KR20100081346A

KR20100081346A - 열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치

Info

Publication number: KR20100081346A
Application number: KR1020107010358A
Authority: KR
Inventors: 히데토시 홈마; 마사유키 다케야마; 류야 모
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2010-07-14
Also published as: US8274180B2; JP4522489B2; EP2213545A1; TWI383624B; BRPI0820643A2; CN101873959B; CA2706087A1; KR101110497B1; ES2389249T3; RU2445223C1; RU2010126651A; CN101873959A; EP2213545B9; HK1149527A1; US20100219682A1; JPWO2009069328A1; CA2706087C; EP2213545A4; EP2213545B1; TW200924446A

Abstract

차량끼리가 연결되어 있지 않을 때에는 접점이 닫힘으로써 열차단을 검지하는 열차단 검지 스위치(41)가 마련되고, 각 차량 또는 각 차량군의 양 단부에서는 열차 내에 가설된 전송선(17a, 17b)에 각각 열차단 검지 스위치(41)의 일단 및 타단이 접속되고, 또한 각 차량에는 전송선(17a, 17b)의 각각에 삽입된 전환 스위치(33a, 33b)에 의해 전송선(17a, 17b) 사이로의 전원(직류 전압원(31) 및 전류원(32))의 삽입／비삽입이 전환되어, 전송선(17a, 17b)에 삽입되는 전원이 열차단 중 1개소가 되도록 제어한 다음, 전송선(17a, 17b) 중 적어도 일방에 삽입되는 저항기(34)의 일단측 및 타단측의 전압 V1, V2를 각각 계측하고, 이 때의 계측 전압에 기초하여 열차의 편성을 인식한다.

Description

열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치{TRAIN FORMATION RECOGNITION SYSTEM AND TRAIN FORMATION RECOGNITION APPARATUS}

본 발명은 복수의 철도 차량이 연결된 열차 편성을 자동 인식하는 기능을 갖는 열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치에 관한 것이다.

종래 반송파(搬送波) 감지 다중 액세스 방식 인터페이스를 갖는 구성 제어부와, 전송로를 분기(分岐)하는 스위칭 허브와, 스위칭 허브의 입출력 신호의 분리를 행하는 스위치에 의해 구성되고, 스위치의 접속 및 분리에 의해 전송로의 상하 방향의 통신을 제어하여 열차의 편성을 인식하도록 한 철도 차량용 통신 장치가 있었다(예를 들어 하기 특허 문헌 1).

이 특허 문헌 1에 나타난 철도 차량용 통신 장치에서는 통신 장치 사이를 1：1 통신으로 구성하는 스위칭 허브를 이용하여 장해의 회피를 행함과 아울러, 마스터 통신 장치를 없애서 차량 내의 통신 정지를 방지하여 시스템의 신뢰성을 향상하도록 하고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특개 2005－117373호 공보

그렇지만 상기 특허 문헌 1에 나타난 철도 차량용 통신 장치는 통신 장치 사이의 전송 기능을 활용하여 차량 상호의 접속 관계를 검지하여 열차의 편성을 인식하는 방식이기 때문에, 통신 장치가 고장난 경우에는 당해 고장난 통신 장치가 탑재된 차량은 전송 경로로부터 바이패스되어 버려, 그 존재가 불명하게 된다고 하는 문제점이 있었다.

또, 상기 문제점을 보완하기 위해, 차량 구성이나 차량 번호의 규칙성을 활용하는 것도 고려할 수 있으나, 예를 들어 유럽이나 북미의 철도 차량에서는 차량 구성이나 차량 번호가 반드시 규칙성을 갖고 구성된다고는 할 수 없어, 상기 문제점의 해결책으로는 될 수 없었다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 차량 구성이나 차량 번호의 규칙성 통신을 할 수 없는 차량을 포함하여 열차 편성의 자동 인식을 가능하게 하는 열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 열차 편성 인식 시스템은, 단일 차량 또는 복수의 차량인 차량군(車兩群)을 단위로 하여 복수의 차량이 연결되어 구성되는 열차의 편성을 인식하는 열차 편성 인식 시스템에 있어서, 상기 차량군의 양 단부(端部)에 구비되어, 그 단부에 다른 상기 차량군이 연결되어 있을 때에는 접점이 열리고, 그 단부에 다른 상기 차량군이 연결되어 있지 않을 때에는 접점이 닫히는 열차단(列車端) 검지 스위치와; 상기 열차 내에 가설되는 한 쌍의 전송선으로서, 상기 차량군의 양 단부에 있어서, 일방의 전송선에 상기 열차단 검지 스위치의 일단이 접속되고, 또한 다른 일방의 전송선에 상기 열차단 검지 스위치의 다른 일단이 접속되는 한 쌍의 전송선과; 차량마다 구비되어, 열차의 편성을 인식하는 열차 편성 인식 장치를 구비하고, 열차 내에 있어서 하나의 상기 열차 편성 인식 장치가 다른 열차 편성 인식 장치를 제어하고, 상기 열차 편성 인식 장치는 직류를 출력하는 전원과, 상기 한 쌍의 전송선 각각에 삽입되어 상기 한 쌍의 전송선 사이에 상기 전원을 삽입하고 또한 상기 한 쌍의 전송선을 분단하는 것과, 상기 전원을 삽입하지 않는 것을 전환하는 제1 및 제2 전환 스위치와, 상기 한 쌍의 전송선 중 적어도 일방에 삽입된 저항기와, 상기 저항기의 양단에 있어서 상기 한 쌍의 전송선 사이의 전압을 각각 계측하는 전압 검출기와, 상기 전압 검출기가 계측한 전압이 입력되어 열차의 편성을 인식하고, 상기 한 쌍의 전송선 사이에 삽입되는 상기 전원을 열차 내의 1개소(箇所)로 하도록 상기 제1 및 제2 전환 스위치 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 열차 편성 인식 시스템에 의하면, 차량끼리가 연결되어 있지 않을 때에는 접점이 닫힘으로써 열차단을 검지하는 열차단 검지 스위치가 마련되고, 각 차량군의 양 단부에서는 열차 내에 가설된 한 쌍의 전송선 일방과, 또한 다른 일방에 열차단 검지 스위치의 일단 및 타단이 각각 접속되고, 한 쌍의 전송선 각각에 삽입된 제1 및 제2 전환 스위치에 의해 한 쌍의 전송선 사이에 전원을 삽입하고 또한 한 쌍의 전송선을 분단하는 것과, 전원을 삽입하지 않는 것이 전환됨과 아울러, 한 쌍의 전송선에 삽입되는 전원이 열차 중의 1개소가 되도록 제어한 다음, 한 쌍의 전송선 중 적어도 일방에 삽입되는 저항기의 일단측 및 타단측과 기준단 사이의 전압을 각각 계측하고, 이 때의 계측 전압에 기초하여 열차의 편성을 인식하도록 하고 있으므로, 차량 구성이나 차량 번호의 규칙성 통신을 할 수 없는 차량을 포함하여 열차 편성을 자동 인식할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 장치의 구성 및 접속 형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 편성 인식의 원리를 설명하기 위한 열차 편성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 열차 편성에 있어서 계측 전압 및 인식 결과의 일례를 나타내는 도표이다.
도 5는 편성 인식의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 자동 연결기가 도통 불량인 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다.
도 7a은 자동 연결기가 도통 불량인 경우의 계측 동작을 설명하기 위한 도면이다(단계 21 ~ 23).
도 7b는 자동 연결기가 도통 불량인 경우의 계측 동작을 설명하기 위한 도면이다(단계 24, 25).
도 7c은 자동 연결기가 도통 불량인 경우의 계측 동작을 설명하기 위한 도면이다(단계 26, 27).
도 8은 열차단 검지 스위치가 도통 불량인 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 정전류 전원이 고장난 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 나타낸 상태로부터 열차의 반대측의 엔드에 있는 정전류 전원을 이용하여 대체한 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 전압 계측기가 고장난 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 TCR 회로에 단선이 생긴 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 TCR 회로에 단선이 생긴 경우의 계측 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하에, 본 발명에 관한 열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(열차 편성 인식 시스템의 개요)

우선, 열차 편성 인식 장치가 탑재된 열차 편성 인식 시스템의 개요에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 동 도면에 나타낸 예에서는 2량 단위로 연결된 차량군(11－1(Married＿pair＿＃1)) 및 차량군(11－2(Married＿pair＿＃2))이, 착탈 가능한 자동 연결기(Automatic Coupler; 12)를 통해 접속된 열차(10)를 구성하여 이루어지며, 열차(10)를 구성하는 각 차량에는 열차 편성 인식 장치(Train Configuration Recognition unit：TCR＿unit; 20)가 탑재되어 있다. 각 차량에 탑재된 열차 편성 인식 장치(20)는 전송선(17(17－1, 17－2))을 통해 접속되어 있다. 또한, 전송선(17)은 전기적인 회로를 구성하는 도전체로서 각 차량군 내에 설치됨과 아울러, 각 차량군 사이를 연결하는 자동 연결기(12)를 통해 접속된다. 즉, 열차 내에는 도체인 자동 연결기(12)의 전기적 접점을 이용하여, 차량군(11－1)에 설치된 전송선(17－1)과 차량군(11－2)에 설치된 전송선(17－2)이 전기적으로 접속된다. 또한, 도 1을 포함하여 이후의 설명에서 이용하는 도면에서는 2량 단위로 구성되는 차량군이 복수 개 연결되어 구성되는 열차 편성을 일례로서 이용하지만, 단일 구성의 차량이 복수 개 연결되어 구성되는 열차 편성이어도 되고, 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 장치를 적용할 수 있음은 물론이다.

(열차 편성 인식 장치의 구성)

다음으로, 열차 편성 인식 장치의 구성 및 접속 형태에 대해 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 장치의 구성 및 접속 형태를 나타내는 도면이며, 도 1에 나타낸 하나의 차량군에 대응하는 구성을 나타내는 것이다. 동 도면에 있어서, 열차 편성 인식 장치(20(20－1, 20－2))의 각각은 본 장치의 주회로인 열차 편성 인식 회로(TCR＿circuit：이하 「TCR 회로」라 함; 21(21－1, 21－2))와, TCR 회로(21)의 동작을 제어하는 제어부(22(22a, 22b))를 구비하여 구성된다. TCR 회로(21) 내에는 직류 전압원(31), 전류원(32), 전환 스위치(33(33a, 33b)), 및 저항기(34(34a, 34b)) 등의 회로 요소나, 전압 검출기(35) 등의 기능부가 구비되고, 이들 회로 요소 및 기능부는 도 2의 왼쪽측에 위치하는 자동 연결기(12－1)와, 오른쪽측에 위치하는 자동 연결기(12－2)의 사이를 연결하는 2개의 전송선(17a, 17b)의 요소(要所) 내에 배치되어 있다.

자동 연결기(12(12－1, 12－2))와 TCR 회로(21(21－1, 21－2)) 사이에는 전송선(17a)과 전송선(17b) 사이에 접속되는 열차단 검지 스위치(41(41－1, 41－2))가 각각 마련되어 있다. 열차단 검지 스위치(41)는 열차 편성의 단(端; 엔드)을 검출하는 스위치이며, 엔드에 위치하는 경우에는 접점이 닫힌 상태로 되고, 그 이외에서는 접점이 열린 상태로 된다. 도 2의 예에서, 차량군을 구성하는 2개의 차량(A－Car, B－Car) 중, A－Car측에 있는 열차단 검지 스위치(41－1)는 온으로 되어 있는데 비해, B－Car측에 있는 열차단 검지 스위치(41－2)는 오프로 되어 있다. 즉, A－Car측이 열차 편성의 엔드에 위치하고 있음을 나타내고 있다.

상기 열차단 검지 스위치(41)는 자동 연결기(12)와 연동하여 동작하는 메커니컬(mechanical)한 스위치로서 구성하는 것이 바람직하다. 기능적으로, 자동 연결기끼리가 접속되어 있는 상태에서는 스위치의 접점이 열린 상태로 되고, 반대로 다른 자동 연결기에 접속되어 있지 않은 상태에서는 스위치의 접점이 닫힌 상태로 되어 있으면 된다. 이와 같은 메커니컬한 스위치로 함으로써 열차 편성의 엔드를 확실히 검출하는 것이 가능하게 된다.

또한, 도 2의 예에서 A－Car의 TCR 회로(21－1)와 B－Car의 TCR 회로 (21－2)의 사이는 노이즈에 강한 트위스트 페어 케이블(twisted-pair cable)을 이용한 접속으로 하고 있다. 이 접속에서는 자동 연결기(12－1)와 자동 연결기(12－2) 사이에 설치된 전송선(17a, 17b)에 있어서, 이들 전송선에 있어서 A－Car와 B－Car 사이의 부분만을 트위스트시켜 구성한 트위스트 페어 접속으로 해도 되고, 전송선(17a, 17b) 자신에 트위스트 페어 케이블을 이용해도 된다. 또, A－Car의 부분과 B－Car의 부분 사이를 물리적으로 다른 매체의 트위스트 페어 케이블을 이용하여 접속해도 된다.

제어부(22(22a, 22b))는 TCR 회로(21)의 동작을 제어함과 아울러, 도시를 생략한 표시 장치 등에 TCR 회로(21)가 처리한 정보를 전송하여 표시한다. 또한, 이 정보 전송에는 전송선(17a, 17b)과는 다른 열차 통신 네트워크(Train Network：도시 생략)를 이용할 수 있다.

(TCR 회로의 구성)

다음으로, TCR 회로의 구성에 대해 설명한다. 도 2에 나타내는 TCR 회로(21)에 있어서, 전환 스위치(33a) 및 저항기(34a)는 자동 연결기(12－1)측으로부터 보아, 이 순서로 전송선(17a)에 직렬로 삽입된다. 동일하게, 전환 스위치(33b) 및 저항기(34b)는 자동 연결기(12－1)로부터 보아, 이 순서로 전송선(17b)에 직렬로 삽입된다. 전환 스위치(33a, 33b)는 전환 접점(u1, u2)을 갖고, 제어부(22) 또는 상위의 제어 장치 등에 의해 제어되는 1 회로 2 접점의 스위치이다. 전환 스위치(33a)의 전환 접점(u1)은 전류원(32)의 정극측(전류가 유출하는 측)의 단자에 접속되고, 전환 접점(u2)은 자동 연결기(12－1)측의 전송선(17a)에 접속되고, 전환 스위치(33b)의 전환 접점(u1)은 직류 전압원(31)의 부극측의 단자에 접속되고, 전환 접점(u2)은 자동 연결기(12－1)측의 전송선(17b)에 접속된다. 저항기(34a)의 일단은 전환 스위치(33a)의 기점 b에 접속되고, 타단은 자동 연결기(12－1)와는 반대측에 있는 전송선(17a)에 접속되고, 저항기(34b)의 일단은 전환 스위치(33b)의 기점 b에 접속되고, 타단은 자동 연결기(12－1)와는 반대측에 있는 전송선(17b)에 접속된다.

상기와 같은 접속에 의해, 열차 내에는 열차단 검지 스위치, 각 차량의 TCR 회로에 있어서 전환 스위치 및 저항기, 그리고 이들의 회로 요소 사이를 접속하는 전송선에 의해 복수의 루프 회로를 구성할 수 있다. 통상은 도 3에 나타내는 바와 같이 전 차량을 포함하는 1개의 루프가 구성된다.

또한, 도 2의 구성에서, 직류 전압원(31) 및 전류원(32)은 직류 전압원(31)의 정극측과 전류원(32)의 부극측(전류가 유입되는 측)을 접속하는 구성예를 나타내고 있으나, 이 순서를 반대로 해도 상관없다. 즉, 전류원(32)의 정극측과 직류 전압원(31)의 부극측을 접속함과 아울러, 직류 전압원(31)의 정극측을 전환 스위치(33a)의 전환 접점(u1)에 접속하고, 전류원(32)의 부극측을 전환 스위치(33b)의 전환 접점(u1)에 접속해도 된다.

또, 전압 검출기(35(35－1, 35－2))는 저항기(34a)의 일단과 저항기(34b)의 일단 사이의 전압(제1 계측 전압：V1), 및 저항기(34a)의 타단과 저항기(34b)의 타단 사이의 전압(제2 계측 전압：V2)을 각각 계측하기 위해, 이들의 단자 사이에 접속된다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, A－Car에 있어서 TCR 회로(21－1)와 B－Car에 있어서 TCR 회로(21－2)에서는 그 회로 구성이 트위스트 페어 케이블의 부분에 직교하는 축을 중심축으로 하여 선대칭형으로 구성되어 있다. 이 때문에, TCR 회로(21－1)의 전압 검출기(35－1)가 측정한 제2 계측 전압(V2)과, TCR 회로(21－2)의 전압 검출기(35－2)가 측정한 제2 계측 전압(V2)에서는 계측 오차를 제외하고 항상 동등한 값을 나타내게 된다. 또한, 이들의 계측 전압(V1, V2)은 열차의 편성을 인식하기 위해 정보로서 이용되지만, 그 원리의 상세에 대해서는 후술한다.

(편성 인식의 원리)

다음으로, TCR 회로를 이용한 편성 인식의 원리에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 3은 편성 인식의 원리를 설명하기 위한 열차 편성의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3에 나타내는 TCR 회로에서는 도 2와 달리, 전송로에 삽입되는 저항을 일방만으로 하고 있으나, 원리적으로는 동일하다. 예를 들어 도 2의 구성에서는 저항기(34－1) 및 저항기(34－2)의 저항값을 각각 25Ω로 하고 있으나, 이것과 동등한 구성으로 하기 위해서는 예를 들어 도 3의 구성에 있어서 R=50Ω로 하면 된다.

또, 도 3에 나타내는 예에서는 7개의 차량군(Married＿pair＿＃1 ~ Married＿pair＿＃7)이 연결된 14량 편성의 열차가 편성되어 있으나, Married＿pair＿＃1, ＃2, ＃4, ＃7과, Married＿pair＿＃3, ＃5, ＃6에서는 차량군의 방향이 반대로 되어 연결되어 있다. 예를 들어 Married＿pair＿＃2와 Married＿pair＿＃3 사이에서는 A－Car, B－Car의 순서가 역전되어 있고, 각각의 B－Car끼리가 맞대어진 형태로 연결되어 있다. 반대로, Married＿pair＿＃6과 Married＿pair＿＃7 사이에서는 각각의 A－Car끼리가 맞대어진 형태로 연결되어 있다. 그렇지만 본 실시 형태에 관한 TCR 회로는 이와 같은 형태로 연결된 경우라도 열차 편성 상태를 문제없이 인식할 수 있다.

다음으로, 각 차량에 있어서 열차단 검지 스위치 상태 및 전류원의 접속 상태에 대해 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, Married＿pair＿＃1의 A－Car 및 Married＿pair＿＃7의 B－Car의 열차단 검지 스위치는 닫혀져 있는데 반해, 이들 이외의 열차단 검지 스위치는 열려져 있다. 또한, Married＿pair＿＃1의 A－Car의 열차단 검지 스위치는 도시되어 있지 않으나, 이는 Married＿pair＿＃1의 A－Car가, 예를 들어 운전차로서 설정되어 있기 때문이고, 또한 회로 구성적으로 말하면, 전환 스위치(33a, 33a)에 의해 직류 전압원(31) 및 전류원(32)이 전송로에 접속되어 있기 때문이다. 예를 들어 도 2에 있어서, 직류 전압원(31) 및 전류원(32)을 전송선(17a, 17b)에 접속하기 위해서는 전환 스위치(33a, 33b)를 각각 전환 접점(u1)측으로 제어할 필요가 있다. 이 때, 열차단 검지 스위치(41－1)는 전환 스위치(33a, 33b)에 의해 전환 스위치(33a, 33b)로부터 오른쪽부의 전송선(17a, 17b)과 분리된다. 따라서, 직류 전압원 및 전류원이 전송선 사이에 접속되어 있는 차량에서, 열차단 검지 스위치 상태는 회로 동작에는 전혀 영향을 미치지 않는다. 이와 같이 하여, 열차 편성을 인식하는 처리를 행하는 경우의 각 차량에 있어서는 양단 차량의 열차단 검지 스위치가 닫혀지는 한편, 양단 차량 이외의 열차단 검지 스위치는 열려지며, 또한 양단 차량 중 어느 하나의 직류 전압원 및 전류원이 전송선 사이에 접속되어 있는 상태로 제어된다.

도 4는 도 3에 나타내는 열차 편성에 있어서 계측 전압 및 인식 결과의 일례를 나타내는 도표이다. 도 4에 있어서, 제1 계측 전압 V1, 제2 계측 전압 V2는 전압 검출기에 의해 계측된 전압의 각 절대값을 나타냄과 아울러, 상자 문자로 나타낸 수치는 그들의 계측 전압 중 절대값이 큰 쪽의 전압값을 나타내고 있다. 또한, 이 때의 직류 전압값 V, 전류값 IO, 각 저항값 R은 각각 V=48VDC, IO=50mA, R=25Ω이다.

도 3에 있어서, 회로 상에는 IO=50mA의 전류가 흐르므로, 저항기 하나분의 전압 강하는 IO×R=0.05A×25Ω=1.25V로 된다. 따라서, 예를 들어 Married＿pair＿＃7의 B－Car에서는 V1=0V, V2=1.25V로 된다. 이하, 저항기가 하나 증가할 때마다 전압 강하분만큼 전압이 상승하므로, 예를 들어 Married＿pair＿＃7의 A－Car에서는 V1=2.5V로 되어, 이하 도 4에 나타내는 계측 결과가 얻어진다.

한편, 도 4의 가장 오른쪽의 표 내에 기재되어 있는 수치는 상자 문자의 값을 전압 강하분으로 나눗셈한 것이다. 예를 들어 Married＿pair＿＃5의 A－Car에서는 6.25／1.25=5라고 하는 수치가 얻어지고, 또한 예를 들어 Married＿pair＿＃2의 B－Car에서는 13.75／1.25=11이라고 하는 수치가 얻어진다. 또한, 이 수치를 관찰하면, 열차의 최후미인 Married＿pair＿＃7의 B－Car로부터 센 번호로 되어 있다. 따라서, 전압 검출기가 계측한 제1 계측 전압 V1, 제2 계측 전압 V2의 각 절대값 중 큰 쪽의 값을 소정값(직류 전압원, 전류원 및 회로의 저항값으로 정해지는 값)으로 나눗셈함으로써 열차 편성의 인식이 가능하게 된다.

(편성 인식의 동작)

다음으로, 편성 인식의 동작에 대해 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 도 5는 편성 인식의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 6량으로 편성된 열차 편성을 일례로서 나타내고 있다. 또한, 이하의 설명에서는 직류 전압원(31) 및 전류원(32)을 합하여 「정전류 전원」이라 호칭한다.

우선, 정전류 전원을 기동(전송선에 접속)하는 기준 차량을 결정한다. 이 처리에서, 예를 들어 차량이 연결되어 있지 않은 상태에서는 닫히고, 차량이 연결되어 있는 상태에서는 열리도록 동작하는 열차단 검지 스위치 상태의 정보를 이용함으로써, 차량 No.uuuu 및 차량 No.zzzz가 열차의 엔드인 것이 인식된다. 또한, 이들 차량 중 어느 하나를 기준 차량으로서 결정하나, 그 결정 방법은 어떤 방법이어도 되며, 예를 들어 차량 번호가 작은 차량을 기준 차량으로서 결정하는 것으로 해도 좋다(이상, 단계 11).

다음으로, 차량 No.uuuu를 기준으로 하여, 정전류 전원을 기동함과 아울러, 각 차량에 있어서 제1 계측 전압 V1 및 제2 계측 전압 V2를 계측한다(단계 12). 그리고, 단계 12에서 계측된 제1 계측 전압 V1 및 제2 계측 전압 V2 중, 큰 쪽의 값을 소정값(1 차량당의 전압 강하)으로 나눗셈함으로써, 각 차량이 열차의 엔드로부터 몇 량째에 위치하는지를 인식한다(이상, 단계 13).

(고장시의 동작)

그런데 상술한 내용은 모두 정상시의 동작이었다. 한편, 회로나 각 스위치 등이 고장난 경우, 또는 회로가 단선된 경우에, 이들의 고장 또는 이상이 1개소에서 일어난 경우(이하 「단일 고장」이라 함)라도, 편성 인식의 기능이 백업되는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치에서는 이와 같은 단일 고장에 견딜 수 있는 내고장성(耐故障性)을 갖고 있다. 또한, 이하의 설명에서는 고장 또는 이상으로 상정되는 사상으로서, 예를 들어 다음의 5 항목을 선정하고, 이들의 항목에 대한 설명을 행한다.

(1) 자동 연결기에서의 도통 불량

(2) 열차단 검지 스위치에서의 도통 불량

(3) 정전류 전원의 고장

(4) 전압 계측기의 고장

(5) TCR 회로의 단선

(고장시 동작-자동 연결기에서의 도통 불량)

도 6은 자동 연결기가 도통 불량인 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다. 도 6에서는 Married＿pair＿＃2와 Married＿pair＿＃3 사이의 자동 연결기의 도통 불량을 일례로서 나타내고 있다. 이 경우, 차량 No.xxxx와 차량 No.yyyy 사이의 전기적 접속이 취해져 있지 않으며, 또한 정전류 전원과 도통 불량 개소 사이의 스위치가 모두 오픈으로 되어 있으므로, 전송선에는 전류가 흐르지 않는다. 그 결과, 제1 계측 전압 V1 및 제2 계측 전압 V2가 48V인 그룹(그룹 A)과 0V인 그룹(그룹 B)이 존재하는 것이 인식된다. 따라서, 이 단계에 있어서, 그룹 A와 그룹 B 경계부에서 어떤 고장이 생기고 있다고 판단할 수 있다.

따라서, 이들의 그룹 A, B마다, 정전류 전원을 기동하는 차량을 순차적으로 전환함으로써, 각 그룹에서의 차량의 위치를 검지하기 위한 처리 수순을 행한다. 또한, 이 처리에 대해서는 도 7a ~ 도 7c를 참조하여 설명한다.

＜그룹 A 내의 위치 인식＞

도 7a에 있어서, 우선 차량 No.uuuu에 인접하는 차량 No.vvvv의 정전류 전원이 기동되고, 그 때의 계측 전압이 기록된다(단계 21). 또한, 이 때 차량 No.uuuu의 정전류 전원을 기동하지 않는 것은 물론이다. 또, 이하의 처리에서도 동일하고, 그룹 내에 있어서 기동되는 정전류 전원은 하나이다.

이하, 순차적으로 차량 No.wwww의 정전류 전원 및 차량 No.xxxx의 정전류 전원이 차례로 기동된다(단계 22, 23). 또한, 이 예에서는 차량 No.xxxx의 정전류 전원이 기동되었을 때, 언더라인을 붙인 계측 전압에 의해, 그룹 A 내 4량의 차량 위치가 인식되고 있다.

＜그룹 B 내의 위치 인식＞

그룹 B에 대해서도 동일하고, 그룹 B를 구성하는 모든 차량의 위치가 인식될 때까지, 각 차량에 순차적으로 정전류 전원의 기동 지령이 출력된다. 이 예에서는 도 7b에 나타내는 바와 같이, 차량 No.yyyy, 차량 No.zzzz의 순으로 정전류 전원이 기동됨과 아울러, 그 때의 계측 전압이 기록되고(단계 24, 25), 언더라인을 붙인 계측 전압에 의해, 그룹 B 내 2량의 차량 위치가 인식되고 있다. 또한, 이 예에서는 도통 불량 개소에 가장 가까운 차량 No.yyyy로부터 순차적으로 정전류 전원의 기동 지령을 출력하고 있으나, 도통 불량 개소에 가장 먼 차량 No.zzzz로부터 순차적으로 정전류 전원의 기동 지령을 출력해도 된다.

＜전체의 편성 인식＞

도 7c은 도 7a과 도 7b의 결과를 나타낸 것이다. 단계 26에서 전체의 편성이 인식되고, 단계 27에 있어서 열차 편성이 인식된다. 또한, 단계 26에서는 각 그룹에 있어서 정전류 전원의 기동 위치의 반대측에 위치하는 차량으로부터 1, 2,ㆍㆍㆍ의 순으로 번호가 부여되므로, 계측시에 기동되고 있는 정전류 전원의 위치에 기초하여 번호를 정리함으로써 전체의 편성이 인식된다.

(고장시 동작-열차단 검지 스위치에서의 도통 불량)

도 8은 열차단 검지 스위치가 도통 불량인 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다. 도 8에서는 Married＿pair＿＃3의 열차단 검지 스위치가 도통 불량인 경우를 일례로서 나타내고 있다. 이 경우, 정전류 전원과 도통 불량인 열차단 검지 스위치 사이의 모든 스위치가 오픈으로 되므로, 전송선에는 전류가 흐르지 않는다. 그 결과, 모든 계측 전압이 48V로 되고, 자동 연결기에서 도통 불량의 경우에 있어서 그룹 A만이 존재하고, 그룹 B가 존재하지 않는 경우와 동일한 상태로 된다. 따라서, 자동 연결에서 도통 불량의 경우와 동일한 수법에 의해 열차 편성의 인식이 가능하게 된다.

(고장시 동작-정전류 전원의 고장)

도 9는 정전류 전원이 고장난 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다. 도 9에서는 편성 인식의 기준이 되는 차량 No.uuuu의 정전류 전원이 고장난 경우를 일례로서 나타내고 있다. 이 경우, TCR 회로는 무전원으로 되어 전송선에는 전류가 흐르지 않고, 또한 전압도 인가되지 않으므로, 모든 계측 전압이 0V로 된다. 따라서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 차량 No.uuuu 대신에, 열차의 반대측의 엔드에 있는 차량 No.zzzz의 정전류 전원을 기동한다. 이 상태는 도 5에 나타낸 정상시의 상태와 동일하고, 상술한 정상시의 순서에 기초하여 열차 편성의 인식이 가능하게 된다. 또한, 열차의 엔드 이외의 차량의 정전류 전원이 고장난 경우라도, 열차의 엔드에 위치하는 차량의 정전류 전원이 정상인 한, 정상시의 계측 동작이 가능하게 된다.

(고장시 동작-전압 계측기의 고장)

도 11은 전압 계측기가 고장나서 일부의 차량에서 계측 불능으로 된 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다. 도 11에서는 예를 들어 중간 차량의 하나인 차량 No.wwww의 전압 계측기가 고장난 경우를 일례로서 나타내고 있다. 이 경우, 전압 계측기가 고장난 차량 No.wwww에 대해서는 계측 정보를 갖지 않기 때문에, 자신의 정보로부터 자기 위치를 결정할 수 없으나, 다른 차량의 위치가 분명해지면, 소거법(消去法)에 의해 결정할 수 있다. 즉, 전압 계측기가 고장난 차량에 대해서는 다른 차량의 위치 이외의 나머지 위치로 함으로써 결정하는 것이 가능하게 된다.

(고장시 동작-TCR 회로의 단선)

도 12는 TCR 회로에 단선이 생긴 경우의 회로 상태를 나타내는 도면이다. 도 12에서는 예를 들어 Married＿pair＿＃2의 차량 No.wwww와 차량 No.xxxx 사이의 단선에 의한 도통 불량을 일례로서 나타내고 있다. 이 경우, 도 6에 나타낸 자동 연결기가 도통 불량인 경우와 동일한 상황이 되어, 제1 계측 전압 V1 및 제2 계측 전압 V2가 48V인 그룹(그룹 A)과 0V인 그룹(그룹 B)으로 구분할 수 있다.

도 13은 TCR 회로에 단선이 생긴 경우의 계측 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 13에 있어서, 그룹 A에서는 차량 No.wwww의 정전류 전원을 기동함으로써, 차량 No.uuuu 및 차량 No.vvvv의 편성을 인식할 수 있다. 한편, 그룹 B에서는 차량 No.yyyy의 정전류 전원을 기동함으로써, 차량 No.yyyy 및 차량 No.zzzz의 편성을 인식하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 단선 개소의 양측에 위치하는 차량 No.wwww 및 차량 No.xxxx에 대해서는 자신의 정보로부터 자기 위치를 결정할 수 없으나, 전압 계측기의 고장시와 동일하게, 다른 차량의 위치 정보로부터 결정하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치에 의하면, 열차의 차량 구성이나 차량 번호에 규칙성이 없는 경우라도, 각 차량의 위치(선두로부터 몇 번째에 있는지의 물리적 위치)의 식별이 가능하게 됨과 아울러, 장치의 고장의 유무에 영향을 받지 않고, 정상적으로 응답하는 차량의 위치의 식별이 가능하게 된다. 또한, 장치의 고장이 단일 고장인 경우에는 정상적으로 응답하는 차량의 위치 정보를 이용하여 정상적으로 응답하지 않는 차량의 위치를 추정하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치에 의하면, 고장이나 이상의 발생이 몇 량째에 있는지 등의 열차 편성 정보를 열차의 승무원에게 정확하고 높은 신뢰성으로 제공하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 실시 형태에 관한 열차 편성 인식 시스템 및 열차 편성 인식 장치에 의하면, TCR 회로 전체를 2 중계(重系) 구성으로 할 필요가 없으므로, 큰 비용을 들이지 않고 자동 연결기 사이의 도통 불량, 열차단 검지 스위치의 도통 불량, 정전류 전원의 고장, 전압 계측기의 고장, TCR 회로의 단선 등의 주요한 장해에 대응할 수 있는 능력을 구비시킬 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는 TCR 회로에 일정한 전류를 흘리는 전원으로서 정전류 전원을 이용하고 있으므로, 자동 연결기의 접촉면에 대해 열차의 차량 수에 관계없이 일정한 전류를 공급할 수 있다. 이 때문에, 자동 연결기의 접촉면을 안정 및 양호한 접촉 상태로 유지하는 것이 가능하게 됨과 아울러, 열차의 차량 수에 관계없이 대략 일정한 전류를 안정적이며 또한 계속적으로 공급하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 TCR 회로에 일정한 전류를 흘리는 전원을 정전류 전원으로서 구성하고 있으나, 정전류 전원이 아니라도 정전압원 등의 다른 종류의 전원이어도 된다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 철도 차량용 통신 장치는 차량 구성이나 차량 번호의 규칙성을 활용하는 일 없이 열차 편성의 자동 인식을 가능하게 하는 발명으로서 유용하다.

10ㆍㆍㆍ열차
11ㆍㆍㆍ차량군
12ㆍㆍㆍ자동 연결기
17, 17a, 17bㆍㆍㆍ전송선
20ㆍㆍㆍ열차 편성 인식 장치
21ㆍㆍㆍTCR 회로
22ㆍㆍㆍ제어부
31ㆍㆍㆍ직류 전압원
32ㆍㆍㆍ전류원
33, 33a, 33bㆍㆍㆍ스위치
34, 34a, 34bㆍㆍㆍ저항
35ㆍㆍㆍ전압 검출기
41ㆍㆍㆍ열차단 검지 스위치

Claims

단일 차량 또는 복수의 차량인 차량군(車兩群)을 단위로 하여 복수의 차량이 연결되어 구성되는 열차의 편성을 인식하는 열차 편성 인식 시스템에 있어서,
상기 차량군의 양 단부(端部)에 구비되어, 그 단부에 다른 상기 차량군이 연결되어 있을 때에는 접점이 열리고, 그 단부에 다른 상기 차량군이 연결되어 있지 않을 때에는 접점이 닫히는 열차단(列車端) 검지 스위치와,
상기 열차 내에 가설되는 한 쌍의 전송선으로서, 상기 차량군의 양 단부에 있어서, 일방의 전송선에 상기 열차단 검지 스위치의 일단이 접속되고, 또한 다른 일방의 전송선에 상기 열차단 검지 스위치의 다른 일단이 접속되는 한 쌍의 전송선과,
차량마다 구비되어, 열차의 편성을 인식하는 열차 편성 인식 장치를 구비하고,
열차 내에 있어서 하나의 상기 열차 편성 인식 장치가 다른 열차 편성 인식 장치를 제어하고,
상기 열차 편성 인식 장치는
직류를 출력하는 전원과,
상기 한 쌍의 전송선 각각에 삽입되어 상기 한 쌍의 전송선 사이에 상기 전원을 삽입하고 또한 상기 한 쌍의 전송선을 분단하는 것과, 상기 전원을 삽입하지 않는 것을 전환하는 제1 및 제2 전환 스위치와,
상기 한 쌍의 전송선 중 적어도 일방에 삽입된 저항기와,
상기 저항기의 양단에 있어서 상기 한 쌍의 전송선 사이의 전압을 각각 계측하는 전압 검출기와,
상기 전압 검출기가 계측한 전압이 입력되어 열차의 편성을 인식하고, 상기 한 쌍의 전송선 사이에 삽입되는 상기 전원을 열차 내의 1개소(箇所)로 하도록 상기 제1 및 제2 전환 스위치 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 열차단 검지 스위치가 닫혀 있는 어느 차량에 있어서, 상기 전원을 상기 한 쌍의 전송선 사이에 삽입하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 각 차량의 전압 검출기가 계측한 계측 전압값으로부터 어떤 이상을 검출한 경우에, 상기 전원을 삽입하는 개소를 변경하는 것을 반복하고, 각 경우에서 얻어진 상기 전압 검출기가 계측한 전압에 의해 열차의 편성을 인식하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 전원은 정전류 전원인 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 전송선은 상기 각 차량군 사이를 연결하는 자동 연결기를 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 열차단 검지 스위치는 상기 자동 연결기와 연동하여 동작하는 메커니컬한 스위치인 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 열차를 구성하는 모든 차량의 계측 전압값이 영인 경우, 전원이 기동되고 있던 차량군과는 반대의 단부에 위치하는 차량군 중, 단부에 다른 차량군의 차량이 연결되어 있지 않은 차량측의 전원을 기동하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 상기 각 차량의 전압 검출기가 계측한 계측 전압값을 비교하여 고장 개소를 특정함과 아울러, 상기 계측 전압값에 의한 비교 결과 및 이 특정된 고장 개소의 정보에 기초하여, 상기 자동 연결기의 도통 불량, 상기 열차단 검지 스위치에서의 도통 불량, 상기 전원의 고장, 상기 전압 계측기의 고장, 및 상기 전송선의 단선 중 어느 하나의 고장 원인을 특정하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 시스템.
단일 차량 또는 복수의 차량인 차량군을 단위로 하여 복수의 차량이 연결되어 구성되는 열차의 편성을 인식하고, 상기 차량군의 양 단부에는 그 단부에 다른 상기 차량군이 연결되어 있을 때에는 접점이 열리고, 그 단부에 다른 상기 차량군이 연결되어 있지 않을 때에는 접점이 닫히는 열차단 검지 스위치를 구비하는 열차 편성 인식 시스템으로서, 상기 차량마다 구비되는 열차 편성 인식 장치에 있어서,
직류를 출력하는 전원과,
상기 열차 내에 가설되는 한 쌍의 전송로로서, 상기 차량군의 양 단부에 있어서, 일방의 전송선에 상기 열차단 검지 스위치의 일단이 접속되고 또한 다른 일방의 전송선에 상기 열차단 검지 스위치의 다른 일단이 접속되는 한 쌍의 전송로의 각각에 삽입되어 상기 한 쌍의 전송선 사이에 상기 전원을 삽입하고, 또한 상기 한 쌍의 전송선을 분단하는 것과, 상기 전원을 삽입하지 않는 것을 전환하는 제1 및 제2 전환 스위치와,
상기 한 쌍의 전송선 중 적어도 일방에 삽입된 저항기와,
상기 저항기의 양단에 있어서 상기 한 쌍의 전송선 사이의 전압을 각각 계측하는 전압 검출기와,
상기 전압 검출기가 계측한 전압이 입력되어 열차의 편성을 인식하고, 상기 한 쌍의 전송선 사이에 삽입되는 상기 전원을 열차 내의 1개소로 하도록 상기 제1 및 제2 전환 스위치 제어하는 제어부를 구비하고,
이 열차 편성 인식 장치는 열차 내에 있어서 하나가 다른 것을 제어하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제어부는 상기 열차단 검지 스위치가 닫혀 있는 어느 차량에 있어서, 상기 전원을 상기 한 쌍의 전송선 사이에 삽입하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제어부는 상기 각 차량의 전압 검출기가 계측한 계측 전압값으로부터 어떤 이상을 검출한 경우에, 상기 전원을 삽입하는 개소를 변경하는 것을 반복하고, 각 경우에서 얻어진 상기 전압 검출기가 계측한 전압에 의해 열차의 편성을 인식하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 전원은 정전류 전원인 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 한 쌍의 전송선은 상기 각 차량군 사이를 연결하는 자동 연결기를 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 열차단 검지 스위치는 상기 자동 연결기와 연동하여 동작하는 메커니컬한 스위치인 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 열차를 구성하는 모든 차량의 계측 전압값이 영인 경우, 전원이 기동되고 있던 차량군과는 반대의 단부에 위치하는 차량군 중, 단부에 다른 소령군의 차량이 연결되어 있지 않은 차량측의 전원을 기동하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 제어부는 상기 각 차량의 전압 검출기가 계측한 계측 전압값을 비교하여 고장 개소를 특정함과 아울러, 상기 계측 전압값에 의한 비교 결과 및 이 특정된 고장 개소의 정보에 기초하여, 상기 자동 연결기의 도통 불량, 상기 열차단 검지 스위치에서의 도통 불량, 상기 전원의 고장, 상기 전압 계측기의 고장, 및 상기 전송선의 단선 중 어느 하나의 고장 원인을 특정하는 것을 특징으로 하는 열차 편성 인식 장치.