경찰청에서는 교통신호제어기의 하드웨어 규격과 요구기능을 명시함으로써 제품간의 호환성과 확장성을 유지하기 위하여 교 통신호제어기 표준규격서를 제정하였다.
따라서 본 서에서는 교통신호제어기의 일반사항만을 간략히 다루며 기타 세부사항은 경찰청 발간 ｢교통신호제어기 표준규격서｣를 참고하 여야 한다.
[그림 4-2] 시스템 블록 다이어그램
가. 하드웨어 구성개요
신호주제어부(MCU : Main Control Unit, 이하 주제어부 또는 MCU라 함)와 신호등기구동부(SCU : Signal Control Unit, 이하 신호구동부 또는 SCU라 함) 로 분리하여 각각 별도의 중앙연산장치(CPU)를 채택한다. 주제어부에서는 주 로 검지기 자료 등 교통상황정보 처리, 제어알고리즘 처리, 관제센터 중앙장치 와 통신, 운영자 입력장치(MMI : Man Machine Interface) 접속 등의 기능을 수행하며 추가적인 기능확장이 가능하도록 한다. 신호 구동부에서는 주제어부 의 명령에 따라 신호등의 점등과 소등을 전담하며, 주제어부의 장애 발생시 기본 신호출력제어를 수행하는 안전제어(Fail-Safe Control)기능을 통해 시스템 의 안정성을 제고한다.
각 장치의 크기는 주제어부 6U, 신호구동부 3U로 하며, 기타장치부는 3U로 한다. 그리고 단자대함(T/F)의 단자부분은 전체 외함의 규격을 만족하는 범위 내에서 내부 배치를 다양하게 운용할 수 있으며, 최하단에 위치한다. 주제어부 와 신호구동부 및 기타장치부는 현장의 설치조건(좌대의 높이 등)에 따라 순 서를 바꾸어 실장할 수 있다.
나. 하드웨어 구성부의 기능
(1) 주제어부(MCU : Main Control Unit)
주제어부는 교통신호기의 중추적 역할을 하는 단위 컴퓨팅 시스템으로서 하 나 이상의 중앙처리장치 보드와 1-8개의 루프검지기보드 및 직류전원장치, 필 요한 경우 통신모뎀과 각종 옵션보드가 하나의 버스시스템으로 연결되어 있는 장치를 이야기한다.
(가) CPU보드
주제어부(MCU)에 장착된 컨트롤러보드(CPU 보드)를 의미하며 신호계획의 작성 및 운영, 데이터베이스의 관리, 검지정보의 가공, 외부기기와의 통신을 담당하는 중추적 역할을 수행하고 신호운영에 관련된 중요한 데이터들은 메모 리 백업기능에 의해 정전시에도 항상 데이터를 유지한다.
(나) 모뎀(Modem : Modulator-Demodulator)
사용하여야 한다.
(다) 검지기보드(LDU : Loop Detection Unit)
검지기보드는 도로 노면, 노변에 매설 또는 구조물 설치 등의 방법으로 차 량 검지 센서를 설치한 후 차량의 존재, 속도 및 기타 정보를 검지하여 교통 신호기에 입력하는 제어장치를 말한다. 루프, 영상, 초음파, 레이더검지기 등이 사용될 수 있으며, 현재 가장 보편적으로 사용되는 루프검지기에 대한 구성과 사양은 표준안으로 채택하고 다른 검지기는 향후 제시되는 표준안에 그 규격 을 정의하도록 한다. 또한 컨트롤러보드와의 인터페이스는 VME 버스를 통해 처리할 수 있도록 하여야 한다.
(라) 운영자 입력 장치(MMI : Man-Machine Interface)
전면에 설치된 키보드를 조작함으로써 교통신호기에 필요한 데이터를 입력 또는 수정할 수 있는 장치로서 화면 표시장치를 통해 운영자가 쉽게 데이터를 확인하도록 한다. 또한 교통신호기의 동작상태를 상태표시램프나 화면표시장 치를 통해 표출하며 유지보수에 용이하도록 인체공학적으로 설계해야 한다.
정보의 표출은 문자나 그래픽 형태로 표출이 가능해야한다.
(마) 옵션보드(OPT : Option Board)
주제어부에서는 제어기능뿐만 아니라 향후 확장성 및 호환성을 고려한 추가 기능을 수행할 수 있도록 검지기보드 이외에 추가 실장할 수 있는 각종 VME 버스 호환 제어 기판을 말한다. 이러한 옵션보드(혹은 OPT로 표현)는 표준 VME버스규약을 지켜야 하고 독립프로세스가 있는 경우 SLAVE 모드로 제작 되어야 한다.
(바) VME(VERSA Module Eurocard Bus) 주기판
VME버스는 미국과 프랑스의 민간기업이 개발한 소형컴퓨터용 32비트 및
64비트 시스템 버스 규격으로, 1986년과 1987년에 국제 전기 표준 회의(IEC) 와 미국 전기 전자 학회(IEEE)가 각각 IEC 821과 IEEE 1014로 표준화하여 국제 표준으로 인정되었다.
주제어부에서는 산업용 장치에 적합하게 설계되고 안정성이 입증된 VME 버스를 통해 주제어부 컨트롤러보드, 모뎀, 검지기보드, 옵션보드간 전원 공급 및 신호전달이 이루어진다. VME버스는 버스의 안정적인 운영과 신호체계의 호환성을 위해 강제되는 J1부분과, 독립적인 기능과 목적에 맞게 재 정의하여 운영할 수 있는 J2부분으로 구분할 수 있으며, J1은 VME 표준 24비트 버스 규격을 사용하고, J2는 교통신호기의 기능에 따라 본 규격서에서 정의한 내용 에 따른다.
(사) 전원장치(PWR : Power Supply)
전원장치(혹은 PWR)는 외부에서 공급되는 AC전원을 받아서 장치를 동작하 기 위한 안정된 DC전원으로 변환하여 교통신호기내에 공급하는 장치로 자연 통풍에 의한 방열이 가능하며 입력변동, 부하변동에 안정적으로 동작해야 한 다. 전원장치는 전면 실장이 가능하여야 하고 전면에 운영자 입력장치(MMI) 와 전원상태표시판이 실장될 수 있도록 공간확보가 되어야 한다. 또한 전원상 태표시판에는 전원스위치, 전원표시램프가 있어야 한다.
(아) 우선신호제어기(PPC : Pre-emption & Priority Controll)
우선신호제어기(PPC)는 긴급구난차량과 같이 교차로 우선통과를 필요로 하
(2) 신호구동부(SCU)
(가) 신호구동부(SCU : Signal Control Unit)
신호구동부(또는 SCU)는 주제어부(MCU)의 신호진행명령을 받아 신호등의 전기 출력을 수행하고 출력결과를 감시하는 일련의 장치를 말하며, 시간진행 에 의한 등기출력을 지시하는 컨트롤러보드(CPU보드)와 신호등을 구동하기 위한 출력을 제어하고 감시하는 등기구동장치(LSU), 유사시 점멸 제어를 수행 하는 점멸기가 하나의 시스템버스로 연결되어 있는 장치이다. 전력 제어부 및 신호등 출력 결과를 물리적으로 평가하기 위한 궤환(FEEDBACK, 이하 궤환 신호라 함)회로를 포함한다. 또한 신호구동부는 경찰관의 수동조작 및 보행자 입력수단 등을 수용하기 위한 일련의 입력수단 등을 포함하며, 주제어부와의 통신을 위한 내부통신 수단을 포함한다.
(나) 컨트롤러(Controller) 보드
주제어부의 신호구동 DATA를 근거로 시간진행에 따라 직접 등기구동장치 (LSU)를 제어하여 등기를 구동하며, 신호등 점등 상태의 모순이 발생하였을 때 적색 또는 황색 신호등을 점멸시킨다. 신호등 구동에 필요한 데이터를 검 증하여 교통신호기의 이상출력이나 모순 발생시 점멸기를 작동시킨다.
컨트롤러는 교차로 신호등의 점등 상태 모순과 현시 전구의 비정상 출력 검 지, 적색등 비정상 출력 검사, 전원이상, 점멸기와 등기구동장치의 제어, 신호 구동부 전원관리 등의 기능을 갖는다. 직렬 통신 단자를 통하여 주제어부로부 터 현재 진행중인 현시 조합에 대한 정보를 공급받아 현시를 표출하고, 모순 상태 판단을 위해 전구의 출력상태를 감시하는 기능을 수행한다.
(다) 점멸기(FLU : Flasher Unit)
점멸기(혹은 FLU)는 직류전원 이상, 컨트롤러보드 이상, 컨트롤러로부터의 점멸 지시, 등기구동장치(LSU)로부터의 점멸 신호가 있을 때 독립된 전원에
의해 신호등을 점멸한다. 적색등이 6개 이상일 때에는 점멸기 확장유닛 (F-EXT)을 추가 설치한다.
(라) 등기구동장치(LSU : Load Switch Unit)
등기구동장치(혹은 LSU)는 신호등에 공급되는 전력을 직접 제어하며, 그 제 어 결과에 대한 궤환신호를 발생하여 컨트롤러보드에 제공하는 기능을 수행한 다. LSU부는 110V 및 220V에 사용할 수 있어야 하며, 구동환경의 불규칙한 변화에 대하여 영향을 받지 않아야 한다. 전력 제어회로에서는 등의 밝기를 조 절할 수 있는 조광제어 기능을 제공하여야 하고, 방열을 고려해야 한다. 또한 편리한 유지 보수를 위하여, 고장이 발생한 등기구동장치를 교통신호기의 정상 운용 중에 부분적으로(기판 단위) 교체 할 수 있는 여건을 갖추어야 한다.
(3) 기타 장치부
교통신호기 내부에 독립 컴퓨팅시스템을 갖춘 제어장치가 위치할 수 있는 실장공간을 이야기한다. 기타 장치부에 실장 가능한 독립제어장치는 무선입출 력장치, 독립 영상처리시스템, 대체검지기 제어시스템, 독립 실시간 제어시스 템 등 신호제어기능과 관련된 기능의 제어장치는 물론 무선 차량정보수집장 치, 차량인식시스템 및 기타 지능형교통체계(ITS : Intelligent Transportation Systems)에서 현장장치로 사용하는 장비들이 실장 될 수 있다. 기타 장치부에 실장되는 장치들은 교통신호기와 전원 및 통신라인을 공유할 수 있으며, 주제 어부와 디지털 통신기능 이외에 다른 물리적 방법으로 교통신호기의 타 장치
(5) 단자대 함(TF : Terminal Facility)
단자대함(혹은 T/F)은 교통신호기에 전원을 공급하는 장치 및 전력선과 검 지기케이블, 통신라인 등을 연결하기 위한 단자대 등을 포함하는 시설공간을 이야기한다. 장치들을 연결시켜 주고 교통신호기를 전기적 잡음 및 충격으로 부터 보호하는 역할을 한다.
(6) 함체(Cabinet)
함체는 교통신호기를 구성하는 장비들을 보호하는데 목적이 있는 보호캐비 넷을 이야기한다. 교통신호기의 함체는 교통신호기 내장 장치들을 안전하게 고정시키고 외부로부터의 충격을 차단할 수 있도록 좌대에 설치 가능한 인간 공학적 측면에서 설계되어야 한다. 그 구조는 크게 함체(Cabinet)와 지지대, 3 개의 Subrack, T/F(Terminal Facility)로 나누어져 있다.
(7) Bus 체계
BUS는 하드웨어 장치들이 전기적으로 신호를 주고받을 수 있도록 주기판에 전기적 통로를 구성하는 회로 또는 그 구성 방식을 이야기하며, 교통신호기의 주제어부(MCU)는 표준 VME BUS규격을, 신호구동부(SCU)는 본 규격서에서 지정하는 방법에 의해 구성되는 일반 I/O BUS규격을 적용한다.
다. 하드웨어 구성부 기본 사양
◦ 기본 사양
∙ 전압 범위 : 110V AC (95V～135V), 220V AC (190V～250V) 겸용
∙ 주파수 범위 : 60㎐ ± 3.0㎐
∙ 동작온도 : -34℃ ～ +74℃
∙ 상대습도 : 95% 이내
∙ 출력시간정확도(Time Accuracy) : 계획시간으로부터 100㎳ 이내
∙ 전원단락(Power Failure)시 동작
정전과 정전의 간격이 1500㎳ 이상이면 개별정전으로 간주하여 다음과 같이 동작한다.
- 450㎳ 미만 : 무정전으로 간주하여 현재상태를 유지한다.
- 500㎳ 이상 : 정전으로 간주하여 초기화부터 다시 시작한다.
- 450㎳ 이상, 500㎳ 미만 : 1) 또는 2)항으로 동작한다.
∙ 300㎳ 이하 정전과 300㎳ 이상의 복구가 3번 이하이면 정상 동 작
◦ 기타 구체적인 사양은 “경찰청 교통신호제어기 표준규격서”를 참 조한다