KR100991633B1 - 철도차량용 전동차의 고장데이터 전송기록장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동기관차에 구비된 각각의 구성장치들로부터 실시간으로 위치좌표가 포함된 각종데이터를 전송받아 분석 처리한 다음 그 각종데이터를 외부의 서버로 무선전송하여 고장 시점 및 운행기록 데이터를 저장함으로써, 실시간으로 저장된 데이터를 통해 전동차의 고장시점을 명확히 분석판단하여 조치를 취하게 되므로 그에 따라 전동차의 각종 사고의 유발을 미연에 방지함은 물론 전동기관차에 구비된 구성장치들로부터 실시간으로 제공되는 각종데이터를 저장하고 그 이력을 추적관리할 수 있으므로 그에 따라 전동차의 각 구성장치들에 대한 이력관리의 효율성도 상당히 향상시키는 장점을 가지고 있다.

열차데이터기록장치부, 종합관리서버, 위치좌표, 차량무선신호처리부

Description

철도차량용 전동차의 고장데이터 전송기록장치{Fault data transferring and analysis system for railway vehicles}

본 발명은 철도차량용 전동차의 고장데이터 전송기록장치에 관한 것으로, 특히 전동기관차에 구비된 각각의 구성장치들로부터 실시간으로 위치좌표가 포함된 각종데이터를 전송받아 분석 처리한 다음 그 각종데이터를 외부의 서버로 무선전송하여 고장 시점 및 운행기록 데이터를 저장하는 철도차량용 전동차 고장데이터 기록장치에 관한것이다.

일반적으로 철도차량분야에서 컴퓨터의 도입은 1980년대 초에 시작되었으나, 초기에는 단순히 차량에 설치된 주요장치의 고장을 현시·기록하기 위해 속도기록계 및 다수의 고장표시등을 사용한 모니터 기능만을 수행하였다. 그 후, 컴퓨터와 통신기술의 발전으로 차상정보장치(TIS :Train Information System)가 개발됨으로써 추진제어장치, 제동장치, 보조전원장치의 고장 및 동작상태 등 열차상태 감시기능과 중고장시 상태기록과 경보를 발생시키는 기능이 가능하게 되었다. 이 외에도 검수지원과 사고원인 분석을 위한 운행상태, 고장상태, 승무원 조치내용의 기록과 IC카드를 이용하여 지상컴퓨터 장치에서 출력할 수 있는 기능을 갖게 되었다.

그런데, 최근에는 차상정보장치(TIS)보다 더 많은 제어기능을 포함한 종합제어장치(TCMS : Train Control & Monitoring System)가 한국내에 도입되어 감시기능 이외에 열차의 주요장치, 즉 추진제어장치, 제동장치, 보조전원장치, 고전압장치 및 승객서비스장치의 제어를 컴퓨터가 수행할 수 있게 되었다. 그에 더하여, 자동열차운전장치(Automatic Train Operation : ATO)및 자동열차제어장치(Automatic Train Control : ATC)와의 인터페이스를 통해 승무원을 대신하여 역행·제동력을 지시하여 역간의 정속주행 및 역에서의 정밀정지제어기능을 수행할 수 있게 됨으로써 열차의 자동·무인 운전이 가능하게 되었다. 그리고, 상기와 같은 열차종합제어장치는 기본적으로 차량과 주요 장치의 상태감시 및 제어기능의 범위에 따라 제어기능이 없는 차상정보장치(TIS,TGIS)와 제어기능을 가지고 있는 종합제어장치(TCMS)로 분류된다. 이때, 상기 종합제어장치(TCMS)는 일반적으로 편성제어컴퓨터, 차량제어컴퓨터, 모니터 장치로 구성되며 종합제어장치(TCMS) 컴퓨터 간에는 고속의 필드버스(Field Bus), 기타 장치들과는 저속의 직렬데이터통신을 통해 각 차량 정보를 수신하며 제어명령을 지령한다. 더나아가, 상기와 같은 종합제어장치(TCMS)의 향후 기술방향은 차량시스템의 최대 성능을 위해 차량의 주요 장치의 동작 상황과 고장 상태를 모니터에 현시·기록하며, 이들 장치간의 통신 및 최적 인터페이스를 통한 제어기능 수행이 가능한 종합제어장치로 진행되어 가는 추세이다. 이를 위해서는 최신 컴퓨터 기술과 통신기술의 적용을 위한 계속적인 연구개발이 필요하며 승객과 운영자의 입장에서의 안전성(Safety)과 신뢰성(Reliability)를 고려한 포괄적인 기능을 포함하는 연구가 계속적으로 요구된다. 특히, 차량검수지원기능 및 유지 보수 측면에서 차상신호장치와 종합제어장치와의 인터페이스를 통해 검수정보(고장데이터)를 무선장치를 통해 신속하게 역(기지)로 전송하여 신속한 유지 보수가 이루어질 수 있도록 하는 기능의 강화가 필요하다. 또한, 최근에는 모니터링 기능을 수행하는 차상제어장치(TIS, TGIS)를 개발, 수도권 및 대도시 전동차에 적용하고 있다.

그러면, 상기와 같은 종래 철도차량의 고장데이터저장장치를 도 1을 참고로 살펴보면, 전동차(70)의 가선전류, 전압 및 파워량을 제어하며, 추진 장치시험을 위해 별도의 시험장치를 구비하였고, 견인 전동기와 변압기 온도 등과 같은 전기 장치 데이터를 얻기 위해서도 독립적으로 장치를 구성하는 추진제어장치부(71)와;

상기 전동차(70)의 제동력, 제동요구력을 필요로 하며, 전동차와 같이 운동하고 있는 기계의 속도를 감속하거나 정지시키는 장치를 통틀어 일컫는 것으로,회생제동 병용, 전기 지령식 방식이며 ATC/ATO 및 TCMS와의 협조 제어, 자기 진단 기능 등이 적용되는 제동장치부(72)와:

상기 전동차(70)의 전반적인 동작을 제어하는 자동열차 제어장치부(ATC: Automatic Train Control device:73)를 포함한다.

여기서, 상기 자동열차 제어장치(ATC: Automatic Train Control device)부는 제어 범위를 더욱 확대하여 열차의 시동이나 가속도 자동화한 운전방식으로서, 운전의 대부분이 자동화 되어 보안도의 향상, 기관사의 숙련도와 부담 의 경감, 정확한 운전 시간 의 유지 수송 효율의 증대, 동력비의 경감 등을 목적으로 하고 있다

그러면, 상기와 같은 종래 철도차량의 고장데이터저장장치의 동작을 살펴보면, 먼저, 전동차(70)가 ATC(73)의 제어에 따라 구동될 경우 추진제어장치부(71)가 동력을 바퀴에 전달하여 전동차(70)가 진행되게 한다. 그리고, 상기 ATC(73)는 제동장치부(72)를 제어하여 전동차(70)의 속도를 가감하거나 혹은 가속시키며 운행제어하게 된다. 이때, 상기 ATC(73)는 전동차(70)가 구동되어 진행할 경우 제동장치부(72)를 포함한 각 구동요소들로부터 운행데이터를 입력받아 열차종합제어장치(TCMS/TGIS)에 저장하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 철도차량의 고장데이터저장장치는 철도차량의 열차종합제어장치(TCMS/TGIS)에서 각종 차량에 대한 운행정보 및 고장 데이터를 기록하고 있으나, 실제로 중대한 고장 발생 시에는 운전자의 조치방법에 의해 고장 시점의 자료가 없어지는 경우가 빈번하고, 일부 자료만 기록하는 경우가 많아 고장시점의 해석을 보다 명확하게 할 수가 없기 때문에 전동차의 각종 사고 유발의 주 원인이 되고 있는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기위해 발명된 것으로, 실시간으로 저장된 데이터를 통해 전동차의 고장시점을 명확히 분석판단하여 조치를 취할 수 있는 철도차량용 전동차 고장데이터 기록장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또다른 목적은 전동차에 구비된 구성장치들로부터 실시간으로 제공되는 각종데이터를 저장하고 그 이력을 추적관리할 수 있는 철도차량용 전동차 고장데이터 기록장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 전동기관차의 상태와 각종 계기의 제어상태를 감시하고 제어하는 열차종합제어장치부와;

상기 전동기관차에 구비되어 전동차량의 구동시 가선전류, 전압 및 파워량을 제어하고, 전동차량을 구동하기위한 전기모터의 구동을 제어하는 추진제어장치부와;

상기 전동기관차에 구비되어 전동차량의 속도를 가감시키거나 제동시키는 제동장치부와;

상기 전동기관차에 구비되어 전동차량의 시동이나 차속도를 가감을 제어하여 자동화 운전을 실행하는 자동열차운전장치부와;

상기 열차종합제어장치부, 추진제어장치부, 제동장치부 및 자동열차운전장치부로부터 실시간으로 각각 데이터를 주고 받아 GPS위성으로부터 수신받은 위치좌표신호를 부가한 다음 그 해당 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 내부 메모리에 저장한 한후 필요할 경우 전동차의 고장시점을 분석하거나 혹은 무선신호에 실어 외부로 송출하는 열차데이터기록장치부와;

상기 열차데이터기록장치부로부터 무선신호로 전송되오는 위치좌표신호가 포함된 특정전동기관차의 각종 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 무선신호처리하여 내부저장공간에 저장시킨후 분석명령입력시 해당 데이터를 분석하여 그 결과를 출력시키는 종합관리서버를 포함하여 구성되는 철도차량용 전동차의 고장데이터 전송기록장치를 제공한다.

상기와 같은 본 발명은 전동차에 구비된 각각의 구성장치들로부터 실시간으로 위치좌표가 포함된 각종데이터를 전송받아 분석 처리한 다음 그 각종데이터를 외부의 서버로 무선전송하여 고장 시점 및 운행기록 데이터를 저장함으로써, 전동차의 고장시점을 명확히 분석판단하여 조치를 취하게 되므로 그에 따라 전동차의 각종 사고의 유발을 미연에 방지하는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 전동차에 구비된 구성장치들로부터 실시간으로 제공되는 위치좌표가 포함된 각종데이터를 저장하고 그 이력을 추적관리할 수 있으므로 그에 따라 전동차의 각 구성장치들에 대한 이력관리의 효율성도 상당히 향상시키는 효과도 있다.

이하, 본 발명장치를 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

본 발명 장치는 도 2에 도시된 바와같이 전동기관차(1)의 상태와 각종 계기의 제어상태를 감시하고 제어하는 열차종합제어장치부(2)와;

상기 전동기관차(1)에 구비되어 전동차량의 구동시 가선전류, 전압 및 파워량을 제어하고, 전동차량을 구동하기위한 전기모터의 구동을 제어하는 추진제어장치부(3)와;

상기 전동기관차(1)에 구비되어 전동차량의 속도를 가감시키거나 제동시키는 제동장치부(4)와;

상기 전동기관차(1)에 구비되어 전동차량의 시동이나 차속도를 가감을 제어하여 자동화 운전을 실행하는 자동열차운전장치부(5)와;

상기 열차종합제어장치부(2), 추진제어장치부(3), 제동장치부(4) 및 자동열차운전장치부(5)로부터 실시간으로 각각 데이터를 주고 받아 GPS위성(6)으로부터 수신받은 위치좌표신호를 부가한 다음 그 해당 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 내부 메모리에 저장한 한후 필요할 경우 전동차의 고장시점을 분석하거나 혹은 무선신호에 실어 외부로 송출하는 열차데이터기록장치부(7)와;

상기 열차데이터기록장치부(7)로부터 무선신호로 전송되오는 위치좌표신호가 포함된 특정전동기관차(1)의 각종 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 무선신호처리하여 내부저장공간에 저장시킨후 분석명령입력시 해당 데이터를 분석하여 그 결과를 출력시키는 종합관리서버(8)를 포함한다.

그리고, 상기 열차데이터기록장치부(7)에는 GPS위성(6)으로부터 위치좌표를 수신처리하고 각종 데이터를 무선신호로 변환하여 외부로 전송시키는 차량무선신호처리부(9)를 구비한다.

또한, 상기 종합관리서버(8)에는 열차데이터기록장치부(7)로부터 무선신호로 전송되오는 위치좌표신호가 포함된 특정전동기관차(1)의 각종 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 무선신호처리하여 원본데이터만을 분리해내는 서버무선신호처리부(10)를 구비한다.

다음에는 상기와 같은 본 발명장치의 작용, 효과를 설명한다.

본 발명장치는 먼저, 전동기관차(1)가 자동열차운전장치부(5)의 제어에 따라 구동될 경우 추진제어장치부(3)가 동력을 바퀴에 전달하여 전동기관차(1)가 다른 차량을 견인하여 운행하게 한다.

그리고, 상기와 같은 운행과정에 자동열차운전장치부(1)는 제동장치부(4)를 제어하여 전동기관차(1)의 속도를 가감하거나 혹은 가속시키며 운행제어하게 된다. 여기서, 상기 열차종합제어장치부(2)는 전동기관차(1)가 구동되어 진행할 경우 제동장치부(4)를 포함한 각종 구성장치들의 상태를 감시하게된다.

이때, 상기 전동기관차(1)의 열차데이터기록장치부(7)는 열차종합제어장치부(2)를 포함한 각 구성장치부 예컨대, 열차종합제어장치부(2), 추진제어장치부(3), 제동장치부(4) 및 자동열차운전장치부(5)로부터 실시간으로 각각 운행데이터를 주고 받아 차량무선신호처리부(9)를 통해 GPS위성(6)으로부터 수신받은 위치좌표신호를 부가한 다음 그 해당 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 내부 메모리에 저장한 한후 필요할 경우 전동차의 고장시점을 분석하여 내부메모리에 저장시킨다.

또한, 상기 열차데이터기록장치부(7)는 실시간으로 처리된 해당 데이터(고장 시점관련 및 운행기록데이터)를 차량무선신호처리부(9)를 통해 무선신호처리하여 무선신호에 실어 외부로 송출한다.

그러면, 상기 종합관리서버(8)는 열차데이터기록장치부(7)로부터 송출된 위치좌표신호가 포함된 특정전동기관차(1)의 각종 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 서버무선신호처리부(10)를 통해 무선신호처리하여 내부저장공간에 저장시킨후 분석명령입력시 해당 데이터를 분석하여 그 결과를 종합관리서버(8)의 모니터(도시안됨)상에 표시시킨다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 장치에 의하면, 전동기관차(1)가 여러원인에 의해 고장이 발생되어 고장원인을 파악할 필요가 있을 경우 각종운행데이터에 GPS를 통한 위치좌표가 부가되어 있어 고장시점이나 운행기록을 파악하는데 매우 정확하게 처리할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위 및 그와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 전동차에 구비된 각각의 구성장치들로부터 실시간으로 각종데이터를 전송받아 분석 처리한 다음 고장 시점 및 운행기록 데이 터를 저장함으로써, 전동차의 고장시점을 명확히 분석판단하여 조치를 취하게 되므로 그에 따라 전동차의 각종 사고의 유발을 미연에 방지할 수 있어 철도차량의 정비분야에 적용할 경우 매우 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 종래 전동기관차의 데이터기록장치의 일례를 설명하는 설명도.

도 2는 본 발명장치를 개략적으로 설명하는 설명도.

<부호의 상세한 설명>

1 : 전동기관차 2 : 열차종합제어장치부

3 : 추진제어장치부 4 : 제동장치부

5 : 자동열차운전장치부 6 : GPS위성

7 : 열차데이터기록장치부 8 : 종합관리서버

9 : 차량무선신호처리부 10: 서버무선신호처리부

Claims (3)

1. 전동기관차의 상태와 각종 계기의 제어상태를 감시하고 제어하는 열차종합제어장치부와;

   상기 전동기관차에 구비되어 전동차량의 구동시 가선전류, 전압 및 파워량을 제어하고, 전동차량을 구동하기위한 전기모터의 구동을 제어하는 추진제어장치부와;

   상기 전동기관차에 구비되어 전동차량의 속도를 가감시키거나 제동시키는 제동장치부와;

   상기 전동기관차에 구비되어 전동차량의 시동이나 차속도를 가감을 제어하여 자동화 운전을 실행하는 자동열차운전장치부와;

   상기 열차종합제어장치부, 추진제어장치부, 제동장치부 및 자동열차운전장치부로부터 실시간으로 각각 데이터를 주고 받아 GPS위성으로부터 수신받은 위치좌표신호를 부가한 다음 그 해당 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 내부 메모리에 저장한 한후 필요할 경우 전동차의 고장시점을 분석하거나 혹은 무선신호에 실어 외부로 송출하는 열차데이터기록장치부와;

   상기 열차데이터기록장치부로부터 무선신호로 전송되오는 위치좌표신호가 포함된 특정전동기관차의 각종 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 무선신호처리하여 내부저장공간에 저장시킨후 분석명령입력시 해당 데이터를 분석하여 그 결과를 출력시키는 종합관리서버를 포함하여 구성되는 철도차량용 전동차의 고장데이터 전송기록장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 열차데이터기록장치부에는 GPS위성으로부터 위치좌표를 수신처리하고 각종 데이터를 무선신호로 변환하여 외부로 전송시키는 차량무선신호처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전동차의 고장데이터 전송기록장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 종합관리서버에는 열차데이터기록장치부로부터 무선신호로 전송되오는 위치좌표신호가 포함된 특정전동기관차의 각종 데이터(고장시점관련 및 운행기록데이터)를 무선신호처리하여 원본데이터만을 분리해내는 서버무선신호처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전동차의 고장데이터 전송기록장치.

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