KR101376510B1

KR101376510B1 - 철도차량의 운전자 경계장치 및 그 철도차량

Info

Publication number: KR101376510B1
Application number: KR1020130021722A
Authority: KR
Inventors: 길용욱
Original assignee: 현대로템 주식회사
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-03-20

Abstract

본 발명은 철도차량의 운전자 경계장치 및 그 철도차량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소정시간 동안 페달스위치의 조작이 없는 경우 버저를 울리거나 비상제동을 체결하는 철도차량의 운전자 경계장치 및 그 철도차량에 관한 것이다.
본 발명에 따른 철도차량의 운전자 경계장치는, 선두차제어계전기 후단의 주전원라인에 연결되어 발로 밟으면 ON되고 밟지않으면 OFF되는 페달스위치와, 상기 페달스위치 후단의 주전원라인에 연결되어 페달스위치가 ON된 후 제1소정시간이 지나면 ON되는 제1타이머계전기와, 상기 제1타이머계전기 양단의 주전원라인에 병렬연결되어 페달스위치가 OFF된 후 제2소정시간이 지나면 OFF되는 제2타이머계전기와, 상기 주전원라인에 병렬 연결되는 경계라인에 제2타이머계전기 a접점, 제1타이머계전기 b접점과 함께 연결되는 운전경계계전기와, 상기 주전원라인에 병렬연결되는 비상제동라인에 상기 운전경계계전기 b접점과 함께 연결되어 상기 운전경계계전기 b접점이 붙은 후 제3소정기간이 지나면 ON되어 비상제동을 체결하는 제3타이머계전기, 및 상기 선두차제어계전기와 페달스위치 사이의 주전원라인에 분기되어 상기 운전경계계전기 b접점과 함께 연결되는 버저를 포함하여 구성된다.

Description

철도차량의 운전자 경계장치 및 그 철도차량 {TRAIN DRIVER MONITORING SYSTEM AND THE TRAIN}

본 발명은 철도차량의 운전자 경계장치 및 그 철도차량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 철도차량의 운전자 경계회로에 페달스위치와 다수의 타이머계전기를 더 연결하여 소정시간 동안 페달스위치의 조작이 없는 경우 버저를 울리거나 비상제동을 체결하는 철도차량의 운전자 경계장치 및 그 철도차량에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량은 수많은 사람과 화물을 운송하는 역할을 하는 중요한 운송수단으로서, 철도차량의 운전자는 안전사고에 대비해 각별한 신경을 써야한다.

그러나 철도 차량은 일정한 선로(線路)를 따라 주행하므로 운전자는 운전에 대해 소홀해 질 수 있으며, 장시간 운전하는 경우에는 졸거나 심지어는 잠이 들게 되어 정차역을 지나치거나 하는 등의 문제를 유발할 수 있다.

따라서, 기존의 철도 차량은 운전자의 졸음을 방지하기 위해 운전자가 운전실에 구비된 스위치(Deadman switch)를 대략 5분에 한번 정도 작동시키게 함으로써, 운전자의 지각 능력을 파악하고 사령실의 호출 등을 이용하여 운전자의 각성도를 평가하였다.

그러나 이는 운전자가 지속적으로 신경을 써가며 손으로 스위치 조작을 해야 하므로 운전자의 집중력이 분산되고 손이 쉽게 피로할 수 있으며, 대략 5분 간격으로 운전자의 지각 능력을 파악하므로 그 간격이 너무 길어 고속으로 운전하는 철도차량에서 안전사고를 미리 방지하는데 어려움이 있었다.

한편, 상기한 문제를 해결하기 위해 선행특허 등록번호 10-0814072호(공고일자 2008년03월14일)에는 철도 차량의 안전 운행을 위하여 철도 차량 운전자의 피부 저항변화를 계측하고 이를 이용하여 각성도를 평가하는 '피부 전기 반응을 이용한 철도 차량용 운전자 감시 시스템 및 그 방법'이 개시되어 있다.

상기 선행특허는 철도 차량 운전자의 피부에 부착되는 제1 및 제2 전극에 일정한 정전류를 공급하는 정전류 발생수단과;

상기 제1 및 제2 전극에서 측정되는 피부 전위 중에 신호의 교류성분에 해당하는 SIR신호와 전체적인 피부임피던스 변화를 나타내는 SIL신호를 계측하는 피부전위 측정수단과;

상기 피부전위 측정수단에서 측정된 SIR신호와 SIL신호를 이용하여 운전자의 각성도를 판별하는 데이터 수집수단; 으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그런데 이 선행특허는 운전자가 바뀔 때마다 제1 전극과 제2전극을 피부에 부착하고 떼어내야 하는 번거로움이 있다.

또한, 오실레이터와 컨트롤러와 V/I 컨버터로 이루어진 상기 정전류 발생수단과, 차동증폭기와 저역통과필터와 고역통과필터로 이루어진 상기 피부전위 측정수단과, A/D 변환부와 제어부와 디스플레이부로 이루어진 상기 데이터 수집수단을 구비해야 하므로 구성이 복잡하고, 상기 장비를 철도차량에 구현하기 위해 고가의 비용을 부담해야 하는 문제점이 있었다.

등록번호 10-0814072(공고일자 2008년03월14일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 페달스위치와 다수의 타이머계전기로 운전자 경계회로를 구현하여 소정시간 동안 페달스위치의 조작이 없는 경우 버저를 울리거나 비상제동을 체결함으로써 손의 피로를 줄이면서 운전자의 경계 간격을 단축하여 고속으로 운전하는 철도차량에서 안전사고를 미리 방지할 수 있는 철도차량의 운전자 경계장치 및 그 철도차량을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명이 제공하고자 하는 목적은 페달스위치와 다수의 타이머계전기로 운전자 경계회로를 구현하는 것에 의해 운전자의 졸음 등을 경계할 수 있어, 구성이 매우 간단하고, 경계장치를 철도차량에 구현하는 데 큰 비용이 들지 않는 철도차량의 운전자 경계장치 및 그 철도차량을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도차량의 운전자 경계장치는, 선두차제어계전기 후단의 주전원라인에 연결되어 발로 밟으면 ON되고 밟지않으면 OFF되는 페달스위치:

상기 페달스위치 후단의 주전원라인에 연결되어 페달스위치가 ON된 후 제1소정시간이 지나면 ON되는 제1타이머계전기;

상기 제1타이머계전기 양단의 주전원라인에 병렬연결되어 페달스위치가 OFF된 후 제2소정시간이 지나면 OFF되는 제2타이머계전기;

상기 주전원라인에 병렬 연결되는 경계라인에 제2타이머계전기 a접점, 제1타이머계전기 b접점과 함께 연결되는 운전경계계전기;

상기 주전원라인에 병렬연결되는 비상제동라인에 상기 운전경계계전기 b접점과 함께 연결되어 상기 운전경계계전기 b접점이 붙은 후 제3소정기간이 지나면 ON되어 비상제동을 체결하는 제3타이머계전기; 및

상기 선두차제어계전기와 페달스위치 사이의 주전원라인에 분기되어 상기 운전경계계전기 b접점과 함께 연결되는 버저; 를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제1소정시간은 제2소정시간보다 짧고 제3소정시간과 같은 것을 특징으로 한다.

상기 제1소정시간과 제3소정시간은 2.5초이고, 제2소정시간은 32.5초인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비상제동라인에 운전경계계전기 b접점 2개가 직렬 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1타이머계전기 앞 단의 주전원라인에는 운전실의 주간제어기에 구비된 데드맨스위치가 더 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 철도차량은 상술한 운전자 경계장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 페달스위치와 다수의 타이머계전기로 운전자 경계회로를 구현하여 소정시간 동안 페달스위치의 조작이 없는 경우 버저를 울리거나 비상제동을 체결함으로써 손의 피로를 줄이면서 운전자의 경계 간격을 단축하여 고속으로 운전하는 철도차량에서 안전사고를 미리 방지할 수 있다.

또한, 페달스위치와 다수의 타이머계전기로 운전자 경계회로를 구현하는 것에 의해 운전자의 졸음 등을 경계할 수 있어, 구성이 매우 간단하고, 경계장치를 철도차량에 구현하는 데 큰 비용이 들지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 경계장치의 회로도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 회로도에서 각 구성의 동작선도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟지않은 2.5초 동안의 전류경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟지않은 2.5초~5초 동안의 전류경로를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟지않은 5초에서 페달스위치를 밟을 때까지의 전류경로를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟은 32.5초 동안의 전류경로를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟은 32.5초~35초 동안의 전류경로를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟은 35초 이후의 전류경로를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 경계장치의 회로도이다.

도시된 바와 같이 선두차제어계전기(HCR) 후단의 주전원라인(L1)에는 페달스위치(DSFP)와 제1타이머계전기(VATR1)가 차례로 연결되고, 상기 제1타이머계전기(VATR1) 양단의 주전원라인(L1)에 제2타이머계전기(VATR2)가 병렬 연결된다.

상기 페달스위치(DSFP: Deadman Safety Foot Pedal)는 평상시에 ON되어 주전원라인(L1)을 연결하다가 운전자가 발로 밟는 경우에 OFF되어 주전원라인(L1)의 연결을 차단한다.

상기 제1타이머계전기(VATR1: Vigilauce Alarm Timer Relay)는 상기 페달스위치(DSFP)가 일정시간 동안 계속 ON 상태로 있으면 오픈(open)되는 것으로, 예를 들어 2.5초 이상 여자가 계속되면 제1타이머계전기 b접점(VATR1b)이 떨어진다.

상기 제2타이머계전기(VATR2)는 상기 페달스위치(DSFP)가 일정시간 동안 계속 OFF 상태로 있으면 크로즈(close)되는 것으로, 예를 들어 32.5초 이상 소자가 계속되면 제2타이머계전기 a접점(VATR2a)이 붙게 된다.

또한, 상기 주전원라인(L1)에는 상기 페달스위치(DSFP)의 역할을 수행하는 데드맨스위치(DSS: Deadman Safety Switch)가 더 연결될 수 있으며, 상기 데드맨스위치(DSS)는 운전실의 주간제어기(MASCON)에 구비된다.

이에 의해 운전자는 발뿐만 아니라 손으로도 경계신호를 가할 수 있다.

상기 주전원라인(L1)에 병렬 연결되는 경계라인(L2)에는 저속감지계전기 a접점(ZVRa)과 운전경계계전기(VAR: Vigilauce Alarm Relay)가 차례로 연결되며, 상기 저속감지계전기 a접점(ZVRa)과 운전경계계전기(VAR) 사이에 분기되어 제1타이머계전기 b접점(VATR1b)과 제2타이머계전기 a접점(VATR2a)이 연결된 후 상기 페달스위치(DSFP) 앞 단의 주전원라인(L1)에 연결된다.

이에 의해 제2타이머계전기 a접점(VATR2a)과 제1타이머계전기 b접점(VATR1b)이 모두 붙게 되는 경우에만 운전경계계전기(VAR)가 여자되어 운전경계계전기 b접점(VARb)이 떨어진다.

상기 저속감지계전기(ZVR)는 열차가 정지 또는 소정의 속력 이하로 운행하는 경우에 여자되는 것으로, 여기서는 상세한 설명을 약한다.

상기 주전원라인(L1)과 경계라인(L2)에 병렬연결되는 비상제동라인(L3)에는 2개의 운전경계계전기 b접점(VARb)과 제3타이머계전기(VATR3)가 차례로 연결된다.

여기서 상기 비상제동라인(L3)에 운전경계계전기 b접점(VARb) 2개를 차례로 연결한 것은, 운전경계계전기(VAR)의 고장으로 하나의 b접점(VARb)이 잘못 단락되어 제3타이머계전기(VATR3)가 여자되는 것을 방지함으로써 후술하는 비상제동장치가 체결되지 않도록 하기 위함이다.

상기 제3타이머계전기(VATR3)는 미도시된 비상제동장치와 연결되어 제3타이머계전기(VATR3)가 여자된 후 예를 들어 2.5초 이상 계속되면 ON되어 비상제동을 체결하고, 제3타이머계전기(VATR3)가 소자되면 OFF되어 비상제동을 멈춘다.

그리고 상기 비상제동라인(L3)의 앞 단에는 운전경계계전기 b접점(VARb)을 통해 버저(BUZZER)가 구비되어 상기 운전경계계전기 b접점(VARb)이 붙는 경우 버저(BUZZER)를 통해 경고음을 출력한다.

도 2는 도 1에 나타낸 회로도에서 각 구성의 동작선도이고, 도 3은 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟지않은 2.5초 동안의 전류경로를 나타낸 도면이다.

도 2와 도 3을 참고로 설명하면, 상기 페달스위치(DSFP)를 밟지않아 경계신호가 경계장치에 가해지지 않는 2.5초 동안, 페달스위치(DSFP)가 ON되어 주전원라인(L1)을 통해 제1타이머계전기(VATR1)와 제2타이머계전기(VATR2)에 전원이 인가되어 여자된다.

이에 의해 경계라인(L2)에서 분기된 제2타이머계전기의 a접점(VATR2a)과 제1타이머계전기의 b접점(VATR1b)이 붙게 되고(단락되고) 경계라인(L2)의 운전경계계전기(VAR)에 전원이 인가되어 여자된다.

상기 운전경계계전기(VAR)가 여자되면 운전경계계전기 b접점(VARb)이 떨어지면서(오픈되면서) 비상제동라인(L3)의 제3타이머계전기(VATR3)와, 버저(BUZZER)에 전원이 인가되지 않는다.

이에 의해 버저(BUZZER)에 의한 경고음이 출력되지 않고 제3타이머계전기(VATR3)에 의한 비상제동이 체결되지 않는다.

도 4는 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟지않은 2.5초~5초 동안의 전류경로를 나타낸 도면이다.

도 2와 도 4를 참고로 설명하면, 페달스위치(DSFP)를 밟지않고 2.5초가 지나면, 즉 제1타이머계전기(VATR)가 여자된 후 2.5초가 지나면, 경계라인(L2)에서 분기된 제2타이머계전기 a접점(VATR2a)은 계속 붙어 있으나, 제1타이머계전기 b접접(VATR1b)은 붙어있다가 떨어져 경계라인(L2)의 운전경계계전기(VAR)에 전원이 인가되지 않는다.

상기 운전경계계전기(VAR)에 전원인 인가되지 않아 소자되면, 운전경계계전기 b접점(VARb)이 붙어 제3타이머계전기(VATR3)와 버저(BUZZER)에 전원이 인가되어 버저(BUZZER)에 의해 경고음이 발생한다.

이때 제3타이머계전기(VATR3)에는 전원이 인가되지만 상기 제3타이머계전기(VATR3)는 여자된 후 2.5초가 지나야 ON되므로 비상제동은 체결되지 않는다.

도 5는 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟지않은 5초에서 페달스위치를 밟을 때까지의 전류경로를 나타낸 도면이다.

도 2와 도 5를 참고로 설명하면, 경고음이 계속 출력되는 상태에서 제3타이머계전기(VATR3)가 여자되고 2.5초가 지나면(페달스위치를 밟지않고 5초가 지나면), 제3타이머계전기(VATR3)가 ON되고 비상제동이 체결되어 철도차량이 멈추게 된다.

도 6은 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟은 32.5초 동안의 전류경로를 나타낸 도면이다.

도 2와 도 6을 참고로 설명하면, 비상제동이 체결되고 경고음이 울리는 상태에서 발로 페달스위치(DSFP)를 밟아 경계장치에 경계신호를 인가하면(경계장치를 리셋하면), 페달스위치(DSFP)가 OFF되고 주전원라인(L1)을 통해 제1타이머계전기(VATR1)와 제2타이머계전기(VATR2)에 전원이 인가되지 않아 소자된다.

이에 의해 경계라인(L2)에서 분기된 제2타이머계전기 a접점(VATR2a)이 떨어져 있다 붙고 제1타이머계전기 b접점(VATR1b)이 계속 붙어 있어 경계라인(L2)의 운전경계계전기(VAR)에 전원이 인가되어 여자된다.

상기 운전경계계전기(VAR)가 여자되면 운전경계계전기 b접점(VARb)이 떨어져 비상제동라인(L3)의 제3타이머계전기(VATR3)와, 버저(BUZZER)에 전원이 인가되지 않는다.

도 7은 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟은 32.5초~35초 동안의 전류경로를 나타낸 도면이다.

도 2와 도 7을 참고로 설명하면, 페달스위치(DSFP)를 밟고 32.5초가 지나면, 즉 제2타이머계전기(VATR2)가 소자된 후 32.5초가 지나면, 경계라인(L2)에서 분기된 제1타이머계전기 b접점(VATR1a)은 계속 붙어 있으나, 제2타이머계전기 a접점(VATR2a)은 붙어 있다가 떨어져 경계라인(L2)의 운전경계계전기(VAR)에 전원이 인가되지 않는다.

상기 운전경계계전기(VAR)에 전원인 인가되지 않아 여자되지 않으면, 운전경계계전기 b접점(VARb)이 붙고 제3타이머계전기(VATR3)와 버저(BUZZER)에 전원이 인가되어 버저(BUZZER)에 의해 경고음이 발생한다.

도 8은 도 1에 나타낸 회로도의 동작을 설명하기 위한 것으로서, 페달스위치를 밟은 35초 이후의 전류경로를 나타낸 도면이다.

도 2와 도 8을 참고로 설명하면, 제3타이머계전기(VATR3)가 여자되고 2.5초가 지나면(페달스위치를 밟고 35초가 지나면), 제3타이머계전기(VATR3)가 ON되어 비상제동이 체결된다.

이상에서와 같이 본 발명은 페달스위치(DSFP)를 밟지않아 2.5초 동안 경계신호가 가해지지 않으면 버저(BUZZER)에 의해 경고음이 출력되고, 경고음이 출력된 후 2.5초 동안 경계신호가 가해지지 않으면 제3타이머계전기(VATR3)가 비상제동을 체결한다.

만약 그 전에 페달스위치(DSFP)를 밟아 경계신호가 가해지면 32.5초 동안 유지되고 그 후에 다시 경계신호를 가하지 않으면 버저(BUZZER)에 의해 경고음이 출력되고, 경고음이 출력된 후 2.5초 이내에 경계신호를 가하지 않으면 제3타이머계전기(VATR3)가 비상제동을 체결한다.

따라서 경계신호를 가하고 32.5초가 지난 후 경고음이 출력되고 2.5초 이내에 다시 경계신호를 가하는 반복이 이루어져야 비상제동을 체결하지 않게 된다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

BUZZER: 버저 DSFP; 페달스위치
DSS: 데드맨 스위치 HCR: 선두차제어계전기
L1: 주전원라인 L2: 경계라인
L3: 비상제동라인 VAR: 운전경계계전기
VATR1,VATR2,VATR3: 타이머계전기

Claims

선두차제어계전기 후단의 주전원라인에 연결되어 발로 밟으면 ON되고 밟지않으면 OFF되는 페달스위치:
상기 페달스위치 후단의 주전원라인에 연결되어 페달스위치가 ON된 후 제1소정시간이 지나면 ON되는 제1타이머계전기;
상기 제1타이머계전기 양단의 주전원라인에 병렬연결되어 페달스위치가 OFF된 후 제2소정시간이 지나면 OFF되는 제2타이머계전기;
상기 주전원라인에 병렬 연결되는 경계라인에 제2타이머계전기 a접점, 제1타이머계전기 b접점과 함께 연결되는 운전경계계전기;
상기 주전원라인에 병렬연결되는 비상제동라인에 상기 운전경계계전기 b접점과 함께 연결되어 상기 운전경계계전기 b접점이 붙은 후 제3소정기간이 지나면 ON되어 비상제동을 체결하는 제3타이머계전기; 및
상기 선두차제어계전기와 페달스위치 사이의 주전원라인에 분기되어 상기 운전경계계전기 b접점과 함께 연결되는 버저; 를 포함하는 철도차량의 운전자 경계장치.
제1항에 있어서,
상기 제1소정시간은 제2소정시간보다 짧고 제3소정시간과 같은 것을 특징으로 하는 철도차량의 운전자 경계장치.
제2항에 있어서,
상기 제1소정시간과 제3소정시간은 2.5초이고, 제2소정시간은 32.5초인 것을 특징으로 하는 철도차량의 운전자 경계장치.
제1항에 있어서,
상기 비상제동라인에 운전경계계전기 b접점 2개가 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 운전자 경계장치.
제1항에 있어서,
상기 제1타이머계전기 앞 단의 주전원라인에는 운전실의 주간제어기에 구비된 데드맨스위치가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 운전자 경계장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 운전자 경계장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량.