철도건널목 신호정보분석장치

철도건널목 신호정보분석장치{Apparatus for signal information analysis of railroad crossing}

본 발명은 철도건널목의 정보분석장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건널목 제어 장치인 경보기, 차단기, 기타 기기의 동작 상태를 저장 및 분석하고, 전원 공급 장치를 이중화하여 전원 공급에 안전성을 제공해주며, 낙뢰로부터 장치를 보호할 수 있도록 한 철도건널목 신호정보분석장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도건널목에는 통행 안전을 위해 경보장치인 경보기, 건널목 차단장치인 차단기, 경보기 및 차단기의 장애 분석 및 감시를 위한 신호정보분석장치가 구비된다.

여기서 경보기는 건널목 내의 열차 진입시 열차에 문제가 발생하지 않도록 사전에 건널목을 차단하고, 경보를 발생하여 건널목 보행자 또는 차량의 충돌 등 발생할 수 있는 사고를 미리 방지하여 열차의 진로를 안전하게 구성하여 주는 장치를 의미한다.

이러한 경보기는 다양한 전기회로로 구성되므로 전선의 단선, 접속불량 등 고장이 발생하므로 고장 부위를 신속히 찾아서 장애를 제거해야하는데, 이때 고장 부위를 찾기 위해서 경보기의 동작상태 정보를 획득하여 저장 및 감시하고, 분석을 통해 고장 부위를 찾는 역할을 하는 것이 신호정보분석장치이다.

철도건널목에 대한 종래의 신호정보분석장치가 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 특2002-0019162호(2002.03.12. 공개)에 개시되었다.

<특허문헌 1>에 개시된 종래기술은 건널목 신호정보분석부, 다중전송부, 주재부, 분소부를 포함하고, 주재장치 및 분소장치에서 건널목의 현장정보를 발생 즉시 표출할 수 있고, 모든 저장정보의 중단없는 데이터베이스 구축이 동시에 가능한 철도의 건널목 원격감시장치 및 그 정보관리방법을 제공한다.

그러나 상기와 같은 종래기술은 단일 전원(메인 전원)을 이용하므로 메인 전원 이상시 장치 동작이 정지되어 안정성이 떨어지는 단점이 있으며, 낙뢰로부터 장치를 보호할 수 없는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 건널목 제어 장치인 경보기, 차단기, 기타 기기의 동작 상태를 저장 및 분석하고, 전원 공급 장치를 이중화하여 전원 공급에 안전성을 도모하도록 한 철도건널목 신호정보분석장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 낙뢰 보호 장치를 통해 낙뢰로부터 장치를 보호할 수 있도록 한 철도건널목 신호정보분석장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 관리자가 입력전압 이상 유무나 출력전압의 이상 유무를 용이하게 확인할 수 있도록 한 철도건널목 신호정보분석장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 철도건널목 신호정보분석장치는 정보분석장치가 정상적으로 동작할 수 있도록 안정적인 전원을 공급하는 전원장치; 상기 전원 또는 통신회선의 입·출력 또는 입력 포트로부터 유입되는 낙뢰로부터 정보분석장치를 보호하는 제1 및 제2 낙뢰보호부; 철도건널목에 설치된 차단기/경보기/안전설비를 제어하는 제어 유닛을 통해 장비 동작 정보와 고장 정보를 수집하는 입력장치; 상기 입력장치를 통해 수집한 장비 동작 정보 및 고장정보를 실시간으로 저장하고, 상기 장비 동작 정보 및 고장정보를 기초로 건널목 장비의 이상 유무를 판단하며, 판단한 이상 유무에 대한 정보를 제공하는 메인 프로세서 유닛; 상기 메인 프로세서 유닛의 제어에 따라 정보분석장치의 고장을 상기 제어 유닛으로 전송하며, 환기 팬에 구동 신호를 전달하는 출력장치; 상기 메인 프로세서 유닛의 제어에 따라 건널목 장비의 동작 및 고장정보를 원격에 위치한 기차역 운영시스템으로 전송하는 인터페이스 카드; 상기 메인 프로세서 유닛의 제어에 따라 건널목 장비의 동작 및 고장정보를 시각적으로 표시해주는 표시장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 철도건널목 신호정보분석장치는 위성으로부터 표준시간을 수신하여 실시간으로 시간을 보정하는 자동 시간보정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 낙뢰보호부는 전원 및 통신회선의 입·출력으로 유입되는 낙뢰로부터 정보분석장치를 보호하고, 상기 제2 낙뢰보호부는 입력 포트로 유입되는 낙뢰로부터 정보분석장치를 보호하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 낙뢰보호부는 입력되는 전원에 유입된 과전압을 제거하고, 1차 서지는 통과시키는 서지 보호기; 상기 서지 보호기로부터 출력되는 전류가 과전류일 경우 자동으로 차단되어 서지로부터 장치를 보호하는 제1퓨즈; 상기 제1퓨즈를 통해 공급되는 전원을 마스터 전원으로 출력해주거나 상기 서지 보호기로부터 1차 서지 전압이 공급될 경우 마스터 전원 공급을 차단하는 마스터 전원 릴레이 제어부; 상기 마스터 전원 릴레이 제어부의 제어에 따라 마스터 전원 공급 상태를 표시해주는 마스터 전원 LED표시기; 상기 마스터 전원 릴레이 제어부에서 전달되는 전원을 출력하는 전원 출력부; 상기 전원 출력부에서 출력되는 전원에 과전류가 흐르면 전원을 차단하는 제3퓨즈; 상기 제3퓨즈를 통해 출력되는 전원의 전압 레벨을 측정하는 전원 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 낙뢰회로부는 상기 마스터 전원 릴레이 제어부에서 출력되는 서지가 포함된 전원을 차단 또는 공급하는 제2퓨즈; 상기 제2퓨즈를 통한 전원의 공급 시간을 지연시키는 슬레이브 전원 지연 제어부; 상기 슬레이브 전원 지연 제어부의 제어에 따라 상기 제2퓨즈를 통한 전원을 슬레이브 전원으로 상기 전원 출력부에 공급하는 슬레이브 전원 릴레이 제어부; 상기 슬레이브 전원 릴레이 제어부의 제어에 따라 슬레이브 전원 공급 상태를 표시해주는 슬레이브 전원 LED표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 전원 장치는 입력되는 전원에 과전류가 유입될 경우 차단을 하는 제1퓨즈; 상기 제1퓨즈를 통한 마스터 전원을 소정 레벨의 직류 전원으로 변환하는 마스터 직류/직류 컨버터; 상기 입력되는 전원 및 마스터 직류/직류 컨버터에서 출력되는 전원의 출력을 제어하거나 슬레이브 전원의 출력을 제어하는 자동 절체부; 상기 자동 절체부를 통해 공급되는 전원에 과전류가 포함될 경우 차단하는 제2퓨즈; 상기 제2퓨즈를 통한 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하여 슬레이브 전원으로 상기 자동 절체부에 공급하는 슬레이브 직류/직류 컨버터; 상기 자동 절체부에서 출력되는 전원에 과전류가 포함될 경우 전원을 차단하는 제3퓨즈; 상기 제3퓨즈를 통해 출력되는 전원의 레벨을 측정하는 전원 측정부; 상기 자동 절체부를 리셋시키기 위한 리셋 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 자동 절체부는 상기 입력되는 전원을 슬레이브 전원으로 공급해주기 위한 릴레이 제어부; 마스터 전원 또는 슬레이브 전원을 선택하여 공급해주기 위한 전원 제어부; 상기 전원 제어부의 제어에 따라 공급되는 전원이 마스터 전원인지 슬레이브 전원인지를 표시해주기 위한 전원 LED 표시부; 상기 마스터 전원 또는 슬레이브 전원의 에러를 검출하기 위한 전원 에러 검출부; 상기 마스터 전원 또는 슬레이브 전원의 전압 레벨을 검출하는 전압 검출부; 상기 출력 전원을 소정 시간 지연시키기 위한 출력 전원 지연 제어부; 상기 전원 제어부의 제어에 따라 마스터 전원 또는 슬레이브 전원 중 어느 하나를 전원으로 출력해주는 전원 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 메인 프로세서 유닛은 구동 전원을 공급하기 위한 전원부; 버스를 통해 취합한 장비 동작 정보 및 고장정보를 버퍼링하는 버퍼; 상기 버퍼를 통해 유입된 취합 정보를 실시간으로 저장부에 저장하고, 장비 동작 상태나 고장 정보의 표시 및 전송을 제어하는 중앙처리장치; 정보분석장치의 온도를 검출하여 상기 중앙처리장치에 전달하기 위한 온도센서; 상기 중앙처리장치와 연결되어 출력 정보를 전송하거나 상태 정보를 표시하는 통신 및 정보 표시 인터페이스장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 건널목 제어 장치인 경보기, 차단기, 기타 기기의 동작 상태를 실시간으로 저장 및 분석할 수 있으며, 전원 공급 장치를 이중화하여 전원 공급에 안전성을 도모할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 낙뢰 보호 장치를 통해 낙뢰로부터 장치를 보호할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 관리자가 입력전압 이상 유무나 출력전압의 이상 유무를 용이하게 확인할 수 있도록 도모해줄 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도건널목 신호정보분석장치 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 철도건널목 신호정보분석장치의 전면 구성도,
도 3은 도 1의 전원장치의 실시 예 구성도,
도 4는 도 3의 전원장치의 외관도,
도 5는 도 1의 제1 낙뢰회로부의 실시 예 구성도,
도 6은 도 5의 제1 낙뢰 회로부의 외관도,
도 7은 도 1의 메인 프로세서 유닛의 실시 예 구성도,
도 8은 도 7의 메인 프로세서 유닛의 외관도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도건널목 신호정보분석장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도건널목 신호정보분석장치의 전체 구성도이고, 도 2는 철도건널목의 정보분석장치의 전면 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도건널목 신호정보분석장치(100)는 제1 및 제2 낙뢰회로부(SPU)(110)(120), 버스(BUS)(101), 메인 프로세서 유닛(MPU)(130), 인터페이스 카드(IFC)(140), 입력장치(DIU)(150), 출력장치(DOU)(160), 자동 시간보정장치(GPS)(170), 전원장치(PSU)(180) 및 표시장치(LCD)(190)를 포함한다.

도 1에서 참조부호 10은 제어 유닛을 의미한다. 이러한 제어 유닛은 철도건널목에 설치되어, 경보기, 차단기, 기타 안전 설비를 감시하고 제어하는 역할을 한다.

상기 전원장치(180)는 정보분석장치가 정상적으로 동작할 수 있도록 안정적인 전원을 공급하는 역할을 한다. 여기서 전원장치(180)는 안정적인 전원 공급을 위해 전원 마스터와 슬레이브로 이중화한다.

이러한 전원장치(180)는 도 3에 도시한 바와 같이, 입력되는 전원(DC 24V OUT)에 과전류가 유입될 경우 차단을 하는 제1퓨즈(201); 상기 제1퓨즈(201)를 통한 마스터 전원을 소정 레벨의 직류 전원으로 변환하는 마스터 직류/직류 컨버터(202); 상기 입력되는 전원 및 마스터 직류/직류 컨버터(202)에서 출력되는 전원의 출력을 제어하거나 슬레이브 전원의 출력을 제어하는 자동 절체부(210); 상기 자동 절체부(210)를 통해 공급되는 전원에 과전류가 포함될 경우 차단하는 제2퓨즈(204); 상기 제2퓨즈(204)를 통한 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하여 슬레이브 전원으로 상기 자동 절체부(210)에 공급하는 슬레이브 직류/직류 컨버터(205); 상기 자동 절체부(210)에서 출력되는 전원에 과전류가 포함될 경우 전원을 차단하는 제3퓨즈(206); 상기 제3퓨즈(206)를 통해 출력되는 전원의 레벨을 측정하는 전원 측정부(207); 상기 자동 절체부(210)를 리셋시키기 위한 리셋 스위치(203)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 자동 절체부(210)는 상기 마스터 직류/직류 컨버터(202)의 출력 전압 이상 유무를 감지하여 출력 전압을 온/오프하고, 마스터 전원 이상시 슬레이브 전원으로 전환토록 제어하는 전원 제어부(211); 상기 전원 제어부(211)의 제어에 따라 입력되는 전원을 슬레이브 전원으로 전환하는 릴레이 제어부(212); 상기 전원 제어부(211)의 제어에 따라 공급되는 전원이 마스터 전원인지 슬레이브 전원인지를 표시해주기 위한 전원 LED 표시부(213); 상기 마스터 직류/직류 컨버터(202) 및 슬레이브 직류/직류 컨버터(205)의 이상 유무와 사용 상태를 검출하는 전원 에러 검출부(214); 상기 마스터 직류/직류 컨버터(202) 및 슬레이브 직류/직류 컨버터(205)의 출력 전압을 실시간으로 감지하여 각 보드에 공급되는 전원을 감시하는 전압 검출부(215); 상기 출력 전원을 소정 시간 지연시켜 전압 출력에 따른 피크 전압을 최소화하는 출력 전원 지연 제어부(216); 상기 전원 제어부(211)의 제어에 따라 마스터 전원 또는 슬레이브 전원 중 어느 하나를 전원으로 출력해주는 전원 출력부(217)를 포함한다.

상기 제1 낙뢰 보호부(110)는 상기 전원 또는 통신회선의 입·출력으로부터 유입되는 낙뢰로부터 정보분석장치를 보호하는 역할을 한다.

이러한 제1 낙뢰 보호부(110)는 도 5에 도시한 바와 같이, 입력되는 전원(DC 24V MAIN)에 유입된 과전압을 제거하고, 1차 서지는 통과시키는 서지 보호기(301); 상기 서지 보호기(301)로부터 출력되는 전류가 과전류일 경우 자동으로 차단되어 서지로부터 장치를 보호하는 제1퓨즈(302); 상기 제1퓨즈(302)를 통해 공급되는 전원을 마스터 전원으로 출력해주거나 상기 서지 보호기(301)로부터 1차 서지 전압이 공급될 경우 마스터 전원 공급을 차단하는 마스터 전원 릴레이 제어부(303); 상기 마스터 전원 릴레이 제어부(303)의 제어에 따라 마스터 전원 공급 상태를 표시해주는 마스터 전원 LED표시기(304); 상기 마스터 전원 릴레이 제어부(303)에서 전달되는 전원을 출력하는 전원 출력부(309); 상기 전원 출력부(309)에서 출력되는 전원에 과전류가 흐르면 전원을 차단하는 제3퓨즈(310); 상기 제3퓨즈(310)를 통해 출력되는 전원의 전압 레벨을 측정하는 전원 측정부(311); 상기 마스터 전원 릴레이 제어부(303)에서 출력되는 서지가 포함된 전원을 차단 또는 공급하는 제2퓨즈(305); 상기 제2퓨즈(305)를 통한 전원의 공급 시간을 지연시키는 슬레이브 전원 지연 제어부(306); 상기 슬레이브 전원 지연 제어부(306)의 제어에 따라 상기 제2퓨즈(305)를 통한 전원을 슬레이브 전원으로 상기 전원 출력부(309)에 공급하는 슬레이브 전원 릴레이 제어부(307); 상기 슬레이브 전원 릴레이 제어부(307)의 제어에 따라 슬레이브 전원 공급 상태를 표시해주는 슬레이브 전원 LED표시기(308)를 포함한다.

상기 제2 낙뢰 보호부(120)는 입력 포트로부터 유입되는 낙뢰로부터 정보분석장치를 보호하는 역할을 한다. 이러한 제2 낙뢰 보호부(120)는 도 5와 같은 제1 낙뢰 보호부(110)의 구성과 동일한 구성으로 구현하는 것이 바람직하다.

상기 입력 장치(150)는 철도건널목에 설치된 차단기/경보기/안전설비를 제어하는 제어 유닛을 통해 장비 동작 정보와 고장 정보를 수집하여 상기 메인 프로세서 유닛(130)에 전달하는 역할을 한다.

상기 메인 프로세서 유닛(130)은 상기 입력장치(150)를 통해 수집한 장비 동작 정보 및 고장정보를 실시간으로 저장하고, 상기 장비 동작 정보 및 고장정보를 기초로 건널목 장비의 이상 유무를 판단하며, 판단한 이상 유무에 대한 정보를 제공하는 역할을 한다.

이러한 메인 프로세서 유닛(130)은 도 7에 도시한 바와 같이, 구동 전원을 공급하기 위한 전원부(401); 버스(BUS)를 통해 취합한 장비 동작 정보 및 고장정보를 버퍼링하는 버퍼(402); 상기 버퍼(402)를 통해 유입된 취합 정보를 실시간으로 저장부(404)에 저장하고, 장비 동작 상태나 고장 정보의 표시 및 전송을 제어하는 중앙처리장치(403); 정보분석장치의 온도를 검출하여 상기 중앙처리장치(403)에 전달하기 위한 온도센서(407); 상기 중앙처리장치(403)와 연결되어 출력 정보를 전송하거나 상태 정보를 표시하는 통신 및 정보 표시 인터페이스장치(408); 데이터 저장 시간 동기화를 위한 실시간 클록을 발생해주는 실시간 클록 발생기(405); 상기 중앙처리장치(403)의 이중화를 위한 CPLD(406)를 포함한다.

여기서 저장부(404)는 기본 구동 프로그램을 내장하기 위한 플래시 메모리, 시스템 모리(SDRAM), 데이터 저장을 위한 저장 보드(STORAGE BOARD)를 포함한다.

또한, 상기 통신 및 정보표시 인터페이스장치(408)는 메인 프로세스 유닛(130)의 디버깅 및 건널목 정보 설정을 위한 RS-232C, 메인 프로세서 유닛(130)의 계 절체 및 수동 조작에 의한 시스템 재구동, 중앙처리장치의 자동 조작에 의한 시스템 초기화 및 재구동을 위한 WATCH-DOG RESET, 현재 동작 상태 표시를 위한 LED DISPLAY, USB 메모리 스틱에 의한 데이터 백업을 위한 USB HOST, 구동 프로그램 업데이트를 위한 USB DEVICE, 데이터 설정 및 프로그램 디버깅을 위한 USB, 백 보드를 통한 인터페이스 카드 보드와 통신을 위한 IFC INTERFACE를 포함한다.

상기 출력 장치(160)는 상기 메인 프로세서 유닛(130)의 제어에 따라 정보분석장치의 고장을 상기 제어 유닛(10)으로 전송하며, 환기 팬에 구동 신호를 전달하는 역할을 한다.

상기 인터페이스 카드(140)는 상기 메인 프로세서 유닛(130)의 제어에 따라 건널목 장비의 동작 및 고장정보를 원격에 위치한 기차역 운영시스템으로 전송하는 역할을 한다. 이러한 인터페이스 카드(140)를 통해 원격 진단이 가능해진다.

상기 표시장치(190)는 상기 메인 프로세서 유닛(130)의 제어에 따라 건널목 장비의 동작 및 고장정보를 시각적으로 표시해주는 역할을 한다.

상기 자동 시간보정장치(170)는 위성으로부터 표준시간을 수신하여 실시간으로 시간을 보정하는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도건널목 신호정보분석장치에 대한 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2와 같은 철도건널목의 정보분석장치(100)를 철도건널목의 제어 유닛(10)에 연결하고, 전원을 공급하면 전원 장치(180)에서 전자파를 제거하고 공급 전원을 적절히 제어하여 안정적인 전원을 공급한다.

즉, 전원 장치(180)는 도 3에 도시한 바와 같이, 입력되는 전원(DC24V OUT)이 자동 절체부(210)에 입력됨과 동시에 제1퓨즈(201)에 입력된다. 제1퓨즈(201)는 입력되는 전원에 과전류가 유입될 경우 전원을 차단하게 되고, 과전류가 유입되지 않을 경우 입력되는 전원을 마스터 직류/직류 컨버터(202)로 공급한다.

마스터 직류/직류 컨버터(202)는 입력되는 전원(DC24V)을 소정의 직류 전압(DC12V)으로 변환을 하여 상기 자동 절체부(210)에 공급한다. 상기 자동 절체부(210)의 전원 제어부(211)는 상기 마스터 직류/직류 컨버터(202)에서 출력되는 전압의 이상 유무를 감지하여 전원 출력부(217)의 출력 전압을 온/오프한다. 예컨대, 마스터 직류/직류 컨버터(202)에서 출력되는 전압에 이상이 있는 경우 즉, 마스터 직류/직류 컨버터(202)로부터 소정의 직류 전압이 발생하지 않을 경우 마스터 전원 이상으로 판단을 하고 전원 출력부(2187)의 전원 출력을 오프하고, 릴레이 제어부(212)에 슬레이브 전원으로 전환하도록 릴레이 제어신호를 발생한다. 이와는 달리 마스터 전원이 정상적일 경우에는 전원 출력부(217)의 전원 출력을 온 상태로 만들고, 릴레이 제어부(212)는 슬레이브 측으로 전원이 공급되지 않도록 릴레이를 제어한다.

만약, 마스터 전원 이상으로 릴레이 제어부(212)에서 입력되는 전원을 슬레이브 전원으로 전환한 경우, 제2퓨즈(204)는 공급되는 전원에 과전류가 포함되는지를 감지하여, 과전류가 포함될 경우 전원 출력을 차단한다. 이와는 달리 과전류가 포함되지 않고 정상적인 전압 상태이면 입력 전원을 슬레이브 직류/직류 컨버터(205)로 출력한다. 상기 슬레이브 직류/직류 컨버터(205)는 상기 제2퓨즈(204)를 통한 전원을 소정의 직류 전원(DC12V)으로 변환하여 슬레이브 전원으로 상기 자동 절체부(210)에 공급한다. 그러면 전원 제어부(211)의 제어에 따라 전원 출력부(217)는 슬레이브 직류/직류 컨버터(205)에서 출력되는 슬레이브 전원을 전원으로 출력하게 된다.

상기 자동 절체부(210)의 전원 출력부(217)로부터 전원이 출력될 경우, 제3퓨즈(206)는 상기 출력되는 전원에 과전류가 포함될 경우 전원을 차단하고, 상기 출력되는 전원이 정상적인 경우 출력 전원을 전원 측정부(207)에 전달한다. 상기 전원 측정부(207)는 상기 제3퓨즈(206)를 통해 출력되는 전원의 레벨을 측정한다. 이렇게 측정되는 전원 측정값은 메인 프로세서 유닛(130)에 전달된다.

아울러 상기 자동 절체부(210)의 전원 LED 표시부(213)는 상기 전원 제어부(211)의 제어에 따라 공급되는 전원이 마스터 전원인지 슬레이브 전원인지를 표시해준다. 도 4를 참고하면, 메인 전원 공급 상태를 표시해주기 위한 메인 전원 LED(181), 보조 전원(슬레이브 전원) 공급 상태를 표시해주기 위한 보조전원 LED(182), 전원 공급 온 또는 오프를 조작하기 위한 전원 스위치(183), 측정된 전원이 고전압 상태인지 저전압 상태인지를 나타내기 위한 전압 상태 표시 LED(184)(185)를 포함한다.

그리고 상기 자동 절체부(210)의 전원 에러 검출부(214)는 상기 마스터 직류/직류 컨버터(202) 및 슬레이브 직류/직류 컨버터(205)의 이상 유무와 사용 상태를 검출하여 상기 전원 제어부(211)에 전달한다. 또한, 전압 검출부(215)는 상기 마스터 직류/직류 컨버터(202) 및 슬레이브 직류/직류 컨버터(205)의 출력 전압을 실시간으로 감지하여 상기 전원 제어부(211)에 전달함으로써, 각 보드에 공급되는 전원을 감시할 수 있도록 해준다. 아울러 출력 전원 지연 제어부(216)는 상기 전원 출력부(217)에서 출력되는 출력 전원을 소정 시간 지연시켜 전압 출력에 따른 피크 전압을 최소화하게 된다.

전원 장치(180)에 의해 정보분석장치(100)에 구동 전원이 공급되면, 정보분석장치(100)는 동작을 시작하게 되고, 입력장치(150)를 통해 제어 유닛(10)으로부터 수집한 동작 상태 정보 및 고장정보를 취합하게 되고, 이를 메인 프로세서 유닛(130)이 인식할 수 있는 데이터 형태로 만들어 버스(101)를 통해 메인 프로세서 유닛(130)에 전달한다.

여기서 입력 포트나 전원 포트 그리고 통신 포트로부터 데이터 및 전원이 입출력되면, 입출력 포트 등을 통해 발생한 낙뢰가 유입될 수 있으며, 이렇게 유입되는 낙뢰에 의해 정보분석장치가 파손될 우려가 있다.

따라서 본 발명에서는 제1 낙뢰 보호부(110)) 및 제2 낙뢰 보호부(120)를 통해 전원, 통신 포트, 입력 포트 등을 통해 유입되는 낙뢰를 제거하여, 낙뢰로부터 정보분석장치를 안전하게 보호하게 된다.

예컨대, 제1 낙뢰 보호부(110)는 도 5에 도시한 바와 같이, 서지 보호기(301)는 입력되는 전원(DC24V MAIN)에 유입된 과전압을 GDT, 바리스터(VARISTOR), TVS 다이오드 등을 이용하여 제거하고, 1차 서지는 통과시킨다. 제1퓨즈(302)는 상기 서지 보호기(301)로부터 출력되는 전류가 정상적인 경우에는 입력 전원을 그대로 통과시켜 마스터 전원 릴레이 제어부(303)에 공급한다. 이때, 입력 전원에 과전류가 포함될 경우 과전류에 의한 온도로 인해 차단되어 과전류가 포함된 입력 전원이 마스터 전원 릴레이 제어부(303)로 공급되는 것을 차단하게 된다. 이로써 서지로부터 1차적으로 장치를 보호한다.

상기 마스터 전원 릴레이 제어부(303)는 상기 제1퓨즈(302)를 통해 공급되는 전원을 마스터 전원으로 전원 출력부(309)에 전달해주고, 마스터 전원 LED 표시기(304)를 통해 마스터 전원이 출력됨을 외부에 시각적으로 알려준다.

만약, 마스터 전원 릴레이 제어부(303)는 제1퓨즈(303)를 통해 전원이 전달되지 않고 서지 보호기(301)로부터 바이패스된 1차 서지 전압이 공급될 경우, 마스터 전원 공급을 차단하고 상기 1차 서지 전압을 제2퓨즈(305)로 전달한다. 상기 제2퓨즈(305)는 상기 마스터 전원 릴레이 제어부(303)에서 출력되는 서지가 포함된 전원에 과전류가 포함될 경우 이를 차단하고, 정해진 레벨 이하의 과전류가 포함된 전원일 경우 이를 슬레이브 전원 지연 제어부(306) 및 슬레이브 전원 릴레이 제어부(307)에 각각 전달한다.

상기 슬레이브 전원 지연 제어부(306)는 상기 제2퓨즈(305)를 통해 전원이 공급되면, 상기 슬레이브 전원 릴레이 제어부(307)의 전원 공급 시간을 일정 시간(약 1 ~ 3초) 지연시킨다. 이러한 전원 공급 시간의 지연으로 2차 서지에 의한 손실을 최소화하게 된다.

상기 슬레이브 전원 릴레이 제어부(307)는 상기 슬레이브 전원 지연 제어부(306)의 제어에 따라 상기 제2퓨즈(305)를 통한 전원을 일정 시간 지연시킨 후, 슬레이브 전원으로 상기 전원 출력부(309)에 공급한다. 이때, 슬레이브 전원 LED 표시기(308)에는 슬레이브 전원(보조전원) 공급 상태를 표시해준다. 아울러 전원 출력부(309)는 상기 마스터 전원 릴레이 제어부(303)에서 전달되는 메인 전원 또는 상기 슬레이브 전원 릴레이 제어부(307)를 통해 공급되는 보조 전원을 공급 전원으로 출력한다.

상기 전원 출력부(309)로부터 전원이 출력될 경우, 제3퓨즈(310)는 상기 출력 전원에 과전류가 흐르면 출력 전원을 차단하여 후단에 과전류가 공급되어 장치를 파손하는 것을 방지한다. 이와는 달리 출력 전원에 과전류가 없을 경우 출력 전원을 전원 측정부(311)에 전달하게 되고, 전원 측정부(311)는 상기 출력 전원을 전압 레벨을 측정하여 메인 프로세서 유닛(130)에 전달한다.

도 6은 상기 제1 낙뢰 보호부(110)에서 공급 전원 상태 표시와 측정 전압 상태를 표시하기 위한 것으로서, 메인 전원 공급 상태 표시LED(111)와 보조 전원 공급상태 표시LED(112)를 이용하여 현재 공급 전원이 메인 전원인지 보조 전원인지를 외부에서 알 수 있도록 해준다. 아울러 측정 전원 표시LED(113)(114)를 통해 공급 전압의 상태를 표시해주게 된다.

한편, 제1 낙뢰 보호부(120)도 상기 제1 낙뢰 보호부(110)와 동일한 구성으로 이루어져, 입력포트를 유입되는 낙뢰로부터 정보분석장치의 각 장비를 보호하는 역할을 하게 된다.

다음으로, 메인 프로세서 유닛(130)은 상기 입력장치(150)를 통해 입력되는 건널목 제어 장치들의 동작 정보 및 고장정보를 실시간으로 저장하고, 건널목 제어장치들의 이상 유무를 판단하여 이를 관리자에게 전달해주게 된다.

예컨대, 메인 프로세서 유닛(130)은 도 7에 도시한 바와 같이, 전원부(401)에서 입력되는 전원으로 메인 프로세서 유닛(130) 내에서 전원을 필요로 하는 부분에 알맞게 구동용 전원을 공급해준다.

전원이 공급되면 중앙처리장치(403)는 활성화되고, 버퍼(402)는 버스(BUS)를 통해 취합한 장비 동작 정보 및 고장정보를 버퍼링하여 상기 중앙처리장치(403)에 전달한다.

상기 중앙처리장치(403)는 상기 버퍼(402)를 통해 유입된 취합 정보를 실시간으로 저장부(404)의 저장 보드에 저장한다. 그리고 수신한 취합 정보를 분석하여 장비 동작 상태나 고장 정보의 표시 및 전송을 제어한다. 여기서 장비 동작 상태나 고장 정보의 표시는 통신 및 정보 표시 인터페이스장치(408)의 LED 디스플레이를 통해 수행한다.

도 8은 상기 LED 디스플레이의 예시로서, 전원 상태를 표시해주기 위한 전원 램프(131)를 구비하고, 전원이 공급되면 항시 점등된다(녹색 램프로 점등되는 것이 바람직함). 그리고 동작 램프(132)를 통해 장치 동작 상태를 표시해준다. 즉, 메인으로 동작시에는 동작 램프(132)가 점멸되고, 대기 상태에서는 점등 상태가 된다. 아울러 백업 램프(133)를 통해 데이터 백업 상태를 표시해준다. 예컨대, 데이터 백업 중에는 백업 램프(133)가 1초 점멸하고, 데이터 백업이 완료되면 상기 백업 램프(133)가 3초 점멸하며, 데이터 백업 에러 발생시 상기 백업 램프(133)가 점등되며, 대기 상태에서는 상기 백업 램프(133)는 소등된다. 아울러 고장 램프(134)를 통해 장치의 공장 상태 또는 정상 상태를 표시해준다. 예컨대, 장치의 고장 발생시에는 고장 램프(134)는 점등되고, 정상 동작시에 고장 램프(134)는 소등된다. 아울러 리셋 스위치(135)를 통해 메인 프로세서 유닛(130)의 상태를 표시해준다. 예컨대, 메인 프로세서 유닛(130)이 비정상적인 동작일 경우, 또는 메인 프로세서 유닛(130)의 절체시 상기 리셋 스위치(135)를 조작하여, 장치를 리셋시키게 된다. 아울러 백업 스위치(136)를 이용하여 USB 메모리 스틱을 꽂은 상태에서 백업 시작시 사용한다. 그리고 USB 호스트(137)를 통해 메모리 스틱에 메인 프로세서 유닛(130)에 저장된 데이터를 백업할 경우, 백업 스위치와 함께 사용한다. 마지막으로, URP(138)를 이용하여 퍼스널컴퓨터(PC)와 연결하여 건널목 정보를 설정하고, 퍼스널컴퓨터를 통해 메인 프로세서 유닛 보드의 디버깅을 하게 된다. 또한, 송신 램프(139a)와 수신 램프(139b)를 이용하여 데이터의 송신 상태와 수신 상태를 표시해주게 된다.

또한, 온도 센서(407)는 실시간으로 정보 분석 장치의 내부 온도를 측정하여 중앙처리장치(403)에 전달하게 되고, 중앙처리장치(403)는 감지된 온도를 검색하여 설정 온도(예를 들어, 40℃) 보다 일정 온도 이상 높을 경우 출력 장치((160)를 통해 환기 팬 제어신호를 발생한다. 이러한 환기 팬 제어신호에 따라 환기 팬은 동작하여, 정보분석장치의 내부 온도를 낮추게 된다.

한편, 본 발명의 특징으로 상기 메인 프로세서 유닛(130)을 이중화로 구현하여, 안정성을 도모한 것이다. 이를 위해 CPLD(406)를 구비하고, 상기 중앙처리장치(403)의 이중화를 구현한다.

또한, 상기 통신 및 정보표시 인터페이스장치(408)는 메인 프로세스 유닛(130)의 디버깅 및 건널목 정보 설정을 위한 RS-232C, 메인 프로세서 유닛(130)의 계 절체 및 수동 조작에 의한 시스템 재구동, 중앙처리장치의 자동 조작에 의한 시스템 초기화 및 재구동을 위한 WATCH-DOG RESET, 현재 동작 상태 표시를 위한 LED DISPLAY, USB 메모리 스틱에 의한 데이터 백업을 위한 USB HOST, 구동 프로그램 업데이트를 위한 USB DEVICE, 데이터 설정 및 프로그램 디버깅을 위한 USB, 백 보드를 통한 인터페이스 카드 보드와 통신을 위한 IFC INTERFACE를 포함한다.

상기 메인 프로세서 유닛(130)은 주지한 바와 같이, 건널목 장치로부터 수집한 정보를 분석하여 동작 이상이나 장치 이상으로 분석되면, 해당 분석 정보를 인터페이스 카드(140)로 전달한다. 상기 인터페이스 카드(140)는 상기 메인 프로세서 유닛(130)의 제어에 따라 건널목 장비의 동작 및 고장정보를 원격에 위치한 기차역 운영시스템으로 전송하게 된다. 이러한 인터페이스 카드(140)를 통해 원격에 위치한 기차역 운영시스템은 건널목 장비의 원격 진단이 가능해지고, 관리자는 건널목에 상시 거주를 하지 않아도 원격에서 편리하게 건널목 장비의 상태를 확인할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 신호정보분석장치는 자동 시간보정장치(170)를 통해 시간 정보를 자동으로 보정 한다. 예컨대, 자동 시간보정장치(170)는 GPS 위성으로부터 표준시간을 수신하여 실시간으로 시간을 보정 한다. 이를 위해, 안테나를 통해 GPS 위성 신호를 수신하여 증폭하고, GPS모듈을 통해 안테나를 통해 수신한 표준시간을 처리한다. 그리고 디코더를 통해 메인 프로세서 유닛(130)에 표준시간을 전송한다. 메인 프로세서 유닛(130)은 일정 시간 동안 GPS장치인 자동 시간보정장치(170)와 내부 통신이 이루어지지 않으면 GPS장치 고장으로 판단하고, 표시장치(190)에 이를 표시해주게 된다.

상기 표시장치(190)는 상기 메인 프로세서 유닛(130)의 제어에 따라 건널목 장치들의 동작 상태 및 고장정보를 화면에 표시해주게 된다. 예컨대, 현재 시간표시, 계전기 상태 표시, 고장정보 표시, 시스템 내부 상태 표시, GPS 채널 표시 등이 가능하다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 건널목에 설치된 각종 장비의 정보를 취합하여 실시간으로 저장 및 분석하고, 이상 상태 정보를 원격에 위치한 기차역 운영시스템에 전송하기 위한 기술에 효과적으로 적용된다.

100: 철도건널목 신호정보분석장치
110, 120: 제1 및 제2 낙뢰 보호부
130: 메인 프로세서 유닛(MPU)
140: 인터페이스 카드
150: 입력장치
160: 출력 장치
170: 자동 시간보정장치
180: 전원 장치
190: 표시장치