KR20100125755A

KR20100125755A - Ａｆ궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로

Info

Publication number: KR20100125755A
Application number: KR1020090044603A
Authority: KR
Inventors: 정경장
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2010-12-01
Also published as: KR101077762B1

Abstract

본 발명은 열차자동제어장치(ATC)의 지상설비에 속하는 AF(Audio Frequency)궤도회로장치에서 수신 전류를 감지하는 AF궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은 철로를 통해 입력된 AF관련 교류신호가 1차 코일로 인가되어 자장이 유기되고, 유기된 자장이 코어를 통해 2차 코일로 전달되는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 2차 코일을 통해 유입된 전압을 증폭 및 반파 정류하는 반파정류부와, 상기 반파정류부에서 출력된 반파정류 신호를 충전하여 DC전압으로 변환하는 평활부, 및 상기 평활부로부터 출력되는 DC전압을 제공받고, DC전압에 상응하는 디지털신호를 생성하여 제어부로 출력하는 아날로그디지털컨버터를 포함한다.

열차, AF궤도회로, 철로, 수신기, 전류

Description

ＡＦ궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로{CIRCUIT FOR DETECTING RECEIVED ELECTRIC CURRENT IN AF TRACK CIRCUIT}

본 발명은 열차자동제어장치(ATC)의 지상설비에 속하는 AF(Audio Frequency)궤도회로장치에서 수신 전류를 감지하는 AF궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로에 관한 것이다.

열차의 신호보안설비에는, 크게 철로가 있는 현장에 위치하여 직접 열차의 안전운행을 지원하는 현장신호보안장치와, 열차를 안전하게 운행하기 위한 열차자동정지장치(Automatic Train Stop; ATS) 및 열차자동제어장치(Automatic Train Control; ATC), 그리고 각 현장에 일어나는 모든 열차의 움직임을 통제하고 관리하는 열차운행종합제어장치 등이 있다.

현장신호보안장치는 연동장치, 궤도회로장치, 자동폐색장치, 전원장치, 신호기장치, 전철기장치 등으로 이루어진다.

AF궤도회로장치(Audio Frequency Traffic Circuit)는 상기 궤도회로장치의 일종으로서 철로상의 열차를 검지하는 기능을 수행한다.

또한, 열차자동제어장치(ATC)는 차상장치와 지상장치로 구분할 수 있으며, AF궤도회로장치는 상기 지상장치에 속하는 장치이다.

열차자동제어장치(ATC)는 열차운행에 지장을 주는 궤도의 지장물, 전방에 운행되는 차량 등으로부터 열차를 보호하며, 기관사의 부주의나 착오에도 불구하고 열차를 안전하게 감속 또는 정지하게 함으로서 열차의 중대한 사고를 미연에 방지하는 장치로서, 철로로부터 송신된 운전정보를 수신ㅇ해독하여 직접 열차의 운행속도를 제어하는 장치이다.

따라서, AF궤도회로장치에서는 지상의 열차운행조건을 검토하여 열차의 운행에 지장이 없을 때 지상(장치)에서 차상(장치)으로 열차의 운행에 필요한 운전지령신호를 전송하는 기능을 수행하게 된다.

상기 AF궤도회로장치는 AF(Audio Frequency) 신호인 가청주파수(16Hz~20K㎐)를 사용하는 것으로, 단순한 열차 검지 기능뿐만 아니라 전방 열차와의 운행간격, 해당 열차의 지시 속도, 차량 운행 정보를 기관사에게 전달하여 제동 장치에 직접 연결하여 신호를 무시하고 진입하는 열차를 자동으로 정지하여 열차안전운행을 확보한다.

이와 같은 AF궤도회로장치는 양쪽철로를 도체로 이용하여 전기적 회로를 구성시킴으로서 열차의 유무를 접지하는 회로로서 신호전류에 1KHz부근의 가청주파수를 변조기로 변조하여 송신하고, 수신쪽에서 변조된 주파수중 선택 증폭기로 해당주파수를 증폭 정류하여 궤도계전기를 동작시키는 장치이다.

AF궤도회로장치는 AF신호를 사용하여 열차를 검지하는 장치로, 크게 전기적으로 철로를 분리시키는 송신기와 송신측 및 수신측 튜닝유닛, 수신기 그리고 궤도계전기 등을 포함하여 구성되어 진다.

궤도는 튜닝유닛 간에 하나의 궤도가 되면 해당 궤도구간에 열차가 진입하면 송신기에서 출력되는 AF신호가 열차의 차륜에 의해서 수신기까지 전송되지 않음으로 궤도계전기가 낙하된다.

열차가 해당 구간을 벗어나면 송신기에서 전송되는 AF신호가 수신기에 전송 되고 수신기는 해당 주파수를 검지하면 궤도계전기를 여자시키게 된다.

이때, 수신기에는 도 1과 같은 수신 AF신호의 전류량을 검출하는 회로가 있어 회로에 어느 정도의 전류가 흐르는지를 체크할 수가 있다.

종래기술에 의한 수신기의 수신신호 검지 회로는 션트저항(Rs; Shunt Resistor)과 차동증폭기(Amp)를 이용하여 회로에 흐르는 전류량을 검출하게 된다.

도시된 바와 같이 션트저항(Rs)의 양단에 걸리는 전압은 차동증폭기(Amp)로 입력되되, 차동증폭기(Amp)는 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 증폭비에 의하여 입력신호를 증폭한다. 증폭된 교류전압은 제1 커패시터(C1)에 의해 DC전압으로 평활되어 후단의 아날로그디지털컨버터(ADC)로 입력됨에 따라 제어부가 션트저항의 값을 읽을 수 있도록 한다.

이와 같이 션트저항을 이용하여 전류를 측정하는 방식은 간단한 감지 방식이지만, 만일 외부로부터 고전압이나 써지(surge) 등이 유입될 경우 이를 차단시킬 수가 없다. 이에 따라 외부로부터 인가된 고전압이나 써지가 로직부 전체에 유입되 어 전자소자가 파손되는 결과를 초래하게 된다.

본 발명은 AF궤도회로장치에서 수신 전류량을 감지하는 수신신호 검지 회로를 현장에서 유입되는 고전압과 써지에 대한 내성을 강화시켜 검지 회로의 신뢰성을 확보할 수 있는 AF궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 AF궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로는, 철로를 통해 입력된 AF관련 교류신호가 1차 코일로 인가되어 자장이 유기되고, 유기된 자장이 코어를 통해 2차 코일로 전달되는 트랜스포머; 상기 트랜스포머의 2차 코일을 통해 유입된 전압을 증폭 및 반파 정류하는 반파정류부; 상기 반파정류부에서 출력된 반파정류 신호를 충전하여 DC전압으로 변환하는 평활부; 및 상기 평활부로부터 출력되는 DC전압을 제공받고, DC전압에 상응하는 디지털신호를 생성하여 제어부로 출력하는 아날로그디지털컨버터;를 포함한다.

구체적으로, 상기 트랜스포머는 1차 및 2차 코일의 권선비가 1:100 정도로 승압형인 것을 특징으로 한다.

상기 반파정류부는, 상기 트랜스포머의 2차 코일과 접속되되 2차 코일을 통 해 유입된 유기전압을 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기의 반전단자와 증폭기의 출력노드 사이에 연결되는 제1 다이오드; 상기 증폭기의 반전단자와 제2 노드 사이에 연결되는 저항; 및 상기 증폭기의 출력노드와 제2 노드 사이에 연결되어 증폭기를 통해 출력되는 전압을 반파 정류하는 제2 다이오드;를 포함하며, 상기 평활부는 제2 노드와 저전위 사이에 연결된 커패시터인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 철로의 열차검지장치인 AF궤도회로에서 션트(SHUNT) 저항을 사용하여 현장의 전류량을 측정하는 방식에서 트랜스를 사용하는 방식으로 바꿈에 따라 현장에서 들어오는 고전압과 써지에 대한 내력을 보다 더 강화시킬 수 있다. 이로 인해 기존의 AF궤도회로에서 션트저항 대신 트랜스를 이용하여 전류를 검지함으로써, 현장으로부터 인입되는 고전압과 써지 등으로부터 로직부의 회로를 보호할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 일반적인 AF궤도회로장치를 나타낸 도면으로서, AF궤도회로장치(100)는 송신기(110)와 튜닝유닛(130, 150), 수신기(170) 및 궤도계전기(190) 등을 포함하여 이루어져 있다.

상기 송신기(110)는 특정 궤도회로에 필요한 열차검지 주파수, 예컨대 AF(Audio Frequency)신호를 발생시키는 역할을 수행한다.

튜닝유닛(130, 150)은 완전히 독립된 2개조(송신측, 수신측)의 회로로 구성되어 전기적으로 복수의 철로를 상호 분리시킴과 아울러 철로와 연결된 임피던스본드 사이에 설치된 케이블의 정전용량을 보상하여 신호의 전달특성을 개선하는 기능을 수행한다.

상기 수신기(170)는 수신검지회로부(171)와 수신제어부(173) 및 수신동기정류부(175)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 수신검지회로부(171)는 수신측 튜닝유닛(150)을 통해 수신된 열차검지 주파수인 AF신호의 전류량을 검출하도록 구성되어 있다.

수신제어부(173)는 수신된 열차검지 주파수를 동조, 증폭 및 복조하여 수신된 크기에 비례한 레벨의 구형파를 재생하여 수신동기정류부로 보낸다.

수신동기정류부(175)는 수신 입력된 신호와 송신된 지시속도 코드주파수 간의 비교에 의하여 이를 동기 정류한다. 상기 정류된 직류출력은 궤도계전기(190)로 출력되어 궤도계전기(190)를 여자시켜서 궤도회로의 비점유 상태 등이 표시되도록 한다. 즉, 궤도계전기(190)는 수신된 데이터에 따라 외부에 열차의 궤도점유 상태를 표시하게 된다.

상기 송신기(110)와 수신기(170)는 전원모듈로부터 DC 24V를 제공받아 동작된다.

상기에서 열차가 궤도회로를 점유하지 않았을 때 열차검지 주파수는 임피던 스 본드가 있는 궤도회로 경계지점에서 인접 궤도 송신주파수와 함께 인가되어 수신측 튜닝유닛(150)을 통과하여 수신기(170)로 인가된다.

상기와 같이 구성된 AF궤도회로장치(100)는 각 구성부의 역할에 의해서 하나의 연속된 동작을 한다.

AF궤도회로장치에서 송신기(110)는 단일계로 구성하고 수신기(171-0)는 2중계로 구성하여 사용할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 수신기의 수신검지회로부를 나타낸 회로도로서, 수신검지회로부(171)는 트랜스포머(171-1)와 반파정류부(171-3), 평활부(171-5) 및 아날로그디지털컨버터(171-7) 등을 포함하여 이루어져 있다.

상기 트랜스포머(171-1)는 1차 코일과 2차 코일로 이루어져 있는 데, 철로를 통해 입력된 AF관련 교류신호가 1차 코일로 인가되어 자장이 유기되고, 유기된 자장이 코어를 통해 2차 코일로 전달된다. 즉, 상기 1차 코일은 수신측 튜닝유닛(150)의 출력단과 접속되어 AF신호가 인가되고, 2차 코일의 일측은 증폭기(Amp)의 반전단자(-)와 접속되고 2차 코일의 타측은 증폭기(Amp)의 비반전단자(+)와 접속된다.

상기 트랜스포머(171-1)는 승압형 트랜스로 1차 및 2차 코일의 권선비가 1:100 정도가 될 수 있다. 여기에서 본 발명은 션트저항을 사용하여 측정하는 기존 방식에서 트랜스포머(171-1)를 사용하는 방식으로 변경함에 따라 현장에서 들어오는 고전압과 써지에 대한 내력을 보다 더 강화시킬 수 있다.

반파정류부(171-3)는 트랜스포머(171-1)를 통해 유입된 전압을 증폭 및 반파 정류하게 되는데, 트랜스포머(171-1)의 2차 코일과 접속되되 비반전단자(+)는 저전압(GND)과 연결되며 2차 코일을 통해 유입된 유기전압을 증폭하는 증폭기(Amp)와, 상기 증폭기(Amp)의 반전단자(-)와 출력노드(Nd1) 사이에 연결되는 제1 다이오드(D1)와, 상기 증폭기(Amp)의 반전단자(-)와 제2 노드(Nd2) 사이에 연결되는 저항(R1), 및 상기 증폭기(Amp)의 출력노드(Nd1)와 제2 노드(Nd2) 사이에 연결되어 증폭기(Amp)를 통해 출력되는 증폭전압을 반파 정류하는 제2 다이오드(D2)로 이루어져 있다.

평활부(171-5)는 제2 노드(Nd2)와 저전위(GND) 사이에 연결되어 반파정류부(171-3)를 통해 출력되는 반파정류 신호를 충전하여 DC전압으로 변환하는 평활용 커패시터(C1)로 구성되어 있다.

아날로그디지털컨버터(171-7)는 평활부(171-5)로부터 출력되는 DC전압을 제공받고, DC전압에 상응하는 디지털신호를 생성하여 수신제어부(173)로 출력하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 수신검지회로부(171)의 동작 과정을 도 4를 참조하여 살펴보고자 한다.

외부 현장으로부터 공급되는 AF신호관련 교류전원은 트랜스포머(171-1)에 공급되고, 트랜스포머(171-1)의 2차 코일로 유기된다. 이때 트랜스포머(171-1)의 2차 코일로 유기되는 신호는 도 4와 같이 교류신호이다.

상기 트랜스포머(171-1)의 2차 코일에 유기된 전압은 반파정류부(171-3)의 증폭기(Amp)에 공급되며, 증폭기(Amp)는 유기전압을 증폭시키게 된다. 이때 증폭도 는 저항(R1)에 의해 결정될 수 있다.

상기 증폭기(Amp)의 출력전압은 제2 다이오드(D2)에 공급되며, 제2 다이오드(D2)는 순방향으로 턴온상태를 유지하게 된다. 그러므로, 제2 다이오드(D2)를 통과한 전압은 도시된 바와 같이 반파 정류된 파형을 갖는다.

상기 반파정류부(171-3)를 통해 출력된 반파정류 신호는 평활부(171-5)의 커패시터(C1)에 공급되어 충전되고, 그로 인해 반파정류부(171-3)에서 출력된 반파정류 파형은 DC전압으로 평활되어 아날로그디지털컨버터(171-7)로 공급되어 수신제어부(173)에 현재 값을 전송한다.

상기에서와 같이 본 발명은 기존의 션트저항을 설치했던 부분을 권선비가 대략 1:100 정도가 되는 트랜스포머(171-1)로 대치하였다. 그리고, 기존의 차동증폭기 대신에 반파정류회로를 사용하였다.

따라서, 본 발명에 의한 수신검지회로부(171)는 권선비가 1:100인 트랜스포머(171-1)를 사용하여 전류를 검지하기 때문에 1차 코일에 걸리는 고전압과 써지가 2차 코일로 전이되지 않기 때문에 안전하다.

상기의 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이다. 그러므로, 이러한 수정, 변경 및 부가는 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래기술에 의한 수신검지회로를 나타낸 회로도이다.

도 2는 일반적인 AF궤도회로장치를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 수신검지회로를 나타낸 회로도이다.

도 4는 도 3의 작동 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100: AF궤도회로장치 110: 송신기

130,150: 튜닝유닛 170: 수신기

171: 수신검지회로부 171-1: 트랜스포머

171-3: 반파정류부 171-5: 평활부

171-7: 아날로그디지털컨버터(ADC) 173: 제어부

190: 궤도계전기

Claims

철로를 통해 입력된 AF관련 교류신호가 1차 코일로 인가되어 자장이 유기되고, 유기된 자장이 코어를 통해 2차 코일로 전달되는 트랜스포머;

상기 트랜스포머의 2차 코일을 통해 유입된 전압을 증폭 및 반파 정류하는 반파정류부;

상기 반파정류부에서 출력된 반파정류 신호를 충전하여 DC전압으로 변환하는 평활부; 및

상기 평활부로부터 출력되는 DC전압을 제공받고, DC전압에 상응하는 디지털신호를 생성하여 제어부로 출력하는 아날로그디지털컨버터;를 포함하는 AF궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로.
제 1 항에 있어서,

상기 트랜스포머는 1차 및 2차 코일의 권선비가 1:100 정도로 승압형인 것을 특징으로 하는 AF궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로.
제 1 항에 있어서,

상기 반파정류부는, 상기 트랜스포머의 2차 코일과 접속되되 2차 코일을 통 해 유입된 유기전압을 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기의 반전단자와 증폭기의 출력노드 사이에 연결되는 제1 다이오드; 상기 증폭기의 반전단자와 제2 노드 사이에 연결되는 저항; 및 상기 증폭기의 출력노드와 제2 노드 사이에 연결되어 증폭기를 통해 출력되는 전압을 반파 정류하는 제2 다이오드;를 포함하는 AF궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로.

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제 3 항에 있어서,

상기 평활부는 제2 노드와 저전위 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 AF궤도회로장치에서의 수신신호 검지 회로.