KR200431951Y1 - 교통신호등 무선 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교통신호등을 제어함에 있어서 기존의 유선 방식 가지고 있는 많은 문제점을 보완함을 목적으로 하는 교통신호등 무선 제어 시스템이다. 교통신호등 무선 제어 시스템은 RF통신을 사용하여 교통신호제어기와 교통신호등 간에 양방향 통신을 수행하게 된다. 무선 방식을 채택함으로써 도로 굴착 및 복구, 노면의 훼손 등 여러 가지 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 유선 방식에 비하여 시공과정이 줄어듦으로 시공 비용을 절감할 수 있다.

무선 제어 시스템, 교통신호제어기, LED, 신호등, RF

Description

교통신호등 무선 제어 시스템{Traffic Signal Lights Remote Control System}

도 1은 무선 송·수신시스템이 장착된 교통신호제어기 블록도

도 2은 무선 송·수신시스템이 장착된 LED신호등 블록도

도 3은 무선 송·수신시스템이 장착된 교통신호제어기를 촬영한 사진

도 4는 무선 송·수신시스템이 장착된 LED신호등을 촬영한 사진

교통신호등 무선 제어 시스템은 교통신호등 설치 및 이설공사 시 배선 없이 교통신호등을 시공함에 관한 것이다.

기존의 교통신호 제어시스템에서 교통신호 제어기에 공급되는 전원이 한전 전원 즉, AC 220V이며, 신호구동장치(LSU : Load Switch Unit)를 통해 출력되는 전압 AC 220V를 사용하여 LED신호등의 점등 및 점멸기능을 수행한다. AC 220V를 사용함으로써 누전에 따른 감전사고 및 누전 보수비용이 발생하게 된다.

또한 기존에 시공하고 있는 유선 교통신호기 설치공사 및 이설공사는 도로 굴착 및 복구, 기타 터파기를 통해 관로를 설치하고 전선을 배선하는 방식으로써 시공 과정이 매우 복잡(현장 조사를 완료하여도 굴착 심의와 허가를 거친 후에 설계 및 공사 발주, 시공이 이루어지는 관계로 긴급을 요하는 공사라 할지라도 4~6개월의 준비기간이 소요)하며, 굴착 허가 및 한전, 도시가스공사 등의 허가 및 승인 후에 공사를 시행하는 관계로 준비기간만 4~6개월이 소요된다.

지하 매설물(통신 관로, 전기 선로, 상·하수도관, 도시가스 배관) 및 기타 지장물의 영향으로 시공에 있어서 많은 어려움을 겪고 있으며, 이에 따른 시공 비용 부담 역시 적지 않다.

기존의 교통신호 제어시스템에서는 신호등에 문제가 발생하면 문제가 발생한 부분을 정확히 파악할 수 없으므로 현장 확인 과정(경찰관의 현장 배치와 신호등 소등 후 각 부분별 전선 점검)을 거처야만 문제를 해결할 수 있다. 이 과정에서 보수 지연이 발생하게 되고, 지연에 따른 안전사고로 인한 인적, 물적 피해가 발생할 수 있다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 신호등 사용전압을 DC 12V 자체 생산과 제어기와 LED신호등 사이에 배선 방식을 무선으로 함으로써 감전 사고를 완벽히 제거하고 누전보수공사로 인한 비용 지출을 없애고자 한다.

또한 도로 굴착으로 인한 직·간접적인 비용의 절감, LED신호등에 문제 발생으로 LED신호등의 소등 시 즉시 중앙 센터에 온라인 통신으로 연락을 취함으로써 교통신호등 소등에 따른 안전사고의 문제를 해결하고 비용도 획기적으로 절감함을 본 고안의 기술적 과제로 한다.

또한 누설 전류에 의한 누전차단기의 작동으로 전원이 차단되는 경우 이를 근본 적 으로 해결하는데 많은 예산과 기간이 소요되기에 긴급성이 있는 교통신호기의 특성상 정결선(누전차단기를 거치지 않고 바로 제어기에 전원을 투입)하여 일단 교통신호등을 운영하고 굴착 허가나 각종 승인을 얻은 후에 누전 선로를 교체하고 있는 실정으로 누전보수공사가 완료되기 전까지는 누설 전류가 지속적으로 발생하여 감전사고의 위험에 항상 노출되어 있다.

본 고안은 누설전류에 의한 감전사고의 위험, 누전차단기의 오작동으로 인한 안전사고발생, 교통신호등 소등으로 인한 교통체증 유발 그리고 이로 인해 발생할 수 있는 인적, 물적 피해와 사회적 비용을 한꺼번에 해결할 수 있다.

또한 누전보수공사를 시행하는데 있어서 발생 하는 많은 비용적 부담과 시공 후 발생하는 많은 문제점(노면의 불균형, 다짐 미숙으로 인한 노면 침하, 이로 인한 차량 통행의 불편함 등)을 지니고 있다.

상기한 문제를 해결하기 위하여 본 고안의 교통신호등 무선제어 시스템은 LED신호등의 원격제어를 위하여 RF(Radio Frequence)방식을 채택하여 적용하고자 한다. RF방식의 송·수신기를 장착한 교통신호제어기와 LED신호등이 상호간에 데이터를 주고받으며 통신을 수행함으로써 LED신호등의 점등 및 소등, 기타 제어, 문제 발생 시 보고 등의 기능을 수행한다.

이 RF방식에서 데이터 송·수신은 주파수를 교통신호 제어기 및 LED신호등에 개별적으로 할당함으로써 1;1통신을 가능케 한다.

교통신호제어기의 송신부에서 신호등구동장치(LSU)의 출력 여부를 감지하여 이를 주파수로 변조하는 과정을 거치게 된다. 이 변조된 데이터는 교통신호제어기 함체 외부에 설치된 안테나를 통하여 각각의 해당하는 LED신호등에 장착된 안테나에 전송되고 이 데이터를 LED신호등의 수신부에 전달하게 된다. LED신호등의 수신부는 변조된 데이터를 다시 복조하여 LED신호등을 점등 또는 소등하게 된다.

만일 레드페일(Red Fail), 모순(Conflict), 기타 문제 등이 발생할 경우 이를 감지하여 LED신호등은 황색(또는 적색)점멸 신호를 출력하는 동시에 교통정보센터(중앙관제센터)에 이를 보고하게 된다.

교통신호등 무선 제어 시스템을 교통신호기 설치 및 이설공사에 적용함으로써 시공 방법을 간단히 하며, 시공비용 및 유지보수비용을 줄임으로써 예산 절감을 꾀할 수 있다.

본 고안은 교통신호등 무선 제어 시스템으로 교통신호등과 교통신호제어기가 서로 무선통신을 수행함으로써 교통제어 시스템을 구현하고자 하는데 그 목적이 있다.

교통신호등 무선 제어 시스템은 주제어부, 통신제어부, 수동조작반, 신호등구동부, 무선 송·수신부, 모순검지기, 점멸기로 구성되어 주제어부는 전원부, CPU(제어)보드, 모뎀으로 구성되며, 신호등구동부는 점멸기, 등기구동장치, 무선 송·수신부, 점멸기 모순검지기 컨트롤러로 구성되며, 전원부는 입력 전압을 DC 12V하며, 신호등구동장치(LSU)는 DC 5V를 출력하여 무선 송·수신부에 신호를 보냄으로 LED 신호등에 부착된 무선 송·수신기와 양방향 통신을 수행하여 LED신호등을 구동하게 된다. 교통신호등 무선 제어 시스템은 LED신호등의 정상 작동여부를 항시 감시하여, 신호의 오동작 즉, 모순(Conflict) 및 레드 페일(Red Fail), 전원 입력 이상여부 감시 등 종합적인 기능을 수행하게 된다. 만일 신호에 문제가 발생할 경우 신호등을 점멸 작동시키고, 문제가 발생한 LED신호등을 표시램프를 통해 표시하고 이를 교통정보센터(중앙관제센터)에 모뎀을 통하여 전송하게 된다.

교통신호제어기는 교차로에 설치되어 교통신호등을 제어하는 장치로써 방수시설을 갖춘 함체 내부에는 통신 제어부, 주제어부, 수동 조작반, 신호등구동기, 무선 송수신부, 영상검지기와 같은 독립장치 장착부 운영자 접속용 MMI, 외부장치와 입출력 신호 접속을 처리하는 단자대와 기타 부대장치로 구성된다.

주제어부는 DC전원을 공급받아서 장치를 동작하기 위한 전원 DC 12V, DC -12V, DC 5V로 변환하여 교통신호제어기내에 전원을 공급하는 전원부, CPU보드, 통신을 담당하는 통신제어부, 차량 감지기 및 보행자 작동스위치, 철도 건널목 신호기 등 확장기능용으로 사용할 수 있는 옵션 보드(Option Board) 등으로 구성된다.

신호 구동부의 구성으로 주제어기, 신호등구동기(LSU), 무선 송·수신부(RF-Controller), 점멸기(FLASH), Option Board 등으로 되어 있으며 특히 신호등구동기(LSU)는 교통신호등에 전달하고자 하는 신호를 무선 송·수신 장치에 제공하는 기능을 하며, LED신호등에 설치된 무선 송·수신 장치는 교통신호 제어기에 설치된 무선 송·수신 장치로부터 데이터를 수신하여 LED신호등 램프를 점·소등한다.

[도 1]은 본 고안의 교통신호제어 시스템 제어기 주요 부분의 간략한 블록도를 나타낸 것이며 본 고안의 설명을 위한 핵심부로 전원부(1), 통신제어부(2), 주제어기(3), 수동 조작반(4), 신호등구동기(5), 무선 송·수신기(6), 송·수신 안테나(7), 모순 검지기(8), 점멸기(9)를 나타낸 것이다.

[도 2]은 본 고안의 교통신호제어 시스템에서 LED신호등 부분의 간략한 블록도를 나타낸 것이며, 본 고안의 설명을 하기 위한 핵심부로 전원부(1), 무선 송·수신기(2), 송·수신 안테나(3), LED(4)를 나타낸 것이다.

[도 3]은 본 고안의 교통신호제어기에 장착한 무선 송·수신기 사진

[도 4]은 본 고안의 LED신호등에 장착한 무선 송·수신기 사진

교통신호제어기와 LED신호등 사이에 무선 제어 방식 적용함으로써 시공 및 유지보수 비용 절감 및 시공의 간편화와 시공기간의 단축으로 사회 간접 비용의 손실을 줄일 수 있으며, 누설전류로 인한 감전사고, 누전차단기 오동작으로 인한 신호등의 소등으로 인한 인적, 물적 피해를 줄일 수 있다.

기존의 교통신호기 설치공사 및 이설공사는 도로 굴착 및 복구, 기타 터파기를 통해 관로를 설치하고 전선을 배선하는 방식으로써 그 과정이 매우 복잡하며 지하 매설물(통신 관로, 전기 선로, 상·하수도관, 도시가스 배관) 및 기타 지장물의 영향이 많아 시공에 있어서 많은 어려움을 겪고 있으며, 그에 따른 비용(왕복 4차로 기준의 4지 교차로에서 신설 금액 중 직접재료비의 25.89%, 직접노무비의 47.44%, 경비의 99.36%가 굴착 및 배관, 배선 비용이 차지함. 아래 [표 1]을 참조) 부담 역시 적지 않다.

직접재료비			직접노무비			경비
총금액 (천원)	굴착금액 (천원)	비율 (%)	총금액 (천원)	굴착금액 (천원)	비율 (%)	총금액 (천원)	굴착금액 (천원)	비율 (%)
25,762	6,671	25.89	11,499	5,456	47.44	1,082	1,075	99.36

위와 같은 조건의 교차로에서 누전 보수를 시행할 때는 아래 [표 2]의 비용이 소요되며 교차로 구조가 점차 대형화되고 있는 현 시점에서의 보수 비용은 기하급수적으로 증가할 것이다.

직접재료비(천원)	직접노무비(천원)	경비(천원)	공사원가계산(천원)
6,874	6,028	1,075	19,822

위의 비용으로 신설공사를 하거나 보수를 완료한다 해도 빗물 등 이물질의 유입으로 인한 관로의 손상이나. 혹서기 지열과 태양열에 의한 도로 변형 등 외부 요인으로 인한 관로의 파손이나 변형에 따른 전선의 손상으로 누전의 위험이 상존하게 된다.

또한 가공 배선 방식의 교통신호기 설치공사의 경우 도로굴착의 문제는 피할 수 있으나 누설전류로 인한 감전사고, 배선으로 인한 공사비 증가, 도시미관 등의 문제가 발생하지만 무선 제어 방식으로 시공하면 이러한 문제점을 완전히 해결할 수 있다. 교통신호제어기와 LED신호등 사이에 무선 제어 방식 적용함으로써 시공 및 유지보수 비용 절감 및 시공의 간편화와 시공기간의 단축으로 사회 간접 비용의 손실을 줄일 수 있으며, 누설전류로 인한 감전사고, 누전차단기 오동작으로 인한 신호등의 소등으로 인한 인적, 물적 피해를 줄일 수 있다.

Claims (6)

1. LED신호등의 미 점등·소등 문제 및 전원공급에 이상 발생시 이를 교통정보센터(중앙관제센터)에 보고하는 역할을 담당하는 통신제어부, 모든 신호체계를 제어하는 주제어부, 주제어부, 의해 발생한 신호를 출력하는 신호등구동기(LSU), 신호등구동기(LSU)에서 출력되는 신호를 변조하여 LED신호등에 데이터를 송신하며 LED신호등으로부터 데이터를 수신하기 위한 무선 송·수신부, 양방향 무선 송·수신을 수행하기 위해 교통신호제어기 함체 외부에 설치된 안테나, LED신호등 ON/OFF에 문제가 발생할 경우 이를 교통신호제어기에 문제가 발생한 LED신호등을 표시하기 위한 표시램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통신호제어기와 교통신호제어기로부터 데이터를 수신받아 LED신호등의 점등·점멸·소등의 기능을 수행하고 레드페일(Red Fail), 모순(Conflict), 입력 전원의 문제 발생 등을 교통신호제어기로 송신하는 기능을 수행하는 무선 송·수신기, 양방향 무선 송·수신을 수행하기 위해 LED신호등 외부에 설치된 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED신호등으로 구성된 교통신호등 무선 제어 시스템
2. 제 1 항에서 설명하는 교통신호제어기 및 LED신호등에 DC 12V, 24V 전원을 공급하기 위한 태양열 집열판 및 태양열 전용 충전 배터리, 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통신호등 무선 제어 시스템
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