KR20160027380A

KR20160027380A - 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템

Info

Publication number: KR20160027380A
Application number: KR1020140113849A
Authority: KR
Inventors: 최현영; 백종현; 김건엽; 김용규
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2016-03-10

Abstract

본 발명은 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템에 관한 것으로서, 그 구성은 각 역마다 구비되어, 열차 또는 각종 현장장치를 제어하기 위한 제어신호를 전달하는 역제어장치; 각각의 현장출력장치마다 서로 다른 파장의 광신호를 고유로 할당받아 특정 파장의 상기 제어신호를 상기 역제어장치로부터 각 현장출력장치마다 다르게 수신하며, 제어처리에 대한 응답신호 또는 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치로 송신하는 적어도 하나 이상의 현장출력장치; 서로 다른 파장의 광신호를 각 현장출력장치마다 고유로 할당하도록 광섬유 브래그 격자를 구성한 광케이블로 상기 역제어장치와 상기 현장출력장치를 연결하는 링 네트워크를 포함한다.
본 발명에 따르면, 링네트워크를 구성하는 광케이블을 광섬유 브래그 격자를 이용하여 각 현장출력장치마다 서로 다른 파장을 할당할 수 있어, 역제어장치와 현장출력장치 간의 데이터 전송이 일대일의 구조가 되도록 하며, 동시적 양방향 데이터 통신이 가능한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 통하여 전자폐색제어장치의 경제성과 확장성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템{Integrated electronic block system comprising full-duplex optical ring network using fiber bragg grating}

본 발명은 철도 시스템에서 사용되는 전자 폐색 제어 시스템 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자 폐색 제어 시스템에 관한 것이다.

국내 철도시스템에서 사용되는 열차 제어 신호시스템은 ATP(automatic train protection)로서, 궤도회로를 통하여 열차의 점유 정보를 확보한다. ATP시스템은 궤도회로 기반으로 폐색을 나누어 현재 폐색에 열차가 점유 중이면, 다음 폐색에는 정지신호를 전송하는 지상 신호설비들을 포함한다. 이러한 지상 설비들은 유지보수의 효율성을 위해 설비 통합이 요구되며, 또한 디지털화하는 추세에 있다.

전자 폐색 제어 장치는 선로변의 ABS(automatic block system), AF(audio frequency)궤도회로, TLDS(track circuit level detection system), LEU(lineside electronic unit)등으로 분산되어 있는 시스템 랙과 전원을 하나의 시스템 랙으로 통합하는 장치이다.

등록특허공보 제10-1114576호에 개시된 종래의 통합형 전자 폐색 제어 장치에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 전자연동장치와 연계되어 열차 및 선로의 시설물들을 제어하는 역제어장치(100)와, 역제어장치(100)로부터 수신된 정보를 이용하여 신호기 및 열차에 정보를 전달하는 현장출력장치(200)를 구성하고, 현장출력장치(200)와 역제어장치(100)간에 제어정보, 궤도정보, 감시정보 등의 데이터 전송을 광통신망을 이용함으로써 데이터통신이 이루어진다. 여기서 광통신망은 높은 가용성과 안정성을 위해 이중계로 된 듀얼 링 네트워크(300) 구조를 사용하고 있다.

그러나 이러한 종래의 통합형 전자 폐색 제어 장치의 통신망 구조에서는 역제어장치와 모든 현장출력장치 간의 데이터 전송을 위해 단일 파장의 하나의 광신호를 사용하므로, 현장출력장치에서 송신한 데이터는 바로 역제어장치로 수신되지 않고 연결된 다음 현장출력장치들을 통해 전송되므로, 데이터 처리과정의 효율성이 저하될 수 있다. 또한 반이중(half-duplex) 전송방식의 이중계로 된 링 네트워크를 사용하므로 추가적인 광케이블의 사용이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1114576호

본 발명은 전술한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 각 현장출력장치에 설치된 광섬유 브래그 격자를 이용하여 각 현장출력장치마다 서로 다른 파장의 광신호를 수신하도록 함으로써, 역제어장치와 현장출력장치 간에 데이터 전송이 일대일 구조가 되어, 데이터 전송의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 단일 링 네트워크상에서 동시적 양방향 데이터 전송이 가능한, 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자 폐색 제어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템은 각 역마다 구비되어, 열차 또는 각종 현장장치를 제어하기 위한 제어신호를 전달하는 역제어장치; 각각의 현장출력장치마다 서로 다른 파장의 광신호를 고유로 할당받아 특정 파장의 상기 제어신호를 상기 역제어장치로부터 각 현장출력장치마다 다르게 수신하며, 제어처리에 대한 응답신호 또는 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치로 송신하는 적어도 하나 이상의 현장출력장치; 서로 다른 파장의 광신호를 각 현장출력장치마다 고유로 할당하도록 광섬유 브래그 격자를 구성한 광케이블로 상기 역제어장치와 상기 현장출력장치를 연결하는 링 네트워크를 포함한다.

상기에 있어서, 상기 광섬유 브래그 격자는 상기 현장출력장치와 상기 링네트워크의 각 연결 부분에 위치하며, 상기 현장출력장치마다 서로 다른 파장의 광신호 반사 특성을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 광섬유 브래그 격자는 서로 동일한 파장의 광신호를 반사하는 특성을 갖는 제 1FBG와 제2 FBG를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 제1 FBG는 상기 역제어장치로부터 상기 링 네트워크의 양방향으로 송신된 제어신호 중에서 상기 링 네트워크의 특정 방향으로 이동하는 제어신호를 반사하며, 상기 제2 FBG는 상기 제1FBG에서 반사되는 제어신호와 반대 방향으로 이동하는 제어신호를 반사하는 특성을 갖되, 제1 FBG와 제2 FBG는 서로 병렬 구조로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 현장출력장치는 상기 제1 FBG로부터 반사된 제어신호를 수신하는 제1송수신모듈과, 상기 제2 FBG로부터 반사된 제어신호를 수신하는 제2송수신모듈을 갖는 신호송수신부를 포함한다.

상기에 있어서, 상기 현장출력장치는 상기 제1FBG에서 반사된 제어신호가 상기 제1송수신모듈의 수신측으로 수신하도록 포트를 연결하고, 상기 제1송수신모듈로부터 상기 응답신호 또는 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치로 송신하도록 포트를 연결하는 제1 광서큘레이터; 상기 제2FBG에서 반사된 제어신호가 상기 제2송수신모듈의 수신측으로 수신하도록 포트를 연결하고, 상기 제2송수신모듈로부터 상기 응답신호 및 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치로 송신하도록 포트를 연결하는 제2 광서큘레이터를 더 포함한다.

상기에 있어서, 상기 현장출력장치는 상기 제1 FBG와 직렬 연결되어, 상기 링네트워크의 반시계방향으로 이동하는 광신호를 통과하도록 하고, 상기 링네트워크의 시계방향으로 이동하는 광신호는 통과하지 못하도록 하는 제1 광아이솔레이터; 상기 제2 FBG와 직렬연결되어, 상기 링네트워크의 시계방향으로 이동하는 광신호를 통과하도록 하고, 상기 링네트워크의 반시계방향으로 이동하는 광신호는 통과하지 못하도록 하는 제2 광아이솔레이터를 더 포함한다.

상기에 있어서, 상기 현장출력장치는 상기 제1,2 FBG의 입력단에 설치되어 상기 역제어장치로부터 반시계방향으로 전송되는 광신호를 상기 제1 FBG측으로 전달하는 제1 광커플러; 상기 제1,2 FBG의 출력단에 설치되어 상기 역제어장치로부터 시계방향으로 전송되는 광신호를 상기 제2 FBG측으로 전달하는 제2 광커플러를 더 포함한다.

상기에 있어서, 상기 역제어장치는 상기 광신호를 상기 현장출력장치로 송신하도록 상기 링네트워크 측으로 포트를 연결하고, 상기 현장출력장치로부터 전송되는 응답신호 및 데이터를 수신하도록 상기 역제어장치의 수신 측으로 포트를 연결하는 제3 광서큘레이터; 상기 역제어장치로부터 상기 링네트워크의 시계방향과 반시계방향의 양방향으로 광신호의 송신이 가능하도록 상기 역제어장치와 상기 링네트워크를 연결하는 제3 광커플러를 포함한다.

본 발명의 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템에 따르면, 링네트워크를 구성하는 광케이블을 광섬유 브래그 격자를 이용하여 각 현장출력장치마다 서로 다른 파장을 할당할 수 있어, 역제어장치와 현장출력장치 간의 데이터 전송이 일대일의 구조가 되도록 하며, 동시적 양방향 데이터 통신이 가능한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 통하여 전자폐색제어장치의 경제성과 확장성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 단일계의 링 네트워크만으로도 네트워크의 일부 지점에 고장이 발생시, 시계방향 또는 반시계방향 중 고장 지점을 지나지 않는 방향의 경로로 데이터를 전송함으로써 현장출력장치와 역제어장치간 데이터 전송이 지속적으로 이루어지므로, 광통신망의 신뢰성과 안정성을 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 통합형 전자 폐색 제어 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 일반적인 광섬유 브래그 격자의 광신호 전달 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템의 현장출력장치의 세부적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템의 현장출력장치의 신호송수신부에서 특정 파장의 신호를 송수신하는 과정을 보인 도면으로서, 도 4의 (a)는 반시계방향으로 전달되는 광신호의 경우에 해당하며, 도 4의 (b)는 시계방향으로 전달되는 광신호의 경우에 해당한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 바람직한 일 실시예에 따른 본 발명의 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템을 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용되는 광섬유 브래그 격자(fiber bragg grating, FBG)는 도 2를 참조하면, 광섬유의 코어 굴절률을 주기적 또는 비주기적으로 변화시켜 특정 파장의 빛에 대해서는 반사시키고 다른 파장의 빛은 통과시키는 특성을 갖는다.

넓은 대역의 파장을 가지는 광신호가 광섬유 브래그 격자(FBG)에 입사되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 특정 파장의 광신호만 반사되고 나머지는 그대로 통과하게 된다. 이러한 광섬유 브래그 격자(FBG)의 반사 특성을 이용하여 본 발명의 링네트워크(30)에 연결된 각각의 현장출력장치(20)마다 서로 다른 파장의 광신호를 고유로 할당받아 각종 신호의 송수신이 양방향으로 동시에 이루어질 수 있게 한다.

본 발명의 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템은 역제어장치(10), 현장출력장치(20), 이들 장치 간 상호 연결하는 광통신망인 링네트워크(30)를 포함한다.

역제어장치(10)는 기본적으로 열차 추적 논리에 의한 각 폐색 구간별 속도 제어, 연동처리, 열차 운행 안전성을 검사하고 폐색장치의 신호제어를 수행하는 기능을 수행한다. 역제어장치(10)에는 역제어장치(10)와 현장출력장치(20)의 상태를 감시하고, 역간에 선로 점검 등의 특이사항 발생시 속도제한을 사용자가 입력할 수 있는 제어콘솔(미도시)이 연결될 수 있다.

링네트워크(30)는 단일계로 구성하고, 역내에 구비된 역제어장치(10)와 역 주변 현장에 구비된 현장출력장치(20) 간에 링 형태로 단일의 광케이블을 연결할 수 있으며,또한 링네트워크(30)는 역제어장치(10)로부터 전송되는 제어신호를 이용하여 다수의 현장출력장치(20) 중에서 장치마다 선택적으로 제어가 가능하도록 각 현장출력장치(20)의 케이블 연결 부분에는 각 장치마다 서로 다른 파장의 광신호에 대한 반사 특성을 갖는 광섬유 브래그 격자가 구성될 수 있다.

현장출력장치(20)는 기본적으로 역제어장치(10)와 링네트워크(30)로 연결되어 역제어장치(10)로부터 수신된 제어신호를 처리하고, 제어신호 처리에 대한 응답신호 또는 각종 상태정보 데이터를 역제어장치(10)로 전송할 수 있다. 또한 현장출력장치(20)는 역제어장치(10)의 제어신호에 따라 폐색신호기, 발리스, ATS 등의 제어에 필요한 각종 현장장치로 출력을 보내게 된다. 또한 폐색신호기의 각 등별 점등상태, 궤도회로 점유상태 및 궤도회로 송수신 전압을 검지한 정보 등에 해당하는 상태정보 데이터를 역제어장치(10)로 송신할 수 있다.

각각의 현장출력장치(20)는 세부적으로 신호송수신부(21), 제1,2 FBG(22, 23), 제1,2 광서큘레이터(24, 25), 제1,2 광아이솔레이터(26, 27), 제1,2 광커플러(28, 29)를 더 포함한다.

제1 FBG(22)는 특정 파장의 신호를 반사하는 특성을 갖고 있으며, 특히 반시계방향으로 이동하는 특정 파장의 제어신호에 대하여 반사하여 제1송수신모듈(21a)의 수신측(Rx)으로 수신되도록 설계될 수 있다.

제2 FBG(23)는 제1 FBG(22)와 동일한 파장의 신호를 반사하는 특성을 갖고 있으며, 제1 FBG(22)와는 달리 링 네트워크(30)의 시계방향으로 이동하는 제어신호를 반사하여 제2송수신모듈(21b)의 수신측(Rx)으로 수신하도록 마련된다.

한편, 제1 FBG(22)와 제2 FBG(23)는 회로적으로 서로 병렬 구조로 연결되어 각각 반시계방향과 시계방향의 제어신호를 반사하여 수신측(Rx)으로 수신하도록 설계하는 것이 바람직하다.

제1 광서큘레이터(24)는 제1 FBG(22)와 회로적으로 직렬 연결되어, 제1 FBG(22)에서 반사된 제어신호가 제1송수신모듈(21a)의 수신측(Rx)으로 수신하도록 포트를 연결하고, 제1송수신모듈(21a)의 송신측(Tx)으로부터 상기 응답신호 또는 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치(10)로 송신하도록 역제어장치(10) 측으로 포트를 연결한다. 상기와 같이 포트를 순차적으로 연결하기 위하여 시계 방향으로 포트를 차례로 연결하며, 수신신호와 송신신호를 분리하여 연결하도록 4-포트로 설계될 수 있다. 즉, 여기서 광서큘레이터(optical circulator)는 한 포트에 입력된 신호를 소자에 표시된 방향의 바로 옆 포트로 출력시켜주는 복수의 포트로 이루어진 수동소자인 것이며, 이를 통해 동시에 양방향으로 신호가 전송되더라도 송수신되는 신호를 분리하여 전달이 가능하게 된다.

제2 광서큘레이터(25)는 회로적으로 상기 제2 FBG(23)와 직렬 연결되어, 상기 제2 FBG(23)에서 반사된 제어신호가 상기 제2송수신모듈(21b)의 수신측(Rx)으로 수신하도록 포트를 연결하고, 상기 제2송수신모듈(21b)의 송신측(Tx)으로부터 상기 응답신호 및 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치(10)로 송신하도록 역제어장치(10) 측으로 포트를 연결한다. 또한 제2 광서큘레이터(25)는 상기와 같이 포트를 순차적으로 연결하기 위하여 시계 방향으로 포트를 차례로 연결하며, 수신신호와 송신신호를 분리하여 연결하도록 4-포트로 설계될 수 있다.

신호송수신부(21)는 제1,2송수신모듈(21a, 21b)로 나뉘어 각 현장출력장치(20)에 구성되며, 제1 송수신모듈에 연결된 제1 광서큘레이터(24) 또는 제2 송수신모듈(21b)에 연결된 제2 광서큘레이터(25)로부터 제어신호를 수신하거나 제어신호에 대한 응답신호 또는 각종 상태정보 데이터를 현장출력장치(20)에 송신할 수 있다. 상기와 같이 각 현장출력장치(20)마다 브래그 격자를 구성하여 전이중 전송방식(full-duplex)에 의한 동시적 양방향 통신이 가능함에 따라 제1,2 광서큘레이터(24, 25)가 각각 제1,2송수신모듈(21a, 21b) 측에 설치됨에 따라 신호의 송수신을 구분하여 전송할 수 있게 된다.

한편, 광아이솔레이터(optical isolator)가 제1 FBG(22)와 제2 FBG(23)에 각각 회로적으로 직렬 연결되어 한 쪽 방향에 대해서만 신호 전달이 가능하도록 설계하는 것이 바람직하다.

제1 광아이솔레이터(26)는 제1 FBG(22)와 직렬 연결되어, 반시계방향으로 이동하는 제어신호를 통과하도록 하고, 시계방향으로 이동하는 제어신호는 통과하지 못하도록 방향(도 4의 우측방향)을 설계할 수 있다.

제2 광아이솔레이터(27)는 제2 FBG(23)와 직렬 연결되어, 시계방향으로 이동하는 제어신호를 통과하도록 하고, 반시계방향으로 이동하는 제어신호는 통과하지 못하도록 방향(도 4의 좌측방향)을 설계할 수 있다.

또한, 제1,2 FBG(22, 23)는 회로적으로 병렬 구조를 이룸에 따라 입력단과 출력단에 각각 제1,2 광커플러(28, 29)가 결합되어 양방향으로 신호 송수신이 가능하도록 설계될 수 있다.

제1 광커플러(28)는 제1,2 FBG(22, 23)의 입력단에 설치되어 역제어장치(10)로부터 반시계방향으로 전송되는 제어신호를 제1 FBG(22)측으로 전달할 수 있다. 이때, 제2 FBG(23)측으로 전달되는 제어신호는 제2 광아이솔레이터(27)에 의해 차단될 수 있다.

제2 광커플러(29)는 제1,2 FBG(22, 23)의 출력단에 설치되어 역제어장치(10)로부터 시계방향으로 전송되는 제어신호를 제2 FBG(23)측으로 전달할 수 있다. 이때, 제1 FBG(22)측으로 전달되는 제어신호는 제1 광아이솔레이터(26)에 의해 차단될 수 있다.

도 4a는 반시계방향으로 전달되는 광신호의 경우에 신호의 송수신 과정을 설명한 것이다. 넓은 대역의 파장(0, 1, 2, 3)을 갖는 광신호를 반시계방향으로 전달받아 수신시, 제1 FBG(22)에 입사되는 광신호에서 특정 파장(2)의 광신호만이 반사되어 제1 광서큘레이터(24)를 거쳐 제1 송수신모듈(21a)의 수신 측(Rx)으로 수신될 수 있다.

또한, 반사되지 않은 나머지 파장 대역(0, 1, 3)의 제어신호는 제1 FBG(22)를 통과하여 반시계방향의 다음 현장출력장치(20)로 전송될 수 있다.

또한, 나머지 파장 대역(0, 1, 3)의 제어신호(다른 현장출력장치 제어를 위한 제어신호에 해당)는 제1,2 FBG(22, 23)를 통과시켜, 다음 현장출력장치(20)로 전달한다. 이로써, 나머지 파장 대역(0, 1, 3)의 제어신호 중에서 특정 파장의 제어신호를 각 현장출력장치(20)마다 다르게 수신이 이루어지도록 할 수 있으며, 각 현장출력장치(20)를 역제어장치(10)에서 각각 제어가능하게 된다. 즉, 이와 같은 제어 방식을 다수의 현장출력장치(20)에 적용하면, 각 현장출력장치(20)마다 고유의 파장을 갖는 제어신호를 각각 할당하여 수신할 수 있는 것이다.

한편, 제1 송수신모듈(21a)의 송신측(Tx)에서 응답신호 및 각종 상태정보 데이터를 역제어장치(10)로 송신시에는 제1 광서큘레이터(24)의 포트를 제1 광커플러(28) 측으로 연결하여 시계 방향으로 송신신호를 역제어장치(10)에 전달할 수 있다.

도 4b는 시계 방향으로 전달되는 광신호의 경우 신호를 송수신하는 과정을 설명한 것으로, 링네트워크(30)의 반시계 방향으로 전달되는 제어신호와 방향만 다르고, 동일한 원리로 제어신호가 전달되도록 한다.

즉, 넓은 대역의 파장(0, 1, 2, 3)을 갖는 광신호(제어신호)를 시계방향으로 전달받아 수신시, 제2 FBG(22)에 입사되는 광신호에서 특정 파장(2)의 광신호만이 반사되어 제2 광서큘레이터(24)를 거쳐 제2 송수신모듈(21a)의 수신측(Rx)으로 수신될 수 있다. 또한, 반사되지 않은 나머지 파장 대역(0, 1, 3)의 제어신호는 제2 FBG(23)를 통과하여 시계 방향의 다음 현장출력장치(20)로 전송될 수 있다.

나아가 제1 FBG(22)와 제2 FBG(23)는 동일한 파장(2)의 제어신호 반사 특성을 갖도록 설계하고, 서로 병렬 구조를 이룸에 따라 양방향에서 제어신호를 반사하여 수신측(Rx)에서 수신할 수 있게 된다. 즉, 반시계방향의 특정 파장(2)의 제어신호를 제1 FBG(22)로 반사할 수 있으며, 시계방향의 동일 파장(2)의 제어신호 또한 제2 FBG(23)로 반사하게 함으로써, 반시계방향과 시계방향 양방향으로 신호의 수신이 가능하도록 한다.

제2 송수신모듈(21a)의 송신측(Tx)에서 응답신호 및 각종 상태정보 데이터를 역제어장치(10)로 송신시에는 제2 광서큘레이터(24)의 포트를 제2 광커플러(28) 측으로 연결하여 반시계 방향으로 송신신호를 역제어장치(10)에 전달할 수 있다.

상기와 같이 반시계방향과 시계방향의 양방향으로 동일한 파장의 제어신호 또는 응답신호 및 각종 상태정보 데이터를 하나의 현장출력장치(20)에 이중으로 전송하는 것은 신호 수신의 안정성을 위한 것으로, 특히 링네트워크(30)의 특정 위치에 케이블 이상이나 절단 등으로 인하여 고장점(B)이 발생하였을 때, 다른 방향 쪽에서 고장점(B)을 지나지 않는 경로로 신호를 전송하기 위한 것이다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 현장출력장치(20) 3번과 현장출력장치(20) 4번 사이에 고장점(B)이 발생하였다면, 현장출력장치(20) 1~3번은 시계 반대 방향으로 제어신호를 수신하고, 반대로 현장출력장치(20) 1~3번으로부터 송신되는 응답신호 및 각종 상태정보 데이터를 시계 방향으로 송신할 수 있다. 또한 마찬가지로 현장출력장치(20) 4~n번은 각각 현장출력장치(20) 1~3번과 반대로 시계방향으로 제어신호를 수신함과 아울러 응답신호 및 각종 상태정보 데이터 송신시에는 반시계방향으로 송신할 수 있는 것이다. 이로써, 단일 광케이블을 구성하더라도 고장점(B) 발생시, 링네트워크(30)의 양방향 중 어느 한 방향으로 신호 송수신이 이루어질 수 있어 안정적인 신호 송수신을 물론이며, 케이블 절감으로 경제적인 링네트워크(30) 구축이 가능하게 한다.

나아가, 역제어장치(10)는 신호전송부(11)와 제3 광서큘레이터(optical circulator, 12)를 구비하여, 열차 또는 각종 신호기 또는 계측기 등의 현장장치를 제어하기 위한 제어신호를 각 현장에 위치한 현장출력장치(20)로 송신함과 아울러, 그에 대한 응답신호 및 각종 상태정보 데이터를 수신할 수 있다. 역제어장치(10)와 링네트워크(30)의 연결 부분에는 제3광커플러(13)가 연결되어 링네트워크(30)의 시계방향과 반시계방향으로 양방향으로 동시에 동일한 신호의 전송이 가능하도록 한다. 즉, 제3 광서큘레이터(12)는 상기 제어신호를 상기 현장출력장치(20)로 송신하도록 상기 링네트워크(30) 측으로 포트를 연결하고, 상기 현장출력장치(20)로부터 전송되는 응답신호 및 데이터를 수신하도록 신호전송부(11)의 수신측(Rx)으로 포트를 연결하는 것이다.

10 ; 역제어장치 11 ; 신호전송부
12 ; 제3 광서큘레이터 13 ; 제3 광커플러
20 ; 현장출력장치
21 ; 신호송수신부 21a ; 제1송수신모듈
21b ; 제2송수신모듈 22 ; 제1FBG
23 ; 제2FBG 24 ; 제1 광서큘레이터
25 ; 제2 광서큘레이터 26 ; 제1 광아이솔레이터
27 ; 제2 광아이솔레이터 28 ; 제1 광커플러
29 ; 제2 광커플러 30 ; 링네트워크

Claims

각 역마다 구비되어, 열차 또는 각종 현장장치를 제어하기 위한 제어신호를 전달하는 역제어장치;
각각의 현장출력장치마다 서로 다른 파장의 광신호를 고유로 할당받아 특정 파장의 상기 제어신호를 상기 역제어장치로부터 각 현장출력장치마다 다르게 수신하며, 제어처리에 대한 응답신호 또는 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치로 송신하는 적어도 하나 이상의 현장출력장치;
서로 다른 파장의 광신호를 각 현장출력장치마다 고유로 할당하도록 광섬유 브래그 격자를 구성한 광케이블로 상기 역제어장치와 상기 현장출력장치를 연결하는 링 네트워크를 포함하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.
제1항에 있어서, 상기 광섬유 브래그 격자는
상기 현장출력장치와 상기 링네트워크의 각 연결 부분에 위치하며, 상기 현장출력장치마다 서로 다른 파장의 광신호 반사 특성을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.
제2항에 있어서, 상기 광섬유 브래그 격자는
서로 동일한 파장의 광신호를 반사하는 특성을 갖는 제1 FBG와 제2 FBG를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1 FBG는 상기 역제어장치로부터 상기 링 네트워크의 양방향으로 송신된 제어신호 중에서 상기 링 네트워크의 특정 방향으로 이동하는 제어신호를 반사하며,
상기 제2 FBG는 상기 제1 FBG에서 반사되는 제어신호와 반대 방향으로 이동하는 제어신호를 반사하는 특성을 갖되, 제1 FBG와 제2 FBG는 서로 병렬 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.
제4항에 있어서, 상기 현장출력장치는
상기 제1 FBG로부터 반사된 제어신호를 수신하는 제1송수신모듈과, 상기 제2 FBG로부터 반사된 제어신호를 수신하는 제2송수신모듈을 갖는 신호송수신부를 포함하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.
제5항에 있어서, 상기 현장출력장치는
상기 제1FBG에서 반사된 제어신호가 상기 제1송수신모듈의 수신측으로 수신하도록 포트를 연결하고, 상기 제1송수신모듈로부터 상기 응답신호 또는 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치로 송신하도록 포트를 연결하는 제1 광서큘레이터;
상기 제2FBG에서 반사된 제어신호가 상기 제2송수신모듈의 수신측으로 수신하도록 포트를 연결하고, 상기 제2송수신모듈로부터 상기 응답신호 및 각종 상태정보 데이터를 상기 역제어장치로 송신하도록 포트를 연결하는 제2 광서큘레이터를 더 포함하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.
제6항에 있어서, 상기 현장출력장치는
상기 제1 FBG와 직렬연결되어, 상기 링네트워크의 반시계방향으로 이동하는 광신호를 통과하도록 하고, 상기 링네트워크의 시계방향으로 이동하는 광신호는 통과하지 못하도록 하는 제1 광아이솔레이터;
상기 제2 FBG와 직렬연결되어, 상기 링네트워크의 시계방향으로 이동하는 광신호를 통과하도록 하고, 상기 링네트워크의 반시계방향으로 이동하는 광신호는 통과하지 못하도록 하는 제2 광아이솔레이터를 더 포함하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.
제7항에 있어서, 상기 현장출력장치는
상기 제1,2 FBG의 입력단에 설치되어 상기 역제어장치로부터 반시계방향으로 전송되는 광신호를 상기 제1 FBG측으로 전달하는 제1 광커플러;
상기 제1,2 FBG의 출력단에 설치되어 상기 역제어장치로부터 시계방향으로 전송되는 광신호를 상기 제2 FBG측으로 전달하는 제2 광커플러를 더 포함하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.
제1항에 있어서, 상기 역제어장치는
상기 광신호를 상기 현장출력장치로 송신하도록 상기 링네트워크 측으로 포트를 연결하고, 상기 현장출력장치로부터 전송되는 응답신호 및 데이터를 수신하도록 상기 역제어장치의 수신 측으로 포트를 연결하는 제3 광서큘레이터; 및
상기 역제어장치로부터 상기 링네트워크의 시계방향과 반시계방향의 양방향으로 광신호의 송신이 가능하도록 상기 역제어장치와 상기 링네트워크를 연결하는 제3 광커플러를 포함하는 광섬유 브래그 격자를 이용한 전이중 전송방식의 링 네트워크를 갖는 전자폐색제어시스템.