KR20110061480A - 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템 - Google Patents

전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템 Download PDF

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KR20110061480A
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곽영규
안승호
김철수
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곽영규
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Abstract

본 발명은 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템에는 전기 철도의 레일 주변의 정보를 수집하며, 전차선 또는 레일을 이용한 전력선 통신망에 상기 정보를 싣는 정보 수집부; 및 상기 전력선 통신망으로부터 상기 정보를 수신하며, 상기 전력선 통신망을 이용하여 상호간에 데이터를 송수신할 수 있는 다수 개의 모니터링부가 포함되고, 상기 전력선 통신망은 다수 개의 구간으로 구획되며, 각 구간에는 상기 레일 주변의 안전 상태를 관리하는 지소가 적어도 하나 이상 제공되고, 상기 모니터링부에는, 상기 레일을 주행하는 전동 열차에 제공되는 전동 열차용 모니터링부; 및 상기 지소에 제공되며 전용 통신망으로 서로 연결되는 다수 개의 지소용 모니터링부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템{A control system of electric railway using power line communication and private communication network}
본 발명은 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템에 관한 것이다.
전기 철도는 전기를 동력으로 운행되는 철도를 의미하는 것으로서, 전동 열차를 안전하게 운행하기 위해서는 상기 전동 열차가 운행하는 레일 주변의 다양한 정보가 필요하다. 따라서, 상기 레일 주변에는 CCTV, 지장물 감시 장치, 건널목 안전 장치 등 다양한 안전 정보 감지 장치들이 마련되어 있다. 상기 감지 장치들에서 수집된 정보는 전용망을 통해 상기 전기 철도를 관제하는 관제 센터나 상기 레일의 안전 업무를 담당하는 지소 등의 관리소로 전달될 수 있다.
최근에는, 일부 철도 분야에서 RF(Radio Frequency) 통신을 이용하여 실시간으로 상기 레일 주변의 안전 정보를 상기 전동 열차로 전송하는 시스템이 운영되고 있다.
한편, 전력선 통신(Power line communication, PLC)은 전기를 공급하는 전력선을 통해 데이터를 송수신하는 기술로서, 일측에서 데이터를 특정 고주파 신호로 형성하여 전력선에 실어 보내면, 타측에서는 상기 특정 고주파 신호를 분리해 상기 데이터를 수신하는 기술이 사용된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 전동 열차는 고속으로 주행하므로, 주행 중에 상기 전동 열차와 상기 관리소 간에 신뢰성 있게 상기 안전 정보를 양 방향으로 공유하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 이와 같은 안전 정보의 공유 시스템을 구축하기 위해서는 별도의 전용망이 상기 레일이 위치하는 넓은 지역에 걸쳐 제공되어야 하므로 많은 비용이 필요하다는 문제가 있다.
또한, RF 통신을 이용하더라도, 전파 출력 및 전파 장애 등 전파 특성의 한계에 의해 단방향으로만 정보가 제공되고, 제한된 구간에서 제한된 기능만이 제공된다는 문제가 있다.
또한, 상기 레일을 따라 방대한 지역에 산재되어 있는 안전 정보를 실시간으로 상기 전동 열차 및 상기 관리소에 제공하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 전동 열차와 관리소가 레일 주변의 안전 정보를 실시간으로 공유할 수 있는 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 인프라 구축에 소요되는 비용을 최소화할 수 있는 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전기 철도 구간에서 장비 특성 및 위치에 제한 없이 상기 안전 정보를 공유할 수 있는 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전체 전기 철도 구간에서 안정적으로 상기 안전 정보를 공유할 수 있는 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템에는 전기 철도의 레일 주변의 정보를 수집하며, 전차선 또는 레일을 이용한 전력선 통신망에 상기 정보를 싣는 정보 수집부; 및 상기 전력선 통신망으로부터 상기 정보를 수신하며, 상기 전력선 통신망을 이용하여 상호간에 데이터를 송수신할 수 있는 다수 개의 모니터링부가 포함되고, 상기 전력선 통신망은 다수 개의 구간으로 구획되며, 각 구간에는 상기 레일 주변의 안전 상태를 관리하는 지소가 적어도 하나 이상 제공되고, 상기 모니터링부에는, 상기 레일을 주행하는 전동 열차에 제공되는 전동 열차용 모니터링부; 및 상기 지소에 제공되며 전용 통신망으로 서로 연결되는 다수 개의 지소용 모니터링부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력선 통신망의 어느 하나의 구간에 제공된 상기 정보 수집부에서 수집한 상기 정보는, 상기 어느 하나의 구간에 제공된 상기 지소용 모니터링부에서 수집되어 상기 전용 통신망을 통해 공유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구간의 길이는 10km 이내인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전용 통신망은 인터넷망 또는 광통신망인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템에 의하면, 전차선 또는 레일을 이용해 전력선 통신이 수행됨으로써 실시간으로 전동 열차에 레일 주변의 다양한 안전 정보를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 전력선 통신을 통해 상기 전동 열차와 상기 전동 열차의 운행을 관제하는 관리소 간에 실시간, 양방향으로 데이터 송수신이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 기존에 설치되어 있는 전차선 또는 레일을 이용하므로, 관리 시스템의 인프라 구축에 소요되는 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 전차선 또는 레일은 상기 레일 전 구간에 설치되어 있으므로, 상기 전동 열차의 장비 특성 및 위치에 무관하게 상기 안전 정보를 수신할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 상기 전력선 통신망을 단위 구간으로 구획하여 정보를 수집한 후, 이를 광통신망으로 공유함으로써 전체 전기 철도 구간에서 안정적으로 상기 안전 정보를 공유할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전차선을 통한 전력선 통신망을 보여주는 도면.
도 3은 도 1의 정보 수집부의 구성을 보여주는 블럭도.
도 4는 도 1의 모니터링부의 구성을 보여주는 블럭도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템의 단위 구간의 적용예를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템(10)은 전차선 또는 레일을 이용한 전력선 통신(Power line communication, 이하 PLC) 통신망(20)을 사용하며, 전기 철도의 레일 주변의 정보를 수집하여 상기 PLC 통신망(20)에 상기 수집된 정보를 송신하는 정보 수집부(30)와, 상기 PLC 통신망(20)에 연결되며 상기 정보 수집부(30)에서 수집한 정보를 수신하는 다수 개의 모니터링부(40)를 포함할 수 있다.
전차선은 전동 열차에 전력을 공급하며, 레일은 폐쇄회로를 구성함과 동시에 전력 전달의 수단으로서 기능할 수 있으므로, 전차선 또는 레일을 모두 상기 PLC 통신망(20)의 매체로 사용 가능하다.
본 실시예에서는 상기 전력선 통신의 매체로 상기 전차선이 이용되는 것을 예로 설명하나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 전기 철도 전체 구간 또는 일부 구간에서는 레일을 매체로 전력선 통신이 이뤄질 수 있다.
상기 모니터링부(40)는 상기 PLC 통신망(20)에 각각 연결되고, 상기 PLC 통신망(20)을 통해 상호 간에 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 상기 모니터링부(40) 중 일부(42, 43)는 인터넷망, 광통신망 등의 전용 통신망(50, 이하 "전용망"이라 함)으로 연결되어 상기 PLC 통신망(20)을 통하지 않고도 상호 간에 데이터를 송수신할 수도 있다.
여기서, 전용망(50)은 상기 인터넷망, 광통신망에 한정되지 않으며, 임의의 데이터를 송수신할 수 있는 유선 또는 무선 네트워크일 수 있고, 일반적인 유/무선 인터넷망 등 상용의 통신망이 사용될 수도 있다.
상기 정보 수집부(30)는 상기 전동 열차가 주행하는 상기 레일 주변에 설치되며, 상기 전동 열차가 주행하는 전 구간에 걸쳐 다수 개 설치될 수 있다. 상기 정보 수집부(30)는 상기 전동 열차의 주행에 있어서 필요한 정보를 수집하며, 특히 상기 전동 열차의 주행 안전에 영향을 미칠 수 있는 정보들을 수집한다. 예를 들면, 상기 정보 수집부(30)는 철도 건널목의 상황, 레일 주변의 장애물 상황, 상기 전동 열차의 상태 등의 정보를 수집할 수 있다. 상기 정보 수집부(30)는 수집한 정보를 디지털로 변환한 후 이를 상기 전차선에 고주파 신호로 실을 수 있다.
상기 정보 수집부(30)에 의해 상기 전차선에 실린 정보는 상기 전차선을 통해 상기 모니터링부(40)로 전송된다.
상기 모니터링부(40)에서 수신한 정보는 소정의 디스플레이 장치에 연결되어 상기 전동 열차를 운전하는 기관사, 상기 전기 철도의 운영을 관리하는 관제사, 상기 레일 주변의 안전 상태를 관리하는 지소의 안전 관리원 등의 관련 업무 종사자들이 볼 수 있도록 출력될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 모니터링부(40)의 출력 장치로 영상, 문자 등을 표시할 수 있는 디스플레이부가 제공되는 것을 예로 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 관련 업무 종사자들이 인식 가능한 음향, 빛 등을 출력하는 스피커, 발광 다이오드(LED) 등이 제공될 수도 있다.
상기 모니터링부(40) 중 적어도 하나는 상기 기관사가 상기 정보 수집부(30)에서 수집된 안전 정보를 확인할 수 있도록 상기 전동 열차에 제공된다. 상기 전동 열차에 제공되는 모니터링부를 전동 열차용 모니터링부(41)라고 할 수 있다.
또한, 상기 모니터링부(40) 중 일부는 상기 안전 관리원 및 상기 관제사가 상기 정보 수집부(30)에서 수집된 정보를 확인할 수 있도록 지소 및 관제 센터에 제공될 수도 있다. 상기 지소 및 관제 센터에 제공되는 모니터링부를 각각 지소용 모니터링부(42) 및 관제 센터용 모니터링부(43)라고 할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 상기 지소용 모니터링부(42)와 상기 관제 센터용 모니터링부(43), 상기 지소용 모니터링부(42) 상호간은 상기 전용망(50)을 통해 서로 연결될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 상기 정보 수집부(30)에서 수집된 정보는 상기 전차선을 이용한 상기 PLC 통신망을 통해 상기 모니터링부(40)로 전송될 수 있다. 상기 모니터링부(40)로 전송된 상기 수집된 정보는 다양한 형태로 가공되어 상기 관련 업무 종사자들, 즉 다른 모니터링부로 제공될 수도 있다.
이하에서는 도면을 참고하여 전차선을 이용한 상기 PLC 통신망의 구성에 대해 자세히 살펴보겠다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PLC 통신망을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 전동 열차에 전력을 공급하는 전차선(220)은 상기 전동 열차가 주행하는 레일(270)을 따라 연장되며, 변전소(210)에 연결되어 전력을 공급받을 수 있다. 본 실시예에서 상기 전차선(220)은 카테리나 방식으로 제공되는 것을 예로 설명하나, 이에 한정되지 않고 강체 방식으로 제공될 수도 있다.
상기 전차선(220)은 복수 개의 구간으로 구획되어 제공될 수 있으며, 각 구간마다 변전소에 연결될 수 있다.
상세히, PLC는 전송 거리가 길어질수록 노이즈(noise)가 심해지고, 출력이 감쇠하며, 전송 속도(정보 전송률)가 저하되는 특징을 갖고 있다. 실제로, 현재 국내에서 운용하고 있는 전력선 또는 레일 조건하에서는 1Mbps 이상의 속도로 10km 이상으로 전송하는 것은 여러 기술적으로 문제가 있으며, 이를 극복하기 위해서는 고가의 많은 장비를 조밀하게 구성해야 하는 문제가 있다.
따라서, 본 실시예에서의 상기 전차선(220)을 이용한 상기 PLC 통신망(20)은 10km 이하의 거리를 갖는 단위 구간으로 구획되어 운영되도록 구성된다. 각각의 단위 구간에는 적어도 하나의 상기 지소가 제공된다. 실제로 현재 국내의 지소 간의 거리가 10km 이내이므로 이와 같은 단위 구간의 구획은 국내 실정에 잘 부합한다.
그리고, 각각의 상기 지소에는 상기 전차선(220)으로부터 정보를 수신하는 상기 지소용 모니터링부(42)가 제공되며, 상기 지소용 모니터링부(42)는 상기 전용망(50)으로 서로 연결될 수 있다.
즉, 상기 정보 수집부(30)에서 측정한 정보는 상기 PLC 통신망(20)을 통해 1차적으로 상기 지소용 모니터링부(42)에서 수집되고, 2차적으로 상기 전용망(50)을 통해 상기 모니터링부(40)간에 공유될 수 있다. 따라서, 원거리의 상기 지소간에도 안정적으로 상기 안전 정보를 공유할 수 있다.
이와 같이, 상기 PLC 통신망(20)과 상기 전용망(50)을 적절히 혼합해 사용함으로써, 매우 정확하고 신뢰성 있는 전기 철도 정보망을 확보할 수 있다.
한편, 상기 전차선(220)은 조가선(230)에 의해 일정한 높이로 제공될 수 있으며, 상기 전동 열차는 팬터그래프(pantograph)에 의해 상기 전차선(220)으로부터 전력을 공급받는다.
상술한 바와 같이, 상기 전차선(220)은 복수 개의 구간으로 구획되어 제공될 수 있는데, 일 구간의 전차선은 인접한 구간의 전차선과 연결 유닛(240)으로 연결될 수 있다. 상기 연결 유닛(240)은 상기 일 구간의 전차선을 통해 전송되는 고주파의 통신 신호를 필터링하여 얻어낸 후, 이를 다시 상기 인접한 구간의 전차선에 실을 수 있다. 따라서, 상기 레일(270)이 장거리로 연장되더라도, 복수 개의 전차선 구간을 형성하고, 각 구간을 상기 연결 유닛(240)으로 연결함으로써, 전차선을 통해 전송되는 신호는 끊김 없이 연결될 수 있다. 또한, 상기 연결 유닛(240)은 하나의 구간 내에서도 제공될 수 있다.
또한, 상기 전차선(220)의 임의의 지점에는 상기 전차선(220)을 통해 전달되는 신호를 증폭시켜주는 리피터(Repeater, 250)가 제공될 수 있다. 디지털 신호는 일정 거리 이상 진행하면 출력이 감쇠하는 성질이 있으므로, 상기 리피터(250)를 상기 전차선(220)에 연결하여 통신 신호의 출력을 유지한다. 상기 리피터(250)는 각 구간마다 적어도 하나 이상 제공될 수 있으며, 일정한 간격으로 배치될 수도 있다. 상기 리피터(250)가 제공됨으로써, 상기 레일(270)이 장거리로 연장되더라도, 통신 신호의 출력 저하 없이 안정된 PLC 통신을 제공할 수 있다.
한편, 상기 전동 열차는 상기 팬터그래프에 의해 상기 전차선으로부터 전력과 동시에 상기 정보 수집부(30)에서 수집된 정보를 수신할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 PLC 통신망에는 상기 정보 수집부(30)와 상기 모니터링부(40)가 연결되어 상기 전차선을 통해 정보를 송수신 할 수 있다.
도 3은 도 1의 정보 수집부의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 상기 정보 수집부(30)에는 상기 레일(270) 주변에 설치되어 각종 데이터를 수집하는 감지 장치(310)와, 상기 감지 장치(310)에서 수집한 데이터를 상기 전차선(220)에 싣는 PLC 신호 결합기(PLC Coupler, 380)가 포함된다.
상기 감지 장치(310)는, 데이터를 수집하는 감지부(320), 상기 감지부(320)에서 얻은 데이터를 디지털로 변환하는 디지털 변환부(330), 상기 감지부(320)에서 수집한 데이터가 저장되는 메모리(340), 상기 감지 장치(310)로 전원을 공급하는 전원 공급부(350), 상기 PLC 신호 결합기(380)에 연결되는 PLC 모뎀(360), 및 상기 구성 요소들을 제어하는 제어부(370)를 포함할 수 있다.
상기 감지부(320)는 상기 레일(270) 주변, 또는 역사 주변 영상을 촬영하는 카메라, 상기 레일(270) 주변에 지장물이 존재하는지 감지하는 지장물 감지 센서, 상기 레일(270)에 낙석이 발생하는지를 감지하는 낙석 감지 센서, 철도 교량의 이상 상태를 감지하는 교량 상태 감지 센서, 상기 전동 열차가 터널에 인접함을 알려주는 터널 상태 감지 센서, 지반 상태를 감지하는 연약 지반 감지 센서, 철도 건널목 내의 비상 상황을 감지하는 건널목 상태 감지 센서, 상기 레일(270)의 온도를 감지하는 레일 온도 감지 센서, 상기 전동 열차의 차륜의 온도를 감지하는 차축열 감지 센서 중 어느 하나일 수 있다.
상기 감지 장치(310)에서 획득한 데이터는 상기 감지부(320)의 종류에 따라, 영상, 음향, 문자, 또는 ON/OFF 신호일 수 있다. 상기 감지부(320)에서 획득한 데이터가 영상 또는 음향 데이터인 경우, 상기 디지털 변환부(330)는 상기 PLC 통신 프로토콜에 대응되는 형태로 상기 데이터를 인코딩하여 상기 PLC 모뎀(360)으로 전송할 수 있다.
또한, 상기 감지 장치(310)에서 획득한 데이터는 실시간으로 전송될 수도 있고, 상기 메모리(340)에 저장되었다가 주기적으로 전송될 수도 있으며, 상기 모니터링부(40)의 요청이 있는 경우에 전송될 수도 있다.
한편, 상기 전원 공급부(350)는 상기 전차선(220)에 연결된 전원 공급 장치에 연결될 수 있다. 이 경우, 외진 지역이라도 상기 전차선(220)이 연결되어 있으면 상기 정보 수집부(30)를 구성할 수 있다는 장점이 있다.
상기 PLC 모뎀(360)은 상기 PLC 신호 결합기(380)에 디지털 데이터를 송신하거나 디지털 데이터를 상기 PLC 신호 결합기(380)로부터 수신하며, 경우에 따라서는 상기 감지 장치(310)의 외부에 별도로 제공될 수도 있다.
상기 PLC 신호 결합기(380)는 상기 PLC 통신망(20)에 연결되며, 고주파 신호를 분리하여 통신 데이터를 추출하거나, 고주파 신호를 발생시켜 상기 전차선(220)에 데이터를 실을 수 있다. 상세히, 상기 PLC 신호 결합기(380)는 상기 디지털 변환부(330)에서 변환되어 상기 PLC 모뎀(360)을 통해 전송되는 디지털 데이터를 수신하여, 이를 고주파 신호로 상기 전차선(220)에 실을 수 있다.
상기 PLC 신호 결합기(380)는 접촉식, 비접촉식 모두 사용 가능하다.
한편, 상기 디지털 변환부(330)는 상기 감지 장치(310)의 내부에 제공될 수도 있으나, 별도의 제품으로 구성되어 상기 감지 장치(310)와 상기 PLC 모뎀(360) 사이에 제공될 수도 있다.
상기와 같은 구성에 의해 상기 정보 수집부(30)는 상기 감지 장치(310)로 수집한 데이터를 상기 PLC 통신망(20)을 통해 상기 모니터링부(40)로 전송한다.
도 4는 도 1의 모니터링부의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 상기 모니터링부(40)에는 모니터링 장치(410)와, 상기 모니터링 장치(410)와 상기 PLC 통신망(20)을 연결하는 PLC 신호 결합기(480)가 포함된다.
상기 PLC 신호 결합기(480)는 상기 PLC 통신망(20)에 연결되며, 고주파 신호를 분리하여 통신 데이터를 추출하거나, 고주파 신호를 발생시켜 상기 전차선(220)에 데이터를 싣는다. 즉, 상기 PLC 신호 결합기(480)는 상기 정보 수집부(30) 또는 다른 모니터링부에서 송신한 데이터를 수신하는 역할 및 상기 모니터링 장치(410)에서 생성된 데이터를 다른 모니터링부로 송신하는 역할을 담당한다.
상기 PLC 신호 결합기(480)는 접촉식, 비접촉식 모두 사용 가능하다.
한편, 상기 전동 열차용 모니터링부(41)에 제공되는 상기 PLC 신호 결합기(480)는, 상기 전동 열차의 제동 시 발생되는 회생 제동 전압이 상기 전차선(220)의 전압보다 높기 때문에, 이에 의한 노이즈 등을 방지하기 위하여 다른 신호 결합기들보다 높은 전압에서 구동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 모니터링 장치(410)에는 상기 PLC 신호 결합기(480)에 연결되는 PLC 모뎀(420), 적어도 상기 PLC 모뎀(420)에서 수신한 데이터를 저장할 수 있는 메모리(440), 상기 수신한 데이터를 출력하는 디스플레이부(430), 상기 모니터링 장치(410)에 전원을 공급하는 전원 공급부(450) 및 상기 구성 요소들을 제어하는 제어부(470)가 포함될 수 있다.
상기 PLC 모뎀(420)은 상기 PLC 신호 결합기(480)에 디지털 데이터를 송신하거나 상기 PLC 신호 결합기(480)로부터 수신하며, 경우에 따라서는 상기 모니터링 장치(410)의 외부에 별도로 제공될 수도 있다.
한편, 상기 제어부(470)는 상기 PLC 모뎀(420)을 통해 수신한 데이터를 가공할 수 있다. 예를 들면, 상기 정보 수집부(30)에서 수집한 데이터들의 통계를 내거나 위험 요소의 발생 추이 등을 분석할 수 있으며, 이와 같이 가공된 데이터는 상기 메모리(440)에 저장되거나, 다른 모니터링부로 전송될 수 있다.
또한, 상기 제어부(470)는 상기 PLC 모뎀(420)을 통해 수신한 데이터, 또는 상기 메모리(440)에 저장된 데이터를 상기 디스플레이부(430)에 출력할 수 있다. 따라서, 상기 모니터링부(40)가 제공되어 있는 전동 열차나, 지소, 관제 센터 등의 관리소에서 상기 관련 업무 종사자들은 상기 레일(270) 주변의 안전 상황을 점검할 수 있고, 그에 따라 상기 전동 열차의 운행을 제어할 수 있다.
또한, 상기 모니터링 장치(410)에는 상기 PLC 통신망(20)과 별도로 구성되는 전용망과 유선, 무선으로 통신할 수 있는 전용망 통신부(460)가 더 제공될 수도 있다.
상기와 같은 구성에 의해 상기 모니터링부(40)는 상기 PLC 통신망(20)을 통해 수신한 상기 안전 정보를 상기 관련 업무 종사자들에게 실시간으로 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템(10)에 의하면, 상기 정보 수집부(30)에서 수집된 데이터들이 상기 PLC 통신망(20)을 통해 상기 전동 열차 및 상기 관리소 등으로 실시간으로 전달될 수 있으므로, 더욱 더 안정적인 철도 운행이 가능하다.
또한, 상기 전동 열차용 모니터링부(41)와 상기 지소용 모니터링부(42) 또는 상기 관제 센터용 모니터링부(43) 상호간에 상기 PLC 통신망을 통한 안전 정보의 실시간 양방향 공유가 가능하므로, 더욱 안정적으로 전기 철도를 운행할 수 있다.
또한, 기존에 설치되어 있는 상기 전차선(220)을 이용하여 통신을 하므로, 상기 관리 시스템(10)의 인프라 구축에 소요되는 비용을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 전차선(220)을 통해 상기 정보 수집부(30)로 전원 공급이 가능하므로, 지역에 제한 없이 상기 정보 수집부(30)를 설치할 수 있다.
또한, 상기 전동 열차는 상기 전차선(220)으로부터 직접 데이터를 수신하므로, 상기 전동 열차의 장비 특성 및 상기 레일(270) 상의 위치에 무관하게 안정적으로 상기 안전 정보를 수신할 수 있다.
또한, 상기 PLC 통신망(20)을 단위 구간으로 구획하여 상기 지소용 모니터링부(42)에서 상기 단위 구간의 안전 정보를 수집한 후, 이를 상기 전용망(50)을 통해 상기 모니터링부(40)들 간에 공유하므로, 전체 전기 철도 구간에서 안정적으로 상기 안전 정보를 공유할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템의 단위 구간의 적용예를 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6를 참조하면, 상기 PLC 통신망(20)의 통신 매개체로 상기 전차선(220)이 이용되며, 상기 전차선(220)은 상기 레일(270)을 따라 연장되고, 복수 개의 구간으로 구획되어 설치될 수 있다. 각 구간은 10km 이하의 길이를 갖도록 구획되며, 각 구간에는 적어도 하나의 상기 지소 및 상기 지소용 모니터링부(42)가 제공될 수 있다.
각 구간은 상기 PLC 연결 유닛(240)에 의해 연결되어 있으므로 상기 전차선(220)을 통해 전달되는 통신 신호는 끊기지 않고 전달될 수 있다. 또한, 상기 전차선(220)에는 상기 PLC 리피터(250)가 연결되어 약해진 통신 신호를 증폭시켜준다.
각 구간의 상기 레일(270)의 곳곳에는 전동 열차가 안전하게 운행할 수 있도록 안전 정보를 수집하는 다수 개의 상기 정보 수집부(30)가 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 정보 수집부(30)의 상기 감지 장치(310)로는 지장물 감지 장치나 CCTV가 제공될 수 있다. 상기 감지 장치(310)에서 수집된 데이터는 디지털로 변환되어 상기 PLC 신호 결합기(380)를 통해 상기 전차선(220)에 실린다.
상기 전차선(220)에 실린 데이터는 상기 전차선(220)을 통해 모니터링부(40)로 전송된다. 이때, 특정 구간에서 상기 정보 수집부(30)에 의해 수집된 안전 정보는 해당 구간을 관리하는 상기 지소용 모니터링부(42)에서 수집될 수 있다.
상기 모니터링부(40) 중 일부(41)는 상기 전동 열차에 제공된다. 상기 전동 열차에는, 팬터그래프와 연결되어 전력을 제공받는 변압기가 설치될 수 있으며, 상기 PLC 신호 결합기(480)는 상기 팬터그래프와 상기 변압기를 연결하는 라인에 설치될 수 있다. 그리고, 상기 전동 열차에는 상기 PLC 신호 결합기(480)에서 추출된 신호를 수신하는 상기 PLC 모뎀(420) 및 상기 안전 정보를 기관사가 인식할 수 있도록 표시하는 디스플레이부(430)가 제공된다.
각 구간의 상기 지소용 모니터링부(42) 및 상기 관제소용 모니터링부(43)는 상기 전용망(50)에 연결되어, 다른 구간의 상기 지소용 모니터링부(42) 및 상기 관제소용 모니터링부(43)와 상기 전용망(50)을 통해 데이터를 송수신함으로써 안전 정보를 공유할 수 있다. 또한, 상기 모니터링부(40)들은 상기 전차선(220)을 이용한 상기 PLC 통신망(20)을 통해 서로 데이터를 송수신하도록 구성될 수도 있다.
예를 들면, 상기 지소용 모니터링부(42)는 해당 구간의 상기 정보 수집부(30)에서 측정한 정보를 수집할 뿐만 아니라, 상기 전용망(50)을 통해 공유된 안전 정보를 상기 전차선(220)에 실을 수도 있다. 즉, 어느 하나의 구간에서 수집된 안정 정보는 해당 구간의 상기 지소용 모니터링부(42)에 의해 상기 전용망(50)으로 공유되고, 공유된 안전 정보를 다른 구간의 상기 지소용 모니터링부(42)에서 수신하여 상기 전차선(220)에 실음으로써 상기 전동 열차용 모니터링부(41)에서는 멀리 떨어져 있는 구간의 안전정보를 확인할 수 있다. 예를 들어, 100km 이상 떨어진 구간의 안전 정보의 경우, 단순히 상기 PLC 통신망(20)을 통해 수신하는 것보다, 상기 전용망(20)을 통해 상기 전동 열차가 현재 운행중인 구간의 상기 지소용 모니터링부(42)가 수신한 후 이를 상기 전차선(220)에 실어 수신하는 것이 훨씬 더 신속하고 정확하게 안정 정보를 수신할 수 있다.
이러한 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 사상이 유지되는 범위 내에서 실시예의 변경, 추가, 삭제가 가능할 것이다.
10 : 전기 철도 관리 시스템 20 : PLC 통신망
30 : 정보 수집부 40 : 모니터링부
41 : 전동열차 모니터링부 42 : 지소 모니터링부
43 : 관제센터 모니터링부 50 : 전용망
220 : 전차선 230 : 조가선
240 : PLC 연결 유닛 250 : PLC 리피터
270 : 레일 310 : 감지장치
320 : 감지부 330 : 디지털 변환부
340 : 메모리 350 : 전원공급부
360 : PLC 모뎀 370 : 제어부
380 : PLC 신호 결합기 410 : 모니터링 장치
420 : PLC 모뎀 430 : 디스플레이부
440 : 메모리 450 : 전원공급부
460 : 전용망통신부 470 : 제어부
480 : PLC 신호 결합기

Claims (4)

  1. 전기 철도의 레일 주변의 정보를 수집하며, 전차선 또는 레일을 이용한 전력선 통신망에 상기 정보를 싣는 정보 수집부; 및
    상기 전력선 통신망으로부터 상기 정보를 수신하며, 상기 전력선 통신망을 이용하여 상호간에 데이터를 송수신할 수 있는 다수 개의 모니터링부가 포함되고,
    상기 전력선 통신망은 다수 개의 구간으로 구획되며, 각 구간에는 상기 레일 주변의 안전 상태를 관리하는 지소가 적어도 하나 이상 제공되고,
    상기 모니터링부에는,
    상기 레일을 주행하는 전동 열차에 제공되는 전동 열차용 모니터링부; 및
    상기 지소에 제공되며 전용 통신망으로 서로 연결되는 다수 개의 지소용 모니터링부가 포함되는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력선 통신망의 어느 하나의 구간에 제공된 상기 정보 수집부에서 수집한 상기 정보는, 상기 어느 하나의 구간에 제공된 상기 지소용 모니터링부에서 수집되어 상기 전용 통신망을 통해 공유되는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구간의 길이는 10km 이내인 것을 특징으로 하는 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전용 통신망은 인터넷망 또는 광통신망인 것을 특징으로 하는 전력선 통신 및 전용 통신망을 이용하는 전기 철도 관리 시스템.
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