상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 "열차자동정지장치의 지상신호 자동발생장치"는, 신호등의 동작을 제어하는 신호등 제어신호를 검출하는 신호등신호검출부와; 상기 신호등신호검출부에 접속되어, 상기 신호등신호검출부에서 출력되는 신호등 제어신호를 ATS의 해당 신호로 변환하여 출력하는 지상자신호발생부를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 신호등신호검출부는, 도5a에서 도시되는 바와 같이, 신호등 제어신호가 전송되는 전선 외주면에 감겨 상기 전선 밖으로 누설되는 자계(電界), 또는 자계(磁界)를 감지하는 감지코일(111)과; 상기 감지코일(111)에서 검출된 신호를 증폭하는 증폭기(112)와; 상기 증폭기(112)에서 검출된 신호를 소정의 기준신호와 비교하여 출력하는 비교기(113)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
도5b는 이러한 신호등신호검출부의 일 구성예를 나타낸 것으로, 신호등 제어신호를 출력하는 단자함에서 신호등까지 연결된 전선의 일부분에 감지코일(L)을 감아 상기 감지코일(L)에 유기되는 전계, 또는 자계를 증폭기(OP1)를 통해 증폭한 후, 이를 비교기(CP1)에서 미리 설정된 기준값과 비교하여 어느 신호등이 점등되는 지의 여부를 검출하는 것이다.
또한, 상기 신호등신호검출부는, 신호등 제어신호를 출력하는 단자함의 각 전선에 그 일측 단자가 접속되고, 타측단자에 기준값이 설정되어, 상기 기준값과의 비교를 통해 신호등의 점등여부를 나타내는 신호를 출력하는 비교기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
도6은 이러한 신호등신호검출부의 일 구성예를 나타낸 것으로, 비교기(CP2)의 일측단자를 신호등 제어 단자함의 해당 전선의 접속점에 접속하고, 타측단자에 미리 설정된 기준값을 인가하여, 상기 출력값의 유무를 통해 신호등의 어느 램프(LAMP)가 점등되었는지를 검출하게 되는 것이다.
한편, 상기 지상자신호발생부는, 콘덴서와 코일로 이루어져 LC공진회로를 구성하는 지상자와; 소정의 제어신호에 의해 온/오프되는 계전기와 콘덴서로 이루어지며, 상기 지상자의 콘덴서에 하나 이상 병렬로 접속되어, 소정의 제어신호에 의해 상기 지상자의 정전용량을 가변시켜 공진주파수를 변경하는 지상자제어계전기와; 신호등신호검출부와 지상자제어계전기 사이에 접속되어, 상기 신호등신호검출부에서 입력되는 신호등 제어신호에 따라 상기 지상자제어계전기의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치의 지상신호 자동발생장치"는,신호등을 제어하는 제어신호를 신호등신호검출부를 통해 검출하여 ATS 지상장치의 신호로 변환한 후 ATS 차상장치로 전달함으로 인해, ATS 지상장치가 설치되지 않은 선로구간에서도 신호등 제어신호를 통해 ATS 제어에 의한 열차 운행을 할 수 있게 되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치의 지상신호 자동발생장치"의 기술적 사상에 따른 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
<실시예>
본 실시예에 있어서는 3가지의 색(녹색, 노란색, 적색)으로 3가지의 운전형태(자유운전, 주의운전, 정지)를 나타내는 신호등의 신호를 3현시의 ATS 신호[G신호(자유운전), Y신호(주의운전), R신호(정지)]로 변환하는 것을 일례로 하여 설명한다.
이는, ATS의 제어에 의하지 않는 신호등의 형태가 일반적으로 상기 3색, 3가지 운전형태로 이루어지기 때문인 것으로, 상기 실시예를 통해 기타 4현시나, 5현시의 ATS 신호로의 변환이 용이하게 유추되기 때문이다.
또한, 본 실시예에 있어서, 상기 신호등신호검출부는 신호등 단자함에 접속되는 비교기로 구성하고, 지상자신호발생부는 제어부와, 지상자제어계전기 및 지상자로 구성한다. 여기서, 제어부는 상기 신호등신호검출부에서 인가되는 신호에 의해 온(ON)/오프(OFF)되어 지상자제어계전기를 온/오프시키는 스위칭트랜지스터를 사용하여 구성한다.
따라서, 신호등신호검출부와, 지상자제어계전기는, 도8에서 도시되는 바와 같이, 녹색과 노란색으로 표시되는 신호등의 신호를 검출하여 제어하기 위한 2개의 비교기(CP2, CP3) 및, 2개의 계전기(RL1, RL2)와 2개의 콘덴서(C1, C2)로 이루어진다. 마찬가지로 제어부 역시 2개의 스위칭트랜지스터(TR1, TR2)로 이루어진다.
이하, 본 실시예의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도4와 도6 내지 도9에서 도시되는 바와 같이, 콘덴서(C3)와 코일(L1)로 이루어진 지상자(123)를 선로상에 설치하고, 제1콘덴서(C1), 제2콘덴서(C2) 및 제1계전기(RL1), 제2계전기(RL2)로 이루어진 지상자제어계전기(122)를 선로 일측에 설치한다.
또한, 제1스위칭트랜지스터(TR1) 및 제2스위칭트랜지스터(TR2)로 제어부(121)를 구성하고, 제1분압저항(R3, R4), 제2분압저항(R5, R6) 및 제1비교기(CP2), 제2비교기(CP3)로 신호등신호검출부(110)를 구성하여 본 실시예에 의한 구성을 완성한다.
여기서, 상기 제1,2계전기(RL1, RL2)는 상시 개방되는 계전기로, 상기 제1,2계전기(RL1, RL2)가 모두 개방되어 있을 때는 "R신호(정지)"를 나타내는 130kHz의 공진주파수를, 제2계전기(RL2)가 단락되었을 시에는 "Y신호(주의운전)"를 나타내는 114kHz의 공진주파수를, 제1계전기(RL1)와 제2계전기(RL2) 모두 단락되었을 시에는 "G신호(자유운전)"를 나타내는 98kHz의 공진주파수가 출력되도록 구성된다.
또한, 상기 제1,2비교기(CP2, CP3)는, 제1,2분압저항(R3, R4 또는, R5,R6)을 통해 반전입력단자에 입력되는 전압의 크기를 조절함으로써 신호등의 녹색, 또는노란색에서 (+)전압이 출력되도록 구성한다.
도면중 미설명 부호 (A)는 신호등 제어 단자함을 나타낸다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 신호등의 색깔이 "주의운전"을 나타내는 노란색이었을 경우에는 제2비교기(CP2)의 비반전입력단자에 인가되는 전압이 제2분압저항(R5, R6)에 의해 설정된 전압보다 높아져 상기 제2비교기(CP3)가 (+)전압을 나타내게 되고, 이로인해 제2스위칭 트랜지스터(TR2)가 온 되어 제2계전기 코일(RLC2)에 전류가 흐르게 되고, 이로인해 제2계전기 스위치(RLS2)가 온(ON) 되게 된다.
그러면, 제2콘덴서(C2)가 지상자(122)의 콘텐서(C3)에 병렬접속되어 공진주파수 114kHz를 출력하여 "주의운전"을 나타내는 "Y신호"를 출력하게 된다.
한편, 신호등의 색깔이 "자유운전"을 나타내는 녹색이었을 경우에는 제1비교기(CP2)의 비반전입력단자에 인가되는 전압이 제1분압저항(R3, R4)에 의해 설정된 전압보다 높아져 상기 제1비교기(CP2)가 (+)전압을 나타내게 되고, 이로인해 제1스위칭 트랜지스터(TR1)가 온 되어 제2계전기 코일(RLC1)과 제1계전기 코일(RLC1)에 전류가 흐르게 되어 제2계전기 스위치(RLS2)와 제1계전기 스위치(RLS1)가 온 되게 된다.
그러면, 제2콘덴서(C2)와 제1콘덴서(C1)가 지상자(122)의 콘텐서(C3)에 병렬접속되어 공진주파수 98kHz를 출력하여 "자유운전"을 나타내는 "G신호"를 출력하게 된다.
반면, 신호등의 색깔이 "정지"를 나타내는 적색이었을 경우에는, 상기 제1,2계전기 모두 개방상태를 유지하게 되어, 지상자(122)를 이루는 콘덴서(C3)와 코일(L1)에 의해 설정된 130kHz의 공진주파수를 출력하여 "정지"를 나타내는 "R신호"를 출력하게 된다.
그러면, 열차에 탑재된 차상장치의 차상자에서 상기 공진주파수를 검출하여 열차의 운행 속도를 자동제어하게 되는 것이다.
다시말해, 신호등에 현시되는 신호를 신호등신호검출부(110)를 통해 검출하여 이를 지상자신호발생부를 통해 ATS용 신호로 변환하여 ATS의 차상장치로 전달함으로써, 신호등이 설치된 선로 어느곳이던지 간에 새로운 지상장치의 설비없이도 본 발명의 구성에 의해 ATS의 차상장치에 의한 자동운전을 실시할 수 있게 되는 것이다.
그러나 상시의 실시예에 있어서는, 상기 신호등신호검출부를 신호등 제어 단자함의 신호등 제어신호 출력단에 접속된 비교기를 사용하여 구성하였으나, 도5a와 도5b에서 도시되는 바와 같이, 신호등 제어신호를 전송하는 전선 밖으로 누설되는 전계, 또는 자계를 감지하는 감지코일(111)과, 증폭기(112) 및, 비교기(113)를 사용하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.
이러한 구성의 신호등신호검출부는, 신호등 제어신호가 흐르는 전선 어느곳에서이든지 신호등 제어신호를 검출할 수 있는 잇점이 있다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 지상자신호발생부의 제어부(121)를 스위칭트랜지스터(TR1, TR2)를 사용하여 구성하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 기타의 스위칭 소자나, 또는 마이컴 등으로 구성할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 지상자신호발생부의 지상자신호 출력 수단으로 공지의 지상자(123)를 사용하였으나, 상기 지상자(123)에서 발생하는 공진주파수와 동일한 주파수를 발생하는 기타의 수단, 예를 들어 주파수 발진기 등을 사용할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 설명의 편의상 3개의 신호 형태를 갖는 신호등을 3현시로 동작하는 ATS에 적용한 것을 예로하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
즉, 4현시나, 5현시로 동작하는 ATS 모두에 적용하도록 구성할 수 있음은 물론, 기타의 신호형태를 갖는 ATS에 적용할 수 있음을 밝혀둔다.