KR102133138B1 - 모니터링부를 구비한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모니터링부를 구비한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상인 무접점 전자화 전기선로전환기 시스템은, 제어 계전부; 상기 제어 계전부의 명령에 따라 회전에 의한 동력을 발생시키는 전동기; 상기 전동기에 의한 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하는 전환부; 상기 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금 가능한 쇄정부; 상기 전환부 및 쇄정부 중 적어도 일부의 동작 정보를 센싱하는 센서부; 상기 센서부의 센싱 정보를 기초로 상기 전환부 및 상기 전환부의 동작을 제어하는 회로 제어부; 및 상기 회로 제어부로부터 정보를 수신하여 모니터링 하는 모니터링부;를 포함하고, 상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우, 상기 제어 계전부는 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어하고, 상기 전환부가 상기 전동기의 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하며, 상기 센서부가 상기 동력에 의한 상기 전환부의 동작을 센싱하고, 상기 회로 제어부는, 상기 전환부의 동작 센싱 정보를 기초로 상기 쇄정부가 상기 선로를 전환한 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금하도록 제어하며, 상기 모니터링부는, 상기 제어 계전부, 상기 전동기, 상기 전환부, 상기 쇄정부, 상기 센서부 및 상기 회로 제어부의 동작을 모니터링 할 수 있다.

Description

모니터링부를 구비한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템 {semiconductor switching system using monitoring department for electric point machine}

본 발명은 모니터링부를 구비한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템에 관한 것이다.

최근 철도가 산업에 차지하는 비중이 점진적으로 증가함에 따라 열차의 안전운행을 위하여 철도에서의 구성 요소 관리가 더욱 중요한 문제로 부각되고 있다.

특히, 철도의 구성 요소 중 하나인 선로전환기는 열차의 진행 방향을 안전하게 변경시키는 중요한 구성 요소로써, 선로전환기의 노후화로 인한 이상 상황과 발생고장은 열차의 운행지연의 작은 사고부터 탈선과 같은 대형 사고를 일으킬 수 있기 때문에 선로전환기의 고장을 조기에 예측하고 적절한 교체시기를 결정하는 것은 매우 중요하다.

선로전환기의 고장이 열차 탈선과 같은 대형 사고를 일으킬 수 있기 때문에 고장을 조기에 탐지하는 것이 매우 중요한 이슈이다.

예를 들어, 2000년부터 2010년까지의 신호 장치 고장현황에 따르면 선로전환기 고장은 447건의 철도 신호장치 고장빈도 중 119건으로 전체 신호장치 고장의 27%를 차지하였으며, 선로전환기의 유지 및 보수에는 많은 인력과 시간이 소요되는 문제점이 존재한다.

또한, 작업도중 부주의에 의한 사상사고가 종종 발생하며, 열차의 운행이 끝난 야간에 유지 및 보수 작업을 실시하는 어려움이 존재한다. 따라서 선로전환기의 고장을 예측하고 교체시기 여부를 자동으로 탐지하는 것은 매우 중요한 문제이다.

선로전환기의 고장 진단에는 많은 인력과 시간이 소요되며, 유지 및 보수 작업이 열차의 운행 시간이 끝난 야간에 진행되어 어려움이 존재한다. 또한, 선로전환기는 동작 기간(10년 이상)이나 전환 횟수(10만 번 이상) 등의 교체 지침에 따라 교체되며, 선로전환기가 설치된 주변 환경(날씨, 열차의 속도 등)에 따라 노후화 되는 정도가 다르기 때문에 교체 지침에 따라 선로전환기를 교체하는 것은 효율적이지 않다.

최근 선로전환기의 장애에 대하여 조기에 탐지하는 연구가 발표되고 있다. 예를 들어, 종래 문헌 "T. Asada, C. Roberts, and T. Koseki. (2013) An Algorithm for Improved Performance of Railway Condition Monitoring Equipment: Alternating-current Point Machine Case Study, Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 30(1), pp. 81-92."에서 Asada 등은 DWT(Discrete Wavelet Transform; 이산 웨이블릿 변환)와 SVM(Support Vector Machine; 서포트 벡터 머신)을 이용하여 선로전환기의 전류 데이터에 적용함으로써 선로전환기의 고장을 탐지하는 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 실제 전류 데이터가 아닌 실험실 환경에서 인위적으로 고장 상황을 발생시킨 전류 데이터를 이용하여 고장을 탐지한 한계가 있다.

반면, 종래 문헌 "M. Vileiniskis, R. Remenyte-Prescott, and D. Rama. (2015) A Fault Detection Method for Railway Point Systems, Journal of Rail and Rapid Transit, Online First."에서 Vileiniskis 등은 Uniform Scaling을 이용하여 선로전환기 전류 데이터에 적용함으로써 선로전환기의 고장을 탐지하는 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 본 연구에서는 Uniform Scaling을 이용하여 시계열 전류 데이터의 길이가 서로 다른 문제를 해결하는 방법으로 정상과 비정상은 분류하였지만, 전류 데이터의 패턴이 비선형적 차이가 발생했을 때정상과 비정상을 분류하지 못하는 한계가 있다.

또한, 종래 문헌 "H. Kim, J. Sa, Y. Chung, D. Park, and S. Yoon. (2016) Fault Diagnosis of Railway Point Machines using Dynamic Time Warping."에서 Kim 등은 선로전환기의 비정상 전류 패턴을 탐지하기 위해 DTW(Dynamic Time Warping; 동적 시간 워핑)를 이용하여 비정상 전류 패턴을 탐지하는 방법이 제안되었다. 본 문헌에서는 전류 데이터의 노후화로 인하여 발생되는 미묘한 차이에 대해서는 분류에 어려움이 있는 한계가 있다.

즉, 최근의 철도는 유지보수 인력감축에 따른 안전성 확보를 위해 전기선로전환기 원격 모니터링 시스템에 대한 요구사항이 증가되고 있다.

이때, 선로의 분기부에 설치되는 전기선로전환기는 장애발생시 열차운행지연 및 열차탈선사고를 유발하는 관리취약개소로 전기선로전환기의 실시간 상태 감시 및 예방점검이 중요하나 선로전환기의 정상상태 확인은 연동장치의 제어명령에 의해 선로전환기의 모터가 구동하고 분기기 전환동작 완료된 이후 회로제어기의 정위, 반위 표시 정보를 수신하여야 확인이 되므로 평상시 정상 동작을 확인하는데 제한이 있다.

또한, 선로전환기는 역구내의 선로 종단에 설치되어 유지보수자의 접근이 어려워 일상 육안점검, 월간 상세점검 등 유지보수 주기를 두고 제한적으로 점검하고 있어 실시간 열화상태, 기능저하를 점검할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

(1) 대한민국 특허청 공개특허 제2014-0029971호 (2) 대한민국 특허청 등록특허 제10-0885425호 (3) 대한민국 특허청 등록특허 제10-1709948호

본 발명은 모니터링부를 구비한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해, 선로전환기의 내부의 제어계전기, 회로제어기 및 모터구동 상태정보와 외부와의 연결배선에서 단선, 접촉불량을 실시간으로 점검하고 원격의 신호기계실에서 실시간으로 모니터링할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

본 발명은 선로전환기 내부의 회로제어기와 제어계전기를 스위칭 소자로 전환하고, SSR(Solid State Relay)을 사용하여 전자접점화 처리한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

본 발명은 기존의 회로제어기 및 제어계전기 제거 공간인 선로전환기 내부에 상기 구성을 설치하고, 외부 노이즈 및 서지 전압에 영향을 미치지 않도록 하며, LAN 을 이용하여 해당 선로전환기 정보(제어 및 표시 상태, 각종전원 전압, 전환회수 등)를 모니터링 할 수 있는 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 무접점 전자화 전기선로전환기 시스템은, 제어 계전부; 상기 제어 계전부의 명령에 따라 회전에 의한 동력을 발생시키는 전동기; 상기 전동기에 의한 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하는 전환부; 상기 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금 가능한 쇄정부; 상기 전환부 및 쇄정부 중 적어도 일부의 동작 정보를 센싱하는 센서부; 상기 센서부의 센싱 정보를 기초로 상기 전환부 및 상기 전환부의 동작을 제어하는 회로 제어부; 및 상기 회로 제어부로부터 정보를 수신하여 모니터링 하는 모니터링부;를 포함하고, 상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우, 상기 제어 계전부는 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어하고, 상기 전환부가 상기 전동기의 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하며, 상기 센서부가 상기 동력에 의한 상기 전환부의 동작을 센싱하고, 상기 회로 제어부는, 상기 전환부의 동작 센싱 정보를 기초로 상기 쇄정부가 상기 선로를 전환한 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금하도록 제어하며, 상기 모니터링부는, 상기 제어 계전부, 상기 전동기, 상기 전환부, 상기 쇄정부, 상기 센서부 및 상기 회로 제어부의 동작을 모니터링 할 수 있다.

또한, 상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우, 상기 제어 계전부는 상기 제어 계전부에 반위 정보 수신을 전달하고, 상기 회로 제어부는 상기 수신한 반위 정보에 대응하여 상기 제어 계전부로 상기 전동기의 동작 전원을 전달하며, 상기 제어 계전부는 상기 전달 받은 전동기의 동작 전원을 상기 전동기로 전달함으로써, 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 센서부는, 가동편의 움직임을 감지하는 광 센서 및 마그네틱 센서를 포함할 수 있다.

한편, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 양상인 전기선로전환기 시스템의 제어방법은, 제어 계전부의 명령에 따라 전동기가 회전에 의한 동력을 발생시키는 제 1 단계; 전환부가 상기 전동기에 의한 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하는 제 2 단계; 쇄정부가 상기 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금하는 제 3 단계; 센서부가 상기 전환부 및 쇄정부 중 적어도 일부의 동작 정보를 센싱하는 제 4 단계; 회로 제어부가 상기 센서부의 센싱 정보를 기초로 상기 전환부 및 상기 전환부의 동작을 제어하는 제 5 단계; 및 모니터링부가 상기 회로 제어부로부터 정보를 수신하여 모니터링 하는 제 6 단계;를 포함하고, 상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우, 상기 제어 계전부는 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어하고, 상기 전환부가 상기 전동기의 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하며, 상기 센서부가 상기 동력에 의한 상기 전환부의 동작을 센싱하고, 상기 회로 제어부는, 상기 전환부의 동작 센싱 정보를 기초로 상기 쇄정부가 상기 선로를 전환한 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금하도록 제어하며, 상기 모니터링부는, 상기 제어 계전부, 상기 전동기, 상기 전환부, 상기 쇄정부, 상기 센서부 및 상기 회로 제어부의 동작을 모니터링 할 수 있다.

또한, 상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우, 상기 제어 계전부는 상기 제어 계전부에 반위 정보 수신을 전달하고, 상기 회로 제어부는 상기 수신한 반위 정보에 대응하여 상기 제어 계전부로 상기 전동기의 동작 전원을 전달하며, 상기 제어 계전부는 상기 전달 받은 전동기의 동작 전원을 상기 전동기로 전달함으로써, 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어할 수 있다.

본 발명은 모니터링부를 구비한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 원격에서 선로전환기의 상태를 진단할 수 있는 모니터링 시스템을 도입함으로 기존의 인력중심의 검측, 유지보수로 인한 부담을 경감할 수 있다.

또한, 본 발명은 실시간으로 선로전환기의 상태를 진단하고 경고메시지를 표출할 수 있어 분기기에서 열차운행장애를 최소화할 수 있어 안전성과 운영효율성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 개별 선로전환기의 동작상태 및 주요 구성품에 대해 센싱하고 기록함으로 선로전환기의 정위, 반위, 밀착상태 등의 상태정보뿐만 아니라 선로전환기를 구성하는 쇄정간, 제어계전기와 회로제어기, 모터 등 주요장치의 열화상태를 누적데이터의 변화량을 통해 예방 점검함으로 가용성을 높이고 장치의 신뢰성과 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 선로전환기 이상 동작 경보 알림, 각종 정보 저장을 통해 유지보수 통계자료를 이용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 선로전환기 내부의 회로제어기와 제어계전기를 스위칭 소자로 전환하고, SSR(Solid State Relay)을 사용하여 전자접점화 처리한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 기존의 회로제어기 및 제어계전기 제거 공간인 선로전환기 내부에 상기 구성을 설치하고, 외부 노이즈 및 서지 전압에 영향을 미치지 않도록 하며, LAN 을 이용하여 해당 선로전환기 정보(제어 및 표시 상태, 각종전원 전압, 전환회수 등)를 모니터링 할 수 있는 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명은 선로전환기의 무접점화를 통해, 반도체 소자를 이용한 이중화된 무접점 on/off 제어가 가능하고, 외부의 서지 및 낙뢰보호가 가능하며, 반도체 소자의 이상유무 감지가 가능하고, 센서로부터 정위/반위 신호 입력이 가능할 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 2013.1~2018.7 기간 동안의 서울 1∼8호선 선로전환기 장애를 정리한 것이다.
도 2는 선로전환기 영업구간 장애를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명과 관련하여, 선로전환기 FTA(Fault Tree Analysis) 분석결과의 일례를 도시한 것이다.
도 4는 현재 적용되고 있는 선로전환기의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 선로전환기의 내부 형태의 일례를 도시한 것이다.
도 6은 NS-AM형 선로전환기 내부 형태의 일례를 도시한 것이다.
도 7은 NS-AM형 선로전환기 내부 회로 형태의 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명이 제안하는 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템에 적용되는 전자화 방안을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템에 적용되는 모니터링 방안을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명과 관련하여, 통신 네트워크 기반의 선로전환기 모니터링 장치 구성의 일례를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명과 관련하여, 인접 역 선로변 유니트를 통신 네트워크로 연결한 선로전환기 모니터링 장치 구성의 일례를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명이 제안하는 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템의 일례를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 적용되는 제어계전기 무접점화의 일례를 도시한 것이다.
도 15은 본 발명에 적용되는 회뢰제어기 무접점화의 일례를 도시한 것이다.
도 16는 본 발명에 적용되는 통신망 계통도의 일례를 도시한 것이다.
도 17는 본 발명에 적용되는 제어계전기 무접점화의 회로 일례를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명과 관련하여, 선로전환기 모니터링 시스템의 일례를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접 연결되어 있다거나 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.

종래기술의 문제점

도 1은 2013.1~2018.7 기간 동안의 서울 1∼8호선 선로전환기 장애를 정리한 것이다.

도 1을 참조하면, 서울교통공사의 경우 1∼8호선에서 1,047여대(영업구간 42.3%, 차량기지 57.7%)의 선로전환기가 사용 중이며, 20년 이상 가동중인 선로전환기(NS-AM형) 대수가 증가하고 있어 점차적으로 교체가 필요한 실정이다.

또한, 도 2는 선로전환기 영업구간 장애를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 서울 1∼8호선 선로전환기 1,047대 중 영업구간 선로전환기 444대의 최근 5년 7개월간 신호장애는 37건 발생하였으며, 2017년은 14건, 2018년은 18건으로 증가하였다.

또한, 도 3은 본 발명과 관련하여, 선로전환기 FTA(Fault Tree Analysis) 분석결과의 일례를 도시한 것이다.

도 3은, 고장원인은 FT(Fault Tree) 분석결과이며, 제어 및 표시 회로 결함이 22건(59.5%), 기계실 설비 결함 8건(21.6%) 순으로 발생하였고, 서울 2호선에서 21건(표시: 15건, 기계실 6건)으로 집중되었다(2호선은 독일 SIEMENS社에서 타 호선에 없는 표시전원 민감도 기능 적용으로 확인).

또한, 도 3을 참조하면, 현재 사용중인 선로전환기(NS-AM형)는 선로변 먼지, 이물질 등의 영향으로 장애 문제가 빈번히 발생하며, 특히 선로전환기(NS-AM형) 내부의 회로제어기와 제어 계전기의 접점장애가 증가하고 있다.

또한, 선로전환기(NS-AM형)의 제한적인 상태정보(정위, 반위, 불일치)와 선로전환기 장애로 인한 열차운행지연 문제가 발생한다.

또한, 운영 효율화로 유지보수 인력이 제한된 상황에서 운영장애를 미연에 방지하기 위한 선로전환기 점검 활동의 부담이 가중되고 있다.

따라서 서울교통공사에서 사용중인 전기선로전환기(NS-AM형)의 안정적인 제어와 상태정보를 구현하기 위해 내부 장애 취약 부분인 회로제어기와 제어계전기의 무접점 전자화가 필요하다.

즉, 취약한 환경 및 높은 민감도에도 안정적 회로를 구성할 수 있도록 선로전환기 내부 회로를 고신뢰성 부품으로 부분 개선이 필요하다.

또한, 선로전환기 내부 커넥터 구조 및 적용 사양을 습기·진동·부식·온도 변화에 적합토록 개량이 필요하다.

또한, 열차운행의 안정성 및 정시성을 확보하기 위해 신호기계실에서 전기선로전환기(NS-AM형)들의 상태정보를 상시 감시할 수 있는 선로전환기 원격 모니터링 시스템 구축이 필요하다.

즉, 현장 선로전환기들과 네트워크를 구축하여 정보를 수신, 선로전환기 이상 동작 경보 알림, 각종 정보 저장을 통해 유지보수 통계자료 이용이 가능해야 하고, 선로전환기 위치정보, 제어/표시전원 전압, 모터공급 전원 전압, 이상 동작 경보, 내부시스템 동작상태, 선로전환기 전환 횟수, 밀착력 측정 정보를 수집하는 것이 가능해야 한다.

한편, 1960년대에 도입해서 사용하고 있는 NS형 전기선로전환기는 하절기, 동절기 계절변화에 따른 유지보수 문제를 해결하기 위해 NS-AM형 전기선로전환기로 성능이 개선되어 사용하고 있다.

그러나 선로변 분기부에 설치되는 선로전환기는 통과열차의 진동에 의한 외부 배선과 내부배선의 연결부인 배선단자반의 연결볼트 풀림에 의한 결선장애와 선로전환기 내부의 계전기 접점 장애로 인해 유지보수에 어려움을 겪고 있다.

또한, 선로전환기의 정상상태 확인은 연동장치의 제어명령에 의해 선로전환기의 모터가 구동하고 분기기 전환동작 완료된 이후 회로제어기의 정위, 반위 불일치 표시 정보를 수신하여야 확인이 되므로 평상시 정상 동작을 확인하는데 제한이 있다.

선로전환기

본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 선로 전환기에 대해 설명한다.

선로 전환기는, 철도 차량의 주행 선로를 변경하여 주는 분기기의 전환 장치로서, 철도 차량 운행 시 텅레일(가동레일)을 좌우로 이동시켜 철도 차량의 올바른 운행 노선을 확보하여 차량의 안전성을 확보하는 기능을 제공한다.

도 4는 현재 적용되고 있는 선로전환기의 일례를 도시한 것이다.

도 5는 선로전환기의 내부 형태의 일례를 도시한 것으로, 연동장치와 선로전환기와의 인터페이스 형태를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 연동장치(1)는 입출력부랙 제어 출력(11), 계전기랙 제어계정기 동작(12), 입출력부랙 상태 입력(13), 계전기랙 상태계전기 동작(14) 등으로 구현된다.

또한, 선로 전환기(2)는 제어계전기 동작(21), 선로전환기 모터동작(22), 회로제어기 동작(23) 등으로 구현된다.

계전기랙 제어계정기 동작(12)을 통해 계전기 접점 이용 외부 전원 공급이 가능하다.

또한, 표시 전원 공급이 회로 제어기 동작(23)과 연동하여 구현되고, 선로 전환기 모터 동작(22)이 모터 전원 공급을 통해 수행된다.

구체적으로, 선로전환기(2) 측으로의 전원 공급은 계전기 접점을 이용하여 외부 DC24V를 공급하고, 선로전환기(2)로부터의 상태입력은 입력모듈을 사용(외부 DC24V)한다.

또한, 선로전환기(2) 내부에서는 AC전원을 이용하고(외부에서 모터전원공급), 선로전환기 제어계전기에 공급되는 전원극성에 따라 회로제어기 동작상태가 변경된다.

또한, 선로전환기 회로제어기의 동작상태에 따라 모터의 방향이 결정된다.

도 5를 참조하면, 선로전환기 내부에는 제어계전기와 회로제어기의 2가지 계전기가 설치되어 선로전환기가 동작할 때마다 계전기 접점 스파크에 의한 산화막이 생성되고 접점 장애가 빈번히 발생한다.

또한, 선로전환기의 설치위치는 역구내 승강장의 양쪽 끝단 선로변 분기부에 설치되어 있어 간선철도 역인 경우 선로전환기 설치장소까지 신호기계실에서 1km이상의 이동거리가 소요되므로 유지보수자의 접근에 어려움이 있으며, 유지보수시에 통과열차와의 충돌 등 안전사고 대책이 필요하다.

또한, 신호기계실 연동장치에서 역구내의 각 선로전환기로 제어실선이 각각 연결되어 있으며 선로전환기의 상태를 확인할 수 있는 정보는 각 선로전환기의 회로제어기를 통해 수신되는 정위, 반위, 불일치 정보로 제한적이다.

한편, 도 6은 NS-AM형 선로전환기 내부 형태의 일례를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 연동장치 계전기(3), 제어 계전기(4), 단자(5), 회로 제어기(6) 및 모터(7)가 도시된다.

도 6을 참조하면, 연동장치에서 전원공급이 되면 제어계전기(4)가 동작을 시작한다.

제어계전기(4)에 공급되는 전원극성에 따라 회로제어기(6)의 상태가 결정된다.

또한, 회로제어기(6)의 동작상태에 따라 모터(7)의 동작상태가 결정된다(순방향, 역방향).

또한, 회로제어기(6)의 동작상태에 따라 연동장치의 계전기(3)에 전원이 공급된다.

또한, 모터(7) 전원 및 연동장치 계전기(3)로의 출력전원은 외부에서 공급된다.

도 7은 NS-AM형 선로전환기 내부 회로 형태의 일례를 도시한 것이다.

도 7에서는 전동기, 동작계수기, 푸쉬버튼, 수동안전기, 제어계전기, 회로제어기, 보온전구, 전열기, 배선단자반, 표시계전기, 표시전원, 전동기전원, 제어회로, 방?h용전원 등이 도시된다.

도 7을 참조하면, 표시계전기는 연동장치의 표시입력 계전기(3)를 동작시킨다.

또한, 표시저원은 표시계전기로 공급되는 외부 전원을 나타낸다.

또한, 전동기 전원은 모터(7)를 구동시키기 위한 외부 AC 전원을 나타낸다.

또한, 제어회로는 연동장치의 계전기(3)를 통해 DC 24V를 공급한다.

전술한 것과 같이, 현재 사용중인 선로전환기(NS-AM형)는 선로변 먼지, 이물질 등의 영향으로 장애 문제가 빈번히 발생하며, 특히 선로전환기(NS-AM형) 내부의 회로제어기와 제어 계전기의 접점장애가 증가하고 있다.

또한, 선로전환기(NS-AM형)의 제한적인 상태정보(정위, 반위, 불일치)와 선로전환기 장애로 인한 열차운행지연 문제가 발생한다.

또한, 운영 효율화로 유지보수 인력이 제한된 상황에서 운영장애를 미연에 방지하기 위한 선로전환기 점검 활동의 부담이 가중되고 있다.

따라서 서울교통공사에서 사용중인 전기선로전환기(NS-AM형)의 안정적인 제어와 상태정보를 구현하기 위해 내부 장애 취약 부분인 회로제어기와 제어계전기의 무접점 전자화가 필요하다.

즉, 취약한 환경 및 높은 민감도에도 안정적 회로를 구성할 수 있도록 선로전환기 내부 회로를 고신뢰성 부품으로 부분 개선이 필요하다.

또한, 선로전환기 내부 커넥터 구조 및 적용 사양을 습기·진동·부식·온도 변화에 적합토록 개량이 필요하다.

또한, 열차운행의 안정성 및 정시성을 확보하기 위해 신호기계실에서 전기선로전환기(NS-AM형)들의 상태정보를 상시 감시할 수 있는 선로전환기 원격 모니터링 시스템 구축이 필요하다.

즉, 현장 선로전환기들과 네트워크를 구축하여 정보를 수신, 선로전환기 이상 동작 경보 알림, 각종 정보 저장을 통해 유지보수 통계자료 이용이 가능해야 하고, 선로전환기 위치정보, 제어/표시전원 전압, 모터공급 전원 전압, 이상 동작 경보, 내부시스템 동작상태, 선로전환기 전환 횟수, 밀착력 측정 정보를 수집하는 것이 가능해야 한다.

따라서 본 발명은 종래기술의 문제점 해소를 위해, 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

본 발명은 선로전환기 내부의 회로제어기와 제어계전기를 스위칭 소자로 전환하고, SSR(Solid State Relay)을 사용하여 전자접점화 처리한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

본 발명은 기존의 회로제어기 및 제어계전기 제거 공간인 선로전환기 내부에 상기 구성을 설치하고, 외부 노이즈 및 서지 전압에 영향을 미치지 않도록 하며, LAN 을 이용하여 해당 선로전환기 정보(제어 및 표시 상태, 각종전원 전압, 전환회수 등)를 모니터링 할 수 있는 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

전기선로전환기 무접점 전자화 시스템

도 8은 본 발명이 제안하는 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템(10)은 전기선로 전환기(100)와 모니터링 시스템(200)을 포함할 수 있다.

먼저, 전기선로 전환기(100)는 회로 제어기(110), 제어 계전기(120), 모터(130), 전환부(140), 쇄정부(150), 센서(160), 표시부(170) 및 통신부(180)를 포함할 수 있다.

또한, 모니터링 시스템(200)은 통신부(210) 및 모니터링부(220)를 포함할 수 있다.

전기선로 전환기(100)의 구성요소부터 구체적으로 설명한다.

회로 제어기(110)는, 회로제어기 전원부, 회로제어기 제어부, 회로제어기 감시부 등으로 구성될 수 있다.

먼저, 회로제어기 전원부는, 제어계전기 전원부로부터 전원을 입력 받고, 회로제어기 제어부는 센서부(160)에 의해 획득한 정보를 무접점 방식으로 외부로 출력하는 기능을 제공한다.

또한, 회로제어기 감시부는 전원 관련 정보 및 센서부(160)가 획득한 정보를 표시부(170)로 전달하는 기능을 제공한다.

다음으로, 제어 계전기(120)는, 제어계전기 전원부, 제어계전기 감시부, 제어계전기 제어부, 제어계전기 통신부 등을 포함할 수 있다.

여기서, 제어계전기 전원부는 회로제어기(110), 제어계전기 감시부, 제어계전기 제어부 등에 전원을 공급할 수 있다.

또한, 제어계전기 감시부는 센서부(160)에 의해 획득한 정보를 회로제어기 제어부로부터 전달받아 제어계전기 통신부로 전달할 수 있다.

또한, 제어계전기 제어부는, 제어계전기 전원부 및 표시부(170)로부터 공급받은 모터 구동용 전원을 모터(130)에 제공하고, 센서부(160)에 의해 획득한 정보를 무접적 방식으로 외부로 출력할 수 있다.

또한, 제어계전기 통신부는, 전달받은 센서부(160)의 획득 정보를 외부로 전송할 수 있다.

다음으로, 모터(130)는 구동하여 전환부를 통해 선로를 전환할 수 있도록 한다.

또한, 전환부(140)는 선로를 전환하고, 쇄정부(150)는 선로전환기(10)를 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금하고, 기기상호간 일정한 순서에 의해서만 동작되도록 하는 기능을 제공한다.

또한, 센서(160)는, 전환부(140) 및 쇄정부(150) 관련 정보 등을 센싱할 수 있다.

센싱부(160)는 쇄정부(150), 전환부(140)의 상태, 열차의 위치. 사용자 접촉 유무, 차량의 방위, 가속/감속 등과 같이 전기선로 전환기(100) 및 주변의 현 상태를 감지하여 전기선로 전환기(100)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다.

또한, 표시부(170)는 전원공급, 정위, 반위, 전환 중 등의 상태를 표시할 수 있다.

표시부(170)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부, 음향 출력 모듈 등이 포함될 수 있다.

디스플레이부는 스마트 관제 시스템(1100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다. 스마트 관제 시스템(1100)가 또는 촬영 모드인 경우에는 촬영 또는/및 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.

상기와 같은 디스플레이부는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다.

음향 출력 모듈은 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부로부터 수신되거나 메모리에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다.

이러한 음향 출력 모듈에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

마지막으로, 전환기의 통신부(180)는 전기선로전환기(100)의 정보를 모니터링 시스템의 통신부(210)와 교환할 수 있다.

도시하지는 않았지만 메모리를 추가적으로 포함할 수 있다

메모리는, 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.

메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

한편, 모니터링 시스템(200) 중 통신부(210)는, 복수의 전기선로전환기(100)로부터 정보를 수신하고, 모니터링부(220)는, 복수의 전기선로전환기(100)로부터 수신한 정보를 기초로, 운용 상태를 모니터링 할 수 있다.

여기서 전환기의 통신부(180)와 모니터링 시스템의 통신부(210)는 유선, 근거리 통신 또는 원거리 통신을 통해 상호 통신을 수행할 수 있다.

여기서 근거리 통신은, ANT, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee 기술을 포함할 수 있다.

또한, 원거리 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access)을 포함할 수 있다.

도시하지는 않았지만 모니터링 시스템(200)에는 관리자의 명령을 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 구비할 수 있다.

사용자 입력부는 전기선로전환기(100) 의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다.

상기와 같은, 사용자 입력부는 방향키, 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 핵심적 구성인 회로 제어기(110)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

회로 제어기(110)는, 선로전환기의 전환부(140) 및 쇄정부(150) 전환정보를 센싱하고 전달하는 선로전환기 무접점 회로제어기 모듈이다.

여기서 회로 제어기(110)는, 제어계전기 입력전원으로부터 전원를 입력받는 회로제어기 전원부, 상기 전환부 및 쇄정부에서 전환정보를 센서를 통하여 동작간의 쇄정위치 정보를 입력받아 contact(무접점방식)정보를 출력하는 회로제어기 제어부 및 상기 회로제어기 전원부()에서 전원을 입력받고, 회로제어기 제어부로부터 contact(무접점방식)정보를 입력받아서 감시정보를 배선반단자반에 전달하는 회로제어기 감시부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 회로제어기 전원부, 회로제어기 제어부, 회로제어기 감시부는 가용성을 높이기 위하여 각각 n개의 모듈로 병렬로 연결될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 회로제어기 제어부의 정확한 동작간의 쇄정위치 정보를 입력받기 위하여 센서부(160)로서, 광센서, 가동편, 마그네틱센서 등이 이용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 회로제어기 감시부에서 회로제어기 안전무결성 확보를 위한 fail-safe 원리를 적용한 안전회로가 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 회로제어기 전원부, 회로제어기, 제어부, 회로제어기 감시부를 낙뢰, 과전압, 과전류 등에서 보호하기 위한 보호회로를 추가적으로 구비할 수 있다.

또한, 상기 회로제어기 전원부, 회로제어기, 제어부, 회로제어기 감시부는 기본적인 방수방진 및 일반사용자가 쉽게 접근 못하도록 특수 볼트로 커버를 씌울 수 있다.

한편, 본 발명의 핵심적 구성인 제어계전기(120)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 제어 계전기(120)은, 선로전환기의 전환부를 동작하기 위한 제어정보를 전달한다.

이러한 제어 계전기(120)는, 선로전환기 제어정보전원으로부터 전원을 공급받아 무접점 선로전환기 회로제어기, 선로전환기 무접점 제어계전기 감시부, 선로전환기 무점점 제어계전기 제어부에 전원을 공급하는 선로전환기 무접점 제어계전기 전원부, 상기 선로전환기 무접점 제어계전기 전원부로부터 전원을 공급받고 선로전환기 무접점 회로제어기로부터 감시정보를 전달받아 선로전환기 무접점 제어계전기 통신모듈로 감시정보를 전달하는 선로전환기 무접점 제어계전기 감시부, 상기 무접점 제어계전기 전원부로부터 공급받는 전원 및 제어정보와 선로전환기 단자반에서 공급받은 모터구동용 110/220V전원을 선로전환기 모터에 구동용 전원으로 입력하고 Contacts정보를 출력하는 선로전환기 무접점 제어계전기 제어부 등을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어계전기 전원부, 제어계전기 감시부, 제어계전기 제어부는 가용성을 높이기 위하여 각각 n개의 모듈로 병렬로 연결될 수 있다.

또한, 상기 선로전환기 무접점 제어계전기 감시부의 통신모듈은 추후 선로전환기 모니터링 용도로 모듈내부에 포함되거나 별도의 모듈로 구성될 수 있다.

또한, 상기 선로전환기 무접점 제어계전기 제어부에서 정확한 Contacts출력을 위하여 선로전환기 무접점 제어계전기 전원부에서 전달받은 제어정보를 일정시간 동안 지연시켜 출력될 수도 있다.

또한, 상기 선로전환기 무접점 제어계전기 감시부에서 출력하는 감시정보는 보안을 위하여 통신모듈과 암호화된 통신방식을 사용할 수 있다.

도 9는 본 발명의 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템에 적용되는 전자화 방안을 설명하는 도면이고, 도 10은 본 발명의 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템에 적용되는 모니터링 방안을 설명하는 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에서는, 선로전환기(100) 내부의 회로제어기(110)와 제어계전기(120)를 스위칭 소자로 전환하고, SSR(Solid State Relay)을 사용하여 전자접점화 처리하였다.

또한, 기존의 회로제어기 및 제어계전기 제거 공간인 선로전환기 내부에 상기 구조를 설치하여 외부 노이즈 및 서지 전압에 영향을 미치지 않도록 하였다.

또한, LAN 을 이용하여 해당 선로전환기 정보(제어 및 표시 상태, 각종전원 전압, 전환회수 등)를 모니터링 할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 제어회로 단자에 공급되는 전원에 따라 순방향/역방향 회로를 구분하고, 순방향/역방향 회로에 따라 모터 공급전원과 표시계전기 공급전원 SSR(Solid State Relay)회로를 구분할 수 있다.

또한, 전원의 순방향/역방향을 결정하는 회로와 SSR구동 회로를 연계시키고, SSR을 구동시키기 전에 전원 공급라인을 만들어 놓고 최종적으로 SSR을 구동하는 방법을 사용할 수 있다(전원 라인에 공급되는 소자를 보호하기 위함).

또한, 본 발명에 따른 모니터링 시스템(200)은 별도의 모듈로 처리하는 것으로 하며, 각각 공급되는 전압 및 제어 및 표시 상태, 전환회수, 데이터통신을 처리한다.

외부 노이즈 및 서지에 보호될 수 있도록 성능이 좋은 SPD(Surge Protector Device)을 입출력부에 부착한다.

또한, 내부 사용 전원은 안정화를 위해 외부전원으로부터 DC-DC Converter를 사용하여 필요한 전원을 공급할 수 있다.

도 11은 본 발명과 관련하여, 통신 네트워크 기반의 선로전환기 모니터링 장치 구성의 일례를 도시한 것이다.

도 11을 참조하면, 선로전환기를 네트워크로 구성하고 각 선로전환기를 유무선 네트워크로 연결하여 각 선로전환기의 제어신호와 상태정보를 선로변유니트로 지역별로 그룹화하고 복수의 선로변 유니트를 네트워크로 연결하여 원격에서 실시간 모니터링할 수 있는 선로전환기 모니터링 장치가 도시된다.

또한, 도 12는 본 발명과 관련하여, 인접 역 선로변 유니트를 통신 네트워크로 연결한 선로전환기 모니터링 장치 구성의 일례를 도시한 것이다.

도 12를 참조하면, 선로전환기 주변 진동에 의한 외부 배선과 내부배선의 연결부인 배선단자반의 연결볼트 풀림에 의한 결선장애를 해결할 수 있는 선로전환기 모니터링 장치가 도시된다.

구체적으로 본 명세서에서는, 선로전환기 위치정보, 제어/표시전원 전압, 모터공급 전원 전압, 이상 동작 경보, 내부시스템 동작상태, 선로전환기 전환 횟수, 밀착력 측정 정보를 수집할 수 있는 선로전환기 모니터링 장치를 제안한다.

또한, 본 발명에 따른 선로전환기 모니터링 장치는, 선로전환기의 이력정보를 수집, 저장하고 이벤트 상황을 판단하여 경고 메시지를 표출할 수 있다.

또한, 선로전환기의 정상상태 동작확인주기를 설정할 수 있고 열화상태를 점검, 기록할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 선로전환기 모니터링 장치는, 선로전환기 내부의 제어계전기와 회로제어기를 무접점 반도체 스위치 소자로 교체시에 이를 수용할 수 있다.

본 발명에 따른 선로전환기 모니터링 장치의 예시적인 모니터링 범위는 다음과 같다.

(1) 무접점 제어계전기의 고장유무(전류센서)

(2) 무접점 회로제어기의 정/반위 위치(근접센서)

(3) 모터는 전류값을 모니터링(전류센서)

한편, 도 13은 본 발명이 제안하는 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템의 일례를 도시한 것이다.

도 13을 참조하면, 제어계전기(120) 측에서는 제어계전기에 제어 전원(24VDC)으로 정위/반위 정보를 전달한다.

제어 계전기(120)는 2층으로 구성되어, 1층은 DC 제어가 적용되고, 2층은 AC 제어가 적용될 수 있다.

구체적으로, 제어 전원(24VDC)는 정/반위 제어이고, 전동기전원(110VDC)은 접점 통과이며, 표시전원(24VDC)은 접점 통과를 의미한다.

또한, 모터(130) 측에서는 전동기 전원(110VAC)으로 인한 모터(130) 동작이 수행된다.

또한, 센서부(160) 측에서는, 모터(130) 동작을 회로 계전기에서 광센서로 감지하는 것이 가능하다.

즉, 광센서의 광센서 보드에서는, 모터 동작을 감지함으로 정/반위 제어를 할 수 있다.

또한, 회로 제어기(110)는 2층으로 구성되어, 1층은 DC 제어가 적용되고, 2층은 AC 제어가 적용될 수 있다.

제어 전원(24VDC)은, 회로제어기에 적용되는 전원 공급이고, 전동기전원(110VDC)은 접점 통과이며, 표시전원(24VDC)도 접점 통과를 의미한다.

또한, 모니터링 시스템(200)에서는, 표시 계전기, 전동기 전원(110V AC), 제어 전원(24V DC), 표시 전원(24V DC) 등과 연동된다.

여기서, 회로 계전기(110)에서 감지한 정보(표시전원 24V DC)를 모니터링 시스템(200)의 신호 기계실에서 확인하는 것이 가능해진다.

한편, 도 14는 본 발명에 적용되는 제어계전기 무접점화의 일례를 도시한 것이고, 도 17는 본 발명에 적용되는 제어계전기 무접점화의 회로 일례를 도시한 것이다.

도 14 및 도 17를 참조하면, 선로전환기 제어정보(24V DC)는 전원부를 통하여 제어부에 정보를 전달하여 Contacts출력 및 모터 출력 접점을 구성(무접점)한다.

또한, 회로제어기 정보는 전원부에서 전원을 공급받아서 감시부를 통하여 감시정보를 전송한다.

또한, 센서(160)는 감시부를 통하여 통신모듈(자장치)를 경유하여 모장치로 정보를 전송한다.

또한, 모터전원은 제어부를 통하여 모터정보를 입력 받으며 이에 따라 모터 출력 접점을 구성(무접점)을 구성한다.

또한, 도 15은 본 발명에 적용되는 회뢰제어기 무접점화의 일례를 도시한 것이다.

도 15을 참조하면, 회로제어기 정보는 전원부에서 전원을 공급받아서 감시부를 통하여 감시정보를 전송하고, 센서(160)는 감시부를 통하여 통신모듈(자장치)를 경유하여 모장치로 정보를 전송한다. 또한, 제어부는 동작간의 쇄정위치 정보를 입력받아 Contact(무접점 방식) 정보를 출력한다,

또한, 도 16는 본 발명에 적용되는 통신망 계통도의 일례를 도시한 것이다.

도 16를 참조하면, 센서(160)는 감시부를 통하여 통신모듈 (자장치)를 경유하여 모장치로 정보 전송하고, 현장에서 데이터를 전송 받은 모장치는 광케이블을 통하여 기계실의 원격감시시스템(데이터 수집장치, 200)으로 전송하게 된다.

한편, 도 18은 본 발명과 관련하여, 선로전환기 모니터링 시스템의 일례를 도시한 것이다.

도 18을 참조하면, 모니터링 구체적 구현방안으로서, 1개의 NS-AM 선로전환기마다 통신데이터를 취합하는 자장치 설치가 적용될 수 있다.

또한, 최대 10개의 NS-AM 선로전환기의 자장치 정보를 gathering하는 모장치를 선로변에 설치하는 방법이 적용될 수 있다.

또한, 모장치와 자장치는 RS485로 통신하고, 모장치에서는 광통신방식으로 기계실 모니터링 서버/컴퓨터로 정보전송하는 방법이 적용될 수 있다.

전술한 것과 같이, 본 발명은 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 원격에서 선로전환기의 상태를 진단할 수 있는 모니터링 시스템을 도입함으로 기존의 인력중심의 검측, 유지보수로 인한 부담을 경감할 수 있다.

또한, 본 발명은 실시간으로 선로전환기의 상태를 진단하고 경고메시지를 표출할 수 있어 분기기에서 열차운행장애를 최소화할 수 있어 안전성과 운영효율성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 개별 선로전환기의 동작상태 및 주요 구성품에 대해 센싱하고 기록함으로 선로전환기의 정위, 반위, 밀착상태 등의 상태정보뿐만 아니라 선로전환기를 구성하는 쇄정간, 제어계전기와 회로제어기, 모터 등 주요장치의 열화상태를 누적데이터의 변화량을 통해 예방 점검함으로 가용성을 높이고 장치의 신뢰성과 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 선로전환기 이상 동작 경보 알림, 각종 정보 저장을 통해 유지보수 통계자료를 이용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 선로전환기 내부의 회로제어기와 제어계전기를 스위칭 소자로 전환하고, SSR(Solid State Relay)을 사용하여 전자접점화 처리한 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 기존의 회로제어기 및 제어계전기 제거 공간인 선로전환기 내부에 상기 구성을 설치하고, 외부 노이즈 및 서지 전압에 영향을 미치지 않도록 하며, LAN 을 이용하여 해당 선로전환기 정보(제어 및 표시 상태, 각종전원 전압, 전환회수 등)를 모니터링 할 수 있는 전기선로전환기 무접점 전자화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명은 선로전환기의 무접점화를 통해, 반도체 소자를 이용한 이중화된 무접점 on/off 제어가 가능하고, 외부의 서지 및 낙뢰보호가 가능하며, 반도체 소자의 이상유무 감지가 가능하고, 센서로부터 정위/반위 신호 입력이 가능할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최대한 광의의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최대한 광의의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (6)

1. 제어 계전부;
   상기 제어 계전부의 명령에 따라 회전에 의한 동력을 발생시키는 전동기;
   상기 전동기에 의한 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하는 전환부;
   상기 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금 가능한 쇄정부;
   상기 전환부 및 쇄정부 중 적어도 일부의 동작 정보를 센싱하는 센서부;
   상기 센서부의 센싱 정보를 기초로 상기 전환부 및 상기 쇄정부 중 적어도 일부의 동작을 제어하는 회로 제어부; 및
   상기 회로 제어부로부터 정보를 수신하여 모니터링 하는 모니터링부;를 포함하고,
   상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우,
   상기 제어 계전부는 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어하고,
   상기 전환부가 상기 전동기의 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하며,
   상기 센서부가 상기 동력에 의한 상기 전환부의 동작을 센싱하고,
   상기 회로 제어부는, 상기 전환부의 동작 센싱 정보를 기초로 상기 쇄정부가 상기 선로를 전환한 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금하도록 제어하며,
   
   상기 모니터링부는,
   상기 제어 계전부, 상기 전동기, 상기 전환부, 상기 쇄정부, 상기 센서부 및 상기 회로 제어부의 동작을 모니터링 하고,
   
   상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우,
   상기 제어 계전부는 상기 제어 계전부에 반위 정보 수신을 전달하고,
   상기 회로 제어부는 상기 수신한 반위 정보에 대응하여 상기 제어 계전부로 상기 전동기의 동작 전원을 전달하며,
   상기 제어 계전부는 상기 전달 받은 전동기의 동작 전원을 상기 전동기로 전달함으로써, 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어하고,
   
   상기 센서부는,
   가동편의 움직임을 감지하는 광 센서 및 마그네틱 센서를 포함하며,
   
   상기 모니터링부는,
   상기 제어 계전부, 상기 전동기, 상기 전환부, 상기 쇄정부, 상기 센서부 및 상기 회로 제어부 중 적어도 일부와 관련된, 위치 정보, 제어 전압 정보, 상기 전동기로 공급되는 전원 전압 정보, 이상 동작 정보, 상기 전환부의 선로 전환 횟수 정보 및 상기 전기적 또는 기계적으로 동작이 잠금된 전환부의 밀착력 측정 정보를 표시하고,
   
   상기 모니터링부의 모니터링 정보를 기초로, 고장 유무 및 열화상태 유무의 판단이 가능하며,
   
   상기 모니터링부의 동작 및 고장 유무와 열화상태 유무의 판단 동작은 주기적으로 수행되고,
   
   상기 모니터링부의 모니터링 정보는 누적하여 저정되는 것을 특징으로 하는 무접점 전자화 전기선로전환기 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제어 계전부의 명령에 따라 전동기가 회전에 의한 동력을 발생시키는 제 1 단계;
   전환부가 상기 전동기에 의한 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하는 제 2 단계;
   쇄정부가 상기 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금하는 제 3 단계;
   센서부가 상기 전환부 및 쇄정부 중 적어도 일부의 동작 정보를 센싱하는 제 4 단계;
   회로 제어부가 상기 센서부의 센싱 정보를 기초로, 상기 전환부 및 상기 쇄정부 중 적어도 일부의 동작을 제어하는 제 5 단계; 및
   모니터링부가 상기 회로 제어부로부터 정보를 수신하여 모니터링 하는 제 6 단계;를 포함하고,
   
   상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우,
   상기 제어 계전부는 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어하고,
   상기 전환부가 상기 전동기의 동력을 기초로 차량의 선로를 전환하며,
   상기 센서부가 상기 동력에 의한 상기 전환부의 동작을 센싱하고,
   상기 회로 제어부는, 상기 전환부의 동작 센싱 정보를 기초로 상기 쇄정부가 상기 선로를 전환한 전환부가 전기적 또는 기계적으로 동작하지 않도록 잠금하도록 제어하며,
   상기 모니터링부는,
   상기 제어 계전부, 상기 전동기, 상기 전환부, 상기 쇄정부, 상기 센서부 및 상기 회로 제어부의 동작을 모니터링하고,
   
   상기 제어 계전부가 상기 차량의 진행과 관련된 반위 정보를 외부로부터 수신하는 경우,
   상기 제어 계전부는 상기 제어 계전부에 반위 정보 수신을 전달하고,
   상기 회로 제어부는 상기 수신한 반위 정보에 대응하여 상기 제어 계전부로 상기 전동기의 동작 전원을 전달하며,
   상기 제어 계전부는 상기 전달 받은 전동기의 동작 전원을 상기 전동기로 전달함으로써, 상기 전동기가 상기 동력을 발생시키도록 제어하고,
   
   상기 센서부는,
   가동편의 움직임을 감지하는 광 센서 및 마그네틱 센서를 포함하며,
   
   상기 모니터링부는,
   상기 제어 계전부, 상기 전동기, 상기 전환부, 상기 쇄정부, 상기 센서부 및 상기 회로 제어부 중 적어도 일부와 관련된, 위치 정보, 제어 전압 정보, 상기 전동기로 공급되는 전원 전압 정보, 이상 동작 정보, 상기 전환부의 선로 전환 횟수 정보 및 상기 전기적 또는 기계적으로 동작이 잠금된 전환부의 밀착력 측정 정보를 표시하고,
   
   상기 모니터링부의 모니터링 정보를 기초로, 고장 유무 및 열화상태 유무의 판단이 가능하며,
   
   상기 모니터링부의 동작 및 고장 유무와 열화상태 유무의 판단 동작은 주기적으로 수행되고,
   
   상기 모니터링부의 모니터링 정보는 누적하여 저정되는 것을 특징으로 하는 전기선로전환기 시스템의 제어방법.
   
5. 삭제
6. 삭제

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