KR0154689B1 - 열차의 감속제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ATS, ATC, ATO 등의 자동 열차운행제어 장치의 감속제어장치 및 방법에 관한 것인바, 이는 열차의 차륜측에 부착된 속도검출기에서 출력되는 열차의 실제 속도신호와 자동열차 운행제어시스템으로부터의 열차속도 지령신호를 조합하여 열차를 가속 및 제동하는 신호를 출력하는 속도조사기를 구비한 ATS, ATC 또는 ATO 등의 자동열차 운행제어시스템에서 속도검출기의 주파수를 감지하여 열차의 운행속도에 관한 데이터와 그에 해당하는 감속 및 가속데이터를 감시하고, 상기 속도검출기의 주파수를 감지한 결과 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도에 미달할 경우 가속데이터를 출력하며, 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 상기 속도검출기로부터의 주파수 신호를 감지하여 그에 해당하는 감속데이터를 출력하여 열차를 감속시키고, 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간이내에 감속되지 않거나 상기 시간 이내에 제한속도 이하로 감속되지 않을 경우에만 열차를 비상제동시킴을 특징으로 한다.

Description

열차의 감속제어장치 및 그 제어방법

제1도는 일반적인 ATS 장치에서 열차속도를 제어하기 위한 장치의 블록도.

제2도는 일반적인 ATC 장치에서 열차속도를 제어하기 위한 장치의 블록도.

제3도는 종래기술에 따른 ATS 장치와 ATC 장치의 속도조사부를 일체화한 열차속도 조사장치의 개략적 블록도.

제4도는 본 발명에 따른 ATS, ATC 및 ATO 장치를 일체화시킨 열차의 감속제어장치의 블록도.

제5도는 본 발명에 따른 열차의 감속을 제어하기 위한 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 속도검출기 8 : 브레이크제어장치

40 : 속도조사기 50 : 감속제어부

60 : 메모리

본 발명은 열차 자동정지장치(Automatic Train Stopper; ATS), 열차 자동제어장치(Automatic Train Control; ATC), 열차 자동운전장치(Automatic Train Operation; ATO) 등의 열차운행 자동제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 속도검출기에서 검출된 속도를 감속 및 가속 프로그램에 의해 감시하여 열차를 가·감속시키거나 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간(예컨대, 약 5초)이내에 감속되지 않거나 상기 시간 이내에 제한 속도 이하로 감속되지 않을경우에만 열차를 비상제동시키도록 한 열차의 감속제어 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공지의 ATS, ATC 및 ATO 장치는 열차의 운전시의 보안도 확보를 위해 사용되는데, 예컨대, ATC는 지상으로부터 수신된 신호에 따라 열차의 브레이크장치에 열차를 자동적으로 감소하도록한 제어명령을 하여 이에의해 소정의 지점까지 열차를 소정의 속도로 감속하거나 소정의 지점에 열차를 정지시키는 것인 바, 상기 ATS, ATC 및 ATOC 장치의 브레이크 제어방식은 제1도 내지 제3도를 참조하여 개략적으로 설명한다.

ATS 장치는 제1도에 도시한 바와같이 구성되는 바, 속도검출기(1)에서 출력된 열차속도에 비례하는 펄스는 속도조사기(2A)에 제공되고, 한편, 열차감지장치(3)에 의해 제어되는 신호는 신호기(4)에 표시됨과 동시에 지상자(5)와 차상자(6)와의 전자결합(電磁結合)에 의해서 차상으로 전송된다. 이 신호를 수신하는 ATS 신호에 수신기(7)는 지상자(5)의 코일과 콘덴서에 의해서 그 결합시에 차상자(6)의 코일에 변조된 변조주파수를 검지하여 지상자(5)의 신호를 식별하는 수신기이다. ATS 신호수신기(7)에 의해서 감지된 신호는 속도조사기(2A)에 제공되는 바, 속도조사기(2A)는 신호를 표시하는 속도제한과 속도검출기(1)에서 출력된 열차속도를 비교하여 신호표시속도 보다 열차속도가 클 경우에는 비상 브레이크 지영을 브레이크 속도장치(8)에 지령하게 된다.

또한, ATC 장치는 제2도와 같이 구성되는 바, 속도검출기(1)로부터 속도조사기(2B)로 열차속도를 입력하고, 열차감지장치(3)에 의해 제어되는 신호는 ATC 신호송신기(P)에 의해서 변조된 고주파의 궤도전류로서 레일(10)에 송출된다. 이 궤도전류를 픽업코일(11)로서 수신하고, ATC 신호수신기(12)로서 복조한 신호를 수신하게 된다. 이 신호는 속도조사기(2B)에 제공하여 속도제한과 열차속도를 비교하여 신호지시속도보다 열차속도가 클 경우에는 비상 브레이크 지령을 하는 것이다.

한편, 제3도는 제1도 및 제2도에 도시된 ATS, ATC 장치가 혼합된 형태의 제동방식으로서, 여기에서 속도조사기(2)는 속도검출기(1), 차상자(6) 및 픽업코일(11)에 의한 신호를 수신하여 제한속도보다 현재의 열차속도가 클 경우에는 비상 브레이크 지령을 하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 열차의 제어(특히, ATC 및 ATO)는 소정의 감속도가 얻어지도록 한 브레이크 지령을 브레이크 장치에 부여하는 바, 그러면, 열차에 브레이크 지령이 부여된 후(ATS의 경우에는 운전수가 직접함)에 있어서 열차가 소정의 감속을 하고 있는가 아닌가를 조사할 필요가 있다. 이러한 이유는 자동열차 운행제어장치 자체가 열차가 브레이크 지령에 의해 감속을 행하고 있는 것을 전제로 하는 시스템으로 되어있고, 만약 브레이크 지령에 대하여 소정의 감속을 행하지 않는 경우에는 열차는 자동열차 운행제어장치가 당초 의도한 소정의 속도를 감속하지 않게 되거나, 혹은 소정의 지점까지 정지되지 않음으로써 자동열차 운행제어시스템 자체가 성립되지 않는 것이기 때문이다.

이를 위하여 자동열차 운행제어시스템을 채용한 열차는 브레이크 장치에 대하여 브레이크 지령이 있은후 브레이크가 동작되도록 감속조사를 행하는 것이 보통이다. 이 조사방법중 널리 행해지는 방법의 일예에 있어서는 열차의 브레이크가 공기압으로 행해지도록 하는 경우에 그 공기압이 소정압력에 도달하였는가를 미리 설정한 압력스위치의 동작에 의하여 검지하는 방법과, 소정의 지점까지 소정의 속도로 감속해야할 브레이크 지령이 행해지는 경우에 있어서 소정의 지점에 열차가 도달되는 경우 열차가 소정의 속도로 지점에 열차가 도달되는 경우 열차가 소정의 속도로 감속되는가 아닌가를 조사하는 방법 및 열차의 브레이크 힘을 주전동기의 발전작용에 의해 얻어진 경우에 주전동기에 흐르는 전류치가 브레이크 힘에 비례하는 것에 착한하여 그 전류치에 의해 조사하는 방법이 있다.

그러나, 이들의 방법에는 문제점이 있다.

첫째로, 압력스위치의 동작에 의해 브레이크의 동작을 조사하는 방법에 있어서는 열차전체에 브레이크 지령이 행해지는 것을 확실히 조사하기 위해서는 그 열차전체에 압력스위치를 장착할 필요가 있고, 더구나 전체의 브레이크가 작동되는가 아닌가를 확실히 조사하는 것은 극히 어렵다. 왜냐하면, 공기압 작동에 의한 브레이크 장치의 브레이크 힘은 대부분의 경우 열차의 각소에 분산배치된 브레이크 실린더에 공기압이 가압됨에 따라 브레이크력을 얻는 것으로서 전체의 브레이크력이 소정치인가 아닌가를 확실히 조사함에 있어서는 다수개의 압력스위치를 각각의 장소에 설치할 필요가 있다.

둘째로, 주전동기의 전류치를 조사하는 방법은 브레이크를 확실하게 파악할 수 있다는 점에 있어서는 문제점이 적으나 열차전체의 브레이크력을 조사하기 위해서는 주전동기의 제어장치 전부에 전류치를 조사하는 별도의 장치가 필요하다.

셋째로, 소정의 지점에서 열차속도를 검사하는 방법에 있어서는 브레이크력을 조사하는 시점이 브레이크 지령시점보다 상당히 지연됨으로써 정확한 조사방법이 되지 못하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 현재에는 2개 이상의 독립된 브레이크를 갖는 열차에 있어서, 브레이크 지령이 행하여지는 시점으로부터 브레이크 지령에 의해 열차가 소정의 감속을 시도하는 시점사이에 실제 감속도의 변화를 감지하도록 하고, 이렇게 감지된 각 브레이크의 감속도변화를 감지하여, 감속도변화의 상태와 실제 감속도변화와의 차이를 비교하여 열차를 제어하는 방식이 있는 바, 이러한 방식에 있어서도 과속시 급격하게 브레이크를 비상제동시켰을 경우 공기압 스위치가 파괴되거나, 스위치의 단선등이 발생할 우려가 있으므로 열차를 효율적으로 제어할 수 없는 문제점이 있었다.

다시 말하면, 열차의 감속은 제동공기(압축공기)를 사용하기 때문에 제동공기압을 이용한 스위치로서 제동중인지 아닌지를 판단하게 되는데 이 경우 얼마의 속도로서 감속중인지 알 수 없으며, 더욱이 공기압 스위치의 불량시에는 효율적인 제동이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 감속중일 경우 수은관성스위치를 사용하여 관성에 의한 전기접촉으로 감속중임을 감지하게 되지만, 감속스위치의 부착위치 및 스위치의 고장시 안전도 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 속도검출기에서 검출된 속도를 감속 및 가속 프로그램에 의해 감시하여 열차를 가·감속시키거나 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간 이내에 감속되지 않거나 상기 시간 이내에 제한속도 이하로 감속되지 않을 경우에만 열차를 비상제동시키도록 한 열차의 감속제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감속 제어장치의 특징은, 열차의 차륜측에 부착된 속도검출기에서 출력되는 열차의 실제 속도신호와 자동열차 운행제어시스템으로부터의 열차속도 지령신호를 조합하여 열차를 가속 및 제동하는 신호를 출력하는 속도조사기를 구비한 ATS, ATC 또는 ATO등의 자동열차 운행제어시스템의 감속제어장치에 있어서, 열차의 운행속도에 관한 데이터와 그에 해당하는 감속 및 가속 데이터가 기억된 메모리와, 속도검출기의 주파수를 감지하여 열차의 실제속도가 최고제한속도에 미달할 경우 가속데이터를 출력하고, 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속데이터를 출력하여 열차를 감속시키며, 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간 이내에 감속되지 않거나 소정 시간 이내에 제한속도 이하로 감속되지 않을 경우에는 열차를 비상제동시키도록한 감속제어부로 구성시켜서 된 점에 있다.

본 발명에 따른 열차의 감속제어방법의 특징은, 열차의 차륜측에 부착된 속도검출기에서 출력되는 열차의 실제 속도신호와 자동열차 운행제어시스템으로부터의 열차속도 지령신호를 조합하여 열차를 가속 및 제동하는 신호를 출력하는 속도조사기를 구비한 ATS, ATC 또는 ATO등의 자동열차 운행제어시스템의 감속제어방법에 있어서, 속도검출기의 주파수를 감지하여 열차의 운행속도에 관한 데이터와 그에 해당하는 감속 및 가속데이터를 감시하는 단계와, 속도검출기의 주파수를 감지한 결과 열차의 실제속도가 최고제한속도에 미달한 경우 가속데이터를 출력하는 단계와, 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 속도검출기로부터의 주파수 신호를 감지하여 그에 해당하는 감속데이터를 출력하여 열차를 감속시키는 단계 및 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간 이내에 감속되지 않거나 소정 시간 이내에 제한속도 이하로 감속되지 않을 경우에는 열차를 비상제동시키는 단계로 구성된 점에 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명에 따른 열차의 감속제어장치를 나타내는 블록도로서, 제4도에 있어서 제3도와 동일한 참조번호는 동일부품을 표시하므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략하고, 본 발명에 필수적인 부분에 대해서만 설명한다.

제4도에 도시한 바와같이, 제3도와 비교해서 제4도의 다른점은 열차의 속도를 감속할 경우 실제로 감속되지 않을시 사전 입력된 프로그램에 따라 열차의 속도를 감속하는 기능을 더 구비한 것으로서, 참조번호 30은 ATO 장치에 있어서 역에 있는 열차정지위치와의 거리를 표시하는 PSM(Precision Stop Marker)이고, 31은 열차와 지상장치간의 정보를 양방향으로 무선 전송하는 TWC 루프(Train to Wayside Conomumic ation)를 표시하고, 32는 이들 PSM(30)과 TWC 루프(31)로부터 ATO에 관한 신호를 수신하는 수신기를 표시한다.

여기에서 속도조사기(40)는 속도검출기(1)에 의한 열차의 실제속도와, 자동열차 운행제어 관련되어 각각의 ATS, ATC, ATO 수신기(7),(12),(32)로부터 수신되는 제어지령속도를 비교하여 열차의 속도를 제어하는 신호를 발생하게 된다.

그리고, 감속제어부(50)는 속도검출기(1)로부터의 실제 열차속도와 속도조사기(40)에 의해 인가되는 열차속도데이터를 비교하여 브레이크 속도장치(8)를 제어하게 된다. 다시 말하면, 감속제어부(50)는 열차의 속도에 관한 데이터가 사전에 기억되어 있는 메모리(60)로부터의 데이터를 입력받아 동작되는데, 속도검출기(1)의 주파수를 감지하여 열차의 실제속도가 최고제한속도에 미달할 경우 가속데이터를 출력하고, 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속데이터를 출력하여 열차를 감속시키게 된다.

그러나, 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간(예컨대, 5초)이내에 감소되지 않거나 상기 시간 이내에 제한속도 이하로 감속되지 않을 경우에만 열차를 비상제동시키도록한다.

이렇게 속도검출기(1)로부터의 주파수 신호를 이용하여 열차의 속도를 감속 제어하는 이유는 전술한 바와같이 열차속도를 인식하는 관성메타가 손상될 경우 계속적인 가속으로 인한 불의의 사고를 미연에 방지하는 것으로서 소위 페일/세이프(Fail/safe) 기능을 수행하는 것이다.

제5도는 본 발명에 따른 페일/세이프 기능을 갖는 감속제어 플로우챠트인 바, 메모리(60)에는 사전에 열차의 속도에 해당하는 데이터 신호를 입력해 놓을 필요가 있다.

열차가 운행되면, 감속제어부(50)는 현재 운행하는 열차의 최고 제한속도를 메모리(60)로부터 독출하고(S101), 열차가 운행할때의 실제 열차속도를 속도검출기(1)로부터 감지하여(S102), 현재 이 열차의 제한속도가 얼마이고, 어느 속도로서 운행되어야 하는 목표속도를 산출하게 된다.

이러한 열차의 운행시 열차속도가 제한 최고속도보다 작을 경우, 프로그램은 스텝(S103)에서 스텝(S104)으로 진행되는 바, 이 경우 감속제어부(50)는 현재의 속도를 최대 목표속도로 설정하여 열차를 가속 운행시키게 되는데, 다시 열차의 속도를 비교하도록 프로그램(S105)을 수행하고 열차의 속도가 제한속도에 도달했을 경우에는 기차를 정속모드로서 운행되도록 한다(S106). 그런 다음 열차의 운행이 종료되면 프로그래을 종료하고, 열차의 운행이 계속되면 프로그램은 스텝(S107)에서 스텝(S102)으로 리턴되어 전술한 단계를 반복하게 된다.

한편, (S103)에서 판별한 결과 열차속도가 제한속도보다 클 경우 감속제어부(50)는 브레이크 속도장치(8)로 하여금 열차를 감속시키도록 한다(S108). 이러한 감속모드시에 감속지령이 발생된 때로부터 소정의 시간(예컨대, 약5초정도)이내에 감속중이거나, 감속되는 열차의 속도가 5초이내에 제한속도 이하로 될 경우에는 비상제동을 하지않고, 이때에는 속도검출기(1)에 의한 주파수 신호를 입력받아 열차의 속도를 자동으로 감속시키는 모드를 수행하게 된다. 즉, 속도검출기(1)로부터 현재입력되는 주파수 신호와 메모리(60)에 기억된 주파수 신호를 비교하여 미리 정해진 속도로서 감속하도록 한다(S109~S113). 그리고 감속제어부(50)는 계속해서 열차의 속도를 속도검출기(1)로부터 감지하게 된다(S114).

그러나, 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간이내에 감속되지 않거나 상기 시간 이내에 제한속도 이하로 감속되지 않을경우는 열차를 비상제동시키게 된다(S115).

이상에서와 같이 본 발명에 따른 감속제어방식은 열차가 각종 ATS, ATC 또는 ATO 시스템으로부터의 제어신호에 의해 운행되되, 속도검출기에서 검출된 속도를 감속 및 가속 프로그램에 의해 감시하여 열차를 가·감속시키고 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간(예컨대, 약 5초)이내에 감속되지 않거나 상기 시간 이내에 제한속도 이하로 감소되지 않을 경우에만 열차를 비상제동시키는 페일/세이프 기능을 부가할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 열차의 차륜측에 부착된 속도검출기에서 출력되는 열차의 실제 속도신호와 자동열차 운행제어시스템으로부터의 열차속도 지령신호를 조합하여 열차를 가속 및 제동하는 신호를 출력하는 속도조사기를 구비한 ATS, ATC 또는 ATO 등의 자동열차 운행제어시스템의 감속제어장치에 있어서; 열차의 운행속도에 관한 데이터와 그에 해당하는 감속 및 가속 데이터가 기억된 메모리와; 속도검출기의 주파수를 감지하여 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도에 미달할 경우 가속데이터를 출력하고, 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속데이터를 출력하여 열차를 감속시키며, 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간 이내에 감속되지 않거나 상기 시간 이내에 제한속도 이하로 감속되지 않을 경우에는 열차를 비상제동시키도록한 감속제어부로 구성시켜서 된 열차의 감속제어장치.
2. 열차의 차륜측에 부착된 속도검출기에서 출력되는 열차의 실제 속도신호와 자동열차 운행제어시스템으로부터의 열차속도 지령신호를 조합하여 열차를 가속 및 제동하는 신호를 출력하는 속도조사기를 구비한 ATS, ATC 또는 ATO등의 자동열차 운행제어시스템의 감속제어방법에 있어서, 속도검출기의 주파수를 감지하여 열차의 운행속도에 관한 데이터와 그에 해당하는 감속 및 가속데이터를 감시하는 단계와; 상기 속도검출기의 주파수를 감지한 결과 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도에 미달할 경우 가속데이터를 출력하는 단계와; 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 상기 속도검출기로부터의 주파수 신호를 감지하여 그에 해당하는 감속데이터를 출력하여 열차를 감속시키는 단계 및; 상기 열차의 실제속도가 최고제한속도를 초과할 경우 감속신호가 지령되었음에도 불구하고 열차가 소정의 시간이내에 감속되지 않거나 시간 이내에 제한속도 이하로 감속되지 않을경우에 열차를 비상제동시키는 단계로 구성된 열차의 감속제어방법.