KR20010028205A - 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치(에이티에스) 및 그 제어방법 - Google Patents

위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치(에이티에스) 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010028205A
KR20010028205A KR1019990040318A KR19990040318A KR20010028205A KR 20010028205 A KR20010028205 A KR 20010028205A KR 1019990040318 A KR1019990040318 A KR 1019990040318A KR 19990040318 A KR19990040318 A KR 19990040318A KR 20010028205 A KR20010028205 A KR 20010028205A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
frequency
ground
output
resonant frequency
Prior art date
Application number
KR1019990040318A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100350099B1 (ko
Inventor
김봉택
Original Assignee
김봉택
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김봉택 filed Critical 김봉택
Priority to KR1019990040318A priority Critical patent/KR100350099B1/ko
Publication of KR20010028205A publication Critical patent/KR20010028205A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100350099B1 publication Critical patent/KR100350099B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H13/00—Actuating rail vehicle brakes
    • B61H13/34—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0045—Destination indicators, identification panels or distinguishing signs on the vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0062—On-board target speed calculation or supervision
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0072—On-board train data handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/009—On-board display devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2201/00—Control methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 선행하는 열차의 선로점유상태에 대한 정보를 지상자를 통해 검출 하여 열차의 운행을 제어하는 열차자동정지장치(ATS)에 관한 것으로, 특히, 선로에 설치되며, 열차의 운행 최고속도를 지상자의 공진주파수를 통해 나타내는 지상장치부와, 상기 지상장치부에 지령된 열차의 운행 최고속도(공진주파수)를 검출하여 열차의 운행을 제어하는 차상장치부로 구성된 ATS에 있어서,
상기 차상장치부(A)는, 1차코일(320)과 2차코일(420) 및 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 지상자의 공진주파수를 검출하기 위한 소정의 입력신호를 1차코일(320)을 통해 지속적으르 출력하다가, 상기 1차코일(320)에서 출력된 입력신호에 응동하는 지상자의 출력신호가 2차코일(420)에 의해 검출될 경우에는, 상기 지상자(11)에 입력되는 입력신호와 지상자(11)에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)에 고정되도록 상기 위상동기루프회로의 동작을 제어하여,상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)로 고정되었을 때의 입력신호의 주파수를 지상자의 공진주파수로하여 출력하는 지령속도검출장치(B)와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기(23)와; 상기 지령속도검출장치(B)에서 입력되는 공진주파수에 대한 지령속도 변환 데이터를 포함하고 있어, 상기 지령속도검출장치(B)와속도검출기(23)에서 입력되는 신호를 비교판단하여 열차의 실제속도가 상기 지상장치부(10)에서 지령된 속도를 초과할 시에는 소정의 경보제어신호를 발생하는 논리판단제어장치(26)와; 상기 논리판단제어장치(26)에서 경보제어신호가 발생되었을시, 소정의 시간동안 경보음 및 표시제어신호를 발생한 후 이 소정의 시간동안 열차의 실제속도가 운행지시속도보다 작아지지 않을 경우에는 소정의 제동신호를 발생하는 경보장치(27)와; 상기 경보장치(27)에서 제동신호가 발생되었을 시 열차를급제동시키는 비상제동기(28)와; 상기 경보장치(27)에서 표시제어신호가 발생되었을 시에는 시각적인 경보표시를 해주며, 운전자에 의해 복구명령이 지령될 때에는그 신호를 상기 논리판단제어장치(26)에 전달함과 동시에 상기 논리판단제어장치(26)에서 발생하는 소정의 신호를 표시해주는 표시제어장치(25)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치 및 그 제어방법이다.
이러한 본 발명은, 지상자의 공진주파수를 정확히 검출할 수 있고, Q 값의 변화에 민감하지 않으며, 그 유지 및 보수가 용이하게 되는 효과가 있다,

Description

위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치(에이티에스) 및 그 제어방법{ATS USEING THE PLL}
본 발명은 선행하는 열차의 선로점유상태에 대한 정보를 지상자를 통해 검출하여 열차의 운행을 제어하는 열차자동정지장치(AUTOMATIC TRAIN STOPPER : 이하ATS라 한다)에 관한 것으로, 특히, 지상자에 입력되는 입력신호와 지상에서 출력되는 출력신호 사이의 주파수-위상 특성을 이용하여 지상자의 응동주파수(공진주파수)를 검출함으로써, 선택계수(QUALITY FACTOR: 이하 Q라 한다)나, 주변환경의 변화에 상관없이 신속하고 정확하게 지상자의 응동주파수를 검출하여 열차의 운행을 제어하고, 상기 검출된 응동주파수를 표시장치를 통해 나타냄은 물론 데이터베이스(DATABASE)화함으로써, 지상자의 체계적인 유지 보수가 이루지도록 하기 위한 것이다.
주지하다시피 종래의 ATS는, 도1과 도2에서 도시되는 바와 같이, 콘덴서(C)와 코일(L)로 이루어져 LC공진회로를 구성하는 지상자(11)와; 소정의 제어신호에 의해 온(ON)/오프(OFF)되는 계전기(RLl,RL2,,,,RLn-1,RLn)와 콘덴서(C1,C2,,,,Cn-1,Cn)로 이루어져, 상기 지상자(11)의 콘덴서(C)에 다수개 병렬로 접속되므로 인해, 소정의 제어신호에 의해 상기 지상자(11)의 정전용량을 가변시켜 공진주파수를 변경하는 지상자제어계전기(12)와;이 지상자제어계전기(12)에 선택적으로 접속되어 속도지령신호인 소정의 계전기 제어신호를 발생하므로 인해, 상기 지상자제어계전기 (12)의 계전기(RL1,RL2,,,,RLn-1,RLn)를 제어함과 동시에 신호등 등을 제어하는 신호기(13)로 구성된 지상장치부(10)와;
1차코일과 2차코일이 소정의 결합도로 유도결합되어 있어 상기 지상자(11)의공진주파수를 주파수 인입현상에 의해 감지하는 차상자(21)와; 증폭회로부와 발진회로부 등으로 이루어져, 소정의 주파수(예:78kHz)로 상시발진을 행하여 상기 차상자(21)의 코일을 통해 궤환시킴과 동시에 상기 차상자(21)의 코일에 응동된 주파수를 발진, 증폭하는 발진기(22)와; 다수개의 밴드패스필터(BAND PASS FILTER), 또는밴드패스마이크로프로세서(BAND PASS MICRO PROCESSOR: 이하 BPM이라 한다.) 등으로 구성되어 상기 발진기(22)에 접속되므로 인해, 상기 발진기(22)에서 출력되는주파수를 검출하여 출력하는 주파수검출기(24)와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기(23)와; 상기 주파수검출기(24)와 속도검출기(23)에서 입력되는 신호를 소정의 방법에 의해 비교판단하여 열차의 실제속도가 상기 지상장치부(10)에서 지령된 속도를 초과할 시에는 소정의 경보제어신호를 발생하는 논리판단제어장치(26)와; 상기 논리판단제어장치(26)에 접속되어, 상기 논리판단제어장치(26)에서 경보제어신호가 발생되었을 시, 소정의 시간동안 경보음 및 표시제어신호를 발생한 후 이 소정의 시간동안 열차의 실제속도가 운행지시속도보다 작아지지 않을 경우에는 소정의 제동신호를 발생하는 경보장치(27)와; 상기 경보장치(27)에 접속되어, 상기 경보장치에서 제동신호가 발생되었을 시 열차를 급제동 시키는 비상제동기(28)와; 상기 경보장치(27)와 논리판단제어장치(26) 사이에 접속되어, 상기 경보장치(27)에서 표시제어신호가 발생되었을 시에는 시각적인 경보표시를 해주며, 운전자에 의해 복구명령이 지령될 때에는 그 신호를 상기 논리판단제어장치(26)에 전달함과 동시에 상기 논리판단제어장치(26)에서 발생하는 소정의 신호를 표시해주는 표시제어장치(25)로 이루어진 차상장치부(20)로 구성되어, 선행열차의 선로점유상태 즉, 선행하는 열차와 후행하는 열차와의 거리를 계산하여 후행하는 열차의 운행속도를 계산하고, 이를 상기 지상자(11)의 공진주파수를 변화시켜 차상자에 전달함므로써 열차의 운행 속도를 제어하는 장치이다.
즉, 선행하는 열차의 선로점유상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행 최고속도를 제한하는 것으로, 열차가 상기 운행 최고속도를 초과하게 되면 비상제동기(28)를 작동시켜 열차의 운행속도를 운행 최고속도 이하로 자동감속시켜 열차의 안전을 확보하는 장치이다.
이때, 열차의 운행 최고속도는 지상자(11)의 정전용량값의 변화를 통해 그 공진주파수를 변화시킴으로써 나타내게 되는 것으로, 상기 공진주파수로 표현되는열차의 지령속도를 차상장치부(20)에서 검출하여 ATS의 제 장치를 제어하게 된다.
예를 들어, [표1]에서 도시되는 바와 같이, 5개의 신호형태(G신호, YG신호, Y신호, YY신호, R신호)를 갖는 ATS의 경우에는 5개의 공진주파수를 갖게 된다.
[표 1]
따라서, 열차의 운행 최고속도를 나타내는 지상자(11)의 공진주파수를 정확히 검출하는 것은 열차의 안전과 직결되는 매우 중요한 일이다.
종래 ATS에 있어서는 일반적으로 밴드패스필터를 사용하여 지상자(11)의 공진주파수를 검출한다.
즉, 발진기(22)에서 발생되는 78kHz의 신호를 차상자(21)의 1차코일을 통해지속적으로 출력하는 한편, 차상자(21)의 2차코일을 통해 상기 발진주파수(78kHz)에 응동하는 지상자(11)의 신호(공진주파수)가 존재하는 지의 여부를 지속적으로 검출하다가, 상기 발진주파수에 응동하는 지상자(11)의 신호(공진주파수)가 존재할경우에는 주파수검출기(24)를 통해 그 공진주파수를 검출하였다.
다시말해, 다수개의 밴드패스필터가 병렬로 접속되어 이루어진 주파수검출기, 또는 BPM으로 이루어진 주파수검출기에 입력되는 지상자(11)의 신호(공진주파수)가 어느 밴드패스필터를 통과하는지의 여부를 검출함으로써(즉, 어느 밴드패스필터의 출력단에서 신호가 검출되는지의 여부를 검출함으로써), 지상자(11)의 공진주파수를 검출하여 기타 구성요소의 동작을 제어하게 되는 것이다.
그러나, 상기와 같이 구성되어 동작하는 종래의 ATS는, 지상자의 공진주파수를 밴드패스필터를 통해 검출함으로 인해, 첫째, 지상자의 Q가 낮을 경우에는 이를다른 신호(다른 공진주파수)로 오인하게 되거나, 또는 두 개 이상의 신호로 인식하게 되어(즉, 두 개 이상의 밴드패스필터를 통과하게 되어) 사고를 유발하게 된다는문제점이 있고, 둘째, 지상자의 Q 값을 지속적으로 정확하게 유지하여야 한다는 문제점이 있으며(Q 값이 너무 높으면 검출이 어렵고, 너무 낮으면 다른신호와 구별이안된다.), 셋째, 밴드패스필터의 구현(설계)가 용이하지 않다는 문제점 등이 있었다.
또한 종래의 ATS는, 지상자의 공진주파수를 밴드패스필터를 통해 검출함으로인해, 넷째, 지상자가 공진주파수가 어느 주파수 대역의 밴드패스필터를 통과하느냐의 여부(즉, 지상자의 공진주파수가 어느 대역에 존재하느냐의 여부)만 검출할 뿐 정확한 공진주파수를 검출할 수 없어, 지상자의 체계적인 관리가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.
이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 지상자의 공진주파수는, 초기에 설정된 최적의 주파수에서 서서히 변화되어 최종적으로 다시 설정해주어야만 하는 상태로 변화하게 되는데, 종래의 ATS는 지상자의 정확한 공진주파수가 아닌 그 주파수대역만 검출함으로 인해([표1] 참조), 현재 지상자의 상태 및 그 보수시기를 정확히 알 수 없어, 많은 인력과 장비 및 시간을 투입하여 선로에 설치된 모든 지상자를 주기적으로 점검해주어야 한다는 문제점이 있었다.
즉, 보수가 필요한 지상자를 알 수 없어 보수가 필요 없는 정상 동작하는 지상자까지 주기적으로 점검하여야 한다는 문제점 등이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 지상자에 입력되는 입력신호와 지상에서 출력되는 출력신호 사이의 주파수-위상 특성을 이용하여 지상자의 공진주파수를 검출하도록 수치제어 정현파 발생기(NUMERICALLY CONTROLLED OSCILLATOR : 이하 NOC라 한다)를 사용한 디지털 위상동기루프(DIGITAL PHASE LOCKED LOOP : 이하 DPLL이라 한다)를 구성하고, 지상자의 공진주파수를 표시장치를 통해 나타냄은 물론 데이터베이스화함으로써, 지상자의공진주파수를 정확히 검출할 수 있고, Q 값의 변화에 민감하지 않으며, 그 유지 및보수가 용이하도록 한 "디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치 및 그 제어방법"을 제공하는 데 있다.
즉, 지상자에 지상자의 공진주파수와 동일한 주파수의 신호가 입력되면 지상자를 경유하는 그 입력신호와 출력신호 사이에는 -900(또는 +900)의 위상차가 발생한다는 특성을 이용하여 공진주파수를 검출하여, 이를 표시장치를 통해 나타내줌은 물론 데이터베이스화 함으로써, Q 값의 변화에 상관없이 지상자의 공진주파수(즉, 운행 최고속도에 대한 지령)를 정확히 검출하여 열차의 운행을 안전하게 제어하고, 지상자의 유지, 보수가 용이하도록 하기 위한 것이다.
도 1 은 열차자동정지장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 2 는 열차자동정지장치 지상자의 구성을 나타낸 회로도,
도 3 은 본 발명 "위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치"의 구성을 나타낸 블록도,
도 4 는 본 발명 "위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치의 제어방법"을나타낸 제어흐름도,
도 5 는 본 발명에 따른 지령속도검출장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 6 은 본 발명에 따른 지령속도검출장치의 구성 중 DSP의 상세 구성을 함께 나타낸 블록도,
도 7 은 본 발명에 따른 공진주파수 검출 초기에 지상자의 개략적인 공진주파수를 검출하기 위해 사용되는 구성요소들을 나타낸 블록도,
도 8 은 본 발명에 따른 공진주파수 정밀 검출 동작시 사용되는 구성요소를나타낸 도면,
도 9 는 지상자 공진시의 주파수-위성 특성을 나타낸 도면.
＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞
100: 공진주파수검출수단 110: DSP
120: 입력신호검출수단 130: NCO
140: D/A변환기 150: 출력신호검출수단
200: 노트북컴퓨터 210: 표시수단
220: 저장수단 300: 신호입력수단
310: 제1증폭부 320: 1차코일
400: 신호검출수단 410: 제2증폭부
420: 2차코일 500: 크기검출수단
510: A/D변환기 520: 인벨로프디텍터
A: 차상장치부 B: 지령속도검출장치
S10: 개략주파수검출단계 S20: 공진주파수검출단계
S30: 출력단계 S40: 표시및저장단계
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 "디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치"는, 선로에 설치되며, 열차의 운행 최고속도를 지상자의 공진주파수를 통해 나타내는 지상장치부와, 상기 지상장치부에 지령된 열차의 운행 최고속도(공진주파수)를 검출하여 열차의 운행을 제어하는 차상장치부로 구성된 ATS에 있어서,
상기 차상장치부는, 1차코일과 2차코일 및 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 지상자의 공진주파수를 검출하기 위한 소정의 입력신호를 1차코일을통해 지속적으로 출력하다가, 상기 1차코일에서 출력된 입력신호에 응동하는 지상자의 출력신호가 2차코일에 의해 검출될 경우에는, 상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)에 고정되도록 상기 위상동기루프회로의 동작을 제어하여, 상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)로 고정되었을 때의 입력신호의 주파수를 지상자의 공진주파수로 하여 출력하는 지령속도검출장치와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 상기 지령속도검출장치에서 입력되는 공진주파수에 대한 지령속도 변환 데이터를 포함하고 있어, 상기 지령속도검출장치와 속도검출기에서 입력되는 신호를 비교판단하여 열차의 실제속도가 상기 지상장치부에서 지령된 속도를 초과할 시에는 소정의 경보제어신호를 발생하는 논리판단제어장치와; 상기 논리판단제어장치에 접속되어, 상기 논리판단제어장치에서 경보제어신호가 발생되었을 시, 소정의 시간동안 경보음 및 표시제어신호를 발생한 후 이 소정의 시간동안 열차의 실제속도가 운행지시속도보다 작아지지 않을 경우에는 소정의 제동신호를 발생하는 경보장치와; 상기 경보장치에 접속되어, 상기 경보장치에서 제동신호가 발생되었을 시 열차를 급제동시키는 비상제동기와; 상기 경보장치와 논리판단제어장치 사이에 접속되어, 상기 경보장치에서 표시제어신호가 발생되었을 시에는 시각적인 경보표시를 해주며, 운전자에 의해 복구명령이 지령될 때에는 그 신호를 상기 논리판단제어장치에 전달함과 동시에 상기 논리판단제어장치에서 발생하는 소정의 신호를 표시해주는 표시제어장치를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 지령속도검출장치는, 제1증폭부와 1차코일로 이루어져, 인가되는소정 주파수의 입력신호를 증폭하여 상호자기유도결합 방식에 의해 지상자에 인가하는 신호입력수단과; 제2증폭부와 2차코일로 이루어져 상기 지상자에서 출력되는출력신호를 주파수 인입현상에 의해 검출하는 신호검출수단과; 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 상기 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 -900(또는 +900)로 고정한 후, 상기 위상차에 대한 입력신호의 주파수를 검출하여, 위상차가 -900(또는 +900)일때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하여 출력하는 공진주파수검출수단을 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
상기 공진주파수검출수단은, 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 검출하는 위상차검출부와; 상기 위상차검출부의 신호출력단에 접속되어, 첫째, 공진주파수 검출 동작 초기에는 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위한 소정의 입력신호를 출력하고, 둘째, 상기 소정의입력신호를 출력하여 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출한 후에는, 상기 위상차검출부에서 출력되는 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)가 되도록 입력신호(즉, 입력신호의 주파수)를 증가, 또는 감소시켜 출력하는 동작을 수행하여, 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)일 때의 입력신호의주파수를 공진주파수로 하고, 셋째, 상기 공진주파수에 대한 신호를 논리판단제어장치로 출력하며, 넷째, 로우패스필터(LOW PASS FILTER), 또는 비례적분제어 (PROPORTIONAL ＆ INTEGRAL : PI제어) 기능을 수행하는 제어부와; 상기 제어부의 신호출력단에 접속되며, 공진주파수 검출 동작 초기에 동작되어, 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위한 소정의 입력신호를 아날로그 신호로 변환하여 신호입력수단으로 출력하는 D/A변환기와; 상기 제어부의 신호출력단에 접속되며, 지상자의 개략적인 공진주파수 검출 후 정확한 공진주파수를 검출할 때 동작되어, 지상자에 입력되는 입력신호의 주파수를 정밀하게 제어하는 수치제어 정현파 발생기(NCO)와; 상기 수치제어 정현파 발생기에서 출력되는 입력신호의 주파수를 검출하여 상기 위상차검출부에 입력하는 입력신호검출부와; 신호검출수단에서 출력되는 출력신호를 상기 위상차검출부에 입력하는 출력신호검출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 지령속도검출장치는, 제1증폭부와 1차코일로 이루어져, 인가되는 소정 주파수의 입력신호를 증폭하여 상호자기유도결합 방식에 의해 지상자에 인가하는 신호입력수단과; 제2증폭부와 2차코일로 이루어져 상기 지상자에서 출력되는출력신호를 주파수 인입현상에 의해 검출하는 신호검출수단과; 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 상기 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 -900(또는 +900)로 고정한 후, 상기 위상차에 대한 입력신호의 주파수를 검출하여, 위상차가 -900(또는 +900)일때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하여 출력하는 공진주파수검출수단과; 상기 공진주파수검출수단을 통해 검출한 공진주파수를 나타내는 표시수단과; 상기 공진주파수검출수단을 통해 검출한 공진주파수를 데이터베이스화하여 저장하는 저장수단을 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
상기 공진주파수검출수단은, 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 검출하는 위상차검출부와; 상기 위상차검출부의 신호출력단에 접속되어, 첫째, 공진주파수 검출 동작 초기에는 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위한 소정의 입력신호를 출력하고, 둘째, 상기 소정의입력신호를 출력하여 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출한 후에는, 상기 위상차검출부에서 출력되는 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)가 되도록 입력신호의 주파수를 증가, 또는 감소시켜 출력하는 동작을 수행하여, 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)일 때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하고, 셋째, 상기 산출된 공진주파수에 대한 신호를 논리판단제어장치와 표시수단과 저장수단으로 출력하고, 넷째, 로우패스필터, 또는 비례적분제어 기능을 수행하는 제어부와; 상기 제어부의 신호출력단에 접속되며, 공진주파수 검출 동작 초기에 동작되어, 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위한 소정의 입력신호를 아날로그 신호로 변환하여 신호입력수단으로 출력하는 D/A변환기와;상기 제어부의 신호출력단에 접속되며, 지상자의 개략적인 공진주파수 검출 후 정확한 공진주파수를 검출할 때 동작되어, 지상자에 입력되는 입력신호의 주파수를 정밀하게 제어하는 수치제어 정현파 발생기(NCO)와; 상기 수치제어 정현파 발생기에서 출력되는 입력신호의 주파수를 검출하여 상기 위상차검출부에 입력하는 입력신호검출부와; 신호검출수단에서 출력되는 출력신호를 상기 위상차검출부에 입력하는 출력신호검출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 표시수단과 저장수단은 컴퓨터로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 위상차검출부는, 입력신호검출부와 출력신호검출부에서 입력되는 입력신호와 출력신호 사이의 주기를 측정하여 위상차를 검출하는 카운터(COUNTER), 또는 타이머(TIMER)로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 제어부에서 공진주파수 검출 동작 초기에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 출력하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의공진주파수 모두로 구성되어 이를 순차적으로 출력함을 특징으로 한다.
상기 제어부에서 공진주파수 검출 동작 초기에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 출력하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의공진주파수가 나타내는 주파수 대역 중 그 중간 주파수로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 제어부에서 공진주파수 검출 동작 초기에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 출력하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의공진주파수 모두를 하나로 합성한 합성주파수로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 입력신호검출부, 또는 출력신호검출부는, 입력신호 또는, 출력신호의제로 크로싱 포인트(ZERO CROSSING POINT)를 검출하는 제로크로싱디텍터(ZERO CROSSING DETECTOR)로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 위상차검출부와, 제어부와, D/A변환기와, 수치제어 정현파 발생기(NCO)와, 입력신호검출부와, 출력신호검출부는, 상기 위상차검출부와 제어부는 디지털신호처리 프로세서(DSP)로 구성하여 상기 디지털 신호처리 프로세서의 카운터, 또는타이머를 사용하여 위상차검출부를 구성하고, 입력신호검출부와 출력신호검출부는제로크로싱디텍터로 구성한 디지털 위상동기루프(DPLL) 회로로 구성됨을 특징으로한다.
또한, 상기 신호검출수단의 제2증폭부는 픽업코일(PICK-UP COIL)로 구성됨을특징으로 한다.
또한, 상기 표시수단은, 액정표시장치, 또는 모니터로 구성됨을 특징으로 한다.
한편, 본 발명 "위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치의 제어방법"는, 선로에 설치되며, 열차의 운행 최고속도를 지상자의 공진주파수를 통해 나타내는 지상장치부와,
1차코일과 2차코일 및 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 지상자의 공진주파수를 검출하기 위한 소정의 입력신호를 1차코일을 통해 지속적으로 출력하다가, 상기 1차코일에서 출력된 입력신호에 응동하는 지상자의 출력신호가 2차코일에 의해 검출될 경우에는, 상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)에 고정 되도록 상기 위상동기루프회로의 동작을 제어하여, 상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)로 고정되었을 때의 입력신호 주파수를 지상자의 공진주파수로 하여 출력하는 지령속도검출장치와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 상기 지령속도검출장치에서 입력되는 공진주파수에 대한 지령속도 변환 데이터를 포함하고 있어, 상기 지령속도검출창치와 속도검출기에서 입력되는 신호를 비교판단하여 열차의 실제속도가 상기 지상장치부에서 지령된 속도를 초과할 시에는 소정의 경보제어신호를 발생하는 논리판단제어장치와; 상기 논리판단제어장치에 접속되어, 상기 논리판단제어장치에서 경보제어신호가 발생되었을 시, 소정의 시간동안 경보음 및 표시제어신호를 발생한 후 이 소정의 시간동안 열차의 실제속도가 운행지시속도보다 작아지지 않을 경우에는 소정의 제동신호를 발생하는 경보장치와; 상기 경보장치에 접속되어, 상기 경보장치에서 제동신호가 발생되었을 시 열차를 급제동시키는 비상제동기와; 상기 경보장치와 논리판단제어장치 사이에 접속되어, 상기 경보장치에서 표시제어신호가 발생되었을 시에는 시각적인 경보표시를 해주며, 운전자에 의해 복구명령이 지령될 때에는 그 신호를 상기 논리판단제어장치에 전달함과 동시에 상기 논리판단제어장치에서 발생하는 소정의 신호를 표시해주는 표시제어장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 "위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치"의 공진주파수 검출방법에 있어서,
상기 공진주파수 검출방법은, 공진주파수 측정 초기 동작시에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 상기 공진주파수검출수단에서 소정의 입력신호를 신호입력수단을 통해 지상자에 인가한 후, 상기 인가한 소정의 입력신호에 응동되는 지상자의 응동주파수를 신호검출수단을 통해 검출하여 지상자의 공진주파수를개략적으로 검출하는 개략주파수검출단계와; 신호입력수단을 통해 지상자에 인가되는 입력신호와, 신호검출수단을 통해 검출되는 지상자의 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)가 되도록, 상기 개략주파수검출단계를 수행하여 검출한 개략적인 공진주파수를 정밀조정하여, 상기 위상차가 -900(또는 +900)일때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하는 공진주파수검출단계와; 상기 공진주파수산출단계에서 산출한 공진주파수를 논리판단제어장치로 전송하는 출력단계를 포함하여 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 공진주파수 검출방법은, 상기 출력단계를 수행한 후 공진주파수산출단계에서 산출한 공진주파수를 표시수단에 표시하고, 데이터베이스에 저장하는표시및저장단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 개략주파수검출단계에서 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 인가하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수모두로 구성되어 이를 순차적으로 출력함을 특징으로 한다.
또한, 상기 개략주파수검출단계에서 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 인가하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수가 나타내는 주파수 대역 중 그 중간 주파수로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 개략주파수검출단계에서 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 인가하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수모두를 하나로 합성한 합성주파수로 구성됨을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 "위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치 및 그제어방법"은, 공진주파수 검출 동작의 초기에는 상기 제어부에서 지상자가 가지는공진주파수(5개의 신호형태를 갖는 지상자의 경우, 98kHz, 106kHz, 114kHz, 122kHz, 130kHz) 각각을 순차적으로 출력하거나, 또는 지상자가 가지는 각 공진주파수가 나타내는 주파수 대역 중 그 중간 주파수(예:98kHz ∼ 130kHz 중 114kHz)를출력하거나, 또는 지상자가 가지는 각 공진주파수를 하나의 신호로 합성한 합성주파수(예: 98kHz, 106kHz, 114kHz, 122kHz, 130kHz를 합성한 합성주파수)를 출력하여 이에 응동하는 주파수로부터 지상자의 개략적인 공진주파수를 검출한 후, 상기검출된 개략적인 공진주파수 부근의 주파수를 증감하여 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)가 되도록 고정하고, 상기 고정된 위상차에 대한 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하여, 상기 검출된 공진주파수를 논리판단제어장치로 전송하는 것으로, 특히, 지상자 공진시의 주파수-위상 특성을 이용하여 공진주파수를 검출함으로써 측정 높이와 방향 및 Q 값에 상관없이 정확한 공진주파수를 측정할 수 있게 되는 것이다. 또한, 상기 공진주파수검출수단을 DPLL로 구성함으로써, 빠른 검출동작을 수행할 수 있으며, 상기 검출한 공진주파수를 표시수단을 통해 나타내주거나, 또는 데이터베이스화 함으로써 지상자의 유지, 보수 및 이력관리가 용이하게 되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 ''위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치 및 그 제어방법"의 기술적 사상에 따른 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
＜실시예＞
본 실시예에서 지령속도검출장치는, 신호입력수단과, 신호검출수단과, 공진주파수검출수단과, 표시수단 및, 저장수단으로 구성한다. 이는 표시수단과 저장수단이 설치된 본 발명의 기술적 사상에 대한 실시예를 설명함으로써 기타 구성에 대한 설명이 가능하기 때문이다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 위상차검출부와 제어부를 DSP로 구성하고, 입력신호검출수단과 출력신호검출수단을 제로크로싱디텍터로 구성하며, 전압제어발진기(VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR : 이하 VCO라 한다) 대신 NCO를 사용하여 D/A변환기와 함께 DPLL을 구성하여 설명한다.
여기서, 상기 DSP는 도6에서 도시되는 바와 같이, 내부에 발진기(OSCILLA -TOR)(114), 롬(READ ONLY MEMORY)(111), 램(RANDOM ACCESS MEMORY)(112), 중앙처리장치(CPU)(113), 카운터(COUNTER)(117) 및 통신포트(115), 입출력단자(116, 118)등을 가지고 있는 것으로, 상기 카운터(117)를 사용하여 위상차검출부(110a)의 기능을 수행하고, 로우패스필터(LOW PASS FILTER) 알고리즘을 수행하여 제어부(110b)의 로우패스필터 기능을 수행한다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 표시수단(210)과 저장수단(220)을 노트북컴퓨(200)로 구성된다. 즉, 노트북컴퓨터(200)의 모니터를 표시수단(210), 하드디스크(HARD DISK)를 저장수단(220)으로 하여, 상기 노트북컴퓨터(200)의 중앙처리장치 및 그 주변장치를 통해 데이터베이스를 구축하여 여기에 지상자의 공진주파수 및 기타 정보(예: 지상자 위치, 식별기호 등)를 저장하도록 구성한다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 신호검출수단(400)의 제2증폭기(410)를 픽업코일(410a)로 구성한다.
또한, 본 실시예에서 공진주파수 검출 동작 초기에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 출력하는 소정의 출력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수 모두를 하나로 합성한 합성주파수를 사용한다. 이때, 상기 지상자는 5개의 신호형태[G신호(98kHz), YG신호(106kHz), Y신호(114kHz), YY신호 (122kHz), R신호(130kHz)]를 갖는 것으로 한다. 따라서, 공진주파수 검출 동작 초기에 신호입력수단(300)을 통해 지상자에 인가하는 입력신호는 상기 5개의 주파수(78kHz, 106kHz, 114kHz, 122kHz, 130kHz)를 합성한 주파수이다.
또한, 본 실시예의 구성에 있어서, 종래 ATS와 동일 구성, 동일 기능을 갖는구성요소에 대해서는 종래와 동일한 번호를 사용하여 표기한다.
이하, 본 실시예의 구성 및 동작을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도3에서 도시되는 바와 같이, 지상자(11)와 대응되는 위치에 1차코일과 2차코일을 설치한 지령속도검출장치(B)의 신호출력단을 논리판단제어장치(26)와노트북컴퓨터(200)에 접속하고, 속도검출기(23)의 신호출력단을 논리판단제어장치(26)의 신호 입력단에 접속하고, 상기 논리판단제어장치(26)의 신호출력단에 경보장치(27)를 접속하고, 상기 경보장치(27)의 신호출력단에 비상제동기(28)와 표시제어장치(25)의 신호입력단을 접속하고, 상기 논리판단제어장치(26)의 신호 입출력단에 표시제어장치(25)를 접속하여 본 실시예의 차상장치부(A)를 구성한다.
또한, 상기 지령속도검출창치(B)는, 도5와 도6에서 도시되는 바와 같이, DSP(110)의 신호출력단(117)에 NCO(120)를 접속하고, 신호출력단(116)에 D/A변환기(140)를 접속하고, 상기 NCO(120)와 D/A변환기(140)의 신호출력단에 제1증폭부(310)를 접속하고, 상기 제1증폭부(310)의 신호출력단에 1차코일(320)를 접속하고, 상기 1차코일(320)과 소정의 결합도로 결합된 2차코일(420)의 신호출력단에 제2증폭부(410)인 픽업코일(410a)를 접속하고, 상기 픽업코일(410a)의 신호출력단에 출력신호검출부(150)인 제2제로크로싱디텍터(150a)를 접속하고, 상기 제2제로크로싱디텍터(150a)의 신호출력단을 카운터(117)의 신호입력단에 접속하여 구성한다. 이때, 상기 카운터(117)의 타측입력단에는 NCO(120)의 출력신호를 제로크로싱하여 출력하는 입력신호검출부(120)인 제1제로크로싱디텍터(120a)를 접속한다.
여기서, 노트북컴퓨터(200)는 상기 DSP(110)의 통신포트(115)에 통신장치(예: RS-232)를 통해 접속된다.
또한, 상기 DSP(110)의 ROM(111)에는 로우패스알고리즘 및 지상자의 합성주파수와 기타 제어를 위한 소정의 프로그램이 저장된다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예를 도8를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 열차에 장착된 본 차장상지부(A)에 전원이 인가되면, DSP(110)의 CPU(113)는 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 롬(111)에 저장된 합성주파수 즉, 지상자가 가지고 있는 5개의 공진주파수를 합성한 합성주파수에 대한데이터를 독출하여 D/A변환기(140)를 통해 아날로그신호로 변환한 후 제1증폭부(310)와 1차코일(320)을 통해 지속적으로 출력하고, 2차코일(420)과 픽업코일(410a) 및 A/D변환기(510)를 통해 입력되는 출력신호를 지속적으로 검출하여 상기 합성주파수에 응동하는 신호가 존재하는지의 여부(즉, 2차코일에 유입되는 신호가 있는지의 여부)를 지속적으로 판단한다. 이때, 검출되는 신호가 존재할 경우에는 픽업코일(410a)을 통해 검출한 신호를 제2제로크로싱디텍터(150a)와 카운터(117)를 통해 계수함으로써 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하는 개략주파수검출단계(S10)를 수행하게 된다. 여기서, "개략적"이란 말은 합성주파수에 응동하는 지상자의 응동주파수가 실제 지상자의 공진주파수인지를 확신할 수 없기 때문에 실제공진주파수와 구별하기 위해 사용한 용어이다
이때, 상기 개략주파수검출단계(S10)를 수행할 경우에는 CPU(113)가 연산 동작을 수행하지 않으며, 이로인해 고속의 A/D변환 및 D/A변환이 가능하여, 상기 개략적인 공진주파수를 짧은 시간내에 검출할 수 있다.
도7은 상기 개략주파수검출단계(S10)를 수행하여 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출할 때 사용되는 구성요소를 나타낸 것으로, 일정시간 동안 데이터(합성주파수에 응동하는 응동주파수)를 수집한 후 이로부터 개략적인 공진주파수를 검출하는데 소요되는 시간은 약 2msec 정도이다.
한편, 상기 개략주파수검출단계(S10)를 수행하여 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출한 후에는, 상기 1차코일(320)에 입력되는 입력신호와 2차코일(420)에서 검출되는 출력신호 사이의 위상차가 -90°(또는 +90°)가 되도록 입력신호의 주파수를 증감시켜, 상기 위상차가 -90°(또는 +90°)되는 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하는 공진주파수검출단계(S20)를 수행하게 된다.
즉, CPU(113)는 상기 개략주파수검출단계(S10)를 수행하여 얻은 개략적인 공진주파수를 NCO(120)를 통해 정밀하게 증감하여 신호입력수단(300)에 입력하는 한편 NCO(120)의 출력신호를 제1제로크로싱디텍터(120a)를 통해 카운터(117)에 입력하고, 상기 신호검출수단(400)에서 출력되는 신호를 제2제로크로싱디텍터(150a)를통해 카운터(117)에 입력하여(즉, 위상차를 검출하여) 상기 신호입력수단(300)에입력되는 입력신호와 신호검출수단(400)에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)가 되는 입력신호의 주파수를 검출하고, 상기 검출된 주파수를 공진주파수로 인식하여 저장하게 되는 공진주파수검출단계(S20)를 수행하게 되는 것이다.
여기서, 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)일 때를 공진주파수로 인식하는 이유는, 지상자가 공진상태에 있을 시 입력신호와 출력신호 사이에는 도9에서 도시되는 바와 같이, -900(또는 +900)의 위상차가 발생하기 때문이다. 도면중 미설명부호 (W0)은 공진주파수, (W1)은 제1차단주파수, (W2)는 제2차단주파수를 각각 나타낸 것이다. 도9에 있어서, 위상차 앞에 붙은 (-)기호는 주파수-위상 곡선상의 표기 방법에 의한 구별에 불과할뿐으로 (+)에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 도8은 상기 공진주파수검출단계(S20)를 수행하여 공진주파수를 검출할때 사용되는 구성요소를 나타낸 것이다.
한편, 상기 공진주파수검출단계(S20)를 수행하여 공진주파수를 검출한 후에는, 상기 검출된 공진주파수를 논리판단제어장치(26)로 전송하는 출력단계(S30)와,공진주파수를 통신장치(RS-232)를 통해 노트북컴퓨터(200)로 전송하여 모니터에 출력하고 데이터베이스에 저장하는 표시및저장단계(S40)를 각각 수행하게 되는 것이다.
참고로, 상기 공진주파수를 개략적으로 검출한 후 다시 정밀 검출동작을 통해 정확한 공진주파수를 검출하여 논리판단제어장치(26)와 노트북컴퓨터(200)에 전송하는데 까지 소요되는 시간은 약 4msec 정도이다.
한편, 상기의 과정에서 공진주파수가 검출되면, 이를 논리판단제어장치(26)에서 전송받아 속도검출기(23)에서 입력되는 실제의 열차속도와, 상기 지령속도검출장치(B)에서 전송되는 지령속도(열차 운행 최고속도)를 비교하여, 열차의 실제속도가 지령된 운행 최고속도를 초과하면 표시제어장치(25)를 통해 이를 나타내 줌과 동시에 경보장치(27)를 통해 경보를 하여주다가, 상기 경보신호가 발생된 후 소정의 시간이 경과하도록 열차의 실제속도가 지령된 운행 최고속도 이하로 감속되지않으면 비상제동기(28)를 작동시켜 열차의 운행속도를 운행 최고속도 이하로 저감시키는 ATS 기능을 수행하게 되는 것이다.
이하, 상기의 과정을 요약하여 기술하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 차상장치부(A)를 열차에 탑재한 상태에서 열차를 운행하게 되면, CPU(113)가 상기 개략주파수검출단계(S10)를 수행하여 합성주파수를 1차코일(320)을 통해 지속적으로 출력하는 동작을 수행하게 된다.
그러다가, 열차의 운행로상에 지상자가 존재하여 상기 합성주파수에 응동하는 신호가 검출되게 되면 이를 개략적인 공진주파수로 인식한 후 공진주파수검출단계(S20)를 수행하게 된다.
여기서, 상기 개략주파수검출단계(S10)를 수행하여 개략적인 공진주파수를 검출하는 이유는 지상자가 가지고 있는 여러 공진주파수 중에서 현재의 응동주파수를 찾는데 소요되는 시간을 절감시키기 위한 것이다.
참고로, 열차자동정지장치가 열차 운행중에 지상자의 응동주파수를 검출하는시간은, 응동범위를 400mm, 열차의 속도를 150km/h로 하였을 경우 약 9.6msec로, 본 장치를 열차에 탑재하여 정상적인 고속주행을 하며 지상자의 공진주파수를 측정하기 위해서는 그 동작이 상기 9.6msec 이내에 완료되어야 한다.
한편, 상기 개략주파수검출단계(S10)에서 지상자의 공진주파수를 개략적으로검출한 후에는, NCO(120)를 통해 1차코일에 입력되는 입력신호를 정밀 조정하여 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)일때의 입력신호의 주파수를 검출하여 이를 공진주파수로 한 후, 상기 검출된 공진주파수를 논리판단제어장치(26)로 전송함과 동시에, 통신포트(115) 및 통신장치(예: RS-232)를 통해 노트북컴퓨터로 전송하여 그 값을 표시하여주고, 데이터베이스에 저장하여 주게 되는 것으로, 상기의 과정을 반복 수행하여 열차 선로에 설치된 모든 지상자의 공진주파수를 검출하여 열차의 운행을 제어하게 되는 것이다.
또한, 상기 검출된 공진주파수를 표시수단에 나타내줌으로써 운전자가 지령된 속도를 시각적으로 확인할 수 있음은 물론, 그 값을 데이터베이스화함으로써 향후 유지, 보수 및 관리에 사용할 수 있게 되는 것이다.
그러나, 상기의 실시예에 있어서는, 공진주파수검출수단을 DPLL을 사용하여구성한 예에 대해 설명하였으나, 아날로그 위상동기루프(ANALOG PHASE LOCKED LOOP)를 사용하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 공진주파수검출수단에서 검출한 공진주파수만 노트북컴퓨터(표시수단 및 저장수단)로 전송하는 것으로 설명하였으나, 상기공진주파수 외에 지상자의 위치, 인식기호 등에 대한 데이터를 병행하여 전송할 수있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 지상자가 5개의 공진주파수를 갖는 경우를예로 하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예는 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 각 구성의 제어부에서 로우패스필터 기능을 수행하도록 하였으나, 비례적분제어 기능을 수행하여 본 발명의 목적을 달성할수 있음을 밝혀둔다. 이때, 상기 비례적분제어 기능은 DSP 내의 프로그램(알고리즘)으로 구현된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 "위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치 및 그 제어방법''은, 특히, 지상자에 입력되는 입력신호와 지상에서 출력되는출력신호 사이의 주파수-위상 특성을 이용하여 지상자의 공진주파수를 검출하도록수치제어 정현파 발생기를 사용한 위상동기루프를 구성하고, 지상자의 공진주파수를 표시장치를 통해 나타냄은 물론 데이터베이스화함으로써, 지상자의 공진주파수를 정확히 검출할 수 있고, Q 값의 변화에 민감하지 않으며, 그 유지 및 보수가 용이하게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (18)

  1. 선로에 설치되며, 열차의 운행 최고속도를 지상자의 공진주파수를 통해 나타내는 지상장치부와, 상기 지상장치부에 지령된 열차의 운행 최고속도(공진주파수)를 검출하여 열차의 운행을 제어하는 차상장치부로 구성된 ATS에 있어서,
    상기 차상장치부는, 1차코일과 2차코일 및 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 지상자의 공진주파수를 검출하기 위한 소정의 입력신호를 1차코일을통해 지속적으로 출력하다가, 상기 1차코일에서 출력된 입력신호에 응동하는 지상자의 출력신호가 2차코일에 의해 검출될 경우에는, 상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)에 고정되도록상기 위상동기루프회로의 동작을 제어하여, 상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)로 고정되었을 때의 입력신호의 주파수를 지상자의 공진주파수로 하여 출력하는 지령속도검출장치와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 상기 지령속도검출장치에서 입력되는 공진주파수에 대한 지령속도 변환 데이터를 포함하고 있어, 상기 지령속도검출장치와 속도검출기에서 입력되는 신호를 비교판단하여 열차의 실제속도가 상기 지상장치부에서 지령된 속도를 초과할 시에는 소정의 경보제어신호를 발생하는 논리판단제어장치와; 상기 논리판단제어장치에 접속되어, 상기논리판단제어장치에서 경보제어신호가 발생되었을 시, 소정의 시간동안 경보음 및표시제어신호를 발생한 후 이 소정의 시간동안 열차의 실제속도가 운행지시속도보다 작아지지 않을 경우에는 소정의 제동신호를 발생하는 경보장치와; 상기 경보장치에 접속되어, 상기 경보장치에서 제동신호가 발생되었을 시 열차를 급제동시키는비상제동기와; 상기 경보장치와 논리판단제어장치 사이에 접속되어, 상기 경보장치에서 표시제어신호가 발생되었을 시에는 시각적인 경보표시를 해주며, 운전자에 의해 복구명령이 지령될 때에는 그 신호를 상기 논리판단제어장치에 전달함과 동시에상기 논리판단제어장치에서 발생하는 소정의 신호를 표시해주는 표시제어장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지령속도검출장치는, 제1증폭부와 1차코일로 이루어져, 인가되는 소정 주파수의 입력신호를 증폭하여 상호자기유도결합 방식에 의해 지상자에 인가하는 신호입력수단과; 제2증폭부와 2차코일로 이루어져 상기 지상자에서 출력되는 출력신호를 주파수 인입현상에 의해 검출하는 신호검출수단과; 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 상기 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 -900(또는 +900)로 고정한후, 상기 위상차에 대한 입력신호의 주파수를 검출하여, 위상차가 -900(또는 +900)일때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하여 출력하는 공진주파수검출수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공진주파수검출수단은, 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 검출하는 위상차검출부와; 상기 위상차검출부의 신호출력단에 접속되어, 첫째, 공진주파수 검출 동작초기에는 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위한 소정의 입력신호를 출력하고, 둘째, 상기 소정의 입력신호를 출력하여 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출한 후에는, 상기 위상차검출부에서 출력되는 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가-900(또는 +900)가 되도록 입력신호를 증가, 또는 감소시켜 출력하는 동작을 수행하여, 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)일 때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하고, 셋째, 상기 공진주파수에 대한 신호를 논리판단제어장치로 출력하며, 넷째, 로우패스필터, 또는 비례적분제어 기능을 수행하는 제어부와;상기 제어부의 신호출력단에 접속되며, 공진주파수 검출 동작 초기에 동작되어, 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위한 소정의 입력신호를 아날로그 신호로 변환하여 신호입력수단으로 출력하는 D/A변환기와; 상기 제어부의 신호출력단에접속되며, 지상자의 개략적인 공진주파수 검출 후 정확한 공진주파수를 검출할 때동작되어, 지상자에 입력되는 입력신호의 주파수를 정밀하게 제어하는 수치제어 정현파 발생기(NCO)와; 상기 수치제어 정현파 발생기에서 출력되는 입력신호의 주파수를 검출하여 상기 위상차검출부에 입력하는 입력신호검출부와; 신호검출수단에서출력되는 출력신호를 상기 위상차검출부에 입력하는 출력신호검출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지령속도검출장치는, 제1증폭부와 1차코일로 이루어져, 인가되는 소정 주파수의 입력신호를 증폭하여 상호자기유도결합 방식에 의해 지상자에 인가하는 신호입력수단과; 제2증폭부와 2차코일로 이루어져 상기 지상자에서 출력되는 출력신호를 주파수 인입현상에 의해 검출하는 신호검출수단과; 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 상기 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 -900(또는 +900)로 고정한후, 상기 위상차에 대한 입력신호의 주파수를 검출하여, 위상차가 -900(또는 +900)일때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하여 출력하는 공진주파수검출수단과; 상기 공진주파수검출수단을 통해 검출한 공진주파수를 나타내는 표시수단과; 상기공진주파수검출수단을 통해 검출한 공진주파수를 데이터베이스화하여 저장하는 저장수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 공진주파수검출수단은, 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 검출하는 위상차검출부와; 상기 위상차검출부의 신호출력단에 접속되어, 첫째, 공진주파수 검출 동작초기에는 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위한 소정의 입력신호를 출력하고, 둘째, 상기 소정의 입력신호를 출력하여 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출한 후에는, 상기 위상차검출부에서 출력되는 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)가 되도록 입력신호의 주파수를 증가, 또는 감소시켜 출력하는 동작을 수행하여, 입력신호와 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)일 때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하고, 셋째, 상기 산출된 공진주파수에 대한 신호를 논리판단제어장치와 표시수단과 저장수단으로 출력하고, 넷째, 로우패스필터, 또는 비례적분제어 기능을 수행하는 제어부와; 상기 제어부의 신호출력단에 접속되며, 공진주파수 검출 동작 초기에 동작되어, 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위한 소정의 입력신호를 아날로그 신호로 변환하여 신호입력수단으로 출력하는D/A변환기와; 상기 제어부의 신호출력단에 접속되며, 지상자의 개략적인 공진주파수 검출 후 정확한 공진주파수를 검출할 때 동작되어, 지상자에 입력되는 입력신호의 주파수를 정밀하게 제어하는 수치제어 정현파 발생기(NCO)와; 상기 수치제어 정현파 발생기에서 출력되는 입력신호의 주파수를 검출하여 상기 위상차검출부에 입력하는 입력신호검출부와; 신호검출수단에서 출력되는 출력신호를 상기 위상차검출부에 입력하는 출력신호검출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 표시수단과 저장수단은 컴퓨터로 구성됨을 특징으로하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  7. 제 2 항, 또는 4항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 위상차검출부는, 입력신호검출부와 출력신호검출부에서 입력되는 입력신호와 출력신호 사이의 주기를 측정하여 위상차를 검출하는 카운터, 또는 타이머로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  8. 제 2 항, 또는 4항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 제어부에서 공진주파수 검출 동작 초기에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 출력하는 소정의입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수 모두로 구성되어 이를 순차적으로 출력함을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  9. 제 2 항, 또는 4항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 제어부에서 공진주파수 검출 동작 초기에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 출력하는 소정의입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수가 나타내는 주파수 대역 중그 중간 주파수로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  10. 제 2 항, 또는 4항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 제어부에서 공진주파수 검출 동작 초기에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 출력하는 소정의입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수 모두를 하나로 합성한 합성주파수로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  11. 제 2 항, 또는 4항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 입력신호검출부, 또는 출력신호검출부는, 입력신호 또는, 출력신호의 제로 크로싱 포인트를 검출하는 제로크로싱디텍터로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  12. 제 2 항, 또는 4항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 위상차검출부와, 제어부와, D/A변환기와, 수치제어 정현파 발생기(NCO)와, 입력신호검출부와, 출력신호검출부는, 상기 위상차검출부와 제어부는 디지털신호처리 프로세서(DSP)로 구성하여상기 디지털 신호처리 프로세서의 카운터, 또는 타이머를 사용하여 위상차검출부를구성하고, 입력신호검출부와 출력신호검출부는 제로크로싱디텍터로 구성한 디지털위상동기루프(DPLL) 회로로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한열차자동정지장치.
  13. 제 2 항, 또는 4항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 신호검출수단의 제2증폭부는 픽업코일로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치.
  14. 선로에 설치되며, 열차의 운행 최고속도를 지상자의 공진주파수를 통해 나타내는 지상장치부와,
    1차코일과 2차코일 및 위상동기루프(PLL)회로를 포함하여 이루어져, 지상자의 공진주파수를 검출하기 위한 소정의 입력신호를 1차코일을 통해 지속적으로 출력하다가, 상기 1차코일에서 출력된 입력신호에 응동하는 지상자의 출력신호가 2차코일에 의해 검출될 경우에는, 상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)에 고정 되도록 상기 위상동기루프회로의 동작을 제어하여, 상기 지상자에 입력되는 입력신호와 지상자에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차가 -900(또는 +900)로 고정되었을 때의 입력신호 주파수를 지상자의 공진주파수로 하여 출력하는 지령속도검출장치와; 열차의 차륜 측에부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 상기 지령속도검출장치에서입력되는 공진주파수에 대한 지령속도 변환 데이터를 포함하고 있어, 상기 지령속도검출장치와 속도검출기에서 입력되는 신호를 비교판단하여 열차의 실제속도가 상기 지상장치부에서 지령된 속도를 초과할 시에는 소정의 경보제어신호를 발생하는논리판단제어장치와; 상기 논리판단제어장치에 접속되어, 상기 논리판단제어장치에서 경보제어신호가 발생되었을 시, 소정의 시간동안 경보음 및 표시제어신호를 발생한 후 이 소정의 시간동안 열차의 실제속도가 운행지시속도보다 작아지지 않을 경우에는 소정의 제동신호를 발생하는 경보장치와; 상기 경보장치에 접속되어, 상기 경보장치에서 제동신호가 발생되었을 시 열차를 급제동시키는 비상제동기와; 상기 경보장치와 논리판단제어장치 사이에 접속되어, 상기 경보장치에서 표시제어신호가 발생되었을 시에는 시각적인 경보표시를 해주며, 운전자에 의해 복구명령이 지령될 때에는 그 신호를 상기 논리판단제어장치에 전달함과 동시에 상기 논리판단제어장치에서 발생하는 소정의 신호를 표시해주는 표시제어장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 ''위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치''의 공진주파수 검출방법에 있어서,
    상기 공진주파수 검출방법은, 공진주파수 측정 초기 동작시에 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 상기 공진주파수검출수단에서 소정의 입력신호를 신호입력수단을 통해 지상자에 인가한 후, 상기 인가한 소정의 입력신호에 응동되는 지상자의 응동주파수를 신호검출수단을 통해 검출하여 지상자의 공진주파수를개략적으로 검출하는 개략주파수검출단계와; 신호입력수단을 통해 지상자에 인가되는 입력신호와, 신호검출수단을 통해 검출되는 지상자의 출력신호 사이의 위상차가-900(또는 +900)가 되도록, 상기 개략주파수검출단계를 수행하여 검출한 개략적인 공진주파수를 정밀조정하여, 상기 위상차가 -900(또는 +900)일때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하는 공진주파수검출단계와; 상기 공진주파수산출단계에서 산출한 공진주파수를 논리판단제어장치로 전송하는 출력단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치의 제어방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 공진주파수 검출방법은, 상기 출력단계를 수행한 후 공진주파수산출단계에서 산출한 공진주파수를 표시수단에 표시하고, 데이터베이스에 저장하는 표시및저장단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치의 제어방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 개략주파수검출단계에서 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 인가하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수 모두로 구성되어 이를 순차적으로 출력함을 특징으로 하는 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치의 제어방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 개략주파수검출단계에서 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 인가하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수가 나타내는 주파수 대역 중 그 중간 주파수로 구성됨을 특징으로 하는 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치의 제어방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 개략주파수검출단계에서 지상자의 공진주파수를 개략적으로 검출하기 위해 인가하는 소정의 입력신호는, 지상자가 가지고 있는 각각의 공진주파수 모두를 하나로 합성한 합성주파수로 구성됨을 특징으로 하는 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치의 제어방법.
KR1019990040318A 1999-09-18 1999-09-18 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치(에이티에스) 및 그 제어방법 KR100350099B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990040318A KR100350099B1 (ko) 1999-09-18 1999-09-18 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치(에이티에스) 및 그 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990040318A KR100350099B1 (ko) 1999-09-18 1999-09-18 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치(에이티에스) 및 그 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010028205A true KR20010028205A (ko) 2001-04-06
KR100350099B1 KR100350099B1 (ko) 2002-08-30

Family

ID=19612202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990040318A KR100350099B1 (ko) 1999-09-18 1999-09-18 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치(에이티에스) 및 그 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100350099B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100798136B1 (ko) * 2006-06-14 2008-01-24 유봉수 특정구간으로 열차의 진입을 방지하는 에이티에스의 지상자 제어장치 및 에이티에스 지상자 제어장치를 이용한 이선진입 차단방법
KR101128441B1 (ko) * 2010-10-07 2012-03-23 현대로템 주식회사 철도차량의 인터폰과 비상제동 연동제어회로

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100798136B1 (ko) * 2006-06-14 2008-01-24 유봉수 특정구간으로 열차의 진입을 방지하는 에이티에스의 지상자 제어장치 및 에이티에스 지상자 제어장치를 이용한 이선진입 차단방법
KR101128441B1 (ko) * 2010-10-07 2012-03-23 현대로템 주식회사 철도차량의 인터폰과 비상제동 연동제어회로

Also Published As

Publication number Publication date
KR100350099B1 (ko) 2002-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2352131B1 (en) Coin discriminating device and coin discriminating method
US8095311B2 (en) In-vehicle navigation apparatus
KR100350099B1 (ko) 위상동기루프를 이용한 열차자동정지장치(에이티에스) 및 그 제어방법
JP2004528662A (ja) モニタ方法およびシステム
KR100327677B1 (ko) 열차자동정지장치(에이티에스) 지상자의 선택계수 측정장치 및 그 제어방법
US7395044B2 (en) Signal processing apparatus and method of differential transformer
US4727372A (en) Detection system
JPH01119898A (ja) 車載型ナビゲーション装置
KR20000051404A (ko) 루프 센서를 이용한 차량 검지 장치
JP3273669B2 (ja) 位置検出装置
EP0823059A1 (en) Interrogator for electronic identification system
JPH0858588A (ja) 車上装置及び情報伝送装置
JP3959015B2 (ja) 信号処理方法、および、信号処理装置
JP4648557B2 (ja) 列車検知装置
CN217640024U (zh) 一种工控机自检系统
KR102217659B1 (ko) 낙석 및 차량낙하 지장물검지 장치
KR102563766B1 (ko) 차량 감지 시스템 및 그 관리 방법
JPH1111313A (ja) 点制御式信号選別装置
KR102645635B1 (ko) 진동 분석 장치
JP2545034B2 (ja) 車両位置検知装置
JP2568991B2 (ja) 自動列車停止装置の地上子の測定装置
KR102171576B1 (ko) 지장물 검지를 위한 송수신모듈장치
JPH05315929A (ja) 物体近接検出装置
JP2009100506A (ja) 自動列車停止装置の車上用装置
JPS61213986A (ja) ル−プコイル式車両検知器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110810

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120813

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee