KR101172004B1

KR101172004B1 - 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 시스템

Info

Publication number: KR101172004B1
Application number: KR1020100060929A
Authority: KR
Inventors: 윤경수
Original assignee: 현대엘리베이터주식회사
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2012-08-08
Also published as: KR20120000599A

Abstract

본 발명은 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치에 관한 것으로, 그 목적은 전동차 운영 시스템인 ATO 시스템에 대한 개보수 없이 PSD 무선시스템을 전동차에 설치하여 전동차 출입문 및 PSD가 연동할 수 있도록 ATO 장치의 기능을 확장한 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치를 제공하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치는, 각 전동차 내에 설치되어 전동차 출입문과 인터페이스 및 전동차용 ATO 장치의 기능 확장을 위한 차상 RF 장치와, PSD가 설치된 역의 승강장에 설치되어 상기 차상 RF 장치와 무선 송수신을 행하는 지상 RF 장치와, 상기 지상 RF 장치로부터 전동차 출입문 제어신호를 수신받아 PSD의 제어를 위한 제어신호를 송신하기 위한 전동차 정보수집 제어장치(TIP: Train Information Panel) 및, 상기 전동차 정보수집 제어장치로부터 전송되는 제어신호에 따라 PSD의 개폐제어를 행하도록 PSD 기계실에 구비되는 종합제어반을 포함하여 구성된다.

Description

자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 시스템{WIRELESS CONTROL SYSTEM FOR PLATFORM SCREEN DOOR LINKED WITH AUTOMATIC TRAIN OPERATION}

본 발명은 자동열차운전장치(ATO: Automatic Train Operation)와 연동되는 승강장스크린도어(PSD: Platform Screen Door) 무선제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 전동차 운영 시스템인 ATO 시스템에 대한 개보수 없이 PSD 무선시스템을 전동차에 설치하여 전동차 출입문 및 PSD가 연동할 수 있도록 한 자동열차운전장치와 연동하는 승강장스크린도어 무선제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 지상 및 지하철 역사 등에는 승객의 승하차를 위한 일정 높이의 승강장이 구비되는데, 상기 승강장과 선로 사이에는 별도의 경계수단이 없어 승객이 자의나 타의에 의해 선로로 떨어지는 사고가 빈번히 발생하게 된다.

이에, 최근에는 전동차가 승강장에 완전히 정차한 후 스크린에 장치된 도어가 열리도록 하므로서, 승객이 승강장에서 선로로 떨어져 안전사고가 발생하는 것을 예방하도록 구성된 승강장스크린도어(PSD: Platform Screen Door)의 설치가 증대되고 있는 실정이다.

이때, 상기 승강장스크린도어는 전동차가 승강장에 정차한 후 승객의 승하차를 위해 전동차 출입문과 함께 개폐될 수 있도록 전동차의 ATO 시스템과 연동 가능하게 구성되는데, 종래의 상기 PSD 및 ATO 시스템의 연동에 있어서는 다양한 문제점이 발생하게 되었다.

첫째, 종래의 ATO 시스템을 사용하여 PSD와 연동하는 경우, 전동차 출입문 개폐 제어 신호와 PSD 개폐 제어 신호 사이에 시간차가 발생하게 되며, 또한 역별로도 차이가 발생하여 전동차 출입문과 PSD 개폐 제어 시에 오차가 생기는 문제점이 발생하게 되었다. 즉, 전동차 출입문 제어는 지상 ATO에서 발생한 출입문 제어 신호를 전동차 ATO 시스템을 거쳐 TCMS에서 제어하는데 비하여, PSD 제어는 지상 ATO에서 바로 수신을 하게 되는데 따른 시간차이가 발생하게 된다.

둘째, 종래의 ATO 시스템은 지상 ATO에서 전동차 정위치 정차를 확인 후 출입문 개폐 신호를 전동차 ATO 시스템으로 전송하며, 전동차 재개폐 신호는 ATO 시스템과 관계없이 전동차 자체에서 처리하므로, 지상 ATO 시스템에서는 재개폐 처리에 대한 정보를 수신하지 못하게 되며, 이에 따라 PSD 시스템에 개폐 신호를 전송하는 지상 ATO 시스템은 전동차 재개폐 신호에 대응하여 PSD 개폐 제어 신호를 생성하여 전송하지 못하게 됨과 아울러, 기존의 무선(RF) 제어장치의 경우 전동차 출입문 개폐 신호를 출입문 제어 버튼 신호를 인터페이스 하여 사용함에 따라 전동차 출입문 및 PSD 개폐가 일치하지 않을 수 있는 문제점이 발생하게 되었다.

세째, 종래의 PSD 무선(RF)장치의 경우 전동차 ATO 시스템과 연동하여 동작하도록 구현되지 못하였으며, 단지 전동차 출입문과 PSD가 연동하여 동작할 수 있도록 구현되므로, ATO 시스템이 있는 전동차에서 운전모드(자동, 반자동, 수동, 야드)에 따른 전동차 출입문 제어방식이 변경되는 것에 맞춰 PSD 제어방식을 변경할 수 없는 문제점이 발생하게 되었다.

네째, 종래의 PSD 무선(RF)장치의 무선 통신의 경우, 다른 노선의 지상 장치간에 혼선이 발생하거나 또는 무선 통신의 방해물이 없는 지상 구간에서 선두차량과 후미차량 간에 무선 통신 혼선이 발생할 수 있으므로, 이로 인해 인접한 전동차의 무선 신호가 지상에 설치된 무선장치와 통신하여 오작동을 일으킬 수 있는 문제점도 발생하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출되어진 것으로, 본 발명은 전동차 운영 시스템인 ATO 시스템에 대한 개보수 없이 PSD 무선시스템을 전동차에 설치하여 전동차 출입문 및 PSD가 연동할 수 있도록 ATO 장치의 기능을 확장한 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치는, 각 전동차 내에 설치되어 전동차 출입문과 인터페이스 및 전동차용 ATO 장치의 기능 확장을 위한 차상 RF 장치와, PSD가 설치된 역의 승강장에 설치되어 상기 차상 RF 장치와 무선 송수신을 행하는 지상 RF 장치와, 상기 지상 RF 장치로부터 전동차 출입문 제어신호를 수신받아 PSD의 제어를 위한 제어신호를 송신하기 위한 전동차 정보수집 제어장치(TIP: Train Information Panel) 및, 상기 전동차 정보수집 제어장치로부터 전송되는 제어신호에 따라 PSD의 개폐제어를 행하도록 PSD 기계실에 구비되는 종합제어반을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게,상기 전동차 ATO 장치는 전동차의 출입문 상태에 대한 릴레이 DIR 신호와 인터페이스 하여 전동차의 인터록 기능을 구현하도록 구성되며, 상기 차상 RF 장치는 상기 전동차 ATO 시스템에서 출입문의 인터록 기능을 구현하기 위한 신호에 PSD 신호를 병렬로 연결하여 PSD가 전동차 출입문의 일부로 인식되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게, 상기 차상 RF 장치에는 PSD의 고장이나 비상상황 시에 전동차의 출발을 위해 PSD를 닫힘 상태로 표현하기 위한 바이패스(Bypass) 스위치가 추가로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 차상 RF 장치 및 지상 RF 장치는 2.4[GHz] OQPSK 방식을 사용하여 통신을 수행함과 아울러, 상기 차상 RF 장치에는 고유열차번호(ID)가 입력되고 지상 RF장치에는 고유의 역번호(ID)가 입력되어, 상호 무선 통신 시에 ID 검사를 통해 무선 구간의 혼선이 방지되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 전동차 운영 시스템인 ATO 시스템의 개보수 없이 PSD 무선시스템을 전동차에 설치하여 전동차 출입문 및 PSD가 연동할 수 있도록 하므로서, 기존의 ATO 시스템에 대한 개보수 없이도 전동차 출입문과 PSD를 연동할 수 있도록 ATO 장치의 기능을 확장시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 이를 통해 PSD와의 연동을 위해 ATO 시스템을 개보수 하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있음과 아울러, ATO 시스템의 개보수 시에 출입문 제어 신호 지연 및 전동차 출입문 재개폐 시 PSD가 연동하여 동작하지 못하는 등의 문제점을 보완할 수가 있게 되며, 무선통신에서 발생할 수 있는 혼선을 최소화 할 수 있는 효과도 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치의 시스템 구성을 나타내는 도면,
도 2a는 본 발명에 따른 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치에 적용되는 전동차 출입문 열림 신호 인터페이스를 나타내는 회로도,
도 2b는 본 발명에 따른 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치에 적용되는 전동차 출입문 닫힘 신호 인터페이스를 나타내는 회로도,
도 2c는 본 발명에 따른 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치에 적용되는 전동차 출입문 재개폐 신호 인터페이스를 나타내는 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치에서 전동차 출발 인터록에 PSD 상태 인터페이스를 적용한 구성을 나타내는 회로도이다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 도를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치는, 기존의 전동차 운영 시스템인 ATO 시스템에 대한 개보수 없이 PSD 무선시스템을 전동차에 설치하여 전동차 출입문 및 PSD가 연동 가능해지도록 함에 따라 구현된다.

이에, 본 발명에 따라 각 전동차에는 전동차 출입문과 인터페이스 및 전동차용 ATO 장치의 기능을 확장시키기 위한 차상 RF 장치(10)가 설치됨과 동시에 PSD가 설치되는 각 역의 승강장에는 상기 전동차의 차상 RF 장치(10)와 무선 송수신을 수행하는 지상 RF 장치(20)가 설치되며, 상기 지상 RF 장치(20)에는 전동차 정보수집 제어장치(TIP)(30)가 연결되어 상기 지상 RF 장치(20)로부터 전동차 출입문 제어신호를 수신받아 PSD의 제어를 위한 소정 제어신호를 송신하도록 구성된다.

참조부호 40은 상기 전동차 정보수집 제어장치(30)로부터 전송되는 제어신호에 따라 PSD의 개폐제어를 행하도록 PSD 기계실에 구비되는 종합제어반의 구성을 나타낸다.

여기에서, 상기 전동차에 설치되는 차상 RF 장치(10)는 상기 지상 RF 장치(20) 측으로 전동차 출입문 제어신호를 2.4[GHz] OQPSK 방식을 사용하여 통신을 수행하므로서, 출입문이 시간차 발생없이 개폐 제어될 수 있도록 이루어진다.

즉, 기존의 무선(RF) 제어장치의 경우에는 447[MHz] 대역의 무선을 사용하므로 무선 통신 시간이 최소 700[ms]의 시간차가 발생하였으나, 상술한 2.4[GHz] 대역의 무선을 사용하여 무선 통신 시간이 최소 50[ms] 이하로 감소되어 전동차 출입문과 PSD의 개폐 제어에 대한 시간차가 최소화될 수 있게 되는 것이다.

또한, 무선통신 구간에서 발생하는 혼선을 방지하기 위하여, 각 노선별로 별도 채널을 설정하여 노선별 지상 RF 장치(20)의 무선 채널을 설정하도록 구성되는데, 즉 전동차에서는 HCR(선두차정보) 신호를 인터페이스 하여 자동으로 노선이 선택되면서 무선 채널을 설정하여 지상 RF 장치(20)와 인터페이스 하는 한편, 인접한 전동차와의 혼선을 방지하기 위하여 차상 RF 장치(10)에는 고유열차번호(ID)가 입력되고 지상 RF 장치(20)에는 고유의 역번호(ID)가 입력되도록 구성된다.

한편, 기존의 PSD 무선(RF) 제어장치의 경우에는 전동차 출입문 연동을 위해 전동차 출입문 제어버튼에 대해 인터페이스를 하게 되므로, PSD 무선(RF) 제어장치의 적용을 위한 개조가 어려움과 아울러, 버튼 조작 후 TCMS 및 출입문 제어 릴레이를 거쳐 전동차 출입문의 제어 시 전동차 상태에 따라 출입문이 동작하지 않는 경우가 발생할 수 있는데, 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 전동차 출입문의 최종 제어신호를 출력하는 릴레이 신호를 인터페이스 하므로서, 전동차 출입문 개폐와 PSD 개폐가 일치되도록 구성된다(도 2a 내지 도 2c 참조).

또한, ATO 시스템이 적용된 전동차의 경우, 자동이나 반자동, 수동, 야드 등과 같이 다양한 운전모드가 존재하게 되며, 각 운전모드에서 전동차 출입문의 제어방법도 달라지게 되는데, 이러한 다양한 운전모드에 대응하여 PSD 개폐 제어를 실시하기 위하여 상기 PSD 무선(RF) 제어장치는 ATO 시스템과의 인터페이스를 필요로 하게 된다.

상술한 운전모드의 차이점은 각 운전모드에 따라 출입문 열림 제어 조건 및 전동차 출발 조건이 변경되는 것으로서, 상기 자동모드의 경우에는 전동차 정위치 정차조건 확인 후 지상 ATO 신호에 의해 자동으로 출입문이 개폐되고 출입문이 전체 닫힘인 경우 전동차가 출발하게 되는 것이며, 상기 반자동모드의 경우 전동차 정위치 정차조건 확인 후 지상 ATO 신호에 의해 자동으로 출입문이 개폐되고(경우에 따라서는 수동도 가능함) 전체 출입문 닫힘조건 생성 후 기관사가 출발버튼을 눌러 전동차가 출발하게 된다.

또, 상기 수동모드의 경우 전동차 정위치 정차 후 기관사의 책임하에 출입문을 개폐하고 출입문 전체 닫힘 조건에서 전동차가 출발하게 되는것이며, 야드 모드의 경우 모든 제어가 기관사의 책임하에 동작되게 되는 것이다.

이를 위해, 상기 전동차 개폐신호는 도 3에 도시된 바와 같이 전동차 출입문 최종 개폐 제어신호를 인터페이스 하도록 구성되며, 전동차 출발 조건 생성을 위한 전동차 출입문 닫힘신호에 PSD 개폐 상태를 인터페이스 하도록 구성된다.

또한, 전동차에서 출발 인터록 기능을 구현하기 위하여, 전동차 출입문이 모두 닫힘 상태를 확인할 수 있도록 전동차 ATO 시스템이 전동차 출입문 닫힘상태 릴레이(DIR: Door Interlock Relay)와 인터페이스 하는 신호 중간에 PSD 출입문 전체 닫힘 신호가 추가로 구성됨과 아울러, 비상상황 시에 전동차의 출발을 위해 PSD를 강제로 닫힘 상태로 표현하는 바이패스(Bypass) 스위치가 추가로 구성됨이 바람직하다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라, 각 전동차에는 차상 RF 장치(10)를 설치하고, PSD가 설치되는 각 역의 승강장에는 지상 RF 장치(20)가 설치함과 아울러, 상기 지상 RF 장치(20)와는 종합제어반(40)과 연계되는 전동차 정보수집 제어장치(TIP)(30)를 상호 연결하여, 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 장치를 구성한 상태에서, 전동차가 PSD가 설치된 승강장에 정차함에 따라 해당 전동차에 구비된 상기 차상 RF 장치(10)는 전동차 출입문 신호 및 ATO 장치와 인터페이스 하여 전동차 출입문 제어신호를 해당 역에 설치된 상기 지상 RF 장치(20) 측으로 전송하게 된다.

또한, 상기 지상 RF 장치(20)에서 수신한 PSD 상태신호를 사용하여 ATO 시스템의 출입문 인터록 기능과 인터페이스 하면서 PSD 상태에 의해 전동차의 인터록 기능이 구현될 수 있도록 하게 된다.

이때, 상기 차상 RF 장치(10)의 전동차 출입문 제어신호와의 인터페이스는 전동차 출입문 제어 릴레이 DR1, DR2, DR3, DR4, DROR1, DROR2 신호로서, 각 릴레이의 신호를 수신하여 전동차 출입문 제어 신호를 지연없이 수신한 후 상기 지상 RF 장치(20) 측으로 전달하므로서, PSD와 연동이 이루어질 수 있게 된다.

또, 상기 차상 RF 장치(10)는 전동차 출입문 상태 신호인 DIR과 인터페이스 하여 출입문 상태를 감시하여 제어신호에 대한 검증절차를 거치므로서 제어의 안전성을 향상시키게 되며, 전동차 HCR 신호를 인터페이스 하여 전동차 선두 및 후미에 따른 차상 RF 장치의 동작여부 및 노선(상행, 하행)을 자동으로 선택하여 혼선을 방지하게 된다.

한편, 전동차에 설치되는 차상 RF 장치(10)와 각 역에 설치되는 지상 RF 장치(20)는 2.4[GHz] OQPSK 방식을 사용하여 통신을 행하게 되는데 이는 안전성 및 속도를 향상시켜 무선 통신구간의 지연시간을 최소화 시킬 수 있게 되며, 상기 차상 RF 장치(10)에는 고유의 열차번호(ID)가 입력됨과 아울러 상기 지상 RF 장치(20)에는 고유의 역번호(ID)가 입력되어 있으므로, 상호 무선 통신 시에 ID를 검사하여 무선 구간의 혼선이 방지될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 무선구간의 혼선을 방지하기 위한 절차는 설명하면 아래와 같다.

1) 차상 RF 장치(10)는 차량의 진행방향(상행, 하행)에 따라 사용할 수 있는 무선 채널을 별도로 선정.

2) 지상 RF 장치(20)는 설치되는 역 및 차량의 진행 방향에 맞게 ID 및 무선 채널을 설정.

3) 차상 RF 장치(10)는 전동차의 HCR(선두차정보) 신호를 수신하여 진행방향에 맞는 무선채널을 자동 선택하여 지상 RF 장치(20)와의 통신 시도.

4) 지상 RF 장치(20)는 역에 전동차가 점유되지 않은 상태에서 진입하는 상태를 확인하여 차상 RF 장치(10)에서 송신하는 무선 데이터를 수신.

5) 지상 RF 장치(20)는 차상 RF 장치(10)의 무선 데이터 중 차량번호(ID)를 저장하고 역번호(ID)를 포함한 무선데이터를 지상으로 송신.

6) 차상 RF 장치(10)는 지상 RF 장치(20)에서 수신한 무선데이터 중 역번호(ID)를 수신하여 저장.

7) 지상 RF 장치(20) 및 차상 RF 장치(10)는 상호간의 ID를 확인하여 정상적으로 통신.

8) 지상 RF 장치(20)는 역에 전동차가 점유하고 있는 상태이거나, 또는 무선 채널이 맞지 않는 경우, 무선통신을 행하지 않음.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시 예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.

10: 차상 RF장치,
20: 지상 RF 장치,
30: 전동차 정보수집 제어장치(TIP: Train Information Panel),
40: 종합제어반.

Claims

각 전동차 내에 설치되어 전동차 출입문과 인터페이스 및 전동차용 ATO 장치의 기능 확장을 위한 차상 RF 장치와, PSD가 설치된 역의 승강장에 설치되어 상기 차상 RF 장치와 무선 송수신을 행하는 지상 RF 장치와, 상기 지상 RF 장치로부터 전동차 출입문 제어신호를 수신받아 PSD의 제어를 위한 제어신호를 송신하기 위한 전동차 정보수집 제어장치(TIP: Train Information Panel) 및, 상기 전동차 정보수집 제어장치로부터 전송되는 제어신호에 따라 PSD의 개폐제어를 행하도록 PSD 기계실에 구비되는 종합제어반을 포함하여 구성된 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 시스템에 있어서,
상기 전동차 ATO 장치는 전동차의 출입문 상태에 대한 릴레이 DIR 신호와 인터페이스 하여 전동차의 인터록 기능을 구현하도록 구성되며,
상기 차상 RF 장치는 상기 전동차 ATO 시스템에서 출입문의 인터록 기능을 구현하기 위한 신호에 PSD 신호를 병렬로 연결하여 PSD가 전동차 출입문의 일부로 인식되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 시스템.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 차상 RF 장치에는 PSD의 고장이나 비상상황 시에 전동차의 출발을 위해 PSD를 닫힘 상태로 표현하기 위한 바이패스(Bypass) 스위치가 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 차상 RF 장치 및 지상 RF 장치는 2.4[GHz] OQPSK 방식을 사용하여 통신을 수행함과 아울러, 상기 차상 RF 장치에는 고유열차번호(ID)가 입력되고 지상 RF장치에는 고유의 역번호(ID)가 입력되어, 상호 무선 통신 시에 ID 검사를 통해 무선 구간의 혼선이 방지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동열차운전장치와 연동되는 승강장스크린도어 무선제어 시스템.