KR20200059939A - Ats 지상자 검측장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반철도 140km/h 구간에서 ATS 지상설비의 동작을 검측하기 위해 ATS 지상자 주파수 값의 유효성 및 응동 시간을 효과적으로 검측할 수 있도록 된 ATS 지상자 검측장치에 관한 것이다.
이를 위해 ATS 지상자 검측장치는 열차의 140km/h 속도에서 ATS 주파수를 안정적으로 검지하면서 선로의 구간별 궤도회로로부터 열차의 구간점유 상태를 판단하는 모의 지상자, 및 상기 모의 지상자로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신함과 아울러 상기 모의 지상자의 동작 상태를 확인하는 모니터가 구비된 테스트 벤치를 포함한다.

Description

ATS 지상자 검측장치{MEASURING APPARATUS FOR GROUND EQUIPMENT OF ATS}
본 발명은 ATS 지상자 검측장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 일반철도 구간에서 ATS 지상설비의 동작을 검측하기 위한 ATS 지상자 검측장치에 관한 것이다.
일반적으로 열차 운행의 안전 운행을 위한 신호제어시스템은 제어 중심이 지상 신호기에 있는 지상신호 시스템과 차량에 있는 차상신호 시스템으로 분류되는데, 상기 신호시스템에는 ATS 설비가 대표적이며, 차상신호시스템의 경우에는 차
상신호의 송수신방식, 부가기능 등에 따라 여러 형태가 있으나 ATP 또는 ATC 설비가 대표적이다.
상기 ATS(Automatic Train Stop) 시스템은 신호기의 제한속도를 초과하여 운전시 선행열차와의 추돌 사고를 방지하기 위해 자동으로 열차의 속도를 감속 또는 제동시키는 장치이다.
상기 ATP(Automatic Train Protection) 시스템은 선로에 설치된 지상자(Balise, Beacon 등)를 통하여 열차운행에 필요한 정보를 전달받아 선행열차의 위치에 따른 후속열차의 속도를 자동으로 제어하는 장치로, 기존의 지상 신호시스템을 철거하지 않고 그대로 두거나 혹은 지상신호기를 이용하면서 차상신호시스템으로 전환이 가능하다.
상기 ATC(Automatic Train Control) 시스템은 차상신호방식으로, 지상의 열차운행조건을 궤도회로 또는 정보전송장치를 이용하여 차상으로 전송, 차내에 허용속도를 연속으로 표시하고, 열차의 속도가 허용속도를 초과할 경우 자동으로 열차를 정지 또는 허용속도 내로 감속시키는 장치로, ATP 기능에 자동가속기능, 정위치 정차, 출입문 개폐 등의 기능 등을 부가한 것으로, 한국고속열차 KTX에 사용되고 있다.
여기서, 상기 ATS 시스템은 열차가 운행하는 선로를 일정 구간으로 구분하고 해당 구간에서 제한속도로 감속 운행되도록 하고, 정해진 시간내에 감속이 되지 않는 경우 강제적으로 정지되도록 한 것으로서, 선행 열차가 특정 선로구간을 점
유하고 있는 지 궤도점유 유닛에서 검지하고 점유되고 있는 구간을 기준으로 5현시 시스템의 경우, 정지신호(R), 경계신호(YY), 주의신호(Y), 감속신호(YG) 및 진행신호(G)가 구간별로 현시되고, 3현시 시스템의 경우, 정지신호(R), 주의신호(Y) 및 진행신호(G)가 구간별로 현시된다.
이때 각 구간별의 현시신호는 구간별로 설치되는 ATS 지상자로부터 열차의 ATS 차상자로 전송된다.
즉, 궤도가 점유되면 각 구간별 ATS 지상자는 현시신호에 따른 공진주파수가 발진되며 이 ATS 지상자 위로 ATS 차상자가 지나가면 주파수 인입현상에 의하여 ATS 지상자의 공진주파수를 감지하여 해당 공진주파수에 따라 제한속도로 감속하게 된다.
그러나, 고속철도의 일부 설비는 검측차를 이용하여 차상점검을 진행 중에 있으나 자동화진단을 위한 기술은 아직 초기 단계에 있고, 향후 일반철도에 맞는 다양한 패턴의 검측 데이터와 검측 전문가의 경험을 바탕으로 패턴인식 진단기법의 원리를 적용시켜 결함이 있는 데이터와 결함이 없는 데이터를 분류하고 외부모델링 작업에 의한 결함의 위치를 정확히 판단할 수 있는 자동화 진단 시스템을 개발하여 차상검측을 이용한 전기시스템 유지보수의 최적 운용이 필요한 실정이다.
또한, 국내의 신호설비 유지보수는 인력작업에 의한 시설물 유지보수비중이 크며, 작업계획의 수립에 있어서도 현장 작업자의 경험에 의존하는 경향이 높고, 우리나라는 고속선 신호설비 검측차량을 전량 수입하였으나, 국내의 경우 검측장치에 대한 기술 부족으로 국외로부터 검측차를 수입하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0965894호(발명의 명칭 : ATS 지상자를 이용한 ATP 속도제한 커브 추종 시스템 및 방법, 2010. 06. 24. 공고) 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0081992호(발명의 명칭 : ATC, ATS 및 ATP 겸용 차상장치, 2005. 08. 22. 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 일반철도 140km/h 구간에서 ATS 지상설비의 동작을 검측하기 위해 ATS 지상자 주파수 값의 유효성 및 응동 시간을 효과적으로 검측할 수 있도록 된 ATS 지상자 검측장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ATS 지상자 검측장치는 열차의 140km/h 속도에서 ATS 주파수를 안정적으로 검지하면서 선로의 구간별 궤도회로로부터 열차의 구간점유 상태를 판단하는 모의 지상자; 및 상기 모의 지상자로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신함과 아울러 상기 모의 지상자의 동작 상태를 확인하는 모니터가 구비된 테스트 벤치를 포함할 수 있다.
상기 테스트 벤치는 상기 모의 지상자와 연결하여 LC 공진회로를 구성할 수 있는 제어회로가 내장되고, 열차의 모의 속도신호를 전달할 수 있는 구조이다.
상기 모의 지상자는 내측에 장치가 삽입될 수 있도록 고정홈이 형성된 하우징, 상기 하우징의 외측에 복수개가 설치되어 상기 하우징을 지면에 고정하는 체결부, 및 상기 하우징의 상기 고정홈에 삽입되어 상기 테스트 벤치에 신호를 전달하는 코일을 포함할 수 있다.
상기 모의 지상자는 커패시터의 정밀한 조정을 위해 가변 콘덴서를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 ATS 지상자 검측장치에 따르면, 신호설비의 결함유무를 신속하고 정확하게 검지하기 위한 3D검측 기술을 확보할 수 있고, 신호설비의 결함 자동 검사를 통한 철도 시설물의 유지보수 분야에 대한 기술역량을 강화할 수 있다.
또한, 전기철도 확대 및 열차운행횟수 증가와 고속화로 인한 철도사고를 예방하는 진단 기술을 확보할 수 있고, 검측관련 데이터의 장기간 축적이 가능하여 향후 타 연구 개발 시 활용할 수 있다.
또한, 국내 자립기반 기술 및 제품 확보를 통한 고속철도 유지보수의 핵심기술을 향상할 수 있고, 지상 신호설비의 자동검측 및 분석을 통한 유지보수의 효율성을 제고함과 아울러 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 철도 시설물의 유지보수 기술을 확립하여 고가의 외산장비를 대체하고 외화를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 ATS 지상자 검측장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ATS 지상자 검측장치의 동작 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ATS 지상자 검측장치의 모의 지상자 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 모의 지상자의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 콘덴서를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 ATS 지상자 검측장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 ATS 지상자 검측장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ATS 지상자 검측장치의 동작 구성을 도시한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 ATS 지상자 검측장치(1)는 모의 지상자(10)와 테스트 벤치(20)를 포함한다.
상기 모의 지상자(10)는 열차(2)의 140km/h 속도에서 ATS 주파수를 안정적으로 검지하면서 선로의 구간별 궤도회로로부터 열차(2)의 구간점유 상태를 판단할 수 있다.
상기 테스트 벤치(20)는 상기 모의 지상자(10)로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신함과 아울러 상기 모의 지상자(10)의 동작 상태를 확인하는 모니터(21)가 구비된다.
상기의 구조로 이루어진 ATS 지상자 검측장치(1)의 검측속도는 140km/h 속도로서, 열차(2)가 140km/h 속도로 주행 시 검측하게 된다. 상기 ATS 지상자 검측장치(1)는 인터페이스 및 실시간 정보를 처리할 수 있다.
또한, 상기 테스트 벤치(20)는 상기 모의 지상자(10)와 연결하여 LC 공진회로를 구성할 수 있는 제어회로가 내장되고, 열차(2)의 모의 속도신호를 전달할 수 있는 구조이다.
상기 테스트 벤치(20)는 19인치 표준 랙 형태의 시험기로서 상기 모의 지상자(10)의 동작상태 확인이 가능한 모니터(21)가 구비되고, 상기 모의 지상자(10)에 전원 및 신호를 전달할 수 있다.
상기 테스트 벤치(20)는 통신 인터페이스 기능을 갖추고 있는 바, 상기 통신 인터페이스 기능은 시리얼 통신 인터페이스 기능, 전원공급 기능, 디지털 Input 및 Output 기능, 및 모의신호 생성 기능을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 ATS 지상자 검측장치(1)는 테스트 벤치(20)와 모의 지상자(10)가 서로 신호를 교류하는 경우, 상호 인덕턴스의 값은 두 장치간의 거리에 따라 변화를 하게 된다. 상호 인덕턴스의 변화에 따른 각각의 자기 인덕턴스의 값 또한 변화를 가지게 되며 이 변화에 따라 공진 주파수가 변화를 한다.
상기 주파수 변화 시작 시점부터 종료시점까지의 시간과 검측차량의 운행속도를 참조하여 ATS 공진거리의 측정과 변조 주파수의 값을 확인할 수 있다.
상기 ATS 지상자 검측장치(1)는 모듈화하여 신규 제작되는 운행 열차에 탑재할 수 있도록 된 것으로, 별도의 신호 검측차가 아니어도 상시 측정할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ATS 지상자 검측장치의 모의 지상자 구조를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 모의 지상자의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 상기 모의 지상자(10)는 내측에 장치가 삽입될 수 있도록 고정홈(11a)이 형성된 하우징(11), 상기 하우징(11)의 외측에 복수개가 설치되어 상기 하우징(11)을 지면에 고정하는 체결부(12), 및 상기 하우징(11)의 상기 고정홈(11a)에 삽입되어 상기 테스트 벤치(20)에 신호를 전달하는 코일(13)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 모의 지상자(10)는 하우징(11) 내부에 코일(13)을 포함하는 전자기기가 설치된 것으로, 상기 체결부(12)에 볼트와 같은 체결부재를 삽입하여 상기 하우징(11)을 선로의 바닥에 고정할 수 있다. 상기 코일(13)은 우레탄 싱글 트위스트 커버 와이어를 이용하여 제작될 수 있다.
상기 모의 지상자(10)는 실제 ATS 지상자와 동일한 규격 사양을 갖도록 제작하거나, 실제 ATS 지상자와 다른 특성을 가지는 사양으로 제작될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, ATS 지상자와 다른 특성을 가지는 모의 지상자(10A)와 하우징(11A)을 제작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 콘덴서를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 모의 지상자(10)는 커패시터의 정밀한 조정을 위해 가변 콘덴서(30)를 더 포함할 수 있다.
상기 가변 콘덴서(30)는 1pF 단위로 정밀한 커패시티 값의 조정이 가능하기 때문에 다른 종류의 지상자를 통해서도 정확하게 공진 주파수 값을 일치시킬 수 있다.
따라서, 상기 ATS 지상자 검측장치(1)를 통해 신호설비의 결함유무를 신속하고 정확하게 검지하기 위한 3D검측 기술을 확보할 수 있고, 신호설비의 결함 자동 검사를 통한 철도 시설물의 유지보수 분야에 대한 기술역량을 강화할 수 있다.
또한, 전기철도 확대 및 열차운행횟수 증가와 고속화로 인한 철도사고를 예방하는 진단 기술을 확보할 수 있고, 검측관련 데이터의 장기간 축적이 가능하여 향후 타 연구 개발 시 활용할 수 있다.
또한, 국내 자립기반 기술 및 제품 확보를 통한 고속철도 유지보수의 핵심기술을 향상할 수 있고, 지상 신호설비의 자동검측 및 분석을 통한 유지보수의 효율성을 제고함과 아울러 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 철도 시설물의 유지보수 기술을 확립하여 고가의 외산장비를 대체하고 외화를 절감할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1: ATS 지상자 검측장치 2: 열차
10, 10A: 모의 지상자 11, 11A: 하우징
11a: 고정홈 12: 체결부
13: 코일 20: 테스트 벤치
21: 모니터 30: 가변 콘덴서

Claims (4)

  1. 열차의 140km/h 속도에서 ATS 주파수를 안정적으로 검지하면서 선로의 구간별 궤도회로로부터 열차의 구간점유 상태를 판단하는 모의 지상자; 및
    상기 모의 지상자로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신함과 아울러 상기 모의 지상자의 동작 상태를 확인하는 모니터가 구비된 테스트 벤치;를 포함하는 ATS 지상자 검측장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 벤치는 상기 모의 지상자와 연결하여 LC 공진회로를 구성할 수 있는 제어회로가 내장되고, 열차의 모의 속도신호를 전달할 수 있는 구조의 ATS 지상자 검측장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 모의 지상자는 내측에 장치가 삽입될 수 있도록 고정홈이 형성된 하우징, 상기 하우징의 외측에 복수개가 설치되어 상기 하우징을 지면에 고정하는 체결부, 및 상기 하우징의 상기 고정홈에 삽입되어 상기 테스트 벤치에 신호를 전달하는 코일을 포함하는 ATS 지상자 검측장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모의 지상자는 커패시터의 정밀한 조정을 위해 가변 콘덴서를 더 포함하는 ATS 지상자 검측장치.
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대한민국 공개특허공보 제10-2005-0081992호(발명의 명칭 : ATC, ATS 및 ATP 겸용 차상장치, 2005. 08. 22. 공개)

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