송신기(15)와 공통 수신기(16)의 레일측에 설치한다.
공통 송신기(15)는 열차 검지 신호 A(20)와 열차 검지 신호 B(21)를 중첩한 열차 검지 신호 A＋B(19)를 송신한다. 이 열차 검지 신호 A＋B(19)는, 필터 A(17) 및 필터 B(18)를 통과함으로써 열차 검지 신호 A(20)와 열차 검지 신호 B(21)로 분파(分波)되고, 3개의 레일에는 열차 검지 신호 A(20)와 열차 검지 신호 B(21)의 2개의 폐루프가 독립되어 형성된다.
수신측에서는, 레일로부터 필터 A(17)와 필터 B(18)를 통과 후에 열차 검지 신호 A(20)와 열차 검지 신호 B(21)가 중첩된 열차 검지 신호 A＋B(19)로서 공통 수신기(16)에 입력된다. 공통 수신기(16)는 열차 검지 신호 A＋B(19)를 수신하고, 열차 검지 신호 A(20)와 열차 검지 신호 B(21) 각각의 신호 레벨을 감시한다.
열차 A(22) 및 열차 B(23)가 차축에 의해 2개의 레일 사이를 단락하면, 당해의 열차 검지 신호만이 레벨 저하되므로, 수신기는 레벨이 저하된 신호 주파수로부터 열차의 종류를 식별하여 열차의 존재를 검지하는 것이 가능해진다.
또한, 전술한 바와 같이, 필터 A(17) 및 필터 B(18)는, 당해의 열차 검지 신호를 통과시키고 다른 쪽의 열차 검지 신호에 대해서는 전류를 억제하는 특성을 갖고 있으므로, 제1 실시예와 마찬가지로 열차 재선시에 발생하는 레일 사이의 상호 유도가 발생시키는 당해 신호 이외의 전류 루프를 억제하여, 수신 레벨의 상승을 억제하는 효과도 얻어진다.
당해 제2 실시예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 공통 송신기의 출력측 및 공통 수신기의 수신측에 각각 열차의 종류에 대응한 필터 A, B를 배치한 예를 나타냈다. 그러나 이것은 일예이며, 제2 실시예에 나타내는 공통 송신기(15)와 제1 실시예에 나타내는 수신기 A, B를 조합하는 것도 가능하다. 또한, 제1 실시예에 나타내는 송신기 A, B와 제2 실시예에 나타내는 공통 수신기(16)를 조합하는 것도 가능하다.
[제3 실시예]
다음에, 제2 실시예의 공통 송신기(15)에 열차 검지 신호 A＋B(19)에 열차 제어 신호(24)를 중첩 송신하는 기능을 추가하여, 열차 검지와 열차 제어를 겸용하는 열차 보안 장치를 설명한다.
도 5에 제2 실시예에 있어서의 신호 주파수의 배치예를 나타낸다. 제2 실시예와 마찬가지로 열차 검지 신호 A(20)와 열차 검지 신호 B(21)를 배치하고, 그 정중앙의 대역에 열차 A(22)와 열차 B(23)에서 공용하는 열차 제어 신호(24)를 배치한다. 그리고 필터 A(17)의 선택 특성은 열차 검지 신호 A(20)와 열차 제어 신호(24)를 통과시켜 열차 검지 신호 B(21)를 저지하고, 필터 B(18)의 선택 특성은 열차 검지 신호 B(21)와 열차 제어 신호(24)를 통과시켜 열차 검지 신호 A(20)를 저지하도록 설정한다.
이 2종류의 필터를 도 6에 도시하는 바와 같이 제2 실시예와 동일한 공통 송신기(15)와 공통 수신기(16)의 레일측에 설치한다. 이에 의해, 열차 검지 신호 A(20) 및 열차 검지 신호 B(21)는 제2 실시예와 동일한 원리로 열차 검지를 가능하게 하고, 또한 추가한 열차 제어 신호(24)가 3개의 레일에 흐르는 회로가 된다.
공통 송신기(15)는 열차 검지 신호 A＋B(19)와 열차 제어 신호(24)의 3파를 중첩한 신호를 송신한다. 열차 검지에 관해서는 제2 실시예와 동일한 원리로 열차 검지를 행하는 데 사용된다. 열차의 존재를 검지하면 재선한 열차의 종별에 맞춘 전신을 가진 열차 제어 신호(24)가 송신된다.
열차 제어 신호(24)는, 필터 A(17)와 필터 B(18)의 양쪽을 통과하는 주파수이므로, 표준궤 레일(1)과 협궤 레일(2)의 양쪽으로 송신된다. 예를 들어, 열차 A(22)가 재선한 경우는, 표준궤 레일(1)과 공통 레일(3)이 열차 A(22)의 차축에 의해 단락된다.
열차 A(22)에는 차상 수신기(25)가 설치되어 있고, 표준궤 레일(1)과 공통 레일(3)에 흐르는 열차 제어 신호(24)가 발생하는 자계(26)를 여자(勵磁)하여 전신을 수신하여 열차 제어에 사용하는 것이 가능해진다.
당해 제3 실시예에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이 공통 송신기 및 공통 수신기를 적용한 예를 나타냈지만, 제1 실시예에 나타내는 송신기나 수신기를 적용하는 것도 가능하다. 또한, 공통 송신기(15)와 수신기 A, B의 조합이나, 송신기 A, B와 공통 수신기(16)의 조합도 가능하다.
[제4 실시예]
다음에, 유절연의 3선식 궤도 회로에의 실시예를 설명한다. 도 7에 궤도 회로 구성의 블록도를 도시한다. 제2 실시예와 동일한 구성으로 유절연의 3선식 궤도 회로에 공통 송신기(15)와 공통 수신기(16)와 필터 A(17) 및 필터 B(18)를 접속하는 것으로 하고, 기본 구성은 동일하지만, 공통 송신기(15)가 송신하는 신호에 대해, 열차 검지뿐만 아니라 열차 제어 전신을 부가한 신호로 함으로써, 열차 검지와 열차 제어를 병용하는 것이 본 실시예의 특징이다.
열차 검지/제어 신호 A(28)와 열차 검지/제어 신호 B(29)의 주파수 배치와, 필터 A(17) 및 필터 B(18)의 선택 특성의 관계는 제2 실시예과 동일하게 한다. 공통 송신기(15)는, 열차 A(22)의 재선 검지 및 열차 제어에 사용하는 열차 검지/제어 신호 A(28)와, 열차 B(23)의 재선 검지 및 열차 제어에 사용하는 열차 검지/제어 신호 B(29)의 2종류를 중첩한 열차 검지/제어 신호 A＋B(27)를 송신한다.
열차 검지/제어 신호 A(28)와 열차 검지/제어 신호 B(29)는 전술한 바와 같이, 제2 실시예의 열차 검지 신호 A(20) 및 열차 검지 신호 B(21)에 대해 열차 제어 전신을 부가한 신호이다.
공통 송신기(15)로부터 송신된 열차 검지/제어 신호 A＋B(27)는, 필터 A(17)와 필터 B(18)를 통해 유절연의 3선식 궤도 회로에 출력된다. 필터 A(17) 및 필터 B(18)에 의해 열차 검지/제어 신호 A＋B(27)는, 열차 검지/제어 신호 A(28)와 열차 검지/제어 신호 B(29)로 분파되고, 3개의 레일에는 열차 검지/제어 신호 A(28)와 열차 검지/제어 신호 B(29)의 2개의 폐루프가 독립되어 형성된다.
수신측에서는, 레일로부터 필터 A(17)와 필터 B(18)를 통과 후에 열차 검지/제어 신호 A(28)와 열차 검지/제어 신호 B(29)가 중첩된 열차 검지/제어 신호 A＋B(27)로서 공통 수신기(16)에 입력된다. 공통 수신기(16)는 열차 검지/제어 신호 A＋B(27)를 수신하여, 열차 검지/제어 신호 A(28)와 열차 검지/제어 신호 B(29) 각각의 신호 레벨을 감시한다. 열차 A(22) 및 열차 B(23)가 차축에 의해 2개의 레일 사이를 단락하면, 당해의 열차 검지 신호만이 레벨 저하되므로, 수신기는 레벨이 저하된 신호 주파수로부터 열차의 종류를 인식하여 열차의 존재를 검지한다.
또한, 레일에 흐르고 있는 열차 검지/제어 신호 A(28)와 열차 검지/제어 신호 B(29)는 레일을 중심으로 자계(26)를 발생시킨다. 이 자계(26)는 재선한 열차의 차상 수신기(26)에 여자하고 열차 검지/제어 신호 A(28) 또는 열차 검지/제어 신호 B(29)에 부가된 열차 제어 전신을 열차에 전송하여 열차 제어에 사용한다.
당해 제4 실시예에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이 공통 송신기(15) 및 공통 수신기(16)를 적용한 예를 나타냈지만, 제1 실시예에 나타내는 송신기나 수신기를 적용하는 것도 가능하다. 또한, 공통 송신기(15)와 수신기 A, B의 조합이나, 송신기 A, B와 공통 수신기(16)의 조합도 가능하다.
1 : 표준궤 레일
2 : 협궤 레일
3 : 공통 레일
4 : 송신기 A
5 : 송신기 B
6 : 수신기 A
7 : 수신기 B
8 : 전류 X
9 : 전류 Y
10 : 전류 Z
11 : 자계 X
12 : 자계 Y
14 : 차축
15 : 공통 송신기
16 : 공통 수신기
17 : 필터 A
18 : 필터 B
19 : 열차 검지 신호 A＋B
20 : 열차 검지 신호 A
21 : 열차 검지 신호 B
22 : 열차 A
23 : 열차 B
24 : 열차 제어 신호
25 : 차상 수신기
26 : 자계
27 : 열차 검지/제어 신호 A＋B
28 : 열차 검지/제어 신호 A
29 : 열차 검지/제어 신호 B

Claims (6)

  1. 게이지가 다른 2종류의 열차가 주행 가능해지도록 공통 레일과 표준궤 레일과 협궤 레일을 갖는 3선식 궤도 회로에, 상기 2종류의 열차를 검지하기 위해 각각 설치된 송신기와 수신기에서, 주파수가 다른 2종류의 열차 검지 신호를 사용하여 열차를 검지하는 열차 검지 장치에 있어서,
    접속되는 레일을 주행하는 열차의 열차 검지 신호의 주파수대를 통과시키고, 또한 다른 레일을 주행하는 열차의 열차 검지 신호의 주파수대에서는 임피던스가 커지는 필터를 수신기의 전방단에 접속하는 것을 특징으로 하는, 열차 검지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 접속되는 레일을 주행하는 열차의 열차 검지 신호의 주파수대를 통과시키고, 또한 다른 레일을 주행하는 열차의 열차 검지 신호의 주파수대에서는 임피던스가 커지는 열차 검지 신호에 대응한 2종류의 필터가 상기 2종류의 열차 검지 신호를 중첩하여 출력하는 공통 송신기의 출력단에 접속되고, 상기 공통 송신기로부터 출력된 상기 2종류의 열차 검지 신호는, 상기 2종류의 필터를 통해 상기 복수의 레일에 송신되는 것을 특징으로 하는, 열차 검지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신기는 상기 2종류의 열차 검지 신호를 각각 수신 가능한 공통 수신기이고,
    열차 검지 신호에 대응한 2종류의 상기 필터는 상기 공통 수신기의 전방단에 접속되는 것을 특징으로 하는, 열차 검지 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수신기는 상기 2종류의 열차 검지 신호를 각각 수신 가능한 공통 수신기이고,
    열차 검지 신호에 대응한 2종류의 상기 필터는, 상기 공통 수신기의 전방단에 접속되는 것을 특징으로 하는, 열차 검지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 주파수가 다른 2종류의 열차 검지 신호의 중간 대역에 열차 제어 신호를 설정하고,
    상기 공통 송신기는 상기 열차 검지 신호에, 열차로 송신되는 열차 제어 신호를 중첩하여 송신 가능한 것을 특징으로 하는, 열차 검지 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 3선식 궤도 회로는 유절연 궤도 회로인 것을 특징으로 하는, 열차 검지 장치.
KR1020110004500A 2010-01-18 2011-01-17 3선식 궤도 회로용 열차 검지 장치 KR101151201B1 (ko)

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Publications (2)

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