KR200393184Y1 - 안전전압 교통신호제어기 - Google Patents

안전전압 교통신호제어기 Download PDF

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Abstract

주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기, 다운트랜스, 정전압부로 구성되어, 최초 인입된 교류전원은 단자대함의 분기대를 통해 병렬 분기되어 하나(분기선1)는 누전차단기를 거쳐 주제어부내 전원부로 공급되어 정류, 평활회로를 통해 직류로 전환되어 각부에 전원 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 다운트랜스(교류 220V/110V→교류 30V이하)를 통해 교류 30V 이하 안전전압으로 전환된 후 신호구동부내 등기구동장치에서 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되는 무접점계전기의 입력단에 입력되어 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되며, 출력단은 영상변류기를 통해 단자대함 단자대을 거쳐 지중 선로를 통해 LED 교통신호등에 전원 공급되며, LED 교통신호등내 정류, 평활회로를 거쳐 LED 소자에 직류전원을 공급하여 LED 교통신호등이 점등되며, 지중 선로에 누설전류가 발생할 경우 영상변류기의 검지에 의해 주제어부로 검지신호가 전달되고, 주제어부의 제어에 의해 등기구동장치의 누전표시램프가 점등되며, 교류 30V 이하 안전전압(분기선2)은 점멸기내 무접점계전기의 입력단에 입력되어 모순검지시 안전전압을 이용해 LED 교통신호등을 점멸점등 하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기

Description

안전전압 교통신호제어기 {Traffic signal controller for safe voltage}
기존의 교통신호제어기는 내부에 누전차단기가 설치되어 있어, 교통신호제어기 및 선로, 등기구등의 누전 또는 상시누설전류 등에 의해 누전차단기가 작동할 경우 교차로내 모든 교통신호등이 소등되는 문제가 발생해 교통흐름에 막대한 지장을 초래하며 교통신호등 소등에 따른 안전사고의 문제가 있어 왔다.
선 출원된 교통신호등 분전반(출원번호 20-2004-0013687)은 누전사고의 일부 문제를 해결하는 고안이나, 교통신호등 분전반이 도로를 점유하거나 교통신호제어기에서 교통신호등 분전반까지 지중선로의 누설전류에 대한 대책이 미흡하고, 선 출원된 누전차단 교통신호제어기(20-2004-0014256)는 누전차단기가 교통신호제어기 내부로 들어가나 누전차단기의 점유부피가 커서 작업공간이 협소해지며, 누전차단자동복구 누전차단기를 필요로 하는 문제점을 가지고 있다.
안전 교통신호제어기(출원번호 20-2004-0014945)는 인입전원을 분기하여 하나는 누전차단기를 통하여 주제어부의 전원부를 통하여 안전전압 교통신호제어기 각부에 전원을 공급하며 다른 하나는 등기구동부내 제어단자대를 통해 분기하여 주제어부의 제어에 따라 개폐되는 계전기를 통해 교통신호등 램프에 독립된 전로로 전원 공급하며, 계전기 이후 영상변류기를 통해 누설전류를 검지하여 주제어부로 전송되어 주제어부는 기준을 초과(MMI를 통한 관리자 입력값)할 경우 계전기를 개방하여 교통신호등 램프 인입전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 고안은 다수의 계전기(LSU보드 1개당 17개소요)를 필요로 하여 부피의 증가 및 제작비용이 증가하며, 선로상의 누전이 발생할 경우 차량등의 경우 일부 소등을 피할 수는 없으며 보행등은 완전히 소등된다.
또한 누설전류에 의한 보행자의 감전사고에 대한 잠재된 문제점을 완전히 해결한 고안이 되지는 못하는 중대한 문제점이 있어왔다.
본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 인입전원을 분기하여 하나(분기선1)는 누전차단기를 통하여 주제어부의 전원부를 거쳐 안전전압 교통신호제어기 각부에 전원을 공급하며 다른 하나(분기선2)는 다운트랜스를 통해 교류 220V 또는 110V 입력전압을 안전전압(Safe Voltage) 이하로 낮추어 등기구동부의 무접점계전기, 단자대 및 지중선로를 통해 LED 교통신호등에 전원 공급하는 것을 특징으로 국내 전기설비기술기준령 제2조 "금속제 외함 60V이상 ELB 설치" , 산업안전보건법상 안전전압은 대지전압 30V이하로 규정됨에 따라 교통신호제어기로부터 등기구까지의 선로상에 누설전류가 발생되어도 인체에 치명적인 위협이 되지 않으며, 누전차단기를 설치하지 않을 수 있음에 따라 누전차단기의 작동에 따라 교통신호등이 소등되어 교통사고 및 교통흐름에 심각한 문제를 초래하지 않게 하는 것을 본 고안의 기술적 과제로 한다.
교통신호제어기는 교차로 및 횡단보도에 설치되어 교통신호등을 제어하는 장치로서 방수시설을 갖춘 함체 내부에는 크게 제어를 총괄하는 주제어부(MCU : Main Control Unit)와 교통신호등 구동을 전담하는 신호구동부(SCU : Signal Control Unit), 영상검지기와 같은 독립장치 장착부, 운영자 접속용 MMI부(Main-Machine Interface Unit), 외부장치와 입출력 신호접속을 처리하는 단자대(Terminal Facility Unit)와 기타 부대장치로 구성된다.
주제어부는 외부에서 공급되는 AC전원을 받아서 장치를 동작하기 위한 안정된 DC전원으로 변환하여 교통신호제어기내에 전원을 공급하는 전원부, CPU 보드, 교통정보센터(중앙관제센터)와 통신을 담당하는 통신장치부(모뎀), 차량검지기의 입력을 담당하는 차량검지부 그리고 확장 기능용으로 사용할 수 있는 Option-Board 등으로 구성된다.
신호구동부의 하드웨어적 구성으로 CONTROLLER, LSU(Load Switch Unit), 점멸기(FLASH), Option B/D 등으로 구성되어 있으며 특히 등기구동부(LSU : Load Switch Unit)는 교통신호등에 공급되는 전력을 직접 제어하여 그 제어결과에 대한 궤환신호를 발생시켜 CONTROLLER BOARD에 제공하는 기능을 수행하며, 무접점계전기(SSR : Solid State Relay 또는 Traic)를 사용하여 전원의 개폐에 따라 배선된 단자대을 통해 교통신호등 램프에 전원을 단속하여 교통신호등 램프를 점·소등한다.
도 1은 본 고안의 안전전압 교통신호제어기 주요 부분의 간략한 블록도를 나타낸 것이며 본 고안의 설명을 위한 핵심부로 분기대, 다운트랜스(변압기), 누전차단기(ELB), 주제어부(MCU), 등기구동부(LSU), 무접점계전기, 영상변류기(CT), 단자대를 나타낸 것이다.
본 고안은 인입전원을 병렬 분기하는 분기대를 통하여 하나(분기선1)는 주제어부 전원부의 정류, 평활 회로를 거쳐 DC 12V 및 DC 5V를 생성하며 각 장치(Unit)로 전원을 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 다운트랜스를 통하여 안전전압 이하로 낮추어 등기구동부의 무접점계전기(SSR : Solid State Relay 또는 Traic)의 입력단자로 배선되어 주제어부의 제어에 따라 제어되는 제어신호에 따라 출력을 ON/OFF 하여 교통신호등 램프에 점등전원을 ON/OFF 한다.
상기 안전전압 이하란, 산업안전보건법상 안전전압으로 대지전압 30V이하로 규정됨에 따라 교통신호제어기로부터 등기구까지 선로상에 누설전류가 발생되어도 인체에 치명적인 위협이 되지 않으며, 누전차단기를 설치하지 않을 수 있음에 따라 누전차단기의 작동에 따라 교통신호등이 소등되어 교통흐름에 심각한 문제를 초래하지 않게 하는 것으로 일본의 경우 교류의 안전전압은 30V이하, 국제노동기구(ILO : International Labor Organization)에서는 24V 이하로 규정 되어있다.
본 고안에서는 산업안전보건법상 교류 30V 이하의 전기·기계기구, 배선에 대해서는 특별한 안전대책을 요구하고 있지 않음에 따라 안전전압 교통신호제어기에서 교통신호등 램프까지의 선로를 누전차단기 보호전로로 보호하는 구성을 하지 않는 것으로(국내 전기설비기술기준령 제2조 "금속제 외함 60V이상 ELB 설치" ) 설명하나, 국제노동기구등 다른 규정 등에 따라 다운트랜스에서 30V 이하의 다양한 안전전압의 적용이 가능하다.
또한, 본 고안의 교통신호등은 LED 교통신호등에 한정하는 것으로 교통신호등 램프에 인입된 안전전압은 정류, 평활회로를 통하여 저전압 직류로 바꾸어 LED 교통신호등의 점등소자인 LED를 점등한다.
본 고안의 구성은 누설전류의 발생에 따라 교통신호제어기내 누전차단기의 작동으로 교차로내 모든 교통신호등이 소등되어 교통의 흐름에 지장을 초래하며, 교통사고를 유발하는 문제점이 해결되는 것으로 누설전류의 발생에 따라 누전차단기가 작동하면, 복구까지(수 시간에서 수 주일) 경찰관의 수신호 운영 또는 점멸운영이 어려운 현실에서 일단 누전차단기를 우회하여 전원공급(직결선, 정결선)하여 누설전류에 의한 감전사고의 위험을 감수하고 교통신호등을 점등운영(교통신호등 소등에 따른 2차 사고의 위험요소로 인해 부득이 운영)하는 문제점이 해결된다.
그러나, 교류 220V 대신 30V를 사용할 경우 선로손실이 큰 문제점이 있다. 선로손실은 전압의 제곱에 반비례하는 것으로 선로손실은 더 크게 작용하는 것은 사실이나, LED 교통신호등은 백열등을 사용하는 교통신호등과는 달리 15W 이하의 저전력을 사용함에 따라 상대적인 선로손실이 크지는 않다.
도 2의 손실비용 및 안전성 비교도 분석과 같이 선로손실을 계산하면, 2mm2 전원선의 전력손은 9.2Ω/km 일 경우, 교류 220V LED 교통신호등의 선로손실 P=0.0552×9.2=0.027W
2mm2 전원선의 전력손은 9.2Ω/km 일 경우, 교류 30V LED 교통신호등의 선로손실 P=0.42×9.2=1.472W
선로손실은 전압의 제곱에 비례하므로 약 54배의 선로손실 차이가 발생한다.
또한, 2mm2 전원선의 전력손은 9.2Ω/km 일 경우, 교류 220V 백열등 교통신호등의 선로손실 P=0.3412×9.2=1.069W
실제 선로손실을 계산하면, 교차로 1개당 최대 선로길이를 1Km, 선로저항 9.2Ω/km 상시점등 등수 20개일 경우, 교차로내 LED 교통신호등 소비전력
P = 12(W)×20(등)×24(h)×30일 = 172,800Wh/월
(기본료 3,740원 + 사용료 8,882원 = 월간전기료 12,622원 )
220V LED 선로손실 P = 1(km)×9.2(Ω)×20(등)×24(h)×30일×0.0552(A) = 389Wh/월 (월간전기료 12,642원 중 선로손실비용 20원(0.16％))
30V LED 선로손실 P = 1(km)×9.2(Ω)×20(등)×24(h)×30일×0.42(A) = 21,197Wh/월 (월간전기료 13,712원 중 선로손실비용 1,090원(7.9％))
선로 전원을 교류 220V에서 30V로 낮추어 사용할 경우 선로손실의 증가는 20,808Wh/월로써 전력요금은 교차로 1개당 월간 약 1,070원 정도가 추가된다.
또한, 220V 백열등의 경우 같은 조건에서 전력사용 요금은 60,043원에서 선로손실에 따른 비용은 791원을 차지했다.
220V 백열등 교통신호등과 30V LED 교통신호등의 선로손실 비용의 차는 299원(1,090원-791원) 차이가 났다.
중소광역시의 예를 기준으로 LED 교통신호제어기의 개수를 741개로 할 경우 안전전압을 적용할 때 선로손실에 따른 연간 추가 비용은 9,514,440원이다.
그러나, 선로손실의 증가에 따른 추가 전기요금에 비해 기대효과와 위험비용을 계산하면 기대효과 비가 훨씬 큰 것이 자명하다.
도4의 교통체증에 따른 대기오염물질 배출량 및 연료소비량 비교도 에서와 같이 일 실시 예로, 중소광역시에서 선로누전 또는 임펄스성 노이즈에 의한 연간 누전차단기 작동횟수 150회, 차량통행량(1시간) 600대, 정체시간(120초 1주기→3주기 통과) 4분, 분당 교통비용 휘발유 : 경유(중·소형) = 8 : 2 일 경우 525원
연간 교통비용 = 150 × 600 ×4 × 525 = 189,000,000원
임펄스성 노이즈 또는 선로의 누전에 의해 누전차단기가 작동할 경우 교차로내 모든 교통신호등은 소등되어 큰 교통 혼잡과 사고의 위험이 뒤따른다.
고장접수 후 단순한 임펄스성 노이즈에 의한 고장으로 1시간이내 수리가 완료된다 하더라도 1시간 동안 1개 교차로에서 최소 600대의 차량이 4분씩 교통체증을 격는다고 계산할 경우, 선로상의 임펄스성 노이즈나 누전차단기의 오작동에 의한 사회적 환산비용은 1회 1,260,000원에 달한다.
상기에서 교통사고 위험요소 등에 대한 것은 제외하고, 최소한의 사회적 비용의 단순 비교만으로도 교류 220V에서 30V로 낮추어 사용할 때 발생하는 선로손실 비용은 충분히 상계(손익분기점:누전차단기 8회 이상 작동)가 되는 것은 자명하다.
기존의 교통신호제어기는 선로에 누전이 발생할 경우 누전차단기의 작동으로 누전여부를 알 수 있었으나, 본 고안의 기본 물리구성에 의하면 선로상의 누설전류 발생을 확인할 수 있는 방법이 없다.
본 고안의 일 실시 예로, 안전전압 교통신호제어기와 LED 교통신호등 사이의 선로상에 영상변류기(CT)를 설치하여 누설전류를 검지하는 일 실시 예가 가능하다.
등기구동부(LSU : Load Switch Unit) 출력단 R, Y, A, G, PR, PG 및 접지(LSU보드 1개당 공통접지)를 하나로 묶어 영상변류기(CT)를 통과시켜 입출력 전류량의 차를 검지하여 누전을 검지한다.
영상변류기에 의해 누설전류가 검지될 경우 주제어부로 검지신호를 전송하며, 주제어부는 등기구동부의 누전표시 LED의 점등으로 누전발생 표출되며, 중앙관제센터(교통정보센터)로 모뎀 및 전용회선을 통하여 누전발생 경보를 송출한다.
일 실시 예로, 단자대의 전원 출력선에 영상변류기(CT)를 통과시켜 입출력 전류량의 차를 검지하여 누전을 검지하는 일 실시 예가 가능하다.
영상변류기에 의해 누설전류가 검지될 경우 등기구동부의 누전표시 LED의 점등 또는 각 영상변류기 별로 누전표시 LED 램프를 점등하는 구성이 가능하다.
일 실시 예로 다운트랜스의 고장으로 인한 선로에 안전전압 이상의 과전압이 흐르는 것을 방지하기 위해 정전압부를 두어 제너다이오드를 이용한 정전압회로 및 과전류, 과전압 퓨즈의 설치를 통하여 선로에 이상전압이 흘러 발생할 수 있는 안전사고를 예방할 수 있다.
교통신호기의 모순검지 기능은 교통신호등 출력상태 등의 정보를 지속적으로 감시하여, 이를 현시 운용 데이터 내용과 비교 분석함으로써 모순상태 발생 여부를 판단하는 소프트웨어적 방법과 등기구동장치의 자체 회로에 내장된 출력과 궤환신호 비교회로를 통해 하드웨어적으로 모순을 판단하여 점멸기를 구동시키는 모순검지 기능이 병행 처리되는데 크게 신호 모순 검지 기능(G-G Conflict Monitoring), 적신호 감시(Red Fail Monitoring), 전압 이상 검지 기능, 전력제어 및 궤환 기능이 있다.
특히, 백열등을 교통신호등 램프를 사용하던 과거의 교통신호등을 제어하던 교통신호제어기에 LED를 램프로 사용하는 LED 교통신호등을 제어할 경우 저전력을 사용하는 LED 교통신호등의 특성상 모순검지를 하지 못하는 문제점이 있어 최근 교통신호제어기는 LED 전용 또는 겸용으로 사용하게끔 제작되고 있다.
현재 등기구동부 전력제어 및 궤환부는 교통신호등에 공급되는 전력을 직접 제어하며, 그 제어 결과에 대한 궤환신호를 받아 컨트롤러보드(CONTROLLER BOARD)에 제공하는 기능을 구비하는데 점등 ON/OFF 판단기준 궤환전압은 현재 교류 220V 출력 유무를 25V미만 OFF 판단 45V이상 ON 판단 또는 ON/OFF 판단기준을 25V ~ 45V 사이 값으로 판단하고 있다.
상기와 같은 경우 교류 30V를 사용하는 안전전압 교통신호제어기에 적용할 경우 모순 검지판단에 문제가 발생한다.
또한, 점멸기(Flash Unit)는 AC전원의 Zero-Cross 시점에 대한 출력을 발생하는 회로 등을 포함하며, 모순판단에 따른 점멸 명령과 기능이상을 판단하여 점멸제어를 수행한다.
일 실시 예로 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기로 구성되어, 최초 인입된 전원은 단자대함의 분기대에서 병렬 분기하여 하나(분기선1)는 주제어부 전원부의 정류, 평활회로를 거쳐 DC 12V 및 DC 5V를 생성하며 점멸기로 전원을 공급하되, LED 램프 구동전원은 다른 분기선(분기선2)을 통해 다운트랜스를 거쳐 안전전압 이하로 낮추어 점멸기의 무접점계전기의 입력단자로 배선되어 점멸기의 제어에 따라 제어되는 제어신호에 따라 출력을 ON/OFF 하여 교통신호등 램프에 점멸 점등전원을 ON/OFF 한다.
일 실시 예로 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기로 구성되어, 최초 인입된 전원은 단자대함의 분기대를 병렬 분기하는 분기대에서 통하여 하나(분기선1)는 주제어부 전원부의 정류, 평활 회로를 거쳐 DC 12V 및 DC 5V를 생성하며 점멸기를 제외한 각부에 전원을 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 다운트랜스를 통하여 안전전압(30V이하)으로 등기구동부의 무접점계전기의 입력단자로 배선되어 주제어부에 제어에 따라 제어되는 제어신호에 따라 출력을 ON/OFF 하여 교통신호등 램프에 점등전원을 ON/OFF 하며 동일한 분기선(분기선2)를 통하여 다운트랜스를 거쳐 정류, 평활 회로를 거쳐 DC 12V 및 DC 5V를 생성하여 점멸기에 독립된 직류전원을 공급하며 다운트랜스를 거쳐 교류 30V이하의 분기선2의 안전전압을 점멸기내의 무접점계전기에 안전전압을 무접점계전기의 입력단자로 배선하여 점멸기의 제어에 따라 제어되는 제어신호에 따라 출력을 ON/OFF 하여 LED 교통신호등 램프에 점멸 점등전원을 ON/OFF 한다.
일 실시 예로 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기, 다운트랜스, 정전압부로 구성되어, 최초 인입된 교류전원은 단자대함의 분기대를 통해 병렬 분기되어 하나(분기선1)는 누전차단기를 거쳐 주제어부내 전원부로 공급되어 정류, 평활회로를 통해 직류로 전환되어 각부에 전원 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 다운트랜스(교류 220V/110V→ 교류 30V이하)를 통해 교류 30V 이하 안전전압으로 전환된 후 정전압부로 인입하여 제너다이오드로 구성된 정전압회로 및 과전류 과전압 퓨즈를 통해 신호구동부내 등기구동장치에서 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되는 무접점계전기의 입력단에 입력되어 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되며, 출력단은 영상변류기를 통해 단자대함 단자대을 거쳐 지중 선로를 통해 LED 교통신호등에 전원 공급되며, LED 교통신호등내 정류, 평활회로를 거쳐 LED 소자에 직류전원을 공급하여 LED 교통신호등이 점등되며, 지중선로에 누설전류가 발생할 경우 영상변류기의 검지에 의해 주제어부로 검지신호가 전달되고, 주제어부의 제어에 의해 등기구동장치의 누전표시램프가 점등되며, 교류 30V 이하 안전전압(분기선2)은 점멸기내 무접점계전기의 입력단에 입력되어 모순검지시 안전전압을 이용해 LED 교통신호등을 점멸점등 하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
일 실시 예로 등기구동장치내 무접점계전기의 출력선로 6개 1조의(적색(R), 황색(Y), 화살표(A), 녹색(G), 보행금지(PR), 보행(PG)) LED 교통신호등을 점등하는 선로를 하나로 묶어 적색(R), 황색(Y), 화살표(A), 녹색(G), 보행금지(PR), 보행(PG) 전원선 및 상기 전원선에 대한 공통접지를 포함하는 총 7선을 영상변류기를 통과시켜 등기부동부 단위로 누전을 검지하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
일 실시 예로 영상변류기를 통해 누설전류를 검지하여 주제어부로 검지신호를 전송하여 주제어부는 모뎀을 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)로 누전발생 신호를 전송하며 등기구동부에 누전표시 LED를 점등하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
일 실시 예로 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러, 인버터부로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기로 구성되어, 최초 인입된 전원은 단자대함의 분기대를 통해 분기되어 하나(분기선1)는 누전차단기를 거쳐 주제어부내 전원부로 공급되어 정류, 평활회로를 통해 직류로 전환되어 각부에 전원 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 독립된 선로를 통해 정류, 평활회로를 통해 안정화된 직류전원을 신호구동부내 등기구동장치에서 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되는 무접점계전기의 입력단에 입력되어 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되며, 출력단은 DC/AC 변환부에서 한 쌍의 MOS FET의 교번적으로 이루어지는 스위칭 동작을 통해 30V 이하의 구형파 교류 안전전압을 발생시키는 인버터부를 통해 단자대함 단자대를 거쳐 지중선로를 통해 LED 교통신호등에 전원 공급되는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 단자대, 분기대, 배선차단기, 과전류·과전압 퓨즈, 다운트랜스, 정전압부로 구성되어, 외부 인입 교류전원은 과전류·과전압 퓨즈 및 배선차단기를 통해 다운트랜스로 인입되어 교류 30V 이하 안전전압으로 변환되어 제너다이오드로 구성된 정전압부를 통해 안정된 정전압을 단자대함의 분기대를 통해 병렬 분기되어 하나(분기선1)는 주제어부내 전원부로 공급해 정류, 평활회로를 거쳐 직류로 전환되어 각부에 전원 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 신호구동부내 등기구동장치에서 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되는 무접점계전기의 입력단에 입력되어 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되며, 출력단은 영상변류기를 통해 단자대함 단자대을 거쳐 지중 선로를 통해 LED 교통신호등에 전원 공급되며, LED 교통신호등내 정류, 평활회로를 거쳐 LED 소자에 직류전원을 공급하여 LED 교통신호등이 점등되며, 지중선로에 누설전류가 발생할 경우 영상변류기의 검지에 의해 주제어부로 검지신호가 전달되고, 주제어부의 제어에 의해 등기구동장치의 누전표시램프가 점등되며, 교류 30V 이하 안전전압(분기선2)은 점멸기내 무접점계전기의 입력단에 입력되어 모순검지시 안전전압을 이용해 LED 교통신호등을 점멸점등 하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
본 고안은 누전차단기의 보호전로로 보호받는 구성은 안전전압 교통신호제어기로 한정하여 선로상의 문제로 인한 누전발생의 경우에도 누전차단기가 작동하지 않아 누전에 의한 안전사고의 발생 또는 선로상에서 발생한 단순 임펄스성 노이즈 등에 의한 누전차단기의 오작동으로 교통신호등이 소등되어 발생하는 2차 안전사고 및 교통체증으로 인한 사회적 비용의 발생을 막을 수 있는 기술이다.
일반의 중소광역시의 경우 임펄스성 노이즈 또는 누전차단기의 오작동으로 교차로내 모든 교통신호등이 소등되는 고장이 연간 150회 이상 발생하고 있으며 대부분 임펄스성 노이즈에 의한 누전차단기의 오작동으로 누전차단기를 다시 ON시키는 것으로 대부분의 고장 문제가 해결된다.
또한, 실제 누전에 의해 누전차단기가 작동될 경우 정결선(누전차단기를 거치지 않고 바로 전원접속)으로 일단 교통신호등을 점등 운영하고 나중에 누전 선로를 교체하는 보수를 할 경우 보수공사 완료 전까지는 누전선로에서 누설전류가 지속적으로 발생하여 감전사의 위험이 뒤따른다.
그러나, 정결선을 일부 시행하는 이유는 누전에 의한 위험보다 교통신호등이 소등되어 발생하는 2차 안전사고(교통사고)의 위험이 더욱 크기 때문이다.
만약, 정결선으로 임시운영을 하지 않을 경우 누전선로 보수공사 완료시까지 경찰관의 수신호 운영이 불가피하게 된다.
본 고안은 누설전류에 의한 인체감전사고의 위험 및 누전차단기의 작동으로 인한 2차 안전사고 및 교통체증의 유발로 인한 사회적 비용을 절감할 수 있으며, 누전선로를 영상변류기로 검지하여 누전선로를 표시 및 교통정보센터 등으로 통보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 안전전압 교통신호제어기의 간략도
도 2는 손실비용 및 안전성 비교도
도 3은 누전표시가 되는 LSU 간략도
도 4는 교통체증에 따른 대기오염물질 배출량 및 연료소비량 비교도
＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞
10 : LSU내 적색등 ON/OFF 무접점계전기
20 : LSU내 황색등 ON/OFF 무접점계전기

Claims (7)

  1. 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기, 다운트랜스, 정전압부로 구성되어, 최초 인입된 교류전원은 단자대함의 분기대를 통해 병렬 분기되어 하나(분기선1)는 누전차단기를 거쳐 주제어부내 전원부로 공급되어 정류, 평활회로를 통해 직류로 전환되어 각부에 전원 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 다운트랜스(교류 220V/110V→교류 30V이하)를 통해 교류 30V 이하 안전전압으로 전환된 후 신호구동부내 등기구동장치에서 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되는 무접점계전기의 입력단에 입력되어 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되며, 출력단은 영상변류기를 통해 단자대함 단자대를 거쳐 지중 선로를 통해 LED 교통신호등에 전원 공급되며, LED 교통신호등내 정류, 평활회로를 거쳐 LED 소자에 직류전원을 공급하여 LED 교통신호등이 점등되며, 지중선로에 누설전류가 발생할 경우 영상변류기의 검지에 의해 주제어부로 검지신호가 전달되고, 주제어부의 제어에 의해 등기구동장치의 누전표시램프가 점등되며, 교류 30V 이하 안전전압(분기선2)은 점멸기내 무접점계전기의 입력단에 입력되어 모순검지시 안전전압을 이용해 LED 교통신호등을 점멸점등 하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
  2. 제 1 항에 있어서, 등기구동장치내 무접점계전기의 출력선로 6개 1조의(적색(R), 황색(Y), 화살표(A), 녹색(G), 보행금지(PR), 보행(PG)) LED 교통신호등을 점등하는 선로를 하나로 묶어 적색(R), 황색(Y), 화살표(A), 녹색(G), 보행금지(PR), 보행(PG) 전원선 및 상기 전원선에 대한 공통접지를 포함하는 총 7선을 영상변류기를 통과시켜 등기구동부 단위로 누전을 검지하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
  3. 제 1 항에 있어서, 영상변류기를 통해 누설전류를 검지하여 주제어부로 검지신호를 전송하여 주제어부는 모뎀을 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)로 누전발생 신호를 전송하며 등기구동부에 누전표시 LED를 점등하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
  4. 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러, 인버터부로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기로 구성되어, 최초 인입된 전원은 단자대함의 분기대를 통해 분기되어 하나(분기선1)는 누전차단기를 거쳐 주제어부내 전원부로 공급되어 정류, 평활회로를 통해 직류로 전환되어 각부에 전원 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 독립된 선로로 정류, 평활회로를 통해 안정화된 직류전원을 신호구동부내 등기구동장치에서 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되는 무접점계전기의 입력단에 입력되어 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되며, 출력단은 DC/AC 변환을 하는 한 쌍의 MOS FET의 교번적으로 이루어지는 스위칭 동작을 통해 30V 이하의 구형파 교류 안전전압을 발생시키는 인버터부를 통해 단자대함 단자대를 거쳐 지중 선로를 통해 LED 교통신호등에 전원 공급되는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
  5. 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기로 구성되어, 최초 인입된 전원은 단자대함의 분기대에서 병렬 분기하여 하나(분기선1)는 주제어부 전원부의 정류, 평활 회로를 거쳐 DC 12V 및 DC 5V를 생성하며 점멸기로 전원을 공급하되, LED 램프 구동전원은 다른 분기선(분기선2)을 통해 다운트랜스를 거쳐 안전전압 이하로 낮추어 점멸기의 무접점계전기의 입력단자로 배선되어 점멸기의 제어에 따라 제어되는 제어신호에 따라 출력을 ON/OFF 하여 LED 교통신호등 램프에 점멸 점등전원을 ON/OFF 하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
  6. 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 분기대, 단자대, 누전차단기로 구성되어, 최초 인입된 전원은 단자대함의 분기대를 병렬 분기하는 분기대를 통하여 하나(분기선1)는 주제어부 전원부의 정류, 평활 회로를 거쳐 DC 12V 및 DC 5V를 생성하며 점멸기를 제외한 각부에 전원을 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 다운트랜스를 통하여 안전전압(30V이하)으로 등기구동부의 무접점계전기의 입력단자로 배선되어 주제어부의 제어에 따라 제어되는 제어신호에 따라 출력을 ON/OFF 하여 교통신호등 램프에 점등전원을 ON/OFF 하며 동일한 분기선(분기선2)을 통하여 다운트랜스를 거쳐 정류, 평활 회로를 거쳐 DC 12V 및 DC 5V를 생성하여 점멸기에 전원 공급하며 다운트랜스를 거쳐 교류 30V이하의 분기선2의 안전전압을 점멸기내의 무접점계전기에 안전전압을 무접점계전기의 입력단자로 배선되어 점멸기의 제어에 따라 제어되는 제어신호에 따라 출력을 ON/OFF 하여 LED 교통신호등 램프에 점멸 점등전원을 ON/OFF 하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
  7. 주제어부, 신호구동부, 수동조작판, 운영자 접속용 MMI부, 단자대함으로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU 보드, 모뎀으로 구성되며, 신호구동부는 점멸기, 등기구동장치, 컨트롤러로 구성되며, 단자대함에는 단자대, 분기대, 배선차단기, 과전류·과전압 퓨즈, 다운트랜스, 정전압부로 구성되어, 외부 인입 교류전원은 과전류·과전압 퓨즈 및 배선차단기를 통해 다운트랜스로 인입되어 교류 30V 이하 안전전압으로 변환되어 제너다이오드로 구성된 정전압부를 통해 안정된 정전압을 단자대함의 분기대를 통해 병렬 분기되어 하나(분기선1)는 주제어부내 전원부로 공급해 정류, 평활회로를 거쳐 직류로 전환되어 각부에 전원 공급하며, 다른 하나(분기선2)는 신호구동부내 등기구동장치에서 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되는 무접점계전기의 입력단에 입력되어 주제어부의 제어에 의해 전원 ON/OFF 되며, 출력단은 영상변류기를 통해 단자대함 단자대를 거쳐 지중 선로를 통해 LED 교통신호등에 전원 공급되며, LED 교통신호등내 정류, 평활회로를 거쳐 LED 소자에 직류전원을 공급하여 LED 교통신호등이 점등되며, 지중선로에 누설전류가 발생할 경우 영상변류기의 검지에 의해 주제어부로 검지신호가 전달되고, 주제어부의 제어에 의해 등기구동장치의 누전표시램프가 점등되며, 교류 30V 이하 안전전압(분기선2)은 점멸기내 무접점계전기의 입력단에 입력되어 모순검지시 안전전압을 이용해 LED 교통신호등을 점멸점등 하는 것을 특징으로 하는 안전전압 교통신호제어기
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100795567B1 (ko) 2006-07-13 2008-01-21 오민수 횡단보도용 안전표시등과 안전표시등의 전원공급장치 및전원공급방법

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