KR100360020B1 - 궤도차의 주행속도를 이용한 동영상 구현방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 움직이는 차량과 승객의 착시현상을 이용한 광고 장치에 관한 것으로,

특히 궤도차량나 기차 등 궤도열차가 주행하는 터널 내벽이나 중앙기둥 등에 광고판을 설치하여,

주행하는 상기 교통수단 내의 승객의 눈을 통해 광고판이 동영상으로 보이게 함으로서

광고효과를 높이도록 하는 것이다.

본 발명은 연속동작의 광고판화면부가 삽입된 프레임하우징을 연속적으로 설치하고

주행차량의 미세하고 정확한 속도변화 및 흔들림, 진동 등을 측정하여 제어기에 전송하고

제어기는 열차속도에 따른 창문의 매순간 변동위치와 고정 설치된 프레임하우징의 화면부가

연동적으로 동기화 되는 미세한 시간에 프레임하우징에 내장된 조광장치의 광원이 작동 되도록,

각각의 매개변수들의 함수관계를 설정하여 신호명령시스템을 확보한다.

프레임하우징 내의 광원지속시간(flash duration)은 1/2,000초 ∼ 1/5,000초로하며,

광원의 세기는 광원지속시간의 보정값과 연동적으로 하여 사람의 눈에 거부감 없이

1프레임당 1회의 점등과 점멸이 연속적으로 이루어지도록 램프를 구성하고,

부드러운 비디오적 동영상을 실현하기 위해 1초에 42∼50회의 광원이 점멸되어

껌벅임이 발생하지 않도록 함을 특징으로 한다.

Description

궤도차의 주행속도를 이용한 동영상 구현방법{Method for Embodying Moving Image Using Travel Speeds of Rail Cars}

본 발명은 주행하는 궤도 열차 내에서의 궤도차의 주행속도를 이용한 광고장치에 관한 것으로, 특히 궤도차량나 기차가 주행하는 터널의 중앙기둥 혹은 내벽이나 레일궤도 근처의 시설물 등에 광고판을 설치하여, 주행하는 상기 교통수단내의 승객의 눈을 통해 광고판이 동영상적으로 보이게 함으로써 광고효과를 높이도록 하는 것이다.

지금까지 광고판 등은 고정된 화면부를 확보하여 영상을 방영하거나 옥 내외에 고정 화면부를 설치하여 광고를 시행하는 것이 대부분이고, 전동차나 기차가 지나가는 터널 같은 장소나 주행하는 궤도열차의 근접거리의 실질적인 시네마성 동영상은 존재하지 않는다. 다시 말하면, 궤도차량등이 주행중 외부가 어두운 장소나 근접거리에는 광고판을 설치 할 수도 없었지만 이 공간을 이용하고자 하는 노력이 전무한 상태이다.

본 발명이 실질적으로 시행될 경우 지하터널공간의 유휴시설 활용 외에 일반 대중에게 정보를 전달하는 새로운 매체나 시장의 창출로 해석될 수 있으며, 특히 본 발명이 시행될 경우 TV, 영화 등과는 다른 새로운 영상이미지를 경험하게 됨으로서 특색 있는 영상기술사업분야의 창출이 가능해 다양한 영상매체창출과 기술적 영상제작분야가 새로운 개기를 맞게 될 것이다.

본 발명은 새로운 타입으로 동영상 광고장치를 제공하는 것으로서, 일반적 영사기는 필름이 1초 당 프레임 수에 해당하는 만큼의 정지 횟수가 필수 적이고, 필름이 정지된 순간에 광원을 2∼3회 주사하여 동영상이 이루어지도록 개발된 것이대부분이다.

본 고안의 경우 일반적인 영사기처럼 프레임의 횟수만큼 혹은 프레임수의 2∼3배의 횟수만큼, 순간적인 정지를 수행하기가 불가능하다. 따라서 주행하는 열차의 근접거리에 영상이 발생할 수 있도록 하려면 본 발명에 적절한 방안을 개발해야 한다. 일반적인 영사기의 원리를 유추하여 본 고안을 설명한다면, 영사기의 필름을 연속으로 이동시키는 필름 연속운동방식이라고 명하는 것이 적절할 것이다.

본 발명은 외부의 정보를 정밀한 화면으로 실시간으로 중계하는데 있어서, 현재 일반적으로 사용하는 LED, LCD 등 보다 폭넓은 시야각과 정밀도가 요구되는 새로운 개념의 화면부 및 제어시스템 개발을 목표로 삼는다.

본 발명의 장치 중 화면부의 동영상 표현수단 방법이나 형식에 구애됨이 없이 효율적으로 원거리에서 모든 관리작업이 가능하도록 하며, 특히 컴퓨터를 이용한 원거리 화면관리 장치 및 인터넷 통신 인공위성 수신시스템 등을 개발해야 한다.

본 발명품이 설치될 경우, 궤도차량의 주행특성 중 급가속이나 급감속 시에도 본 발명품과의 전자기파적 전도성 영향이나 방사성 영향이 일체 발생하지 않도록 효율적 차폐기술개발이 요구된다.

본 발명이 실질적으로 시행될 경우 지하터널공간의 유휴시설 활용 외에 일반 대중에게 정보를 전달하는 새로운 매체나 시장의 창출로 해석될 수 있으며, 특히 본 발명이 시행될 경우 TV, 영화 등과는 다른 새로운 영상이미지를 경험하게 됨으로서 특색 있는 영상기술사업분야의 창출과 다양한 영상매체창출과 기술적 영상제작분야, 그리고 영상예술분야가 새로운 개기를 맞게 되도록 소프트웨어개발이 뒤따라야 할 것이다.

도 1은 종합도

도 2는 종합 단면도

도 3은 프레임 길이와 광원지속시간

도 4는 속도/위치측정기의 운용배치 시스템

도 5는 투과형 위치센서를 이용한 열차의 속도검출

도 6은 반사형 위치센서를 이용한 속도측정 센서의 구성

도 6-1 혼합형 센서시스템

도 7은 구간제어기와 통합시스템 블록 선도

도 8은 지하철 차량외벽에 부착될 반사판의 설치위치

도 9는 속도 측정용 센서의 프로그램 흐름도

도 10은 통합운영체계의 단구간 제어시스템의 구성도

도 11은 그림 10의 설명도

도 12는 프레임, 반사판, 센서의 설치위치

도 13은 구간제어기의 설계도

도 14는 구간제어기의 운영 알고리즘

도 15는 장구간 구간제어시스템의 센서배치 및 연결방법

도 16은 장구간 구간제어시스템의 프레임배치 및 연결도

도 17은 그림 15, 16의 설명도

도 18은 궤도차량의 굴곡구간 운행 시 제어시스템의 보정을 위한 도형도

도 19는 궤도차량의 굴곡구간 진입 시 제어시스템의 보정과

프레임하우징 설치기준 설명도

도 20은 객차의 진동이나 흔들림 발생 시 제어시스템 보정을 위한 기본 도형도

도 21은 궤도차량의 굴곡구간 운행 시 프레임 화면부와 Cant값 보정을 위한 도형도

도 22은 프레임하우징의 설계를 위한 장치 배치도

도 23은 조광장치의 구성도

도 24는 프레임하우징 설치를 위한 시공도

도 25는 궤도차량 승무원의 안전운행을 위한 도형도

1. 전체설명

본 발명은 어떤 속도 이상으로 주행하는 교통수단 내부에서 외부의 고정물에 부착된

프레임 화면부를 통하여 동화상을 볼 수 있도록 고안된 것이다.

본 고안이 보다 효율적인 동영상을 수행하기 위해서는 궤도차량이거나 주위환경이 어두울수록 효과적이다.

이에 따라 본 고안에서는 궤도차량 중 교통량과 승차인원이 많은 지하철을 위주로 검토하겠다.

지하철 터널 내에 궤도차량의 주행공간 중 중앙분리 기둥(1-7)이나 지하 벽체(1-8) 쪽에 동화상을 위한 연속적 그림의 화면부(1-2)를 장치할 수 있는 복수의 프레임하우징(1-1)을 연속적으로 일정한 거리이상 설치하되, 설치물의 높이는 주행중인 교통수단 내의 승객이 쉽게 주시할 수 있는 높이로 한다. ( 그림 1, 그림 2 )

프레임하우징내의 화면부의 크기는 주행중인 궤도차량의 속도와 연관하여 일정한 크기(가로 세로 각 50cm 내외 정도)로 하고 화면부에 광고나 정보를 개시할 수 있는 필름 혹은 그림을 표현할 수 있는 각종 표현수단장치를 부착한다.

화면부의 동영상이 비디오적으로 표현되기 위해서는 먼저 궤도차량의 속도를정밀하고 연속적으로 측정하는 것이 무엇보다 중요하다.

따라서 이에 합당한 궤도차량 속도측정시스템(1-3)을 부착하고, 측정된 속도를 기초로 프레임 화면부의 표현수단이 궤도차량 내의 각각의 창문이나 출입문에서

승객이 손쉽게 주시할 수 있도록 정확히 동기화 할 수 있는 각종 제어장치(1-6, 1-5)를 부착한다.

그리고 본 고안의 시스템을 적절히 관리할 수 있는 각종 감시관리체계 프로그램을 설정하여 기능의 안정성과 지속성, 그리고 효율성을 높인다.

상기와 같이 각종 장치를 부착한 시스템의 길이가 400m 이고,

이때 주행하는 궤도차량의 속도를 72km/h 초속 20m라 했을 때, 동영상은 약 20초간 방영 가능하다.

그리고 이때 1프레임의 크기를 가로 세로 약 45cm로 하면 1초에 약 44.44프레임의 동영상이 된다.

2. 본 발명구현을 위한 동영상의 기초이론

상기와 같은 조건에서 고속으로 움직이는 차량과 착시현상을 이용한 동영상의 구현에는 궤도차량의 속도, 프레임의 크기에 따른 1초당 프레임 수 그리고 각각 1프레임별 램프의 광원지속시간 등이 변수로 작용하여 함수관계를 갖는다.

동영상 구현의 기초는 정지화면의 발생이다. 정지화면 발생을 위해서는 상기 변수들이 함수관계를 갖으며, 이들 매개변수들의 정확한 함수관계설정이 동영상 구현에 기초를 이룬다.

본 발명에서는 상기의 매개변수들을 몇 가지로 나누어 논해본다.

(1). 정지화면발생의 기초, 공식개발 및 광원지속시간

첫째, 동영상이라는 것은 가현운동현상(시네마성 운동) 즉, 착시현상을 이른다.

동영상에 있어 가현운동현상을 유발하기 위해서는 일정한 단위시간당 연속적인 그림이 필요로 한데 그 각각 1장씩의 그림은 정지현상이 나타나야한다.

기존의 동영상장치인 영사기는 필름을 순간적으로 정지시켜 광원을 주사하고 다시 이동시키는 간헐운동방식이다.

그러나 본 고안의 목적상 주행중인 교통수단이 매초마다 수십 회 이상 순간적인 정지동작을 한다거나 프레임이 기계적인 방법으로 순간이동 후 정지할 수 있도록 하는 것은 거의 불가능하다.

따라서 주행중인 궤도차량 내에서 승객이 외부를 주시할 때 기존의 영사방식과 다른 방법으로 화면부 그림 각각의 1장들에 정지화면현상을 발생시키면, 동영상을 위한 기초가 마련된다. 동영상은 정지화면발생이 근본이 되기 때문이다.

그런데 본 발명에서는 연속적으로 이동 중에 정지화면을 발생시켜야 하므로 정지화면을 발생시키기 위해서 다음과 같이 접근하겠다.

우리는 생활 경험속에서 빠르게 움직이는 물체가 시야로부터 멀리 있으면

우리의 시야는 무리없이 빠르게 움직이는 물체를 인식한다.

그러나 빠르게 움직이는 물체가 매우 가까운 거리에 있게 되면, 혹은 우리자신이빠르게 움직이는 교통수단을 이용할 때 창가의 매우 가까운 물체를 인식하기는 쉽지 않다.

이는 우리가 어떤 물체를 인식하는 시간보다 더욱 빠르게 이동하여 물체의 형상을 분별하여 인식할 수 없는 상황이 계속 겹치기 때문이다.

즉, 물체에 닿는 시야점이 물체를 인식하기 이전에 끌림이 계속 발생하기 때문이다.

본 발명에서는 이를 끌림현상이라 칭한다.

터널 내에서도 마찬가지로 고속 주행하는 궤도차량에 탑승하여 가까운 거리의 어떤 표현수단에 의한 그림을 시청한다면 그림은 거의 알아볼 수 없을 정도로 심한 끌림현상이 나타날 것이다.

그러면 고속으로 주행하는 궤도차량 내부에서 외부에 연속동작으로 장착된 그림을 응시했을 때 나타나는 끌림현상을 제거하기 위한 방법으로 주행하는 궤도차량의 속도보다 궤도차량외부에 설치된 화면부의 그림1장이 상대적으로 매우 짧은 시간에 순간적으로 나타났다 사라지게 한다면, 즉 주행하는 궤도차량 속도보다 화면부 그림의 이미지가 훨씬 짧은 시간에 나타났다.

완전히 사라지게 하고 명과 암을 확연히 구별하여 준다면, 정확한 정지화면을 만들 수 있다.

그럼, 여기서 첫 번째로 동영상의 기초인 정지화면 구현의 기초가 되는 궤도차량이 1프레임의 길이를 이동하는데 걸리는 시간(t1)산정과 이에 연관된 화면부의 광원지속시간(t2)의 결정, 그리고 t1, t2의 비율관계(n1)의 설정하면 정지화면을발생시킬 수 있다.

먼저 정지화면의 구현을 위해 다음 그림 3에서 몇 가지의 매개변수를 고려하면 아래와 같다.

L₁= 1 프레임 화면부의 길이 [mm]

L₂= 1 프레임 화면부 내 끌림잔상의 길이 [mm]

t₁= 시야(궤도차량)가 1프레임 화면부의 길이 L₁을 이동하는데 걸리는 시간 [sec]

t₂= 궤도차량이 1프레임의 화면을 지나가는 시간동안(즉, t1의 시간동안)

1 회의 순간 섬광펄스가 지속되는 시간[sec]

t1/t2 = n1 ....................(1)

위 식에서 t2는 궤도차량(승객의 시야)이 1프레임을 지나가는 동안 발생하는 1회의 섬광 펄스 폭을 시간으로 치환한 값이다.

본 발명에서는 이를 간략히 광원의 지속시간(flash duration)이라 하겠다.

n1은 궤도차량이 1프레임이 진행하는 속도(t1)보다, 그림이 순간적으로 나타났다 사라지는 광원 지속시간(t2)이 얼마나 빠른가하는 배수이다.

일반적으로 n1의 값이 25 이상이면 화면부 이미지상의 끌림현상이 실질적으로 나타나지 않게 되어 정지화면이 나타나기 시작한다.

그리고 t1의 값보다 t2의 값이 더욱 작아지면 작아질수록 즉, 두 매개변수의 지속시간편차가 커지면 커질수록 그림의 끌림부분의 길이는 더욱 작아져 승객의 눈에는 그림의 끌림현상이 나타나지 않게 된다.

본 발명에서는 주행차량이 1프레임을 이동할 때 화면부내 그림의 끌림 즉, 흐림을 방지하기 위해, 프레임의 진행시간(t1)과 광원 지속시간(t2)의 비율을 상대적으로 조정하여 화상의 끌림을 방지하는 방법을 채택한다.

이와 같이 t1의 시간보다 t2의 시간이 25배 이상 100배 1000배 짧아 지면 짧아 질 수록, 화면의 끌림이 더욱 작아져 결국에는 없어져 보이는 상태는 상태로 진행된다.

이러한 상태가 승객이 궤도차량을 탑승하고 빠른 속도로 이동 중에 그림이 정지현상을 나타내는 것과 같다.

그리고 위 (1)식과 L1과 L2에서 전동차의 속도(v) = L1/t1 = L2/t2 가 됨으로 t1과 t2의 시간비율을 화면부의 길이와 끌림상의 비율로 나타날 수 있다.

즉, L1 : t1 = L2 : t2 와 같은 의미를 갖음으로 시간을 길이로 치환하여 다음과 같이 표현할 수 있다.

L₁×(t₂/t₁) = L₂

L₁/n1 = L₂...................(2)

여기서 L₂는 궤도차량이 1프레임의 길이 L₁을 이동하는 중에 나타나는

화면부 그림의 끌림 상의 길이이다.

t2의 시간이 짧아지면 짧아질수록 L2의 값도 매우 짧아질 것이다.

예를 들어 가로 약 450mm의 화면부를 정지화면으로 만들기 위해 t₂의 섬광지속시간을 25배 빠르게 처리한다면 흐림 상의 길이는 18mm 가 된다.

즉, 식(2)에서 n1의 값으로 L1을 나누면 끌림상의 길이가 나타나므로 n1의 값이 늘어남에 따라 L2의 값은 최소화되므로 n1 = 100일 때, L2 = 4.5mm n1 = 500일 때는 0.9mm로 값이 더욱 낮아진다.

그러나 인간의 눈은 일반적으로 n1의 값이 25배 이상일 때부터 정지화면이 나타나게 되며, 특히, n1의 값이 50 이상되면 끌림상은 거의 사라지게 된다.

본 발명에서는 n1의 값의 범위를 50≤n1≤100로 설정하여 사용할 것이다.

E = I T²의 식에서 E=광량, I=전류, T=t2 이다.

본 식에서 E의 값을 어떤 광량 이상 일정하게 하기 위해서는 t2의 값이 변함에 따라

전류I의 소모량이 급격히 변동한다.

즉, t2 = 1/3000초일 경우와 t2=1/30000초의 경우 T의 값은 10배의 차이가 나지만, 본 공식에 의하면 E의 값은 100배의 차이가 남으로 전류I의 양이 약 100배가 더 필요로 하다.

따라서 이에 적절한 W수의 광원이 필요로 하여 전류소비 뿐만 아니라 이에 적절한 광원의 가격도 대폭 증가하게 된다.

6W의 크세논(Xe)방전램프를 사용할 경우 본 발명에서는 71≤n1≤230 범위에서 사용 가능하다. 이때, (1/3,000초)≤t2≤(1/10,000초)의 범위를 갖는다.

n1≤70 일 경우, 콘덴서와 저항 및 인가전압의 매개변수를 회로상에서 구현하기 힘들고, n1≥230 일 때는 아래의 설명과 같이 전류값이 급격히 증가하므로 큰 용량의

새로운 램프를 다시 선택해야 한다.

16W의 크센논(Xe) 방전램프를 사용할 경우 본 발명에서는 50≤n1≤150 범위에서 사용 가능하다. 이때, (1/2,000초)≤t2≤(1/6500초)의 범위를 갖는다.

그리고, n1은 t2의 값과 연관됨으로 n1 즉, t2의 범위값은 이후에 설명할 임계융합빈도를 낮추기 위해 그 범위는 더욱 좁게 결정될 것이다.

그리고 t1은 1프레임의 화면부 길이대 열차가 1초간 움직인 거리의 비율로 시야가 1프레임을 이동하는데 걸리는 시간과 같다. 이를 비율로 나타내면

Ln : t = L1 : t1 이 되므로, t1 = (L1/Ln)t 가 된다.

t1 = (L1/Ln)t = L1(t/Ln) = L1(1/v) 로 표현 가능하다.

따라서 이를 식(2)에 대입하면 t2 = t1(L2/L1) = {(1/v)L1}·(L2/L1)이 되고 t2 = L2/v = L2(t1/L1) .....................(3)라는 표현도 가능하다.

식(3)는 목적시설구간의 일반적 주행속도범위에서 적절한 t2값을 결정하기 위해 사용하는 공식이다. 궤도차량의 주행속도는 운행구간의 지형적 토목적 특징을 종합한 합리적인 운행계획에 의해 결정된다.

궤도차량이 정류장에서 출발하여 가속한 후 주행속도에 이르면 일정한 시간동안 궤도차량의 관성에 의해 주행되도록 동력모타를 off시키고 주행하게 된다.

본 관성에 의한 주행을 타력운전이라 하며, 타력운전구간의 속도변화는 매우 미미하다.

즉, 타력운전의 초속도에서 타력운전을 마치고 정지시스템을 작동시키는 타력운전의 종속도까지 속도변화는 매우 미미하고 본 발명에서는 이렇게 미약한 속도변화율에서 까지 정밀한 속도를 측정해서 동영상을 구현해야한다.

특정설치목적의 구간의 이러한 타력운전의 주행구간의 속도는 일정한 목적속도 범위 내에 포함되게 되고 타력운전의 초속도도 운전자나 상황에 따라 약간씩은 다르나 대부분의 경우 운행계획의 속도범위에 속하게 된다.

따라서 설치목적 구간에 본 발명품을 설치할 경우 적절한 t2의 값의 결정과 관리가 편리하다.

특히, 타력운전구간에 본 발명품을 설치할 경우, 본 발명품과 궤도차량간의 전자기파적 감응현상을 최소화하여 쌍방간의 시스템운영에 안전성 유지에 더욱 효과적이다.

어떤 터널 구간의 타력운전구간에서 궤도차량이 속도가 70∼80km/h 일 경우 본 속도의 범위에서 t2값을 약 (1/3000)초≤t2≤(1/5000)초 범위로 결정하고, 궤도차량의 속도가 60∼70km/h 일 경우 t2값을 약 (1/2000)초≤t2≤(1/4000)초 범위로결정한다.

따라서 본 발명에서는 광원의 지속시간(t2)을 (1/2000)초≤t2≤(1/5000)초로 결정한다.

그리고 다른 속도의 범위도 상기와 같은 비율로 t2의 값을 결정한다.

위의 t2값의 결정은 1/10,000초 내외도 가능하나 1프레임당 1개의 광원(램프)을 가장 경제적으로 활용하고, 임계융합빈도를 낮추어 껌벅임 현상을 낮추기 위함이다.

위에서 동영상의 기초인 정지화면에 대해 기술했다.

본 설명에서는 정지화면을 활용한 동영상에 대해 설명한다.

동영상은 연속적이고 순차적 변화를 보이는 정지화면이 단위시간당(1초 기준) 몇 매가 보이느냐가 중요하다.

이를 프레임 수라하며 궤도차량이 1초 동안 이동하는 거리의 시간동안 즉, 승객이 서서 주시하는 일정한 위치지점에 몇 번의 광원이 점등되느냐에 따라 껌벅임이 지각되지 않고(임계융합빈도) 부드러운 동영상의 실현이 가능하냐가 결정된다.

이는 궤도차량이 1초 이동하는 거리(Ln)에 몇 개의 프레임을 설치하는 가에 의해 1프레임의 길이(L1)가 결정되고, 이것이 화면부의 최대크기가 된다.

따라서 t₁은 궤도차량이 1프레임의 길이(L1)를 주행하는데 소요되는 시간이 된다.

본 발명에서는 조광장치의 광원의 작동으로 나타나는 껌벅임 현상을 방지하고 자연스러운 동영상을 구현하기 위해 1초 동안 궤도차량이 진행하는 거리에

46±4개의 화면부를 설치한다.

Ln = (46±4)L1, t1 = 1/(46±4)초 = (46±4)Hz가 된다.

화면부가 포함된 프레임하우징은 1번의 설치공사로 거의 고정되고, 열차의 속도는 몇 가지의 매개변수에 의해 열차가 설치구간을 지나갈 때마다, 그리고 주행하는 매순간마다 미약하나마 속도변화를 일으킴으로 껌벅임 현상과 발생하는 모든 변수를 소화할 수 있는 프레임 수를 확보하여 설치해야 하는데, 본 발명에서는 이 수를 46±4로 보는 것이다.

물론 1초에 50, 60Hz등 그 이상도 가능하나 이는 어떤 궤도차량의 속도에서 광원의 껌벅임이 지각되지 않고 설치 가능한 L1의 최대 길이 (같은 조건 내에서 될 수 있는 한 큰 면적의 화면부를 설치하기 위해)를 고려한 값이다.

위와 같이 동영상의 껌벅임(플리커현상)을 방지하고 터널 내부의 토목적 특성과 궤도차량의 운행패턴 등에 의한 궤도차량의 속도변화나 진동 및 흔들림 등을 화면부에서 흡수하기 위해 어떠한 범위의 속도에서도 t1을 상수의 값으로서 고정할 필요가 있다.

그리고 적절한 L1을 결정하기 위해 본 발명에서는 다음과 같이 범위를 결정한다.

t=궤도차량이 Ln의 거리를 이동하는데 걸리는 시간(1초)

Ln = 궤도차량이 1초 동안 이동하는 거리

fn = Ln의 거리에 설치된 프레임하우징의 개수

v = 궤도차량의 속도

t = Ln/v에서 t1= (1/46)t, L1 = (1/46)Ln을 대입하면 t1 = L1/v가 된다.

여기서 궤도차량의 속도에 관계없이 궤도차량이 1초 동안에 이동하는 거리(Ln) 내에 설치된 프레임의 개수(fn)를 42≤fn≤50 으로 설치한다면 궤도차량이 L1을 지나가데 소요된 시간은

{42≤fn≤50} = {(1/42)초≤t1≤(1/50)초}.....................(4)이 된다.

궤도차량의 주행속도가 주로 70km/h∼80km/h 인 구간에서 어떤 궤도차량의주행속도가 75km/h이었을 때, 20833mm/sec가 된다.

즉, Ln = 20833mm이다. Ln을 46프레임으로 나누면 L1은 452.9mm가 되므로 본 구간에서 프레임하우징의 가로길이(L1)을 452.9mm로 제작 설치한다면 70km/h 에서 t1 = (1/42.9)sec, fn = 42.9프레임이 되고, 80km/h 일 때 t1 = (1/49.07)sec, fn = 49.07프레임이 된다.

본 구간의 대부분 주행 속도인 70km/h∼80km/h 범위에서는 L1의 길이를 452.9mm로 프레임하우징을 제작하여 설치하면 t1이 식 (4)의 상수범위에 포함되어 껌벅임이 발생하지 않고 자연스러운 동영상을 감상하게 된다.

즉, t1을 결정한 후 가장 경제적이고 큰 화면을 만들기 위해 어떤 목적구간의 속도범위와 연관하여 상기와 같이 L1을 결정한다.

가현운동현상(시네마성 운동)의 기본은 인간 눈의 착시 현상을 이용하여 동영상이 보이게 하는 기술이다.

이러한 동영상을 맺게 하기 위해서는 인간의 눈에 정확한 위치의 정확한 시간에 정지화면이 보이도록 하는 착시기술이 동영상의 기본이 된다.

각각의 정지 화면이 1초에 수십 장이 연속적으로 지나가되 각각의 프레임에 순서에 따라 순차적인 변화의 연속동작의 표현수단을 설치하면 인간의 눈이 착시되어 동영상을 느끼게 된다.

이러한 가현운동현상을 맺게 하기 위한 기술의 기본이 광원지속시간이다.

즉, 동영상의 가장 근본인 정지화면현상을 연출하기 위해서 궤도차량이 1프레임을 지나가는 속도보다 광원의 지속시간(flash duration = t₂)을 t1보다 극히짧게 하여 구현하는 것이다.

다음 표는 상기의 (1)식과 (2), 식을 정리하여 광원의 속도와 흐림 상의 길이를 검출한 것으로 t1 = 1/fn = 1/46, L1 = 450mm 로 설정한 값이다.

t2(sec)	n1	L2(mm)	비 고
1/115	2.5	180	화면의끌림현상 발생
1/460	10	45
1/1,150	25	18	화면의 끌림현상이사라지고동영상이 부드러움
1/2,300	50	9
1/3,000	65.2	6.9
1/4,000	86.9	5.18
1/5,000	108.7	4.23
1/11,500	250	1.8
1/23,000	500	0.9	화면이 딱딱하고약간 거칠며 광원에 대단히 많은 전류량이 필요로 함.
1/40,000	869	0.52
1/50,000	1087	0.42

다음 표2는 궤도차량의 속도범위와 이에 따른 L1의 효율적 길이와 t2의 값을 나타낸 것이다.

L1<mm>	v km/h, <mm/sec>	t1	n1	t2
390	62.5, <17361>	1/44.515	60∼68	1/3,000
	65.0, <18056>	1/46.297
	67.5, <18750>	1/48.077
	70.0, <19444>	1/49.856
			80 ∼ 95.24	1/4000
450	72.5, <20139>	1/44.753
	75.0, <20833>	1/46.296
	77.5, <21528>	1/47.840
	80.0, <22222>	1/49.382
500	82.5, <22917>	1/45.834
	85.0, <23611>	1/47.222
	87.5, <24306>	1/48.612
	90.0, <25000>	1/50.000

위 표2 에서 t1을 상수범위로 고정시키면, t2도 상수범위로 고정이 가능하고, 이에 따라 n1도 상수범위로 설정이 가능하다.

이때, 이들t1, t2, n1을 상수범위로 고정할 경우, L2값만 v의 변화에 따라 변화하나 L2값도 n1이 50이상의 값을 가지면 화면의 끌림현상이 발생하지 않아 의미가 없음으로 t2의 값을 n1??50이상에서만 결정하면 정지화면을 발생시키는데 무리가 없음으로 위 표2에서 처럼 속도범위 별로 t2값을 결정하는 것이 편리하다.

본 발명에서는 t2값은 (1/2000)≤t2≤(1/5000)의 범위로 결정하며, 이 범위는 적절한 임계융합빈도를 만들기 위한 광원의 지속시간의 결정에도 활용될 것이다.

지금까지 논한 내용 중 결정값이나 범위값을 재정리하면 다음과 같다.

t1 = 46±4, 50≤n1≤120, (1/2000초)≤t2≤(1/5000초)

(2). 임계융합빈도(C.F.F)

둘 째, 위 첫 번째 항에서 동영상의 구현에 기초인 정지화면발생을 위한 값과 궤도차량이 1초 주행하는 동안의 프레임 수의 범위를 설정했다.

부드러운 동영상을 구현하기 위해서는 밝음과 암흑의 분명한 구분되어야 가능하다.

이런 암흑과 밝음의 주기적인 교차의 횟수가 적을 때는 밝음과 어두움의 교차로 껌벅임이 인간의 눈에 지각된다.

이 껌벅임 현상의 횟수가 많아져서 지각되지 않는 지점, 즉 명멸하는 주파수를 인식하지 못하는 지점을 임계융합빈도라 한다.

이 임계융합빈도도 광원의 밝기 및 화면 부분별 광도에 따라 변화하나 1초간 거의 50회(50Hz)가 되면 대부분 임계융합빈도에 다다른다.

연속동작의 정지화면을 순차적으로 처리하면서 자연스러운 동영상의 구현하기 위해서는 이론적인 임계융합빈도인 1초 동안의 50회 정도의 껌벅임이 발생하도록 해야한다.

즉, 궤도차량이 1초 주행하는 동안 50프레임이 설치되면 가능하다.

그러나, 본 발명품에서는 1초 동안 fn = 46±4 매의 정지화면이 연속적으로 처리되도록 임계융합빈도의 범위를 설정했는데, 물론 fn=50인 경우에는 궤도차량에 승차한 승객이 껌벅임을 지각하지 못하나 fn = 42인 경우에는 궤도차량의 승객 누구나 껌벅임을 지각한다.

따라서 본 발명에서는 fn = 42인 상황에서도 껌벅거림을 느끼지 않고 완벽한 동영상 구현을 위한 프레임의 설치가 매우 중요하다.

즉, 궤도차량이 1초간 이동하는 거리 내에서 프레임 수를 최대한 줄이고 프레임의 가로길이를 최대한 늘리면서도 임계융합빈도에 다다를 수 있도록 하는 것이 중요하다.

그리고 주행하는 궤도차량의 속도가 정확하게 일정하지 않고 운행의 여건이나 승무원의 운전특성에 따라 일반적 평균속도보다 낮은 속도에서 타력운전(일정속도이상에서 관성으로 주행)으로 진입할 경우 등을 대비하여, 효율적으로 임계융합빈도에 가깝게 하기 위해 광원의 밝기, 그리고 광원의 지속시간(t2), 빔 산란 등 몇 개의 매개변수를 조정하여 부드러운 동영상을 구현한다.

지형이나 토목공사의 특성, 1구간의 길이에 따라 궤도차량의 속도는 약간씩 다르나 궤도차량의 일반적 주행속도는 55km/h ∼ 80km/h가 대부분인데, 궤도차량의 타운전구간이 평균 70km/h∼78km/h인 구간에서 궤도차량은 19.44m/s ∼ 21.67m/s 정도의 속도가 된다.

이때 화면부가 포함되는 1프레임의 가로길이를 45cm로 했을 경우, 궤도차량의 속도변화에 따른 1초당 프레임 수는 43.2프레임에서 48.2프레임까지 된다.

따라서 정지화면의 발생부분에서 논한 궤도차량이 1초 동안 이동한 거리 내에서 적절한 프레임수의 상수범위인 {42프레임≤fn≤50프레임}에 포함됨으로 본 속도에서 1프레임의 가로길이(L1)를 450mm로 설정하는 것은 임계융합빈도에 가까우므로 적정하다.

그런데 궤도차량은 출발 후 정상속도에 다다르면 관성운동에 의한 주행을 하게 된다.

이를 타력운전이라 하는데, 동력모타를 off 시킨 상태에서 약 30초 내외(주행구간의 거리에 따라 다름)동안 관성운동 주행을 하므로 대개의 속도변화는 매우 미약하다.

약 30초 내외로 관성주행(타력운전)할 경우를 산정하면 이때의 속도변화는 3.3km/h이하가 대부분이므로 0.11km/h/s 이하가 된다.

이를 가속도(감속도)값으로 환산하면 30.82mm/sec²이 됨으로 1초 동안 30.82mm를 더 진행하거나 덜 진행하는 값이 된다.

더욱이 객차 1량 길이가 20m인 경우, 본 발명에서는 6개의 속도/위치 측정시스템을 설치할 것이므로 본 발명에서는 1/6초 동안 속도 변화값 만을 산정하여 구간제어기가 연산하므로 이 시간동안 5.11mm의 프레임이 이동하는 변화를 느끼며, 각각의 프레임마다 길이변화 오차값은 0.667mm로 승차한 승객의 눈으로는 거의 구분이 불가능하다.

그리고 이 때의 프레임 화면부의 연속동작의 오차시간은 0.07frame/sec 변화가 있을 정도로 미약해 궤도차량의 승객은 동영상 그림이 빨라지거나 늦어지는 경험은 거의 못하게 된다.

물론 프레임의 크기를 더 작게 제작하여 설치할 경우 초당 프레임 수는 증가되고 임계융합빈도에 쉽게 다다르게 된다.

이론적인 껌벅거림의 임계융합빈도 50Hz정도이나, 일반적으로 1초당 45∼46H z정도의 껌벅거림에서도 이를 거의 인지하지 못한다.

따라서 어떤 설치목적 구간에서 궤도차량의 일반적인 최저속도에 1초당 45∼46프레임의 그림이 순차적으로 보일 수 있도록 프레임의 가로 크기를 결정하여 설치 시공하면 동영상을 시청하는데 큰 무리는 없다. 그리고 이때는 동영상에 필요한 최소 프레임 수 인 16프레임을 충분히 초과하므로 동영상 구현은 가능하다.

그러나 궤도차량이 구간의 평균속도보다 저속으로 운행할 경우, 즉 1초당 42∼45회의 껌벅거림에서도 승객의 시야가 이를 감지하지 못하도록 하기 위해 본 발명에서는 몇 가지의 기술적 방법을 사용한다.

즉 광원의 지속시간 조정, 반사갓 및 광산란판 활용, 광도조절필름 등의 매개변수로서 1초당 42∼44의 낮은 수의 껌벅거림에서도 효율적으로 임계융합빈도에다다를 수 있도록 기술적으로 조정할 필요가 있다.

먼저 위 표 1.에서 나타낸 것처럼 광원의 지속시간에 따라 광원은 다양한 생산이 가능하다. 따라서 1회 섬광 시 1/1000초에서 1/10000초의 광원지속시간 범위를 갖기 위해 조광장치의 콘데서 및 저항값을 조절하여 펄스 폭 조정을 조정하면 광원의 지속시간 t2값이 변함에 따라 임계융합빈도를 낮출 수 있다.

위에서 언급한 것처럼 광원의 섬광지속시간이 t2=1/30,000초의 제품으로 껌벅임을 발생시켜 실험해본 결과 (2945∼2985)/rpm, 즉 (49.42/sec)에서 임계융합빈도가 나타났으며, 광원의 지속시간을 t2=1/7,000초로 제작하여 실험해본 결과(290 0∼2940)/rpm 즉, (48.67/sec)에서 임계융합빈도가 나타나기 시작했다.

특히, t2=1/3,000초의 램프로는 (2860∼2900)/rpm, 즉 (48/sec)껌벅임부터 임계융합빈도의 현상이 나타나기 시작했다. 즉, t2의 변화를 주어 임계융합빈도를 1.42/sec까지 낮출 수 있다.

이는 광원의 지속시간이 짧을 수록 빛의 강도가 약해지고 이때 빔에서 나타나는 동심원이 축소되면서 불규칙한 동심원이 형성되어 껌벅거림 현상이 더욱 두드러지기 때문이다.

따라서 광원의 지속시간을 늘려주면 광량이 증가하여 낮은 수의 껌벅임에서도 임계융합빈도현상이 나타난다. 본 발명에서는 위 표1에서 나타난 정지화면 도출을 위한 t2값, 즉 1/1000∼1/10000초 범위의 시간 중 1/3000초와 1/4000초를 자연스러운 동영상을 구현하는 값으로 결론을 내린 것은 이러한 임계융합빈도에 따른 것이다.

그리고 광원에서 나오는 빔이 화면부인 표현수단에 다다를 때 빔을 고르게 잘 분산시겨 줄 수 있는 반사갓과 반사경의 설치도 임계융합빈도를 낮추는데 기여를 하는 것으로 조사되었다.

특히, 잘 분산된 빔은 화면부 밖으로 돌출되어 나타나는 것이 아니라 화면부의 그림을 잘 돋아나도록 하여 시청자에게 부드러운 영상을 제공하고 이와 동시에 임계융합빈도를 낮추는 역할도 함께 수행한다.

화면부의 광량을 조사해본 결과 중심부의 광량과 동심원을 이루는 주변부의 광량의 비율이 1 : 0.85의 비율일 때 임계융합빈도가 (20∼30)/rpm 즉 0.42/sec가 낮아지며, 1 : 0.95일 비율일 때 임계융합빈도가 (67∼77)/rpm 즉, 1.2/sec가 낮아진다.

따라서 본 발명에서는 중심부와 주변부의 광량차를 1 : 0.9이하로 낮추어 임계융합빈도가 (44∼54)/min 즉, 0.82/sec 이상 낮아질 수 있도록 광산란을 할 것이다.

이렇게 부드러운 동영상과 임계융합빈도를 낮추기 위해 본 고안에서는 필름과 광원사이에 빔을 분산시켜주는 반사경이나 반사경을 사용이 어려울 정도로 광원과 화면부의 거리가 짧을 경우 여러 개의 광원을 사용하여 보정하며, 분산된 빛을 미세하게 산란시켜주는 광원 산란판을 설치한다.

광원산란판을 설치할 경우 임계융합빈도는 (78∼98)/rpm 즉, 1.47/sec가 감소한다.

또, 임계융합빈도에 영향을 주는 것은 프레임 화면부의 밝기이다.

본 고안에서는 필름을 보호하고 광원의 빔 및 광량을 조절하기 위해 광도조절필름을 사용한다. 실질적으로 광도조절필름을 채용하여 실험해본 결과 투과율이 (70±5) %인 광도 조절필름 1장을 사용할 경우 (220∼250)/rpm으로 임계융합빈도가 3.92/sec가 감소한다.

광도조절필름을 채택할 경우 광원의 밝기가 약해지는 단점은 있으나, 화면부의 빔이 광도조절필름을 통과하면서 미세한 산란을 일으켜 임계융합빈도가 더욱 많이 떨어진다.

특히, 램프가 점멸(소등)되면서 암흑현상을 유발하여 동영상 효과가 더욱 증대됨으로 광도조절필름은 매우 중요하다.

따라서 실질적으로 사용 가능한 임계융합빈도와 1회 섬광 시 광원의 지속시간의 조절, 광원반사갓 및 광원산란판의 채택, 화면부의 밝기를 조절하는 광도조절필름을 부착하면 상기의 내용처럼 임계융합빈도를 (7.48∼8.5)/sec 가량 낮출 수 있다.

여기에 화면표현수단이 영상필름이 빔을 산란(채색의 정도에 따라 다르다)하므로 1/sec까지 더욱 낮아진다.

따라서 상기와 같이 광원의 지속시간, 광원반사경, 반사갓, 광원산란판, 광도조절필름을 활용하면 임계융합빈도는 (8.48∼9.5)/sec가 낮아지며, 이는 최소 41.52Hz에서 40.5Hz에서도 임계융합빈도의 효과를 나타낼 수 있다.

즉, 본 발명에서는 단위시간당 적은 프레임 수를 가지고서 동영상의 껌벅임 현상이 발생치 않도록 상기와 같은 역할을 수행하는 각종 장치를 부착한다.

아래 표 3 는 궤도차량의 속도와 1프레임의 가로 길이를 상황조건에 맞춘 후 임계융합빈도를 측정한 값이다.

L₁(cm)Ln	35	37.5	40	42.5	45	47.5	50	52.5
1400cm <50.4km>	40.00	37.33	35.00
1500cm <54.0km>	42.86	40.00	37.50	35.29
1600cm <57.6km>	45.71	42.67	40.00	37.65	35.56
1700cm <61.2km>	48.57	45.33	42.50	40.00	37.78	35.79	34.00
1800cm <64.8km>	51.43	48.00	45.00	42.35	40.00	37.89	36.00
1900cm <68.4km>		50.67	47.50	44.71	42.22	40.00	38.00
2000cm <72.0km>			50.00	47.06	44.44	42.11	40.00
2100cm <75.6km>			52.50	49.41	46.67	44.21	42.00
2200cm <79.2km>				51.76	48.89	46.32	44.00
2300cm <82.8km>					51.11	48.42	46.00
프레임 크기 별적절한 궤도차량의 속도(km/h)	50-60	60-70	60-70	65-75	70-80

(3). 명과 암

셋 째, 동영상을 구현하기 위한 기초로서 프레임 화면부에서 광원이 1회의 섬광을 지속하는 시간과 적정한 프레임 수 및 임계융합빈도에 대해 논했다.

여기에 중요한 또 다른 동영상 구현을 위한 기초를 첨가한다면 이는 명과 암이다.

화면부의 밝음 다음에 곧 바로 어둠이 존재해야 인간의 눈에는 정지화면이 연결되어 연속동작으로 느끼는 가현운동현상이 발생한다.

본 발명에서는 프레임 수의 확보 및 임계융합빈도를 맞추기 위해 프레임 하우징 화면부의 사이를 떨어뜨리지 않고 3∼5mm간격으로 거의 연결하다시피 각각의 프레임을 설치하며, 프레임 설치 후 제어시스템이나 속도/위치측정 시스템의 오차등이 발생할 경우를 대비하여 프레임하우징 간의 오차보정 간격으로 이를 활용한다.

그리고 프레임 전면의 화면부를 가로의 방향으로 보았을 때 프레임 하우징의 벽체를 제외한 대부분을 화면부로 구성한다.

그리고 더욱 중요한 것은 어떤 하나의 프레임이 작동할 때 좌우의 다른 화면부로 빛이 세어나가지 않도록 프레임을 제작하는 것이 매우 중요하다.

그리고 터널과 같은 어두운 지하구간 공간뿐만 아니라 지상구간의 일광지역에서도 각각의 프레임에 명과 암의 뚜렷이 구분만 준다면 동영상을 구현에는 큰 어려움이 없다.

즉, 본 발명에서는 프레임 화면부 바같쪽에 필름보호 겸 광도조절을 위한 필름을 장착하게 되는데, 광원이 작동되기 전까지 화면부는 어둡게 보이므로 명과 암을 뚜렷이 구분할 수 있어 야외에 설치할 경우, 어두운 터널과 비슷한 효과를 볼 수 있다.

단, 지상구간 주간 점등 시 태양광에 그림이 사라지는 것과 같은 현상이 발생하지 않도록 광원의 광도를 높여 줄 필요는 있다.

3. 본 발명의 동영상 구현을 위한 실질적인 검토

위에서 동영상을 위한 기초를 크게 3가지로 분류하여 설명하였다.

이를 기초로 지하 터널에서 궤도차량이 주행할 때를 가정하여 본 발명의 구현을 위한 실질적 접근을 하겠다.

본 발명의 동영상 구현을 위한 각부분별 중요한 시스템은 속도/위치측정 시스템, 제어시스템, 프레임하우징시스템 및 화면표현수단, 관리프로그램으로 구성되어 있다.먼저 속도/위치측정 시스템에 대해 간략히 설명한다.궤도차량의 각각의 복수의 객차들이 동영상구현구간을 동영상구현의 목적속도이상으로 주행할 때, 궤도차량의 각각의 객차의 속도를 측정하기 위한 센서는 궤도차량의 길이방향으로 궤도차량과 평행하게 설치되는데, 속도/위치측정을 위한 센서 3개를 1 단위로 하여 1 단위센서가 구성되고, 1 단위센서간의 간격은 1m∼10m의 범위 내에서 일정한 거리간격(효율적 거리는 주로 2∼4m)으로 배치가능하며 그 설치길이는 동영상을 구현하는 목적의 거리와 같다. 1 단위센서 내의 첫 번째와 두 번째의 센서의 속도신호는 속도중앙처리장치에서 속도를 연산하는 신호로활용되고, 세 번째 센서의 신호는 전동차 객차의 위치기준이 되는 신호이다.본 속도/위치측정 시스템은 궤도차량에 편성된 복수의 각각의 객차별로 전동차를 인식하여 그 신호를 속도연산중앙처리장치에 보내 속도결과값을 연속적으로 도출하고 구간제어기는 본 속도결과값을 기초로 점등횟수 등을 결정하며, 속도/위치측정시스템의 위치 신호(1개의 단위센서내의 3번째 센서)는 객차별 창문의 위치와 출입문의 위치의 기준이 되는 위치측정시스템으로 활용되어 제어시스템에서 연산을 수행하여 각각의 프레임이 점등하는데, 그 기준을 설정한다.즉, 속도/위치즉정시스템이 궤도차량 각각의 객차별 속도 및 위치를 감지하여 그 신호를 전송하는 곳은 자신이 소속되어 있는 구간제어기이며, 그리고 시스템 전체의 상황을 통합하는 통합제어기이다. 속도/위치시스템의 상기의 목적을 수행하기 위한 설치종류 및 자세한 설치방법은 이후 설명된다.제어시스템은 그 운용체계에 있어서 여러 가지 형식이 있으나 대별하여 그 구성을 보면, 동영상을 구현하는 목적구간을 전체적으로 통합하고 관리하는 중앙제어 시스템인 통합제어기와 통합제어기 아래에 객차별 실질적인 점등을 위한 연산프로그램이 작동하는 복수개의 구간제어기, 일정한 통제범위를 갖는 구간제어기의 점등명령신호를 각각의 프레임하우징 내의 조광장치에 효율적으로 분배하는 분배기등으로 구성되어 있다. 그리고 각각의 프레임하우징 내에는 필름이동 및 정지 등을 통합제어기의 명령에 의해 수행하는 모타제어기가 설치되어 있다. 특히, 제어시스템은 운영체계에 따라 통합운영체계와 분리운영체계로 대별되며, 통합운영체계와 분리운영체계의 특성을 복합한 혼합운영체계 등으로 분류된다. 또, 통합운영체계와 혼합운영체계는 구간제어기 1개의 통제범위와 속도/위치측정시스템과의 연결방식에 있어서 궤도차량의 객차 2량의 길이와 같은 장구간제어시스템과 궤도차량 1량의 길이와 비슷하거나 조금 짧은 단구간제어시스템 등으로 나뉜다. 즉, 운영체계와 제어시스템의 방식에 따라 통합운영체계의 장구간제어시스템, 통합운영체계의 단구간제어시스템, 혼합운영체계의 장구간제어시스템, 혼합운영체계의 단구간제어시스템, 분리운영체계 등의 운영방식이 있으며, 본 발명에서 이후 자세한 설명은 통합운영체계와 혼합운영체계를 합하여 장구간제어시스템과 단구간제어시스템으로 분류하여 설명하고, 분리운영체계는 따로 설명한다.프레임하우징시스템 및 화면표현수단은 제어시스템의 신호에 의해 실질적으로 각각의 정지영상을 만들어 동영상을 실현하는 여러 가지 각종 장치로 구성된 몸체이다. 일정한 복수개의 프레임하우징시스템은 구간제어기의 신호명령 하에 점등을 수행하여 각각 1개의 정지영상을 만드는 역할을 한다.구간제어기 1개가 통제하는 프레임하우징의 수량은 객차 1량의 길이 및 객차 1량 내의 창문의 개수, 궤도차량의 속도, 제어시스템의 운영방법인 장구간제어시스템과 단구간제어시스템의 선택 등 동영상목적 구간의 환경 및 차량의 특성의 변수들에 의해 결정되는데 그 개수는 8개∼64 개가된다. 그리고 프레임하우징의 설치, 프레임하우징내의 필름이송장치 및 화면표현수단은 이후 자세히 설명된다.관리프로그램은 통합제어기 일부장치로 구성된 시스템으로서 구간제어기, 모타제어기, 속도/위치측정시스템, 프레임하우징시스템 등 각 시스템에 내장된 검사장치들의 신호가 이 통합제어기의 관리프로그램에 종합전송되어 관리된다.또, 동영상을 구현하는 목적구간의 토목적 환경특성과 궤도차량의 종류 객차 수량 등 부수적 변동변수 등을 종합하여 구간제어기의 연산에 필요한 테이터베이스 구축으로도 활용된다.그럼 먼저 속도/위치측정 시스템의 설치에 관해서 설명한다.

여러 위치에 센서를 설치하여 속도/위치를 측정하고 이를 통합제어기와 구간제어기 등 각종제어기에 전송하여 통합적으로 신호명령을 하는 체계를 통합운영체계라 칭하고, 각 프레임과 주행차량 시청승객에 위치의 차량 외장에 광주사 및 검출기와 반사판을 따로 나누어 설치는데, 센서 광원의 주사기 및 검출장치는 터널 내 프레임 근처에 분리 설치한다. 이 운영방식은 구간제어기 등의 명령신호 등이 없이 프레임마다 곧바로 작동하는 운영체계인데, 본 발명에서는 이를 분리운영체계라 칭한다.

그리고 통합운영체계와 분리운영체계의 특징이나 장점을 복합 구성한 시스템을 혼합운영체계라 칭한다.

먼저 통합운영체계를 중심으로 한 속도/위치 측정시스템에 관해 설명한다.

(1). 통합운영체계

1). 속도/위치 측정시스템

첫째, 궤도열차의 속도는 승무원의 운전성향과 터널 내의 토목공사의 특성때문에 주행 중 등속운동은 실질적으로 시행키 어렵다.

따라서 열차의 속도측정에는 특별한 방법을 고안해야 한다.

특히, 열차의 주행 중 감속이나 가속에 의한 객차별 속도변화의 차이,

열차의 진동, 좌우, 상하의 흔들림 등 다양한 주행 중의 변화를 연속적으로 정밀하게 측정하여 속도의 값으로 치환할 필요가 있다.

이와 같이 여러 가지 변수를 고려해보면 단위 객차 1량 당 속도/위치측정을원칙으로 해야한다.

본 고안에서는 궤도차량의 속도변화율이나 흔들림 등을 보정하고, 이러한 돌발상황을 화면에 흡수하기 위하여 다음과 같이 정밀도로서 속도를 측정한다.

궤도차량이 어떤 1프레임의 중심을 주행할 때 조광장치(광원을 작동시키는 장치)가 제어기시스템의 명령신호에 의해 작동하고 다음 1프레임의 중심을 주행할 때 조광장치가 다시 작동하여 궤도차량 진행 중 조광장치는 제어시스템에 의해 연속적으로 작동한다.

이때 먼저 프레임과 차후 프레임의 조광장치 작동의 오차 (즉, 궤도차량의 승객이 화면부의 순차적인 정지화상 발생 겹침을 기준으로 보았을 때)가 0.667mm이하가 되도록 정밀하게 속도/위치를 측정하여 제어기가 명령한다.

사람이 보통 1.5내지 3m범위에서 동영상 화면을 시청할 때, 약 0.667mm 이하의 오차가 발생하면 인식하기 어렵기 때문이다. 1프레임 주행 중 연속적으로 광원이 작동할 시 0.667mm 이하의 변화 값으로 조광장치가 작동하면 1시간 주행 중 속도변화의 오차값은 0.110km/h가 된다.

즉, 가속도나 감속도 0.11km/h/sec 속도 변화 값을 측정할 수 있도록 속도/위치측정 시스템을 구축하여 1프레임 당 0.667mm의 오차한계 이내에서 조광장치가 작동하도록 한다.

또, 궤도차량이 진행하는 동안의 속도변화가 0.489km/h/s의 가속도변화가 발생할 때, 1프레임 이동중의 화면의 오차는 약 2.95mm가 발생하게 되는데 이는 1초 46프레임 진행하는 동안 승객이 응시하는 유리창 중심부에서 136mm의 오차가 발생하므로 화면 주시 승객은 빠른 속도로 화면이 한 측면으로 흐르는 느낌을 받게 된다.

따라서 본 고안에서는 0.486km/h/s이상의 속도변화가 발생하면 시스템전체를 일시 중단해야 한다.

단, 속도측정을 1초에 몇 번 시행하느냐에 따라 그 흐름은 제어가 가능하며, 또 속도의 변화값이 크게되면 연산프로그램에 의해서 속도값을 보정 해서 시야의 부담을 줄여야 한다.

1초당 궤도차량의 속도측정의 횟수는 궤도차량 1량의 길이, 궤도차량 1량의 외장제원(창문의 가로길이 및 개수, 창문과 창문사이의 간격길이 등), 이에 따른 구간제어기 연산프로그램의 형식 및 방법, 1개의 구간제어기가 통제하는 프레임의 개수, 궤도차량의 평균속도, 터널의 토목적 환경 등을 매개변수를 고려하여 결정하여야 하며, 본 발명에서는 0.4m∼10m의 간격 중 현장여건에 맞추어 시스템을 구축한다.

즉, 본 발명에서 궤도차량이 1초동안 진행하는 동안 평균 46±4프레임의 램프가 작동되도록 기준을 정하였음으로 0.05초 ∼ 0.5초에 1회 정도의 속도/위치 측정시스템이 신호를 측정하여 조광장치가 작동한다면 동영상을 구현함에 있어 프레임간의 오차에는 큰 무리가 발생치 않을 것이다.

객차의 진동이나 흔들림을 어떻게 하면 화면으로 무리 없이 흡수하여 자연스러운 동영상을 구현할 것인가 상기에서 임계융합빈도 때문에 1초간의 프레임평균수를 46프레임으로 한다고 했다.

그런데 임계융합빈도 뿐만 아니라 열차의 객차별 진동이나 흔들림을 영상의 화면부에 흡수하기 위해서도 프레임 수를 늘려야 한다.

상기에서 궤도차량이 1초동안 진행하는 동안에 약 46프레임의 영상을 구현한다고 했는데, 궤도차량이 좌우, 상하진동을 할 경우 대부분은 0.8내지 1.2초를 주기로 진동한다.

이는 궤도레일의 연결부위와 관련되어 있으며, 현재 일반적으로 사용되는 궤도레일의 길이는 구간특성이나 시설여건에 따라 약간의 차이가 있으나 약 20m정도이기 때문이다.

객차가 진동하는 과정 중 1/6초에 1회씩 속도를 측정한다면, 1회의 속도측정 마다 약 7.666프레임의 화면을 보여주므로 1회 주기의 진동이나 흔들림의 경우 약 6개의 순간으로 나누어 속도/위치측정기가 작동하고 1회의 속도/위치측정기의 작동마다 약 7.6회의 조광장치가 작동하므로 1/6초당 최대 5.11mm정도로 화면부가 물 흐르듯이 자연스러운 느낌을 주거나 거의 제자리에 있는 것으로 느껴져 시청자의 눈에 전혀 부담을 주지 않는다.

둘 째, 다음은 속도/위치 측정 시스템의 설치 및 운용에 관해서 설명한다.

지하철의 주행속도를 이용해 동화상을 구현하는 본 과제에서 가장 중요한 부분은 정확한 속도의 측정과 프레임 점등 즉, 조광장치의 작동을 위한 기준위치의 정확한 검출에 있다.

속도센서를 부착한 본 발명의 시스템의 전체 구성도는 그림 4와 같다.궤도차량의 진행방향과 평행하게 물체를 감지하는 센서장치를 일정한 거리마다 장착한 후 물체를 감지하는 센서간의 거리와 물체가 감지되는 센서의 시간을 속도로 환산하여 궤도차량의 속도값을 연산하여 구한다. 따라서 본 발명에서는 일정한거리의 간격을 두고서 배치되는 물체감지센서를 연속적으로 설치하여 궤도차량이 이동하는 동안은 계속하여 궤도차량의 각각의 객차별 속도측정이 이루어지도록 물체감지 센서를 연속적으로 설치한다.물체감지센서 설치거리는 궤도차량의 각각의 객차 1량이 1초에 1회 내지 10회의 속도측정이 이루어지도록 일정한 간격을 유지하며 설치한다. 예를 들어 물체감지센서를 4m마다 2개씩 설치하고 2개 감지센서의 간격을 20cm길이로 설치한다면 궤도차량이 4m진행함에 따라 1회의 속도측정이 가능하다. 그리고 궤도차량이 1초에 2000cm를 진행한다면 1초에 5회의 속도측정이 가능하며, 4m마다 설치된 2개의 물체감지센서가 감지하는 시간의 간격은 (1/100)초 즉 10㎳이므로 제어시스템의 연산소요시간은 큰 무리가 없다. 다음은 아래 몇 가지의 속도측정방법에 대해 설명한다.

먼저 투과형 위치검출센서를 이용한 속도검출은 그림 5와 같이 구성된다.

그림 5에서 속도는 투과형 위치센서의 광 주사기에서 주사된 광을 광 검출기에서 검출한 시간을 측정하여 속도를 구한다.

차량의 바퀴는 운행에 의해 크기가 점차 감소되어 약 86cm인 바퀴의 지름이 약 76cm정도까지 감소하므로 차량 바퀴의 지름 폭을 기준 거리로 사용할 수 없다.

그러나 차량바퀴의 간격은 항상 일정하므로 이를 기준거리(L)로 사용한다.

바퀴의 지름이 감소하더라도 그 중심에 대한 감소정도가 일정하므로 시간 t0과 t1의 중심값과 t2 와 t3의 중심값의 견격에 대한 시간간격을 측정하면 속도를 측정할 수 있다. 이를 식으로 나타내면 열차의 속도 = L /{(t3-t2)/2-(t1-t0)/2}

반사형 위치 검출센서를 이용하여 시스템을 구성할 경우 그림 6과 같이 구성된다.

첫 번째 반사판에 의해 검출된 위치신호의 측정시간을 t1이라 하고 두 번째 반사판에 의한 위치신호 측정시간을 t2라 하면 열차속도는 다음 식과 같다.

열차의 속도 = L1 / (t2-t1)

이 때 반사판의 폭은 신호 검출을 위한 최소의 폭이면 되고 반사판의 길이는신호 검출이 가능한 폭에 열차의 진동에 의한 변동폭을 감안하여 충분히 길게 설계한다.

세 번째 반사판은 속도측정 이외에 점멸 시간 계획을 위한 차량의 기준위치를 설정하는데 사용된다.

구간제어기와 속도측정 시스템과의 통합운영체계의 시스템 구성은 그림 7과 같다.

각 구간제어기는 하나의 속도측정 시스템을 가지고 있으며, 하나의 속도 측정 시스템은 일정간격으로 배치된 위치센서로부터 신호를 순차적으로 받아들여 최대한 정확한 속도를 측정한다.

반사형센서 시스템의 반사판의 위치와 센서간의 간격은 먼저 다음과 같은 조건아래서 결정한다.

궤도차량 1량의 길이, 제어시스템의 연산프로그램의 방식과 속도, 1개 구간제어기의 통제 프레임 수, 궤도차량의 속도, 반사판 간섭의 영향 폭, 차량 외벽면의 유리창 혹은 창문의 간격, 가로길이 등을 고려하여 결정한다.

일정간격마다 설치된 위치센서는 반사형 센서로서 지하철 차량의 외벽에 일정 간격으로 부착된 반사판을 이용한다. 지하철 외벽에 부착될 반사판의 설치규격은 그림 8과 같다.

속도/위치 측정시스템은 구간제어기로부터 직렬통신을 이용하여 통과할 열차의 차량 대수에 관한 정보를 받고, 또한 측정한 속도를 구간제어기에 제공한다.

하나의 위치측정 센서로부터 3개의 신호가 차례대로 속도측정 C P U 에 입력된다.

첫 위치 측정신호가 입력되었을 때 C P U 내의 타이머를 구동시켜서

두 번째 위치측정신호가 입력될 때까지 구동시킨다.

이로부터 두 반사판 사이의 시간간격을 측정하고 이 값으로부터 속도를 계산해 낸다.

계산된 속도 값은 특정 주파수로 구동되는 구간 제어기의 타이머 구동주기에 맞게 센티미터 당의 타이머 구동 주기수로 두 바이트 크기의 데이터로 변환하여 구간제어기에 전송한다. 세 번째 위치입력신호가 들어오면 구간제어기가 시간 계획을 수립할 수 있도록 위치신호를 구간제어기의 외부 인터럽터 신호로 보내는 역할을 한다.

상기와 같은 프로그램 흐름도는 그림 9와 같다.

그림 6-①은 투과형센서와 반사형센서를 혼합한 형태로서 혼합센서 시스템이다.

본 방법은 3개의 센서를 1단위센서로 하여 단위센서의 거리를 일정이상 유지하며 반복한다.

단, 1단위센서간의 거리는 궤도차량 1량의 길이와 제어시스템의 연산프로그램의 속도와 그 방식,

1개 구간제어기의 통제 프레임수(통제의 범위), 궤도차량의 규격 즉, 궤도차량의 외벽에 설치된 유리창(혹은 출입문의 창)의 가로길이, 유리창과 유리창사이의 간격의 거리, 궤도차량의 속도 등에 의하여 결정된다.

궤도차량의 길이를 20m라 한다면 단위센서간의 거리는 0.4m∼10m의 거리에서

다양하게 결정될 수 있다.

또, 단위센서 내에 서로 근접한 3개의 센서거리 간격도 궤도차량 1량의 길이, 제어시스템 연산프로그램형식과 속도, 1개구간제어기의 통제 프레임수, 궤도차량의 속도, 센서간 간섭의 영향 등에 의해서 결정되고 각 센서들은 반사형센서의 반사판과 같은 역할을 하게된다.

혼합센서 시스템의 경우 반사형 센서에서처럼 궤도차량에 반사판을 부착하지 않고도 객차별 정밀한 속도를 측정 점이 큰장점이나 그림에서처럼 반사형센서 시스템에서보다 센서의 수량이 3배로 대폭 증가한다.

그림 6-①에서 센서 6-①-6과 6-①-6'의 센서는 6-①-8의 객차B가 통과하는 동안은 반응이 없다가 객차가 객차와 객차사이의 주름통로6-①-7과 6-①-10의 빈 공간이 발생하는 순간 6-①-6의 센서가 먼저 ON상태로 작동하고 다음 6-①-6'의 상하로 배치된 센서 2개(혹은 1개의 센서)가 ON상태로 작동한다.

두 개의 센서 중 6-①-6과 나란한 높이로 배치된(궤도차량의 진행방향과 나란히 가로방향으로도 배치 가능함) 6-①-6'의 센서 중 1개는 궤도차량의 속도를 측정하는 센서이고 6-①-6'의 나머지 하나는 객차의 위치의 기준을 제시하는 위치센서로서 역할을 한다.

여기서 6-①-6과 6-①-6'의 센서배치 길이는 최소한 객차별 간격(6-①-7)의 길이보다는 길어야 센서간의 간섭을 차단하면서 정확한 신호를 감지할 수 있다.(단, 서로 다른 주파수를 활용하면 관계없음) 그리고 객차B는 객차 1량의 길이에 배치된 센서의 배치단위(6-①-9)의 개수만큼 속도를 연속적으로 측정한다.

본 센서(6-①-6)에 객차 C가 진입하는 순간부터 센서는 ON에서 OFF로 다시 반응하면서 객차 C의 속도 및 위치를 측정하여 속도 CPU에 전송하게 된다.

객차 B와 C의 속도 및 위치 측정은 OFF-ON의 변화와 ON-OFF의 변화에서 각 1회씩 측정하게 된다.

이렇게 객차의 양 끝단에서 모두 센서로 신호를 받는 경우는 제어시스템 중 구간제어기의 통제 범위가 객차2량의 범위에 미치지 못할 경우의 운용방법에서 구간제어기의 연산 시 페이지를 변경하여 원할 하게 운용하기 위함이다.

즉, 1개의 구간제어기의 통제 범위에 2개의 객차가 동시에 진행할 때 원활한 제어를 하기 위해서다.

여기서 센서 6-①-6'의 2개의 센서는 서로간 주파수가 다르면 서로간의 간섭 등 특별히 문제는 발생치 아니할 것이다.

그리고 이렇게 주파수가 다르면 센서를 상하로 배치하지 아니하고 약간의 간격, 즉 6-①-7의 간격보다 좁게 나란히 배치하여도 무방하다.

속도의 계산은 객차별 간격 즉, 주름통로의 길이, 객차의 길이, 그리고 단위센서의 배치단위 내의 센서의 간격 등을 신호의 반응 시간으로 나누면 가능하다.

셋 째, 센서의 감지능력을 최대한 높이기 위해서는 센서의 선택과 센서투사광원의 빔 농도조정과 농도설정, 그리고 최대의 효율을 나타내는 센서의 설치방법 등을 궤도열차의 구조와 터널의 토목공사의 특징에서 찾아내야 한다.

대부분 궤도차량의 순간 최대가속도 3km/h/s 이고 순간 최대 감속도(비상시제외) 3.5km/h/s 이다. 그러나 구간 최대속도를 유지하는 구역에서 속도변화는 대부분 평이하고 굴곡이나 심한 구배의 구간 이외의 지역의 속도변화는 특별히 심하지 않다.

본 발명에서는 각종자료와 본 발명의 여건으로 보아 약 2m∼4m 내외의 길이구역마다 단위 센서(3개의 센서 혹은 센서1개에 반사판 3개)를 설치하면 주행차량의 속도변화율을 0.11km/h/s이하로 측정할 수 있다.

임계융합빈도 외에 1초당 프레임 수가 증가하면 객차별 속도의 변화율뿐만 아니라 주행열차가 이동하는 레일궤도의 굴곡율, 기울기, 굴곡율 에 따른 열차1량의 흔들림 각도의 변화, 열차 1량의 무게와 속도의 매개변수에 따른 화면의 높낮이의 변화 등으로 나타나는 승객의 시야 각도변화와 차량의 미세한 떨림을 화면부에서 어느 정도 소화가 가능하며 더욱이 이에 대한 보정값을 구간제어기에 심어 프로그램화하면 더욱 정밀한 화면을 얻을 수 있다. 이 모든 변수는 1초당 프레임 수가 증가하면 보정하기가 더욱 쉬어 진다.

특히, 궤도차량 1량의 길이를 기준으로 하여 열차의 진동이나 흔들림을 추적하는 센서를 설치하는 방법도 고려할 수 있는데, 궤도차량 1량의 길이가 20m일 경우, 20m 내의 거리를 기준으로 센서를 설치하여 궤도차량 객차 1량의 흔들림이나 진동을 감지 할 수 있다.

궤도차량의 바닥면의 흔들림 폭은 약 42mm이나 궤도차량의 지붕과 외벽체가 연결된 모서리 부분의 진동이나 흔들림은 더욱 커지기 때문에 궤도차량 객차의 모서리 부분을 측정하는 것이 편리하다.

궤도차량의 모서리 높이 보다 낮은 지점에서 모서리를 향해 감지센서의 빔을 주사하거나, 혹은 모서리 보다 낮은 지점에서 감지 센서의 빔을 주사하여 주사된 빔과 궤도차량의 본체간의 접촉관계를 활용하여 진동을 감지하는 방법이다.

동일한 종류의 객차만이 존재하는 구간이거나, 또는 제어시스템에서 궤도차량의 종류를 구분한다면, 객차의 외장의 부위별 채색을 활용하여 진동이나 흔들림을 감지할 수 있다.

2). 제어 시스템 개괄

다음은 제어장치 시스템에 대해 설명한다.

위에서 설명한 차량운행 중의 여러 변수를 적절히 분석 통합하고, 적절한 신호명령체계를 수립하기 위해서는 속도/위치측정시스템과 통합제어기, 구간제어기, 분배기 등 각 종 제어기를 효율적이고 정확히 연결해야한다.

통합운영체계나 혼합운영체계의 제어시스템의 장구간제어시스템이나 단구간제어시스템에 있어서 시스템 전체의 여건변화 및 돌발상황, 구간별 환경변화 등 여러 상황에서 안전성을 확보하는 통합제어기와 통합제어기 아래 연결되면서 전 구간을 일정한 거리의 소구간 20여개 내외로 나누어 객차 1량 별 속도측정 및 위치 파악과 진동 및 흔들림 등의 각 종 매개변수들을 연산화하여 적절한 점등명령신호를 내리는 구간제어기로 구성되어 있다.

그리고 구간제어기로부터의 신호를 적절히 분배하는 분배기로 구성된다.

본 발명에서는 구간제어기를 중심으로 시스템이 구성되며, 구간제어기 운용 및 설치 방법은 두 가지가 있다.

그림 10, 그림 11과 같이 객차 1량의 길이보다 약간 길거나 짧은 즉, 객차 1량의 길이와 비슷하나 객차 1량의 길이와 일치하지 않는 통제구역을 갖는 구간제어기시스템이 있는데, 본 발명에서는 이를 단구간제어시스템이라 칭한다.

그림 12, 그림 13, 그림 14와 같이 객차1량의 길이의 2배에 해당하는 통제구역을 갖는 구간제어기의 운용체계, 본 발명에서는 이를 장구간제어시스템이라 칭한다.

본 발명에서는 상기의 구간제어기의 운용방법 2가지를 설명한다.

먼저 구간제어기의 통제구간이 궤도차량 1량보다 짧은 단구간제어시스템 경우를 예를 들어 설명한다. 이를 위해 그림 11을 참고한다.

먼저 객차 1이 구간제어기1의 구역에 진입하기 전 단계에서 속도/위치 측정시스템에 의해 통합제어기에 속도/위치가 1차적으로 전송되어 연산된다.

본 측정에서는 전체 구간제어기의 작동의 개시나 중단을 미리 판단하여 예시하고, 승무원의 운전방해나 차장의 업무방해를 일으키지 않도록 미리 설정한 프로그램에 의해 각각의 구간제어기가 작동될 수 있도록 조정한다.

이에 대한 설명은 후반부에 가서 자세히 언급하기로 한다.

그리고 본 발명품이 설치되는 구간은 타력운전구간이므로 궤도차량의 관성주행 순간의 초기 상황을 미리 통합제어기가 입력을 해두었다가 궤도차량이 타력 주행 중 일정이상의 가속도나 감속도가 발생하면 곧바로 시스템작동이 중단 될 수 있도록 프로그램을 운용한다.

이는 궤도차량의 급속한 감속 과정에서 전자기파가 다량 발생하여 할 수 있는데, 본 발명품과 궤도차량의 발전기 상호간의 전자기파가 전도 및 복사 감응이 발생하여 서로간의 기기에 영향을 줄 가능성이 있기 때문이다.

가속도의 현상에서도 비슷한 프로그램의 운용체계를 갖추어야 한다.

즉, 궤도차량이 급 발진하거나 어느 이상의 가속을 가하게 되면, 동력모타가 r p m이 상승하게 되고 이 과정에서 전자기파가 급속히 증가하여 서로간의 전자기파 감응 가능성이 있음으로 전체시스템을 정지시킬 필요가 있다.

이러한 가속도나 감속도의 기준속도를 제시하기 위해 통합제어기에 의해 미리서 궤도차량의 속도를 측정할 필요가 있다.

그리고 궤도차량 주행 중 궤도차량 각각의 객차 전체의 속도가 연속적으로 측정되므로 주행 중에도 연속적인 감시가 계속됨은 물론이다.

따라서 통합제어기에는 궤도차량 전량의 상황을 파악할 기본적인 저장값이 필요로하다.

객차 1의 속도/위치측정기 반사판 1이 구간제어기 통제범위1에 포함된 속도/위치 측정시스템①의 광원주사를 받아 이를 다시 광원검출기로 전송하게 되고,

또 연속적으로 20cm 후방의 반사판2의 신호를 받은 속도연산장치는 이 신호를 체킹하여 궤도차량의 속도를 연산하게 된다.

이때 이 속도값은 구간제어기1에 포함되어 있는 프레임하우징의 화면부(표현수단), 1, 2, 3, 4에 구간제어기1이 연속적인 점등신호를 주어 광원이 점등한다.

구간제어기의 역할은 시청 가능한 적절한 목적창문이 지나가는 부분에서만 연속적이고 순차적인 점등이 되도록 조정하는 것이다.

그런데, 속도/위치 측정장치에서 설명한 바와 같이 궤도차량 1량당 반사판은 2조가 부착되어 있으며, 반사판 1조당 3개의 반사판이 설치되어 있다. 반사판 1과 반사판 2는 속도 측정을 위해 설치된 것이며, 세 번째 반사판은 궤도차량 차체의 외벽과 유리창 및 출입문 등의 위치를 파악하여 연속적인 점등을 시행하되 몇 번째의 프레임 간격으로 점등을 명령할 것인가를 결정하는데 활용된다.

따라서 구간제어기에는 각 궤도차량 차체의 외벽, 유리창, 출입문에 대한 기본적인 정보가 수록되어 있어야 할 것이다.

정보수록의 길이 단위는 구간제어기의 기억장치나 연산능력의 용량에 따라 결정할 사항이다.

그런데 그림에서 객차 1은 속도/위치측정기①을 지나면서 속도를 측정하여 궤도차량 창문 a 에 탑승한 승객의 시야 일부분에 연속 동영상이 발생하도록 프레임 1, 2, 3번까지 연속적으로 점등을 시행했으며, 그림의 상황은 이미 속도/위치 측정시스템 ②의 지점에 도달하였음으로 이때 측정된 속도/위치 측정값은 같은 창문 승객의 시야에 프레임 4, 5, 6, 7, 8이 연속적으로 광원이 점등되어 동영상이 보이도록 구간제어기 1이 점등 명령신호를 연산한다.

객차2가 그림과 같은 상황에 주행하는 순간을 본다면, 객차 2는 창문 a가 구간제어기 1에 포함되어 있고 창문 b, c, d, e, f, g, h는 구간제어기2의 구역에 속해 있다.

그리고 창문 i 는 구간제어기 3에 포함되어 있다.

창문 a는 구간제어기 1에 포함된 속도/위치 측정기⑥의 신호를 받은 구간제어기 1의 점등 신호를 받아 점등을 실시하며, 창문 b, c, d, e, f, g, h는 구간제어기 2에 포함된 선행속도 측정값 즉, 속도/위치측정기⑥⑤.....의 속도값으로 측정된 신호에 의해 구간제어기2의 신호에 의한 점등을 시행하던 프레임들이 연속하여 객차 2의 후방에 설치된 속도/위치 측정기 ①의 신호를 받은 구간제어기 1의 신호명령을 받아 점등을 시행하려는 순간에 있다.

또한 다음 순간 연속적으로 객차2의 후방의 속도/위치측정기 반사판이 속도/위치측정기②의 신호를 받는 경우 객차 2의 후방은 구간제어기2에 포함되므로 본 구역에 포함된 창문 a ,b, c, d, e, f, g의 위치에서 연속적인 동영상 시청이 가능하도록 구간제어기 2는 프레임간의 위치간격을 조정하여 즉, 창문과 동기화된 프레임의 조광장치가 연속적으로 점등되도록 명령하게 된다.

한편, 창문 i 는 그림과 같은 상황의 주행의 경우 구간제어기 3에 포함된 속도/위치 측정기 ①의 신호를 받은 구간제어기 3의 명령을 받아 점등신호를 발하게 된다.

다음은 객차가 연속적으로 설치된 실질적인 상황을 고려한 객차 3-1, 객차 3-2의 주행 상황에 대해서 설명한다.

그림에서처럼 주행 중 대부분의 경우 객차는 최소한 2개의 구간제어기 구역에

포함되어 운행된다. 따라서 다른 구간제어기에 포함된 상황설정은 매우 중요하다.

차 3-1은 구간제어기 1에 창문 a, b, c, d, e가 포함되어 있고, 문 f, g, h, i는 구간제어기 2에 포함되어 있다.

구간제어기1의 속도/위치측정기④에 의해 측정된 속도값은 객차 3-1의 창문 a, b, c, d, e에 구간제어기 1이 점등신호명령을 준다.

그리고 같은 객차 창문 f, g, h, i 는 구간제어기 2에 포함된 속도/위치측정기③의 신호에 따라 구간제어기 2의 점등신호명령을 받는다.

물론 구간제어기 1의 속도/위치측정기④의 속도값과 구간제어기 2의 속도/위치 측정기 ③의 속도값은 같은 객차 3-1을 측정하였음으로 동일하다.

그러나 위치 반사판에 의한 창문위치의 저장값이 다르게 기억되어 있음으로 각자 구간제어기의 저장값에 의한 위치 연산 신호명령은 달라진다.

여기서 중요한 점은 어떤 창문이 터널에 설치된 연속화면을 지나갈 때, 객차별 2조가 설치된 속도/위치측정기에서 새로운 신호명령을 준다하더라도 궤도차량 주행 중 해당 창문과 마주치는 프레임은 모두다 순차적이고 연속적으로 점등을 한다는 것이다.

즉, 프레임 하우징에 포함된 조광장치는 창문과 위치가 동기화 되었을 때마다

연속으로 점등하되 궤도차량 차체에 창문이 없는 외벽의 구간이 나타나는 프레임은 외벽이 지나갈 때마다 연속적으로 점등을 하지 못하도록 한다.

이는 광원의 점멸횟수를 줄여 수명을 연장하기 위함이기도 하고, 불필요한 점등을 자제하여 보이지 않는 부분에 점등을 못하게 하기 위해서이다.

특히, 조광장치 발진부의 점등 횟수가 줄어 듬으로서 1초간 점등횟수를 줄여 광원의 지속시간을 효율적으로 늘려주어 임계융합빈도와 프레임 수를 낮추기 위한 목적도 있다.

즉, 매순간 객차별 속도로 인해서 구간제어기에 포함된 프레임하우징과 객차의 창문의 위치가 매순간 연속적으로 변화하므로 위치측정기는 매순간 연산해서,

주행하는 객차의 창문과 위치가 동기화된 프레임하우징은 연속적으로 광원이 점등 되도록 해야 한다.

따라서 본 발명의 위치측정기 반사판의 역할은 매우 중요하다.

객차 3-2도 객차 3-1과 운용방법은 동일하다.

그러면 구간제어기 2에 포함된 객차 3-1, 3-2의 2량의 운용에 대해 설명한다.

본 발명에서는 객차 별 속도 측정과 구간제어기별 신호명령이 프로그램의 운용기초를 이룬다.

따라서 본 발명의 관점에서 본다면 객차 3-1과 객차 3-2는 궤도 토목 특징에 따른 진동, 객차별 연결부위에 의한 속도의 편차 등 미세하나마 객차별 다른 움직임 특성이 나타난다.

따라서 구간제어기2는 속도/위치측정기③에 의한 객차 3-1의 창문에 적절한 신호점등명령을 주고, 속도/위치측정기⑥에 의한 객차 3-2의 창문에 적절한 신호점등명령은 구간제어기 2의 다른 페이지로 연산하여 점등신호명령을 내려야한다.

그림 14는 구간제어기 운영알고리즘을 그려 놓았다.

지금까지 객차 1량의 길이보다 약간 짧은 구간제어기의 운용에 관해서 설명했다.

그리고 센서의 설치방법 중 투과형과 반사판 형식을 혼합한 혼합센서 시스템의 경우는 반사형 센서시스템의 반사판 대신 객차의 양 끝단에서 센서가 반응하므로 반응방법만 다를 뿐이지 운용의 형태는 반사형 센서 시스템과 모든 방법은 동일하다.

그림 6-①을 참고하기 바란다.

둘 째 다음은 구간제어기의 통제 폭이 객차 2량의 길이와 같은 구간제어기,

즉, 장구간제어시스템에 대해 설명한다.

그림 15는 센서와 각종 제어기간의 연결도이고

그림 16은 각종 제어기와 프레임간의 연결도를 간략하게 그린 것으로

그림 15와 그림 16을 통합 참고해서보면 차량운행 중의 속도/위치 측정시스템로부터 받은 여러 신호 변수와 각종 제어장치 자체 내 저장되어 있는 보정 값들의 매개변수를 적절히 분석하고 연산한 후 프레임 조광장치에 정확한 신호명령이 구현되게 하기 위해서 객차 1량이 어느 위치에서 주행하고 있는 순간이라도 객차 1량마다 1개의 구간제어기가 항상 관리되도록 하는 운영 체계 시스템이다.

먼저 그림 17은 한 구간제어기의 통제구간이 객차2량의 길이에 해당 한 경우로서 구간제어기 2의 통제구역 프레임 수는 48프레임으로 설정하였다.

48프레임 중 전면의 24프레임은 구간제어기 1의 통제구역에 같이 포함되어 있고, 후면 24프레임은 구간제어기 3통제구역에 같이 포함되어 있다. 즉, 같은 프레임을 2개의 구간제어기가 동시에 체결하고 있으며, 통합제어기의 신호명령에 따라 어느 때라도 한 구간제어기의 통제 범위에 선택되면 해당 구간제어기의 신호명령을 인가하도록 한다.

속도/위치 측정시스템도 같은 방법으로 체결되어 있으며, 속도/위치 측정기의 간격은 그림에서처럼 4프레임 당 1개씩 설치한다.

그림에서는 이해를 돕기위해 해당 구간제어기의 통제범위 중 주 통제범위를 임의로 설정하여 속도/위치 측정기의 번호를 ①번부터 ⑥번까지 지정하였다.

그림에서 구간제어기1의 통제범위①의 센서는 궤도차량이 화면부의 프레임에 도착하기 이전에 궤도차량의 속도 및 변동상황을 미리 통합제어기 즉, 중앙 감시장치에 전송하여 현 상황에서의 본 발명품의 시스템 작동 여부나 방식을 결정하기 위해 설치한 것이다. 즉, 1초당 적절한 프레임 수의 속도에 도달하였는가, 임계융합빈도에 편차가 얼마나 발생할 것인가, 열차의 진행 중 가속도나 감속도 변화의 기준점을 설정하기 위해 미리 속도값을 측정하는 것이다.

그림에서는 구간제어기 1에 포함된 속도/위치 측정기①로서 객차 1의 선두부분에 설치된 속도/위치 측정기 반사판(▣) 1, 2, 3이 순차적으로 광원을 반사하여 본 신호를 구간제어기 1로 송신하게 되면 구간제어기 1은 연산을 통하여 객차 1의 창문a의 중앙지점에 프레임 1, 2, 3, 4 중심 지점과 연속적으로 일치했을 때, 순차적으로 점등 점멸이 일어난다.

그리고 그림의 객차이동상황 1의 객차 1은 현재 구간제어기 1의 속도/위치측정기②의 지점을 지나가고 있다. 이때 측정된 속도값은 프레임 5, 6, 7, 8의 작동 시 속도의 기준이 된다.

객차이동상황2의 객차 2의 상황은 현재 구간제어기 2의 통제구역에서 구간제어기 2의 신호를 받고 있다. 구간제어기 2에서는 객차 2를 속도/위치 측정기 ④가 측정한 이후부터 현 상황까지 계속 신호를 명령하며 통제하고 있는 중이다.

그런데 그림에서 객차 2는 구간제어기 3의 속도/위치 측정기 ①의 신호를 받고 있는 상황이나 동시에 객차 후부에 있는 속도/위치 측정기 반사판(▣)이 구간제어기 2의 속도/위치 측정기 ①과 ②의 중간부분을 통과하고 있음으로 연속적으로 구간제어기 2의 통제구역 내에 포함된다. 그림에서 객차 4-3과 같은 상황이 된다.

그리고 객차 2가 더 진행하여 객차 3-2의 상황과 일치할 경우, 후부의 속도/위치 측정기 반사판은 구간제어기 2의 속도/위치 측정기④를 통과하여 속도/위치 측정기 ⑤의 지점으로 진행하고 있다.

이는 객차 2가 구간제어기 2에 포함되어 있지만 동시에 구간제어기 3에 포함되기 시작한 상황이기도 하다.

그리고 동 객차의 선두부분은 구간제어기 2를 나와서 구간제어기 4의 시작부분에 들어가고 있다.

바로 이 시점에서부터 객차 2는 구간제어기 3의 통제를 받게 된다.

즉, 속도/위치 측정시스템 반사판을 객차의 차량에 설치할 경우, 선두부분의 반사판위치와 선두까지의 거리, 그리고 선미부분의 반사판위치와 선미까지의 거리를 1프레임 이상 다르게 조정함으로서 그 객차의 통제구역 변경의 판별위치판별에 도움을 받는다.

이러한 객차 1량의 선미 부분과 선두부분이 각각 다른 시간차를 두면서

어떤 구간제어기의 통제구역을 벗어나거나 새로운 구간제어기의 통제구역으로 들어갈 때 시차를 둠으로서 통합제어기가 각 객차별 정확한 위치를 감지하여 적절한 구간제어기의 통제구역을 선정하여 주게 된다.

따라서 그림의 속도/위치 측정기 ④는 속도측정과 동시에 객차의 이동상황을 파악하는 객차별 위치신호로 활용된다.

그리고 통합제어기의 객차별 위치의 판별이나 구간제어기 선정 등에 있어 객차가 1프레임을 이동하는데 걸리는 시간을 활용해 연산하므로, 언제든지 객차가 1프레임 이상을 이동하는 시간동안 통합제어기는 연산과 신호처리가 가능하다.

그림 15, 그림 16는 그림 17을 쉽게 표현하기 위해 프레임과 속도/위치 측정시스템을 분리하여 그려놓은 것으로서 통합하여 이해해야 한다.

그림 13에 나타낸바와 같이 객차 1량의 길이에 속도/위치측정기가 4개인 경우를 예를 들어 설명하면, 구간제어기-A에 통제되는 속도/위치측정기 즉, 객차 1량의 길이에 포함되는 속도/위치측정기는 ③④⑤⑥이다.

이때 객차가 조금 더 이동하여 ④⑤⑥⑦의 속도/위치측정기의 구간에 들어설 때에도 신호를 연산수행하는 제어기는 구간제어기-A가 된다.

그러나 열차의 객차가 더욱 이동하여 ⑤⑥⑦⑧속도감지기구간에 들어 있을 때는 통합제어기의 전체의 조정이나 구간제어기-A와 구간제어기-B의 연계프로그램에 따라 해당 객차는 구간제어기-B에 포함되어 시스템이 작동된다.

이와 같은 제어기 작동시스템으로 구간제어기에 전송되는 속도/위치측정기 신호는 열차 1량의 2배의 거리까지 설치하고 어느 일정구역의 구간제어기의 좌우에 위치한 다른 구간제어기에 교차하여 속도/위치측정기의 신호를 전송한다.

따라서 1개의 속도/위치측정기는 2 개구간의 구간제어기에 신호를 전송하고 동시에 통합제어기에 신호를 전송하여 모두 3곳의 제어기에 신호를 전송한다.

그리고 이 신호를 밭는 제어기는 통합제어기의 연산명령에 맞추어 구간별로 자신의 구간에 들어온 열차 중 1량이 선택되었을 때 구간제어기가 작동되어 명령한다.

따라서 객차 각각의 량의 어느 지점에 위치에 있더라도 객차 1량의 모든 변화는 한 구간제어기에 감지되고 연산되어, 신호명령이 각 프레임의 조광장치에 내려가게 된다.

그림 16은 그림 15의 속도/위치측정기에서 인지된 속도신호를 구간제어기가 연산하여 각각의 적절한 위치의 프레임에 신호를 분배하기 위한 개괄도이다.

그림 16에서 구간제어기가 각 프레임의 조광장치에 분배하는 신호명령 체계으로서 그림 15에서 설명한 속도/위치측정기와 같은 운영체계로 각각의 객차가 어느 위치에서 운행이 되든 그 객차 1량은 언제나 가장 적절한 구간제어기 1대가 각각의 프레임 조광장치에 신호명령을 하달하여 광원이 점등되게 한다.

객차 1량이 어떤 위치에서 주행을 하고 있는 순간이라도 속도/위치의 측정을 구간제어기에 적절히 분배하고 또, 구간제어기는 각 프레임의 조광장치에 신호명령을 적절히 하달하기 위해 각각의 구간제어기와 통합제어기에 정밀하고 적절한 유기적 연산프로그램이 설치되어 작동되어야 한다.

3). 제어시스템의 동영상 구현에 있어 각종 변수의 고려

구간제어기의 제어방식이 단구간 제어시스템 혹은 장구간 제어시스템이든지 다음 아래의 여러 변수들이 통합제어기나 구간제어기의 프로그램에 심은 후 구간제어기의 프로그램 연산 시 매개변수로 활용해야한다.

주행구간 운행 시 레일궤도의 곡선주행상황, 구간의 구배, 객차의 기울림 각도인 Ccant의 변동(그림 21), 부적절한 레일의 이음매 등에서 발생하는 객차별 진동이나 흔들림, 벽면과의 시야각도의 변화 등을 고려하여 제어기에서 좌우, 상하, 전후의 6방향에 대한 여러 변수를 축척한 후 연산해야 한다.

먼저, 직선구간 진행 후 곡선구간으로 접어들 때, 객차 1량 차체의 각도변화와 바퀴의 각도변화로 인해서 설치된 프레임과 승객과의 시청거리가 매순간 변화를 맞기 때문에 설치공사 때만이 아니라, 설치 후에도 주행하는 객차내부를 기준으로 하여 다양한 경우를 미리 측정하고 자료화한 후, 통합제어기 및 구간제어기 작동 시 연산 매개 변수로 활용화해야 한다.

그림 18은 궤도열차가 굴곡구간 운행 시를 나타낸 그림으로 객차 1량을 각각 A,B,C,D,E로 나타냈고, 객차 A내의 승객의 가상위치에 따라 a, a', a'로 표시하였다.

a는 객차 앞부분, a'는 객차 중간부분, a'는 객차의 뒷부분에 승차한 승객의 시야점이다. 그리고 마찬가지로 객차 B에 있어서 b는 객차의 앞부분, b'는 객차의 중간부분, b'는 객차의 뒷부분이며 나머지 C, D, E도 마찬가지이다. 여기서 객차의 앞부분인 b, c, d 와 객차의 뒷부분에 승차한 b', c', d'승객은 객차의 중간부분에승차한 b', c', d' 승객보다 프레임까지의 길이가 멀어 프레임이 더 작은 크기로 보이나, 완전한 굴곡구간으로 들어서 진행할 때는 각 승차지점과 프레임의 거리가 일정하게 유지되기 때문에 프레임크기의 변화는 나타나지 않는다.

그러나 객차 A와 객차E의 경우는 굴곡구간을 진입하고 있거나 나가고 있는 단계에 있음으로 본 구간을 진행하는 승객의 시야에는 일부 직선구간일 때의 프레임까지 거리와 일부곡선구간일 때의 프레임까지 거리가 변하므로 프레임과 승객시야와의 거리에 변화가 나타난다.

그림 19는 직선구간을 주행하는 객차가 곡선구간으로 진입 시 설치된 프레임과 승객의 시야 사이의 시거리변화를 나타내고 있다.

그림 19에서 a b c d ...... l m n은 설치된 프레임의 위치를 나타낸 것이며 가, 나, 다, 라는 객차 차량바퀴를 나타낸 것이다.

가, 나의 바퀴는 직선구간에, 다, 라의 바퀴는 곡선구간에 맞물려 있는 상태이다.

이 그림에서 승객이 1번의 위치에 있을 때와 2번의 위치에 있을 때, 그리고 3번의 위치에 있을 때를 가정하여 보기로 한다.

객차가 직선선로에서 A구간을 통과할 때, B구간을 통과할 때, 그리고 C구간을 통과할 때 승객의 위치 1, 2, 3과 서로 연동되어 프레임의 크기가 점점 커져 보이며, 객차가 C구간을 완전히 통과하여 굴곡구간에 들어서 진행하게 되면, 즉 도 18의 객차 B, C, D의 경우와 같은 굴곡구간을 진행하게 되면 그림 19의 1, 2, 3의 승객위치에서의 프레임그림의 크기는 고정된 크기로 일정하게 보인다.

그림 19에서 중요한 점은 객차 1량이 굴곡구간을 완전히 들어서기 전까지 일정 길이의 프레임의 설치는 레일과 무조건 평행하게 설치할 것이 아니라 레일상의 바퀴의 위치와 객차와 레일의 각도 변화에 따라 터널 벽면에 설치된 프레임도 동기화된 편차가 발생하도록 설치해야 한다.

이때, 객차의 바퀴(가,나,다,라)와 레일간의 맞물림 폭의 변화, 객차의 무게와 속도에 따른 좌우의 흔들림 등의 변수를 그림 18에 나타낸 통합제어기, 구간제어기 등에 미리 연산화 할 수 있도록 프로그램을 작성해야 하며, 프레임이 설치된 지하터널의 벽면의 프레임하우징의 고정틀의 프레임 지지레일(그림 22의 22-7'와 그림 24의 24-3')도 프레임의 미세 조정이 가능하도록 장치를 설치한다.

그림 20은 레일의 불규칙성이나, 객차속도와 무게의 변수에 의해 나타나는 각 종 흔들림 현상을 도형화하기 위한 기초적 도면으로서 20는 가상적인 승객의 정 위치이고, 20-1, 20-2는 객차가 좌우로 흔들렸을 때 승객 20의 이동 위치점이다. 이때, 20위치의 승객 시야는 점 B'에 맺혀야 하나 승객의 위치가 20-1에 있을 때는 E'지점에 맺히고, 승객의 위치가 20-2지점에 있을 때는 C'지점에 맺히게 되어 제어기가 명령하는 신호에 의해 점등하는 프레임 화면부 그림의 상맺힘 위치와 다른 지점에 상이 맺히게 된다.

이는 속도/위치 측정시스템이 감지하고 이를 토대로 제어기가 하달한 신호명령과 승객의 시야와 일치하지 않는 현상이 발생하게 된다.

이러한 현상을 제거하고 최소화하기 위한 연산체계도 면밀히 검토하여야 한다.

즉, 궤도차량의 속도는 사령실의 통제하에 일정한 범위 안에 유지되고 (이때 승무원 개인의 운전성향은 무시함), 시간대에 따른 승객의 변화도 비슷한 통계가 나타나므로 이 통계값을 연산화의 기초값으로 포함해야 한다.

그리고 터널의 토목 시설상황은 거의 변화가 없는 고정된 것이므로 연산화의 기초값에 포함함에 있어 큰 어려움은 없다.

즉, 이러한 다양한 변수를 모아서 제어기의 연산화 변수로 포함시켜 승객의 시야점과 제어기의 명령신호가 서로 일치할 수 있도록 프로그램을 설계해야한다.

열차의 굴곡구간 운행 시 속도에 따라 원심력의 영향을 받아 열차가 기울여져 운행되므로 이를 보정하기 위해 레일의 좌우의 높이를 다르게 시공하여 열차가 무게중심 축으로부터 약간 다른 각도로 운행된다.

이때 이를 cant각도라 한다. (그림 21)

이 cant각은 시공 시에 열차운행계획과 승객의 수송량, 그리고 열차의 완충력을 고려한 변수를 가지고서 공사를 시행했겠으나, 열차의 실재 운행 시 곡선의 초입과 곡선이 깊어지는 거리에 따라 궤도차량의 속도 변화가 발생하고, 일일 운행시간에 따른 승객인원 변동이 발생하기 때문에 제어기가 연산 시 매개변수로 고려할 필요가 있다.

그리고 열차가 곡선구간 진입 시의 속도나 완전 진입 후의 속도, 또는 곡선구간을 이탈 할 때의 속도 등은 매 속도/위치 측정시스템로부터 매 순간 감지되기 때문에 이 값을 매 순간 변수로 매입해서 연산도 가능하다.

이러한 열차의 운행상황의 변동으로 인하여 프레임 화면부와 유리창과의 각도변화, 거리변화에 따른 프레임 화면부 크기나 흔들림의 인식 차이 등은 어느 정도 극복할 수 있다.

특히, 터널 곡선구간의 건축한계는 직선구간의 건축한계와 달리 여유공간을 만들어 주기 때문에 곡선구간에 본 발명품을 설치할 때는 궤도차량 cant각도를 알고 미리 시야거리의 변화를 고려하여 시공한다.

그림 19의 경우에 있어서 프레임 a, b, c, ....... l, m, n으로 궤도차량이 진행할수록 cant각도가 커지기 때문에 운행차량으로부터 조금씩 멀어지게 시공하면

시야거리의 균일성은 어느 정도 유지할 수 있다.

그림 21에서 궤도차량의 곡선구간 주행 중 원심력에 의한 이탈을 방지하기 위해 레일 시공 시 21-4의 θ각, 즉 21-5의 레일각도변화에 따른 편차높이가 발생한다.

이에 따라 이에 따라 궤도차량은 21-3의 기울림 편차가 일어나고 프레임 하우징으로부터 21-1의 차량창문 거리는 21-2의 창문거리로 변화함에 따라 화면부의 그림의 크기가 다르게 보이게 된다.

이는 제어기에서 정확한 시간을 산정하여 연산한다 하더라도 상의 맺힘 자체가 다르게 나타나 선명한 화면을 기대할 수 없다.

따라서 굴곡구간의 건축한계의 여유가 있음으로 설치된 프레임하우징의 위치를 가변적으로 변동을 줄 수 있는 부속장치가 필요하게 된다.

그림 24의 24 -2는 프레임하우징 거치 이전 이를 보정할 수 있는 프레임하우징 거치보의 길이를 변동시킬 수 있는 프레임하우징 가변 미세조절장치이다.

다음은 열차운행 구간의 구배율 변화에 의한 객차 별 운행속도의 변화 등을 보자.

열차가 언덕을 오르는 주행구간인 경우 열차는 연속적으로 어느 정도 이상의 모타 토크를 상승 시켜야 한다. 이 모터의 순간 토크값의 변화에 따라 객차별 끌고 당기는 현상이 발생하여 속도편차가 나타날 수 있다.

그러나 1차 적으로 객차 1량별 속도를 측정하는 시스템을 채택하였음으로 필요는 없으나 승무원별 운전습관에 따른 토크변화를 세밀히 관찰하고 자료화하여 제어기에 하나의 변수로서 적용할 필요가 있다.

특히 궤도차량이 아래로 내려가는 구배를 가지는 구간을 운행 할 때 열차를 어느 속도이상 올린 후 관성운동에 의한 주행을 할 때는 순간적인 속도변화가 더욱 많이 발생한다.

레일의 이음매나 레일지반 탄성도 흡수도의 차이에 따라 객차의 진동이나 흔들림이 발생한다.

이러한 차체의 상하 진동도, 레일 이음매의 변화로 객차의 좌우 흔들림 등도

상기와 비슷한 방법으로 매개 변수에 포함시켜 1초간의 프레임 수 그리고 1초간의 속도/위치측정기의 감지횟수와 연동하여 프로그램운행 시 보정이 가능하다.

(2). 분리운영체계

다음은 제어기와 속도/위치측정기의 운영체계를 분리하여 운용하는 분리운영체계에 대해 설명한다.

통합운영체계는 속도/위치측정을 하는 센서장치가 신호를 감지하여 속도측정연산장치에 전송하고 이를 다시 구간제어기가 받아서 각 프레임의 조광장치에 명령신호를 주어 조광장치가 이를 수행하는 것이다.

그러나 분리운영체계의 시스템은 각 프레임마다 속도/위치 측정센서가 부착되어 있고, 광주사기의 광을 감지하도록 하는 반사경을 목적창문 외부에 부착하면

목적 창문에 있는 반사경은 매 순간 순차적이고 연속적으로 프레임 내의 조광장치에 작동신호를 주게 된다.

이는 구간제어기의 역할이 불필요해지고, 전체흐름을 조정하는 통합제어기와

이에 따르는 모타제어장치 등 부속장치들만 필요하다.

즉, 통합적으로 속도/위치를 측정하고 연산하는 시스템이 불필요하다.

따라서 분리운영체계는 승객이 주시할 수 있는 창문의 차량 외벽에 광을 반사하는 반사경만 설치하면 된다.

이 운영체계는 관리 및 운영이 간단하고 설치함에 있어 비용도 적게 든다.

그림 1, 그림 2에서 1-9는 광원주사 검출기, 1-10은 광원반사판을 나타낸다.

본 분리형 센서체계의 설치시 주의 할 점은 객차의 진동과 흔들림, 객차의 기울기 오차가 정밀히 측정될 수 있는 속도 감지기의 각 부분 즉, 광주사부와 광검출부, 그리고 반사부를 특수하게 고안하여 설치해야 한다.

도/위치측정기의 광주사부와 광검출부가 프레임에 설치되고 반사부가 차량의 외벽에 설치될 경우, 광주사부의 광원이 반사부표면 중 어떤 일정한 지점에 빛의 농도가 높게 나오면 본 반사부의 정확한 지점이 광검출부에 정확하게 전달 될 수있도록 광원 검출부와 반사부의 광원감지 정밀도를 높이고 광원 검출부의 표면을 정밀하게 분리하여 많은 망점에 의해 반사부의 변화값을 정밀하게 측정해야 한다.

즉, 반사부에서 되돌아오는 빛이 광검출부의 어떤 지점에 안착되는지를 확인하여 반사부(궤도차량 차체)변화값을 읽어 낼 수 있도록 중앙처리장치와 조광장치에 연산처리회로를 부착한다.

연산장치는 반사부의 다양한 변화를 읽고 적정한 시간에 광원이 작동할 수 있도록 한다.

특히 분리운영체계의 속도/위치측정기의 설치작업은 정밀도가 매우 중요하다.

이 설치작업이 잘못 될 경우 정밀도를 보정하기 위한 작업이 매우 어렵고, 어떤 기준을 설정하기가 힘들어 진다. 분리형 센서체계는 이점이 가장 중요하다.

위 통합운영체계와 분리운영체계의 운용을 위한 프로그램의 자료항목은 전철운행 중 여러 현상들을 포괄할 수 있도록 다양하게 심어 주어야한다.

이는 모두 속도를 측정하고 감지함에 있어 고정변수와 유동변수를 통합하여 안정적으로 조광장치의 광원이 작동되도록 하는 것에 주안점을 둔 것이다.

구간제어기의 주요장치는 주행열차의 속도를 연산하는 속도연산회로, 속도에 따른 신호주기연산회로, 광원선택 명령신호회로, 조광장치로 연결된 점등신호반응회로, 주변구역의 통합제어기와 연계회로 등이 기본적으로 필요하다.

통합제어기는 신호체계와 차량의 크기 및 재원, 구간제어기의 신호등을 통합 연산하여주는 장치로서, 객차 1량에 대한 구간제어기에 선택명령신호회로, 각각의구간제어기와 주위의 구간별 제어기와의 속도/위치측정기의 신호체계정보회로, 조광장치 명령회로 등이 필요하다.

(3). 프레임 하우징 및 조광장치, 그리고 기타 부속장치

제어기의 신호를 인가하여 광원(22-1)이 작동되도록 하는 조광장치(22-2)는 프레임 하우징 내에 부착되어 있으며, 조광장치의 작동에 의해 점등된 광원의 순간섬광인 빛의 빔은 프레임하우징 내에 설치된 반사갓(22-3)에 의해 1차로 필름면적(22-4) 전체에 거의 고르게 빔이 분포된다.

화면부의 일정면적 이상 고르게 펴져서 나온 빔은 2차로 광 산란판(22-5)에 의해 더욱 미세하게 분산된 후 표현수단(22-4)에 다다라 화면부를 밝게 보이도록 함으로서 동영상을 위한 각각의 프레임 당 정지화면 현상을 구현하는데, 이러한 과정으로 인하여 표현수단의 그림은 플릭커 현상이 감소되고 광원에서 발사된 빔이 표현수단의 그림을 돋아나게는 하나 외부로 돌출되어 나오지 못하게 하는 역할을 한다.

특히 빔이 돌출되어 나오면 시청승객들의 시야에 거부감을 주게 됨으로 이는 매우 중요하다.

따라서 본 발명에서는 다시 한번 더 빔을 차단하고 그림만 부드럽게 돋아나게 하기 위해, 그리고 점멸 시 적절한 암흑을 유도하기 위해 광도조절필름이나

금속입자 미세 증착유리(22-6)를 외부에 부착한다.(그림 22)

상기에 표현된 동영상 기초이론과 위치/속도 측정시스템, 각종 제어기의 연산 메카니즘을 토대로 적절한 신호를 프레임하우징 내의 조광장치(22-2)에 보낼 경우, 조광장치는 다음과 같은 메카니즘으로 광원을 작동하여 정지화면을 구현한다.

먼저 Poto Couper-Photo TRIAC을 이용하여 구동용 신호를 인가하고 릴레이는 인가된 신호를 받아 220/120V의 전원이 정류부에 인가되도록 하는 기능을 가진다.

정류부는 220/120V전원을 받아 최소 311V에서 1000V까지 정류하는 부분으로서 정류다이오드와 캐패시터로 구성된다.

발진회로부는 RIC공진을 이용하여 1kHz에서 10kHz까지의 스위칭 주파수로 스위칭을 실현하기 위한 발진부로서 캐패시터와 인덕터의 충/방전을 이용한다. 그리고 스위칭부는 Thyrister를 사용하여 구성한다.(그림 23)

그림 22는 광원내장형 프레임하우징에 대한 세부도로서 부속장치에 대해 설명한다.

첫째, 프레임은 벽에 설치된 상하레일(그림 24의 24-3)을 중심으로 하우징이 상하, 좌우, 전후의 6방향으로 미세조정을 할 수 있도록 미세조정볼트를 부착한다.

그림22의 22-7에서 처럼 이 미세조정볼트는 그림 24의 24-3프레임 지지레일과 프레임하우징을 체결하는 부분 밑에 스프링이 설치되어 있어서, 프레임하우징의 위치를 미세조정 후에도 어느 정도의 지지력을 확보하기 위해 강력한 스프링을 채용할 필요가 있다.

그리고 이 스프링은 궤도차량의 진동이나 풍압 등으로 프레임하우징이 흔들릴 경우 일정 이상의 진동이나 풍압을 흡수 할 수 있도록 하기 위해서도 설치한다.

둘 째, 광원이 고장을 일으킬 경우 쉽게 교체할 수 있도록 하기 위해 프레임하우징의 윗 덮개(22-8)는 풍압이나 진동 등에는 열리기 어려우나 관리를 목적으로 조작할 때는 쉽게 열릴 수 있도록 설계되어야 한다.

그리고 윗 덮개 밑에 표현수단인 필름(22-4) 등이 설치되어 있음으로 광원(22-1)의 교환 시에는 목적 프레임의 필름을 한쪽으로 모두 감은 후 마지막 필름 부분에 천공을 하여 사람의 손이 쉽게 필름을 통과하여 광원산란판(22-5)을 개패하야 광원(22-1)에 쉽게 접근하여 광원를 교체할 수 있다.

셋 째, 각각의 프레임 당 화면부의 그림은 어느 때고 쉽게 이동, 위치의 변환이 가능하도록 설계해야하며, 그림 22는 표현수단이 그림이거나 필름일 경우에 대해 설명한 것이다.

표현수단을 그림 및 필름으로 할 경우 장비의 설치는 프레임 상하에 설치된 필름구동장치(22-9), 필름말이축(22-10) 및 모타제어기(22-11)에 의해 운전되며, 궤도차량의 운행계획에 따라 특정 시간대에 필요로 한 특정 프레임의 필름만 광원 산란판 위에 정확히 이동 될 수 있도록 필름 이동장치 및 모타제어기를 설계한다.

이를 위해 모터제어기는 통합제어기의 열차상황에 대한 적절한 명령신호를 수신하여 시행토록 해야 하며, 모터제어기에 의한 필름의 위치, 이동순서 등이 낱낱이 통합제어기에 재 송부되어 관리인이 손쉽게 검사할 수 있도록 모니터링 되어야 할 것이다.

그리고, 그림22의 22-12는 장치의 효율적인 관리를 위하여 어느 일정기간동안 모든 필름을 한 거번에 교체할 수 있도록 하기 위해 필름말이축을 한 번에

교체할 수 있도록 설계한 것이다.

그리고 22-13번은 필름말이축에 감겨진 필름 중 일부를 효율적이고 편리하게

교체할 수 있도록 하기 위해 설치한 것으로서 어느 특정필름을 화면부에 이동 고정시킨 후 필름 전체가 안정될 수 있도록 한 다음 목적 필름의 연결 고정한 상측부 테이프와 하측부 테이프를 벗겨서 목적 필름만 제거 한 다음 새로운 필름을 삽입하여 테이프로 재 고정시킨다.

이때 작업을 편리하고 신속하게 하기 위해 필름교체 받침이 그림과 같이 설치된다.

네 째 본 발명에 있어서 동영상에 중요한 요소의 하나가 명과 암이라고 전술한 바 있다.

각각의 프레임하우징 간격은 남은 공간이 거의 없이 밀착 설치된다.

따라서 어느 특정 프레임 하우징 내부의 조광장치가 제어기의 신호를 인가하여 광원점등 할 때, 바로 옆 좌우 프레임에 광원 빔의 영향을 주지 않도록 하는 것이 매우 중요하다.

따라서 프레임하우징 설계 제작 시, 광원의 빔을 잘 관리할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

그림 22에 있어서 22-14는 산란된 광원을 번지지 않도록 방비하는 장치이다.

그리고 빔을 관리하는 수단으로서 광원반사경(22-3), 광원산란판(22-5), 광원차단 스커트, 광도조절필름 혹은 미세한 금속 입자 등이 증착된 유리(22-6)등이 종합적으로 구성되어 있다.

프레임하우징을 고정하는 구축물이나 프레임하우징 자체는 궤도차량의 탑승객의 안전과 터널 내의 궤도차량의 진동과 풍압 등에 충분한 내성을 갖을 수 있도록 프레임하우징이 설계되어야 하며, 특히 프레임하우징의 미세조절볼트(22-7)와 이 미세조절볼트의 위치를 잡아주는 틀(22-7')은 그림 22-7'의 측면도에 표현하였다.

특히 미세조절 볼트 위치점인 22-7'은 프레임 지지레일 24-3의 레일 홈(24-3')에 일치되도록 설계한 것이다.

다섯 째, 프레임하우징에 필요로 한 부속장치는 화재예방을 위한 각 프레임별 누전차단기(22-15), 프레임하우징 내의 복잡한 전원선과 신호선을 안전하고 간략하게 처리하는 전원분배기(22-16) 및 전원로드, 방수처리 등이 꼭 필요하다.

그리고 각종 제어기와 센서의 케이블, 스위칭파워드라이브에 전달하는 신호처리 케이블 등은 광원의 지속시간이 너무 짧기(1/2,000내지 1/5,000초) 때문에 노이즈가 발생할 수 있는 변수를 차단하는 것을 고려해야 한다.

그림 22에서 통신선은 통신선닥트에 전원선은 전원선 닥트에 분리하여 상호간의 전자파 장애를 차단하고 외부의 전자파 장애를 방지하기 위해 전원선 자체를 2중 차단한다. 그리고 2중 차단된 통신선 및 전원선은 닥트에 내장하여 프레임하우징 및 닥트 각종 전선을 접지한다.

그리고 터널내의 여러 가지 기존의 신호체계나 전자기파의 장애를 받지도 주지도 않는 방법을 강구해야한다.

여섯 째, 궤도 열차는 승객의 안전한 수송이 최고의 목표인 만큼, 승무원의 안전운행을 위한 제반의 여건을 소프트웨어화하여 통합 제어기에 심어야 한다.

특히, 궤도차량 운전 승무원의 운전방해가 일어나지 않도록 승무원으로부터일정한 거리 이상의 프레임부터 시스템이 작동되도록 운영체체의 제어기에 프로그램화해야 한다.

그림 25는 이를 위한 광주사기, 광검출기 및 반사경과 광원이 작동되는 프레임간의 연관관계추정을 위해 그려놓은 그림이다.

그림에서 최초의 프레임 조광장치가 작동하는 프레임은 16 프레임으로 그림상으로는 운전석과 마주한 프레임인 4번 프레임부터 6m이상의 거리가 떨어진 16번 프레임부터 작동하기 시작한다. 따라서 운전방해는 구조적으로 발생하지 않도록 하였다.

혼합형운영체계도 이와 같이 승무원의 운전방해가 일어나지 않도록 프로그램화한다.

물론 궤도차량의 후부에서 승하차를 담당하는 승무원의 경우도 비슷한 방법이나 방향을 반대로 하여 차장으로부터 일정거리 프레임 이후부터는 작동하지 않도록 프로그램을 작성한다.

일곱 째, 프레임의 설치(그림 24)는 우선 본 발명의 기본형을 중심으로 설명한다.

프레임은 벽이나 터널 중앙 기둥 등 기타 터널의 구조물에 단단하게 고정되어 있어야하며 보수관리나 터널 공사 시 불편을 주지 않도록 해야 한다.

그리고 프레임이 전철의 방향쪽으로 돌출되는 길이는 될 수 있는 한 최소화 해야하며 이를 위해 프레임 내 광원 반사경의 꾸준한 개발이 필요하다.

본 발명에서는 기술적으로 벽으로부터 프레임하우징이 돌출 되는 전체의 길이가 7cm 이내로 가능하나 더욱 줄여야한다.

실사형 필름이나 빔 투사형 필름 공히 본 발명에서는

광원지속시간을 극히 짧게 할 수 있는 크세논(Xe)가스램프나 이에 준하는 광원을 사용해야하며 광원은 소비품이므로 수시로 교환하기에 편리한 프레임의 구조를 갖추어야하고 광원의 점검이나 기타 회로의 점검, 필름구동모터의 적절한 구동 및 정확한 필름의 위치선정을 위한 통합체계를 갖추어야한다.

여덟째, 화면부의 표현수단인 필름을 대신하여 LCD 혹은 FED(전계방사 디스플레이)를 채용할 수 있도록 설계하여 다양한 표현수단을 사용한다.

즉, 조광장치 및 광원 등과 외장부품은 그대로 활용하고 필름만을 교체하여 LCD로 사용할 경우 광도조절필름과 화면부 필름을 LCD로 교체하여 설치하고, LCD(= TFT LCD)에 연속동작의 동영상을 표현할 목적그림을 각각의 프레임별로 전송할 수 있도록 전송장치를 부착하면 가능하다.

이는 곧 LCD가 필름을 대신하여 채용되고, 나머지의 모든 동작 시스템은 동일하게 작동 가능한데, 이는 본 고안에서 궤도차량의 속도를 이용하여 1초간 궤도차량이 움직인 거리에 임계융합빈도에 다다르도록 확보된 그림의 수량을 설치하고, 이때 표현그림 1매의 t1을 1/(46±4)초 즉, (46±4)Hz로 작동시키기 때문에, 약 60 Hz(1/60초) 이상으로 전송하는 LCD를 채용하면 충분히 필름을 대신 할 수 있다.

또, FED를 채용할 경우, 본 고안에서 램프와 표현수단부가 교체되면 가능하고, 전송형식은 LCD의 방식과 동일하게 각각의 프레임별로 전송하는 방법을 채택한다.

다음은 본 발명의 효율적인 관리를 위한 프로그램에 대해서 설명한다.

4. 관리 프로그램

지하철 동영상 시스템을 1개 구간 설치할 시 거리와 운영체계에 따라 다르지만 5∼32 여개의 구간제어기와 각각의 구간제어기에 8∼42 개 정도의 속도센서 및 24∼110개의 동영상을 출력하는 조광장치가 부착되어 하나의 광고 시스템을 형성하고 있다.

본 시스템의 작동 시 여러 가지 예기치 못한 사건들 즉, 출력장치의 고장, 속도센서의 고장 등의 하드웨어문제가 발생할 수 있다.

따라서 적절한 시간마다 전체시스템의 상태를 점검하고 고장발생에 따른 적절한 대처를 하는 것이 필요하다. 이를 위해 중앙감시 및 유지 프로그램상의 통합제어기와 이에 부속되는 구간제어기에 일정한 시간마다, 혹은 관리자가 원하는 때에 임의의 신호를 보내어 각 구간제어기로부터 시스템의 상태에 대해서 보고 받으면, 관리자는 쉽게 전체 시스템의 상태를 알 수 있고, 또한 고장이 발생한 부분도 세세하게 알 수 있다.

관리 프로그램은 여러 환경을 사용할 수 있으며 윈도우환경하에서 개발할 경우를 예를 든다면 전체 프로그램의 팻킷은 다음과 같다.

첫 째, 통신포트 연결부분으로 컴퓨터의 COM1∼COM4 port를 이용하여 기본적으로 seral통신으로 될 수 있다.

둘 째, 통합제어기(중앙감시)의 통신라인이 효과적으로 setting되면 구간제어기와의 직렬통신이 가능하므로 관리 유지하는 작업이 가능하다.

여기에는 두 개의 윈도우를 통하여 작업이 이루어 질 수 있는데, 처음 뜨는 child 윈도우는 전체 구간제어기의 상태를 개괄적으로 알아보는 기능을 수행하고 일단 문제가 보고되는 구간제어기에 대해서는 해당되는 구체적인 구간제어기의 번호를 입력하여 개별적인 세부사항을 보고 받을 수 있게 된다.

셋 째, 파라미터 setting부분에서는 각 구간제어기의 필요한 변수들을 필요에 맞게 변환시켜주는 기능을 수행할 수 있으며, 열차구간마다 창문의 개수라던가 창문의 규격, 열차 자체의 객차수량 변화 등을 알 수 있다.

따라서 이러한 변화들을 쉽게 변환시켜 준다면 전체 시스템 하드웨어를 환경에 맞게 다시 구현할 필요 없이 변화된 환경에 대해 재 설정이 가능하다.

본 발명은 주행하는 궤도차량의 속도를 이용한 동영상을 구현하는 방법이다

따라서 운행중이 대중교통수단의 운전자 시야에 방해가 되지 않는 범위에서 주행중인 차량의 승객의 시야에 동영상을 구현 하게된다면 어떠한 환경에서도 본 발명을 시설운용할 수 있는데, 지하철 전동차가 주행하는 지하터널, 기차가 주행하는 지상의 방음벽, 궤도차량을 활용하는 놀이기구물 등 다양한 장소에 정보와 광고를 공급하는 장치로서 활용할 수 있는데, 이는 새로운 광고 매체로서 시장을 창출 하는 것이다.

또, 제어 시스템을 활용하여 기존의 영화나 텔레비전의 고정된 화면에서는시행하기 어려운 새로운 시각효과를 발전시킬수 있는데, 이는 궤도차량의 승객보다 조금 더 빠르거나 느리게 화면이 이동하는 효과를 내게 되면 주행하는 차량내의 승객에게는 새로운 이미지로 다가 올 수 있다.

또, 램프(광원)의 빛깔이나 점등방법 광도조절필름을 활용하는 새로운 기술도 축척도 기대된다.

즉, 새로운 시각영상기술(예술)이 발달할 것이다.

Claims (32)

1. 궤도차량이 진행하는 터널 내부의 일정공간에 다수개의 프레임장치를 연속적으로 설치하고, 각 프레임장치에 연속동작중의 하나의 정지그림이 각각 발생하여 차량 내부의 승객이 동영상을 인식하는 시스템의 구현에 있어서, 프레임장치와 속도/위치 측정시스템, 이를 운영하는 제어시스템으로 구성되고 프레임장치에 동영상이 구현되는 구현 조건은 궤도차량이 1초 동안 이동거리에 연속동작의 정지화면의 수(fn)가 46±4가 되고, 진행하는 궤도차량의 창문, 출입문 등의 일정한 위치에서만 동영상이 구현되도록 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
2. 제 1항에 있어서 동영상 구현조건을 만족하기위한 각 정지영상의 광원 지속시간 조건은 t1/t2 = n1과 L1/n1 = L2, t2 = L2/v = L2(t1/L1), (1/2000)초≤t2≤(1/5000)초의 범위를 만족하는 조광장치 회로시스템을 갖는 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
3. 제 1항에 있어서 프레임장치는 프레임을 장착하는 프레임 지지레일, 프레임의 풍압 및 진동을 흡수하는 스프링, 프레임의 위치를 조정하는 미세조절볼트와 광원을 작동하는 조광장치, 광원을 화면부에 고르게 분포시키고 임계융합빈도를 낮추는 광원반사경, 반사갓, 광원산란판, 광도조절필름 등과 작동된 광원이 타 프레임화면부에 영향을 주지 않도록 하는 광원차단스커트, 통합제어기의 명령에 의해 해당필름이 이송되고 이송된 필름을 확인하는 모타 제어기 및 필름구동장치, 필름말이축, 필름교체받침대, 필름교체 브라켓 등으로 구성된 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
4. 제 1항에 있어서 프레임의 화면부의 길이(L1)는 L1 = (t1/t2)L2인 관계와 궤도차량이 1초 동안 이동하는 거리에 프레임 화면부의 정지영상의 수(fn)가 {42≤fn ≤50}의 조건을 만족하는 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
5. 제 1항 또는 3항에 있어서, 구현되는 동영상에 플리커(껌벅임)현상을 방지하기 위해, 광원의 지속시간(t2)을 1/2000∼1/5000sec 사이에서 차량의 속도에 따라 제어하고, 프레임장치에 광원반사경과 반사갓, 광원산란판 및 광도조절필름의 부속장치를 설치하는 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
6. 제 1항에 있어서 속도/위치 측정시스템은 속도/위치 측정기와 속도제어기 (CPU)로 구성된 궤도차량 주행속도를 이용한 동영상 구현시스템.
7. 제 1항에 있어서 속도/위치 측정시스템은 0.06∼0.5초에 1회씩 궤도차량을 검지하여 궤도차량의 속도를 연산하는 궤도차량 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
8. 제 6항에 있어서 속도/위치측정기는 다수개의 센서로 구성되고, 다수 개로 구성된 단위센서간 간격은 1∼10m 정도의 범위에서 결정되는 궤도차량 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
9. 제 1항에 있어서 속도/위치 측정제어기는 궤도차량이 0.489km/h 이상의 속도변화가 발생하면 통합제어기로 신호를 보내 전 시스템이 일시 중단 되도록 하는 궤도차량 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
10. 제 6항에 있어서 속도/위치 측정기는 차량 바퀴축을 기준거리로 하여 궤도차량의 속도를 측정하는 궤도차량 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
11. 제 6항에 있어서 속도/위치 측정기는 복수개의 센서와 각 센서마다 대응되는 복수개의 반사판으로 구성되며, 센서는 프레임하우징의 표면 중 임의의 위치에 설치하고, 반사판은 차량의 외측 측면에 부착 형성되어 주행하는 차량의 속도 및 위치를 측정하도록 한 궤도차량의 속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
12. 제 11항에 있어서 속도/위치 측정기의 반사판은 괴도차량 객차당 3개의 반사판을 한 벌로 하여 각객차의 전과 후에 설치되고, 한 벌의 3개의 반사판중 첫 번째와 두 번째 반사판은 전동차속도를 측정함에 이용되고, 마지막 반사판은 차체외벽에 형성된 차량의 각 창문의 위치 및 창문간 거리의 기준점을 활용하는 제어시스템에 있어서 프로그램연산의 기준신호로 활용하는 차량주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
13. 제 6항에 있어서 속도/위치 측정기는 광 주사부와 검출부가 분리된 투과형 센서로 구성되고, 투과형 센서는 궤도차량 바퀴나 차량과 차량사이의 빈공간 또는 차량 지붕의 돌출된 부분을 센싱하도록 터널내벽에 일정한 거리마다 설치하여 주행차량의 속도 및 위치를 측정하도록 한 궤도차량의 속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
14. 제 6항에 있어서 속도/위치 측정기는 광주사 및 검출부가 일체화된 센서로 구성되고, 광주사 및 검출부가 일체화된 센서는 차량과 차량사이의 빈공간 또는 차량지붕의 돌출부분을 센싱하도록 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
15. 제 6에 있어서 속도제어기(CPU)는 궤도차량의 목적위치(창문, 출입문 등)와 프레임 화면부가 일치할 시점에 맞추어 각각의 프레임 화면부가 점등되도록 점등 스케쥴 작동을 제어하는 속도신호를 구간제어기에 보내는 궤도차량 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
16. 제 1항에 있어서 제어시스템은 통합제어기, 구간제어기, 분배기, 모터제어기 등으로 구성되어 운영되는 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
17. 제 1항 또는 제16항에 있어서, 제어시스템은

    구간제어기의 통제방식에따라 통제범위를 객차 1량의 길이로 하는 단구간제어시스템, 통제범위를 객차 2량의 길이로하는 장구간제어시스템으로 구분되어 운영되고, 각 운영체계는 공히 궤도차량의 창문이나 출입문 등 승객이 동영상을 인식하는 목적위치와 프레임 화면부의 중심이 일치할 때, 프레임하우징에 설치된 조광장치가 작동되도록 제어하는 통합운영체계와,

    조광장치가 내장된 프레임하우징마다 조광장치와 직접연결된 센서의 송수신부를 프레임하우징의 외부에 설치하여 센서의 반응에 의해 조광장치가 작동하여 영상을 구현하는 방식으로, 조광장치의 작동을 위한 센서의 반응은 전동차의 객차를 구성하는 창문 중 동영상을 구현하기 위한 목적창문에 센서광 및 각종 파장 등을 반사하는 반사판을 설치하여 반사판이 설치된 창문이 프레임하우징 마다 각각 설치된 센서와 반응하여 각각의 프레임하우징의 조광장치가 작동하도록 하는 분리운영체계로 구성됨을 특징으로 하는 동영상 구현 시스템
18. 제 16 항에 있어서 통합제어기는 제어시스템의 통합운영체계와 분리운영체계를 제어하는 것으로, 구간제어기의 연산프로그램 작동시 궤도차량 운행특성과 터널의 토목변수에 의한 궤도차량 주행특성에 관한 정보를 구간제어기에 제공하도록 구성되어 있으며, 시스템 전체의 관리 및 터널의 특징에 관한 정보를 데이터베이스화하는 궤도차량 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
19. 제 16항에 있어서 구간제어기는 궤도차량의 주행속도와 차량의 특징을 활용하여 창문 등 목적위치와 일치한 프레임 화면부가 점등되도록 각각의 프레임장치내의 조광장치에 신호를 명령하며, 연산 시 통합제어기의 저장 변수를 활용하여 정밀한 화면부가 발생되도록 차량주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
20. 제 3항 또는 제 18항에 있어서 통합제어기는 모타제어기의 필름이송과 이송된 필름의 확인, 광원램프의 작동 시 동작의 이상유무를 확인하기 위한 모타제어기의 센서와 광원의 빛을 감지하는 광센서를 통합제어기의 관리프로그램과 통신체결하여 관리하는 궤도차량 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
21. 제 2항 또는 제 3항에 있어서 조광장치는 광원지속시간을 (1/2000)초≤t2≤(1/5000)초의 범위에서 광원이 작동되도록 하기 위해 구동용신호를 인가하는 장치와 전원을 정류하는 정류장치 그리고 목적의 주파수로 광원이 작동되도록 하는 발진부와 스위칭부가 구비된 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
22. 제 3항에 있어서 프레임하우징 장치는 통신선과 전원선은 전자파의 차폐를 위해 프레임하우징 내에 통신선닥트와 전원선 닥트를 분리하여 설치한 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
23. 제 1항에 있어서 동영상 그림은 액정화면(TFT LCD), 혹은 전계방사화면(FED)으로 구현되는 궤도차량의 주행속도를 이용한 동영상 구현 시스템.
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