KR101379480B1 - 열차의 통신제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 객차를 연결해 운행하는 열차(列車)에 설치되어서 상기 객차 내 탑승객에게 안내정보 등을 안정적으로 제공하도록 된 열차의 통신제어시스템에 관한 것으로, 차량 내 출력장치 제어를 위한 데이터신호를 전송하는 제1중앙제어장치; 일렬로 연결된 다수의 상기 차량을 따라 링 형태로 배선되며, 상기 데이터신호가 통신하는 통신라인; 상기 통신라인으로부터 분기라인을 인출시키는 허브기능을 수행하고, 다른 스위치와 통신해서 상호간 통신상태를 확인하며, 확인된 통신상태에 따라 상기 데이터신호에 대한 포워딩 또는 블로킹을 제어하는 스위칭모듈을 구비한 다수의 스위치; 및 상기 분기라인을 통해 수신한 상기 데이터신호를 처리해서 상기 출력장치로 전달하는 객차제어장치;를 포함하는 것이다.

Description

열차의 통신제어시스템{Communication Control System in Train}

본 발명은 다수의 객차를 연결해 운행하는 열차(列車)에 설치되어서 상기 객차 내 탑승객에게 안내정보 등을 안정적으로 제공하도록 하는 열차의 통신제어시스템에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 열차는 다수 개가 일렬로 연결된 차량을 동력원인 기관차 또는 차량별로 설치된 구동모터(전동열차의 경우)가 이끄는 이동수단이다. 상기 열차는 기관차의 동력발생원이 무엇이냐에 따라 다양하게 명명되고, 열차의 용도와 이동지 등에 따라서도 다양하게 명명된다.

열차는 수송 목적이 무엇이냐에 따라 크게 화물열차와 여객열차로 구분될 수 있다. 화물열차는 기관차 이외의 차량에 화물을 싣게 되므로 상기 차량들 간에 통신을 위한 통신시스템이 적용될 필요가 없었다. 반면, 여객열차의 경우 기관차 이외의 차량인 객차에 승객이 탑승하므로, 승객에게 위치에 대한 정보와 안전을 위한 정보 등 다양한 정보를 실시간으로 제공하기 위해 기관차는 물론 더 나아가 관제실과도 연통할 수 있는 고도의 통신시스템이 요구됐다.

종래 통신시스템은 각종 스피커 또는 디스플레이어 등의 출력장치를 객차별로 병렬 인출하는 아날로그 방식이 활용되었다. 상기 방식은 일렬로 연결된 객차에 각각 설치된 상기 출력장치들이 기관차에 설치된 제어장치와 개별적으로 연결되므로, 상기 출력장치들 중 어느 하나에 문제가 발생하거나 연결상태에 문제가 발생할 경우 해당 출력장치에서만 정상적인 출력이 이루어지지 못했다. 또한, 객차별 출력장치 제어는 해당 연결상태를 개별적으로 제어하면 되므로, 상기 출력장치에 대한 별도의 식별이 불필요했다.

하지만, 이러한 아날로그 방식은 상기 제어장치로부터 상기 출력장치의 개수만큼 통신라인이 요구되고, 이로 인한 통신라인의 개수 증가는 제어장치의 하드웨어 구조를 복잡하게 하고 배선체계에 대한 관리를 곤란하게 하므로, 출력장치의 기능 추가에 한계를 주었다. 더욱이 상기 제어장치에 문제가 발생할 경우 상기 제어장치와 연결된 모든 출력장치가 동작을 멈추게 되는데, 이럴 경우 해당 열차는 객차 전체에 대해 어떠한 정보 안내도 진행할 수 없는 상황이 발생했다. 물론, 이를 방지하기 위해 비상용 제어장치를 추가하고 상기 출력장치를 상기 비상용 제어장치에 바이패스로 연결했다. 그러나, 이 경우 해당 통신라인은 두 배로 증가할 수밖에 없고 이로 인한 전술한 문제는 가중되므로, 제어장치와 출력장치 간의 통신체계에 대한 개선이 시급히 요구됐었다.

아날로그 라인은 노이즈에 취약하여 방송 음질이 좋지 않고, 연결된 객차가 많을수록, 또는 방송 출력 장치에서 멀리 떨어진 장치일수록 음질이 좋지 않은 문제점이 있었다.

이러한 요구에 따라 제어장치와 출력장치를 허브를 매개로 연결하고, 출력장치에는 IP를 부여해 관리하는 디지털 방식이 제안되었다(등록번호 10-0840977).

상기 디지털 방식을 간단히 설명하면, 운전실(기관차)의 제어장치로부터 인출된 통신라인은 객실(객차)을 통과할 때마다 허브를 매개로 분기 되고, 상기 객실(객차)에 위치한 출력장치는 허브로부터 분기된 분기라인을 매개로 상기 통신라인과 연결된다. 여기서, 각 출력장치는 IP를 부여받아 식별되고, 제어장치와 개별적으로 통신하면서 제어된다.

한편, 상기 통신라인에 문제가 발생할 경우 이를 대체하기 위해 상기 종래 기술(디지털 방식)은 통신라인이 이중으로 형성된다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 제어장치로부터 한 쌍의 통신라인이 배선되고, 객차별로 상기 통신라인과 각각 연결되는 한 쌍의 허브가 설치되며, 출력장치는 한 쌍의 허브로부터 각각 분기된 분기라인과 연결되어서, 한 쌍의 통신라인 중 한 곳에 문제가 발생할 경우 다른 하나의 통신라인을 이용해 출력장치를 제어하도록 했다.

하지만, 상기 종래 기술은 객차에 설치된 모든 출력장치와 통신라인 간의 연결을 하나의 허브가 부담하는 구조이므로 상기 허브에 요구되는 용량 부담이 컸고, 당장 사용하지 않음에도 비상용으로 설치된 여분의 허브 또한 상기 용량 수용이 가능한 것이어야 하므로, 구조적이 불합리함이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 객차별 통신 상태가 안정적으로 유지되도록 함은 물론 장비의 구성과 동작 및 유지 효율이 최적화되도록 하는 열차의 통신제어시스템의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

차량 내 출력장치 제어를 위한 데이터신호를 전송하는 제1중앙제어장치;

일렬로 연결된 다수의 상기 차량을 따라 링 형태로 배선되며, 상기 데이터신호가 통신하는 통신라인;

상기 통신라인으로부터 분기라인을 인출시키는 허브기능을 수행하고, 다른 스위치와 통신해서 상호간 통신상태를 확인하며, 확인된 통신상태에 따라 상기 데이터신호에 대한 포워딩 또는 블로킹을 제어하는 스위칭모듈을 구비한 다수의 스위치; 및

상기 분기라인을 통해 수신한 상기 데이터신호를 처리해서 상기 출력장치로 전달하는 객차제어장치;

를 포함하는 열차의 통신제어시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 열차의 통신제어시스템에 있어서, 상기 스위칭모듈은

다른 스위치의 블로킹 모드 전환을 확인하면, 자신의 블로킹 모드를 포워딩 모드로 전환하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열차의 통신제어시스템에 있어서, 상기 스위칭모듈은

이웃하는 스위치와 일정주기로 신호를 교환하면서 답신 여부를 체크해 통신상태를 확인하고, 상기 답신 미수신시 통신상태 이상으로 간주하고 자신의 포워딩 모드를 블로킹 모드로 전환하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열차의 통신제어시스템에 있어서, 상기 스위치는

상기 차량별로 한 쌍이 구성되되, 상기 한 쌍을 구성하는 각 스위치가 상기 차량에서 상기 통신라인의 다른 배선에 각각 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열차의 통신제어시스템에 있어서, 상기 스위치는

상기 데이터신호의 수신시간을 확인하고 모든 스위치가 데이터신호를 수신하는 설정된 시간에 맞춰 상기 출력장치를 동기화하는 클록모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열차의 통신제어시스템은,

상기 제1중앙제어장치를 모니터링하고, 상기 제1중앙제어장치를 대신해 상기 데이터신호를 전송하도록 상기 통신라인과 연결되는 제2중앙제어장치;

를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 본 발명은, 차량별로 설치된 출력장치가 안정적으로 제 기능을 유지하도록 함은 물론 유사시 문제가 발생한 장비를 대체하기 위한 장비들이 특별한 쓰임 없이 대기상태만을 유지하며 설치되던 비효율성 해소하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 통신제어시스템이 적용된 열차의 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 통신제어시스템의 구성을 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 중앙제어장치, 객차제어장치 및 스위치의 구성을 도시한 블록도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 통신제어시스템이 적용된 열차의 모습을 개략적으로 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 통신제어시스템은 다수의 차량(10a, 10b, 10c, 10d; 이하 '10')이 일렬로 연결돼 이루어진 열차에 설치된다. 본 실시 예에서는 상기 열차로 기관차와 객차의 구분이 없는 지하철 또는 경전철과 같은 전동열차를 제시한다. 그러나 본 발명에 따른 통신제어시스템은 기관차와 객차가 구분된 열차에 적용될 수도 있음은 물론이다.

상기 열차를 구성하는 차량(10) 중 맨 앞 차량(10a)과 뒷 차량(10d)은 운전사가 탑승하는 운전실(11)과 승객이 탑승하는 객실(12)을 모두 구비하고, 다른 차량(10b, 10c)은 객실(12)만 구비한다.

한편, 상기 열차에 설치되는 본 발명에 따른 통신제어시스템은 운전사가 조작하는 중앙제어장치와, 다수의 차량(10)을 따라 링 형태로 배선된 통신라인에 연결되며 차량별로 한 쌍이 배치돼 분기라인을 인출시키는 스위치1 내지 스위치8(41 내지 48; 이하 '스위치(40)'), 상기 분기라인과 연결되어 상기 중앙제어장치와 통신하는 객차제어장치와, 상기 객차제어장치의 제어를 받아 구동하는 스피커(51), 객실모니터(52), 객실번호표시기(53), 노선안내 표시기, CCTV CAM, 비상인터폰 등(이하 '출력장치(50)')으로 구성된다. 즉, 상기 통신제어시스템은 운전사가 상기 중앙제어장치를 조작함으로써 객실(12)에 설치된 다양한 출력장치(50)의 동작을 제어할 수 있는 것이다.

계속해서, 본 발명에 따른 통신제어시스템에서 차량(10) 전반에 걸쳐 배선된 상기 통신라인은 링 형태를 이룬다. 즉, 도시한 바와 같이 상기 통신라인은 한 쌍의 통신라인이 일렬로 연결되면서 차량(10)을 따라 배선되되, 상기 한 쌍의 통신라인이 맨 앞 차량(10a)과 뒷 차량(10d)에서 서로 연결되면서 전체적으로는 링 형태를 이루도록 되는 것이다. 결국 상기 통신라인의 일 지점에서 상기 중앙제어장치가 데이터신호를 입력하면 상기 데이터신호는 상기 통신라인을 따라 이동하면서 모든 차량(10)으로 전달된다. 참고로, 상기 통신라인은 광케이블이 적용될 수 있다.

이렇게 배선된 상기 통신라인에는 차량(10)별 분기라인의 분기를 위해 허브형 스위치(40)가 상기 한 쌍의 통신라인에 각각 배치돼 연결된다. 여기서, 스위치(40)는 차량(10)별로 각각 배선된 상기 통신라인과 연결되도록 한 쌍이 구비되어서, 상기 통신라인으로부터 상기 분기라인을 분기한다. 본 발명에 따른 실시 예에서는 차량(10)별로 한 쌍의 스위치(40)를 배치해서 출력장치(50)가 객차제어장치를 통해 중앙제어장치의 데이터신호를 수신할 수 있도록 했으나, 스위치(40)는 한 쌍 이상이 차량(10)별로 배치되어서 상기 데이터신호를 수신하도록 할 수도 있다. 참고로, 상기 분기라인은 UTP 케이블 또는 디지털 I/O 케이블이 적용될 수 있다.

이상 설명한 링 형태의 통신라인을 기반으로 하는 본 발명에 따른 통신제어시스템의 각 구성을 도 2를 참조해 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 통신제어시스템의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 중앙제어장치, 객차제어장치 및 스위치의 구성을 도시한 블록도인 바, 이를 참조해 설명한다.

상기 중앙제어장치는 일반적으로 운전실(11)에 설치되어서 운전사가 조작할 수 있도록 된다. 본 발명에 따른 실시 예에서는 제1중앙제어장치(21)와 제2중앙제어장치(22)가 맨 앞 차량(10a)과 뒷 차량(10d) 내 운전실(11)에 각각 설치되어서, 유사시 다른 하나를 대체할 수 있도록 한다. 이를 위해 제1중앙제어장치(21)와 제2중앙제어장치(22)는 상호 간에 주기적인 모니터링을 진행할 수 있고, 이를 위한 통신은 M/S line 또는 RS-485을 매개로 이루어질 수 있다. 본 실시 예에서는 제1중앙제어장치(21)를 기준으로 본 발명에 따른 통신제어시스템의 동작모습을 설명한다.

일반적으로 제1중앙제어장치(21)는 동작제어를 위한 차량컴퓨터(TCMS)를 포함한다. 상기 차량컴퓨터(TCMS)는 운전실(11)에 설치돼 운전사에 의해 조작되고, 제1중앙제어장치(21)와 객차제어장치가 체크한 각 출력장치(50)들의 고장 유무에 대한 신호를 수신해서 운전사가 인지할 수 있도록 출력한다. 또한, 열차의 거리정보를 관제실로부터 무선통신으로 수신해서 제1중앙제어장치(21)의 CPU 허브보드(20b)와 객차제어장치의 컨트롤 보드로 전달한다. 참고로, 차량컴퓨터(TCMS)는 열차의 거리정보를 객차제어장치로 전달하기 위해서 시리얼 인터페이스를 매개로 상기 객차제어장치와 직접 연결될 수 있다.

제1중앙제어장치(21)는 네트워크를 감지할 수 있는 NMS(Network Management System)의 기능을 갖추므로, 전체 네트워크의 주기적인 관리 감시 및 객차제어장치들의 동작 감시를 총괄한다.

한편, 스위치(40)별로 연결된 출력장치(50)는 고유한 IP가 설정되고 제1중앙제어장치(21)는 상기 IP별로 출력장치(50)를 식별하므로, 제1중앙제어장치(21)에서의 출력장치(50)별 제어가 가능하다.

참고로, 제1중앙제어장치(21)는 파워모듈(20a), CPU 허브보드(20b), 동영상모듈(20c), 차량방송모듈(20d), 무선통신모듈(20e)로 구성된다.

상기 파워모듈(20a)은 제1중앙제어장치(21)에 안정적인 전원을 공급하는 장치이다.

상기 CPU 허브보드(20b)는 상기 동영상모듈(20c)의 영상 데이터와 차량 방송 장치의 음성 및 방송 데이터를 광신호 등과 같은 네트워크 전달 매체에 해당하는 신호로 변환하며, 객차제어장치와 연결되어 있는 주변장치들의 수집데이터를 분석하고, 네트워크에 연결된 객차제어장치들을 실시간으로 모니터링하여 고장 유무를 체크한다, 또한 차량컴퓨터(TCMS)와 주기적으로 시리얼 통신을 하여 거리정보를 수신하고 현재의 위치 및 정차역에 대한 정보를 획득해서 행선 안내에 필요한 정보를 생성한다. 여기서, 상기 거리정보라 함은 차량컴퓨터(TCMS)에서 측정된 실시간의 정차역에 대한 정보를 말하는 것으로, 정차역명, 환승 유무, 다음 정차역까지 남은 시간, 거리, 이동방향 등의 데이터들이다.

상기 동영상모듈(20c)는 객실에서 재생될 모든 동영상 데이터를 저장하고 있어, 저장된 상기의 동영상 데이터가 스케줄러를 통하여 스케줄에 맞게 설정됨에 따라 원하는 구간에서 해당 동영상 데이터가 상기 객차제어장치로 전송되어 각 객실의 객실모니터(52)로 재생되도록 한다. 참고로, 객실모니터(52)에는 TFT-LCD가 실시될 수 있을 것이다.

상기 차량방송모듈(20d)은 열차의 정차역 및 종착역, 광고 등에 대한 음성 및 방송에 대한 데이터를 저장하고 있으며, 상기 데이터를 상기 객차제어장치로 전송할 때는 MP3 음원 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 펄스 부호 변조 방식으로 전송하는 기능을 갖는다.

상기 객차제어장치는 제1중앙제어장치(21)로부터 전송된 데이터신호를 처리해서 재생시키는 것으로서, 이를 위해 다양한 종류의 출력장치(50)가 연결된다. 여기서, 상기 객차제어장치는 한 쌍의 스위치(40)에 상응하게 차량(10)별로 한 쌍이 구성되며, 이를 위해 본 발명에 따른 실시 예에서는 제1객차제어장치(31)와 제2객차제어장치(32)를 제시한다. 제1객차제어장치(31)와 제2객차제어장치(32)는 도시한 바와 같이 스위치1(41)과 스위치8(48)에 각각 연결되므로, 상기 통신라인을 통해 제1중앙제어장치(21)로부터 전송된 데이터신호는 스위치1(41)을 통해 제1객차제어장치(31)로 전달되고, 스위치8(48)을 통해 제2객차제어장치(32)로 전달된다.

참고로, 상기 객차제어장치는 제1중앙제어장치(21)로부터 전송된 데이터신호 중 동영상 데이터 및 행선안내신호, 차량 방송 데이터를 분류하여 필요한 부분별로 각각의 기능을 표출 및 재생하도록, 컨트롤보드(30a), 클라이언트PC(30b), 분배모듈(30c), 차량방송처리모듈(30d)로 구성된다.

상기 컨트롤보드(30a)는 UTP케이블을 통해 스위치(40)와 직접 연결되며, 차량컴퓨터(TCMS)와 시리얼 인터페이스를 통해 데이터신호를 수신한다. 상기 컨트롤보드(30a)는 이와 연결된 출력장치(50, 50')들의 네트워크 상태를 주기적으로 확인하기 위해 이들 간의 연결신호 및 응답신호를 실시간으로 체크함으로써 고장 유무를 판별한다. 앞서 언급한 바와 같이 출력장치(50, 50')별로 IP 주소가 설정되므로, 고장 확인시 해당 IP를 확인해서 이를 제1중앙제어장치(21)로 전달한다. 또한 컨트롤 보드는 제1중앙제어장치(21)에서 전송한 영상 데이터 및 행선 안내 데이터, 차량 방송 데이터 등에 대한 데이터신호를 수신해서 각각의 해당 재생장치로 전달한다.

상기 클라이언트PC(30b)는 상기 CPU 허브보드(20b)에서 디지털로 압축되어 상기 컨트롤보드(30a)를 통해 전송된 뉴스, 속보, 비상 사태 등의 영상 데이터를 상기 고화질의 동영상으로 디스플레이되도록 처리하는 것으로, 디지털 압축된 데이터를 객실모니터(52)에서 활성화할 수 있는 RGB 데이터로 디코딩하여 분배모듈(30c)로 전송한다. 또한, 상기 클라이언트PC(30b)는 상기 동영상모듈(20c)로부터 영상 데이터 및 행선 안내에 필요한 자막정보를 전송받아 동영상 재생과 함께 그 하단에 행선 안내 정보를 자막으로 표시하도록 한다.

상기 분배모듈(30c)은 상기 클라이언트 PC에서 변환된 RGB 데이터를 복수 개의 객실모니터로 분배해 전송한다.

상기 차량방송처리모듈(30d)은 상기 차량방송모듈(20d)에서 음성과 방송에 대한 음원 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 펄스 부호 변조 방식으로 전송된 데이터를 수신함으로써, D/A 컨버터(미도시함)를 이용하여 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환한 후 스피커(51)를 통하여 고음질의 방송을 내보내는 기능을 한다.

이상 설명한 구성을 이루는 중앙제어장치(차량컴퓨터 포함)와 객차제어장치의 시리얼 통신 구성은 RS-232, RS-485, RS-422, CAN (Controller Area Network), LON(LON - WORK), TCN(Train Control Network) 등의 방식을 포함하는 직렬연결 통신 방식을 이루고, 이를 이용해 해당 데이터신호의 통신이 이루어진다.

이외에도 중앙제어장치와 객차제어장치는 시리얼 통신뿐만 아니라 이더넷 네트워크 통신도 적용될 수 있다.

스위치(40)는 스위칭모듈(40a)과 클록모듈(40b)을 포함한다.

스위칭모듈(40a)은 제1중앙제어장치(21)로부터 전송된 데이터신호를 일방향으로 포워딩하거나 블로킹하고, 상기 데이터신호를 분기라인으로 분기해 통신하도록 하는 허브기능을 수행한다. 결국, 제1중앙제어장치(21)로부터 전송된 데이터신호는 링 형태로 배선된 통신라인을 따라 이동하면서 차량(10)별로 설치된 스위치(40)에서 해당 IP의 출력장치(50, 50')로 전송되고, 블로킹 지점에서는 더 이상의 이동이 제한되면서 회로내 신호의 loop 발생을 방지한다.

계속해서, 스위칭모듈(40a)은 다른 스위치들과 통신을 유지 및 확인하면서 스위치의 통신 이상 여부를 확인하고, 임의의 스위치에서 통신 상태의 이상이 확인되면 블로킹 지점을 조정함은 물론 데이터신호의 이동방향을 변환시켜서 상기 데이터신호가 출력장치(50, 50')에 정상적으로 전송될 수 있도록 한다. 참고로, 스위치(40)들이 상호 간의 통신을 유지하기 위해서는 식별을 위한 주소가 설정되어야 하며, 상기 주소 설정을 위해 MAC Address 기술이 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스위칭모듈(40a)은 스위치(40) 이상으로 상기 데이터신호의 전달이 제한될 경우 서로 이웃하는 스위치(40) 간의 연결 상태를 변경해서 상기 데이터신호가 문제가 된 스위치(40)를 지나 이웃하는 스위치로 전달될 수 있도록 한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 전기를 구동원으로 하는 스위치(40)는 단전 또는 스위치(40) 자체의 문제 발생으로 그 동작을 멈출 수 있고, 이 경우 상기 데이터신호는 해당 스위치(40)와 연결된 출력장치(50, 50')에는 물론 이웃하는 스위치로도 전달되지 못하는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해소하기 위해 서로 이웃하는 스위치(40)는 상기 통신라인을 따라 직렬 형태로 연결되도록 상기 통신라인이 연결되는 WAN PORT의 입력포트와 출력포트를 포함하고, 이와 더불어 상기 입력포트와 출력포트를 선택적으로 통전시키는 릴레이 스위치를 더 포함한다. 상기 릴레이 스위치는 상기 입력포트와 출력포트를 스위칭모듈(40a)을 기준으로 바이패스 구조로 연결하는 하드와이어(HARD WIRE)를 포함하는데, 상기 릴레이 스위치는 스위칭모듈(40a) 내 통전 상태를 감지해서 단전 감지시 상기 하드와이어를 제어해 상기 입력포트와 출력포트가 서로 연결되도록 제어한다. 결국, 상기 통신라인을 통해 입력포트로 유입된 상기 데이터신호는 상기 하드와이어를 통해 출력포트로 바로 이송된 후 외부 통신라인으로 유출된다. 참고로, 상기 하드와이어는 스위칭모듈(40a)이 정상 구동시에는 상기 입력포트와 출력포트를 연결하지 않고, 전술한 바와 같이 스위칭모듈(40a)에 문제 발생시에만 상기 입력포트와 출력포트를 전기적으로 연결하도록 구성된다.

결국, 상기 릴레이 스위치의 동작을 통해 상기 데이터신호는 문제가 발생한 스위치모듈(40a)을 거치지 않고 바이패스 되어 이웃하는 스위치로 정상 전달되고, 이를 통해 데이터신호에 대한 전술한 릴레이가 연속적으로 이루어질 수 있다.

클록모듈(40b)은 링 형태의 통신라인을 따라 흐르는 데이터신호가 시간차를 두고 출력장치(50, 50')에 전송됨으로써 발생하는 최종 출력물의 출력 시간차를 방지하기 위한 것으로서, 데이터신호의 수신시간을 고려해서 출력장치(50, 50')의 동작시점을 동기화한다. 즉, 클록모듈(40b)은 모든 스위치(40)가 데이터신호를 수신하는 시간을 미리 확인해 설정하고, 이렇게 설정한 상기 시간을 기준으로 스위치별 상기 데이터신호의 수신 시간을 프로토콜(AVB: IEEE 802.1)을 통해 확인해서, 출력장치(50, 50')가 상기 데이터신호를 동시에 출력할 수 있도록 출력장치(50, 50')를 동기화하는 것이다. 결국, 객차제어장치의 제어를 받은 해당 출력장치(50, 50')는 연결된 스위치(40)에 구분없이 동시에 데이터신호를 출력하면서 차량 간 음성, 문자 또는 영상 출력 오차를 줄일 수 있다.

이하에서는 전술한 구성을 이루는 본 발명에 따른 통신제어시스템이 유사시 데이터신호의 전송 경로를 변환해 전송하는 과정을 순차 설명한다.

(1) 블로킹 지점 설정단계

링 형태로 통신라인이 연결된 다수의 스위치(40)는 전술한 바와 같이 상호 간의 통신을 유지하며, 스위치(40)는 설정된 주소로서 식별될 수 있다.

중앙제어장치로부터 전송된 데이터신호는 상기 통신라인을 따라 흐르므로, 상기 데이터신호의 무한회전에 의한 충돌을 방지하기 위해 스위치(40)들 중 하나의 스위치가 상기 데이터신호에 대한 블로킹을 설정한다.

본 발명에 따른 실시 예에서는 MAC address를 기준으로 우선 순위가 높은 포트인 스위치가 블로킹 대상으로 설정되는데, 해당 스위치는 도시한 바와 같이 제1중앙제어장치(21)의 데이터신호를 최초로 수신하는 스위치인 스위치8(48)과 인접한 스위치1(41)과 스위치7(47)이다. 본 실시 예에서는 스위치7(47)이 블로킹 지점이 되도록 했다. 결국, 중앙제어장치로부터 전송된 데이터신호는 스위치8(48)을 시점으로 통신라인을 따라 시계방향으로 흐르면서 각 스위치와 통신하고, 최종적으로 스위치7(47)에서 블로킹된다.

(2) 데이터신호 처리단계

제1중앙제어장치(21)로부터 전송된 데이터신호는 허브형 스위치(40)에서 분기라인으로 유입된 후 해당하는 IP의 출력장치(50, 50')로 전송된다. 이때 해당 데이터신호는 객차제어장치에서 우선 가공 처리된 후 출력장치(50, 50')로 전달되고, 출력장치(50, 50')는 가공 처리된 데이터신호를 승객이 인지할 수 있도록 최종 출력한다. 객차제어장치와 출력장치(50, 50')에 대한 예시와 연동에 대한 설명은 전술한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략한다.

(3) 통신상태 확인단계

스위치(40)의 스위치모듈(40a)은 다른 스위치와 통신을 유지하면서 통신상태의 이상 여부를 확인한다. 본 발명에 따른 실시 예에서는 이웃하는 스위치에 일정주기로 신호를 교환해서, 상대 스위치로부터 답신 등의 리액션이 없는 경우 통신상태에 이상이 있는 것으로 확인한다.

(4) 통신 복구단계

상기 통신상태 확인단계에서 통신상태에 문제가 있는 구간이 확인되면, 해당하는 스위치는 기존 블로킹을 해제하도록 한 후 자신을 블로킹 지점으로 설정한다.

일 예를 들어 설명하면, 스위치2(42)와 스위치3(43)이 상호 간 통신상태를 체크하다가 스위치2(42)가 스위치3(43)의 이상 여부를 확인할 경우, 스위치2(42)는 기존 블로킹 지점인 스위치7(47)이 블로킹 모드를 해제하도록 하고 자신을 블로킹 모드로 설정한다. 블로킹 모드인 스위치7(47)은 스위치2(42)의 블로킹 모드 설정을 확인하고 자신을 포워딩 모드로 전환한다. 즉, 스위칭모듈(40a)은 다른 스위치와 실시간으로 통신하면서 블로킹 모드로의 설정을 확인하면 자신의 블로킹 모드를 포워딩 모드로 전환해서 링 형태의 통신라인이 정상적인 통신상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

결국 제1중앙제어장치(21)에서 전송된 데이터신호는 스위치8(48), 스위치1(41) 및 스위치2(42)로 이동한 후 블로킹되고, 또한 스위치7(47)을 시점으로 반시계 방향으로 이동한 후 문제가 발생한 스위치3(43)까지 전송된 후 정지된다. 즉, 본 발명에 따른 통신제어시스템은 스위치2(42)와 스위치3(43) 구간 등과 같이 특정 구간에서 통신상태에 문제가 발생하더라도 블로킹 지점의 조정을 통해 통신상태를 정상화할 수 있는 것이다. 또한 한 쌍의 허브용 스위치를 평상시는 물론 유사시에도 계속 활용할 수 있으므로, 구성의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 따른 통신제어시스템은 제1중앙제어장치(21)를 대체하기 위한 제2중앙제어장치(22)를 포함할 수 있다.

제2중앙제어장치(22)는 제1중앙제어장치(21)와 주기적인 모니터링을 진행할 수 있고, 이를 위한 통신은 이더넷 네트워크, M/S line 또는 RS-485을 매개로 이루어질 수 있다.

한편, 이러한 상호 간의 주기적인 모니터링 중 제1중앙제어장치(21)에 이상이 발생할 경우 출력장치(50, 50')에 대한 제어는 제2중앙제어장치(22)가 전담한다. 이때 스위치(40)의 블로킹 지점은 새롭게 설정될 수도 있고, 기존 블로킹 지점을 유지할 수도 있다.

참고로, 중앙제어장치가 제2중앙제어장치(22)로 변경되고, 블로킹 지점이 새로 설정되며, 블로킹 지점 설정 기준이 전술한 바와 같이 데이터신호 수신에 대한 우선 순위로 이루어진다고 할 때, 새롭게 설정된 블로킹 지점은 스위치3(43) 또는 스위치5(45)가 될 것이다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10; 차량 11; 운전실 12; 객실
21; 제1중앙제어장치 22; 제2중앙제어장치 31; 제1객실제어장치
32; 제2객실제어장치 40; 스위치 50, 50'; 출력장치

Claims (7)

1. 차량 내 출력장치 제어를 위한 데이터신호를 전송하는 제1중앙제어장치;
   일렬로 연결된 다수의 상기 차량을 따라 링 형태로 배선되며, 상기 데이터신호가 통신하는 통신라인;
   상기 통신라인으로부터 분기라인을 인출시키는 허브기능을 수행하고, 다른 스위치와 통신해서 상호 간 통신상태를 확인하며, 확인된 통신상태에 따라 상기 데이터신호에 대한 포워딩 또는 블로킹을 제어하는 스위칭모듈을 구비한 다수의 스위치; 및
   상기 분기라인을 통해 수신한 상기 데이터신호를 처리해서 상기 출력장치로 전달하는 객차제어장치;를 포함하되,
   상기 스위칭모듈은 다른 스위치의 블로킹 모드 전환을 확인하면, 자신의 블로킹 모드를 포워딩 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 열차의 통신제어시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스위칭모듈은 이웃하는 스위치와 일정주기로 신호를 교환하면서 답신 여부를 체크해 통신상태를 확인하고, 상기 답신 미수신시 통신상태 이상으로 간주하고 자신의 포워딩 모드를 블로킹 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 열차의 통신제어시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 스위치는 상기 차량별로 한 쌍이 구성되되, 상기 한 쌍을 구성하는 각 스위치가 상기 차량에서 상기 통신라인의 다른 배선에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 열차의 통신제어시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는
   상기 데이터신호의 수신시간을 확인하고 모든 스위치가 데이터신호를 수신하는 설정된 시간에 맞춰 상기 출력장치를 동기화하는 클록모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 통신제어시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1중앙제어장치를 모니터링하고, 상기 제1중앙제어장치를 대신해 상기 데이터신호를 전송하도록 상기 통신라인과 연결되는 제2중앙제어장치;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 통신제어시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는
   상기 통신라인을 따라 상기 스위치가 직렬로 연결되도록, 상기 통신라인이 연결되는 입력포트와 출력포트; 및
   상기 스위치의 통전 상태를 감지하고, 상기 감지 결과에 따라 상기 입력포트와 출력포트 간의 전기적인 연결을 제어하는 릴레이 스위치;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 통신제어시스템.

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