KR19990019222A - 오디오주파수 궤도회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오디오주파수 궤도회로에 관한 것으로, 종래의 기술은 궤도분할을 위하여 물리적인 레일 절연을 하기 때문에 레일의 설치시에 절연작업을 행하여야 하고, 송수신기에서 케이블을 통해 송수신함으로써, 레벨을 조정해야 하는 송수신기의 구성이 복잡해지며, 설치 및 조정작업이 어렵고, 또한 절연조인트의 파손 등의 원인에 의해 절연 불량에 따른 회로의 오동작과 소음 및 진동 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 궤도를 물리적이 아닌 전기적으로 절연하며, 오디오주파수를 궤도에 투입하여 열차의 궤도점유 여부의 검지와 궤도의 파손유무를 감지하도록 하고, 궤도를 일정 구간으로 나누어서 배치하기 때문에 열차의 검지가 수월해지고, 레일의 파손 여부를 원격으로 감시할 수 있으며, 또한 열차운행을 일방적인 운행계획에 따르지 않고 실제 철도교통량의 증감에 따라 함으로써, 효율적인 열차운행을 할 수 있는 효과가 있다.

Description

오디오주파수 궤도회로

본 발명은 오디오주파수 궤도회로에 관한 것으로, 특히 궤도를 전기적으로 절연하고, 오디오주파수를 궤도에 투입하여 열차의 궤도점유 여부의 검지와 궤도의 파손유무를 감지하도록 한 오디오주파수 궤도회로에 관한 것이다.

일반적으로 철도는, 선로 분기점이 많은 역주변의 선로에서 열차의 안전운행을 위해 미리 설정된 연동규칙에 따라 현장기기를 연쇄동작하도록 하며, 동작시 열차검지를 위해서는 선로의 일정한 구간을 전기회로의 일부분처럼 이용하는데, 이를 궤도회로라 하고, 특히 오디오주파수(Audio Frequency : AF)를 이용하는 것을 오디오주파수 궤도회로라 한다.

도1은 종래 열차검지 궤도회로의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 열차가 진행하기 위한 궤도레일(10)(11)과; 상기 궤도레일(10)(11) 사이에 연결되어 폐회로를 형성하도록 하는 절연조인트(12)(13)와; 상기 폐회로로 진입하는 열차의 유무를 검지하기 위하여 열차검지 신호주파수를 발생시키는 송신기(14)와; 상기 송신기(14)로 부터 전달받은 열차검지 신호주파수를 상기 궤도레일(10)(11)에 동조시키는 송신용 동조장치(15)와; 상기 폐회로로 부터 발생하는 열차검지 신호주파수에 동조하는 수신용 동조장치(16)와; 상기 수신용 동조장치(16)에 동조된 열차검지 신호주파수를 입력받아 열차의 유무를 감지하는 수신기(17)로 구성한다.

그리고, 또다른 궤도회로는 인접해 있는 송신기(14), 동조장치(15)(16) 및 수신기(17)들로 연속적으로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 장치의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 연속적으로 연결되어 있는 궤도레일(10)(11)을 거쳐 열차가 진행하게 되는데, 상기 열차가 어느 구간에 진입했는지를 알기 위하여 여러개의 구간으로 분리하며, 이 분리는 상기 궤도레일(10)(11) 사이를 연결하는 절연조인트(12)(13)에 의해 이루어진다.

상기 절연조인트(12)(13)에 의해 분리된 궤도회로에 열차가 들어왔는지의 여부를 알기 위하여 송신기(14)에서 열차의 유무를 검지하기 위한 열차검지 신호주파수로 F2주파수를 발생한다.

그러면, 송신용 동조장치(15)가 열차검지 신호주파수(F2)를 궤도회로의 궤도레일로 공진시킨다.

이때, 열차가 궤도회로에 진입하지 않으면 상기 열차검지 신호주파수(F2)는 그대로 수신용 동조장치(16)에 동조되어 수신기(17)가 그대로 상기 열차검지 신호주파수(F2)를 수신한다.

상기 수신기(17)가 열차검지 신호주파수(F2)를 수신하면 열차가 본 궤도회로에 진입하지 못했음을 인식한다.

그러다가 열차가 본 궤도회로에 진입하게 되면 열차의 바퀴와 축이 레일을 단락하므로, 수신용 동조장치(16)는 열차검지 신호주파수(F2)에 동조하지 못하고, 이에따라 수신기(17)에 도달하지 못하게 되어 열차가 궤도회로에 진입하여 점유되었음을 인식하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 궤도분할을 위하여 물리적인 레일 절연을 하기 때문에 레일의 설치시에 절연작업을 행하여야 하고, 송수신기에서 케이블을 통해 송수신함으로써, 레벨을 조정해야 하는 송수신기의 구성이 복잡해지며, 설치 및 조정작업이 어렵고, 또한 절연조인트의 파손 등의 원인에 의해 절연 불량에 따른 회로의 오동작과 소음 및 진동 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 궤도를 전기적으로 절연하고, 오디오주파수를 궤도에 투입하여 열차의 궤도점유 여부의 검지와 궤도의 파손유무를 감지하도록 한 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 열차검지 궤도회로의 구성을 보인 블록도.

도2는 본 발명 오디오주파수 궤도회로의 구성을 보인 블록도.

도3은 본 발명의 일실시예로 연속적인 궤도회로에 대한 동조장치의 위치를 보인 회로도.

도4는 본 발명의 궤도회로 신호를 이용한 열차검지정보의 송수신을 보인 블록도.

도5a,5b는 본 발명 오디오주파수 궤도회로의 전류흐름도.

도6a,6b는 도2에서 동조장치의 값을 결정하기 위한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 11 : 레일 12, 13 : 절연조인트

14, 20 : 송신기 15, 25 : 송신용 동조장치

16, 23 : 수신용 동조장치 17, 28 : 수신기

18 : 열차 21, 27 : 더미라인

22, 26 : 매칭장치 24 : 단락회로 자기유도자

C1,C2,C3 : 커패시터 L1,L2,L3 : 인덕터

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 오디오주파수 궤도회로의 구성은, 소정의 캐리어주파수와 검지신호 주파수를 합친 주파수를 변조시켜 발생하는 송신기와; 상기 송신기와 궤도간의 거리를 일정거리로 보상하여 주고, 각 캐리어 주파수에 따라 임피던스를 매칭하여 주는 더미라인(Dummy Line)과; 공진회로의 동조를 위해 값이 선택된 커패시터와 직렬로 접속된 인덕터로 구성되어 이웃하는 궤도회로 사이에 경계를 정의하고, 궤도회로의 특정주파수에 공진하는 동조장치와; 이웃하는 궤도회로 구간 사이의 경계를 정의하는 단락회로 자기유도자(Air Core Inductor : ACI)와; 상기 더미라인으로부터 받은 값으로 열차의 진입여부와 궤도회로의 고장여부를 인식할 수 있는 수신기와; 변압기로 구성되어 1차측 권선은 상기 더미라인과 송신기 및 수신기에 접속되고, 2차측 권선은 상기 동조장치에 연결된 매칭장치로 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 오디오주파수 궤도회로의 구성을 보인 블록도이고, 도3은 본 발명의 일실시예로 연속적인 궤도회로에 대한 동조장치의 위치를 보인 회로도이며, 도4는 본 발명의 궤도회로 신호를 이용한 열차검지정보의 송수신을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 이웃하는 궤도회로 구간 사이의 경계를 정의하는 단락회로 자기유도자(ACI, 24)에 의하여 미리 정해진 간격으로 레일(10, 11)이 놓여지고, 각 구간의 끝에 동조장치(23, 25)가 상기 레일(10, 11)사이에 접속되며, 궤도회로의 송신기(20)는 거리를 보상하도록 하는 더미라인(21)을 경유하여 변압기로 구성된 매칭장치(22)의 1차 권선에 접속되고, 상기 매칭장치(22)의 2차 권선은 동조장치(23)에 접속되며, 궤도회로의 수신기(28)는 반대쪽 동조장치(25)와 접속된 매칭장치(26)의 2차 권선을 통하여 1차 권선과 더미라인(27)을 경유하여 접속되고, 상기 동조장치(23, 25)는 모든 경우에 상기 단락회로 자기유도자(24)로부터 9.5㎞ 떨어져 있으며, 다른 궤도회로 주파수에 루프 공진주파수 동조는 커패시터의 값을 달리 사용함에 의하여 얻어진다.

궤도회로 신호는 매칭장치(22)의 2차 권선을 통하여 궤도 구간에 공급되고, 수신되어지는데 궤도회로는 병렬 공진회로로 구성되는 반면에 궤도회로 신호는 직렬 공진회로를 거쳐 회로에 결합되며, 인덕터의 유도성 임피던스와, 동조장치(23)와 단락회로 자기유도자(24) 사이의 레일구간 저항 및 상기 단락회로 자기유도자(24) 자체가 오디오주파수(AF)에서 매우 낮은 임피던스를 형성하기 때문에 송신기(20)로부터 상당한 전력이 공급되고, 이 높은 전력의 공급으로 인한 전력손실은 병렬 공진에 동조되는 커패시터를 사용하는 궤도 말단 루프를 공진하는 방법으로 적용할 수 있는 레벨까지 감소된다.

단락수단은 실제적으로 전류 용량을 흘릴 수 있는 단락회로 자기유도자(24)로 구성하며, 레일(10, 11)에 수직으로 접속하는데, 이 단락회로 자기유도자(24)는 상기 레일(10, 11)의 최하부(Foot)나 플렌지(Flange)에 볼팅이나 리벳팅되고, 방수용 함체를 가지고 있어 자갈도상에 매립하거나 침목에 설치한다.

커패시터(C1, C2, C3)와 인덕터(L1, L2)를 포함하는 동조장치(23, 25)는 공냉이나 기름과 같은 물질에 의한 냉각방법에 따라 레일 사이, 레일 밖 자갈도상 또는 궤도의 내부에 설치되는데, 최소한 초기 조립이나 시험 중에 상기 커패시터(C1, C2, C3)는 분리할 수 있는 구조로하여 선택된 궤도회로의 주파수 종단 루프에 공진할 수 있는 값으로 교체가 가능하도록 하며, 본 발명의 궤도회로는 2∼4㎑의 가청주파수 범위의 주파수에 적합하고, 궤도 길이가 150∼1,500M에 적합하므로, 일반 철도에 부합한다.

궤도회로는 단락회로 자기유도자(24) 부근에서 양쪽으로 짧은 길이의 사구간을 가지는데, 이 사구간 안에서는 차량 축에 의한 단락을 검지하지 못하고, 이 사구간을 전기적 조인트라고 부르며, 이 구간 폭은 동조장치(23, 25)와 상기 단락회로 자기유도자(24) 및 레일(10, 11)에 의하여 구성된 말단 루프의 직렬 공진회로의 선택도(Q)에 의존하며, 차축간의 간격이 차축의 단락 저항에 상응하는 사구간보다 큰 차량은 한 궤도 구간에서 다른 궤도구간으로 이동할 때 연속적이고 안전하게 검지된다.

도5a,5b는 본 발명 오디오주파수 궤도회로의 전류흐름도이고, 도6a,6b은 도2에서 동조장치의 값을 결정하기 위한 그래프로서, 이에 도시한 바와 같이 폴(Pole)은 동조장치(23, 25)의 임피던스가 열차검지저항보다 높은 임피던스를 가지도록 하는 것을 의미하고, 제로(Zero)는 열차검지저항보다 낮은 임피던스를 가지는 것을 의미하며, 각 동조장치(23, 25)의 연결 케이블의 전기적 특성과 상기 동조장치(23, 25) 내부의 연결 리드선의 전기적인 특성을 고려하여 제로의 허용 범위를 가지도록 이 동조장치(23, 25)가 가지는 공진주파수보다 약간 큰 임피던스에서 제로를 설정하며, 상기 동조장치(25)에 병렬로 커패시터(C3)를 첨가한 이유는 커패시터(C2)의 임피던스를 미세조정하기 위함이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 오디오주파수 궤도회로는 궤도를 일정 구간으로 나누어서 배치하기 때문에 열차의 검지가 수월해지고, 레일의 파손 여부를 원격으로 감시할 수 있으며, 또한 열차운행을 일방적인 운행계획에 따르지 않고 실제 철도교통량의 증감에 따라 함으로써, 효율적인 열차운행을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소정의 캐리어주파수와 검지신호 주파수를 합친 주파수를 변조시켜 발생하는 송신기와; 상기 송신기와 궤도간의 거리를 일정거리로 보상하여 주고, 각 캐리어 주파수에 따라 임피던스를 매칭하여 주는 더미라인(Dummy Line)과; 공진회로의 동조를 위해 값이 선택된 커패시터와 직렬로 접속된 인덕터로 구성되어 이웃하는 궤도회로 사이에 경계를 정의하고, 궤도회로의 특정주파수에 공진하는 동조장치와; 이웃하는 궤도회로 구간 사이의 경계를 정의하는 단락회로 자기유도자(Air Core Inductor : ACI)와; 상기 더미라인으로부터 받은 값으로 열차의 진입여부와 궤도회로의 고장여부를 인식할 수 있는 수신기와; 변압기로 구성되어 1차측 권선은 상기 더미라인과 송신기 및 수신기에 접속되고, 2차측 권선은 상기 동조장치에 연결된 매칭장치로 구성함을 특징으로 하는 오디오주파수 궤도회로.