KR20210065130A - 철도 차량과 연관된 제동 제어 메카트로닉 디바이스의 열차에 따른 포지션 인식 시스템 - Google Patents

철도 차량과 연관된 제동 제어 메카트로닉 디바이스의 열차에 따른 포지션 인식 시스템 Download PDF

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스테파노 세리
지오바니 시카
로베르토 티온
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파이벨리 트랜스포트 이탈리아 에스.피.에이.
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Abstract

열차의 철도 차량과 연관된 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 상기 열차에 따른 포지션 인식 시스템이 설명되고, 상기 포지션 인식 시스템은: - 철도 차량에 설치된 유지 및 고정 지지부(200); - 유지 및 고정 지지부(200)에 보고되는, 열차를 따른 포지션의 식별 이진 코딩(203); - 식별 이진 코딩(203)을 검출하기 위해 배열된 광학 판독 디바이스(301)를 포함하는, 유지 및 고정 지지부(200)에 고정되도록 적응된 메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)를 포함하고, 메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)는 광학 판독 디바이스(301)에 의해 판독된 이진 코딩(203)에 따라 상기 열차를 따라 자신의 포지션을 결정한다.

Description

철도 차량과 연관된 제동 제어 메카트로닉 디바이스의 열차에 따른 포지션 인식 시스템
본 발명은 일반적으로 철도 제동 시스템들의 분야이고; 특히, 본 발명은 철도 차량과 연관된 메카트로닉 제동 제어 디바이스(mechatronic braking control device)의 열차를 따른 포지션의 인식 시스템에 관한 것이다.
철도 세계에서, 기계 부분, 공압 부분 및 마이크로프로세서들에 기반한 전자 부분을 통합하고, 따라서 소프트웨어를 갖춘 메카트로닉 디바이스들이 일반적으로 사용된다. 이러한 메카트로닉 디바이스들이 제동에 사용되는 경우, 메카트로닉 디바이스들은 열차를 구성하는 철도 차량의 수와 적어도 동일한 양, 즉, 철도 차량 당 1 개, 최대로 철도 차량당 최대 2 개의 디바이스로 존재한다.
일반적으로, 값이 열차를 따라 디바이스 자체의 포지션에 특정한 파라미터들이 없는 경우, 소프트웨어 코드는 동일한 열차에 설치된 모든 메카트로닉 디바이스들에 대해 동일하다.
본 문서에서 "열차를 따른 디바이스 자체의 포지션"이라는 정의는 전체 열차에 관련하여, 디바이스가 설치된 철도 차량의 포지션을 의미한다. 예를 들어, 10 개의 철도 차량들로 구성된 열차를 고려할 때, 포지션 결정은 예를 들어 이동 방향에 따라, 다른 철도 차량들에 관련하여 디바이스가 어느 차량에 배치되는지 평가하는 것으로 이루어질 것이다. 예를 들어, 디바이스는 이동 방향에 따라 열차의 제1, 제2, 제3 등의 철도 차량에 포지셔닝될 수 있다. 또한, 여러 디바이스들이 동일한 열차의 차량에 존재할 수 있고, 예를 들어 보기(bogie) 당 하나씩일 수 있고, 그러므로 디바이스의 포지션 정의는 어느 보기 및 어느 차량이 열차를 따라 디바이스 자체의 선형 위치에 해당하는지에 의존할 것이다.
파라미터들의 비-배타적인 예는 다음과 같을 수 있다:
- 필요한 감속을 달성하기 위해 제동력을 계산하는 것에 기반하여 디바이스가 설치된 열차의 철도 차량의 차체 중량 및 최대 부하 값;
- 혼합 곡선들의 파라미터들, 즉, 공압 제동력과 전기역학 재생 제동력의 혼합;
- 통신 프로토콜들의 구성과 관련된 파라미터들; 및
- 잠금-방지 시스템의 작동과 관련된 파라미터들.
또한, 메카트로닉 제동 디바이스는 동일한 소프트웨어 코드를 사용하지만 다른 구성으로 상이한 열차들에 설치될 수 있다. 예를 들어, 동일한 열차는 상이한 수들의 철도 차량들로 이루어질 수 있고, 이 경우 동일한 소프트웨어는 상이하게 구성되어야 할 것이다.
소프트웨어 구성 파라미터들 중 일부는 소프트웨어 모듈들에 의해 사용되고, 그 기능은 유럽 표준들 EN50126, EN50128, EN50129에 따른 SIL ≥ 1 안전 레벨들에 따라 분류될 수 있다. 이 경우, 열차를 따라 디바이스의 포지션을 인식하는 프로세스는 동일한 레벨의 안전에 적응되어야 한다. 즉, 인식에 사용되는 코딩에는 가능한 코딩 또는 판독 에러가 식별된 SIL 레벨에 대한 확률로 인식되는 것을 보장하기 위해 다수의 추가 심볼들이 제공되어야 한다.
제동 디바이스가 열차를 따라 자신의 포지션을 식별하게 하는 최첨단 해결책들이 이미 존재한다.
도 1은 이러한 알려진 해결책들 중 하나를 예시한다. 특히, 커넥터(101), 예를 들어 암형은 메카트로닉 디바이스의 고정 지지부(102)에 고정되고, 상기 지지부는 일반적으로 차체에 부착되고, 대응하는 수형 커넥터(103)는 암형 커넥터(101)의 포지션에서 메카트로닉 디바이스(104)에 고정된다.
이 예에서, 메카트로닉 디바이스(104)는 마이크로프로세서 시스템(106)에 기반한다. 수형 커넥터(103)는 마이크로프로세서 시스템(106)의 디지털 입력 포트(105)에 전기적으로 연결되고, 여기서 하나를 제외한 수형 커넥터의 모든 핀들(107)은 마이크로프로세서 시스템의 전원 공급기에 결속된 풀업 저항기(pull-up resistor)들(108)에 연결되고 수형 커넥터의 핀(109)은 마이크로프로세서 시스템의 접지에 연결된다.
열차의 고정 지지부(102)에 영구적으로 장착된 암형 커넥터(101)는 포지션 정보를 이진 모드로 코딩하고, 여기서 "논리 0"을 나타내는 핀들은 접지된 수형 커넥터의 핀에 대응하는 암형 커넥터의 핀에 연결되고, 여기서 "논리적 1"을 나타내는 핀들은 분리된 상태로 남아있어 수 커넥터에 연결된 풀업이 "논리적 1" 레벨을 생성하게 한다.
설명된 것에 기반하여, 도 1은 예를 들어 위에서 아래로 1001110, 또는 십진수로 142에 해당하는 이진 코딩을 도시한다.
이 방법은 널리 퍼져 있지만 몇 가지 단점들을 갖는다.
제1 단점은 장기적으로 접점들의 산화 가능성이고, 이는 시간에 따라 잘못된 판독들을 유도한다.
제2 단점은 메카트로닉 디바이스를 설치하는 동안 핀이 손상될 수 있는 수형 커넥터의 취약성이다. 따라서, 설치 동안 피팅 허용오차들을 흡수하기 위해, 2 개의 커넥터들 중 하나는 공칭 포지션에 대해 부분적으로 여유로워야 한다.
제3 단점은 이러한 타입의 애플리케이션에 사용되어야 하는 커넥터들의 핀 수가 적다는 것이다. 이것은 인식되지 않은 에러의 확률 10-9에 대응하는 안전 레벨 SIL 4에 적합한 추가 수의 에러 검출 비트들을 추가하는 것이 사실상 가능하지 않게 한다.
본 발명의 하나의 목적은 시간과 마모에 따른 잘못된 판독들을 감소시키고, 이것이 시스템 설치 동안 가능한 손상을 감소시키고, 적절한 SIL 4 안전 레벨을 달성할 수 있도록 에러 검출을 위한 비트들을 추가하게 하는 해결책을 제공하는 것이다.
요컨대, 제안된 시스템은 해당 시스템이 설치된 열차 및/또는 해당 시스템이 속한 플리트(fleet)를 인식할 수 있다. 이러한 시스템은 메카트로닉 제동 시스템이 장착된 파라메트릭 소프트웨어를 자체-구성하는 데 사용될 수 있다.
제안된 시스템은 다시 말해 소프트웨어 코드들에 기반한 비접촉식 시스템이다.
상기 및 다른 목적들 및 장점들은, 본 발명의 일 양상에 따라, 제1 항에 정의된 특징들을 갖는 철도 차량과 연관된 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 열차를 따른 포지션의 인식 시스템에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에서 규정되고, 그 내용은 본 설명의 통합 부분으로 의도된다.
본 발명에 따른 철도 차량과 연관된 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 열차에 따른 포지션의 인식 시스템의 바람직한 실시예들 중 일부의 기능 및 구조적 특징들이 이제 설명될 것이다. 첨부 도면들이 참조된다.
도 1은 종래 기술에 따른 해결책을 예시한다.
도 2a는 예를 들어, 이진 코딩의 예 및 철도 차량과 연관된 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 열차를 따른 포지션의 인식 시스템의 유지 및 고정 지지부를 전면도 및 측면도로 예시한다.
도 2b는 예를 들어, 철도 차량과 연관된 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 열차를 따른 포지션의 인식 시스템의 메카트로닉 제동 제어 디바이스를 전면도 및 측면도로 예시한다.
본 발명의 복수의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 적용이 구성의 세부사항들 및 다음 설명에 제시되거나 도면들에 예시된 구성 요소들의 구성에 제한되지 않음이 명확해야 한다. 본 발명은 다른 실시예들을 가정할 수 있고 실제로 상이한 방식들로 구현되거나 달성될 수 있다. 어법과 용어가 설명적인 목적을 가지며 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다는 것이 또한 이해되어야 한다. "포함하다(include, comprise)"의 사용 및 그 변형들은 이후에 언급된 요소들 및 그 등가물뿐만 아니라 추가 요소들 및 그 등가물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 상기 열차의 철도 차량과 연관된 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 열차를 따른 포지션의 인식 시스템은 철도 차량에 설치된 유지 및 고정 지지부(200)를 포함한다. 이러한 유지 및 고정 지지부(200)는 도 2a에 예로서 예시된다.
인식 시스템은 열차를 따른 포지션의 식별 이진 코딩(203)을 더 포함하고, 이는 상기 유지 및 고정 지지부에 보고된다. 본 문서에서 "상기 지지부에 보고된"이라는 표현은, 코딩이 유지 및 고정 지지부에서 직접 획득될 수 있거나 예를 들어 고정 수단(202)에 의해 이 유지 및 고정 지지부에 결속될 다른 요소(201)에서 획득될 수 있다는 것을 의미한다.
이제 도 2b를 보면, 인식 시스템은 상기 유지 및 고정 지지부(200)에 고정되도록 적응된 메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)를 더 포함한다.
메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)는 상기 식별 이진 코딩을 검출하도록 배열된 광학 판독 디바이스(301)를 포함한다. 광학 판독 디바이스(301)는 예를 들어 고정 수단(303)에 의해 메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)에 부착될 수 있다.
메카트로닉 제동 제어 디바이스(301)는 상기 광학 판독 디바이스(301)에 의해 판독할 식별 이진 코딩(203)에 따라 열차를 따라 자신의 포지션을 결정할 것이다.
즉, 메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)에 의한 식별 이진 코딩(203)의 검출은 비접촉식 코딩 시스템, 특히 광학 스캐닝 시스템에 기반할 수 있다.
코딩은 철도 차량에 부착된 유지 및 고정 지지부(200)에 제공된 광학 코드를 포함할 수 있다. 비-배타적인 예에서, 이러한 광학 코드는 "논리적 0" 및 "논리적 1"로 구성될 수 있고, 이는 예를 들어 "도 2a에 도시된 바와 같이, "논리적 0"을 나타내는 반사 심볼들(204) 및 "논리적 1"을 나타내는 비-반사 불투명 심볼들(205)에 의해 획득될 수 있다. 상기 광학 코드는 또한 벡터 또는 매트릭스의 형태를 가질 수 있다.
불투명 및 반사 심볼들은 예를 들어 고정 지지부에 직접 기계가공하거나, 예를 들어 고정 지지부에 적합하게 고정된 인쇄 플레이트(201)에 의해, 또는 다시 예를 들어, 비배타적으로 "논리적 1들"을 나타내는 홀들을 갖는 인쇄 및 천공 플레이트에 의해 획득될 수 있다. 후자의 경우는 8x2 매트릭스에 기반한 해결책을 도시하는 도 2a에 예시된 경우이다.
메카트로닉 제동 제어 디바이스는 마이크로프로세서 회로를 포함할 수 있다. 이 경우, 광학 판독 디바이스(301)는 이러한 마이크로프로세서 회로의 논리 입력 포트에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 광학 판독 디바이스는 유지 및 고정 지지부(200)에 도시된 식별 이진 코딩을 판독할 수 있는 방식으로 상기 메카트로닉 디바이스의 슬롯(302)에 고정될 수 있다.
상기 슬롯(302)으로부터, 고정 지지부에 보고된 벡터 또는 매트릭스에 의해 코딩된 비트들의 수에 대응하는 수의 조명 및 광학-감지 디바이스들(304)의 벡터 또는 매트릭스는 보고된 코드들을 조명 및 판독할 수 있다. 광학 간섭을 피하기 위해, 벡터 또는 매트릭스 관리 소프트웨어는 한 번에 하나의 광학-감지 조명 디바이스를 활성화할 수 있다. 광학-감지 조명 디바이스들의 조기 노화를 피하기 위해, 스캔은 수행될 수 있지만, 예를 들어, 비 배타적으로 열차의 전원이 켜진 상태에서만 수행될 수 있고, 가능하게 매우 오랜 기간 동안 반복될 수 있다.
식별 이진 코딩은 유리하게 판독 에러의 검출을 허용하도록 제공된 적어도 하나의 추가 심볼을 포함할 수 있다. 에러 검출을 위한 추가 심볼들의 수 및 이의 코딩 프로세스는 표준들 EN50126, EN50128, EN50129에 의해 설명된 SIL ≥ 1 안전 레벨에 따라 판독 프로세스 동안 에러 인식을 허용할 수 있다.
인식 시스템은 유한한 설치 상태(finite installation context)에서 위치된 다수의 메카트로닉 디바이스들의 세트에서 상기 메카트로닉 디바이스의 위치를 식별하는 데 사용될 수 있다. 즉, 인식 시스템의 메카트로닉 디바이스들은 1 개 초과일 수 있고 동일한 열차에 설치될 수 있다.
식별 이진 코딩은 또한 열차를 따라 디바이스의 포지션을 표시하는 것에 추가하여 또는 그 대안으로, 열차의 타입 및/또는 해당 열차가 속한 플리트를 나타내도록 제공될 수 있다. 따라서, 인식 시스템은 또한 열차의 타입 및/또는 해당 열차가 속한 플리트를 식별하는 데 사용될 수 있다.
코딩 및 포지션에 대한 지식은 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 올바른 작동에 필요한 소프트웨어 파라미터들을 자체-구성하기 위해 메카트로닉 제동 제어 디바이스에 의해 사용될 수 있다.
예를 들어, 파라미터들은 예를 들어, 특히 이전에 이미 설명된 것들일 수 있다:
- 디바이스가 설치된 열차의 철도 차량의 차체 중량 및 최대 부하 값;
- 혼합 곡선들의 파라미터들;
- 통신 프로토콜들에 관련된 파라미터들; 및
- 잠금-방지 시스템의 작동과 관련된 파라미터들.
본 해결책의 장점들은 다음과 같다:
- 설치 동안 손상될 수 있는 노출된 기계적 부품들이 없음;
- 산화할 수 있고 부정확한 판독들을 유발할 수 있는 접점들이 없음; 및
- 이런 타입의 사용을 위한 종래의 커넥터들보다 더 많은 수의 심볼들이 달성될 수 있음.
본 발명에 따른 철도 차량과 연관된 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 열차에 따른 포지션의 인식 시스템의 다양한 양상들 및 실시예들이 설명되었다. 각각의 실시예가 임의의 다른 실시예와 조합될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 본 발명은 설명된 실시예들로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구항들에 의해 규정된 범위 내에서 가변될 수 있다.

Claims (9)

  1. 열차의 철도 차량과 연관된 제동 제어 메카트로닉 디바이스(braking control mechatronic device)의 상기 열차에 따른 포지션 인식 시스템으로서,
    - 철도 차량에 설치된 유지 및 고정 지지부(200);
    - 상기 유지 및 고정 지지부(200)에 보고되는, 상기 열차에 따른 상기 포지션의 식별 이진 코딩(203);
    - 상기 식별 이진 코딩(203)을 검출하기 위해 배열된 광학 판독 디바이스(301)를 포함하는, 상기 유지 및 고정 지지부(200)에 고정되도록 적응된 메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)를 포함하고,
    상기 메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)는 상기 광학 판독 디바이스(301)에 의해 판독된 상기 이진 코딩(203)에 따라 상기 열차에 따른 자신의 포지션을 결정하는, 포지션 인식 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 식별 이진 코딩(203)은 광학 이진 심볼들(204, 205)로 구성되고;
    상기 식별 이진 코딩(203)은 벡터 또는 매트릭스의 형태인, 포지션 인식 시스템.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 메카트로닉 제동 제어 디바이스(300)는 마이크로프로세서 회로를 포함하고;
    상기 광학 판독 디바이스(301)는 상기 마이크로프로세서 회로의 논리 입력 포트에 전기적으로 연결되는, 포지션 인식 시스템.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 판독 디바이스(301)는 상기 식별 이진 코딩(203)을 판독하기 위해 상기 메카트로닉 디바이스(300)의 슬롯에 고정되는, 포지션 인식 시스템.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식별 이진 코딩(203)은 판독 에러의 검출을 허용하도록 배열된 적어도 하나의 추가 심볼을 포함하는, 포지션 인식 시스템.
  6. 제5 항에 있어서, 에러 검출을 위한 추가 심볼들의 수 및 이의 코딩 프로세스는 표준들 EN50126, EN50128에 의해 설명된 안전 레벨 SIL ≥ 1에 따라 판독 프로세스 동안 에러 인식을 허용하는, 포지션 인식 시스템.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인식 시스템은 완료된 설치 상태(finished installation context)에서 위치된 여러 메카트로닉 디바이스들의 세트에서 상기 메카트로닉 디바이스(300)의 포지션을 식별하는 데 사용되는, 포지션 인식 시스템.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식별 이진 코딩(203)은 열차의 타입 및/또는 상기 열차가 속하는 플리트(fleet)를 나타내도록 추가로 배열되고,
    상기 인식 시스템은 또한 상기 열차의 타입 및/또는 상기 열차가 속한 플리트를 식별하는 데 사용되는, 포지션 인식 시스템.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코딩 및 포지션에 대한 지식은 상기 메카트로닉 제동 제어 디바이스의 올바른 작동에 필요한 소프트웨어 파라미터들을 자체-구성하기 위해 상기 메카트로닉 제동 제어 디바이스에 의해 사용되는, 포지션 인식 시스템.
KR1020217011427A 2018-09-18 2019-09-18 철도 차량과 연관된 제동 제어 메카트로닉 디바이스의 열차에 따른 포지션 인식 시스템 KR20210065130A (ko)

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