KR102218554B1 - 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본원의 일 측면에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템은 통신 모듈, 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 프로그램이 저장된 메모리, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 제어 모듈을 포함한다. 이 때 제어 모듈은 프로그램의 실행에 의해, 철도차량의 안전 관련 프로세스를 모니터링 하기 위한 안전루프를 구성하고, 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 이용하여 안전루프의 상태 데이터를 수집하고, 수집된 상태 데이터에 기초하여 차량운행관리 서브장치 각각을 제어한다. 안전루프는 통신 모듈을 통해 네트워크상의 하나 이상의 차량운행관리 서브장치와 연결되면서 기설정된 신호 발생시 개별차량 안전루프 모니터링 장치에 신호를 전달하고, 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템은 선두차부터 후부차까지 철도차량 전체에 설치된 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 포함하는 것이다.
Description
본 발명은 네트워크 기반 안전루프 실시간 감시시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도차량의 안전 관리 프로세스를 모니터링하는 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법 및 시스템에 관한 것이다.
철도차량의 안전요구레벨에 따른 요구사항을 만족하기 위해서는 다양한 안전 관련 보조 접점이 필요하다. 이와 같은 보조 접점은 일반적으로 전기적 루프 형태를 취하고 있으며, 통칭 ‘안전루프’라고 알려져 있다. 안전루프는 철도차량에서 안전과 연관된 프로세스를 모니터링하는 시스템과 연관되어 있다.
전형적인 안전루프에는 비상제동 루프, 제동명령 루프, 열차 진행방향 결정 루프, 출입문 제어 루프, 출입문 닫힘 루프, 그리고 차량간 중련 루프가 있다. 열차의 안전을 위해 열차 주행중에 비상 브레이크 손잡이가 당겨졌거나 열차 출입문이 계속 열려 있는지 또는 이미 닫혀 있는지와 같은 안전과 관련 있는 루프의 상태를 확실하게 판단할 수 있어야 한다. 또한 열차 출입문 관련 프로세스로 열차의 진행 방향에 따라 좌측문이 열릴지 또는 우측문이 열릴지 결정할 수 있어야 한다.
기존에는 상기 안전루프에 의해 전도되는 전기신호를 모니터링하고 평가하기 위해서 단가가 높고 복잡한 릴레이 기반의 스위칭 시스템을 사용하였다. 안전루프와 관련된 기존에 사용되는 모니터링 및 평가 수단은 비교기, AND 게이트, OR 게이트, 타이머 등의 스위칭 시스템이다.
이와 같은 스위칭 시스템은 기계적 릴레이(통칭 계전기 라고도 함) 소자의 특징을 활용하여 다수의 스위치를 사용하기 때문에 추가적인 높은 배선 수고가 뒤따른다. 기존 스위칭 시스템 기반의 배선 작업을 위해서는 케이블과 커넥터간 연결방식, 케이블 양단의 핀, 케이블 암/수 커넥터 등의 조립 및 설치를 위해 넓은 면적의 공간이 필요하다. 또한 장기간 연결되어도 전도성이 줄지 않고 녹슬지 않는 재질(금 또는 은 재질)로 설치되어야 한다. 열차의 중련, 편성이 수시로 바뀌는 경우 또는 확장성을 고려한 모듈형 차량 구조에서 이와 같은 방법은 유지보수를 어렵게 만들 수 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 철도차량을 위해 전기 배선과 관련된 비용을 기존보다 대폭 줄이면서도 높은 수준의 안전성을 달성할 수 있도록 해주는 네트워크 기반 안전루프 실시간 감시 방법을 제공한다.
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템은 네트워크 인터페이스 모듈과 디지털 인터페이스 모듈을 이용하여, 물리적 스위칭 기술을 통한 종래 안전루프의 기능을 동일하게 유지하면서 소프트웨어로 구현된 제어 모듈로 대체하여 제공한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제 1측면에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템은 통신 모듈, 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 프로그램이 저장된 메모리, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 제어 모듈을 포함한다. 이 때 제어 모듈은 프로그램의 실행에 의해, 철도차량의 안전 관련 프로세스를 모니터링 하기 위한 안전루프를 구성하고, 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 이용하여 안전루프의 상태 데이터를 수집하고, 수집된 상태 데이터에 기초하여 차량운행관리 서브장치 각각을 제어한다. 안전루프는 통신 모듈을 통해 네트워크상의 하나 이상의 차량운행관리 서브장치와 연결되면서 기설정된 신호 발생시 개별차량 안전루프 모니터링 장치에 신호를 전달하고, 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템은 선두차부터 후부차까지 철도차량 전체에 설치된 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 포함하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제 2 측면에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시방법은 철도차량의 안전 관련 프로세스를 모니터링 하기 위한 안전루프를 구성하는 단계; 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 이용하여 안전루프의 상태 데이터를 수집하는 단계; 및 수집된 상태 데이터에 기초하여 차량운행관리 서브장치 각각을 제어하는 단계;를 포함한다. 안전루프는 통신 모듈을 통해 네트워크상의 하나 이상의 차량운행관리 서브장치와 연결되면서 기설정된 신호 발생시 개별차량 안전루프 모니터링 장치에 신호를 전달하고, 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템은 선두차부터 후부차까지 철도차량 전체에 설치된 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 포함하는 것이다.
전술한 본원의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 네트워크를 이용하여 철도차량 안전루프를 모니터링하는 경우 기존 기술에 비해 배선과 관련된 비용을 대폭 줄이면서도 높은 수준의 안전도를 달성할 수 있다.
열차의 중련, 편성이 수시로 바뀌는 경우 또는 확장성을 고려한 모듈형 차량 구조에서도 통합된 인터페이스를 이용하여 장치를 증설 변경 할 수 있고, 손쉽게 유지보수 가능하다.
물리적인 형태로 구성된 종래 기술의 경우 안전루프가 활성화 또는 비활성화 되었는지만 판단 가능하나, 본 발명은 안전루프의 적어도 하나 이상의 접점을 모니터링 하기 때문에 어디에서 루프가 비활성화 되었는지도 확인 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법 중 비상루프 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법을 설명하는 순서도이다.
도 9는 종래 스위칭 시스템을 이용한 안전루프 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법 중 비상루프 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법을 설명하는 순서도이다.
도 9는 종래 스위칭 시스템을 이용한 안전루프 구성을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이 개별차량 안전루프 모니터링 장치(100)는 통신 모듈(110), 메모리(120), 제어 모듈(130), 디스플레이 모듈(140) 및 입력모듈(150)을 포함할 수 있다.
통신모듈(110)은 네트워크상의 개별차량 안전루프 모니터링 장치(100) 및 연동된 차량운행관리 서브장치(200)와 각각 통신한다. 통신모듈(110)은 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다.
통신모듈(110)은 네트워크 인터페이스 모듈(111)과 디지털 인터페이스 모듈(112)을 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스 모듈(111)은 차량운행관리 서브장치(200)와 디지털 데이터 버스 구조에 의해 네트워크 상에서 서로 연결된다. 적어도 하나 이상의 디지털 인터페이스 모듈(112)은 차량운행관리 서브장치(200)에서 운행에 따른 프로세스의 처리를 위해 디지털 신호의 입출력과 관련된 적어도 하나 이상의 배선다발 집합이 할당된 모듈이다. 내부 데이터 버스는 제어모듈과 네트워크 인터페이스 모듈(111)과 디지털 인터페이스 모듈(112)을 포함하는 통신모듈(110)을 연결하며, 서로간의 데이터는 내부 데이터 버스를 통해 전송될 수 있다.
메모리(120)에는 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 프로그램이 저장된다. 철도차량 안전루프 실시간 감시 프로그램은 철도차량의 안전 관련 프로세스를 모니터링 하기 위한 안전루프를 구성하고, 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 이용하여 안전루프의 상태 데이터를 수집하고, 수집된 상태 데이터에 기초하여 차량운행관리 서브장치 각각을 제어한다.
이러한 메모리(120)에는 개별차량 안전루프 모니터링 장치(100) 및 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템(10)의 구동을 위한 운영 체제나 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 프로그램의 실행 과정에서 발생되는 여러 종류의 데이터가 저장된다.
이때, 메모리(120)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.
또한, 메모리(120)는 제어 모듈(130)이 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 메모리(120)는 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치 외에 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
제어 모듈(130)은 메모리(140)에 저장된 프로그램을 실행하되, 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 프로그램의 실행에 따라 다음과 같은 처리를 수행한다.
제어 모듈(130)은 철도차량의 안전 관련 프로세스를 모니터링 하기 위한 안전루프를 구성하고, 개별차량 안전루프 모니터링 장치(100)를 이용하여 안전루프의 상태 데이터를 수집하고, 수집된 상태 데이터에 기초하여 차량운행관리 서브장치(200) 각각을 제어한다.
안전루프는 통신 모듈을 통해 네트워크상의 하나 이상의 차량운행관리 서브장치(200)와 연결되면서 기설정된 신호 발생시 개별차량 안전루프 모니터링 장치(100)에 신호를 전달하고, 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템(10)은 선두차부터 후부차까지 철도차량 전체에 설치된 개별차량 안전루프 모니터링 장치(100)를 포함하는 것이다.
통신 모듈(110)은 차량운행관리 서브장치(200)와 데이터 송수신을 위한 네트워크 인터페이스 모듈(111) 및 차량운행에 따른 프로세스 처리를 위한 디지털 인터페이스 모듈(112)을 포함할 수 있다.
네트워크 인터페이스 모듈(111)은 차량운행관리 서브장치(200)와 디지털 데이터 버스 구조에 의해 네트워크로 서로 연결된 것이고, 디지털 인터페이스 모듈(112)은 차량운행관리 서브장치(200)에서 운행에 따른 프로세스의 처리를 위해 디지털신호의 입출력과 관련된 적어도 하나 이상의 배선다발 집합에 할당된 모듈일 수 있다.
제어 모듈(130)은 네트워크 인터페이스 모듈(111)과 디지털 인터페이스 모듈(112)에 의한 프로세스를 처리하기 위해 네트워크 배선과 전기 배선을 모니터링하는 동작, 필요시 디지털 출력신호를 배선집합에 투입 시작을 결정하는 동작, 적어도 하나 이상의 디지털 인터페이스 모듈을 제어하는 동작 중 적어도 하나 이상의 동작모드를 가질 수 있다.
제어 모듈(130)과 네트워크 인터페이스 모듈(111) 및 디지털 인터페이스 모듈(112)은 하나의 하우징안에 통합된 것일 수 있다.
제어 모듈(130)과 네트워크 인터페이스 모듈(111)은 하나의 전자보드에 통합되고, 디지털 인터페이스 모듈(112)은 통합된 전자보드와 내부 데이터 버스로 연결되고, 차량운행관리 서브장치(200)는 통합된 전자보드와 디지털 데이터 버스로 연결된 것일 수 있다.
디지털 인터페이스 모듈은 내부 데이터 버스 대신 디지털 데이터 버스 구조를 이용한 네트워크 배선을 통해 제어 모듈 및 네트워크 인터페이스 모듈에 연결될 수도 있다. 이 경우, 제어 모듈(130)과 네트워크 인터페이스 모듈(111)은 하나의 전자보드에 통합되고, 디지털 인터페이스 모듈(112)과 차량운행관리 서브장치(200) 및 통합된 전자보드는 디지털 데이터 버스로 연결된 것일 수 있다.
차량운행관리 서브장치(200)는 주간제어기, 추진장치, 제동장치, 보조전원장치, 출입문장치, HVAC(Heating, Ventilation and Air conditioning) 장치, 비상브레이크 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 주간제어기는 전차·전기기관차·디젤기관차 등을 운전자가 직접 조작하여 속도를 제어하는 기기이다.
디지털 인터페이스 모듈(112)은 DC전압 100V가 1인 디지털 인터페이스 모듈과 DC 전압 24V가 1인 디지털 인터페이스 모듈을 각각 포함하면서 디지털 전기 배선을 통해 차량운행관리 서브장치(200)에 연결된 것일 수 있다. 차량운행관리 서브장치(200)에 연결된 배선은 출입문 관련 배선, 비상 제동 관련 배선, 열차진행방향 결정 관련 배선, 제동 관련 배선, 중련 관련 배선을 포함할 수 있다.
차량운행관리 서브장치(200)는 이더넷 기반의 열차차량 네트워크(TCN, Train Communication Network)를 통해 개별차량 안전루프 모니터링 장치(100)와 연결된 것일 수 있다. TCN은 국제 IEC와 IEEE에서 정의한 철도 차량간 데이터 통신 표준을 말하며, 차량간 점퍼(플러그)로 연결된 호환성 있는 장치를 연결하기 위한 프로그램이 가능한 장치간의 인터페이스로 정의된다.
이러한 제어 모듈(130)은 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이 크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이 모듈(140)은 액정 디스플레이, 반사형 디스플레이, OLED 디스플레이 등 다양한 형태의 표시 모듈로 구현될 수 있다. 디스플레이(140)는 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법에서 모니터링되는 데이터 또는 제어를 위한 사용자 인터페이스를 표시할 수 있다.
차량운행관리 서브장치(200)는 운행관련 하위시스템으로도 불리며, 철도차량이 운행 및 동작하는 데 있어서 필요한 일반적이면서도 공통적인 기능들을 담당하는 하위시스템이다. 대표적인 차량운행관리 서브장치(200)는 주간제어기, 추진장치, 제동장치, 보조전원장치, 출입문장치, HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning)장치, 비상브레이크 장치 등이 있다. 철도차량의 운행을 원활하게 하려고 차량운행관리 서브장치(200)들간에 네트워크를 구성한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
A, B, C, D는 개별차량 안전루프 모니터링 장치(100)이고, 각 량마다 설치되어 있다. 각 량의 차량운행관리 서브장치와는 전기배선 및 디지털 인터페이스 모듈로 연결된다. 1 내지 10은 차량운행관리 서브장치(200)이며, 개별차량 안전루프 모니터링 장치와 전기배선으로 연결된 차량운행관리 서브장치도 있고, 그렇지 않은 차량운행관리 서브장치도 있다.
도 3은 종래 스위칭 시스템을 이용한 안전루프 구성을 나타내는 도면이다.
종래 철도차량에서 안전루프를 구성하는 경우, 비상제동루프의 경우 선두차와 후부차의 릴레이(스위칭 시스템)를 사용하여 구성하였다. 10량 열차의 경우 1호차에서 10호차까지 인통선을 통하여 배선이후 다시 10호차에서 1호차까지 인통선을 통해 배선을 연결해야 하므로 선두차부터 후부차까지 왕복하는 배선 비용이 발생한다. 인통선은 열차의 선두 차량에서 최 후미차량까지 끌어 통해져 있는 절연 전선을 말하며, 차량 사이는 전기연결 플러그로 결합되어 있다. 도면의 경우 차량운행관리 서브장치중 1,10은 비상제동과 관련된 것이고, 2,4,5,6,7,9는 출입문 관련 차량운행관리 서브장치이다.
종래 철도차량의 경우 비상제동루프를 포함하는 모든 안전루프에 대해 선두차부터 후부차까지 전기배선과 스위칭 소자에 의한 스위칭 시스템으로 배선을 연결해야 한다. 본 발명에서는 물리적으로 구성된 안전루프인 전기배선 일부를 모니터링하여 소프트웨어상에서 비상제동루프를 형성한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법을 나타낸 도면이다.
제어모듈(130)과 네트워크 인터페이스 모듈(111) 및 하나 이상의 디지털 인터페이스 모듈(112)간에는 내부 데이터 버스로 연결될 수 있다. 네트워크 인터페이스 모듈(111)과 차량운행관리 서브장치(200)는 네트워크 배선으로 연결되며, 디지털 인터페이스 모듈(112)과 차량운행관리 서브장치(200)는 전기 배선으로 연결될 수 있다.
차량운행관리 서브장치(200)는 전기 배선을 가지며, 그 중 일부 전기 배선은 선두차부터 후부차까지 인통선을 이용하여 연결되는 배선들도 있다.
전기 배선 집합은 디지털 전선들의 묶음을 의미한다. 디지털 인터페이스 모듈은 전기 배선 집합의 디지털 전선들과 인터페이스 되며, 디지털 입력 모듈과 디지털 출력 모듈로 나뉜다. 디지털 출력 모듈은 2가지의 전압 값, 즉 특정 전압 값 이상('1') 또는 0V 이상 및 상기 특정 전압 값 이하('0')의 전압의 특성을 갖는 전기신호를 개별 전선에 출력하고, 디지털 입력 모듈은 개별 전선으로부터 상기 특성 전기신호를 수집하거나 판독하는데 사용된다.
제어 모듈과 전기 배선 집합은 적어도 하나 이상의 안전루프를 형성하거나 부분적으로 안전루프를 형성하는데 사용된다. 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법은 기존의 물리적 스위칭 기술에 기반한 시스템의 안전루프 기능을 동일하게 유지하면서, 소프트웨어로 구현된 제어 모듈로 대체하여 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법 중 비상루프 상태를 나타낸 도면이다.
안전과 관련 있는 루프의 상태를 기존 기술인 스위치 소자에 의해 충분히 판단할 수 있으나, 기존 방법은 배선의 복잡성 및 높은 비용과 같은 문제점들이 있다. 본 발명에서는 종래 안전 루프의 전기 배선과 기존 기술인 스위칭 소자 또는 스위칭 시스템을 사용하지 않고, 디지털 인터페이스 모듈을 통하여 안전루프와 관련되어 있는 전기 배선의 전기 신호를 수집하고, 이를 정보화 할 수 있다.
비상제동 루프의 예는 다음과 같다.
선두차 DC 100V - 제동제어회로차단기(BCN) - 선두차릴레이(HCR1) 'a'접점 - 다이오드(Dd1) - 열차정지릴레이 (ZVR1) 'a'접점 또는 비상제동제어릴레이(BPR1) 'a'접점 - 비상제동스위치(EBS, R) - 비상제동스위치(EBS, L) - 비상제동스위치(EBS, C) - 주공기통압력스위치릴레이(MRPSR) 'a'접점 - (인통선, 8량을 거쳐) - 후부차 주공기통압력스위치릴레이(MRPSR) 'a' 접점 - 비상제동스위치(EBS, C) - 비상제동스위치(EBS, L) - 비상제동스위치(EBS, R) - 열차정지릴레이 (ZVR1) 'a'접점 또는 비상제동제어릴레이(BPR1) 'a'접점 - 비상/구원운전스위치 (EROS10, 정상, E0) - 후부차계전기(TCR1) 'a'접점 - {후부차계전기(TCR1) 'a'접점 - 비상제동제어릴레이(BPR)} 및 {(인통선, 8량을 거쳐) - 선두차 데드맨시간지연릴레이 (TDR) - 비상제동제어계전기(BPR)} - DC 0V
비상제동스위치 6개를 제외하면 전원공급용 스위치(차단기) 1개와 릴레이 9개로 이루어 진다. 루프 회로가 끊어지면 전동차 전체에 비상제동이 인가된다.
기존 방법으로는 비상제동루프가 전도되었는지 끊어졌는지만 모니터링 했다. 그러나, 제안한 발명에 의해서는 비상제동루프의 주요 배선들 또는 접점들을 각각 모니터링 하는 것도 가능하고, 스위치와 릴레이를 구성하지 않고도 디지털 인터페이스 모듈에 의해 모니터링되는 주요 배선들의 디지털 정보에 의해 소프트웨어적으로 비상제동루프를 형성 할 수 있다.
안전루프와 관련된 기존에 사용되는 모니터링 및 평가 수단을 제어 모듈상의 소프트웨어 기반 방법으로 대체 가능하다.
소프트웨어 기반 방법의 예로 IEC 61131-3의 LD(Logic Diagram), ST(Structured Text), IL(Instruction List), SFC(Sequential Flow Chart), FBD(Functional Block Diagram)의 언어로 표현할 수 있다.
이 방법은 종래기능을 동일하게 수행할 뿐 아니라 모사도 가능하다. 모사 기능에 의해 차량의 안전루프에 대한 기능 시험이 가능하고, 안전루프가 동작했을 때 안전루프와 관련되어 있는 차량운행관리 서브장치가 주어진 시나리오 대로 동작하는지 점검 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
제어 모듈, 네트워크 인터페이스 모듈 및 하나 이상의 디지털 인터페이스 모듈을 하나의 하우징 안에 통합할 수 있다. 하우징 내의 모듈간에는 내부 데이터 버스로 연결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
제어 모듈과 네트워크 인터페이스 모듈은 하나의 전자보드 안에 통합될 수 있고, 디지털 인터페이스 모듈과 내부 데이터 버스로 연결될 수 있다.
차량운행관리 서브장치는 제어 모듈 및 네트워크 인터페이스 모듈과 네트워크 배선을 통해 연결되고, 디지털 인터페이스 모듈과는 전기배선을 통해 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법의 통신 방법 중 하나를 나타낸 도면이다.
디지털 인터페이스 모듈은 내부 데이터 버스 대신 디지털 데이터 버스 구조를 이용한 네트워크 배선을 통해 제어 모듈 및 네트워크 인터페이스 모듈에 연결될 수 있다.
차량운행관리 서브장치는 제어 모듈 및 네트워크 인터페이스 모듈과 네트워크 배선을 통해 연결되고, 디지털 인터페이스 모듈과는 전기배선을 통해 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 방법을 설명하는 순서도이다.
제어 모듈은 철도차량의 안전 관련 프로세스를 모니터링 하기 위한 안전루프를 구성한다(S110). 종래에는 인통선 및 물리적인 전기 배선을 이용하여 전기적 루프 형태의 안전루프를 구성하였으나, 본 발명에서는 물리적 스위칭 기술에 기반한 종래 안전루프 기능을 동일하게 유지하면서 소프트웨어로 구현된 제어 모듈로 대체하여 안전루프를 구성한다. 안전루프는 기능에 따라 비상제동 루프, 제동명령 루프, 열차 진행방향 결정 루프, 출입문 제어 루프, 출입문 닫힘 루프, 차량간 중련 루프가 있다.
제어 모듈은 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 이용하여 안전루프의 상태 데이터를 수집한다(S120). 본 발명의 안전 루프는 차량별로 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 이용하며, 차량별로 수집된 상태 데이터는 통신모듈을 통해 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템에 공유된다. 따라서 안전루프의 상태를 더 정확하고 신속하게 파악할 수 있다.
제어 모듈은 수집된 상태 데이터에 기초하여 차량운행관리 서브장치 각각을 제어한다(S130). 차량운행관리 서브장치는 주간제어기, 추진장치, 제동장치, 보조전원장치, 출입문장치, HVAC장치, 비상브레이크 장치 등이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량 안전루프 실시간 감시방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템
100: 개별차량 안전루프 모니터링 장치
110: 통신 모듈
111: 네트워크 인터페이스 모듈
112: 디지털 인터페이스 모듈
120: 메모리
130: 제어 모듈
140: 디스플레이 모듈
150: 입력 모듈
200: 차량운행관리 서브장치
100: 개별차량 안전루프 모니터링 장치
110: 통신 모듈
111: 네트워크 인터페이스 모듈
112: 디지털 인터페이스 모듈
120: 메모리
130: 제어 모듈
140: 디스플레이 모듈
150: 입력 모듈
200: 차량운행관리 서브장치
Claims (11)
- 네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템에 있어서,
선두차부터 후부차까지 철도차량 각각에 설치된 복수의 개별차량 안전루프 모니터링 장치 및
각 개별차량 안전루프 모니터링 장치에 의해 제어되며, 각 차량에 설치된 복수의 차량운행관리 서브 장치를 포함하되,
상기 개별차량 안전루프 모니터링 장치는,
상기 차량운행관리 서브장치와 데이터 송수신을 위한 네트워크 인터페이스 모듈 및 차량운행에 따른 프로세스 처리를 위한 디지털 인터페이스 모듈을 포함하는 통신 모듈;
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 프로그램이 저장된 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 제어 모듈을 포함하며,
상기 제어 모듈은 상기 프로그램의 실행에 의해, 철도차량의 안전 관련 프로세스를 모니터링 하기 위한 안전루프를 구성하고, 상기 개별차량 안전루프 모니터링 장치를 이용하여 상기 안전루프의 상태 데이터를 수집하고, 상기 수집된 상태 데이터에 기초하여 상기 차량운행관리 서브장치 각각을 제어하되,
상기 안전루프는 상기 통신 모듈을 통해 네트워크상의 하나 이상의 상기 차량운행관리 서브장치와 연결되면서 기설정된 신호 발생시 상기 개별차량 안전루프 모니터링 장치에 상기 신호를 전달하는 것이고,
상기 제어 모듈, 디지털 인터페이스 모듈 및 네트워크 인터페이스 모듈은 각각 내부 데이터 버스 또는 네트워크 배선을 통해 연결되고,
상기 디지털 인터페이스 모듈과 상기 차량운행관리 서브장치는 전기배선을 통해 연결되고,
상기 네트워크 인터페이스 모듈과 상기 차량운행관리 서브장치는 네트워크 배선을 통해 연결되는 것인,
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈과 상기 네트워크 인터페이스 모듈 및 상기 디지털 인터페이스 모듈은 하나의 하우징안에 통합된 것인,
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈과 상기 네트워크 인터페이스 모듈은 하나의 전자보드에 통합되고, 상기 디지털 인터페이스 모듈은 상기 통합된 전자보드와 내부 데이터 버스로 연결되고, 상기 차량운행관리 서브장치는 상기 통합된 전자보드와 네트워크 배선으로 연결되고, 상기 차량운행관리 서브장치는 상기 디지털 인터페이스 모듈과 전기 배선으로 연결된 것인,
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈과 상기 네트워크 인터페이스 모듈은 하나의 전자보드에 통합되고, 상기 디지털 인터페이스 모듈과 상기 차량운행관리 서브장치는 전기 배선으로 연결되고, 상기 통합된 전자보드는 상기 차량운행관리 서브장치와 네트워크 배선으로 연결되고, 상기 통합된 전자보드와 상기 디지털 인터페이스 모듈은 네트워크 배선으로 연결된 것인,
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 차량운행관리 서브장치는 주간제어기, 추진장치, 제동장치, 보조전원장치, 출입문장치, HVAC(Heating, Ventilation and Air conditioning) 장치, 비상브레이크 장치 중 하나 이상을 포함하는,
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 안전루프는 비상제동 루프, 제동명령 루프, 열차 진행방향 결정 루프, 출입문 제어 루프, 출입문 닫힘 루프 또는 차량간 중련루프를 포함하는,
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 인터페이스 모듈은 DC전압 100V가 1인 디지털 인터페이스 모듈과 DC 전압 24V가 1인 디지털 인터페이스 모듈을 각각 포함하면서 디지털 전기 배선을 통해 차량운행관리 서브장치에 연결된 것인,
네트워크 기반 철도차량 안전루프 실시간 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 차량운행관리 서브장치는 이더넷 기반의 열차차량 네트워크(TCN, Train Communication Network)를 통해 개별차량 안전루프 모니터링 장치와 연결된 것인
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- 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR (1) | KR102218554B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115092218A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-09-23 | 吉林铁道职业技术学院 | 高速铁路信号系统全生命周期智能运维系统 |
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| KR101952120B1 (ko) * | 2017-09-15 | 2019-05-08 | 범아기전(주) | 철도차량의 배선절감장치 |
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2019
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