KR20070066497A

KR20070066497A - Ｌｃｄ로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치

Info

Publication number: KR20070066497A
Application number: KR1020050127753A
Authority: KR
Inventors: 윤용기; 정락교; 조홍식; 이안호; 이호용
Original assignee: 한국철도기술연구원; 이경산전 주식회사
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-06-27

Abstract

본 발명은 경량전철 운전실에 탑재되는 속도표시장치를 좁은 공간에서도 기본 성능 및 기능을 유지하면서 크기를 축소시킬 수 있도록 하는 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 모터의 회전축에 설치되어 모터의 회전에 따라 2상의 아날로그신호를 출력하는 속도발전기; 상기 속도발전기에 연결되어, 독립된 속도신호 2채널, 차량의 진행방향 검출신호 2채널 및 속도표시장치를 제어하기 위한 절연되지 않은 TTL레벨의 속도와 방향신호를 출력하도록 이루어진 속도신호 체배/분배기; 상기 속도신호 체배/분배기에서 출력되는 열차의 현재속도를 LCD 디스플레이 유닛에 전송함과 아울러 차상 TCMS 간의 직렬통신과 하드와이어 통신을 하여 운전정보를 수신하도록 멀티 채널 직렬 통신 포트를 내장하여 다양한 형태의 데이타 포맷을 처리할 수 있도록 된 인터페이스 제어기; 상기 인터페이스 제어기를 통해 수신되는 열차의 속도 및 차량의 동작상태를 그래픽으로 나타내는 LCD 디스플레이 유닛을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

속도표시장치,속도신호 체배/분배, 타코 제너레이터, 그래픽 패널, TCMS

Description

ＬＣＤ로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치{Aspect display unit of light rail vehicle for displaying on LCD}

도 1은 본 발명에 따른 속도표시장치의 동작 다이어그램

도 2는 도 1의 속도신호 체배/분배기의 구조 다이어그램

도 3은 본 발명에 따른 속도표시기의 표시화면을 개략적으로 도시한 도면

도 4는 본 발명에 따른 속도표시기의 표시화면의 동작을 나타내는 도면

도 5는 본 발명에 따른 속도표시장치 외함의 조립도를 도시한 도면

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 -- 속도표시장치 20 -- 속도발전기

30 -- 속도신호 체배/분배기 40 -- 인터페이스 제어기

50 -- LCD 디스플레이 유닛 60 -- TCMS

301 : 차량의 운전모드 표시부 302 : 이벤트 발생시 표시부

303 : 현재속도 디지털 표시부 304 : 차량 도어 열림 방향 표시부

305 : 다음 정차역 표시부 306 : 현재 정차역 표시부

307 : 정위치 정차여부 표시부 308 : 제한속도 디지털 표시부

309 : 현재속도 메타그래프 지시계 310 : 제한속도 반원그래프

본 발명은 경량전철 운전실에 탑재되는 속도표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좁은 공간에서도 기본 성능 및 기능을 유지하면서 크기를 축소시킬 수 있는 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 전철에 설치되는 속도표시장치(ADU:Aspect Display Unit)는 운전 실내 차상 제어 콘솔의 상단부에 위치하며 열차의 속도를 표시하기 위하여 사용된다. 이는 속도발전기로부터 발생되는 펄스신호를 연산하여 열차의 순시속도를 나타내며, ATO(Automatic Train Operation; 자동 열차 운행장치) 장치와 통신을 통해 신호의 조건 등을 표시하는 작용을 한다.

기존의 도시철도형 전동차에 장착된 속도표시장치는 FND(Flexible Numeric Display)를 사용한 디지털 숫자표시방식에 LED를 사용한 아날로그와 표시방법이 동시에 적용되어 숫자 혹은 눈금에 의한 열차속도의 표시가 주종을 이루고 있다.

최근 새로 개발된 경량전철은 현재 운행되고 있는 전동차와는 달리 무인운전의 개념으로 설계되어 별도의 운전실이 존재하지 않는다. 좁은 공간에 기본 성능 및 기능은 유지하면서 크기는 축소되어야 한다. 그럼에도 현재속도 및 제한속도, 각종 차량정보의 현시가 원활하도록 구성되어야 한다.

그러나 기존의 장치를 새로 개발된 경량전철에 적용하게 되면 차량의 운행에 필요한 정보를 현시하기 위한 별도의 장치가 추가되어야 하기 때문에 경량전철의 운전제어대를 소형화하지 못하는 문제점이 발생한다

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 발명한 것으로, 현재속도, 제한속도 외에도 역정보, 고장상태, 과속, 정위치정차 등과 같은 차량의 정보를 LCD 화면에 현시하여 승무원의 신속한 확인 및 대처가 가능하도록 하고 또한 속도표시장치 커버에 돌출부가 없고 캐논 커넥터(CANON Connector)를 사용하여 장치의 착탈이 용이하게 함으로써 유지보수 및 검수편의성을 향상시킬 수 있도록 된 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치는, 모터의 회전축에 설치되어 모터의 회전에 따라 2상의 아날로그신호를 출력하는 속도발전기; 상기 속도발전기에 연결되어, 독립된 속도신호 2채널, 차량의 진행방향 검출신호 2채널 및 속도표시장치를 제어하기 위한 절연되지 않은 TTL레벨의 속도와 방향신호를 출력하도록 이루어진 속도신호 체배/분배기; 상기 속도신호 체배/분배기에서 출력되는 열차의 현재속도를 LCD 디스플레이 유닛에 전송함과 아울러 차상 TCMS 간의 직렬통신과 하드와이어 통신을 하여 운전정보를 수신하도록 멀티 채널 직렬 통신 포트를 내장하여 다양한 형태의 데이타 포맷을 처 리할 수 있도록 된 인터페이스 제어기; 상기 인터페이스 제어기를 통해 수신되는 열차의 속도 및 차량의 동작상태를 그래픽으로 나타내는 LCD 디스플레이 유닛을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 속도표시장치의 동작 다이어그램을 나타내는 도면이다.

속도표시장치(10)는 속도발전기(TG : Tacho Generator)(20)로부터 입력되는 속도신호를 속도신호 체배/분배기(30)가 증폭하고, 증폭된 신호를 연산하여 LCD 디스플레이 유닛(50)에 열차의 순시속도를 나타내며, TCMS(Train Control & Monitoring System;차상 열차종합제어관리장치)(60)와의 통신을 통해 CBTC(Communication Based Train Control; 무선기반 열차제어)장치의 신호조건 등을 표시한다.

장치구성으로는 속도발전기(20), 속도신호 체배/분배기(30), 인터페이스 제어기(40), LCD 디스플레이 유닛(50), 그리고 전원장치 및 장치외함(70)으로 구분되며, 구성된 각 장치별로 기능 및 구조는 다음과 같다.

인터페이스제어기(40)는 LCD 디스플레이 유닛(50)과 차상 TCMS(60) 간의 인터페이스를 담당한다. 주요 기능은 첫째, 2대 이상의 주변장치와의 통신을 위해 멀 티 채널 직렬 통신 포트를 내장하여 다양한 형태의 데이타 포맷을 처리할 수 있도록 구성하고 둘째, 내부 데이터의 원활한 처리를 위하여 고속의 마이크로 콘트롤러를 내장하고 운용프로그램의 업데이트를 위해 플래쉬 메모리 내장 형태로 구성하며 셋째, 하드웨어 통신을 위한 예비 포트로써 예컨대 4 입력포트와 4 출력포트를 내장하며 넷째, 콘트롤 보드의 프로세서는 본 발명의 실시예에서는 인텔사의 80C196KC20을 사용하고 6채널의 고속 이벤트 입력과 4채널의 고속 출력, 프로그램 다운로드용 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter; 범용 비동기 송수신기) 1채널로 구성한다.

속도신호 체배/분배기(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 속도발전기(20)로부터 입력받은 신호를 가공하여 독립된 속도신호 2채널, 차량의 진행방향 검출신호 2채널 및 속도표시장치(50)를 제어하기 위한 절연되지 않은 TTL(Transistor Transistor Logic)레벨의 속도와 방향신호를 출력한다.

본 발명의 실시예에 따른 속도신호 체배/분배기(30)의 입력 및 출력사양은 다음 표 1과 같다.

[표 1]

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 속도신호 체배/분배기의 구성도를 나타낸다.

차동증폭회로(31)는 입력되는 속도발전기(20)의 2상 출력신호(A, B)와 신호장치 자체실험을 위한 모의신호(C, D)에서 동상 노이즈성분(Common mode noise)이 제거된 신호형태로 변환시킨다.

차동증폭회로(31)의 출력신호는 저역통과필터(32)를 거쳐 왜곡에 의한 잡음을 제거한 후 위상검출기(33)로 입력된다.

위상검출기(Zero Cross Detector)(33)는 차동증폭회로(31)의 출력신호에 대하여 제로 지점을 검출하여 TTL(Transistor Transistor Logic)레벨로 변환시킨다.

입력신호 선택회로(34)에서는 차량 속도발전기(20)의 출력신호와 시험용 모의신호 중에서 어떤 신호를 체배할 것인지 선택한다.

펄스발생회로(35)는 위상검출기(33)로부터 발생된 TTL 신호의 상승 모서리를 검출하여 약 100usec의 출력신호를 발생시킨다. 출력신호는 A, /A, B, /B, C, /C로 속도발전기(20)의 출력신호에 대하여 90도씩의 위상지연을 갖는다.

신호합성기(Additioner)(36)는 발생된 TTL신호 A, /A, B, /B, C, /C를 논리적으로 OR하여 펄스 트레인의 형태로 변환한다. 따라서 이때 발생된 신호의 주파수는 입력에 대하여 4배의 신호주기로 체배된 펄스가 된다.

진행방향검출기(Direction Detector)(37)는 신호합성기(36)로부터 입력된 2상 신호로부터 열차의 운행방향을 검출한다.

광 아이솔레이터(Optic Isolator)(38)는 광을 한쪽 방향으로만 진행시키기 위하여 순방향 손실은 적고 역방향 손실은 크게 한 광소자로서, 신호합성기(36)에 의해 4체배된 출력신호는 광 아이솔레이터(38)를 통하여 절연된 신호형태로 차량의 각부에 안전하게 공급하는 작용을 한다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나 본 발명에 따른 속도신호 분배/체배기(30), 인터페이스 제어기(40), LCD 디스플레이 유닛(50) 등 각 구성요소의 전원단에 공급전원을 공급하는 전원장치는 속도표지장치 외함내에 위치하며, 본 발명의 실시예에서는 차량의 DC100V 전원을 공급받아 +24V, ±15V, +5V의 DC전압을 출력하도록 이루어져 있다.

LCD 디스플레이 유닛(50)은 그래픽 패널(Graphic Panel)로 이루어져 있으며, 열차의 속도 및 차량의 동작상태를 그래픽으로 나타내는 장치이다. 본 발명의 실시예에서 채용된 LCD 디스플레이 유닛(50)의 기본특징은, TFT LCD, 256 Color, 320 * 240 pixel, 화면크기 : 115.2mm(W) * 86.4mm(H), 터치 스크린, 2MB 플래시 이피롬(Flash EPROM), RS-232C/RS-422 지원, 동작전원 DC24V(20.4V~27.6V) 이다.

도 3은 속도표시장치의 표시화면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 속도표시장치의 표시화면의 동작을 나타내는 도면을 나타낸다.

첨부도면에 도시된 바와 같이 LCD 디스플레이 유닛(50)의 화면구성은 전체 검은색 바탕에 속도표시를 위해 반원그래프와 메타그래프를 사용하고, 상시현시 및 이벤트발생시 데이터, 기타표시 데이터를 좌우 상단 또는 하단에 각기 다른 색상을 이용하여 구성한다.

속도표시 데이터의 현재속도는 중앙에 메타그래프 지시계(309)와 오른쪽하단에 디지털 숫자(303)로 표시하고, 제한속도는 중앙에 반원그래프(310)의 녹색과 붉은색으로 구분하여 표시하고, 왼쪽하단에 디지털 숫자(308)를 이용하여 표시한다.

왼쪽상단에는 상시현시 데이터인 운전모드(301)를 파란색박스에 흰색텍스트로 표시한다. 운전모드에는 E(Emergency Mode), Y(Yard Mode), M(Manual Mode), A(Automatic Mode), D(Driverless Mode)가 있다.

오른쪽상단에는 이벤트 발생시 데이터인 고장 및 과속표시(302)를 황색박스에 흰색텍스트로 점멸 표시하며 이 때 부저음도 동시 발생되도록 구성한다. 표시항목은 CBTC1(Main CBTC 고장시), CBTC2(Auxiliary CBTC 고장시), ATIC(ATIC 고장시), ATO(ATO 고장시), 과속(현재속도가 제한속도를 초과시)이 있다.

최하단에는 기타표시 데이터인 P0 Detect(정위치 정차여부)(307), 현재역(306), 다음역(305), 도어열림 방향(304)이 텍스트로 표시된다.

도 5는 본 발명에 따른 속도표시장치 외함의 조립도를 도시한 도면이다.

장치외함(70)은 크게 두부분으로 나뉜다. 하나는 외벽을 이루는 커버(71)의 형태이고. 나머지 하나는 아래에서 커버에 장착되는 소켓(72)의 형태이다. 커버(71)의 내측에 수납되는 내부케이스(73A,73B)에는 4개의 보드(74)가 장착되도록 구성한다. 4개의 보드(74)에는 마더 보드와 속도신호 체배/분배기 보드, 전원장치 보드, 인터페이스 제어기 보드가 있으며, 이들 보드(74)는 핀 커넥터를 이용한 소켓(75A,75B) 형식으로 결합되어져 있다. 결합시 가이드(76)가 보드(74)의 상하 반동을 억제시켜 준다.

이렇게 결합된 마더 보드는 하단 케이스(73B)에 있는 소켓(72)을 통해 전원 및 외부와 통신 데이터를 주고 받게 된다. 본 발명의 실시예에서 외부와 연결에 필요한 총 핀수는 32핀이며, 외부 도장색은 흑색에 무광택으로 하였다. 소켓결합의 장점으로는 커버(71)에 돌출부위가 없기 때문에 장치외함(70)을 차량의 조종대에 탈착시 장치외함(70)의 겉 표면과 취부 사이에 충돌로 인한 내부 부품들의 고장이나 외함의 변형 등을 피할 수 있다.

상기한 바와 같이 LCD로 표시되는 경량전철 차량용 속도표시장치는 운전 제어대에 설치하며, 장치하단부의 캐논커넥터를 통해 TCMS(60)와 속도발전기(20)를 연결한다. 전원을 투입하여 LCD 디스플레이 유닛(50)의 초기화면이 활성화되면 차량의 TCMS(60)로부터 차량정보를 전송받아 현시하고 운행을 시작하면 속도발전기(20)로부터 속도신호를 받아 순시속도를 현시한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치는 고무차륜 경량전철 운전제어대를 소형화하는데 상당한 효과가 발생하고 승무원의 신속한 차량상태확인이 용이하게 된다.

또한 차량시스템의 운영 및 검수 측면에서 볼 때 장치의 착탈이 간편하고 컴팩트한 디자인으로 고장보수의 편의성 향상에도 효과가 큰 장점이 있다.

Claims

모터의 회전축에 설치되어 모터의 회전에 따라 2상의 아날로그신호를 출력하는 속도발전기;

상기 속도발전기에 연결되어, 독립된 속도신호 2채널, 차량의 진행방향 검출신호 2채널 및 속도표시장치를 제어하기 위한 절연되지 않은 TTL레벨의 속도와 방향신호를 출력하도록 이루어진 속도신호 체배/분배기;

상기 속도신호 체배/분배기에서 출력되는 열차의 현재속도를 LCD 디스플레이 유닛에 전송함과 아울러 차상 TCMS 간의 직렬통신과 하드와이어 통신을 하여 운전정보를 수신하도록 멀티 채널 직렬 통신 포트를 내장하여 다양한 형태의 데이타 포맷을 처리할 수 있도록 된 인터페이스 제어기;

상기 인터페이스 제어기를 통해 수신되는 열차의 속도 및 차량의 동작상태를 그래픽으로 나타내는 LCD 디스플레이 유닛을 포함하여 이루어진 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치.
제1항에 있어서, 상기 LCD 디스플레이 유닛의 함체는 외벽을 이루는 커버와 커버아래에 장착되어 외부기기와 연결되는 캐논커넥터로 이루어지고, 상기 커버에는 마더 보드와 속도신호 체배/분배기 보드, 전원장치 보드, 인터페이스 제어기 보드가 가이드에 의해 상하 반동이 억제되도록 이루어진 내부케이스가 수납됨과 아울 러 상기 마더 보드는 상기 캐논커넥터를 통해 전원 및 외부와 통신 데이터를 주고 받도록 이루어져, 커버에 돌출부위가 없도록 이루어진 것을 특징으로 하는 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치.
제1항에 있어서, 상기 속도신호 체배/분배기는 속도발전기의 2상 출력신호(A, B)와 신호장치 자체실험을 위한 모의신호(C, D)에서 동상 노이즈성분이 제거된 신호형태로 변환시키는 차동증폭회로; 상기 차동증폭회로의 출력신호로부터 왜곡에 의한 잡음을 제거하는 저역통과필터; 상기 차동증폭회로의 출력신호에 대하여 제로 지점을 검출하여 TTL레벨로 변환시키는 위상검출기; 상기 속도발전기의 출력신호와 시험용 모의신호 중에서 체배할 신호를 선택하는 입력신호 선택회로; 위상검출기로부터 발생된 TTL 신호의 상승 모서리를 검출하여 속도발전기의 출력신호에 대하여 90도씩의 위상지연을 갖는 신호(A, /A, B, /B, C, /C)를 출력하는 펄스발생회로; 상기 위상검출기에서 발생된 TTL신호 A, /A, B, /B, C, /C를 논리적으로 OR하여 펄스 트레인의 형태로 변환하여 입력에 대하여 4배의 신호주기로 체배된 펄스를 발생시키는 신호합성기; 상기 신호합성기로부터 입력된 2상 신호로부터 열차의 운행방향을 검출하는 진행방향검출기; 신호합성기에 의해 4체배된 출력신호를 절연된 신호형태로 차량의 각부에 안전하게 공급하는 광 아이솔레이터로 이루어진 것을 특징으로 하는 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치.
제1항에 있어서, LCD 디스플레이 유닛의 화면구성은 전체 검은색 바탕에 속도표시를 위해 반원그래프와 메타그래프를 사용하고, 상시현시 및 이벤트발생시 데이터, 기타표시 데이터를 좌우 상단 또는 하단에 각기 다른 색상을 이용하여 표시하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치.
제4항에 있어서, LCD 디스플레이 유닛의 화면에는 속도표시 데이터의 현재속도는 중앙에 메타그래프 지시계와 오른쪽하단에 디지털 숫자로 표시하는 한편 제한속도는 중앙에 반원그래프의 녹색과 붉은색으로 구분하여 표시하고 왼쪽하단에 디지털 숫자를 이용하여 표시하고, 왼쪽상단에는 상시현시 데이터인 운전모드, E(Emergency Mode), Y(Yard Mode), M(Manual Mode), A(Automatic Mode), D(Driverless Mode)를 파란색박스에 흰색텍스트로 표시하며, 오른쪽상단에는 이벤트 발생시 데이터인 고장 및 과속 표시항목으로서, CBTC1(Main CBTC 고장시), CBTC2(Auxiliary CBTC 고장시), ATIC(ATIC 고장시), ATO(ATO 고장시), 과속(현재속도가 제한속도를 초과시)를 황색박스에 흰색텍스트로 점멸 표시하며, 최하단에는 기타표시 데이터인 P0 Detect(정위치 정차여부), 현재역, 다음역, 도어열림 방향을 텍스트로 표시한 것을 특징으로 하는 LCD로 현시되는 경량전철 차량용 속도표시장치.