KR20050095071A - 열차 제어 시스템 - Google Patents

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김형주
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Abstract

본 발명은 열차 선로의 제어를 위한 선로 제어 시스템에 관한 것으로서, 열차 진행 상태 정보 및 열차 선로에 관한 정보와 같은 현장 정보를 처리하여 현장 기기의 제어를 위한 현장 기기 제어 정보를 출력하는 적어도 하나 이상의 연동논리부와 상기 연동논리부에 현장 정보를 전송하고, 상기 현장 기기 제어 정보를 수신하는 네트워크 카드 및 현장 정보를 수신하고, 상기 현장 기기 제어 정보에 따라 현장 기기를 제어하는 I/O 모듈이 설치되는 하나 이상의 I/O 랙 및 상기 연동논리부와 상기 하나 이상의 I/O 랙 사이에서 데이터를 중개하는 데이터 분배 수단을 포함하되, 상기 연동논리부 및 상기 하나 이상의 I/O 랙은 이더넷 방식으로 이더넷 패킷을 송수신하고, 상기 하나 이상의 I/O 랙에는 적어도 하나의 서브 CPU가 설치되며, 상기 서브 CPU는 각 I/O 모듈의 장애 여부를 판단하고, 상기 이더넷 패킷의 송수신을 제어하는 선로 제어 시스템을 제공한다. 본 발명에 따르면, I/O 랙을 저비용으로 용이하게 확장할 수 있고, 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.

Description

선로 제어 시스템{A System for Controlling Railway line}
본 발명은 열차 선로의 제어를 위한 선로 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연동논리부와 복수의 I/O 랙(rack)을 이더넷(ethernet) 방식으로 연결하여 열차 선로 제어의 효율을 향상시킬 수 있는 시스템에 관한 것이다.
근래에 지하철 및 열차(이하 '열차'라 함)와 같은 교통수단은 속도가 빠르고, 대량 수송 능력을 가지고 있으며, 도로 정체와 같은 요소가 없다는 점에서 대표적인 대중교통수단으로 자리 잡고 있다.
그러나 열차는 자동차와는 달리 정해진 선로를 따라 운행되기 때문에 외부 시스템이 적절하게 선로를 제어할 필요가 있으며, 열차간의 거리를 기관사의 눈으로 판단할 수 없기 때문에 외부 시스템이 적절한 신호를 제공해야 할 필요가 있다.
열차 선로를 제어하기 위한 시스템으로 선로 제어 시스템이 있는데, 선로 제어 시스템은 선로면 신호기기실에 위치하여 안전한 진로의 확보를 위한 연동처리 등을 담당하면서 현장 기기인 선로전환기 및 신호기 등을 제어하는 기능을 수행한다.
도 1은 종래의 선로 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 선로 제어 시스템은 CPU(110), DI 모듈(112) 및 인터페이스 카드(IF)(114)를 포함하는 연동논리부(100)와 DO 모듈(116), PDO 모듈(122) 및 인터페이스 카드(114, 118, 120 및 124)가 설치되는 I/O 랙(102, 104)으로 구성되어 있었다.
여기서, CPU(110)는 전반적인 현장 기기를 제어하는 기능을 하고, DI 모듈(112)은 열차의 속도, 열차 간 거리와 같은 현장 정보를 수신하는 기능, DO 모듈(116) 및 PDO 모듈(122)은 각각 신호 및 선로를 제어하는 기능을 한다.
이와 같은 종래의 선로 제어 시스템은 시스템 구성요소들이 중개 장치를 거치지 않고 직접 연결되는 점대점(point-to-point) 방식으로 연결되었다. 즉, 연동논리부와 I/O 랙 사이 및 각 I/O 랙 들을 VME(versa module eurocard) 버스 방식으로 인터페이스 카드(114 등)를 통해 연결하였다.
역의 규모가 커져 제어할 대상이 많아지는 경우, 많은 수의 I/O 모듈이 필요하게 되고, 이에 따라 복수의 I/O 랙을 사용할 필요성이 생기게 된다. 그러나 종래의 선로 제어 시스템과 같이, 점대점(point-to-point) 방식으로 복수의 I/O 랙을 연결하는 경우, 각 I/O 랙에 인터페이스 카드가 두 개씩 들어가게 되는데, 인터페이스 카드가 매우 고가이며, 일정한 규격의 VME 버스 체계에 맞춰 다수의 I/O 랙들을 연결해야 하므로 그 연결이 매우 번거롭다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 선로 제어 시스템에 의하면, CPU(110)가 연동논리부에만 구비되어 있고, 모든 연동논리부 및 I/O 랙이 VME 버스 방식으로 연결되어 있으므로, 특정 I/O 랙 또는 I/O 모듈에 장애가 발생한 경우, 이를 쉽게 검출할 수 없는 문제점이 있었으며, 이로 인해 장애가 발생하면 그 보수에도 상당한 시간이 걸리는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 다수의 I/O 랙을 저비용으로 간편하게 연결할 수 있도록 하는 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 장애 검출을 용이하게 하는 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연동논리부의 CPU 부하를 경감시켜 시스템 효율을 개선할 수 있는 시스템을 제안하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열차 진행 상태 정보 및 열차 선로에 관한 정보와 같은 현장 정보를 처리하여 현장 기기의 제어를 위한 현장 기기 제어 정보를 출력하는 적어도 하나 이상의 연동논리부와 상기 연동논리부에 현장 정보를 전송하고, 상기 현장 기기 제어 정보를 수신하는 네트워크 카드 및 현장 정보를 수신하고, 상기 현장 기기 제어 정보에 따라 현장 기기를 제어하는 I/O 모듈이 설치되는 하나 이상의 I/O 랙 및 상기 연동논리부와 상기 하나 이상의 I/O 랙 사이에서 데이터를 중개하는 데이터 분배 수단을 포함하되, 상기 연동논리부 및 상기 하나 이상의 I/O 랙은 이더넷 방식으로 이더넷 패킷을 송수신하고, 상기 하나 이상의 I/O 랙에는 적어도 하나의 서브 CPU가 설치되며, 상기 서브 CPU는 각 I/O 모듈의 장애 여부를 판단하고, 상기 이더넷 패킷의 송수신을 제어하는 선로 제어 시스템을 제공한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열차 선로의 제어를 위한 선로 제어 시스템의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선로 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선로 제어 시스템은 연동논리부(200), 복수의 I/O 랙(210 ~ 220) 및 허브(240)를 포함할 수 있다.
연동논리부(200)는 열차 선로의 전반적인 사항을 제어하는 장치로서, 선로 변에서 취합된 현장 정보를 수신하고, 이러한 현장 정보를 연산 처리하여 제어가 필요한 해당 현장 기기가 동작할 수 있도록 하는 기능을 한다.
예를 들어, 후행 열차의 속도가 빨라 선행 열차와의 거리를 멀리하여야 할 필요가 있는 경우, 연동논리부(200)는 이러한 현장 정보를 수신하여 연산 처리하고, 후행 열차가 지나는 지점의 신호기 등을 제어함으로써, 후행 열차가 자동 또는 수동적인 방법으로 속도를 줄이도록 하여 적절한 안전거리를 확보할 수 있도록 하는 것이다.
복수의 I/O 랙(210~220)에는 선로 변에 설치된 신호기 및 선로 전환기 등과 같은 현장 기기를 실질적으로 제어하는 I/O 모듈이 설치되며, I/O 모듈은 연동논리부(200)가 연산 처리하여 전송한 데이터를 수신하여 그에 상응하게 현장 기기가 동작하도록 하는 기능을 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연동논리부(200) 및 복수의 I/O 랙(210~220)은 허브(HUB)(240)와 같은 데이터 분배 수단을 통해 연결되며, 이더넷(ethernet) 방식으로 데이터 통신을 수행한다.
허브(240)는 데이터가 하나 또는 그 이상의 방향으로부터 한곳으로 모이는 장소로서, 들어온 데이터들을 다시 하나 또는 그 이상의 방향으로 전달되도록 하는 것이다. 그러나 데이터 분배 수단으로서 스위치와 같은 다른 장비가 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명의 의한 선로 제어 시스템은 이더넷 방식으로 통신하는데, 이더넷(ethernet)은 CSMA/CD(carrier sense multiple access/collision detection) 방식의 근거리(local area) 통신망 기술이다.
전술한 바와 같이, 종래의 선로 제어 시스템에서는 연동논리부와 복수의 I/O 랙이 VME 버스 방식으로 인터페이스 카드를 통해 연결되어 있어, I/O 랙을 확장하고자 하는 경우, 인터페이스 카드의 증가로 비용이 증가하였다.
그러나 본 발명에 의하면, 연동논리부(200)와 복수의 I/O 랙(210~220)은 허브를 통해 연결되어 있어, I/O 랙을 확장하는 경우, 고가의 인터페이스 카드가 필요 없으며, 다수의 I/O 랙을 허브(240)에 연결하기만 하면 되므로 I/O 랙의 확장이 용이하게 된다.
상기와 같이, 이더넷 통신 방식을 이용한 선로 제어 시스템에서, 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 연동논리부(200)는 전원(202), 메인 CPU(204), 메인 네트워크 카드(206) 및 외부 장치 연동부(208)를 포함할 수 있다.
전원(202)은 연동논리부(200)에 전원을 공급하여 연동논리부(200)가 동작하도록 한다.
메인 CPU(204)는 메인 네트워크 카드(206)가 수신한 현장 정보를 연산 처리한 후 특정한 현장 기기를 조작해야할 필요가 있는 경우, 현장 기기 제어 정보를 출력하며, 메인 네트워크 카드(206)를 제어하여 현장 기기 제어 정보를 해당 I/O 모듈에 전송하도록 한다.
메인 네트워크 카드(206)는 현장 정보를 수신하여 메인 CPU(204)에 제공하고, 현장 기기 제어 정보를 I/O 랙에 전송하는 기능을 한다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 선로 제어 시스템은 이더넷 방식으로 통신하므로, 메인 네트워크 카드(206)는 현장 기기 제어 정보를 이더넷 패킷으로 변환하고, 변환한 이더넷 패킷을 해당 I/O 랙에 전송한다.
외부 장치 연동부(208)는 연동논리부(200)가 외부 장치와 통신할 수 있도록 한다.
I/O 랙(210~220)은 서버 또는 네트워크 장비 등을 수용하기 위해 사용되는 철제 프레임으로, 표준 랙의 폭은 19"이지만, 좀더 폭이 넓은 장비를 수용하기 위해 폭이 23"인 광폭 랙도 있다. 그러나 랙의 폭은 필요에 따라 자유롭게 변경될 수 있다는 것은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
본 발명에 따르면, I/O 랙(210~220)에는 전원(230), 서브 CPU(232), 서브 네트워크 카드(234), DI 모듈(236), DO 모듈(238) 및 PDO 모듈(240)과 같은 I/O 모듈이 설치될 수 있다. 본 명세서에서 DI 모듈(236), DO 모듈(238) 및 PDO 모듈(240)을 일반적으로 I/O 모듈이라는 용어로 정의한다. 또한, 본 명세서에서 도면 부호 236은 적어도 하나 이상의 DI 모듈을 지칭하며, 도면 부호 238 및 240은 적어도 하나 이상의 DO 모듈 및 PDO 모듈을 지칭한다.
서브 CPU(232)는 연동논리부(200)에서 전송한 이더넷 패킷을 처리하여 패킷에 포함된 현장 기기 제어 정보에 따라 출력(output) 모듈(DO 또는 PDO 모듈) 중 적어도 어느 하나가 제어 신호를 출력하도록 한다.
또한, 서브 CPU(232)는 DI 모듈(236)이 취합한 현장 정보를 처리하여 연동논리부(200)로 전송할 수 있도록 한다.
서브 네트워크 카드(234)는 연동논리부(200)에서 전송한 이더넷 패킷을 수신하며, 현장 정보를 연동논리부(200)에 전송하는 기능을 한다. 서브 네트워크 카드(234)도 메인 네트워크 카드(206)와 마찬가지로 현장 정보를 이더넷 패킷으로 변환하는 기능을 한다. 또한, 연동논리부(200)로부터 현장 기기 제어 정보가 포함된 패킷을 수신한 경우, 이를 서브 CPU(232)가 처리할 수 있도록 변환하는 기능도 수행한다.
또한, 서브 네트워크 카드(234)에는 각 I/O 랙을 식별할 수 있도록 하는 고유의 식별자가 부여되며, 연동논리부(200)가 전송한 이더넷 패킷이 해당 I/O 랙에 정확하게 수신될 수 있도록 한다.
DO(digital output) 모듈(238)은 신호기를 제어하는 장치로서, 현장 기기 제어 정보에 따라 계전기를 동작시켜 신호기를 제어한다.
PDO(phase digital output)(240) 모듈은 선로 전환기를 제어하는 장치로서, 현장 기기 제어 정보에 따라 선로 전환기를 제어한다.
DI(digital input) 모듈(236)은 현장 정보를 입력받는 장치로서, 신호기의 상태, 선로 전환기의 상태뿐만 아니라, 궤도회로를 통해 열차의 위치 정보와 같은 선로 전반에 관한 현장 정보를 수신한다.
그러나 상기와 같은 DI, DO 및 PDO 모듈 이외에 다른 제어 기능을 수행하는 입출력 모듈이 I/O 랙에 설치될 수도 있을 것이다.
또한, 도 2에는 DI 모듈, DO 모듈 및 PDO 모듈이 각각 별도의 I/O 랙에 설치된 것으로 도시되어 있으나, 하나의 I/O 랙에 이들을 모두 포함하여 설치할 수 있다는 것은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 I/O 랙 내의 서브 CPU의 모듈 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 서브 CPU(232)는 장애 판단 모듈(300), 네트워크 카드 제어 모듈(302) 및 제어 신호 처리 모듈(304)을 포함할 수 있다.
장애 판단 모듈(300)은 각 I/O 랙 내에 있는 복수의 DI 모듈, DO 모듈 및 PDO 모듈과 같은 I/O 모듈에 장애가 발생했는지 여부를 검출한다.
1차적으로 장애 판단 모듈(300)은 I/O 랙 내에 있는 각 I/O 모듈에 액세스(access)를 시도한다. 특정 I/O 모듈에 액세스가 되지 않을 경우, 장애 판단 모듈(300)은 해당 I/O 모듈에 장애가 있다고 판단한다. 그러나 액세스가 이루어지는 경우, 2차적으로 장애 판단 모듈(300)은 DO 모듈(238) 또는 PDO 모듈(240)이 테스트 제어 신호를 출력하도록 하고, 만일 테스트 제어 신호가 제대로 출력되지 않는 경우, 해당 DO 모듈(238) 또는 PDO 모듈(240)에 장애가 있다고 판단한다. 본 발명에 따르면 DO 모듈(238) 및 PDO 모듈(240)과 DI 모듈(236)은 피드백(feedback)으로 연결되어 있다. 따라서 장애 판단 모듈(300)은 3차적으로 DO 모듈(238) 및 PDO 모듈(240)이 출력하는 테스트 제어 신호가 DI 모듈(236)로 제대로 피드백되는지 여부를 판단한다. 따라서 테스트 제어 신호는 출력되었으나, 이에 응답하여 DI 모듈(236)이 응답신호를 출력하지 않는 경우, 장애 판단 모듈(300)은 해당 DI 모듈(236)에 이상이 있는 것으로 판단한다.
전술한 바와 같이, 종래의 선로 제어 시스템은 연동논리부에만 CPU를 구비하고 있어, 특정 I/O 랙 또는 I/O 랙 내의 특정 I/O 모듈에 장애가 발생한 경우, 이를 검출하는 것이 어려웠으나, 본 발명에 의한 시스템에서는 각 I/O 랙 마다 장애 판단 모듈(300)을 포함하는 서브 CPU를 구비하고 있어 장애의 검출이 용이하게 된다.
네트워크 카드 제어 모듈(302)은 서브 네트워크 카드(234)를 제어하여 서브 네트워크 카드(234)가 이더넷 패킷을 송수신 하고, DI 모듈(236)에 입력된 현장 정보를 이더넷 패킷으로 변환하며, 연동논리부(200)로부터 전송된 이더넷 패킷을 서브 CPU(232)가 처리할 수 있도록 변환하는 기능을 수행하도록 한다.
제어 신호 처리 모듈(304)은 연동논리부(200)로부터 전송된 현장 기기 제어 정보를 처리하여 그 정보에 따라 DO 모듈(238) 또는 PDO 모듈(240)이 동작하도록 한다.
즉, 제어 신호 처리 모듈(304)은 현장 기기 제어 정보에 어떠한 신호기 또는 선로 전환기를 어떻게 전환하여야 하는지에 대한 정보가 포함된 것인지를 판단하여, 그에 따른 처리 결과를 DO 모듈(238) 또는 PDO 모듈(240)에 출력하여 신호기 또는 선로 전환기가 동작하도록 하는 것이다.
도 4a는 연동논리부에서 각 I/O 랙으로 전송되는 이더넷 패킷의 구성을 도시한 도면이고, 도 4b는 각 I/O 랙에서 연동논리부로 전송되는 이더넷 패킷의 구성을 도시한 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 연동논리부(200)에서 I/O 랙에 전송하는 이더넷 패킷에는 수신 I/O 랙 식별자(400), 송신처 식별자(402), 현장 기기 제어 정보(404) 및 FSC(406)가 포함될 수 있다.
전술한 바와 같이, 현장 기기의 제어가 필요한 경우, 연동논리부(200)의 메인 CPU(204)는 현장 정보를 처리하여 현장 기기 제어 정보를 출력하게 되는데, 이때 메인 네트워크 카드(206)는 패킷을 수신 받을 I/O 랙을 식별하기 위한 I/O 랙 식별자(400), 패킷을 송신하는 연동논리부를 식별하기 위한 송신처 식별자(402), 패킷을 수신 받을 I/O 랙 내의 어떠한 I/O 모듈(DO 모듈 또는 PDO 모듈)이 어떠한 제어를 행할 것인가에 관한 정보를 가지고 있는 현장 기기 제어 정보(404) 및 이더넷 패킷의 에러 여부를 체크하기 위한 FSC(frame check sequence)를 포함하는 이더넷 패킷을 생성한 후, 이를 전송한다.
또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 각 I/O 랙(210~220)은 수신처 식별자(410), 송신 I/O 랙 식별자(412), 현장 정보(414) 및 FSC(416)을 포함하는 패킷을 연동논리부(200)로 전송한다.
수신처 식별자(410)는 이더넷 패킷을 수신할 연동논리부를 식별하기 위한 것이다.
송신 I/O 랙 식별자(412)는 현장 정보를 전송하는 I/O 랙이 어느 것인가를 식별하기 위한 것이다.
현장 정보(414)는 DI(236)에 수신된 열차 선로에 관한 정보 및 열차의 운행과 관련된 정보를 의미한다. 예를 들어, 현장 정보(414)는 각 선로 변의 신호기가 어떠한 표시를 하고 있는지, 선로 전환기에 의해 선로가 어떻게 설정되어 있는지에 관한 정보뿐만 아니라, 궤도 회로를 통해, 열차의 위치 정보 및 속도 정보와 같은 열차에 관한 정보도 포함할 수 있다. 따라서 이러한 현장 정보에 따라 연동논리부의 메인 CPU(204)는 적절한 제어 신호를 출력하게 되는 것이다.
FSC(416)는 도 4a에서 설명한 바와 같이, 패킷의 에러를 체크하기 위한 데이터이다. 패킷의 전송 중 전기적인 노이즈에 의해 송신하는 데이터가 파괴될 가능성이 있는데, FSC(416)는 이러한 패킷의 파괴 여부를 체크하여 에러가 있는 패킷을 폐기할 수 있도록 한다.
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메인 CPU의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 연동논리부(200)의 메인 CPU(204)는 자체진단 처리 루틴을 실행한다(S500). 자체진단 처리 루틴의 실행에 의해, 연동논리부(200)와 각 I/O 랙 간에 정상적인 통신이 가능한가를 판단한다(S502).
예를 들어, 연동논리부(200)가 테스트 신호를 각 I/O 랙에 전송한 후 각 I/O 랙에서 이에 대한 응답신호가 수신되는지 여부에 따라 자체진단을 시행하는 것이다.
판단 결과 특정 I/O 랙에 오류가 있는 경우, 오류를 경고하고, 계전환을 하여 오류가 발생한 I/O 랙의 동작을 정지시킨다(S504).
만일 I/O 랙이 정상 동작하면, 메인 CPU(204)는 각 I/O 랙에서 전송된 현장 정보를 수신하여 이를 연산 처리하고(S506), 각 I/O 랙에 현장 기기 제어 정보를 전송할 필요가 있는지를 판단한다(S508).
현장 기기의 제어 필요성이 없는 경우에는 자체진단 처리 루틴으로 다시 들어가게 된다. 그러나 제어가 필요한 경우, 메인 CPU(202)는 현장 기기 제어 정보를 출력하고 메인 네트워크 카드(206)를 제어하여 현장 기기 제어 정보를 이더넷 패킷으로 변환하고, 해당 I/O 랙에 이더넷 패킷을 전송하도록 한다(S510).
즉, 메인 CPU(204)는 선로 상의 열차의 위치 및 속도와 같은 현장 정보를 연산 처리한 후, 신호기 또는 선로 전환기를 변환할 필요가 있다고 판단한 경우, 현장 기기 제어 정보를 출력하게 된다. 전술한 바와 같이, 현장 기기 제어 정보에는 어떠한 신호기 또는 선로 전환기를 제어해야 하는지에 대한 정보 및 어떠한 전환을 수행하여야 하는지에 대한 정보가 포함되어 있다. 따라서 현장 기기 제어 정보를 수신한 해당 I/O 랙 내의 DO 모듈(238) 또는 PDO 모듈(240)이 그 정보에 따라 신호기 또는 선로 전환기를 제어하게 된다.
도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브 CPU의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, I/O 랙 내의 서브 CPU(232)는 자체진단 처리 루틴을 실행한다(S520). 전술한 바와 같이, 서브 CPU(232)는 I/O 랙 내의 I/O 모듈에 액세스를 시도하고, DO 모듈(238) 및 PDO 모듈(240)이 테스트 제어 신호를 제대로 출력하는지 여부 및 이러한 테스트 제어 신호에 대해 DI 모듈(236)이 제대로 피드백 하는지 여부를 판단하여 자체진단을 수행한다.
자체진단 결과, 특정 I/O 모듈에 오류가 있는 경우, 장애 정보를 연동논리부(200)에 전송할 현장 정보에 포함시킨다(S524). 본 발명에 따르면, 상기와 같이 각 I/O 랙마다 자체진단을 시행하므로, 메인 CPU(204)의 처리량이 감소하여 시스템 효율을 향상시킬 수 있으며, 각 I/O 모듈의 장애 검출이 용이하게 된다.
자체진단 결과, 각 I/O 모듈이 정상 동작하는 경우, 서브 CPU(232)는 I/O 모듈의 상태를 검색한다(S526). 즉, 서브 CPU(232)는 I/O 모듈의 상태 검색을 통해 DI 모듈(236)에 수신된 현장 정보를 검색한다.
서브 CPU(232)는 서브 네트워크 카드(234)를 제어하여 상기와 같이 DI 모듈(236)에 수신된 현장 정보를 연동논리부(200)로 전송한다(S528).
이후, 서브 CPU(232)는 연동논리부(200)로부터 패킷 수신이 있는지를 판단한다(S530). 연동논리부(200)로부터 현장 기기 제어 정보를 포함하는 패킷을 수신한 경우, 서브 CPU(232)는 수신한 패킷을 처리하여, 제어 수행을 하여야 할 DO 모듈(238) 또는 PDO 모듈(240)에 제어 신호를 출력하고(S532), DO 모듈(238) 또는 PDO 모듈(240)은 수신한 제어 신호에 따라 계전기를 동작시켜 신호기 또는 선로 전환기의 제어 기능을 수행하게 된다(S534).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선로 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 5 에서는 1계 시스템, 즉, 연동논리부를 하나만 가지는 시스템에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 선로 제어 시스템은 2계 이상으로 구성될 수 있고, 바람직하게는 도 6에 도시된 바와 같이, 연동논리부를 3개 포함하는 3계 시스템으로 구성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3계 선로 제어 시스템은 연동논리부(600~604), 복수의 I/O 랙(620~624), 허브(630~636), 보터(Votor, 640), 현장 제어 모듈(642), 표시 제어부(644) 및 유지 보수부(646)를 포함할 수 있다.
도 6에는 도시되어 있지 않으나, 3계 선로 제어 시스템에서의 연동논리부(600~604) 및 복수의 I/O 랙(620~624)의 구성 및 기능은 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
복수의 허브(630~636)는 연동논리부(600~604)와 각 I/O 랙(620~624) 및 연동논리부들 사이를 연결한다. 즉, 제1 허브(636)는 연동논리부(600~604)를 서로 연결하며, 제2 허브(630~634)는 연동논리부(600~604)와 소정 개수의 각 I/O 랙(620~624)을 연결한다.
선로 제어 시스템이 1계 시스템으로 이루어진 경우, 하나의 메인 CPU만이 현장 정보에 따라 연산 처리를 수행하기 때문에, 연산 처리에 오류가 생겨 잘못된 현장 기기 제어 정보를 출력하더라도 이를 확인할 방법이 없다. 즉, 1계 시스템의 경우, 메인 CPU의 장애 여부를 검출할 수 없는 문제점이 있다.
그러나 선로 제어 시스템은 많은 사람의 인명과 밀접한 관련이 있으므로, 올바른 제어 신호에 따라 신호기와 같은 현장 기기가 제대로 작동하여야 할 필요성이 있으므로 연동논리부를 2개 또는 3개 구비하는 2계 또는 3계 시스템이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 3계 선로 제어 시스템에서, 각 계에 포함된 연동논리부의 CPU 및 I/O 모듈은 동일한 현장 정보를 입력받고, 현장 정보에 따라 동일한 현장 기기 제어 정보를 출력한다. 따라서 어느 하나의 계에 장애가 발생한 경우, 나머지 2계가 동일한 연산 처리 데이터를 출력하고 있으면, 나머지 2계의 시스템으로도 안정적으로 제어 기능을 수행할 수 있다.
그러나 종래에 시스템에 따르면, 2계 및 3계로 시스템을 구성하는 경우, 각 구성요소를 VME 버스 방식의 규격을 맞춰 연결해야 하므로 그 연결이 복잡하며, 인터페이스 카드 증가로 비용이 증가하게 되나, 본 발명에 따르면, 연동논리부(600~604) 각각과 I/O 랙(620~624) 및 연동논리부들 사이가 허브와 같은 데이터 분배 수단을 통해 연결되기 때문에, 계의 확장이 용이하게 된다.
보터(Votor, 640)는 각 I/O 랙에 연결되어 각 I/O 모듈의 출력값을 비교한다. 즉, 3계 선로 제어 시스템에서 각 연동논리부내의 메인 CPU는 동일한 현장 기기 제어 정보를 출력하여야 하고, 이에 따라 현장 기기를 제어하는 I/O 모듈도 모두 동일한 출력값을 가져야 한다.
따라서 보터(640)를 통해 I/O 모듈의 출력값을 비교함으로써, 어느 계의 I/O 모듈에 오류가 있는지를 손쉽게 검출할 수 있게 된다.
현장 제어 모듈(642)은 각 I/O 모듈의 제어 신호에 따라 신호기 및 선로 전환기 등을 제어한다.
표시 제어부(644)는 제1 허브(636)에 연결되어 각 연동논리부(600~604)의 처리 결과를 관리자가 볼 수 있도록 디스플레이한다.
유지 보수부(646)는 제1 허브(636)에 연결되어 상기 표시 제어부(644)에서 디스플레이하는 정보에 따라 관리자가 시스템을 유지 보수할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공한다.
상기와 같은 3계의 선로 제어 시스템에서, 보터(640)를 이용해 각 I/O 모듈의 출력값을 비교함으로써, 어느 계의 I/O 모듈에 오류가 있는지를 검출하는 경우를 설명하였으나, 각 연동논리부에 있는 세 개의 메인 CPU 연산값을 비교하여 각 계의 장애 여부를 검출할 수도 있을 것이다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선로 제어 시스템에 따르면, 인터페이스 카드가 아니라 허브와 같은 데이터 분배 수단을 통해 I/O 랙을 확장하므로 저렴한 비용으로 용이하게 시스템을 확장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이더넷 패킷 방식으로 현장 정보 및 현장 기기 제어 정보를 송수신 하므로 정보 전송의 신뢰성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연동논리부와 I/O 랙에 각각 별도의 CPU가 설치되고, 메인 CPU 뿐만 아니라 서브 CPU도 자체진단을 수행하므로, 메인 CPU의 부하를 경감되어 시스템 효율을 개선할 수 있고, 특정 I/O 모듈에 장애가 발생한 경우, 이를 용이하게 검출할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 선로 제어 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선로 제어 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 I/O 랙 내의 서브 CPU의 모듈 구성을 도시한 도면.
도 4a는 연동논리부에서 각 I/O 랙으로 전송되는 이더넷 패킷의 구성을 도시한 도면이고, 도 4b는 각 I/O 랙에서 연동논리부로 전송되는 이더넷 패킷의 구성을 도시한 도면.
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메인 CPU의 동작 과정을 도시한 순서도이고, 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브 CPU의 동작 과정을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선로 제어 시스템의 구성을 도시한 도면.

Claims (7)

  1. 열차 선로의 제어를 위한 선로 제어 시스템에 있어서,
    열차 진행 상태 정보 및 열차 선로에 관한 정보와 같은 현장 정보를 처리하여 현장 기기의 제어를 위한 현장 기기 제어 정보를 출력하는 적어도 하나 이상의 연동논리부;
    상기 연동논리부에 현장 정보를 전송하고, 상기 현장 기기 제어 정보를 수신하는 네트워크 카드 및 현장 정보를 수신하고, 상기 현장 기기 제어 정보에 따라 현장 기기를 제어하는 I/O 모듈이 설치되는 하나 이상의 I/O 랙; 및
    상기 연동논리부와 상기 하나 이상의 I/O 랙 사이에서 데이터를 중개하는 데이터 분배 수단을 포함하되,
    상기 연동논리부 및 상기 하나 이상의 I/O 랙은 이더넷 방식으로 이더넷 패킷을 송수신하고, 상기 하나 이상의 I/O 랙에는 적어도 하나의 서브 CPU가 설치되며, 상기 서브 CPU는 각 I/O 모듈의 장애 여부를 판단하고, 상기 이더넷 패킷의 송수신을 제어하는 것을 특징으로 하는 선로 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 분배 수단은 허브(hub) 및 스위치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선로 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연동논리부는 현장 정보를 연산 처리하여 현장 기기 제어 정보를 출력하는 메인 CPU;
    상기 메인 CPU의 제어 신호에 따라 상기 현장 기기 제어 정보를 포함하는 이더넷 패킷을 생성하여 해당 I/O 랙으로 전송하고, 상기 현장 정보를 포함하는 이더넷 패킷을 수신하는 메인 네트워크 카드를 포함하는 것을 특징으로 하는 선로 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브 CPU는 I/O 모듈에 액세스를 시도한 후, 액세스가 성공하는 경우, 출력 모듈이 테스트 제어 신호를 출력하는지 여부 및 입력 모듈이 상기 테스트 제어 신호에 피드백 하는지 여부를 통해 I/O 모듈의 자체진단을 수행하는 장애 판단 모듈;
    상기 I/O 랙 내의 네트워크 카드를 제어하여 상기 현장 정보를 포함하는 이더넷 패킷의 송신을 제어하고, 상기 CPU가 상기 연동논리부로부터 수신한 상기 현장 기기 제어 정보를 포함하는 이더넷 패킷을 처리할 수 있도록 하는 네트워크 카드 제어 모듈; 및
    상기 연동논리부로부터 전송된 현장 기기 제어 정보를 처리하고, 그에 따른 신호를 출력하여 I/O 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 선로 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 I/O 모듈은 신호기를 제어하는 DO 모듈;
    상기 서브 CPU가 상기 현장 기기 제어 정보를 연산 처리하여 출력한 신호에 따라 선로 전환기를 제어하는 PDO 모듈; 및
    상기 현장 정보를 입력받는 DI 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 선로 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연동논리부에서 상기 I/O 랙으로 전송하는 이더넷 패킷에는 송신 연동논리부 식별자, 수신 I/O 랙 식별자, 현장 기기 제어 정보 및 에러 체크 데이터가 포함되며,
    상기 I/O 랙에서 상기 연동논리부로 전송하는 이더넷 패킷에는 송신 I/O 랙 식별자, 수신 연동논리부 식별자, 현장 정보 및 에러 체크 데이터가 포함되는 것을 특징으로 하는 선로 제어 시스템.
  7. 제1항에 의한 선로 제어 시스템이 복수의 계로 형성되고, 각 계의 연동논리부는 데이터 분배 수단을 통해 이더넷 방식으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 선로 제어 시스템.
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