KR101548582B1 - 열차의 판토그래프 제어회로 - Google Patents

열차의 판토그래프 제어회로 Download PDF

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KR101548582B1
KR101548582B1 KR1020140113827A KR20140113827A KR101548582B1 KR 101548582 B1 KR101548582 B1 KR 101548582B1 KR 1020140113827 A KR1020140113827 A KR 1020140113827A KR 20140113827 A KR20140113827 A KR 20140113827A KR 101548582 B1 KR101548582 B1 KR 101548582B1
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relay
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구자경
최재성
조규수
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현대로템 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/24—Pantographs

Abstract

본 발명은 열차의 판토그래프 제어회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열차의 운행 방향에 따라 판토그래프를 균등하게 사용할 수 있도록 하는 제어회로에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 열차의 판토그래프 제어회로는 DC 전원 라인에 병렬 연결된 2개의 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a) 후단에 판토그래프 트립계전기 b접점(PANTRb)과 비상접지스위치(EGS)가 차례로 연결되고, 상기 비상접지스위치(EGS)에서 분기되어 각각 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a)을 통해 판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV1,PANMV2)가 연결되며, 상기 DC 전원 라인에 판토그래프 트립계전기 a접접(PANTRa)이 연결되고 그 판토그래프 트립계전기 a접점(PANTRa)에서 분기되어 각각 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)가 연결되되,
상기 DC 전원 라인에 판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR2a,PANPSR1a)이 각각 별도로 연결되어 상기 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)의 앞단에 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

열차의 판토그래프 제어회로 {Control circuit for pantograph of train}
본 발명은 열차의 판토그래프 제어회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열차의 운행 방향에 따라 판토그래프를 균등하게 사용할 수 있도록 하는 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로 열차의 판토그래프는 전차선(電車線, CATENARY)에 흐르는 전기를 집전(集電)하여 주변압기를 통해 열차 각부에 전원을 공급하는 집전장치(集電裝置)로 열차 지붕 위에 설치된다.
이와 같은 판토그래프의 종래 상승 및 하강 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
판토그래프 상승 동작을 도 1과 도 2를 참조하면, 운전자가 운전실에 구비된 판토그래프 상승스위치를 조작하는 경우 판토그래프 상승제어계전기 a접점(PANURa)이 클로즈되기 때문에, 판토그래프 상승제어계전기 a접점(PANURa)을 통해 판토그래프 마그네틱밸브(PANMV)로 동작 전류가 공급되어, 판토그래프 마그네틱밸브(PANMV)의 동작으로 판토그래프 라인으로 공기가 공급되고 판토그래프가 정상적으로 상승한다.
판토그래프 하강 동작을 도 1과 3h을 참조하면, 운전자가 운전실에 구비된 판토그래프 하강스위치를 조작하는 경우 판토그래프 하강제어계전기 a접점(PANDRa)이 클로즈되기 때문에, 판토그래프 하강제어계전기 a접점(PANDRa)을 통해 판토그래프 마그네틱밸브(PANMV)로 동작 전류가 공급되기 되어, 판토그래프 마그네틱밸브(PANMV)의 동작으로 인해 판토그래프 라인으로부터 공기가 배출되고 판토그래프가 정상적으로 하강한다.
이러한 상승 및 하강 동작을 하는 판토그래프는 열차 편성 중 한 차량의 지붕 위에 2개 이상 설치되어 있는 경우가 발생하는데, 이때 기존 제어 방식을 운전자가 임의로 판토그래프를 선택하여 영업 운전을 하게 된다.
이 경우 운전자가 임의로 선택하는 판토그래프만 사용률이 높아져 그 수명이 같은 차량의 선택되지 않는 판토그래프보다 상대적으로 단축되고 그만큼 정비하는 횟수가 늘어날 수밖에 없고 주기적인 유지 보수가 필요하여 유지 보수 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
공개번호 특2000-0045994호(공개일자 2000년07월25일) 등록번호 제10-1267420호(등록일자 2013년05월20일)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열차의 운행 방향에 따라 판토그래프를 균등하게 사용할 수 있도록 함으로써 판토그래프의 수명을 향상시키고 유지 보수의 주기가 늘어나 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 열차의 판토그래프 제어회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열차의 판토그래프 제어회로는, DC 전원 라인에 병렬 연결된 2개의 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a) 후단에 판토그래프 트립계전기 b접점(PANTRb)과 비상접지스위치(EGS)가 차례로 연결되고, 상기 비상접지스위치(EGS)에서 분기되어 각각 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a)을 통해 판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV1,PANMV2)가 연결되며, 상기 DC 전원 라인에 판토그래프 트립계전기 a접접(PANTRa)이 연결되고 그 판토그래프 트립계전기 a접점(PANTRa)에서 분기되어 각각 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)가 연결되되,
상기 DC 전원 라인에 판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR2a,PANPSR1a)이 각각 별도로 연결되어 상기 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)의 앞 단에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비상접지스위치(EGS)에서 분기된 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a)과 판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV1,PANMV2) 사이에 판토그래프 격리계전기 b접점(PIR1b,PIR2b)이 더 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 판토그래프 트립계전기 a접점(PANTRa)에서 분기된 각각 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)의 앞 단에 다이오드(D2,D3)가 더 연결되어, 상기 판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR2a,PANPSR1a)이 다이오드(D2,D3)와 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2) 사이에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 판토그래프 모드선택스위치(PANMS)는 판토그래프 선택스위치1,2(PANSS1,PANSS2)에 연결되어 인통선을 통해 다른 차량의 제1,2판토그래프 유닛1(PANTO1 UNIT1,PANTO2 UNIT1) 및 제1,2판토그래프 유닛2(PANTO1 UNIT2,PANTO2 UNIT2)에 연결되되, 판토그래프 선택스위치1(PANSS1)의 판토그래프 1접점은 제1판토그래프 선택계전기(PANSR1)에, 판토그래프 선택스위치1(PANSS1)의 판토그래프 2접점은 제2판토그래프 선택계전기(PANSR2)에 더 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1,2판토그래프 선택계전기(PANSR1,PANSR2)는 운전실의 조작에 따라 어느 하나의 운전실이 열차운행을 위한 운전실로 선택되는 경우 열차 진행 방향에 가까운 판토그래프를 선택할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제1,2판토그래프 선택계전기(PANSR1,PANSR2)는 열차 무결성 모니터링 시스템(TIMS)의 모니터에 연결되어 판토그래프 선택스위치(PANSS1,PANSS2)가 고장인 경우 TIMS 모니터를 통해 판토그래프를 선택할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 열차의 운행 방향에 따라 판토그래프를 균등하게 사용할 수 있도록 함으로써 판토그래프의 수명을 향상시키고 유지 보수의 주기가 늘어나 유지 보수 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 종래 판토그래프 제어회로의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 회로에서 판토그래프의 상승 및 하강 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 판토그래프 제어회로의 개략도이다.
도 5는 도 4의 제어회로를 동작시키기 위한 판토그래프 선택계전기의 연결 구성도이다.
도 6 및 도 7은 도 4의 회로에서 판토그래프의 상승 및 하강 동작을 설명하기 위한 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 4는 본 발명의 실시예에 따른 판토그래프 제어 회로의 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 예를 들어 DC 110V 라인에 병렬 연결된 2개의 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a) 후단에 판토그래프 트립계전기 b접점(PANTRb)과 다이오드(D1) 및 비상접지스위치(EGS)가 차례로 연결되고, 상기 비상접지스위치(EGS)에서 분기되어 각각 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a)과 판토그래프 격리계전기 b접점(PIR1b,PIR2b)을 통해 판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV1,PANMV2)가 연결된다.
또한, 상기 DC 110V 라인에 판토그래프 트립계전기 a접접(PANTRa)이 연결되고 그 판토그래프 트립계전기 a접점(PANTRa) 후단에서 분기되어 각각 다이오드(D1,D2)를 통해 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)가 연결된다.
또한, 상기 DC 110V 라인에 판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR2a,PANPSR1a)이 각각 연결되어 상기 다이오드(D2,D3)와 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2) 사이에 연결된다.
이때 제2판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR2a)은 제1판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1)에 연결되고, 제1판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR1a)은 제2판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP2)에 연결된다.
여기서 판토그래프 선택계전기(PANSR1,PANSR2)는 운전실의 조작에 따라 어느 하나의 운전실이 열차운행을 위한 운전실로 선택되는 경우 열차 진행 방향에 가까운 판토그래프를 선택할 수 있도록 구성되어 예를 들어, 도면에서 열차의 좌측 운전실이 선택되는 경우 제1판토그래프 선택계전기(PANSR1)가 여자되고, 우측 운전실이 선택되는 경우 제2판토그래프 선택계전기(PANSR2)가 여자된다.
또한, 판토그래프 선택계전기(PANSR1,PANSR2)는 수동 모드에서 운전실에 있는 판토그래프 선택스위치 조작에 의해 여자된다.
또한, 비상접지스위치(EGS)는 열차를 급히 정차시키고자 할 경우 이를 취급하면 전차선을 단전시켜 열차를 비상정차시킬 수 있도록 한다.
또한, 판토그래프 격리계전기(PIR1,PIR2)는 운전실에 있는 판토그래프 격리버튼 조작에 의해 여자되고 이에 의해 판토그래프 격리계전기 b접점이 오픈된다.
이에 의해 예를 들어 사용중인 제1판토그래프에 문제가 발생할 경우 제1판토그래프를 격리(Isolation)시켜 문제가 발생한 제1판토그래프의 구동을 미리 방지하고 운전자가 임의로 정상적인 제2판토그래프를 판토그래프 선택스위치를 사용하여 선택할 수 있다.
판토그래프 트립계전기(PANTR)는 운전실에서 판토그래프 하강 버튼을 조작하는 경우 여자된다.
판토그래프 압력스위치계전기(PANPSR1,PANPSR2)는 판토그래프 압력스위치에 의해 제어되는 것으로, 예를 들어 제1판토그래프가 상승한 후 열차의 진행 방향이 바뀌어 제2판토그래프가 상승하는 경우 제2판토그래프가 완전 상승하면 제2판토그래프 압력스위치가 클로즈되고, 이에 의해 제2판토그래프 압력스위치계전기(PANPSR2)가 여자된다.
도 5는 도 4의 제어회로를 동작시키기 위한 판토그래프 선택계전기의 연결 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, DM 카의 판토그래프 모드선택스위치(PANMS)는 판토그래프 선택스위치1,2(PANSS1,PANSS2)에 연결되어 인통선을 통해 T 카의 제1,2판토그래프 유닛1(PANTO1 UNIT1,PANTO2 UNIT1) 및 제1,2판토그래프 유닛2(PANTO1 UNIT2,PANTO2 UNIT2)에 연결되되, 이중 판토그래프 선택스위치1(PANSS1)의 판토그래프 1접점은 제1판토그래프 선택계전기(PANSR1)와 제1판토그래프 압력스위치계전기 b접점(PANPSR1b)에 연결되고, 판토그래프 선택스위치1(PANSR1)의 판토그래프 2접점은 제2판토그래프 선택계전기(PANSR2)와 제2판토그래프 압력스위치계전기 b접점(PANSR2b)에 연결된다.
또한, 상기 제1판토그래프 선택계전기(PANSR1)와 제2판토그래프 선택계전기(PANSR2)는 열차 무결성 모니터링 시스템(TIMS; Train Integrity Monitoring System)의 모니터(LU)에 다이오드를 통해 연결되어 판토그래프 선택스위치(PANSS1)가 고장인 경우 TIMS LU를 통해 판토그래프를 선택할 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 4의 회로에서 판토그래프의 상승 및 하강 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 나타낸 판토그래프 모드선택스위치(PANMS)를 자동(Auto) 모드의 위치에 세팅되고 운전실의 조작에 의해 예를 들어 좌측 운전실이 선택된 경우, 또는 수동 모드의 위치에 세팅되고 판토그래프 선택스위치1(PANSS1)이 판토그래프 1접점에 연결되는 경우, 제1판토그래프 선택계전기(PANSR1)가 여자된다.
이에 의해 도 6에 나타낸 제1판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a)이 클로즈되면서, 제1판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a), 판토그래프 트립계전기 b접점(PANTRb), 다이오드(D1), 비상접지스위치(EGS) 및 제1판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a)을 통해 제1판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV1)에 동작 전류가 공급되어, 제1판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV1)의 동작으로 판토그래프 라인으로 공기가 공급되고 제1판토그래프가 상승한다.
다음 열차의 진행 방향이 반대가 되면 예를 들어 우측 운전실이 선택된 경우T 카의 제2판토그래프 유닛1(PANTO2 UNIT1)을 통해 전원이 공급되어 제2판토그래프 선택계전기(PANSR2)가 여자된다.
이에 의해 도 7에 나타낸 제2판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR2a)이 클로즈되면서, 제2판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR2a), 판토그래프 트립계전기 b접점(PANTRb), 다이오드(D1), 비상접지스위치(EGS1) 및 제2판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR2a)을 통해 제2판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV2)에 동작 전류가 공급되어, 제2판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV2)의 동작으로 판토그래프 라인으로 공기가 공급되고 제2판토그래프가 상승한다(① 참조).
제2판토그래프가 완전히 상승하게 되면 제2판토그래프 압력스위치가 클로즈되면서 제2판토그래프 압력스위치계전기(PANPSR2)가 여자되고 이에 의해 제2판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR2a)은 클로즈되면서 제1판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1)에 동작 전류가 공급되어, 제1판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1)의 동작으로 판토그래프 라인으로 공기가 배출되고 제1판토그래프가 하강한다(② 참조).
이와 같이 두 개의 판토그래프를 동시에 상승/하강하지 않는 이유는 판토그래프가 상승/하강을 동시에 할 경우 판토그래프와 가선 간에 스파크가 발생할 우려가 있기 때문이다.
한편, 수동 모드에서 판토그래프 선택스위치(PANSS1,PANSS2)의 물리적 결함이 발생할 경우 운전자는 차량용 모니터링 장치인 TIMS의 모니터를 사용하여 판토그래프를 선택할 수 있다.
이 기능은 수동 모드에서 판토그래프 선택스위치(PANSS1,PANSS2)를 사용할 경우와 같은 로직으로 동작하며, 이 기능을 통해 판토그래프의 문제 발생 및 수동 모드에서 판토그래프 선택스위치의 고장에도 계속 영업 운전을 할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 자동 모드에서 열차의 진행 방향에 따라 사용되는 판토그래프의 위치가 자동으로 변경됨에 따라 판토그래프의 주기적인 유지 보수 기간을 증가시킴으로써, 판토그래프의 유지 보수 비용을 절감할 수 있고, 전반적인 판토그래프의 사용에 따라 동작 성능에 대한 주기적인 확인이 육안으로 확인 가능하다.
또한, 고장이 발생한 판토그래프를 동작하지 못하도록 제어하고 정상적인 판토그래프를 선택해서 계속적인 영업 운전을 할 수 있게 하여 영업 운전에 발생할 문제점에 대해 미리 예방함으로써 추가적인 비용 문제를 사전에 방지할 수 있다.
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.
PANMS: 판토그래프 모드 선택스위치
PANMV: 판토그래프 상승 마그네틱밸브
PANPSR: 판토그래프 압력스위치계전기
PANSR: 판토그래프 선택계전기
PANSS: 판토그래프 선택스위치
PANTR: 판토그래프 트립계전기
PIR: 판토그래프 하강 마그네틱밸브

Claims (6)

  1. DC 전원 라인에 병렬 연결된 2개의 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a) 후단에 판토그래프 트립계전기 b접점(PANTRb)과 비상접지스위치(EGS)가 차례로 연결되고, 상기 비상접지스위치(EGS)에서 분기되어 각각 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a)을 통해 판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV1,PANMV2)가 연결되며, 상기 DC 전원 라인에 판토그래프 트립계전기 a접접(PANTRa)이 연결되고 그 판토그래프 트립계전기 a접점(PANTRa)에서 분기되어 각각 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)가 연결되되,
    상기 DC 전원 라인에 판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR2a,PANPSR1a)이 각각 별도로 연결되어 상기 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)의 앞단에 연결되는 열차의 판토그래프 제어회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비상접지스위치(EGS)에서 분기된 판토그래프 선택계전기 a접점(PANSR1a,PANSR2a)과 판토그래프 상승 마그네틱밸브(PANMV1,PANMV2) 사이에 판토그래프 격리계전기 b접점(PIR1b,PIR2b)이 더 연결되는 열차의 판토그래프 제어회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판토그래프 트립계전기 a접점(PANTRa)에서 분기된 각각 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2)의 앞단에 다이오드(D2,D3)가 더 연결되어, 상기 판토그래프 압력스위치계전기 a접점(PANPSR2a,PANPSR1a)이 다이오드(D2,D3)와 판토그래프 하강 마그네틱밸브(TRIP1,TRIP2) 사이에 연결되는 열차의 판토그래프 제어회로.
  4. 제1항에 있어서,
    판토그래프 모드선택스위치(PANMS)는 판토그래프 선택스위치1,2(PANSS1,PANSS2)에 연결되어 인통선을 통해 다른 차량의 제1,2판토그래프 유닛1(PANTO1 UNIT1,PANTO2 UNIT1) 및 제1,2판토그래프 유닛2(PANTO1 UNIT2,PANTO2 UNIT2)에 연결되되, 판토그래프 선택스위치1(PANSS1)의 판토그래프 1접점은 제1판토그래프 선택계전기(PANSR1)에, 판토그래프 선택스위치1(PANSS1)의 판토그래프 2접점은 제2판토그래프 선택계전기(PANSR2)에 더 연결되는 열차의 판토그래프 제어회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1,2판토그래프 선택계전기(PANSR1,PANSR2)는 운전실의 조작에 따라 어느 하나의 운전실이 열차운행을 위한 운전실로 선택되는 경우 열차 진행 방향에 가까운 판토그래프를 선택할 수 있도록 구성되는 열차의 판토그래프 제어회로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1,2판토그래프 선택계전기(PANSR1,PANSR2)는 열차 무결성 모니터링 시스템(TIMS)의 모니터에 연결되어 판토그래프 선택스위치(PANSS1,PANSS2)가 고장인 경우 TIMS 모니터를 통해 판토그래프를 선택할 수 있는 열차의 판토그래프 제어회로.
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