KR20140039235A - 리던던트 제어장치를 갖는 철도 신호처리 시스템 - Google Patents

Abstract

부하를 제어하기 위한 철도 신호처리 시스템이 개시된다. 본 발명의 교시에 따르면, 상기 시스템은 제1 자율 제어장치, 및 상기 제1 자율 제어장치와 리던던트(예비구성) 관계에 있는 제2 자율 제어장치를 포함하며, 각각의 제어장치는 어떠한 단일 고장점도 없도록 부하에 접속 가능하다. 상기 제1 및 제2 제어장치들은, 양 제어장치들 모두 부하에 전력을 제공하는 온-라인 모드 또는 하나의 제어장치는 부하에 전력을 제공하지 않는 오프-라인 모드에서 동작 가능하다. 온-라인 제어장치들은 그것을 통한 전류를 모니터한다. 양 제어장치들 모두가 온-라인일 때에는, 상기 두 제어장치들 사이의 전류는 임계치까지 불안정 상태로 되고, 임계치가 한 제어장치에 의해 초과 되면, 그 제어장치는 오프-라인으로 되며; 만일 제1 제어장치가 오프-라인이고 제2 제어장치가 온-라인이면, 상기 제2 제어장치는 출력 전압들이 영 상태임을 확인하기 위해 온-라인 제어장치의 출력 전압들을 모니터한다.

Description

리던던트 제어장치를 갖는 철도 신호처리 시스템{RAILWAY SIGNALING SYSTEM WITH REDUNDANT CONTROLLERS}

본 발명은 철도산업에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 철도 신호처리(railway signaling) 시스템에 관한 것이다.

철도산업은 승객과 화물열차들 모두에 대해서 중요한 범세계적 산업이다. 열차 시스템의 안전과 신뢰성은 명백히 매우 중요한 문제이다. 철도 시스템은 열차가 신속하게 정지할 수 없는 속도에서 고정된 트랙 상에서 주행하기 때문에 대참사와 같은 사고에 대해서 특히 취약하다.

철도 신호처리 시스템들은 다양한 철도 요원들과 수많은 정보를 통신하기 위해 사용된다. 다양한 형태의 철로변 장비들(포인트/스위치 장비, 신호기, 트랙 회로)이 선로를 따라서 사용된다. 철로변 장비는 트랙 상태, 요구 속도 등과 같은 여러 가지 종류의 정보를 통신할 수 있는데, 이들 모두는 열차가 충돌하는 것을 방지함에 있어 필수적이다.

철로변 장비의 고장의 결과는 재난을 일으킬 수 있다. 따라서, 현재의 시스템들은 고장이나 오류를 완화하기 위해 안전대책들을 활용한다. 철로변 장비에 대한 정기적인 유지보수가 또한 고려되어야만 한다.

일반적으로, 철로변 장비는 연동장치(interlocking) 및 구역 제어장치(zone controller)와 같은 장치들에 의해 관리된다. 전형적으로, 이러한 제어장치들은 필수적인 중계 그룹들을 통해서 철로변 현장장비를 관리한다. 어떤 경우에는, 특정한 유형의 장비와 인터페이스하기 위한 주문형의 직접 구동반(custom direct drive board)들이 개발되어 왔다.

이중의 출력들(구역 제어장치들에 대한 리던던트 구성의)을 관리하는 기존의 공지된 해결책들은 외부의 하드웨어로 된 "OR" 장치를 통해 통제되는데, 이것은 단일고장점(SPOF: single point of failure)에 해당된다. 부가적으로, 이러한 디자인의 해결책들은 단지 액티브-패시브(active-passive) 형으로서 구성되며, 따라서 궁극적인 환경조건을 방해하는 제어형 절환(controlled switchover)을 관리한다.

현재에는 철도 신호처리 시스템 기술에 있어 공통부하에 접속된 출력들에 대한 액티브-액티브(active-active) 형의 구성을 제공하기 위한, 단일 고장점이 없는, 리던던트(redundant) 구성의 솔리드-스테이트 타입 직접 구동 해결책은 존재하지 않는다. 본 발명의 실시예들은 제어형 절환 중에 액티브-패시브 시스템에 의해 요구되는 스위칭 타임을 제거해주는 액티브-액티브 타입의 리던던트 시스템을 위한 안전한 해결책을 제공한다. 따라서 철로변 장비에 대한 제어와 모니터링에 있어 어떠한 방해도 없을 것이며, 과도기(transitory period)(이때, 신호가 번쩍이거나(flshing) 연동 릴레이(interlocking relays)들이 부당하게 비활성화됨)들을 없애주게 된다.

본 발명의 실시예들은 또한 다른 시스템의 안전한 기능성에는 영향을 미치지 않고 하나의 리던던트(예비) 시스템에 대한 안전한 테스팅 수단을 제공한다.

따라서, 완전히 리던던트 구성으로 이루어진 (따라서 어떤 단일 고장점도 없는) 전용의 제어회로를 포함하는 철도 신호처리 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예들은 이중의 출력들에 중단없이 전원을 제공하고, 이로써 예정된 유지보수와 장애극복(fail-over) 중에도 출력 붕괴에 대항하도록 부하에 연속적이고 위축이 없는 전원공급을 제공하게 된다.

본 발명의 교시에 따른 부하는 임의의 적절한 철로변 장비(예컨대, 신호기들) 또는 철도 신호처리 시스템에서 사용되는 연동 릴레이(interlocking relay)일 것이다.

본 발명의 실시예들은 시스템의 어느 한 내재적인 구성요소(resident partner)의 고장 또는 계획된 유지보수 활동이 전체 시스템 동작에 영향을 미치지 않고 수행될 수 있도록 단일고장점들이 전혀 없는 리던던트 구성을 제공하는 것을 도모하고 있다. 덧붙여서, 공통 부하를 통제하는 각각의 하드웨어 구성요소들 간에 실제의 출력들이 동시에 구동되어, 출력에 대한 혼란 없이 장애극복(failover)/전환(switchover) 동작에 대해 반작용함으로써 중단 없는 리던던시로 귀착된다.

본 발명의 교시에 따르면, 전시스템 하드웨어 리던던시 기능은 액티브-액티브 구성(양쪽 제어장치들이 모두 온-라인일 경우)으로 부하를 통제하는 두 개의 독립적인 제어장치들을 사용함으로써 지원된다. 각각의 제어장치가 액티브하고 정상인 상태에서 그 부하를 통한 전류는 각 시스템 사이에 공유된다.

자율 장치(autonomous unit)들 중의 하나가 기능고장을 검출할 때, 그 고장 난 제어장치는 분리되어 동작중인 시스템으로부터 분리되는 한편, 살아있는 리던던트 제어장치가 그 부하를 중단 없이 통제하기를 계속하는 것을 도모한다.

본 발명의 실시예들은 철도 신호처리 시스템에서 사용하는 것으로 의도되기 때문에 여러 가지의 안전에 관한 중요 기능들이 제공된다. 이것들은 연속적인 출력 전류 모니터링, 전압 임계치 검출, 출력 관리, 및 더 고차원의 처리수준에서의 이중의 "액티브-액티브" 출력들에 대한 부하 전류 관리에 대한 수단을 포함한다.

따라서, 일 측면에 따르면, 본 발명은 부하를 제어하기 위한 철도 신호처리 시스템을 제공하는 것으로서, 상기 시스템은, 상기 부하에 접속 가능한 제1 전력출력단을 갖는 제1 자율 제어장치; 및 어떠한 단일고장점도 없도록 상기 제1 자율 제어장치와 리던던트(예비구성) 관계에 있고, 상기 부하에 접속 가능한 제2 전력출력단을 갖는, 제2 자율 제어장치를 포함하되; 상기 제1 및 제2 제어장치들은 양 전력출력단들이 부하에 전력을 제공하는 온-라인 모드 또는 하나의 전력출력단은 부하에 전력을 제공하지 않는 오프-라인 모드 중 하나에서 동작할 수 있도록 하고; 상기 제1 및 제2 제어장치들은 일반적으로는 온-라인 모드에서 부하를 통한 전류가 상기 제1 및 제2 제어장치들 간에 공유되게끔 상기 부하를 제어하도록 동작하고; 상기 제1 또는 제2 제어장치들 중의 어느 하나가 오프-라인으로 동작한다면, 다른 제어장치는 부하를 제어하기 위해 온-라인으로 동작하기를 계속함으로써, 부하에 대한 제어가 연속적으로 이루어지도록 한다.

따라서, 일 측면에 따르면, 본 발명은 철도 신호처리 시스템에서 부하를 제어하기 위한 방법을 제공하는 것으로서, 상기 방법은, 상기 부하에 접속 가능한 제1 자율 제어장치 및 어떠한 단일 고장점도 없도록 상기 제1 제어장치와 리던던트 관계에 있는 제2 자율 제어장치를 제공하는 단계; 상기 제1 및 제2 제어장치들을, 부하를 통한 전류가 상기 제1 및 제2 제어장치들 사이에서 공유되도록 부하를 제어하기 위해 상기 제어장치들 양자가 부하에 전력을 제공하는 온-라인 모드, 또는 하나의 제어장치는 부하에 전력을 제공하지 않고 다른 제어장치는 온-라인으로 동작하여 부하를 제어하기를 계속하는 오프-라인 모드 중의 하나로 동작시키는 단계를 포함함으로써, 부하에 대한 제어가 중단되지 않도록 한다.

따라서, 일 측면에 따르면, 본 발명은 부하를 제어하기 위한 철도 신호처리 시스템을 제공하는 것으로서, 상기 시스템은 제1 자율 제어장치, 및 상기 제1 자율 제어장치와 리던던트 관계에 있는 제2 자율 제어장치를 포함하되, 각각의 제어장치는 어떠한 단일 고장점도 없도록 부하에 접속 가능하게 구성되고; 상기 제1 및 제2 제어장치들은, 양 전력 출력단들 모두가 부하에 전력을 제공하는 온-라인 모드, 또는 하나의 전력 출력단은 부하에 전력을 제공하지 않는 오프-라인 모드 중 어느 한 모드에서 동작이 가능하다.

본 발명의 실시예들은 CENEC EN-50129 및 AREMA Part 16 및 17 표준과 업계의 표준 원리들에 입각하여 설계된다.

본 발명의 실시예들의 다른 여러 측면들과 장점들은 아래의 설명으로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자에게 용이하게 이해될 것이다.

본 발명의 실시예들이 첨부한 도면들과 연계하여 이하에서 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 교시에 따른 철도 신호처리 시스템의 최상위층의 개요도를 도시한다;
도 2는 본 발명의 교시에 따른 철도 신호처리 시스템의 회로도로서, 양 제어장치들이 부하를 동시에 통제하는 액티브 출력 제어인 것을 도시한다(부하는 공급 및 복귀 라인 모두가 리던던트 시스템에 의해 제어될 경우 더블컷(double-cut) 구성으로 제어됨);
도 3은 본 발명의 교시에 따른 철도 신호처리 시스템을 도시하는 것으로서, 양 제어장치들이 부하를 동시에 통제하는 액티브 출력 제어인 것을 도시한다(부하는 공급 및 복귀 라인 모두가 리던던트 시스템에 의해 제어될 경우 더블컷(double-cut) 구성으로 제어됨);
도 4는 양 제어장치들이 액티브인 경우 일반적인 공통 부하 출력 회로를 갖는 직접구동 출력의 세부적인 구성을 도시한다;
도 5는 본 발명의 교시에 따른 철도 시스템의 또 다른 선택적인 구현 예를 도시한다;
도 6은 본 발명의 교시에 따른 철도 시스템의 또 다른 선택적인 구현 예를 도시한다; 그리고
도 7은 본 발명의 교시에 따라 구현될 수 있는 것과 같은 잠재적인 고장 검출 테스트의 출력을 예시하고 있다.

본 발명은 이하에서 임의의 특정한 대표적인 실시예들에 관하여 상세히 설명될 것인바, 여기에 개시된 재료, 장치 및 프로세스 단계들은 단지 예시를 위한 것으로 의도되는 실례로서 이해되어야 할 것이다. 특히, 본 발명은 여기에 특히 언급된 방법들, 재료들, 조건들, 프로세스 파라미터들, 장치 및 그와 유사한 것들에만 한정하는 것으로 의도되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 교시에 따른 철도 신호처리 시스템의 최상위층의 개략적인 도면이 도시되어 있다. 전체 시스템(10)은 제1 제어장치(MPU1) 및 제2 제어장치(MPU2)를 구비하는 제1 시스템과 제2 시스템을 포함한다. 각각의 제어장치(MPU1 및 MPU2)는 다수의 직접구동 출력들(DDO 1...n으로 지칭됨), 전원 버스, 및 부하(들)와 통신하는 출력단(OUTn)들을 구비하고 있다. 각 제어장치(MPU1 및 MPU2)들은 서로 독립적이며 완전히 리던던트(예비적) 구성으로 되어 있다. 이러한 방식으로, 시스템(10)은 어떠한 단일고장점(single pont of failure)도 없게 된다. 더 이상의 세부사항들은 아래에서 설명될 것이다.

양 제어장치들(MPU1 및 MPU2)은 개별적인 회로차단기(circuit breaker)에 의해 각각 보호될지라도 동일한 전력공급장치를 사용한다. 이러한 공통 전원 공급기는 AC 또는 DC 전원일 수 있다. 출력을 위한 DC 전원(PSU-A1, PSU-A2)은 도 4에 표현되어 있다. 출력을 위한 AC 전력원(TB, TC)은 도 5에 표현되어 있다.

다시 도 1을 참조하면, 각 제어장치(MPU1 및 MPU2)는 온-라인(on-line) 모드 또는 오프-라인(off-line) 모드로 동작이 가능하다. 온-라인 모드는 제어장치가 부하(들)를 제어하기 위한 "온(on)" 상태임을 의미하고, 반면에 오프-라인 모드는 제어장치가 "오프(off)" 상태이고 부하(들)를 제어하지 않고 있음을 의미한다. 상기 시스템(10) 내에서, 양 제어장치(MPU1 및 MPU2)들이 모두 온-라인일 수도 있고, 하나의 제어장치만 온-라인이고 또 하나의 제어장치는 오프-라인일 수도 있다. 제어장치는 동작중의 고장으로 인해 또는 예정된 정비작업으로 인해 오프-라인으로 될 수도 있다.

본 발명의 교시에 따른 부하(둘 이상 존재할 수 있음)는 철도 신호처리 시스템에서 사용되는 임의의 적절한 물리적 신호기일 것이다. 예를 들면, 부하는 열차 안내원에게 다양한 정보를 전달하기 위한 광 시스템일 수도 있다.

상기 시스템은 제어장치들의 동작에 기초하여 특정 동작들에 대해 반응하도록 설계된다.

만일 양 제어장치들이 모두 온-라인 상태라면, 그 제어장치들은 각각의 출력들(DDO)을 통해 부하에 전력을 공급한다. 그러한 액티브-액티브 모드(양 제어장치들이 온-라인 상태일 경우)에서는 부하를 통한 전류는 상기 두 개의 제어장치들에 의해 공유된다. 상기 두 개의 리던던트 시스템들 사이의 전류 공유의 불균형은 소정의 임계치(threshold limit)까지 허용된다. 만일 어느 한 시스템이 그 임계치 제한을 초과한다면, 그 시스템은 고장을 선언하고 부하로부터 분리되는데, 이로써 리던던트 시스템이 단독으로 그 부하를 제어할 것이다. 각각의 DDO는 2oo2 구성(uC-A 및 uC-B)으로 된 두 개의 마이크로컨트롤러들(uC) 및 외부 구성요소들에 대해 인터페이스를 제공하기 위한 특정 기능의 회로들로부터 구성된다.

다시 도 4를 참조하면, 각각의 마이크로컨트롤러는 각각의 전류 모니터링 회로(15, 16)를 구비하는 것이 이해될 수 있다. 액티브-액티브 모드에서는 각각의 전류 모니터링 회로는 제어장치가 부하에 제공하고 있는 전류를 모니터한다.

부하 상태를 정확하게 판단하기 위하여 각각의 제어장치(PU1, MPU2)는 부하가 공유되는지의 여부(두 시스템들 사이의 통신 경로에 기초하여 획득가능한 정보로부터)와 그 부하의 구성을 또한 모니터한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각 제어장치로부터의 단일 출력으로써 제어되는 병렬로 접속된 다수의 부하들이 존재할 수 있다는 것을 유념하여야 할 것이다. 이 정보는 MPU1 및 MPU2 레벨에서 이용가능한 시스템 데이터베이스의 일부이다. 각 전류 모니터링 회로의 출력은 부하와 출력들을 통한 전류에 비례한다. 각 출력에 대하여 각각의 마이크로컨트롤러(uC)에 상태들이 독립적으로 제공된다.

전류는 계속해서 모니터 된다. 전류 측정을 유효하게 하기 위하여 두 개의 임계치 기준이 존재하는데, 즉 최소 부하(바람직하게는, 명목 전류의 10%) 및 명목 부하(바람직하게는, 명목 전류의 75%)에 대한 기준이다. 상기한 두 개의 임계치 기준들은 양 제어장치 모두에 공통적이다. 이러한 기준들은 각각의 제어장치에 대한 A/D 변환 파라미터들을 특성화하기 위해 사용된다.

임계치 고장의 경우(각 제어장치로부터의 기준 표시치에 대한 허용오차를 초과하는 것에 근거하여), 상기 시스템은 고장을 선언하고 부하로부터 그 자신을 분리할 것이다.

각각의 DDO는 분리장치(25, 30)(부하로부터 분리를 위한)를 또한 구비하고 있다. 상기 분리장치(도 4에서 릴레이 접접들 KD-A1(25) 내지 KD-A8 및 릴레이 접접들 KD-B1(30) 내지 KD-B8로서 예시되고 있음)는 부하로부터 오프라인 제어장치의 출력을 분리하기 위해 사용된다. 분리장치의 상태를 정확하게 확인하기 위하여 릴레이들은 EN50205 Type A 요구조건에 순응한다. 바람직하게는, 어느 한 독립된 장치가 고장이 나거나 오프-라인으로 될 때, 그의 출력의 분리는 AREMA Class 1에 부응하는 외부 하드웨어 셧다운(shutdown) 1을 통해서 또한 보장된다. 상기한 하드웨어 셧다운 구조는 임의의 적절한 구조의 장치일 수 있다. 바람직하게는, 이러한 필수적인 분리는 미국철도협회(AAR: Association of American Railway) 규정의 필수(vital) 릴레이들을 통해 구현된다.

본 발명의 실시예들은 자율 제어장치들(MPU1 및 MPU2) 중의 하나가 고장이 나거나 오프-라인으로 될 때, 나머지 온-라인 제어장치는 오프-라인 제어장치의 어떤 고장이 안전한 시스템 동작을 영향을 미치지 않음을 계속해서 모니터하는 것을 보장한다. 특히, 각각의 출력은 전압 모니터링 회로(20)를 더 포함하고 있다는 것을 도 4에서 이해할 수 있다. 제어장치 폐쇄 및/또는 오프-라인 상태는 남아 있는 온-라인 장치에 의해 후속하는 부가적인 지시들이 표시될(프롬프트) 것이다. 온-라인 제어장치들의 모든 개별적인 출력단의 출력전압은 그 개별적인 출력단이 오프 상태로 통제될 때 전압이 영으로 되는 것을 보증하기 위해 모니터 될 것이다.

도 2는 본 발명의 교시에 따른 철도 신호처리 시스템의 회로도를 예시하고 있는데, 여기서 제어장치들(제1 시스템 및 제2 시스템) 모두는 부하를 동시에 통제하는 액티브형 출력 제어수단들이다. 예시된 구성은 더블-컷(double-cut) 부하(개별적인 복귀) 제어를 나타낸다.

제1 시스템은 공급라인(L1)으로부터 분리 릴레이(S1-KD-A1), S1-DDO-uC1 제어하의 솔리드-스테이트 릴레이(S1-SSR1-1), S1-DDO-uC2 제어하의 솔리드-스테이트 릴레이(S1-SSR1-2), S1-DDO-uC1에 대한 전류 측정(S1-CM1-1), S1-DDO-uC2에 대한 전류 측정(S1-CM1-2), 부하, 분리 릴레이(S1-KD-B1)를 통해서, 복귀라인(L2)으로의 부하를 제어한다.

공급라인(L1) 및 복귀라인(L2)는 AC 또는 DC 공급 전원일 수 있다.

제2 시스템은 공급라인(L1)으로부터 분리 릴레이(S2-KD-A1), S2-DDO-uC1 제어하의 솔리드-스테이트 릴레이(S2-SSR1-1), S2-DDO-uC2 제어하의 솔리드-스테이트 릴레이(S2-SSR1-2), S2-DDO-uC1에 대한 전류 측정(S2-CM1-1), S2-DDO-uC2에 대한 전류 측정(S2-CM1-2), 부하, 분리 릴레이(S2-KD-B1)를 통해서, 복귀라인(L2)으로의 부하를 제어한다. 정상 조건하에서는 부하를 통한 전류는 상기한 두 시스템들 사이에 균등하게 공유된다.

도 3은 본 발명의 교시에 따른 철도 신호처리 시스템을 예시하고 있는데, 여기서 양 제어장치들은 부하를 동시에 통제하는 액티브형 출력 제어를 수행한다. 예시된 구성은 더블-컷 부하(공통 복귀) 제어를 나타낸다.

제1 시스템은 공급라인(L1)으로부터 순차적으로 분리 릴레이(S1-KD-A1), S1-DDO-uC1 제어하의 솔리드-스테이트 릴레이(S1-SSR1-1), S1-DDO-uC2 제어하의 솔리드-스테이트 릴레이(S1-SSR1-2), 분리 릴레이(S1-KD-B1), S1-DDO-uC1에 대한 전류 측정(S1-CM1-1), S1-DDO-uC2에 대한 전류 측정(S1-CM1-2), 및 부하를 통해서, 복귀라인(L2)으로의 부하를 제어한다.

공급라인(L1) 및 복귀라인(L2)은 AC 또는 DC 공급 전원일 수 있다.

제2 시스템은 공급라인(L1)으로부터 분리 릴레이(S2-KD-A1), S2-DDO-uC1 제어하의 솔리드-스테이트 릴레이(S2-SSR1-1), S2-DDO-uC2 제어하의 솔리드-스테이트 릴레이(S2-SSR1-2), 분리 릴레이(S2-KD-B1), S2-DDO-uC1에 대한 전류 측정(S2-CM1-1), S2-DDO-uC2에 대한 전류 측정(S2-CM1-2) 및 부하를 통해서, 복귀라인(L2)으로의 부하를 제어한다.

정상 조건하에서 부하를 통한 전류는 상기 두 개의 시스템들 사이에 균등하게 공유된다.

도 4는 양쪽 제어장치들 모두 액티브 상태인 경우의 일반적인 공통 부하 출력회로를 예시하고 있다. 이러한 일반적 출력 회로는 회로 분리(25, 30)(KD 릴레이들은 FAR 타입임)를 위한 더블-컷(double-cut) 구성 및 솔리드-스테이트 릴레이(5, 6)(SSR) 제어를 갖는 직렬 더블-컷 구성으로써 구현된다.

본 발명의 실시예들은 또한 리액턴스의(reactive) 솔리드-스테이트 하드웨어 구성요소들에 대한 잠재적인 고장의 검출 테스트를 도모하고 있다. 도 4를 참조하면, 개개의 출력들은 SSR 회로 상에서의 누출에 대한 잠재적 고장 검출 회로(10, 11)(각각의 제어장치에 의해 하나씩 제어됨)를 갖는 SSR를 포함한다. SSR들(5, 6)이 OFF로 통제될 때 누출에 대한 검출이 실행된다. 잠재적 고장 검출(LFD: Latent Failure Detection) 테스트는 LFD SSR(10, 11) 및 직렬 저항(예를 들면, SSR B-1(6)을 테스트하기 위한 LFD SSR(10) 및 SSR A-1(5)를 테스트하기 위한 LFD SSR(11))의 활성화 및 전류(15, 16)의 측정으로 이루어진다. 상기 테스트는 순차적으로 한번에 하나의 SSR을 테스트하며, 어떠한 고정도 없는 경우에는 어떠한 전류의 검출도 없을 것이다.

LFD A1-1 및 LFD B1-1을 동시에 통제하면서, LFD SSR들(10, 11) 양자에 대한 누출을 시뮬레이션함으로써 부하의 OFF 상태를 유효하게 하기 위한 테스트가 실현된다. 부하를 통한 전류는 테스트 중에 전류가 증가하지 않음을 보장하여주는 LFD 저항들에 의해 제한된다. 부하의 OFF 상태를 유효화하기 위한 테스트는 LFD 테스트가 수행될 때마다 수행된다.

잠재 고장 검출 테스트는 ON 상태로 통제되는 출력들에 대해서는 어떠한 효과를 갖지 않는다. LFD 테스트 시퀀스는 프로그래머블형 장치(FPGA) 상에서 구현된다. LFD 테스트의 시작은 FPGA에 대한 제어장치(uCs)의 명령에 의해 생성된다. 도 7에 출력 LFD 타이밍이 도시되어 있다.

구현( Implementation ):

1. LFD 테스트의 시작은 tSW의 지속시간에 의해 하나의 uC에 의해 제공된다(첨부된 도면에서 OLFD_START).

2. 상기한 프로그래머블형 장치들은 동기신호를 제공할 것이다(첨부된 도면에서 OTOV). 동기신호는 LFD 테스팅 단계에 관한 정보를 제공하며, 이것은 uC가 현재 상태를 읽는 것을 개시하게 할 것이다.

3. uC로부터의 OLFD_START 신호를 유효화하기 위해 지연(tSL)이 FPGA에 구현된다(잡음에 대한 디지털 필터링을 제공함).

4. 각각의 uC는 순차적인 출력 전류의 상태를 읽는다(OUT_STATUS_(0) 내지 OUT_STATUS_(7)).

도 7을 참조하면, 신호들 OLFD_A(0) 내지 OLFD_A(7)이 LFD SSRs A1-1 내지 LFD_A8-1을 인에이블 하기 위해 FPGA1에 의해 생성된다.

신호들 OLFD_B(0) 내지 OLFD_B(7)은 LFD SSRs B1-1 내지 LFD_B8-1을 인에이블 하기 위해 FPGA2에 의해 생성된다.

신호들 OUT_STATUS_(0) 내지 OUT_STATUS_(7)은 FPGA들로부터의 시스템 레벨에서의 순차적인 명령들의 결과이다.

도 5는 본 발명의 교시에 따른 철도 시스템의 또 다른 선택적인 구현예를 예시한다. 이 예에서 양 제어장치들 모두가 온-라인이고, 그 회로는 이중 코일 릴레이 제어로 되어있다.

도 6은 본 발명의 교시에 따른 철도 시스템의 또 다른 선택적인 구현예를 예시한다. 이 예에서 양 제어장치들 모두가 온-라인이고, 그 회로는 이중 코일 릴레이 제어로 되어있다.

본 발명의 실시예들은 선로구간의 시작점, 연결점 등과 같은 임의의 적절한 선로측 위치에 설치될 수 있으며, 또는 단선 또는 복선에서 사용될 수도 있다.

첨부한 특허청구범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 정신과 영역으로부터 이탈함이 없이 여러 가지의 변형들이 만들어질 수도 있다.

Claims (19)

1. 부하를 제어하기 위한 철도 신호처리 시스템에 있어서,
   상기 부하에 접속 가능한 제1 전력출력단을 갖는 제1 자율 제어장치; 및
   어떠한 단일고장점이 없도록 상기 제1 자율 제어장치와 리던던트 관계에 있는, 상기 부하에 접속 가능한 제2 전력출력단을 갖는, 제2 자율 제어장치를 포함하고;
   상기 제1 및 제2 제어장치들은 전력출력단들 양자가 부하에 전력을 제공하는 온-라인 모드 또는 하나의 전력출력단은 부하에 전력을 제공하지 않는 오프-라인 모드에서 동작이 가능하고;
   상기 제1 및 제2 제어장치들은 일반적으로 온-라인 모드에서는 부하를 통한 전류가 상기 제1 및 제2 제어장치들 사이에 공유되게끔 상기 부하를 제어하도록 동작하고,
   상기 제1 또는 제2 제어장치들 중의 어느 하나가 오프-라인으로 동작한다면, 다른 제어장치는 부하를 제어하기 위해 온-라인으로 계속해서 동작함으로써 부하에 대한 제어가 중단 없이 연속적으로 실행되는 철도 신호처리 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 제어장치는 제1 전류 모니터링 장치를 포함하고, 그리고 상기 제2 제어장치는 제2 전류 모니터링 장치를 포함하고,
   제1 및 제2 제어장치들 양자가 온-라인이면, 상기 제1 제어장치의 전류 모니터링 장치는 부하를 제어하는 그 각각의 회로를 통해 전류를 모니터하고, 그리고 상기 제2 제어장치의 전류 모니터링 장치는 부하를 제어하는 그 각각의 회로를 통해 전류를 모니터하는 철도 신호처리 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어장치들 양자가 온-라인일 때 상기 두 개의 제어장치들 사이의 전류는 임계치까지 불안정 상태로 되는 철도 신호처리 시스템.
4. 제3항에 있어서, 만일 어느 한 제어장치에 상기 임계치를 초과한다면, 해당 제어장치는 오프-라인으로 되는 철도 신호처리 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 제어장치는 제1 전압 모니터링 장치를 포함하고, 그리고 상기 제2 제어장치는 제2 전압 모니터링 장치를 포함하되,
   상기 제1 제어장치가 오프-라인이고 상기 제2 제어장치들 양자가 온-라인이면, 상기 제2 전압 모니터링 장치는 출력 전압이 영 상태임을 확인하기 위해 온-라인 제어장치의 전력출력단들의 출력 전압들을 모니터하는 철도 신호처리 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 제어장치들 각각은 오프-라인 모드에서 부하로부터 그 각각의 제어장치를 분리하기 위한 분리 장치를 포함하는 철도 신호처리 시스템.
7. 제6항에 있어서, 각각의 분리 장치는 AAR 바이탈 릴레이(vital relay)들을 포함하는 철도 신호처리 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 제어장치들은 단일한 전원에 의해 전력이 공급되는 철도 신호처리 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 단일한 전원은 AC 또는 DC 전원인 철도 신호처리 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 부하는 열차 선로를 따라 철로변에 배치된 물리적 신호기인 철도 신호처리 시스템.
11. 제1항에 있어서, 오프-라인 모드는 고장으로 인해 또는 유지보수로 인해 발생하는 것인 철도 신호처리 시스템.
12. 철도 신호처리 시스템에서 부하를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 부하에 접속 가능한 제1 자율 제어장치, 및 어떠한 단일 고장점도 없도록 상기 제1 제어장치와 리던던트 관계에 있는 제2 자율 제어장치를 제공하는 단계,
    상기 제1 및 제2 제어장치들을,
    상기 부하를 통한 전류가 상기 제1 및 제2 제어장치들 사이에서 공유되도록 부하를 제어하기 위해 상기 제어장치들 양자가 부하에 전력을 제공하는 온-라인 모드, 또는
    하나의 제어장치는 부하에 전력을 제공하지 않고 다른 제어장치는 부하를 제어하기 위해 온-라인으로 동작하기를 계속함으로써 부하에 대한 제어가 연속적으로 수행되는 오프-라인 모드,
    중의 하나로 동작시키는 단계를 포함하는 철도 신호처리 시스템에서 부하를 제어하기 위한 방법
13. 제12항에 있어서, 제1 및 제2 제어장치들 양자가 온-라인 상태라면, 각각의 제어장치들을 통한 전류를 모니터링 하는 것을 더 포함하는 철도 신호처리 시스템에서 부하를 제어하기 위한 방법
14. 제12항에 있어서, 상기 제어장치들 양자가 온-라인일 때, 상기 두 개의 제어장치들 사이의 전류는 임계치까지 불안정 상태로 되며, 상기 임계치를 초과하면 해당 제어장치를 오프-라인으로 동작하는 것을 포함하는 철도 신호처리 시스템에서 부하를 제어하기 위한 방법
15. 제12항에 있어서, 하나의 제어장치가 오프-라인이고 그리고 다른 하나의 제어장치는 온-라인이면, 온-라인 상태의 제어장치는 출력 전압이 영 상태임을 확인하기 위해 그 제어장치의 전력출력단들의 출력 전압들을 모니터하는 철도 신호처리 시스템에서 부하를 제어하기 위한 방법
16. 제12항에 있어서, 제어장치가 오프-라인 모드에 있으면 상기 제어장치를 분리하는 것을 더 포함하는 철도 신호처리 시스템에서 부하를 제어하기 위한 방법
17. 부하를 제어하기 위한 철도 신호처리 시스템에 있어서,
    제1 자율 제어장치, 및 상기 제1 자율 제어장치와 리던던트 관계에 있는 제2 자율 제어장치를 포함하되, 각각의 제어장치는 어떠한 단일고장점도 없도록 부하에 접속 가능하게 구성되고; 그리고
    상기 제1 및 제2 제어장치들은, 제어장치들 양자가 부하에 전력을 제공하는 온-라인 모드 또는 하나의 제어장치는 부하에 전력을 제공하지 않는 오프-라인 모드 중 어느 한 모드에서 동작 가능한 것인 철도 신호처리 시스템.
18. 제17항에 있어서,
    온-라인 제어장치들은 그것을 통한 전류를 모니터하고;
    양 제어장치들 모두 온-라인일 때, 상기 두 제어장치들 사이의 전류는 임계치까지 불안정 상태로 되고; 그리고
    상기 임계치가 한 제어장치에 의해 초과 되면, 그 제어장치는 오프-라인으로 되는 철도 신호처리 시스템.
19. 제18항에 있어서, 상기 제1 제어장치가 오프-라인이고 상기 제2 제어장치가 온-라인이면, 상기 제2 제어장치는 출력 전압들이 영 상태임을 확인하기 위해 상기 온-라인 제어장치의 출력 전압들을 모니터하는 철도 신호처리 시스템.

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