KR102553436B1 - Automatic Block System having dual channel and black channel structure and control method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 이를 위해 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치(100)에 관한 것으로, 폐색구간의 신호현시를 통해 열차의 속도 기능을 제어하는 전자식자동폐색장치1계(110) 및 전자식자동폐색장치2계(110a), 광통신제어부(130), 입력부(140), 출력부(150), 전방전자식자동폐색장치(120), 후방전자식자동폐색장치(120a), 인터페이스부(160), 폐색신호기(170), 궤도회로부(180), 열차진입방지취급스위치(190);가 포함된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 자동폐색제어장치를 이중채널과 블랙채널 구조의 이중계 시스템을 구성하여 채널간 동기화 및 데이터 비교의 방법 그리고 불일치시 안전처리 제어방법을 제공하게 되고, 이로 인해 자동폐색제어장치의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an automatic block control device having a dual channel and black channel structure and a control method thereof.
The present invention relates to an automatic block control device (100) having a structure of a double channel and a black channel for this purpose. Occlusion device 2 system (110a), optical communication controller 130, input unit 140, output unit 150, front electronic automatic occlusion device 120, rear electronic automatic occlusion device 120a, interface unit 160, occlusion A signal device 170, a track circuit unit 180, and a train entry prevention handling switch 190; are included.
The present invention configured as described above provides a method of synchronizing and comparing data between channels by constructing an automatic block control device into a dual system of a dual channel and a black channel structure, and a method of controlling safety processing in case of mismatch, and thereby automatic block control This is to significantly improve the quality and reliability of the device.
Description
본 발명의 실시예는 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동폐색제어장치를 이중채널과 블랙채널 구조의 이중계 시스템을 구성하여 채널간 동기화 및 데이터 비교의 방법 그리고 불일치시 안전처리 제어방법을 제공하게 되고, 이로 인해 자동폐색제어장치의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an automatic block control apparatus having a dual channel and black channel structure and a control method thereof, and more particularly, to configure the automatic block control apparatus as a redundant system having a dual channel and black channel structure so that the channel A method of synchronization and data comparison, and a safety processing control method in case of inconsistency are provided, thereby greatly improving the quality and reliability of the automatic block control device.
주지하다시피 자동폐색제어장치(ABS: Automatic Block System)는 역과 역사이 폐색구간의 열차의 진행에 따라 신호현시를 자동으로 제어하는 장치로, 역간을 한 폐색구간으로 하여 한 대의 열차만 운행할 수 있도록 하던 것을 여러 대의 열차가 운행할 수 있도록 폐색신호기를 다수 설치하여 운영하는 것이다.As is well known, the Automatic Block System (ABS) is a device that automatically controls the signal display according to the progress of trains in the blocked section between the station and station, and allows only one train to run between stations as one block section. It is to install and operate a number of block signals so that several trains can operate.
또한 역구내 연동장치와 연결되어 폐색구간을 운행하는 열차에 안전측(fail-safe) 기능을 제공하면서 열차의 안전 운행 및 수송능률을 최대화하기 위한 장치이다.In addition, it is a device for maximizing the safe operation and transportation efficiency of trains while providing a fail-safe function to trains operating in blocked sections by being connected to interlocking devices in the station area.
상기 자동폐색제어장치는 케이블의 결선 오류 또는 한쪽 계에 속한 모듈에 대한 운전취급자의 인적오류나 장치의 시스템적 폐색연동논리 처리나 입출력 처리에 오류가 있는 경우 인명사고와 직결되기 때문에 처리의 신뢰성이 요구된다. 이러한 오류를 판정하면 안전 측으로 처리한다.The automatic blockage control device requires reliability of processing because it is directly related to a human accident if there is a cable wiring error, a human error of an operator operating a module belonging to one system, or an error in the systemic block interlocking logic processing or input/output processing of the device. do. If such an error is determined, the safety side handles it.
종래의 아날로그 방식의 폐색장치는 CPU가 없는 구조이다. 기존의 폐색장치는 전원부, 제어부, 주파수 송수신부 그리고 주변장치 연결부로 구성된다. 기존의 폐색장치가 아날로그 신호 방식인데, 반해 최근 전자식 자동폐색제어장치는 광통신 방식의 디지털 메시지 기반 통신방식으로 변환하고 있다.The conventional analog blockade device has a structure without a CPU. Conventional occlusion devices consist of a power supply unit, a control unit, a frequency transceiver unit, and a peripheral device connection unit. Conventional occlusion devices are analog signal method, whereas recent electronic automatic occlusion control devices are converting to digital message-based communication method of optical communication method.
상기 자동폐색제어장치가 폐색장치 간의 신호전달이 주파수가 아닌 광통신 기반의 메시지 송수신으로 이루어진다. 예전의 아날로그 방식의 폐색장치 제어부가 마이크로프로세서를 사용한 디지털 방식으로 제어부가 변경되고 있다. 그러함에도 현재 한국 철도에서 개발된 전자식 자동폐색제어장치에는 CPU가 1개인 1채널 구조를 사용하고 있다.In the automatic occlusion control device, signal transmission between occlusion devices is based on message transmission/reception based on optical communication rather than frequency. The controller of the obstruction device of the old analog method is being changed to a digital method using a microprocessor. Nonetheless, a one-channel structure with one CPU is used in the electronic automatic blockage control device currently developed by Korean railways.
그리고 상기 자동폐색제어장치는 역간 폐색구간에서 열차의 운행 조건을 판단하고 열차 속도를 제어하는 철도 운행에 매우 중요한 핵심 신호 장치이다. 폐색구간 신호제어 외에도 긴급히 특정 폐색구간에 열차가 진입하지 못하도록 해야 할 경우를 위해 열차 진입 방지 기능을 포함하고 있다.The automatic block control device is a key signaling device that is very important for railroad operation, which determines train operating conditions and controls train speed in a block section between stations. In addition to signal control for blocked sections, it includes a train entry prevention function in case it is urgently necessary to prevent trains from entering a specific blocked section.
한편, 종래의 철도신호 분야에서는 인적 또는 시스템적 오류를 판단하기 위하여 이중계를 구성하여 비교논리 처리를 사용한다. 자동폐색제어장치도 1, 2계의 이중계 구성방식이 적용되고 있는 시스템이다. 1계는 광제어통신부의 CPU모듈, 입력모듈, 출력모듈, 네트워크스위치 및 전원부로 구성된다. 그리고 개별 계의 CPU 모듈과 복수의 입력모듈 또는 출력모듈을 버스를 통하여 연결하기 때문에 버스 시스템의 신뢰성은 중요한 이슈이다.On the other hand, in the field of conventional railway signals, comparison logic processing is used by constructing a redundant system in order to determine human or systematic errors. The automatic block control system is also a system in which a dual system configuration of 1st and 2nd systems is applied. The first system consists of a CPU module, an input module, an output module, a network switch, and a power supply unit of the optical control and communication unit. In addition, reliability of the bus system is an important issue because the CPU module of an individual system and a plurality of input modules or output modules are connected through a bus.
보통의 이중 계는 개별 계의 CPU 모듈에 하나의 CPU만을 사용하여 폐색연동논리 처리와 비교논리 처리를 수행하고 있다. 각 계의 CPU는 폐색연동논리 처리와 비교논리 처리를 수행하여 입력 또는 출력 정보의 상호 비교한 결과가 같은 경우에만 최종 출력을 내보내는 구조로 되어 있다. 이때 한쪽 계가 장애 상태가 되면 다른 한쪽 계로 처리하는 문제를 갖고 있다.In a normal dual system, only one CPU is used in each system's CPU module to perform occlusion interlocking logic processing and comparison logic processing. The CPU of each system performs occlusion interlocking logic processing and comparison logic processing, and outputs the final output only when the result of mutual comparison of input or output information is the same. At this time, if one system is in a state of failure, the other system has a problem.
종래 CPU 모듈을 복수의 입/출력 모듈과 연결하는데 있어서 병렬 통신방식의 버스(bus)로서 전용의 하드웨어 버스구조와 버스제어 방식 및 프로토콜을 사용하는 폐쇄적 기술 구조를 갖는데, 이러한 병렬식의 버스 방식에서는 연결된 입/출력모듈에 대한 제어 타이밍 기술이 복잡하여 구현이 어렵고, 가격이 비싸며, 그리고 시스템의 확장성이 부족하다는 문제점이 발생 되었다.In connecting a conventional CPU module with a plurality of input/output modules, it has a closed technology structure using a dedicated hardware bus structure and bus control method and protocol as a parallel communication bus. The control timing technology for the connected input/output module is complicated, so implementation is difficult, the price is expensive, and the scalability of the system is insufficient.
특히 신뢰성 향상 위해 중복 시스템을 사용하는데, 일반적 중복(redundancy)은 moon (m out of n)으로 표기되는데, n 개의 채널 중에서 m 개 채널 출력이 시스템에 대해 하나의 유일한 출력이 되어야 한다는 것을 의미한다. 신뢰성 있는 안전 시스템을 위한 것 중에서 2oo2 (2 out of 2)라는 기법을 사용한다. In particular, a redundancy system is used to improve reliability. In general, redundancy is expressed as moon (m out of n), which means that m channel outputs among n channels must be the only output for the system. Among those for a reliable safety system, a technique called 2oo2 (2 out of 2) is used.
도 1 에 보여지는 것처럼 일반적인 이중 채널 시스템은 입력 데이터를 마이크로콘트롤러가 채널 별로 처리하고, 비교기(comparator)로 개별 출력의 동일 여부를 평가하고, 개별 출력이 동일한 경우만 출력(output) 한다. 이중 채널의 개별 출력이 동일하여야 한다.As shown in FIG. 1, in a general dual-channel system, a microcontroller processes input data for each channel, evaluates whether individual outputs are the same with a comparator, and outputs only when the individual outputs are the same. The individual outputs of the dual channels must be identical.
상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 아래와 같은 선행기술문헌들이 개발되었으나, 여전히 상기한 종래 기술의 문제점을 일거에 해결하지 못하는 커다란 문제점이 발생 되었다.In order to solve the above problems, the following prior art documents have been developed in the prior art, but there is still a big problem that the problems of the prior art cannot be solved at once.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 자동폐색제어장치에 전자식자동폐색장치1계, 전자식자동폐색장치2계, 전방전자식자동폐색장치, 후방전자식자동폐색장치, 광통신제어부, 입력부, 출력부, 인터페이스부, 폐색신호기, 궤도회로부 및 열차진입방지취급스위치가 구비됨을 제1목적으로 한 것이고, 상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의 제2목적은 자동폐색제어장치를 이중채널과 블랙채널 구조의 이중계 시스템을 구성하여 채널간 동기화 및 데이터 비교의 방법 그리고 불일치시 안전처리 제어방법을 제공하는 것이고, 제3목적은 한쪽 계에 장애가 발생한 경우라도 단독 계를 두 개의 CPU로 구성되는 이중채널 구조로 구성하여 채널 간 비교논리를 수행하도록 한 것이고, 제4목적은 개별 계에 속하는 CPU 모듈과 입출력부 간을 표준 기술의 블랙채널로 연결하고, 블랙채널의 신뢰성 향상위해 소프트웨어로 작성된 안전 처리(safety voting process)를 추가하여 오류 발생 가능성을 최소화할 수 있는 장치를 제공하는 것이고, 제5목적은 주 구성요소인 광통신제어부(CPU 모듈), 입력부, 및 출력부를 이중 채널과 상용 직렬통신으로 연결하는 구조로 구성하여 기술적으로 구현하기 쉽고, 확장성이 있으며, 그리고 유지보수가 용이한 자동폐색제어장치를 제공하는 것이고, 제6목적은 정상 운전시는 이중계의 양쪽 계에 대한 비교논리 처리 결과가 같을 때만 최종 출력을 내보내다. 이때 한쪽 계가 장애 상태가 되면 다른 한쪽 계로 처리하는 문제를 갖는다. 이때 각 계를 이중채널 구조로 하면 단독 계에서도 채널 간 비교논리를 수행하여 신뢰성을 향상할 수 있도록 한 것이고, 제7목적은 CPU 모듈에서의 이중채널 구조 외에도 입력모듈, 출력모듈에서도 이중채널 구조를 갖는다. 그리고 개별 채널은 서로 독립적으로 동작하며, 비교논리 처리를 수행하여 결과가 같을 때에만 출력을 내보내고 이를 위해서는 채널 간에 동기화가 이루어지도록 한 것이고, 제8목적은 독립적으로 동작 중인 이중채널 간에 하드웨어적 신호의 송수신에 의한 동기화가 아닌 소프트웨어적인 메시지 기반의 흐름제어(flow-control) 방식을 사용하는 동기화 방식을 적용하고, 입출력 단계별로 채널 간 비교논리와 안전 처리(safety process)를 수행하고, 그리고 불일치시 안전측 출력의 차단제어를 수행하는 자동폐색제어장치를 제공하는 것이고, 제9목적은 철도의 신호 장치에서 장치의 신뢰성 향상을 위해 독립 채널을 2개 사용하는 시도가 진행되고 있다. 독립된 이중채널 구조는 2oo2 제어구조로 신뢰성 향상을 위해 전자연동장치, 무선폐색제어(RBC), BITU 등에 적용되고 있다. 본 발명에서는 독립 이중채널 구조를 갖는 전자식 자동폐색제어장치 및 제어 방법을 제공하는 것이고, 제10목적은 철도신호 시스템의 신뢰성 향상을 목적으로 함에 있어 자동폐색 장치의 신뢰성을 향상하기 위하여 독립된 이중 채널 구조를 제공하고, 구입하기 쉽고, 가격이 저렴하며, 자체 오류 검출 기능이 있어 신뢰성 높고, 랙에 입출력 카드의 갱신 등에서 유연성(flexibility) 있고 유지보수에도 편리한 직렬통신 방식인(CAN)을 사용하는 것이고, 제11목적은 이중 채널 구조에서는 입력 정보가 이중으로 입력되어도 이를 처리하는 이중 채널(마스터와 슬레이브)의 마이크로콘트롤러에서 2oo2 제어모듈(Control module)을 구현하여 고유 출력(output)을 내보내는 것이고, 제12목적은 중복 시스템을 사용하는 목적은 신호현시 오류 같은 것이 발생하는 확률을 낮추어 안전 요구 사항을 높이는데 사용하고, 단일 채널 사용시 신호현시에 오류가 있는지, 신호 현시가 있을 때 오류가 있는데 발견되지 않는다면 중대한 사고를 유발할 수 있고, 거짓 신호 현시 및 열차 제어 같은 일들이 발생하지 않도록 하는 것이고, 제13목적은 중복 시스템은 입력 데이터와 CPU 처리를 중복(redundancy)하여 거짓 출력이 발생하는 것을 회피하는 방식이고, 2oo2 중복시스템은 이중으로 개별 채널에서 동시에 처리한 결과가 동일하도록 하여 한 채널에서 처리한 결과에 비하여 신뢰성이 높일 수 있도록 한 것이고, 제14목적은 상기한 효과로 인해 자동폐색제어장치의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치 및 그 제어방법을 제공한다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and the automatic occlusion control device includes an electronic
이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치에 관한 것으로, 폐색구간의 신호현시를 통해 열차의 속도 기능을 제어하는 전자식자동폐색장치1계 및 전자식자동폐색장치2계; 전자식자동폐색장치1계 및 2계에는, CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 폐색신호처리 관련 논리 정보의 수신, 처리 및 출력의 기능을 수행하는 광통신제어부; CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 자기 폐색 관련 정보를 수신하여 광통신제어부로 전송하는 입력부; CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 궤도회로에 설치 운영됨과 아울러 출력제어를 위한 출력부; 역간을 다수의 폐색구간으로 나누고, 개별 폐색구간에 전자식 자동폐색장치가 설치 운영될 때 해당 폐색구간의 전방 열차가 진행하는 방향의 전방에 위치한 자동폐색장치를 말하고, 일반의 자동폐색장치와 동일한 기능을 수행하나, 신호현시에 따른 동작을 수행하는 전방전자식자동폐색장치; 역간을 다수의 폐색구간으로 나누고, 개별 폐색구간에 전자식 자동폐색장치가 설치 운영될 때 해당 폐색구간의 후방 열차가 진행하는 방향의 후방에 위치한 자동폐색장치를 말하고, 일반의 자동폐색장치와 동일한 기능을 수행하나, 신호현시에 따른 동작을 수행하는 후방전자식자동폐색장치; 궤도에 설치 운영되는 폐색신호기, 궤도회로부, 열차진입방지 취급스위치 및 전자식 자동제어폐색장치와의 전기적 결선을 위한 터미널 단자로 구성되며 인터페이스 기능을 수행하는 인터페이스부;가 포함되고, 인터페이스부에는, 열차 진행, 정지 및 속도의 운전조건을 열차 운전자에게 제시해 주는 폐색신호기; 폐색구간 내 열차의 점유 상태를 감지하여 궤도 반응계전기의 접점 값으로 알려주는 궤도회로부; 및 취급시 폐색구간의 궤도 반응계전기를 여자시켜 폐색 신호기가 정지를 현시하도록 하는 열차진입방지취급스위치;가 포함됨을 특징으로 하는 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치를 제공한다.In order to achieve this object, the present invention relates to an automatic block control device having a structure of a double channel and a black channel. total; In the first and second electronic automatic blocking devices, the CPU module is composed of dual channels (CH-1 and CH-2), and an optical communication control unit performing functions of receiving, processing, and outputting logic information related to block signal processing; The CPU module is composed of dual channels (CH-1, CH-2), and an input unit for receiving magnetic block related information and transmitting it to the optical communication control unit; The CPU module is composed of dual channels (CH-1, CH-2), installed and operated on the track circuit, and an output unit for output control; When a station is divided into a number of blocked sections, and an electronic automatic block device is installed and operated in each block section, it refers to an automatic block device located in front of the direction in which the train in front of the block section is moving, and has the same function as a general automatic block device. However, a front electronic automatic occlusion device that performs an operation according to a signal display; When a station is divided into a number of blocked sections, and an electronic automatic block device is installed and operated in each blocked section, it refers to an automatic block device located at the rear of the direction in which the rear train of the block section is moving, and has the same function as a general automatic block device. However, a rear electronic automatic occlusion device that performs an operation according to a signal display; An interface unit that is composed of terminals for electrical connection with a blocking signal installed and operated on the track, a track circuit unit, a train entry prevention handling switch, and an electronic automatic control blocking device and performs an interface function; is included, and the interface unit includes a train A block signal that presents the operating conditions of proceeding, stopping and speeding to the train driver; A track circuit unit that detects the occupancy status of trains in the blockage section and informs them of the contact value of the track reaction relay; and a train entry prevention handling switch that excites the track reaction relay in the blocked section during handling so that the block signal indicates stop.
또한 본 발명은 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치의 제어방법에 관한 것으로, 전자식자동폐색장치1계 및 전자식자동폐색장치2계로 폐색구간의 신호현시를 통해 열차의 속도 기능을 제어하되, 인접 전후방전자식자동폐색장치와 광통신제어부의 이더넷을 통하여 정보 송수신 전송이 이루어지는 단계; 이더넷으로 신호현시 및 괘도점유 정보를 전후방전자식자동폐색장치에 전송하는 단계; 블랙 채널(black channel)인 이더넷을 통해서는 전후방전자식자동폐색제어장치들로부터 신호현시, 제어정보, 고장정보를 수신하는 단계; 직렬통신(CAN)으로 연결된 입력부로부터는 궤도점유의 신호를 수신하여 폐색연동논리를 처리함과 아울러 결과를 출력하는 단계; 이더넷으로는 전후방 폐색장치에 신호현시와 궤도점유 정보를 출력 전송하는 단계; 및 직렬통신(CAN)을 통해서는 출력부로 제어 신호를 출력 전송함을 특징으로 하는 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치의 제어방법을 제공한다.In addition, the present invention relates to a control method of an automatic block control device having a double channel and a black channel structure, and controls the speed function of a train by displaying a signal in a block section with an electronic
상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 자동폐색제어장치에 전자식자동폐색장치1계, 전자식자동폐색장치2계, 전방전자식자동폐색장치, 후방전자식자동폐색장치, 광통신제어부, 입력부, 출력부, 인터페이스부, 폐색신호기, 궤도회로부 및 열차진입방지취급스위치가 구비되도록 한 것이다.As described above, the present invention is an automatic occlusion control device, electronic
상기한 기술적 구성에 의한 본 발명은 자동폐색제어장치를 이중채널과 블랙채널 구조의 이중계 시스템을 구성하여 채널간 동기화 및 데이터 비교의 방법 그리고 불일치시 안전처리 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention according to the technical configuration described above provides a method of synchronizing and comparing data between channels by constructing an automatic blockade control device into a dual system with a dual channel and black channel structure, and a safe processing control method in case of mismatch.
그리고 본 발명은 한쪽 계에 장애가 발생한 경우라도 단독 계를 두 개의 CPU로 구성되는 이중채널 구조로 구성하여 채널 간 비교논리를 수행하도록 한 것이다.In addition, in the present invention, even if a failure occurs in one system, a single system is configured with a dual-channel structure composed of two CPUs to perform comparison logic between channels.
또한 본 발명은 개별 계에 속하는 CPU 모듈과 입출력부 간을 표준 기술의 블랙채널로 연결하고, 블랙채널의 신뢰성 향상위해 소프트웨어로 작성된 안전 처리(safety voting process)를 추가하여 오류 발생 가능성을 최소화할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.In addition, the present invention can minimize the possibility of error occurrence by connecting the CPU module belonging to an individual system and the input/output unit with a black channel of standard technology and adding a safety voting process written in software to improve the reliability of the black channel. to provide a device that has
그리고 본 발명은 주 구성요소인 광통신제어부(CPU 모듈), 입력부, 및 출력부를 이중 채널과 상용 직렬통신으로 연결하는 구조로 구성하여 기술적으로 구현하기 쉽고, 확장성이 있으며, 그리고 유지보수가 용이한 자동폐색제어장치를 제공하는 것이다.In addition, the present invention is composed of a structure that connects the optical communication control unit (CPU module), input unit, and output unit, which are the main components, with dual channels and commercial serial communication, so that it is technically easy to implement, scalable, and easy to maintain. It is to provide an automatic blockage control device.
또한 본 발명은 정상 운전시는 이중계의 양쪽 계에 대한 비교논리 처리 결과가 같을 때만 최종 출력을 내보내다. 이때 한쪽 계가 장애 상태가 되면 다른 한쪽 계로 처리하는 문제를 갖는다. 이때 각 계를 이중채널 구조로 하면 단독 계에서도 채널 간 비교논리를 수행하여 신뢰성을 향상할 수 있도록 한 것이다.In addition, the present invention outputs the final output only when the comparison logic processing results for both systems of the redundant system are the same during normal operation. At this time, if one system is in a state of failure, the other system has a problem. At this time, if each system has a dual-channel structure, reliability can be improved by performing comparison logic between channels even in a single system.
그리고 본 발명은 CPU 모듈에서의 이중채널 구조 외에도 입력모듈, 출력모듈에서도 이중채널 구조를 갖는다. 그리고 개별 채널은 서로 독립적으로 동작하며, 비교논리 처리를 수행하여 결과가 같을 때에만 출력을 내보내고 이를 위해서는 채널 간에 동기화가 이루어지도록 한 것이다.In addition, the present invention has a dual-channel structure in the input module and the output module in addition to the dual-channel structure in the CPU module. In addition, individual channels operate independently of each other, perform comparison logic processing, and emit output only when the result is the same, and for this purpose, synchronization is made between channels.
또한 본 발명은 독립적으로 동작 중인 이중채널 간에 하드웨어적 신호의 송수신에 의한 동기화가 아닌 소프트웨어적인 메시지 기반의 흐름제어(flow-control) 방식을 사용하는 동기화 방식을 적용하고, 입출력 단계별로 채널 간 비교논리와 안전 처리(safety process)를 수행하고, 그리고 불일치시 안전측 출력의 차단제어를 수행하는 자동폐색제어장치를 제공하는 것이다.In addition, the present invention applies a synchronization method using a software message-based flow-control method rather than synchronization by transmission and reception of hardware signals between dual channels operating independently, and compares logic between channels at each input and output stage. It is to provide an automatic block control device that performs a safety process with a safety process, and performs blocking control of a safety side output in case of mismatch.
그리고 본 발명은 철도의 신호 장치에서 장치의 신뢰성 향상을 위해 독립 채널을 2개 사용하는 시도가 진행되고 있다. 독립된 이중채널 구조는 2oo2 제어구조로 신뢰성 향상을 위해 전자연동장치, 무선폐색제어(RBC), BITU 등에 적용되고 있다. 본 발명에서는 독립 이중채널 구조를 갖는 전자식 자동폐색제어장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, in the present invention, an attempt is being made to use two independent channels in a railway signaling device to improve reliability of the device. The independent dual-channel structure is a 2oo2 control structure and is applied to electronic interlocking devices, radio block control (RBC), and BITU to improve reliability. The present invention provides an electronic automatic block control device and control method having an independent dual-channel structure.
또한 본 발명은 철도신호 시스템의 신뢰성 향상을 목적으로 함에 있어 자동폐색 장치의 신뢰성을 향상하기 위하여 독립된 이중 채널 구조를 제공하고, 구입하기 쉽고, 가격이 저렴하며, 자체 오류 검출 기능이 있어 신뢰성 높고, 랙에 입출력 카드의 갱신 등에서 유연성(flexibility) 있고 유지보수에도 편리한 직렬통신 방식인(CAN)을 사용하는 것이다.In addition, the present invention provides an independent dual-channel structure to improve the reliability of the automatic blockage device for the purpose of improving the reliability of the railway signal system, is easy to purchase, inexpensive, and has its own error detection function, so it is highly reliable, It is to use CAN, which is a serial communication method that is flexible in updating input/output cards in the rack and is convenient for maintenance.
특히 본 발명은 이중 채널 구조에서는 입력 정보가 이중으로 입력되어도 이를 처리하는 이중 채널(마스터와 슬레이브)의 마이크로콘트롤러에서 2oo2 제어모듈(Control module)을 구현하여 고유 출력(output)을 내보내는 것이다.In particular, the present invention implements a 2oo2 control module in a dual-channel (master and slave) microcontroller that processes even if input information is doubled in a dual-channel structure to emit a unique output.
아울러 본 발명은 중복 시스템을 사용하는 목적은 신호현시 오류 같은 것이 발생하는 확률을 낮추어 안전 요구 사항을 높이는데 사용하고, 단일 채널 사용시 신호현시에 오류가 있는지, 신호 현시가 있을 때 오류가 있는데 발견되지 않는다면 중대한 사고를 유발할 수 있고, 거짓 신호 현시 및 열차 제어 같은 일들이 발생하지 않도록 하는 것이다.In addition, the purpose of using the redundant system in the present invention is to increase the safety requirements by lowering the probability of occurrence of errors in signal display, and if there is an error in signal display when using a single channel, if there is an error when there is an error in signal display, but it is not found It is to prevent things such as false signals and train control that can cause serious accidents from occurring.
더하여 본 발명은 중복 시스템은 입력 데이터와 CPU 처리를 중복(redundancy)하여 거짓 출력이 발생하는 것을 회피하는 방식이고, 2oo2 중복시스템은 이중으로 개별 채널에서 동시에 처리한 결과가 동일하도록 하여 한 채널에서 처리한 결과에 비하여 신뢰성이 높일 수 있도록 한 것이다.In addition, the redundancy system of the present invention avoids the occurrence of false output by redundancy of input data and CPU processing, and the 2oo2 redundancy system makes the results of simultaneous processing in double individual channels the same so that they are processed in one channel This was done to increase the reliability of the results.
본 발명은 상기한 효과로 인해 자동폐색제어장치의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.The present invention is a very useful invention that can greatly improve the quality and reliability of an automatic blockage control device due to the above effects.
이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention for achieving these effects will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 2oo2 2중 채널 아키텍처 모식도.
도 2 는 본 발명 공통 데이터 소스를 갖는 2중 채널(2oo2) 아키텍처 모식도.
도 3 은 본 발명에 적용된 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치의 전체 구성도.
도 4 는 본 발명 이중링 광 네트워크 기반의 전자식 자동폐색장치의 모식도.
도 5 는 본 발명 공통 신호 및 제어 정보 모델 모식도.
도 6 은 본 발명 이중 채널의 광통신제어부의 모식도.
도 7 은 본 발명 입력부에서 입력포트 - CAN 채널 전송 모델 모식도.
도 8 은 본 발명 출력부에서 CAN채널 - 입력포트 전송 모델 모식도.
도 9 는 본 발명 광통신제어부의 흐름도.
도 10 은 본 발명 입력부의 흐름도.
도 11 은 본 발명 출력부의 흐름도.
도 12 는 본 발명 안전처리 구조도.1 is a schematic diagram of a 2oo2 dual-channel architecture;
Figure 2 is a schematic diagram of a dual channel (2oo2) architecture with a common data source of the present invention;
3 is an overall configuration diagram of an automatic block control apparatus having a dual channel and black channel structure applied to the present invention.
4 is a schematic diagram of an electronic automatic blocking device based on a double ring optical network according to the present invention;
5 is a schematic diagram of a common signal and control information model of the present invention;
6 is a schematic diagram of a dual-channel optical communication control unit according to the present invention;
7 is a schematic diagram of an input port-CAN channel transmission model in the input unit of the present invention;
8 is a schematic diagram of a CAN channel-input port transmission model in the output unit of the present invention.
9 is a flowchart of an optical communication control unit according to the present invention;
10 is a flowchart of the input unit of the present invention;
11 is a flow chart of an output unit of the present invention;
12 is a structural diagram of the safe processing of the present invention;
본 발명에 적용된 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치 및 그 제어방법은 도 2 내지 도 12 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.An automatic block control apparatus having a structure of a double channel and a black channel applied to the present invention and a control method thereof are configured as shown in FIGS. 2 to 12 .
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described later are terms set in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the producer, so the definitions should be made based on the contents throughout this specification.
또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.
먼저, 본 발명은 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치(100)에 관한 것으로, 다음과 같이 구성된다.First, the present invention relates to an automatic
즉, 본 발명은 폐색구간의 신호현시를 통해 열차의 속도 기능을 제어하는 전자식자동폐색장치1계(110) 및 전자식자동폐색장치2계(110a)가 구비된다.That is, the present invention is provided with an electronic
특히 상기 전자식자동폐색장치1계 및 2계에는 다음의 기술적 구성이 구비된다.In particular, the first and second electronic automatic blocking devices have the following technical configuration.
즉, CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 폐색신호처리 관련 논리 정보의 수신, 처리 및 출력의 기능을 수행하는 광통신제어부(130)가 구비된다.That is, the CPU module is composed of dual channels (CH-1 and CH-2), and an
이때 상기 광통신제어부(130)는 역간 폐색 신호제어가 가능하도록 2중 링 광통신 네트워크 구조에서 전방 자동폐색제어장치, 후방 폐색 구간의 전자식 자동폐색제어장치 및 인접 역의 역 폐색인터페이스장치와 광통신을 수행하여 폐색 구간의 신호현시, 궤도점유, 고장정보를 수신 및 처리하고, 입/출력부로부터 폐색구간의 장치로부터 상태정보를 수신 및 처리한다.At this time, the optical
또한 CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 자기 폐색 관련 정보를 수신하여 광통신제어부로 전송하는 입력부(140)가 구비된다.In addition, the CPU module is composed of dual channels (CH-1, CH-2), and is provided with an
이때 상기 입력부(140)는 인터페이스부를 통해 자기 폐색 구간의 신호 제어정보, 궤도점유 정보, 열차진입방지 취급 스위치 정보 및 고장정보를 포함하는 자기 폐색 관련 정보를 수신하여 광통신제어부로 전송한다.At this time, the
그리고 CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 궤도회로에 설치 운영됨과 아울러 출력제어를 위한 출력부(150)가 구비된다.In addition, the CPU module is composed of dual channels (CH-1, CH-2), installed and operated in the track circuit, and an
이때 상기 출력부(150)는 전자식 자동폐색제어장치로부터 폐색 신호기의 신호 현시 값 제어, 궤도회로부의 반응계전기 제어 정보를 수신하여 궤도회로에 설치 운영되는 장치로 출력제어를 위한 기능을 수행한다.At this time, the
또한 본 발명은 역간을 다수의 폐색구간으로 나누고, 개별 폐색구간에 전자식 자동폐색장치가 설치 운영될 때 해당 폐색구간의 전방 열차가 진행하는 방향의 전방에 위치한 자동폐색장치를 말하고, 일반의 자동폐색장치와 동일한 기능을 수행하나, 신호현시에 따른 동작을 수행하는 전방전자식자동폐색장치(120)가 구비된다.In addition, the present invention divides a station into a plurality of block sections, and when an electronic automatic block device is installed and operated in an individual block section, it refers to an automatic block device located in front of the direction in which the front train of the block section moves, and general automatic block A front electronic
그리고 본 발명은 역간을 다수의 폐색구간으로 나누고, 개별 폐색구간에 전자식 자동폐색장치가 설치 운영될 때 해당 폐색구간의 후방 열차가 진행하는 방향의 후방에 위치한 자동폐색장치를 말하고, 일반의 자동폐색장치와 동일한 기능을 수행하나, 신호현시에 따른 동작을 수행하는 후방전자식자동폐색장치(120a)가 구비된다.In addition, the present invention divides a station interval into a plurality of blocked sections, and when an electronic automatic block device is installed and operated in an individual block section, it refers to an automatic block device located in the rear of the direction in which a train at the rear of the block section moves, and a general automatic block A rear electronic
특히 본 발명은 궤도에 설치 운영되는 폐색신호기, 궤도회로부, 열차진입방지 취급스위치 및 전자식 자동제어폐색장치와의 전기적 결선을 위한 터미널 단자로 구성되며 인터페이스 기능을 수행하는 인터페이스부(160)가 구비된다.In particular, the present invention is composed of terminals for electrical connection with a blocking signal installed and operated on a track, a track circuit unit, a train entry prevention handling switch, and an electronic automatic control blocking device, and an
이때 상기 인터페이스부(160)에는 다음의 기술적 구성이 구비된다.At this time, the
즉, 본 발명은 열차 진행, 정지 및 속도의 운전조건을 열차 운전자에게 제시해 주는 폐색신호기(170)가 구비된다.That is, the present invention is provided with a
또한 본 발명은 폐색구간 내 열차의 점유 상태를 감지하여 궤도 반응계전기의 접점 값으로 알려주는 궤도회로부(180)가 구비된다.In addition, the present invention is provided with a
그리고 본 발명은 취급시 폐색구간의 궤도 반응계전기를 여자시켜 폐색 신호기가 정지를 현시하도록 하는 열차진입방지취급스위치(190)가 구비된다.In addition, the present invention is provided with a train entry
한편, 본 발명에 적용된 상기 광통신제어부(130)와 입력부(140) 및 출력부(150)는 각각 독립적으로 동작함이 바람직하다.Meanwhile, the optical
그리고 본 발명에 적용된 상기 CPU 모듈은 각각 독립적으로 동작하고, 동기화 처리를 위해 GPIO(general-purpose input/output)와 SPI(Serial Peripheral Interface)로 연결됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that the CPU modules applied to the present invention operate independently and are connected to GPIO (general-purpose input/output) and SPI (Serial Peripheral Interface) for synchronization processing.
또 한편, 본 발명에 적용된 상기 입력부(140)와 출력부(150)는 각각 이중 채널(CH-1, CH-2)의 CPU가 있고, 이중 채널은 Input 1, Input 2 그리고 Output 1, Output 2 로 구성되는데, 각각은 독립적으로 동작하고, 동기화 처리를 위해 GPIO(general-purpose input/output)와 직렬통신(UART)으로 연결되고, 직렬통신은 블랙 채널(black channel)로 이루어진다.On the other hand, the
이때 상기 CPU와, 입,출력부 간은 비동기 직렬통신(CAN)으로 연결되고, 입,출력부 연결이 버스에 연결되고, 경합방식으로 동작되어 블랙 채널로 간주되고, 인접 자동폐색장치 간에도 이더넷으로 연결되는데 역시 블랙 채널로 간주되고, 이더넷과 CAN 통신은 모두 비동기 직렬의 표준 통신방식으로 이루어진다.At this time, the CPU and the input/output unit are connected by asynchronous serial communication (CAN), the input/output unit connection is connected to a bus, and it is regarded as a black channel as it is operated in a contention method, and Ethernet is used between adjacent automatic block devices. It is also considered a black channel, and both Ethernet and CAN communication are performed in the standard communication method of asynchronous serial.
특히 CAN 통신은 온도 및 전자파 방해 등의 환경 특성이 우수하고, 이러한 CAN 통신을 자동폐색제어장치에서 각 계의 모듈 간 연결에 사용한다.In particular, CAN communication has excellent environmental characteristics such as temperature and electromagnetic interference, and such CAN communication is used for connection between modules of each system in the automatic block control device.
한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.Meanwhile, the present invention may be variously modified and take various forms in applying the above components.
그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.And it should be understood that the present invention is not limited to the particular forms mentioned in the above detailed description, but rather includes all modifications, equivalents and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. should be understood as
상기와 같이 구성된 본 발명 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치 및 그 제어방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.The effect of the automatic occlusion control device having the structure of the double channel and the black channel according to the present invention configured as described above and the control method thereof will be described as follows.
우선, 본 발명은 자동폐색제어장치의 핵심기능인 폐색구간 신호 처리를 담당하고, 역구내 연동장치와 연결되어 폐색구간을 운행하는 열차에 안전측(fail-safe) 기능을 제공하면서 열차의 수송능률을 최대화하기 위한 장치 및 제어방법을 제공한다.First of all, the present invention is responsible for signal processing of the blocked section, which is a key function of the automatic block control device, and is connected to the interlocking device in the station to provide a fail-safe function to trains operating in the blocked section, while improving the transport efficiency of the train. It provides devices and control methods to maximize
이를 위해 본 발명에 적용된 도 2 는 공통 데이터 소스를 갖는 2중 채널(2oo2) 아키텍처 모식도로, Channel 1 과 channel 2의 이중 채널(redundant channel)로 표현되는데, 공통의 입력 데이터를 갖는 아키텍처 모델로서 일반 데이터 소스의 아키텍처 모델과 혼합되어 있다. 이러한 구조는 신호기의 신호 현시 오류를 회피할 수 있고 안전한 철도의 폐색구간 신호현시를 제공한다.2 applied to the present invention for this purpose is a schematic diagram of a dual channel (2oo2) architecture with a common data source, expressed as a redundant channel of
또한 도 3 은 본 발명에 적용된 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치(100)의 전체 구성도를 보인 것이다.In addition, FIG. 3 shows the overall configuration of the automatic
그리고 도 4 는 본 발명 이중링 광 네트워크 기반의 전자식 자동폐색장치(100)의 모식도를 보인 것이다.And Figure 4 shows a schematic diagram of the electronic
또한 도 5 는 본 발명 공통 신호 및 제어 정보 모델 모식도를 보인 것이다.5 is a schematic diagram of a common signal and control information model of the present invention.
이하에서 본 발명 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치(100)의 제어방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the control method of the automatic
먼저, 본 발명은 전자식자동폐색장치1계(110) 및 전자식자동폐색장치2계(110a)로 폐색구간의 신호현시를 통해 열차의 속도 기능을 제어하되, 인접 전후방전자식자동폐색장치(120)(120a)와 광통신제어부(130)의 이더넷을 통하여 정보 송수신 전송이 이루어지는 단계를 거친다.First, the present invention controls the speed function of the train through the signal display of the block section with the electronic
이후 본 발명은 이더넷으로 신호현시 및 괘도점유 정보를 전후방전자식자동폐색장치에 전송하는 단계를 거친다.Then, the present invention goes through the steps of transmitting the signal display and trajectory occupancy information to the front and rear electronic automatic blocking devices through Ethernet.
이어서 본 발명은 블랙 채널(black channel)인 이더넷을 통해서는 전후방전자식자동폐색제어장치들로부터 신호현시, 제어정보, 고장정보를 수신하는 단계를 거친다.Then, the present invention goes through a step of receiving signal display, control information, and failure information from the front and rear electronic automatic block control devices through Ethernet, which is a black channel.
이후 본 발명은 직렬통신(CAN)으로 연결된 입력부(140)로부터는 궤도점유의 신호를 수신하여 폐색연동논리를 처리함과 아울러 결과를 출력하는 단계를 거친다.Thereafter, the present invention receives a signal of orbit occupation from the
이어서 본 발명은 이더넷으로는 전후방 폐색장치에 신호현시와 궤도점유 정보를 출력 전송하는 단계를 거친다.Next, the present invention goes through the steps of outputting and transmitting signal display and track occupancy information to the front and rear blocking devices via Ethernet.
이후 본 발명은 직렬통신(CAN)을 통해서는 출력부(150)로 제어 신호를 출력 전송하는 단계를 거쳐서 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치의 제어방법을 제공한다.Then, the present invention provides a control method for an automatic block control device having a dual channel and black channel structure through the step of outputting and transmitting a control signal to the
한편, 도 6 은 본 발명 이중 채널의 광통신제어부(130)의 모식도를 보인 것으로, 광통신제어부(130)에서 CPU 간 이중채널의 구성을 보여준다. 채널간 비교논리를 수행하기 전에 CPU-1(마스터), CPU-2(슬레이브) 간의 동기화와 데이터 교환을 위해 GPIO 포트와 SPI 포트를 사용한다. SPI는 데이터 프레임을 전송하는데 사용한다. Meanwhile, FIG. 6 is a schematic diagram of the dual-channel optical
그리고 데이터 교환을 위해 마스터 채널-1 CPU-1은 수신 데이터를 채널-2로 전송하기 전에 GPIO 1 포트가 Low 상태임을 확인하고 이어서 High 로 변경한다. 채널-2은 채널-1이 데이터를 보내려 한다는 의미를 이해하고 SPI (4 또는 5)를 통해 받을 준비를 한다. 채널-1에서 채널-2로 SPI를 통해 데이터 프레임을 전송하게 된다.And for data exchange, master channel-1 CPU-1 confirms that the
또한 슬레이브 채널-2 CPU-2는 채널-1에서 수신한 데이터와 수신링버퍼에 저장된 데이터가 동일하면, GPIO 2 포트에 출력 신호를 High로 내보낸다. 이는 채널-1에서 보낸 데이터와 채널-2에서 수신한 데이터의 비교 결과가 동일하다는 의미이다. 이렇게 이중의 이더넷-1, 이더넷-2를 통해 입력된 데이터가 동일하다는 판별과정을 흐름 제어 기반으로 동기화 과정을 수행한다. 마스터 채널은 채널 간 흐름 제어와 데이터의 교환을 제어한다.Also, if the data received from channel-1 and the data stored in the receiving ring buffer are the same, slave channel-2 CPU-2 sends an output signal to
도 7 은 본 발명 입력부(140)에서 입력포트 - CAN 채널 전송 모델 모식도를 보인 것이다.7 is a schematic diagram showing an input port-CAN channel transmission model in the
즉, 입력부(140)에서의 입력신호 처리 과정을 보여준다. 이중 채널의 입력 데이터가 공통 입력 데이터로서 채널-1과 채널-2에 입력된다. 인터페이스부(160)에서 입력모듈(input module)의 입력 디지털 신호를 GPIO 입력포트를 통해 받고 이를 CPU로 전송한 후 CAN을 통해 광통신제어부(130)로 전송한다. 채널 간 데이터 교환에서 GPIO 1,2와 블랙 채널인 비동기 직렬통신(UART)을 사용한다. That is, the input signal processing process in the
도 8 은 본 발명 출력부(150)에서 CAN채널 - 입력포트 전송 모델 모식도를 보인 것이다.8 shows a schematic diagram of a CAN channel-input port transmission model in the
즉, 출력부(150)에서의 출력 신호 처리 과정을 보여준다. 광통신제어부(130)의 이중채널 CAN을 통해 수신된 데이터는 출력부의 CAN을 통해 받고, 이를 출력부의 이중채널 CPU로 전송한 후, 채널간 동기화와 비교논리 과정을 거친다. 채널 간 데이터 교환에서 GPIO 1, 2 와 블랙 채널인 비동기 직렬통신(UART)을 사용한다. 출력모듈(input module)의 채널-1과 채널-2의 출력 데이터는 GPIO 출력포트를 통해 인터페이스부(160)를 거쳐 주변장치로 전송된다. 여기서 주변장치가 단일 채널이므로 출력 디지털 신호는 공통 출력 포트로 출력된다. That is, the output signal processing process in the
도 9 는 본 발명 광통신제어부(130)의 흐름도를 보인 것으로, 이하에서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.9 is a flowchart of the optical
즉, 광통신제어부(130)에서 이더넷과 CAN 직렬 통신을 통해 수신된 입력 데이터를 기반으로 폐색연동논리 처리와 데이터 출력 관련 정보의 흐름제어(flow-control) 모델을 보여준다. 아울러 이더넷 입력데이터 처리와 폐색연동논리 처리 결과에 대한 단계별 비교논리를 수행하는 과정을 보여준다. 비교논리 처리 결과 불일치시 처리하는 과정도 보여준다.That is, based on the input data received from the optical
상기 광통신제어부(130)의 채널-1 CPU와 채널-2 CPU는 이더넷 통신모듈로부터 입력 데이터를 수신하고, 그리고 직렬통신(CAN) 모듈로부터 수신된 입력부 데이터를 기반으로 동기화 과정과 폐색논리를 처리한다.The channel-1 CPU and the channel-2 CPU of the
또한 전후방 자동폐색장치에서 광통신제어부 개별 CPU는 각각 채널-1, 2의 이더넷 포트를 통해 데이터 수신을 기다린다. 하나의 CPU 당 이중채널로부터의 이더넷 데이터를 수신하게 되고 이들 이더넷 채널로 부터의 데이터가 동일한지 여부를 비교논리 처리해야 한다. 사용되는 데이터는 고정 크기 프레임을 사용하기 때문에 소프트웨어적으로 고정 크기 데이터가 수신되면 이벤트를 발생하여 입력 데이터 수신을 알 수 있다. 그리고 채널-1 과 채널-2 로 부터의 수신 데이터를 수신링 버퍼에 저장한다. 수신링 버퍼에 저장 및 처리되는 데이터는 고정 크기의 프레임을 사용한다. 고정 크기의 데이터가 통신 모듈을 통해 입력되며 고정 크기의 수신 링버퍼에 저장한다.In addition, in the front and rear automatic blocking device, each CPU of the optical communication control unit waits for data reception through the Ethernet ports of channels-1 and 2, respectively. Each CPU receives Ethernet data from dual channels and compares whether the data from these Ethernet channels are the same or not. Since fixed-size frames are used for the data used, when fixed-size data is received in terms of software, an event can be generated to know that input data has been received. Then, the received data from channel-1 and channel-2 is stored in the receiving buffer. Data stored and processed in the receiving buffer uses fixed-size frames. Fixed-size data is input through the communication module and stored in the fixed-size receiving ring buffer.
이처럼 비동기 통신방식의 이더넷에서는 동기화를 타이밍에 의존하지 않고 흐름제어 방식을 사용하는데, 채널-1 와 채널-2 수신 링버퍼를 사용하여 통신 모듈로부터 입력되는 데이터를 저장한다. 이중채널의 개별 수신링 버퍼에 저장된 데이터를 검색하여 동일 데이터를 찾는 것으로 동기화를 수행한다. 모듈 간 직렬통신에서도 역시 흐름 제어 방식으로 데이터의 동기화를 달성한다.In this way, Ethernet of the asynchronous communication method does not depend on timing for synchronization and uses a flow control method. The channel-1 and channel-2 receive ring buffers are used to store data input from the communication module. Synchronization is performed by searching the data stored in the individual receiving buffer of the dual channel and finding the same data. In serial communication between modules, synchronization of data is also achieved in a flow-controlled manner.
그리고 흐름 제어는 한 장치에서 다른 장치로 또는 네트워크의 노드 간에 데이터 흐름을 조정하여 수신 장치나 노드가 들어오는 모든 데이터를 처리할 수 있도록 하는 프로세스이다. 이것은 송신 장치 또는 노드가 수신 장치 또는 노드의 데이터 수신 및 처리 속도가 다를 때 특히 중요하다. 장치나 노드가 처리하기 전에 너무 많은 데이터가 도착하면 데이터 오버플로가 발생하여 데이터가 손실되고 재전송될 수 있다.And flow control is the process of coordinating the flow of data from one device to another or between nodes in a network so that a receiving device or node can process all incoming data. This is particularly important when the sending device or node differs in the rate at which the receiving device or node receives and processes data. If too much data arrives before a device or node can process it, a data overflow can occur, causing data to be lost and retransmitted.
상기 광통신제어부(130)의 채널-1 와 채널-2 수신 데이터는 링버퍼에 저장된 데이터를 비교하여 동일 데이터를 찾는 형식으로 데이터의 동기화를 진행한다. 마스터와 슬레이브 형식으로 운영되며 마스터(예: 채널-1) 채널의 버퍼에 저장된 데이터를 슬레이브(예: 채널-2) 채널로 전송한 후 개별 채널의 데이터에 대한 비교논리를 수행한다. 비교논리 결과 동일한 프레임이 찾아지면 그 시점이 비동기 채널 간 흐름 제어 1단계 동기화가 달성된 것이다.The channel-1 and channel-2 received data of the optical
아울러 안전 폐색처리 결과는 출력링 버퍼에 저장된 데이터 프레임은 입력단계 동기화 과정처럼 흐름제어신호를 GPIO를 통해‘L’ 신호로 전송한다. 슬레이브는 이를 확인하고 SPI를 통해 마스터가 보내는 데이터 프레임을 수신한다. 슬레이브는 출력 링 버퍼에 있는 데이터에 대하여 채널 간 비교논리를 수행하고 일치하는 데이터를 찾게 되면 동기화가 된 것임으로 출력을 두 채널에서 인접 자동폐색제어장치로 이더넷을 통해 폐색이더넷 출력을 내보낸다. 입력 데이터 처리에서 사용된 것과 동일한 방식으로 출력링에서 채널 간에 동일한 데이터 프레임을 찾는 것으로 출력 단계에서 동기화가 이루어진다. In addition, the data frame stored in the output ring buffer of the safety block processing result transmits the flow control signal as the 'L' signal through the GPIO, like the synchronization process of the input stage. The slave acknowledges this and receives the data frame sent by the master through SPI. The slave performs comparison logic between channels for the data in the output ring buffer, and if it finds matching data, it is synchronized and sends the block Ethernet output from the two channels to the adjacent automatic block control device through Ethernet. Synchronization is achieved at the output stage by finding identical data frames between channels on the output ring in the same way as used in input data processing.
그리고 동기화 이후에는 두 채널의 안전 폐색논리 처리가 동일한지 여부를 평가하는 과정으로 흐름 제어가 이루어진다. 비교논리에서 값이 일치하면 입력 데이터를 서로 교환하여 3회 이상 불일치시 안전모드로 진입하고, 입력데이터 비교가 일치하면 안전 폐색연동논리 처리 단계로 진행한다.After synchronization, flow control is performed by evaluating whether the safety block logic processing of the two channels is the same. If the values match in the comparison logic, the input data is exchanged with each other, and if they do not match three or more times, the safe mode is entered.
또한 광통신제어부(130)의 이중채널의 CPU 모듈이나 입출력부의 이중채널 CPU에서 데이터 동기화 또는 비교논리 처리 결과가 불일치하면 현재 출력하고 있는 최종 출력을 차단하도록 채널-1 또는 채널-2 CPU에서 고장 신호(fault signal)가 출력되어 AND 논리곱 처리되어 최종 출력이 ‘L’로 제어되어 차단부에 의해 차단된다.In addition, if the results of data synchronization or comparison logic processing in the dual-channel CPU module of the optical
도 10 은 본 발명 입력부(140)의 흐름도를 보인 것으로, 이하에서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.10 shows a flowchart of the
즉, 입력포트를 통해 수신된 데이터가 수신 링버퍼(In data ring buffer)에 저장된 후, 마스터와 슬레이브 간에 흐름 제어 모델에 의해 데이터에 대한 동기화 과정과 데이터 교환 작업을 수행한다. 채널간 입력데이터에 대한 오류여부를 판단한 후 CAN 블랙 채널을 통해 광통신 제어보드로 전송하여 안전폐색 논리처리부에서 활용되도록 한다. 안전폐색논리처리전에 다시한번 CAN을 통해 광통신제어부(130)에 수신된 데이터는 수신 링버퍼에 저장되고 흐름 제어 모델에 의해 동기화와 데이터에 대한 비교논리가 처리된다. 데이터 교환에 블랙 채널인 비동기 직렬통신(UART)을 사용하는 것이 광통신제어부에서 SPI를 통한 데이터 교환과는 다르다. That is, after the data received through the input port is stored in the in data ring buffer, data synchronization and data exchange operations are performed between the master and the slave according to a flow control model. After determining whether there is an error in the input data between channels, it is transmitted to the optical communication control board through the CAN black channel to be used in the safety block logic processing unit. Data received by the optical
도 11 은 본 발명 출력부(150)의 흐름도를 보인 것으로, 이하에서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.11 is a flow chart of the
즉, 광통신제어부(130)에서 안전폐색처리된 후 출력부(150)로의 출력을 위한 데이터를 폐색출력 수신링버퍼에 저장한다. 수신 링버퍼(In data ring buffer)에 저장된 후, 마스터와 슬레이브 간에 흐름 제어 모델에 의해 데이터에 대한 동기화 과정과 데이터 교환 작업을 GPIO와 SPI를 통해 수행한 후, 블랙채널인 CAN 채널로 전송된다. 블랙채널인 CAN 채널을 통해 출력부의 폐색출력 링버퍼에 수신된 데이터는 SPI와 UART 채널을 통해 다시한번 채널간 동기화와 비교논리 과정을 거친다. 이러한 비교논리 과정에서 오류가 발생하면 출력차단을 수행하도록 한다.That is, after safety occlusion processing in the optical
도 12 는 본 발명 안전처리 구조도를 보인 것으로, 블랙 채널에서 데이터를 안전 처리(safety process)하여 신뢰성을 향상시키는 방법을 보여준다. IEC 61508은 "블랙 채널"이라는 용어를 정의한다. 통신 기술에서 이는 안전(secure)하지 않은 통신 채널을 나타낸다. 상기 자동폐색장치와 인접 자동폐색장치 간의 블랙 채널로 중간 데이터 전송 경로를 알 수 없는 직렬방식 통신인 이더넷, 광통신제어부 또는 입/출력부의 CPU 모듈에서 CPU-1와 CPU-2 의 SPI 통신, 광통신제어부의 CPU 모듈과 입/출력부 모듈간의 직렬통신 CAN, 또는 입/출력부의 CPU 모듈에서 CPU 채널간의 UART 등은 노드 간에 비신뢰 전송(non-trusted transmssion) 과 경합이 발생하는 것으로 특징된다. 블랙 채널의 통신 특성에도 불구하고 안전한 통신이 보장되어야 하는 노드 간 전송된 응용 데이터(application data)의 신뢰성 및 안전성이 보장되어야 한다. 그래서 비신뢰 전송의 링크 계층에 신뢰성 보장을 위해 안전 계층을 추가한다. 비동기식 직렬통신 방식에서 수신 측 데이터 프레임과 송신측 프레임 간에 동기화를 지원하기 위해 채널 간 비교 또는 동기화 확인을 위해 데이터 프레임에 순차 번호(sequence number) 또는 시간(timing)을 추가하여 데이터 비교논리에서 활용된다. 그리고 블랙채널의 비트오류 같은 비신뢰성 전송을 극복하기 위해 안전코드(CRC16, CRC32 등)를 추가하여 송신하고 수신 측에서 안전 코드의 변형 여부를 확인하는 방식으로 안전 처리하여 검증한다.12 is a diagram showing the safety processing structure of the present invention, and shows a method of improving reliability by safety processing data in a black channel. IEC 61508 defines the term "black channel". In communication technology, this represents an insecure communication channel. Ethernet, an optical communication control unit, or SPI communication between CPU-1 and CPU-2 in the CPU module of the input/output unit, optical communication control unit Serial communication CAN between the CPU module and the I/O module of the I/O module, or UART between CPU channels in the CPU module of the I/O section, is characterized by non-trusted transmssion and contention between nodes. Despite the communication characteristics of the black channel, reliability and safety of application data transmitted between nodes for which secure communication must be guaranteed must be guaranteed. Therefore, a safety layer is added to the link layer of unreliable transmission to ensure reliability. In order to support synchronization between a data frame on the receiving side and a frame on the sending side in the asynchronous serial communication method, a sequence number or timing is added to the data frame to compare between channels or to check the synchronization, and is used in the data comparison logic. . In addition, to overcome unreliable transmission such as bit errors of the black channel, safety codes (CRC16, CRC32, etc.) are added and transmitted, and the receiving side checks whether the safety code is modified or not, and the security processing is verified.
이상에서와 같이 본 발명은 자동폐색제어장치를 이중채널과 블랙채널 구조의 이중계 시스템을 구성하여 채널간 동기화 및 데이터 비교의 방법 그리고 불일치시 안전처리 제어방법을 제공하는 것이고, 한쪽 계에 장애가 발생한 경우라도 단독 계를 두 개의 CPU로 구성되는 이중채널 구조로 구성하여 채널 간 비교논리를 수행하도록 한 것이고, 개별 계에 속하는 CPU 모듈과 입출력부 간을 표준 기술의 블랙채널로 연결하고, 블랙채널의 신뢰성 향상위해 소프트웨어로 작성된 안전 처리(safety voting process)를 추가하여 오류 발생 가능성을 최소화할 수 있는 장치를 제공하는 것이고, 주 구성요소인 광통신제어부(CPU 모듈), 입력부, 및 출력부를 이중 채널과 상용 직렬통신으로 연결하는 구조로 구성하여 기술적으로 구현하기 쉽고, 확장성이 있으며, 그리고 유지보수가 용이한 자동폐색제어장치를 제공하는 것이다.As described above, the present invention provides a method of synchronizing and comparing data between channels by constructing an automatic block control device in a dual system of a dual channel and a black channel structure, and a method of controlling safety processing in case of mismatch, and in the event of a failure in one system Even in this case, the single system is composed of a dual-channel structure composed of two CPUs to perform comparison logic between channels, and the CPU module belonging to the individual system and the input/output unit are connected with a black channel of standard technology, and the black channel It is to provide a device that can minimize the possibility of errors by adding a safety voting process written in software to improve reliability, and the main components, optical communication control unit (CPU module), input unit, and output unit are commercially available with dual channels. It is to provide an automatic blockage control device that is technically easy to implement, scalable, and easy to maintain by configuring a structure connected by serial communication.
본 발명 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치 및 그 제어방법의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본원발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.The technical concept of the automatic occlusion control device having a double-channel and black-channel structure and its control method according to the present invention is that the same result can be repeated in practice. It is well worth protecting.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 자동폐색제어장치
110: 전자식자동폐색장치1계
110a: 전자식자동폐색장치2계
120: 전방전자식자동폐색장치
120a: 후방전자식자동폐색장치
130: 광통신제어부
140: 입력부
150: 출력부
160: 인터페이스부
170: 폐색신호기
180: 궤도회로부
190: 열차진입방지취급스위치<Description of symbols for main parts of drawings>
100: automatic block control device
110: electronic
110a: 2nd electronic automatic occlusion device
120: front electronic automatic occlusion device
120a: rear electronic automatic occlusion device
130: optical communication control unit
140: input unit
150: output unit
160: interface unit
170: blockade signal
180: track circuit part
190: train entry prevention handling switch
Claims (5)
폐색구간의 신호현시를 통해 열차의 속도 기능을 제어하는 전자식자동폐색장치1계(110) 및 전자식자동폐색장치2계(110a);
전자식자동폐색장치1계 및 2계에는,
CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 폐색신호처리 관련 논리 정보의 수신, 처리 및 출력의 기능을 수행하는 광통신제어부(130);
CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 자기 폐색 관련 정보를 수신하여 광통신제어부로 전송하는 입력부(140);
CPU 모듈이 이중 채널(CH-1, CH-2)로 구성되고, 궤도회로에 설치 운영됨과 아울러 출력제어를 위한 출력부(150);
역간을 다수의 폐색구간으로 나누고, 개별 폐색구간에 전자식 자동폐색장치가 설치 운영될 때 해당 폐색구간의 전방 열차가 진행하는 방향의 전방에 위치한 자동폐색장치를 말하고, 일반의 자동폐색장치와 동일한 기능을 수행하나, 신호현시에 따른 동작을 수행하는 전방전자식자동폐색장치(120);
역간을 다수의 폐색구간으로 나누고, 개별 폐색구간에 전자식 자동폐색장치가 설치 운영될 때 해당 폐색구간의 후방 열차가 진행하는 방향의 후방에 위치한 자동폐색장치를 말하고, 일반의 자동폐색장치와 동일한 기능을 수행하나, 신호현시에 따른 동작을 수행하는 후방전자식자동폐색장치(120a);
궤도에 설치 운영되는 폐색신호기, 궤도회로부, 열차진입방지 취급스위치 및 전자식 자동제어폐색장치와의 전기적 결선을 위한 터미널 단자로 구성되며 인터페이스 기능을 수행하는 인터페이스부(160);가 포함되고,
인터페이스부(160)에는,
열차 진행, 정지 및 속도의 운전조건을 열차 운전자에게 제시해 주는 폐색신호기(170);
폐색구간 내 열차의 점유 상태를 감지하여 궤도 반응계전기의 접점 값으로 알려주는 궤도회로부(180); 및
취급시 폐색구간의 궤도 반응계전기를 여자시켜 폐색 신호기가 정지를 현시하도록 하는 열차진입방지취급스위치(190);가 포함됨을 특징으로 하는 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치.
It relates to an automatic occlusion control device (100) having a double channel and black channel structure,
Electronic automatic blocking device 1 system 110 and electronic automatic blocking device 2 system 110a that control the speed function of the train through signal display of the block section;
In the first and second series of electronic automatic occluders,
An optical communication control unit 130 in which the CPU module is composed of dual channels (CH-1 and CH-2) and performs functions of receiving, processing, and outputting logic information related to occlusion signal processing;
An input unit 140 in which the CPU module is composed of dual channels (CH-1 and CH-2) and receives and transmits information related to magnetic occlusion to the optical communication control unit;
The CPU module is composed of dual channels (CH-1, CH-2), installed and operated on the track circuit, and an output unit 150 for output control;
When a station is divided into a number of blocked sections, and an electronic automatic block device is installed and operated in each block section, it refers to an automatic block device located in front of the direction in which the front train of the block section is moving, and has the same function as a general automatic block device. However, the front electronic automatic occlusion device 120 performs an operation according to the appearance of a signal;
When a station is divided into a number of blocked sections, and an electronic automatic block device is installed and operated in each blocked section, it refers to an automatic block device located behind the direction in which trains are moving in the rear of the block section, and has the same function as a general automatic block device. However, a rear electronic automatic occlusion device (120a) performing an operation according to a signal appearance;
An interface unit 160 composed of terminals for electrical connection with a blocking signal installed and operated on the track, a track circuit unit, a train entry prevention handling switch, and an electronic automatic control blocking device, and performing an interface function; is included,
In the interface unit 160,
a block signal (170) that presents the operation conditions of train progress, stop and speed to the train driver;
A track circuit unit 180 that detects the occupancy state of the train in the blocked section and informs it of the contact value of the track reaction relay; and
An automatic blockage control device having a double channel and black channel structure, characterized in that it includes a train entry prevention handling switch (190) that excites the track reaction relay of the blockage section during handling so that the blockage signal indicates stop.
상기 광통신제어부(130)와 입력부(140) 및 출력부(150)는 각각 독립적으로 동작함을 특징으로 하는 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치.
The method of claim 1,
The optical communication control unit 130, the input unit 140, and the output unit 150 operate independently of each other.
상기 CPU 모듈은 각각 독립적으로 동작하고, 동기화 처리를 위해 GPIO(general-purpose input/output)와 SPI(Serial Peripheral Interface)로 연결됨을 특징으로 하는 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치.
The method of claim 1,
The CPU module operates independently and is connected to GPIO (general-purpose input / output) and SPI (Serial Peripheral Interface) for synchronization processing.
상기 입력부(140)와 출력부(150)는,
각각 이중 채널(CH-1, CH-2)의 CPU가 있고, 이중 채널은 Input 1, Input 2 그리고 Output 1, Output 2 로 구성되는데, 각각은 독립적으로 동작하고, 동기화 처리를 위해 GPIO(general-purpose input/output)와 직렬통신(UART)으로 연결되고, 직렬통신은 블랙 채널(black channel)로 이루어짐을 특징으로 하는 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치.
The method of claim 1,
The input unit 140 and the output unit 150,
Each has a CPU of dual channels (CH-1, CH-2), and the dual channels are composed of Input 1, Input 2 and Output 1, Output 2, each of which operates independently, and GPIO (general- An automatic block control device having a dual channel and black channel structure, characterized in that it is connected to purpose input / output) and serial communication (UART), and serial communication is made of a black channel.
전자식자동폐색장치1계(110) 및 전자식자동폐색장치2계(110a)로 폐색구간의 신호현시를 통해 열차의 속도 기능을 제어하되,
인접 전후방전자식자동폐색장치(120)(120a)와 광통신제어부(130)의 이더넷을 통하여 정보 송수신 전송이 이루어지는 단계;
이더넷으로 신호현시 및 괘도점유 정보를 전후방전자식자동폐색장치에 전송하는 단계;
블랙 채널(black channel)인 이더넷을 통해서는 전후방전자식자동폐색제어장치들로부터 신호현시, 제어정보, 고장정보를 수신하는 단계;
직렬통신(CAN)으로 연결된 입력부(140)로부터는 궤도점유의 신호를 수신하여 폐색연동논리를 처리함과 아울러 결과를 출력하는 단계;
이더넷으로는 전후방 폐색장치에 신호현시와 궤도점유 정보를 출력 전송하는 단계; 및
직렬통신(CAN)을 통해서는 출력부(150)로 제어 신호를 출력 전송하는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 이중채널과 블랙채널 구조를 갖는 자동폐색제어장치의 제어방법.It relates to a control method of an automatic occlusion control device 100 having a double channel and black channel structure,
Control the speed function of the train through the signal display of the block section with the electronic automatic blocker system 1 (110) and the electronic automatic blocker system 2 (110a),
Information transmission/reception is performed through Ethernet between the adjacent front and rear electronic automatic blocking devices 120 and 120a and the optical communication control unit 130;
Transmitting signal display and trajectory occupancy information to the front and rear electronic automatic blocking devices through Ethernet;
Receiving signal display, control information, and failure information from front and rear electronic automatic block control devices through Ethernet, which is a black channel;
receiving a track occupancy signal from an input unit 140 connected through serial communication (CAN), processing block interlocking logic, and outputting a result;
Outputting and transmitting signal display and orbit occupancy information to front and rear blocking devices through Ethernet; and
Outputting and transmitting a control signal to an output unit 150 through serial communication (CAN); Control method of an automatic block control device having a dual channel and black channel structure, characterized in that it is included.
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