KR101252061B1 - 무선전송장치를 내장한 열차 중앙제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선전송장치를 내장한 열차 중앙제어장치에 관한 것으로서, 이는 열차의 운전실에 설치되어 열차를 전체적으로 제어하는 중앙제어장치(CCU: Central Control Unit)(20)로서, 열차의 운행정보와 고장정보를 포함하는 차량정보를 열차 내 여러 장치들로부터 수신하고 각부를 제어하기 위한 주제어부(21); 상기 주제어부(21)와 데이터 통신버스에 의해 연결되고, 상기 주제어부(21)에 의해 수신된 차량정보를 저장하고 외부에 송신하기 위한 무선전송장치(24); 및 상기 무선전송장치(24)에 케이블에 의해 연결되는 무선 안테나(13)를 포함할 수 있다. 이에 따라 열차 운행 제어에 필요한 차량 운행정보 및 고장정보가 실시간으로 신속하게 필요한 곳에 전송될 수 있고, 별도로 무선전송장치를 설치하여야 할 공간이 필요 없으며, 미리 설정된 프로그램에 따라 자동으로 전송 동작을 수행할 수 있어, 작업자의 간섭이 불필요하게 되는 등의 현저한 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 열차의 차량진단 제어시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고속열차의 운전실에 설치되어 있는 열차 중앙제어장치(CCU, Central Control Unit) 내에 주제어부와 대용량 및 고속 데이터 통신이 가능하며 열차의 차량정보를 외부 지상서버에 고속으로 무선망을 통해 전송할 수 있는 무선전송장치를 설치함으로써 열차 운행제어가 효율적으로 이루어질 수 있도록 구성한 새로운 무선전송장치를 내장한 열차 중앙제어장치에 관한 것이다.
고속열차에는 실시간으로 열차의 상태를 감지 기록하고 현시함으로서 열차운전에 필요한 제어, 및 유지보수 지원 등의 기능을 수행하는 차량진단 제어시스템(TDCS, Train Diagnostic and Control System)이 설치된다. 예를 들어, 고속열차를 20량 1편성으로 할 때 한두 대가 동력차이고 나머지는 객차로 구성되는 예를 생각해보면, TDCS는 열차 운전실에 설치되어 차량의 상태진단 및 제어를 담당하는 장치 즉 중앙제어장치(CCU, Central Control Unit), 객차에 장착되어 객차의 상태진단 및 제어를 담당하는 장치(VCU, Vehicle Control Unit) 등을 포함한다.
이러한 TDCS은 일반적으로 열차의 운전실에 장착되어 있는 CCU를 중심으로 제어되며, 다양한 제어 장치들은 VME(Versa Module Eurocard)와 같은 데이터 통신버스를 통해 열차 운행상태와 고장정보 등을 CCU로 전송하여, 외부 전송이나 차후 조치를 위하여 수집되도록 한다.
열차의 안전한 운행과 유지보수에 있어 첫 번째로 요구되는 사항은 열차 운행상태에 관한 정보와 고장에 관한 정보이다. 종래에 이러한 열차 운행정보 및 고장정보는 도 1 및 도 2를 참조하면, 운행 중인 열차(1) 내의 여기저기에 설치되어 있는 각종 센서들을 통해 감지된 데이터와 운전자에 의해 입력된 데이터들은 일단 운전실에 설치된 열차 중앙제어장치(CCU)(11)에 전송되고, 이들 정보는 CCU(11)에 연결되어 있는 무선전송장치(12)에서 수집 저장된 후, 예컨대 미리 정해진 정차역에 열차가 정차 중에 작업자에 의하여, 무선안테나(13)를 통해 CDMA와 같은 이동통신망 또는 Wi-Fi와 같은 무선인터넷망을 통해 외부의 지상에 설치되어 있는 관제센터 내의 지상서버(2)로 전송된다. 이때 CCU(11)와 무선전송장치(12) 사이는 RS232 방식의 시리얼 케이블(14)이 연결되며, 무선전송장치(12) 내부에서도 동일한 RS232 방식의 시리얼 케이블(15)이 사용되고 있었다. 이러한 시리얼 방식의 통신 속도는 약 115 kbps 정도였다.
그런데 근래에는 열차 운행편성 차량의 수가 많아지고 200~400 km/h 정도의 고속 운행이 요구됨에 따라 짧은 시간에 처리되어야 할 열차 운행정보 및 고장정보도 크게 증가하고 있어, 차량 내외간의 통신 속도가 고속화되어야 한다는 요구가 증대되고 있다. 더욱이 이러한 차량정보를 차량이 운행 중에 전송하여 실시간으로 데이터 처리를 할 수 있는 환경을 요구하고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 열차의 통신 장치의 고속화 필요성에 부응하고 추가 장점을 제공하기 위하여 발명된 것이다. 본 발명은 고속열차의 운전실에 설치되어 있는 열차 중앙제어장치(CCU, Central Control Unit) 내에 주제어부와 대용량 및 고속 데이터 통신이 가능하며 열차의 차량정보를 외부 지상서버에 고속으로 무선망을 통해 전송할 수 있는 무선전송장치를 설치함으로써 열차 운행제어가 효율적으로 이루어질 수 있도록 구성한 새로운 무선전송장치를 내장한 열차 중앙제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 무선전송장치를 내장한 열차 중앙제어장치에 의하여 달성된다. 본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 무선전송장치를 내장한 열차 중앙제어장치는, 열차의 운전실에 설치되어 열차를 전체적으로 제어하는 중앙제어장치(CCU, Central Control Unit)로서, 열차의 운행정보와 고장정보를 포함하는 차량정보를 열차 내 여러 장치들로부터 수신하고 각부를 제어하기 위한 주제어부; 상기 주제어부와 데이터 통신버스에 의해 연결되고, 상기 주제어부에 의해 수신된 차량정보를 저장하고 외부에 송신하기 위한 무선전송장치; 및 상기 무선전송장치에 케이블에 의해 연결되는 무선안테나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 무선전송장치는 상기 주제어부와 데이터 통신을 위한 데이터 통신버스부, 차량정보를 저장하는 차량정보 저장부, 상기 데이터 통신버스부를 통해 수신된 차량정보를 상기 차량정보 저장부에 저장하고 저장된 차량정보를 상기 무선통신모듈(248)을 통해 외부로 전송하도록 제어하는 제어부, 및 상기 제어부에 통신인터페이스를 통해 연결되고 상기 무선안테나에 케이블을 통해 연결되는 무선통신모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 또한 다른 실시예에 있어서, 상기 통신인터페이스는 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스인 것이 바람직하다.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 고속열차의 운전실에 설치되어 있는 열차 중앙제어장치(CCU, Central Control Unit) 내에 내장된 무선전송장치를 통해 열차의 운행 및 고장에 관련된 데이터인 차량정보를 외부 지상서버에 대용량이면서 고속으로, 실시간 또는 열차가 역에 정차 중 무선망을 통해 전송할 수 있도록 한다. 이에 따라 열차 운행제어에 필요한 차량 운행정보 및 고장정보가 신속하게 필요한 곳에 전송될 수 있다.
또한 무선전송장치가 주컴퓨터 즉 열차 중앙제어장치 내에 내장되어 있으므로 별도로 무선전송장치를 설치하여야 할 공간이 필요 없다. 더 나아가 중앙제어장치 내의 주제어부와 무선전송장치가 미리 설정된 프로그램에 따라 자동으로 전송 동작을 수행할 수 있어, 작업자의 간섭이 불필요하게 되는 등의 현저한 효과를 제공한다.
도 1 및 도 2는 종래 고속철도의 차상컴퓨터 제어장치와 지상 관제센터의 지상서버의 통신방식을 직관적으로 보여주는 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선전송장치가 내장되어 있는 열차 중앙제어장치(CCU)의 개략적인 구성을 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 열차 중앙제어장치(CCU)에 내장된 무선전송장치의 내부 구성을 보여주는 개략적인 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선전송장치가 내장되어 있는 열차 중앙제어장치(CCU)의 개략적인 구성을 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 열차 중앙제어장치(CCU)에 내장된 무선전송장치의 내부 구성을 보여주는 개략적인 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은, 열차 무선전송장치(VRTD, VME Radio Transmit for Distributed System)(24)를 내장한 열차 중앙제어장치(CCU)(20)에 관한 것이다. 이 CCU(20)는 열차의 운전실 칸에 설치되는 주컴퓨터 시스템이다. 특히 CCU(20)는 열차를 전체적으로 제어하며, 열차의 여러 위치에 설치되어 있는 각각의 부속 제어장치나 감시 장치로부터 전송되어오는 차량 운행정보 및 고장정보 등을 수집하고, 이를 실시간으로 외부의 지상 관제센터에 있는 지상서버로 전송함으로써 열차 내에서뿐만 아니라 지상 관제센터에서도 신속하고 적절하게 열차의 안전운행 및 관리가 가능하게 한다.
또한 CCU(20)는 예컨대, 열차 운행자가 조작 가능한 자판이나 각종 스위치 등으로 구성될 수 있는 입력장치와 LED(발광다이오드)나 LCD(액정디스플레이)와 같은 표시장치로 구성될 수 있는 출력장치가 구비된 입출력부(22)와, 열차의 여러 위치에 구비될 수 있는 보조 제어장치들로 이루어질 수 있는 각부를 제어하기 위한 각부제어부(23) 등을 포함할 수 있다. 이러한 입출력부(22)와 각부제어부(23)의 종래의 CCU의 구성과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
이외에 본 발명과 관련하여 도 3에 예시된 바와 같이, CCU(20)는 주제어부(21), 무선전송장치(24)를 포함할 수 있다. 주제어부(21)는, 마이크로프로세서 및 부속 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있고, 기본적으로 열차의 전체적인 운행제어를 위한 기능을 수행하며, 본 발명과 관련하여 특히 열차의 운행정보와 고장정보를 포함하는 차량정보를 열차 내 여러 장치들로부터 수집한다.
또한 본 발명에 따라 무선전송장치(24)가 CCU(20) 내부에 내장된다. 여기서 '내장'된다는 용어의 기술적 의미는 무선전송장치(24)가 CCU(20)의 내부 데이터통신버스에 의하여 주제어부(21)와 통신한다는 뜻이다. 즉 CCU(20)는 구성 각부가 내부적으로 데이터 통신을 위하여 예컨대 VME(Versa Module Eurocard)와 같은 데이터 통신버스에 연결되어 있다.
따라서 종래에 도 2에 도시된 예에서와 같이, RS232 방식의 시리얼 케이블을 통해 연결된 경우에 비하여 본 발명에 따르면 현저하게 증대된 통신량과 통신 속도를 가지고 무선전송장치(24)와 주제어부(21)가 서로 통신할 수 있다는 장점이 제공된다. 무선전송장치(24)는 이와 같이 주제어부(21)와 데이터 통신 버스에 의해 연결되며, 또한 주제어부(21)에 의해 수신된 차량정보를 저장하고 외부에 송신하는 기능을 수행한다.
이를 위하여, 무선전송장치(24)는 도 4에 예시된 바와 같이, 주제어부(21)와 데이터 통신을 위한 데이터통신버스부(242), 차량정보를 저장하는 차량정보 저장부(246), 및 데이터통신버스부(242)를 통해 수신된 차량정보를 차량정보 저장부(246)에 저장하고 저장된 차량정보를 무선통신모듈(248)를 통해 외부로 전송하도록 제어하는 제어부(244), 및 제어부(244)에 통신인터페이스를 통해 연결되고 무선 안테나(13)에 케이블을 통해 연결되는 무선통신모듈(248)을 포함하여 구성될 수 있다.
특히 차량정보 저장부(246)는 예컨대, 플래시 메모리(Flash Memory)와 같은 영구 기억장치일 수 있다. 제어부(244)는 시스템 메모리를 구비하는 마이크로프로세서와 같은 프로세싱 유닛일 수 있다. 또한 제어부(244)는 통신인터페이스에 의해 무선통신모듈(248)에 연결되고, 무선통신모듈(248)은 통상의 통신용 동축케이블에 의해, CCU(20) 외측에 있는 무선안테나(13)에 연결될 수 있다.
그리고 제어부(244)가 무선통신모듈(248)에 연결되는 통신인터페이스는 USB(범용직렬버스, Universal Serial Bus) 인터페이스인 것이 바람직하다. USB 인터페이스는 약 12 Mbps의 통신속도를 보여줄 수 있다. 또한 무선통신모듈(248)은 전송될 차량정보 신호를 예컨대 CDMA 통신방식, GSM 통신방식 또는 Wi-Fi 통신방식 등의 무선통신방식 중 어느 하나로 변환하여 안테나(13)로 전달할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 고속열차의 운전실에 설치되어 있는 열차 중앙제어장치(CCU, Central Control Unit) 내에 내장된 무선전송장치를 통해 열차의 운행 및 고장에 관련된 데이터인 차량정보를 외부 지상서버에 대용량이면서 고속으로 실시간 또는 열차가 역에 정차 중, 무선망을 통해 전송할 수 있다. 이에 따라 열차 운행 제어에 필요한 차량운행정보 및 고장정보가 신속하게 필요한 곳에 전송될 수 있다.
또한 무선전송장치가 주컴퓨터 즉 열차 중앙제어장치 내에 내장되어 있으므로 별도로 무선전송장치를 설치하여야 할 공간이 필요 없다. 더 나아가 중앙제어장치 내의 주제어부와 무선전송장치가 미리 설정된 프로그램에 따라 자동으로 전송 동작을 수행할 수 있어, 작업자의 간섭이 불필요하게 되는 등의 현저한 효과를 제공한다.
이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양하고 변형된 구성이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.
1 : 열차 2 : 지상 서버
11 : 중앙제어장치(CCU) 12 : 무선전송장치
13 : 안테나 20 : 중앙제어장치(CCU)
21 : 주제어부 22 : 각부제어부
23 : 입출력부 24 : 무선전송장치
11 : 중앙제어장치(CCU) 12 : 무선전송장치
13 : 안테나 20 : 중앙제어장치(CCU)
21 : 주제어부 22 : 각부제어부
23 : 입출력부 24 : 무선전송장치
Claims (3)
- 열차의 운전실에 설치되어 열차를 전체적으로 제어하는 중앙제어장치(CCU: Central Control Unit)(20)로서,
열차의 운행정보와 고장정보를 포함하는 차량정보를 열차 내의 장치들로부터 수신하고 각부를 제어하기 위한 주제어부(21);
상기 주제어부(21)와 데이터 통신버스에 의해 연결되고, 상기 주제어부(21)에 의해 수신된 차량정보를 저장하고 외부에 송신하기 위한 무선전송장치(24); 및
상기 무선전송장치(24)에 케이블에 의해 연결되는 무선안테나(13)를 포함하여 구성되되,
상기 무선전송장치(24)는 상기 주제어부(21)와 데이터 통신을 위한 데이터통신버스부(242), 차량정보를 저장하는 차량정보저장부(246), 상기 데이터통신버스부(242)를 통해 수신된 차량정보를 상기 차량정보저장부(246)에 저장하고 저장된 차량정보를 무선통신모듈(248)을 통해 외부로 전송하도록 제어하는 제어부(244), 및 상기 제어부(244)에 통신인터페이스를 통해 연결되고 상기 무선 안테나(13)에 케이블을 통해 연결되는 무선통신모듈(248)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선전송장치를 내장한 열차 중앙제어장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 통신인터페이스는 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스인 것을 특징으로 하는 무선전송장치를 내장한 열차 중앙제어장치.
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