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KR100743177B1 - 전차선 섹션 보호장치 및 보호방법 - Google Patents

전차선 섹션 보호장치 및 보호방법 Download PDF

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KR100743177B1
KR100743177B1 KR1020050125576A KR20050125576A KR100743177B1 KR 100743177 B1 KR100743177 B1 KR 100743177B1 KR 1020050125576 A KR1020050125576 A KR 1020050125576A KR 20050125576 A KR20050125576 A KR 20050125576A KR 100743177 B1 KR100743177 B1 KR 100743177B1
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electric vehicle
timer
unit
sensor
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Abstract

본 발명은 전동차에 전기를 공급하는 전차선의 섹션(SECTION: 일명 구분장치)의 보호장치에 관한 것으로서, 특히 직류구간에서 섹션의 양단의 전차선에 전원을 공급하는 차단기 중 한쪽 차단기가 트립(TRIP)된 경우 전동차의 집전장치에 의해 차단기가 투입되어 있는 구간에서 트립된 구간으로 전류가 흐르는 경우 운행되는 전동차의 집전장치에 의해 전류의 공급과 차단이 반복됨으로 인한 아크방전에 의해 섹션이 소손되는 것을 방지하기 위한 센서와 시한장치 등으로 구성된 보호장치에 관한 것이다.
전차선, 섹션, 보호장치, 화재, 차단기

Description

전차선 섹션 보호장치{Apparatus for section of electric automobile}
도 1은 본 발명에 따른 전차선보호장치의 개념을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 전차선 보호장치의 동작을 설명하기 위한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간과 제2구분구간을 구분하는 섹션내 전동차 진입 및 구분구간 정상상태인 경우 회로 동작도,
도 4는 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간과 제2구분구간을 구분하는 섹션내 전동차 미진입 및 구분구간 정상상태인 경우 회로 동작도,
도 5는 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간과 제2구분구간을 구분하는 섹션내 전동차 미진입 및 구분구간 트립상태인 경우 회로 동작도,
도 6은 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간과 제2구분구간을 구분하는 섹션내 전동차 진입 후 센서에 맞물린 채 정지상태 및 구분구간 정상상태인 경우 회로 동작도,
도 7은 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간과 제2구분구간을 구분하는 섹션내 전동차 진입 및 구분구간 트립상태인 경우 회로 동작도,
도 8은 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간과 제2구분구간을 구분하는 섹션내 전동차 진입 후 센서에 맞물린 채 정지상태 및 구분구간 트립상태인 경우 회로 동작도,
도 9는 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기 트립동작의 설명을 위한 회로도,
도 10는 본 발명에 따른 전차선 보호방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 전동차에 전기를 공급하는 전차선의 섹션(SECTION: 일명 구분장치)의 보호장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특히 직류구간에서 섹션의 양단의 전차선에 전원을 공급하는 차단기 중 한쪽 차단기가 트립(TRIP)된 경우 전동차의 집전장치(PANTOGRAPH: 전기차 ·전기기관차 등의 집전장치(集電裝置))를 말함)에 의해 차단기가 투입되어 있는 구간에서 트립된 구간으로 전류가 흐르는 경우 운행되는 전동차의 집전장치에 의해 전류의 공급과 차단이 반복됨으로 인한 아크방전에 의해 섹션이 소손되는 것을 방지하기 위한 센서와 시한장치 등으로 구성된 보호장치에 관한 것이다.
우선 종래 기술 및 본 발명의 기술분야에 사용되는 주요한 용어에 대하여 정의하고, 이하 이를 이용하여 설명하기로 한다. 본 발명의 개념을 설명하기 위한 새로운 용어는 그 부분에서 다시 정의하기로 한다.
섹션(SECTION:구분장치)은 전차선의 급전 계통을 구분하여 전차선의 일부분에 사고가 발생하는 경우 또는 일상의 보수작업을 위하여 정전작업의 필요가 있을 경우 등에 급전 정지 구간을 한정하고 다른 구간의 열차 운전 확보를 목적으로 한 설비이다. 그 종류에는 AIR 섹션, FRP수지제 섹션, 애자(碍子)제 섹션 등이 있으며, 직류구간에서는 특히 FRP수지제 섹션의 사용빈도가 높다. 본 발명의 설명에서는 섹션이 구분장치를 가르키기도 하지만, 섹션이 일정한 길이를 가지므로 그 길이만큼의 구간을 가르키는 용어로도 사용된다.
그리고 집전장치(PANTOGRAPH)는 지붕에 장치한 마름모꼴로 접을 수 있게 짠 틀 위에 가선(架線)과 접촉하는 집전부를 갖춘 것인데 스프링 또는 압축공기의 힘으로 가선이 밀착하도록 밀어 올리는 방식을 이용한다.
그리고 구분구간이란 상기 섹션에 의해 구별되는 구간으로 각각 독립적으로 변전소에서 전류를 공급받는 구간을 말하며, 전동차의 운행에 지장이 없도록 설정된 구간을 말한다.
그리고 섹션 오버(SECTION OVER) 현상은 상기 섹션에서 전동차의 고장이나기타의 원인에 의해 어느 한쪽의 차단기가 동작하여 전원이 차단된 후 섹션의 하단부에 전동차가 지나갈 경우 전동차의 집전장치에 의해 전원이 차단된 구간으로 전 류가 공급되는 섹션단락현상을 말한다.
상기의 집전장치를 이용하는 전동차가 섹션 구간을 지날 때, 전류의 변화가 없으면, 문제가 되지 않으나, 구분구간에 전력을 공급하는 변전소 계통에 고장이 발생하거나 일상적인 정비를 위해 인접한 일 구분구간이 트립된 경우 전동차에 부착된 집전장치가 섹션을 통과하게 되면, 전류의 급격한 변화로 인해 아크가 발생한다.
이렇게 아크 방전이 발생하면, 상기 섹션이 손상되고, 나아가 화재발생의 우려가 있다. 이러한 문제점은 국내에서도 실제로도 발생한 바 있다. 2004년 07월11자 실제 기사를 인용하면, "2004년 7월 8일 서울 지하철 2호선 대림역에서 단전(斷電)사태가 발생, 지하철 2호선 전 구간 열차 운행이 70여분 동안 중단돼 퇴근길 시민들이 큰 불편을 겪었다. 8일 오후 6시30분쯤 지하철 2호선 대림역의 열차 전원 공급장치에 이상이 발생해 구로공단역을 출발, 대림역 승강장으로 진입하던 2380호 열차가 멈춰섰다. 지하철공사 관계자는 “승강장 진입로에 설치된 1500v짜리 고압선이 ‘펑’하는 폭발음과 함께 갑자기 불꽃을 튀기며 끊어졌다”고 말했다. 이하 중략--" 라고 보도된 바 있다.
또한, "2004년 7월12일 오후 6시10분쯤 서울 지하철 2호선 강변역 변전실에서 불이 나 성수역~삼성역 구간 사당 방향 열차운행이 35분간 완전 중단됐다. 2호선 다른 구간도 화재 여파로 배차간격이 평소 3~5분에서 15분으로 길어졌다. 지하철 2호선은 지난 4월 25일과 7월 8일에도 구의역과 대림역 부근에서 각각 접지선 화재와 열차 전원 공급장치 이상으로 열차운행이 전면 중단되는 등 최근 4개월 동 안 3번의 열차운행 중단 사고가 집중적으로 발생, 이용 승객들이 불안해하고 있다" 라고 보도된 바 있다.
특히 전동차의 기지가 있는 차량기지 내의 선로가 겹치는 구간의 섹션은 잦은 고장을 일으켜 보수작업에 비용과 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
그러나 단순히 섹션을 보수하고 교체하는 비용상, 시간상 등의 문제점을 떠나 상기에서 인용한 기사에서도 알 수 있듯이, 승객의 안전 나아가 승객의 생명 위협이라는 문제점을 안고 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 상기 섹션에 대한 종래의 기술은 별도의 보호회로나 제어장치 없이 구분장치 자체의 물리적 특성에만 의존하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 전동차의 진입을 감지할 수 있는 소정의 위치에 센서를 설치하고, 온오프타이머를 이용하여 시한설정을 갖도록 하여, 인접하는 구분구간 중 어느 하나가 트립되고 트립된 구분구간에 전동차가 진입했거나 진입하는 경우, 트립되지 않은 나머지 한 쪽 차단기도 자동으로 트립시켜 전동차의 집전장치에 의해 섹션이 소손되는 것을 방지할 수 있는 전차선 섹션 보호장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전차선 섹션 보호장치는 제 1구 분구간 내의 전동차 진입을 감지하기 위한 센서를 포함하여 이루어지는 센서부;
전동차의 상기 센서 통과시간을 고려하여 상기 센서부의 동작에 시한을 부여하여 전동차가 상기 센서를 완전히 통과할 때까지 상기 센서부의 동작이 유지될 수 있도록 상기 센서부와 연동하여 동작하는 타이머부;
상기 제 1구분구간 및 전동차가 진행함에 따라 진입하는 제 2구분구간의 전원공급상태를 확인하여 트립발생 여부를 확인하는 트립발생 확인부;
상기 센서부와 상기 센서부와 연동되는 타이머부로부터의 전동차 진입여부 상태 및 상기 트립발생 확인부로부터의 트립발생 상태를 이용하여 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기를 제어하는 전원공급제어부를 포함하여 이루어지는 전차선 섹션 보호장치를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기와 같은 구성을 갖는 전차선 섹션 보호장치을 이용하는 방법은 제 1제전동차의 상기 센서 통과시간을 고려하여 상기 센서부의 동작에 시한을 부여하여 전동차가 상기 센서를 완전히 통과할 때까지 상기 센서부의 동작이 유지될 수 있도록 상기 센서부와 연동하여 동작하는 타이머부를 이용하여 차량진입상태신호를 발생시키는 제 2과정; 및
상기 제 1구분구간 및 전동차가 진행함에 따라 진입하는 제 2구분구간의 전원공급상태를 확인하여 트립발생 여부를 확인하는 트립발생 확인부 및 상기 센서부와 상기 센서부와 연동되는 타이머부로부터의 전동차 진입여부 상태 및 상기 트립발생 확인부로부터의 트립발생 상태를 이용하여 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구 간의 전원차단기를 제어하는 전원공급제어부를 이용하여 전원차단기를 제어하는 제 3과정 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램이 기록된 기록매체에 상기의 방법이 수록된 것을 특징으로 한다.
첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전차선보호장치이 사용되는 개념을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전차선 보호장치의 블럭도이다.
우선 도 1을 참조하여 본 발명을 설명하는데 사용되는 용어를 정의한다.
구분구간이란 상기 섹션에 의해 구별되는 구간으로 각각 독립적으로 변전소에서 전류를 공급받는 구간을 말하며, 전동차의 등을 고려하여 운행에 지장이 없도록 설정된 구간을 말한다. 본 발명의 설명의 편의상 이를 제 1구분구간(100) 및 제 2구분구간(102)으로 나누는데, 제 1구분구간(100)이란 변전소로부터 독립적으로 전원을 공급받고 양단이 섹션에 의해 구분되며 전동차의 집전장치로 전기를 공급하는 전차선 중 전동차가 진입한 구간을 말하며, 제 2구분구간(102)이란 전동차가 진행함에 따라 진입하는 구간을 말한다. 이는 전차선을 따라 반복적으로 연속됨을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 개념은 다음과 같다.
도 1에서 보는 바와 같이, 제 1구분구간(100) 및 제 2구분구간(102)은 각각 독립적으로 제 1변전소 및 제 2변전소 측으로부터 전원을 공급받는다.
우선 전차선 보호장치이 동작할 필요가 없는 경우를 살펴보면, (1)상기 어떠한 구분구간에도 트립상태가 발생하지 아니한 상태(이하 '정상상태'라 한다)에서 전동차가 상기 제 1구분구간(100)에 진입한 경우나, (2) 구분구간이 정상상태이고 전동차가 구분구간에 미진입한 경우, (3)상기 제 1구분구간(100) 및 제 2구분구간(102) 중 어느 하나의 구분구간에 트립상태가 발생하더라도 전동차가 제 1구분구간(100)에 아직 진입하지 않은 경우에는 섹션오버현상에 의해 섹션이 손상될 염려가 없으므로 전차선 보호장치(200)을 동작시키지 않도록 하여 변전소로부터 상기 제 1구분구간(100) 및 제 2구분구간(200)으로의 전원공급을 차단하지 않는다.
그리고 특별한 경우로서 (4) 제 1구분구간(100) 내에 전동차가 진입한 후 센서에 맞물린 경우(이는 센서를 차륜을 감지하도록 설치하는 경우는 차륜이 센서에 맞물리는 경우일 것임)도 정상상태이므로 전차선 보호장치(200)은 동작하지 않는다. 이 부분은 이하 도 6을 설명하는 부분에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 상기의 경우와는 달리 전차선 보호장치가 동작할 필요가 있는 경우를 살펴보면, (5) 제1구분구간 내에 전동차가 진입시 상기 제 1구분구간(100) 또는 제 2구분구간(102)에 트립상태가 발생한 상태인 경우(이는 전동차가 먼저 진입하고 차단기가 동작한 경우 또는 차단기가 동작한 후 전동차가 진입하는 경우 모두 포함하는 개념임)에는 전동차가 제 2구분구간(102)으로 진행하는 순간 급전구간에서 아크방전이 발생할 염려가 있으므로 전차선 보호장치(200)을 동작시켜 변전소로부터 상기 제 1구분구간(100) 및 제 2구분구간(102)으로의 전원공급을 차단한다.
이렇게 트립상태가 발생하면 상기 전차선 보호장치(200)에 의해 상기 제 1구분구간(100) 및 제 2구분구간(102)은 동시에 전원 공급이 차단된 상태가 되는데, 그 후에 다시 전원공급이 요구될 때에는 안전상 수동으로 차단기를 투입하여 전원을 공급한다. 따라서 어느 정도의 시간이 지난 다음 자동으로 투입하는 것은 본 발명의 범위 내에 포함될 것은 자명할 것이다.
그리고 특별한 경우로서 트립상태에서 제 1구분구간(100) 내에 전동차가 진입한 후 센서에 맞물린 경우에는 보호장치(200)의 동작으로 인하여 차단기가 계속하여 차단상태가 유지되어 차단기를 투입할 수 없으므로 이를 보완할 필요가 있다. 즉 어느 정도 시간이 지난 다음에는 차단기가 투입될 수 있도록 보호장치(200)의 동작을 해제한다.
도 2는 전차선 보호장치(200)의 블럭도인 바, 각 부분을 살펴보면,
센서부(201)의 상기 센서는 하나만을 사용하여도 무방하나, 바람직하게는 적어도 두 개 이상 설치하여, 어느 하나가 고장이 날 경우에도 다른 센서가 동작할 수 있도록 한다. 또한 센서가 고정되는 위치는 섹션에 대응되는 하단부의 레일에 구비된 침목부에 설치하고, 전동차의 차륜을 향해 근접하여 설치되어 이물질이 끼는 것을 최대한 방지한다.
그리고 상기 센서는 광전형 근접스위치 방식 또는 초음파형 근접스위치 방식을 사용하는 것이 바람직하며, 그 특성은 포토센서로 300 ~ 700mm정도의 동작범위를 가진 것이 좋다.
타이머부(203)는 전동차의 상기 센서 통과시간을 고려하여 상기 센서부(201)의 동작에 시한을 부여하여 전동차가 상기 센서를 완전히 통과할 때까지 상기 센서부(201)의 동작이 유지될 수 있도록 상기 센서부(201)와 연동하여 동작한다.
상기 타이머부(203)는 다시 제 1타이머(OFF타이머)(203-1)와 제 2타이머(ON타이머)(203-2)로 나눌 수 있는데,
제 1타이머(203-1)는 센서에 의해 입력전압이 가해진 후 온되어 전원이 차단된 순간부터 설정시한 후 오프동작을 하는 OFF타이머이고, 제 2타이머(203-2)는 오프상태에서 상기 제 1타이머(203-1)에 의한 입력전압이 가해진 후 설정시한 후 온동작을 하는 ON타이머이다.
만약 설정시한 이내에 다시 전원이 공급된 후 차단되면 차단순간부터 다시 설정시한을 가진다.
상기 제 1타이머(203)가 사용되는 이유는 센서부(100)의 센서(201)는 시한이 없는 장치이므로 전동차가 진입하여 진입을 감지하면 동작하나 전동차의 차륜과 차륜사이의 빈 공간에서는 센서가 동작하지 않으므로 전동차가 진입된 상태임을 지속적으로 감지하여 신호를 발생시킬 수 없으므로 강제적으로 진입된 상태임을 유지할 수 있도록 시한을 설정하기 위함이다.
여기서 상기 제 1타이머(203-1)의 시한설정은 바람직하게는 2초 내지 5초의 시한 설정을 두는데, 이는 센서는 시한이 없는 소자로서 차륜과의 사이에서 끊김 현상이 발생하는데, 이렇게 되면 전동차가 진입하여 계속하여 통과하고 있는 것을 감지할 수 없으므로, 전동차의 일 량의 차륜이 일 측면에서 볼 때 통상 4개로서 첫번째 차륜과 두 번째 차륜 간의 거리 및 두 번째 차륜과 세 번째 차륜의 거리 등 및 차량의 속도를 감안하여 10량의 마지막 차륜이 센서를 모두 통과할 때까지 전동차가 진입되어 있음을 연속적으로 감지하기 위해 요구된다.
여기서 차단기를 차단하는 것만으로도 본 발명이 추구하고자 하는 목적은 달성할 수 있지만, 트립상태가 일시적으로 해제된 경우나 기타의 이유로 전동차의 운행이 재개할 필요가 있는 경우 차단기를 투입해야 할 필요가 있다.
이때 상기 제 2타이머(203-2)가 사용될 필요가 있는 것이다. 만약 전동차(또는 전동차의 차륜)가 센서가 작동되는 범위에서 정지하게 된 경우는 전차선 섹션 보호장치(200)이 동작하므로 전원을 공급할 수가 없으므로(수동으로 차단기를 투입하는 경우 보호장치의 동작으로 다시 차단되는 결과가 발생), 이를 방지하고자 설정시한 후 전차선 섹션 보호장치(200)의 동작을 해제하기 위해 제 2타이머(203-2)가 이용된다.
그리고 상기 제 2타이머(203-2)의 바람직하게는 6초 내지 60초로 두는데, 이는 제 1타이머(203-1)의 설정시한이 2초 내지 5초이므로 이보다 큰 시한을 가지도 록 하기 위함이다.
트립발생확인부(205)는 상기 제 1구분구간 및 전동차가 진행함에 따라 진입하는 제 2구분구간의 전원공급상태를 확인하여 트립발생 여부를 확인하는 기능을 한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 상기 트립발생확인부는 제 1구분구간 및 제 2구분구간으로부터의 트립여부신호에 따라 각각 대응되게 동작되는 제 1스위칭 수단 및 제 2스위칭 수단을 가지며, 상기 제 1스위칭 수단 및 제 2스위칭 수단은 정상상태에서 모두 오프되고, 트립된 구분구간이 발생한 경우 해당되는 스위칭 수단은 온되어, 어느 하나의 구분구간이 트립상태에 된 경우 전원공급제어부를 동작시켜 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기 모두를 오프할 수 있도록 한다.
즉, 제 1구분구간 및 제 2구분구간으로 전원의 공급상태를 확인하여 역신호를 주어 정상상태에서는 상기 스위칭 수단 모두가 오프되고, 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구간 중 어느 하나가 트립된 경우에는 트립된 구분구간에 연결된 스위칭 수단은 온되어 전동차진입신호와 논리곱으로 전원공급제어부에서 신호를 발생케 한다.
전원공급제어부(207)는 상기 센서부(201)와 상기 센서부(201)와 연동되는 타이머부(203)로부터의 전동차 진입여부 상태 및 상기 트립발생 확인부(205)로부터의 트립발생 상태를 이용하여 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기를 제 어하는 역할을 수행한다.
차단기 투입제어부(209)는 상기에 설명한 바와 같이 제 2타이머의 동작에 따라 상기 전원공급제어부(207)에 제어신호를 공급하여 전원차단기를 투입할 수 있도록 한다.
그리고 전차선 보호 시스템(200)은 마이컴 기능을 추가로 구비하여 데이터수집기를 통하여 상기 전차선 보호장치에서 발생되는 신호를 원격감시제어부로 전송하고 이를 데이터 베이스 화하여 이용할 수도 있다.
즉, 상기 센서부(201), 타이머부(203), 트립발생확인부(205), 전원공급제어부(207), 차단기투입제어부(209)에서 발생되는 신호를 이용하여 각 구간별 데이터를 수시로 수집하여, 원격감시제어부로 전송하고, 취득된 데이터를 시간별, 날짜별등으로 분류하고, 각 부분의 고장 여부를 체크하는 방식으로 운영된다.
그리고 제 1타이머에 의해 동작하고 전동차가 섹션 하단부에 진입했음을 표시하는 전동차진입상태확인램프 및/또는 전원공급부에 의해 동작하고 전차선 섹션 보호장치이 동작하고 있음을 표시하는 보호장치동작신호발생램프를 이용하여 육안으로 전동차진입상태를 확인할 수 있게 하고, 또한 보호장치동작 상태를 확인 할 수 있게 한다.
또한, 이는 원격감시제어부로 신호를 제공하여 원격으로도 감시할 수 있도록 구성 가능할 것이다.
상기와 같은 구성을 가진 전차선 섹션 보호장치은 다음과 같이 동작된다.
도 3은 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간 내 전동차 진입 및 구분구간 정상상태인 경우 회로 동작도이다.
도 3은 정상상태에서 전동차가 상기 제 1구분구간(100)에 진입한 경우를 나타내는 데, 우선 결과만을 살펴보면 제 1차단기와 제 2차단기로 동작신호가 발생하지 않으므로 전차선 보호 시스템(200)은 동작하지 않을 것이다.
이를 구체적으로 살펴보면, 센서(201-1),(201-2)에서 전동차가 진입함을 감지하면, 접점 S1-1 및 S2-1이 도통한다. 상기 센서를 적어도 2개 이상 둔 이유는 앞서 설명한 바와 같이, 회로는 상기 접점 중 어느 하나 만이 도통하면 되는 논리합 회로이므로 어느 하나가 고장이 난 경우에도 동작하게 된다.
다음은 센서의 동작에 의해 제 1타이머(203-2)에 전원이 공급되면, 접점 T1-1 및 T1-2가 도통한다. 접점 T1-1은 다시 제 2타이머(203-2)가 구비된 경우 제 2타이머(203-2)에 전원을 공급하고, 동시에 트립발생확인부(205)로 전원을 공급한다. 이때 제 2타이머(203-2)의 양단에 병렬로 연결된 램프(GL: 전동차진입상태확인램프)에 전원이 인가되어 육안으로도 식별가능하게 된다. 접점 T1-2는 트립발생확인부(205)와 연결되는데, 이는 전동차 진입상태와 트립발생상태를 논리곱으로 하여 전원공급제어부(207)의 동작을 제어하게 된다.
트립발생확인부(205)는 변전소로부터 구분구간으로의 전원공급여부를 확인하는데, 전원이 공급되고 있을 경우 스위치 수단(Tr1, Tr2)은 오프가 되도록 한다.
따라서 트립발생확인부(205)에서는 오프된 상태이므로 전동차가 진입하더라도 논리곱이 되어 전원공급제어부(207)로 전원이 공급되지 않으므로 전원차단기를 동작시키지 않게 된다. 그리고 램프(RL:보호장치동작신호발생램프)는 접점 R1-1과 T2-1사이에 일단이 연결되고 타단은 N에 연결되므로 R1-1에 의해 전원이 공급되지 않는 이상 동작하지 않으므로 보호장치(200)의 동작여부를 확인할 수 있다.
이때 제 2타이머(203-2)는 제 1타이머(203-1)의 접점 T1-1에 의해 전원이 공급된 후 10초 내지 60초 후에 T2-1점점이 온동작을 하는데, 전원공급제어부(207)와 트립발생확인부(205) 사이의 접점 R2-1은 전원공급제어부(207)에 의한 접점 R1-1이 동작하지 않아 오프상태이므로 차단기 트립제어부(209)가 동작하지 않으므로 제 2타이머(203-2)에 의해서 보호장치은 전원차단기 측으로 어떠한 동작도 하지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간 내 전동차 미진입 및 구분구간 정상상태인 경우 회로 동작도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간 내 전동차 미진입 및 구분구간 트립상태인 경우 회로 동작도이다.
도 4는 구분구간이 정상상태이고 전동차가 구분구간에 미진입한 경우를 나타내는 데, 우선 결과만을 살펴보면 제 1차단기와 제 2차단기로 동작신호가 발생하지 않으므로 전차선 보호 시스템(200)은 동작하지 않을 것이다.
회로도에서 다른 부분의 동작은 상기 도 3을 설명한 부분을 참조하고 여기서는 주요부분만 설명한다
센서(201-1),(201-2)가 동작하지 않으므로 제 1타이머(203-1) 및 제 2타이머(203-2)에서는 어떠한 동작도 일어나지 않으며, 따라서 트립발생확인부(205)로 전동차 진입신호를 공급하는 접점 T1-2는 오프상태이므로, 구분구간에 구비된 차단기에서 트립이 발생하더라도 논리곱으로 전원공급제어부(207)로 제어신호를 발생하지 않으므로 보호장치(200)은 동작하지 않는다.
도 5는 구분구간이 트립상태이고 제 1구분구간 내 전동차 미진입한 경우이므로 도 4와 마찬가지로 보호장치(200)은 동작하지 않는다.
도 6은 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간 내 전동차 진입 후 센서에 맞물린 채 정지상태 및 구분구간 정상상태인 경우 회로 동작도이다.
도 6에서 트립발생확인부(205)의 스위칭 수단(Tr1), (Tr2) 모두가 오프상태이므로 보호장치(200)은 동작하지 않는다. 여기서 제 1구분구간 내 전동차 진입 후 센서에 맞물린 채 정지상태에서는 제 2타이머(203-2)가 설정된 시한 후에 동작을 하게 되는데, 이 경우에 R1-1의 접점이 오프상태이므로 차단기 투입제어부(209)는 동작을 하지 않으므로 접점 R2-1은 그대로 도통상태를 유지하나, 트립발생확인부(205)에서 전원공급제어부(207)로 제어신호가 공급되지 않으므로 차단기 투입 신호를 차단기 측으로 공급하지 않게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간 내 전동차 진입 및 구분구간 트립상태인 경우 회로 동작도이다.
도 7은 본 발명이 목적하고자 하는 동작을 나타낸다. 즉 구분구간 내에 트립이 발생한 경우 트립발생확인부(205)의 스위칭 수단 중 제 2구분구간에 연결된 스위칭 수단 Tr-2이 온되고, 이는 Tr-1과의 관계에 있어서는 논리합을 이루므로 전동차 진입상태와는 논리곱으로 하여 전원공급제어부(207)에 제어신호를 공급하여 전원차단기를 동작시킨다. 이 때 상기에서는 제 2구분구간이 트립된 경우만을 나타내나, 제 1구분구간이 트립된 경우도 마찬가지의 동작을 할 것이다. 그리고 전원차단기를 동작시킬 때에 제 1구분구간 및 제 2구분구간 동시에 차단하므로 트립된 구분구간에도 차단여부를 한 번 더 확실하게 차단해준다.
도 8은 본 발명에 따른 전차선 섹션보호장치의 동작 중 제 1구분구간 내 전동차 진입 후 센서에 맞물린 채 정지상태 및 구분구간 트립상태인 경우 회로 동작도이다.
도 8에서 도 7에서 설명한 바와 같이 전동차가 진입하고 구분구간이 트립상태인 경우 전원공급제어부(207)의 동작에 의해 접점 R1-1은 도통한다.
이때 제 1구분구간 내 전동차 진입 후 센서에 맞물린 채 정지상태에서는 제 2타이머(203-2)가 설정된 시한 후에 동작을 하게 되는데, 이 경우에 R1-1의 접점이 온상태이므로 차단기 투입제어부(209)는 동작을 하고, 접점 R2-1이 오프되어 트립발생확인부(205)에서 전원공급제어부(207)로 제어신호가 공급되지 않으므로 보호장치(200)이 동작하지 않는 상태가 되므로 차단기 투입이 가능하게 된다.
도 9는 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기 동작의 설명을 위한 회로도이다.
전원공급제어부(207)로부터 신호를 받아 차단기를 제어하는데, 접점 R1-2 및
R1-3은 전원공급제어부의 접점 R1-1과 동일한 동작을 한다. 즉 전원공급제어부(207)로부터 신호를 받아 전원차단기를 작동하기 위해 온동작 또는 오프동작을 교대로 수행한다.
도 10는 본 발명에 따른 전차선 보호방법을 나타낸 흐름도이다.
자세한 동작은 도 3 내지 도 8을 설명한 부분을 참조하고 중복하여 설명하는 것은 가급적 피하고자 한다.
도 10에 도시된 바와 같이 변전소로부터 독립적으로 전원을 공급받고 양단이 섹션에 의해 구분되며 전동차의 집전장치로 전기를 공급하는 전차선 중 전동차가 진입한 구간인 제 1구분구간 내의 전동차 진입을 감지하기 위한 센서를 포함하여 이루어지는 센서부를 이용하여 차량 진입여부를 감지한다(S301).
다음으로 전동차의 상기 센서 통과시간을 고려하여 상기 센서부의 동작에 시 한을 부여하여 전동차가 상기 센서를 완전히 통과할 때까지 상기 센서부의 동작이 유지될 수 있도록 상기 센서부와 연동하여 동작하는 타이머부를 이용하여 차량진입상태신호를 발생시킨다(S303)
다음으로 상기 제 1구분구간 및 전동차가 진행함에 따라 진입하는 제 2구분구간의 전원공급상태를 확인하여 트립발생 여부를 확인하는 트립발생 확인부 및 상기 센서부와 상기 센서부와 연동되는 타이머부로부터의 전동차 진입여부 상태 및 상기 트립발생 확인부로부터의 트립발생 상태를 이용하여 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기를 제어하는 전원공급제어부를 이용하여 전원차단기를 제어한다(S305).
부가적으로 상기 전차선 섹션 보호방법은 제 2타이머의 동작에 따라 전원차단기를 투입할 수 있도록 하는 차단기 투입제어부를 이용하여 전동차의 차륜이 센서에 맞물려서 정지한 경우에도 전원차단기 투입을 가능하게 한다(S307).
상기와 같은 구성에 따른 본 발명은 섹션 오버현상에 의한 섹션의 소손되는 경우 교체 위주의 방법에서 전기적으로 미연에 섹션의 소손을 방지함으로써 섹션이 소손되어 이를 교체하는 비용상, 시간상의 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
나아가, 화재로 인한 승객의 안전을 방지하여 보다 안전한 전동차 운행의 보장이라는 효과를 가져올 수 있다.

Claims (14)

  1. 제 1구분구간 내의 전동차 진입을 감지하기 위한 센서를 포함하여 이루어지는 센서부;
    전동차의 상기 센서 통과시간을 고려하여 상기 센서부의 동작에 시한을 부여하여 전동차가 상기 센서를 완전히 통과할 때까지 상기 센서부의 동작이 유지될 수 있도록 상기 센서부와 연동하여 동작하는 타이머부;
    상기 제 1구분구간 및 전동차가 진행함에 따라 진입하는 제 2구분구간의 전원공급상태를 확인하여 트립발생 여부를 확인하는 트립발생 확인부;
    상기 센서부와 상기 센서부와 연동되는 타이머부로부터의 전동차 진입여부 상태 및 상기 트립발생 확인부로부터의 트립발생 상태를 이용하여 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기를 제어하는 전원공급제어부를 포함하여 이루어지는 전차선 섹션 보호장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 적어도 두개 이상 설치되되, 섹션에 대응되는 하단부의 레일에 구비된 침목부에 설치되며, 전동차의 차륜을 향해 근접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 센서는 광전형 근접스위치 방식 또는 초음파형 근접스위치 방식인 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 타이머부는 제 1타이머 및 제 2타이머로 구성되며, 각각 제 1타이머는 전원이 공급되면 온되었다가 2초 내지 5초 후에 오프동작을 하는 오프타이머이고, 제 2타이머는 전원공급후 6초 내지 60초 후 온동작을 하는 온타이머인 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 2타이머의 동작에 따라 전원차단기를 투입할 수 있도록 하는 차단기 투입제어부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호장치.
  6. 제 4항 또는 제5항에 있어서, 제 1타이머에 의해 동작하고 전동차가 섹션 하단부에 진입했음을 표시하는 전동차진입상태확인램프 및 전원공급부에 의해 동작하고 전차선 섹션 보호장치이 동작하고 있음을 표시하는 보호장치동작신호발생램프를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 트립발생확인부는 제 1구분구간 및 제 2구분구간으로부터의 트립여부신호에 따라 각각 대응되게 동작되는 제 1스위칭 수단 및 제 2스위칭 수단을 가지며, 상기 제 1스위칭 수단 및 제 2스위칭 수단은 정상상태에 모두 오프되고, 트립된 구분구간이 발생한 경우 해당되는 스위칭 수단은 온되어, 어느 하나의 구분구간이 트립상태에 된 경우 전원공급제어부를 동작시켜 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기 모두를 오프할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호 장치.
  8. 제 1구분구간 내의 전동차 진입을 감지하기 위한 센서를 포함하여 이루어지는 센서부를 이용하여 차량 진입여부를 감지하는 제 1과정;
    전동차의 상기 센서 통과시간을 고려하여 상기 센서부의 동작에 시한을 부여하여 전동차가 상기 센서를 완전히 통과할 때까지 상기 센서부의 동작이 유지될 수 있도록 상기 센서부와 연동하여 동작하는 타이머부를 이용하여 차량진입상태신호를 발생시키는 제 2과정; 및
    상기 제 1구분구간 및 전동차가 진행함에 따라 진입하는 제 2구분구간의 전원공급상태를 확인하여 트립발생 여부를 확인하는 트립발생 확인부 및 상기 센서부와 상기 센서부와 연동되는 타이머부로부터의 전동차 진입여부 상태 및 상기 트립발생 확인부로부터의 트립발생 상태를 이용하여 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구 간의 전원차단기를 제어하는 전원공급제어부를 이용하여 전원차단기를 제어하는 제 3과정 포함하여 이루어지는 전차선 섹션 보호방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 1과정의 상기 센서는 적어도 두개 이상 설치하여 어느 하나가 고장일 경우 다른 하나에 의해서도 동작될 수 있도록 하며, 섹션에 대응되는 하단부의 레일에 구비된 침목부에 설치하고, 전동차의 차륜을 향해 근접하여 설치하여 상기 센서가 이물질에 의해 오동작을 일으키지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제 2과정의 상기 타이머부는 제 1타이머 및 제 2타이머로 구성되며, 각각 제 1타이머는 전원이 공급되면 온되었다가 2초 내지 5초 후에 오프동작을 하는 오프타이머이고, 제 2타이머는 전원공급후 10초 내지 60초 후 온동작을 하는 온타이머인 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 2과정의 제 2타이머의 동작에 따라 전원차단기를 투입할 수 있도록 하는 차단기 투입제어부를 이용하여 전동차의 차륜이 센서에 맞물려서 정지한 경우에도 전원차단기 투입을 가능하게 하는 제 4과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 2과정 및 제 4과정은 각각 제 1타이머에 의해 동작되는 진입했음을 전동차진입상태확인램프를 이용하여 진입상태를 표시하는 단계 및 전원공급부에 의해 동작되는 보호장치동작신호발생램프를 이용하여 전차선 섹션 보호장치이 동작하고 있음을 표시하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호방법.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 제 3과정의 상기 트립발생확인부는 제 1구분구간 및 제 2구분구간으로부터의 트립여부신호에 따라 각각 대응되게 동작되는 제 1스위칭 수단 및 제 2스위칭 수단을 가지며, 상기 제 1스위칭 수단 및 제 2스위칭 수단은 정상상태에 모두 오프되고, 트립된 구분구간이 발생한 경우 해당되는 스위칭 수단은 온되어, 어느 하나의 구분구간이 트립상태에 된 경우 전원공급제어부를 동작시켜 상기 제 1구분구간 및 제 2구분구간의 전원차단기 모두를 오프할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전차선 섹션 보호 방법.
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