KR20070069630A - 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량의 이중계 분산 제어기들을 자기치유링 네트워크에 연결하는 각각의 단말을 이중계로 구성함으로써 어느 하나의 단말에서 결함이 발생하게 되더라도 해당 단말과 인터페이스하는 분산 제어기가 자기치유링 네트워크에 접속 유지되게 하여 전체 시스템의 가용성을 증대할 수 있도록 하는 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 상위의 이중계 분산 제어기의 관할하에 자기치유링 네트워크와 인터페이스하면서 데이터 통신을 수행하는 하위의 단말이 각각 이중계로 구성되고, 상기 하위의 이중계 단말은 각각 상기 상위의 이중계 분산 제어기와 1:2로 동시 접속되는 것을 특징으로 한다.

자기치유링, 링네트워크, SHR, 이중화, 분산제어장치

Description

철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템 {Self healing ring network system of railway vehicles}

도 1은 일반적인 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템의 구성도.

도 2는 일반적인 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템의 단선 결함허용 개념도.

도 3은 일반적인 철도차량용 자기치유링 네트워크의 단말 결함허용 개념도.

도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템의 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에서 사용되는 네트워크 데이터의 포맷을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에서 단말 결함허용 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명

10.. 주통신선 12.. 부통신선

14, 16, 18, 20.. 링 재구성부 15.. 단선부

30.. 분산 제어기 30a, 40a.. 1계 분산 제어기

30b, 40b.. 2계 분산 제어기 32, 42.. 1계 이중계 단말

34, 44.. 2계 이중계 단말

본 발명은 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철도차량의 이중계 분산 제어기들을 자기치유링 네트워크에 연결하는 각각의 단말을 이중계로 구성함으로써 어느 하나의 단말에서 결함이 발생하게 되더라도 해당 단말과 인터페이스하는 분산 제어기가 자기치유링 네트워크에 접속 유지되게 하여 전체 시스템의 가용성을 증대할 수 있도록 하는 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에 관한 것이다.

철도차량에서 사용되는 자기치유링 네트워크(Self Healing Ring Network)는 도 1에 도시한 바와 같이 구성되어 원거리에 분산 설치된 제어기 간의 결함허용 통신을 위해 널리 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.

이러한 자기치유링 네트워크 시스템에서 제어기#1부터 제어기#4는 각각 자신의 관할하에 있는 단말을 제어하면서 주통신선(10)과 여분의 부통신선(12)을 사용하여 데이터를 송수신하게 된다.

전술한 바와 같은 자기치유링 네트워크가 허용하는 결함은 크게 두 가지로서, 각 분산 제어기를 자기치유링 네트워크에 연결하는 단말들 사이에 연결된 통신 선 단선과 단말의 내부 고장을 결함으로 정의한다.

도 2는 일반적인 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템의 단선 결함허용 개념도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이 단말3과 단말4 사이의 단선부(15)에서 단선이 발생하게 되면, 단말3과 단말4는 각각 링 재구성부(14, 16)를 통해 이중으로 연결된 자기치유링을 하나의 링으로 구성되도록 함으로써 단선 고장의 복구시까지 분산제어시스템의 기능을 유지하도록 한다.

도 3은 일반적인 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템의 단말 결함허용 개념도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이 단말3에서 단말 고장이 발생하게 되면, 이 단말3과 인접한 단말1과 단말4는 링 재구성부(18, 20)를 통해 내부적으로 자기치유링 네트워크를 재구성하여 전체 자기치유링 네트워크의 기능을 유지한다.

그런데, 전술한 바와 같은 일반적인 구조의 자기치유링 네트워크 시스템에서는 제어기와 단말이 1:1로 접속하도록 되어 있기 때문에, 단말에서 데이터 송수신이 불가능한 결함이 발생하게 되면 해당 분산 제어기와 자기치유링 네트워크와의 연결이 차단됨으로써 분산 제어기가 관장하는 부분의 제어가 불가능해지는 문제점이 있었다.

또한, 일반적으로 이중계로 구성되는 철도용 바이탈 분산 제어기를 단말에 1:2로 연결하게 되면, 단말의 결함(데이터 송수신은 가능하지만 송수신 데이터에 오류정보가 포함되는 정도의 결함)에 의하여 오류가 포함된 데이터 수신에 의해 단 말에 연결된 제어기가 오동작을 할 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 철도차량의 이중계 분산 제어기들을 자기치유링 네트워크에 연결하는 각각의 단말을 이중계로 구성함으로써 어느 하나의 단말에서 결함이 발생하게 되더라도 해당 단말과 인터페이스하는 분산 제어기가 자기치유링 네트워크에 접속 유지되게 하여 전체 시스템의 가용성을 증대할 수 있도록 하는 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템은, 상위의 이중계 분산 제어기의 관할하에 자기치유링 네트워크와 인터페이스하면서 데이터 통신을 수행하는 하위의 단말이 각각 이중계로 구성되고, 상기 하위의 이중계 단말은 각각 상기 상위의 이중계 분산 제어기와 1:2로 동시 접속되는 것을 특징으로 한다.

상기 상위의 각 이중계 분산 제어기는, 상기 하위의 이중계 단말로부터 각각 입력되는 데이터를 상호 비교한 후 일측 단말의 결함이 검출되게 되면, 타측 단말을 이용하여 자기치유링을 재구성하도록 제어함과 더불어 상기 일측 단말의 결함정보를 자기치유링 네트워크 상의 다른 단말들로 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 하위의 이중계 단말은, 자기치유링 네트워크를 통해 전송되어 오는 데이터 중에서 각 단말의 식별정보를 근거로 단말 결함을 판단하게 되면, 해당 단말 을 자기치유링 네트워크에서 제외시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에서 이중계 분산 제어기 및 단말의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자기치유링 네트워크 시스템에서 각 단말간에 사용되는 데이터 포맷을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에서 단말 결함허용 개념도이다.

본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템은 속도검출부, 가속제어부, 제동제어부, 기관사 표시제어부, 기록장치부 등 다수의 분산 제어기들이 이중계로 구성된 철도용 자기치유링 네트워크 시스템에 사용되는 것으로서, 도 4에 도시한 바와 같이 분산 제어기(30)가 1계 제어기#N(30a)와 2계 제어기#N(30b)으로 이중계로 구성되고, 이 이중계 분산 제어기(30)의 관할하에 있는 하위의 단말(32, 34)도 각각 이중계로 구성되게 되며, 상기 하위의 이중계 단말(32, 34)은 각각 상기 상위의 이중계 분산 제어기(30a, 30b)와 1:2로 동시 접속되도록 구성되게 된다.

전술한 바와 같이 이중계로 구성되는 자기치유링 네트워크에서 이중계 분산 제어기(30)의 1계 제어기#N(30a)와 2계 제어기#N(30b)는 하위의 단말(32, 34)로부터 입력되는 데이터를 상호 비교할 수 있는 이중계 분산 제어기로서, 이 상위의 각 분산 제어기(30a, 30b)는 단말N_1(32)과 단말N_2(34)로부터 입력되는 데이터를 상호 비교하여 두 데이터가 일치하지 않게 되면 단말N_1(32) 또는 단말N_2(34)의 오 류 발생을 판단하게 된다.

즉, 상기한 이중계 분산 제어기(30)의 1계 제어기#N(30a)는 단말N_1(32)로부터 통신포트(Com5)를 통해 입력되는 데이터와 단말N_2(34)로부터 통신포트(Com6)를 통해 입력되는 데이터를 비교하여 양 데이터가 서로 일치하지 않으면 어느 하나의 단말(32 또는 34)에서 오류가 발생하였다고 판단하게 된다. 마찬가지의 방법으로 2계 제어기#N(30b)도 단말N_1(32) 또는 단말N_2(34)의 오류 여부를 검출할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 이중계로 구성된 단말(32, 34) 중 어느 하나의 단말(32)에서 결함이 발생되었다고 판단되게 되면, 분산제어기(30)는 결함이 발생하지 않은 단말(34)을 이용하여 결함이 발생한 단말(32)에 대한 결함 정보를 자기치유링 네트워크에 전송함으로써 결함 단말(32)을 자기치유링 네트워크에서 제외시키게 된다.

한편, 본 발명에 따른 자기치유링 네트워크 시스템에서 각 단말들 사이에 데이터 통신을 위해 사용되는 데이터의 전문은 도 5와 같은 형식을 가지게 된다. 이 전문 형식에서, ‘송신단말 ID’는 데이터를 보내는 송신단말의 고유번호를 나타내고, ‘수신단말 ID’는 데이터를 보내려는 목적지 수신단말의 고유번호를 나타내며, ‘송신데이터 크기’는 송신데이터의 바이트 수를 나타내고, ‘CRC 체크’는 송신데이터에 대한 오류검출을 위한 체크코드를 나타내고, ‘단말1_1 정상신호’ 내지 ‘단말n_2 정상신호’는 송신단말에서 1/100초의 시간정보를 해당 단말의 정상신호 바이트자리에 저장하고 데이터를 목적지로 전송하면, 전송경로 중간의 단말들이 자신의 자리에 송신단말의 정상정보에서 자신의 단말번호를 뺀 숫자를 해당 전문의 정상신호자리에 채워 넣어 최종수신단말은 송신단말에서 수신단말까지 전송경로에 관계된 단말들의 정상상태를 각각의 정상신호 정보를 토대로 판단한다.

상기한 바와 같이 송신단말에서 수신단말로 전송하기 위한 데이터와 소정의 결함검출코드를 기반으로 생성된 전송데이터 전문은 송신단말로부터 자기치유링 네트워크에 전송되어 자기치유링 네트워크를 한 바퀴 순환하게 되면, 모든 단말로부터 데이터가 수신되어 전송데이터 전문은 완성된 형태를 갖추게 된다. 이때 송신단말은 전송데이터 전문의 각 단말의 데이터를 분석하여 결함이 발생한 단말을 검출하게 되는데, 단말의 결함이 발견되게 되면, 관련된 단말의 고장 정보를 자기치유링 네트워크의 다른 단말로 전송하여 결함이 발생된 단말을 자기치유링 네트워크에서 제외시키게 된다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템에서 단말 결함허용 개념도로서, 도 6에 도시한 바와 같이 단말3_1(42)에서 결함이 발생되게 되면, 인접한 두 단말 즉, 단말1_1과 단말3_2(44)는 자기치유링을 재구성하여 결함이 발생한 단말3_1(42)을 자기치유링 네트워크에서 제외시키게 된다.

한편, 단말 내부의 각 통신 포트에서 결함이 발생되게 되면, 상위의 분산 제어기는 결함이 발생된 포트 및 그 포트가 포함되어 있는 단말을 판별하는 것이 가능하다.

즉, 도 4의 단말N_1(32)의 통신포트 Com1에서 결함이 발생하면, 1계 제어기#N(30a)의 통신포트인 Com5와 Com6의 데이터 불일치가 발생하며, 2계 제어기#4(30b)에서 Com7과 Com8을 통해 수신한 동일한 정상데이터와 비교하여 Com1의 결 함을 검출하고, 이러한 결함 발생시 단말N_1(32)의 고장 정보를 단말N_2(34)를 통해 자기치유링 네트워크 전체에 통보하여 단말N_1(32)을 도 6에 도시한 바와 같이 제외시키게 된다.

전술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 관한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

본 발명에 따른 철도용 이중계 분산 제어기의 자지치유링 네트워크 시스템은 철도차량용 이중계 분산 제어기의 관할하에 있는 단말을 이중계로 구성하고, 1계의 단말에서 결함이 발생하게 되면 다른 2계의 단말을 이용하여 자기치유링 네트워크를 재구성함으로써 결함이 발생한 해당 단말과 인터페이스하는 분산 제어기의 사용불능 상태를 방지하여 높은 가용도를 요구하는 철도 신호제어장치의 서비스 중지시간을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 상위의 이중계 분산 제어기의 관할하에 자기치유링 네트워크와 인터페이스하면서 데이터 통신을 수행하는 하위의 단말이 각각 이중계로 구성되고,

   상기 하위의 이중계 단말은 각각 상기 상위의 이중계 분산 제어기와 1:2로 동시 접속되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상위의 각 이중계 분산 제어기는,

   상기 하위의 이중계 단말로부터 각각 입력되는 데이터를 상호 비교한 후 일측 단말의 결함이 검출되게 되면, 타측 단말을 이용하여 자기치유링을 재구성하도록 제어함과 더불어 상기 일측 단말의 결함정보를 자기치유링 네트워크 상의 다른 단말들로 출력하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 하위의 이중계 단말은,

   자기치유링 네트워크를 통해 전송되어 오는 데이터 중에서 각 단말의 식별정보를 근거로 단말 결함을 판단하게 되면, 해당 단말을 자기치유링 네트워크에서 제외시키는 것을 특징으로 하는 철도차량용 자기치유링 네트워크 시스템.

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