조도센서를 이용한 철도차량 객실등 제어회로 및 그 방법 {Control circuit for salon lighting of rail cars by light sensor and its method}

본 발명은 조도센서를 이용한 철도차량 객실등 제어회로 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 철도차량의 운행에 있어서 지상/지하 운행구간에 따라 객실등의 밝기 조절을 통해서 불필요한 전력 낭비를 감소시킬 수 있는 회로 및 그 방법에 관한 것이다.

기존의 철도차량은 주/야간 운행중에 객실의 형광등을 모두 켜고 운행을 한다.

지하구간을 주로 운행하는 철도차량의 경우 객실의 형광등 밝기 변경은 불가능하지만, 지상구간에서는 주간의 경우 객실등 전체를 모두 최대 밝기로 켜고 운행하지 않아도 승객에게 큰 불편함이 없음에도 객실의 형광등을 모두 켜고 운행을 하기 때문에 객실등 과다 사용으로 인해 전력이 낭비되고 그 수명이 단축되어 자주 교체해야 한다.

또한, 기차, 전동차와 같은 철도차량의 경우 객실등 조명을 운전실에서 일괄적으로 ON/OFF 시킬 수 있도록 제어된다.

그런데 종래의 이러한 객실등 제어방식은 운전실에서 일괄적으로 객실등의 점등을 제어하는 방법이 전원의 ON/OFF 방식 이외에는 존재하지 않는다.

다수의 차량이 연결되어 사용되는 전동차의 경우 모든 객실등을 한번에 하나같이 전원을 ON하고 OFF시키는 방법만이 사용되기 때문이다.

또 다른 객실등 제어방법으로 전원이 나간 상태에서 전원의 낭비를 막기 위해서 선별적인 점등의 방식이 사용된다.

이 방식은 전원이 끊기는 경우 배터리를 통해서 모든 전력이 사용되는데, 이 배터리의 충전량을 보존시키기 위해서 객실등을 모두 점등시키지 않고, 1/2만 점등시키는 방식이다.

그런데 이러한 방식도 미관상 좋지 않고, 운행조건(지상 또는 지하), 날씨나 기후 또는 주변상황에 따라 조도를 조절할 수 있는 수단이 별도로 없었기에 불편함이 많았다.

선행특허문헌 등록특허 제10-1143533호에는 기차의 운전자가 운전실에 비치된 볼륨스위치를 회전시키면, 그 회전의 변위량에 따라 설정된 기준값대로 객실등의 조도에 맞추기 위해서, 컨트롤러는 제어신호를 발생시키고, 그 제어신호에 따라 각각의 객실에 장착된 하나 또는 다수의 컨버터가 객실등의 조도를 조절하는 방식 즉, 운전실에서 객실의 조도를 자율적으로 조절할 수 있도록 한 기술이 개시되어 있다.

그런데 이 선행특허 역시 기차의 운전자가 운전실에서 볼륨스위치를 인위적으로 회전시켜 객실의 조도를 조절해야 하는 번거로움이 있었다.

한편, 최근 전동차의 객실에는 형광램프가 아닌 3~4개의 LED PCB 모듈을 포함한 전등을 제작 및 적용하면서 각 LED PCB 모듈 단위로 제어가 가능하여 객실의 밝기를 자동 또는 수동으로 제어할 수 있게 되었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고 최근 객실등의 변화 추세에 적용하기 위하여 안출된 것으로서, 각종 철도차량의 운행에 있어서 지상/지하 운행구간이나 객실 외부의 밝기에 따라 객실등의 자동 또는 수동 밝기 조절을 통해서 객실등의 최대 밝기 사용시간을 줄여 객실등의 사용 수명을 늘리고 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있는 조도센서를 이용한 철도차량 객실등 제어회로 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 조도센서를 이용한 철도차량 객실등 제어회로는 철도차량의 객실에 설치되는 다수의 LED 전등으로 이루어진 다수의 객실등;

차량 전두부에 설치되어 차량 외부의 조도값을 측정하는 조도센서;

터치스크린을 이용해 기관사가 외부에서 상기 객실등 밝기값을 설정할 수 있도록 하는 TIMS 모니터; 및

자동모드인 경우 상기 조도센서에 측정한 조도값을 기설정한 기준 조도값과 비교하여 객실등 밝기값을 결정해서 RS-485 통신을 통해 객실등과 통신하여 결정된 객실등 밝기값으로 객실등 밝기를 제어하고, 수동모드인 경우 RS-485 통신을 통해 객실등과 통신하여 상기 TIMS 모니터를 통해 설정한 객실등 밝기값으로 객실등 밝기를 제어하는 디밍 컨트롤러; 를 포함하여 구성된다.

또한, 제동핸들을 꽂으면 여자되어 상기 디밍 컨트롤러에 신호를 입력함으로써 디밍 컨트롤러를 구동하는 HCR이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디밍 컨트롤러는 다수의 객실등 중 일부 객실등과 RS-485 라인을 통해 연결되고 인접된 객실등 간에는 RS-485 라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디밍 컨트롤러의 조작 패널에는 수동모드에서 객실등 밝기값을 설정하기 위한 캠 스위치와, 자동모드와 수동모드를 설정하기 위한 설정 버튼이 구비되는 것을 특징으로 하다.

또한, 상기 객실등 밝기값은 객실등 최대 밝기값의 퍼센트 비율(%)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 조도센서를 이용한 철도차량 객실등 제어방법은 디밍 컨트롤러에서 다수의 객실등 밝기 제어가 자동모드인가 또는 수동모드인가를 판단하는 단계;

상기 자동모드인 경우 조도센서에서 측정한 차량 외부의 조도값을 기설정된 기준값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 객실등 밝기값을 결정하는 단계;

상기 객실등과 통신을 하여 결정된 객실등 밝기값으로 객실등 밝기를 제어하는 단계; 및

상기 수동모드인 경우 객실등과 통신을 하여 이전에 설정된 객실등 밝기값으로 객실등 밝기를 제어하는 단계; 를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 디밍 컨트롤러는 다수의 객실등 중 일부 객실등과 RS-485 라인을 통해 연결되고, 인접된 객실등 간에는 RS-485 라인을 통해 연결되어, 디밍 컨트롤러는 다수의 객실등과 RS-485 통신을 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 각종 철도차량의 운행에 있어서 지상/지하 운행구간이나 객실 외부의 밝기에 따라 객실등의 자동 또는 수동 밝기 조절을 통해서 객실등의 최대 밝기 사용시간을 줄여 객실등의 사용 수명을 늘리고 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 객실등의 제어 회로도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 디밍 컨트롤러의 조작 패널을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 객실등 제어방법을 나타내는 순서도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 객실등의 제어 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 조도센서(10), 디밍 컨트롤러(20), 열차종합관리장치(TIMS, Train Integrated Management System)(30), 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…) 배터리(50) 및 HCR(40)을 포함하여 구성된다.

조도센서(10)는 일반적으로 차량의 전두부에 설치되어 차량 운행시 빛의 양을 감지하여 차량 외부의 조도값을 측정하고 이를 연결된 디밍 컨트롤러(20)에 출력한다.

TIMS(30)는 열차내 각 시스템의 통합감시 및 제어에 활용되어 열차 전체의 동작상태를 제어하고 감시한다.

특히 본 발명에서 상기 TIMS(30)는 TIMS 모니터 유닛과 TIMS 센트럴 유닛으로 이루어져 수동모드에서 운전자가 TIMS 모니터 유닛의 터치스크린을 통해 객실등 밝기값을 설정하면 TIMS 모니터 유닛과 TIMS 센트럴 유닛을 통해 디밍 컨트롤러(20)에 전달된다.

객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)은 밝기 제어가 가능한 LED 전등으로 이루어지고 인접된 객실등 간에는 RS-485 라인로 연결되어 RS-485 통신을 통해 제어신호가 전달된다.

배터리(50)는 상기 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)을 포함하는 각 구성부에 예를 들어 DC 100V의 전원을 공급한다.

도면에서 한 객실의 좌측에 있는 객실등(60a,60b,60c…)과 우측에 있는 객실등(70a,70n,70c…)은 각각 다른 전원선로를 통해 배터리(50)에 연결되고 각 전원선로에는 좌측 객실등(60a,60b,60c)과 우측 객실등(70a,70n,70c…)에 배터리(50)의 전원을 공급하고 차단하는 객실등 스위치(SW1,SW2)가 구비된다.

HCR(Head Control Relay)(40)은 제동핸들을 꽂으면 동작(여자)하여 전두의 기관사 운전실이 되게 하는 것으로, 본 발명에서는 여자에 의해 디밍 컨트롤러(20)에 신호를 입력함으로써 디밍 컨트롤러(20)가 구동할 수 있도록 한다.

도 1에서 좌측의 HCR(40)이 여자되면 좌측이 전두의 기관사 운전실이 되고 좌측의 디밍 컨트롤러(우측의 디밍 컨트롤러는 구동하지 않음)(20)가 구동되어 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)의 밝기를 제어하며, 우측의 HCR(40)이 여자되면 우측이 전두의 기관사 운전실이 되고 우측의 디밍 컨트롤러(좌측의 디밍 컨트롤러는 구동하지 않음)(20)가 구동되어 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)의 밝기를 제어한다.

디밍 컨트롤러(20)는 차량 락커(Locker) 내부에 설치되어 객실에 설치된 다수의 LED 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…) 중 일부 객실등(60a,70a)과 RS-485 라인을 통해 연결되고, 인접된 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)끼리 RS-485 선로를 통해 연결되어, 디밍 컨트롤러(20)의 객실등 제어신호가 객실에 있는 모든 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)에 RS-485 통신을 통해 전달된다.

상기 디밍 컨트롤러(20)는 자동모드인 경우에 조도센서(10)에서 출력한 조도값을 가지고 객실등의 밝기값을 결정하여 객실등과 RS-485 통신을 통해 결정된 객실등 밝기값으로 객실의 밝기를 자동으로 조절한다.

이때 디밍 컨트롤러(20)에는 하나 이상의 기준 조도값이 기설정되어 있어 조도센서(10)에서 측정한 측정 조도값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 객실등의 밝기값을 결정한다.

예를 들어 디밍 컨트롤러(20)에 기준 조도값으로 제1기준 조도값과 제2기준 조도값이 설정되어 있는 경우(단 제1기준 조도값 < 제2기준 조도값)에, 측정 조도값이 제1기준 조도값보다 작은 경우(매우 어두운 경우) 디밍 컨트롤러(20)는 객실등의 밝기값을 최대 밝기값(100%)으로 결정하고, 측정 조도값이 제1기준 조도값과 제2기준 조도값 사이에 있는 경우(어느 정도 밝은 경우) 디밍 컨트롤러(20)는 객실등의 밝기값을 최대 밝기값의 1/2(50%)로 결정하며, 측정 조도값이 제2기준 조도값보다 큰 경우(아주 밝은 경우) 디밍 컨트롤러(20)는 객실등의 밝기값을 최대 밝기값의 1/5(20%)로 결정한다.

또한, 상기 디밍 컨트롤러(20)는 수동모드인 경우에 기관사가 TIMS 모니터 유닛의 터치스크린을 통해 객실 밝기값을 설정하여 TIMS 모니터 유닛과 TIMS 센트럴 유닛을 통해 설정된 객실등 밝기값이 전달되면, 객실등과 RS-485 통신을 통해 설정된 객실등 밝기값으로 객실의 밝기를 조절한다.

도 2는 도 1에 나타낸 디밍 컨트롤러의 조작 패널을 보여주는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 디밍 컨트롤러(20)의 조작 패널(20a)에는 디밍 컨트롤러(20)에 전원을 공급하거나 차단하는 전원 스위치(24), 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)에 전원을 공급하거나 차단하는 객실등 스위치(23)(도 1의 SW1,SW2에 해당), 자동모드와 수동모드를 설정하는 설정 버튼(22), 수동모드에서 객실등 밝기값을 선택하는 캠 스위치(21), 조도센서의 고장 등을 표시하는 지시등(25)으로 이루어진다.

상기 수동모드에서 기관사가 TIMS 모니터 유닛의 터치스크린을 통해 객실등 제어를 할 수 있지만, 승무원이 객실등을 제어할 경우나 TIMS 모니터 유닛에 고장이 발생한 경우 승무원이 캠 스위치(21)를 통해 객실등 밝기값을 설정하여 객실의 밝기를 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 객실등 제어방법을 나타내는 순서도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 객실등 제어방법은 먼저 디밍 컨트롤러(20)에서 기관사에 의해 설정된 모드가 자동모드 또는 수동모드인가를 판단하여(S202) 자동모드로 판단한 경우에 차량의 전두부에 설치된 조도센서(10)를 이용하여 차량 외부의 조도값을 측정한다(S212).

디밍 컨트롤러(20)는 조도센서(10)에서 측정한 측정 조도값을 기설정된 기준 조도값과 비교하여(S214) 그 비교 결과에 따라 객실등 밝기값을 객실등 최대 밝기값의 퍼센트 비율(%)로 결정한다(S216).

다음 디밍 컨트롤러(20)는 RS-485 선로를 통해 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)과 통신하여 결정된 객실등 밝기값으로 제어함으로써(S218) 객실의 밝기를 차량 외부의 조도값에 따라 자동으로 조절할 수 있게 된다(S220).

자동모드에서 상기 212단계 내지 S220단계는 차량의 운행이 중지될 때까지 지속되어 차량 외부의 조도값에 따라 객실의 밝기를 실시간으로 조절할 수 있다.

한편, 상기 S202단계에서 수동모드로 판단한 경우에는 이전에 설정된 객실등 밝기값이 있나 없나를 확인하여(S230) 이전에 설정된 객실등 밝기값이 있는 경우 디밍 컨트롤러(20)는 RS-485 라인을 통해 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)과 통신하여 설정된 객실등 밝기값으로 객실등을 제어함으로써(S232) 객실의 밝기를 기관사가 수동으로 조절할 수 있다(S234).

상기 이전에 설정된 객실등 밝기값이 없는 경우 기관사가 TIMS 모니터 유닛의 터치스크린을 통해 설정한 객실등 밝기값을 TIMS 센트럴 유닛을 통해 제공받고(S231), RS-485 라인을 통해 객실등(60a,60b,60c…,70a,70n,70c…)과 통신하여 설정된 객실등 밝기값으로 객실등을 제어함으로써(S232) 객실의 밝기를 기관사가 수동으로 조절할 수 있다(S234).

기관사는 차량의 운행 중 차량 외부의 환경(밝기, 주/야간, 지상/지하구간 등)을 확인하여 필요한 경우 객실등 밝기값을 다시 설정할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 자동모드인 경우 조도센서에서 측정한 조도값에 의해 객실등 밝기를 제어하고, 수동모드인 경우 기관사가 설정한 대로 객실등 밝기를 제어하여 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있다.

아래의 표 1은 객실등 밝기에 따른 소비전력을 비교하여 나타낸 그래프이다.

표 1에 도시된 바와 같이 객실등 최대 밝기값(100%)의 50% 비율(1/2 밝기)로 제어하고, 20% 비율(1/5 밝기)로 제어함에 따라 소비전력이 많이 절감되는 것을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10: 조도센서 20: 디밍 컨트롤러
21: 캠 스위치 30: TIMS
40: HCR 50: 배터리
60a,60b,60c… ,70a,70n,70c… : 객실등