KR100451368B1 - Information exchange system for train using wireless lan method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광대역 무선 LAN을 이용한 열차 상호간 제어정보를 직접적으로 교환하기 위한 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템에 관한 것으로, 선로를 따라 설치되어 분산시스템에 접근을 가능하게 해주는 객체로써, 하나의 셀 영역 내에서 각 노드간 또는, 각 셀간의 데이터 프레임을 연계하는 기능을 제공하는 AP(Access Point) 제어부와; 차상의 주 컴퓨터부에 무선랜 접속어댑터가 장착되어져, 상기 AP 제어부를 이용 데이터를 송수신하며, 기억장치에 저장된 정보를 적절히 처리하여, 안정된 속도제어 명령을 속도제어부에 내리고 이를 운전자가 쉽게 모니터링 할 수 있도록 하는 모니터 장치를 구비한 차상장치로 구성함으로써 달성 가능하며, CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 전송방법 및 광역확산방법을 이용함으로써, 무선통신 임에도 효율적인 밴드폭을 유지하고 전파간섭에 강하며, 신뢰도 및 보안성이 우수하여 안정된 열차운행이 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a train-to-train information exchange system using a wireless LAN method for directly exchanging control information between trains using a broadband wireless LAN. The object is installed along a track to enable access to a distributed system. An access point (AP) control unit for providing a function of associating data frames between nodes or cells in a cell area; A wireless LAN connection adapter is installed in the main computer unit of the vehicle, and the AP control unit transmits and receives data, processes the information stored in the storage device appropriately, and gives a stable speed control command to the speed control unit so that the driver can easily monitor it. It is possible to achieve this by constructing a vehicle-mounted device equipped with a monitor device to make it possible, and by using CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) transmission method and wide area diffusion method, it is possible to maintain efficient bandwidth and prevent interference Strong, reliable and excellent security has the effect of stable train operation.
Description
본 발명은 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템에 관한 것으로, 특히 광대역 무선 LAN을 이용한 열차 상호간 제어정보를 직접적으로 교환하기 위한 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an information exchange system between trains using a wireless LAN system, and more particularly, to an information exchange system using a wireless LAN system for directly exchanging control information between trains using a broadband wireless LAN.
도1은 종래의 궤도회로를 이용한 중앙집중 열차제어장치의 구성도로서, 선로를 이용한 궤도회로에 정보를 송수신하는 궤도회로 송수신장치(2)와, 열차의 제한속도 범위를 표시하는 신호기(9)와, 불연속 정보전송을 위한 지상자(1)와, 상기 궤도회로(8)를 통해서 열차정보, 열차위치, 그리고 속도정보 등을 전송하는 지상장치(4)와, 상기 지상장치(4)로부터의 신호를 중앙집중제어장치(5)를 통해 궤도회로(8)로 보내고, 이를 차상의 연속 불연속 안테나를 통해 획득하여 열차를 제어하는 차상장치(6)로 구성된다.1 is a configuration diagram of a centralized train control apparatus using a conventional track circuit, a track circuit transceiver 2 for transmitting and receiving information to and from a track circuit using a track, and a signal 9 for displaying a speed limit range of a train. And a grounder (1) for discontinuous transmission of information, a ground device (4) for transmitting train information, train position, speed information, etc. through the track circuit (8), and from the ground device (4). It consists of an onboard device (6) which sends a signal to the track circuit (8) through the centralized control device (5), and acquires it through the continuous discontinuous antenna of the onboard vehicle to control the train.
여기서, 상기 궤도회로 송수신장치(2)는 선로를 전기적으로 절단하고, 각각의 경계부분에 정보 송수신을 위한 장치를 매설하여 궤도회로(8)를 만든 후, 상기 궤도회로에 교번하는 네 가지 서로 다른 주파수를 미리 할당한 다음, 여기에 열차정보를 실어 송수신하는 장치이다.Here, the track circuit transceiver 2 electrically cuts the track, embeds a device for transmitting and receiving information at each boundary, and makes the track circuit 8, and then alternates the track circuit with four different ones. After allocating the frequency in advance, it is a device that transmits and receives train information.
또한, 상기 지상장치(4)는 상기 기술한 궤도회로 송수신장치(2)와 지상자 제어장치(3)를 이용해 열차운행에 있어서 가장 핵심적인 정보인 열차속도 및 거리 정보를 중앙집중제어장치(5)의 제어아래 차상장치(6)에 전달하는 장치이다.In addition, the ground apparatus 4 uses the track circuit transceiver 2 and the terrestrial controller 3 described above to provide the centralized control apparatus 5 for the train speed and distance information which is the most essential information in the train operation. It is a device that delivers to the on-vehicle device 6 under the control.
그리고, 상기 차상장치(6)는 지상장치(4)로부터의 열차제어정보를 차상 연속 불연속 안테나를 통해 수신하며 차상 송수신기를 통해 차상컴퓨터에 전달하고, 상기 차상컴퓨터로부터 처리되어 나온 속도제어정보는 속도제어부로 전달되어 가감속 운행이 이뤄지는데, 이 모든 동작은 차상제어부에서 제어한다.Then, the on-vehicle device 6 receives train control information from the ground apparatus 4 through the on-vehicle continuous discontinuous antenna and transmits the on-vehicle computer to the on-vehicle transceiver, and the speed control information processed from the on-vehicle computer is speed. The acceleration and deceleration operation is transmitted to the controller, and all of these operations are controlled by the onboard controller.
상기와 같이 종래의 기술은 선로를 회로로 사용하여 각 열차의 위치 및 거리, 속도 정보를 전송하고, 이 정보를 통해 차상장치의 열차속도제어에 사용되었다.As described above, the conventional technology transmits the position, distance, and speed information of each train by using a line as a circuit, and has been used to control the speed of the on-vehicle device through this information.
상기와 같이, 종래 기술에 있어서 궤도회로는 가장 중요한 설비가 된다.As described above, the track circuit is the most important equipment in the prior art.
따라서, 기상의 영향이나 외부노출장치라는 점에서 궤도회로의 설치 및 유지보수비는 상당할 뿐만 아니라, 설비의 확장 또는 유동시에 커다란 어려움이 따른다.Therefore, the installation and maintenance costs of the track circuit are significant in terms of weather effects or external exposure devices, and there is a great difficulty in expanding or flowing the equipment.
또한, 기존의 열차가 고속구간을 운행해야 하는 경우, 상이한 두 시스템간의 연계를 위한 조작이 뒤따라야만 하고, 또 유동적으로 움직이는 폐색구간(이론적으로 열차 한편 이상이 동시에 존재할 수 없는 구간)에 신속하게 대응할 수 없는 문제점이 있다.In addition, when an existing train needs to operate a high-speed section, the operation for linkage between two different systems must be followed, and it can quickly respond to a fluid moving occlusion section (theoretically, a section in which more than one train cannot exist at the same time). There is no problem.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 광대역 무선 LAN을 이용한 열차 상호간 제어정보를 직접적으로 교환하기 위한 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an information exchange system using a wireless LAN system for directly exchanging control information between trains using a broadband wireless LAN. have.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선로를 따라 설치되어 분산시스템에 접근을 가능하게 해주는 객체로써, 하나의 셀 영역 내에서 각 노드간 또는, 각 셀간의 데이터 프레임을 연계하는 기능을 제공하는 AP(Access Point) 제어부와;The present invention for achieving the above object, as an object that is installed along the line to enable access to the distributed system, providing a function of associating data frames between each node or each cell in a cell area. An access point controller;
차상의 주 컴퓨터부에 무선랜 접속어댑터가 장착되어져, 상기 AP 제어부를 이용 데이터를 송수신하며, 기억장치에 저장된 정보를 적절히 처리하여, 안정된 속도제어 명령을 속도제어부에 내리고 이를 운전자가 쉽게 모니터링 할 수 있도록 하는 모니터 장치를 구비한 차상장치로 구성된 것을 특징으로 한다.A wireless LAN connection adapter is installed in the main computer unit of the vehicle, and the AP control unit transmits and receives data, processes the information stored in the storage device appropriately, and gives a stable speed control command to the speed control unit so that the driver can easily monitor it. Characterized in that the vehicle is equipped with a monitor device having a monitor device.
도 1은 종래의 궤도회로를 이용한 중앙집중 열차제어장치의 구성도.1 is a block diagram of a centralized train control apparatus using a conventional track circuit.
도 2는 본 발명에 따른 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템의 구성도.2 is a block diagram of an information exchange system between trains using a wireless LAN method according to the present invention.
도 3은 상기 도2에서 본 발명에 따른 차상장치의 상세한 구성을 보인 블록도.Figure 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the on-vehicle device according to the present invention in FIG.
도 4는 상기 도3의 차상장치에서 송수신되는 열차정보데이터프레임의 포맷 구성을 보인 예시도.4 is an exemplary view showing a format configuration of a train information data frame transmitted and received in the onboard device of FIG.
도 5는 본 발명에 따른 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템의 또 다른 실시예의 구성도.Figure 5 is a block diagram of another embodiment of an information exchange system between trains using a wireless LAN method according to the present invention.
도 6은 상기 도5에서 본 발명에 따른 차상장치의 상세한 구성을 보인 블록도.Figure 6 is a block diagram showing a detailed configuration of the on-vehicle device according to the present invention in FIG.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
100 ~ 120 : AP 제어부 200 ~ 280 : 차상장치100 ~ 120: AP control unit 200 ~ 280: Onboard device
2x1 : 주컴퓨터 2x2 : 기억장치2x1: Main computer 2x2: Memory
2x3 : 속도제어부 2x4 : 무선랜 접속 어댑터2x3: speed controller 2x4: wireless LAN connection adapter
2x5 : 모니터 장치 2x6 : 허브2x5: monitor unit 2x6: hub
2x7 : TCN 2x8 : 차상 AP 제어부2x7: TCN 2x8: Onboard AP Control Unit
본 발명은 무선랜 방법을 이용하여 열차간 정보교환을 통해 신뢰도가 높고, 설치 및 유지보수가 편리하고, 신속한 제어처리가 가능하며, 열차간 직접적인 통신이 가능해짐으로써, 열차간 최적, 고밀도의 운전 시격으로 열차운행의 고효율성을 얻게 되고 고속열차 뿐만 아니라, 기존의 열차도 시스템의 변동없이 자연스럽게 연계되어 운행될 수 있는, 복합식 열차운행 시스템이면서 유동적으로 움직이는 폐색구간에 빠르고 쉽게 적응할 수 있는 새로운 열차 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides high reliability, easy installation and maintenance, fast control processing, and direct communication between trains through the exchange of information between trains using a wireless LAN method. A new train control method that can be quickly and easily adapted to a fluid moving occlusion section, which is a complex train operation system in which a high-speed train can be obtained at high speeds and not only high-speed trains but also existing trains can be operated in unison without changing the system. The purpose is to provide.
본 발명은 도달되는 거리나 성능 그리고 보안성 등을 고려하여 ISM(Industrial Scientific Medical) 밴드에서 CSMA/CD 및 광대역 확산기술을 이용하는 공개된 무선랜 방식을 열차제어 시스템에 응용하는 방법이다.The present invention is a method of applying the disclosed wireless LAN method using CSMA / CD and wideband spreading technology in the Industrial Scientific Medical (ISM) band in consideration of the distance, performance and security, etc. to be reached in a train control system.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명에 따른 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 선로를 따라 설치되어 분산시스템에 접근을 가능하게 해주는 객체로써, 크게는 하나의 셀(3x0 : 300, 310, 320) 내에서 각 노드간 또는 각 셀간의 데이터 프레임을 연계하는 기능을 제공하는 AP(Access Point)와; 차상의 주 컴퓨터부(2x1)에 무선랜 접속어댑터(2x4)가 장착되어져 상기 AP 제어부(1x0)를 이용 데이터를 송수신하며, 기억장치(2x2)에 저장된 정보를 적절하게 처리한 다음, 안정된 속도제어 명령을 속도제어부(2x3)에 내리고 이를 운전자가 쉽게 모니터링 할 수 있도록 하는 모니터 장치(2x5)를 구비한 차상장치(2x0 : 200 ~ 280)로 구성된다.2 is a configuration diagram of a train-to-train information exchange system using a wireless LAN method according to the present invention. As shown in FIG. 2, an object is installed along a line to allow access to a distributed system. An access point (AP) that provides a function of associating data frames between each node or each cell within 300, 310, and 320; A wireless LAN connection adapter (2x4) is installed in the on-board main computer unit (2x1), transmits and receives data using the AP control unit (1x0), processes the information stored in the storage device (2x2), and then stabilizes the speed. It is composed of an on-vehicle device (2x0: 200 to 280) having a monitor device (2x5) for giving a command to the speed controller (2x3) and allowing the driver to easily monitor it.
상기 차상장치(2x0 : 200 ~ 280)의 구성은 도3에 상세히 도시되어 있으며, 상기 열차 내 차상장치(2x0)는 각각 자신들의 속도 및 열차정보데이터프레임을 도4에 도시된 바와 같은 포맷에 의해 구성한다.The configuration of the on-vehicle devices 2x0: 200 to 280 is shown in detail in FIG. 3, and the on-vehicle in-vehicle devices 2x0 respectively have their speed and train information data frames in a format as shown in FIG. Configure.
그 구성을 살펴보면, 하드웨어를 동기시키기 위한 프리앰블과, 프레임의 시작을 알리는 SOF와, 송/수신지의 주소를 나타내는 Destination 및 Source Address와, 상위 프로토콜의 종류를 식별하기 위한 Type과, 프레임 오류를 검사하기 위한 FCS로 이루어져 있다.In the configuration, the preamble for synchronizing the hardware, the SOF indicating the start of the frame, the Destination and Source Address indicating the address of the transmitting / receiving address, the Type for identifying the type of the upper protocol, and the frame error are checked. It consists of an FCS.
이와 같이 구성된 정보데이터 프레임은 열차 내 무선랜 접속어댑터(2x4)를 통해 AP 제어부(1x0 : 100, 110, 120)에 전달되고, 이는 다시 또 다른 차상장치(2x0)의 무선랜 어댑터(2x4)로 전송되어지는 방법이다.The information data frame configured as described above is transmitted to the AP controller (1x0: 100, 110, 120) through the wireless LAN access adapter (2x4) in the train, which is in turn transferred to the wireless LAN adapter (2x4) of another onboard device (2x0). This is how it is sent.
예를 들어, 상기 도2의 AP 제어부(100)에 의해 제어되는 열차들(200, 210, 220)에 대해 설명하면, 열차(200)의 정보데이터 프레임은 무선랜 어댑터(204)를 통해 AP 제어부(100)에 송신되고, 상기 AP 제어부(100)을 통해 열차(210) 및 열차(220)의 무선랜 접속어댑터(214, 224)에 의해 각각 수신되어진다.For example, the trains 200, 210, and 220 controlled by the AP controller 100 of FIG. 2 will be described. The information data frame of the train 200 is controlled by the AP controller through the WLAN adapter 204. And is transmitted by the wireless LAN connection adapters 214 and 224 of the train 210 and the train 220 through the AP control unit 100, respectively.
또한, 상기 각 열차(210)와 열차(220)도 자신들의 정보데이터 프레임을 AP 제어부(100)를 통해 열차(200)에 전송하게 된다.In addition, the trains 210 and 220 also transmit their information data frames to the train 200 through the AP control unit 100.
이들은 각 차상장치의 주컴퓨터(2x1)에 전달 되어지고, 이는 기억장치(2x2)와 함께 다른 열차들과 속도를 비교하여 각 열차의 적절한 운행 속도 정보를 산출한 다음, 속도제어부(2x3)와 모니터장치(2x5)에 보내 열차상호간 안정된 속도로 제어를 하게 되고, 이를 모니터 장치(2x5)에 현시하게 된다.These are transmitted to the main computer (2x1) of each onboard device, which compares the speeds with other trains together with the memory (2x2) to calculate the appropriate driving speed information of each train, and then the speed controller (2x3) and the monitor. It is sent to the device (2x5) to control at a stable speed between trains mutually, it is manifested in the monitor device (2x5).
이처럼 AP 제어부(100)의 데이터 전송도달거리 이내의 운행중인 무선랜 접속 어댑터장치(204, 214, 224)를 탑재한 열차들(200, 210, 220)은 상호간의 자유로운 열차정보 데이터프레임 교환이 이뤄짐으로써, 신속하고도 안정된 열차속도제어를 할 수 있게 되었다.As such, trains 200, 210, and 220 equipped with the wireless LAN connection adapter devices 204, 214, and 224 in operation within the data transmission range of the AP controller 100 are freely exchanged with each other. As a result, the train speed control can be made quickly and stably.
이웃하는 AP 제어부(110)를 통해 제어되는 열차들(230, 240, 250)도 위와 같은 방법으로 열차제어가 이루어진다.Trains 230, 240, and 250 controlled by the neighboring AP controller 110 are also trained in the same manner as described above.
이때, AP 제어부(100, 110) 사이의 데이터 로밍(Roaming)에 의해서, AP 제어부(100)의 전송범위안의 열차(200)의 데이터프레임은 AP 제어부(110)의 전송범위 안의 열차들(230, 240, 250)과의 정보교환이 자유롭게 이어지게 되어, 신속하고, 안정된 열차제어를 할 수 있게 된다.At this time, by roaming data between the AP controllers 100 and 110, the data frames of the trains 200 within the transmission range of the AP controller 100 are trains 230, within the transmission range of the AP controller 110. The exchange of information with 240, 250 is freely performed, thereby enabling fast and stable train control.
그러므로, 같은 전송특성을 갖는 AP 제어부를 도달거리가 중첩되도록 선로주변을 따라 연속하여 설치하고, 열차 내 무선통신을 위한 무선랜 접속어댑터 장비를갖춘다면, 열차 상호간 신속하고 자유로운 정보교환이 가능하게 된다.Therefore, if the AP control unit having the same transmission characteristics is continuously installed along the tracks so that the reach overlaps, and equipped with a wireless LAN connection adapter for wireless communication in the train, it is possible to quickly and freely exchange information between trains. .
이로써, 최적의 운전 시격을 갖는 높은 효율성을 지닌 열차운행시스템이 될 뿐만 아니라, 한 구역 이내에 적어도 한 대 이상의 열차가 위치할 수 없는 폐색구간이 운행의 효율을 높이기 위해서는 유동적으로 움직여야 하는데, 이때 쉽고 빠르게 폐색구간을 이동시킬 수가 있게 된다.This not only becomes a highly efficient train operation system with an optimal driving speed, but also a closed section in which at least one train cannot be located within a zone must move fluidly to increase the efficiency of operation. The occlusion section can be moved.
또한, 열차의 종류에 상관없이 위와 같은 장비만을 갖춘 시스템이라면 고속 및 기존구간을 자유롭게 운행할 수 있는 복합적인 열차운행 시스템을 이루는 새로운 열차제어 방법이다.In addition, regardless of the type of train, if the system equipped with only the above equipment is a new train control method to form a complex train operation system that can operate freely high speed and existing section.
본 발명의 또 다른 실시예로는 도2의 상기 시스템의 전체 구성중, 도3의 차상장치에서 도5 및 도6과 같이 각 열차의 차상장치의 주컴퓨터부(2x1)와 열차 안의 기존의 유선랜인 TCN(2x7)의 연계를 위한 허브(2x6)와, 각 호간 승객들의 휴대용 피씨(4x0) 등에 장착되어진 무선랜 접속어댑터와의 정보전송 연계를 위한 차상 AP 제어부(2x8)를 더 추가하여 구성할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the on-vehicle device of FIG. 3, the main computer unit (2x1) of the on-vehicle device of each train and the existing wired LAN in the train of the on-vehicle device of FIG. It is configured by adding a 2x6 hub for the connection of the TCN (2x7) and the next-generation AP control unit (2x8) for the information transmission linkage with the wireless LAN connection adapter mounted on the portable PC (4x0) of each call between passengers. Can be.
여기서, 상기 도5는 본 발명에 따른 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템의 또 다른 실시예의 구성도이다.5 is a configuration diagram of another embodiment of an information exchange system between trains using a wireless LAN method according to the present invention.
상기, 차상 AP 제어부(2x8)와 승객들의 휴대용 피씨의 무선랜 접속어댑터의 정보교환은, 상기 기술한 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템과 동일하다.The information exchange between the onboard AP controller 2x8 and the wireless PC connection adapter of the portable PCs of the passengers is the same as the information exchange system between trains using the wireless LAN method described above.
상기와 같은 방법으로 열차 안의 승객들은 한편의 열차내의 다른 승객들과의 LAN 시스템 구축 뿐만 아니라, 자유롭게 인터넷 등을 사용할 수가 있다.In this way, passengers in a train can freely use the Internet, as well as establish a LAN system with other passengers in one train.
기존의 상기 시스템에서 설명한 것처럼 각 AP 제어부 간의 열차정보 데이터프레임의 연계는 데이터로밍(Roaming)에 의해 이루어진다.As described in the above-mentioned system, the association of train information data frames between each AP controller is performed by data roaming.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 무선랜 방식을 이용한 열차간 정보교환 시스템은, CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 전송방법 및 광역확산방법을 이용함으로써 무선통신 임에도 효율적인 밴드폭을 유지하고 전파간섭에 강하며, 신뢰도 및 보안성이 우수하여 안정된 열차운행이 가능한 효과가 있다.As described above, the train-to-train information exchange system using the wireless LAN method of the present invention maintains an effective bandwidth and propagates through wireless communication by using a carrier sense multiple access with collision detection (CSMA / CD) transmission method and a wide area spread method. Resistant to interference, reliable and secure, there is an effect capable of stable train operation.
또한, 본 발명은 앞 뒤 열차간의 자유로운 정보교환이 이루어짐으로써, 운전 시격을 최적의 간격으로 줄일 수가 있으며, 또한 기상의 영향 등에 덜 민감하여 시스템 설치 및 유지보수 비용면에 있어서 전체적인 코스트가 적게 드는 효과가 있다.In addition, the present invention can freely exchange information between the front and rear trains, can reduce the driving interval at the optimum interval, and also less sensitive to the effects of weather, lowering the overall cost in terms of system installation and maintenance costs There is.
또한, 본 발명은 선로가 증축되거나, 구간이 변경되는 레이아웃의 유동에 대해 시스템을 재구성할 필요가 없기 때문에, 시스템이 다른 열차시스템 사이의 레이아웃적인 변화 없이도 자연스럽게 운행을 연계할 수 있는 복합식 열차운행 시스템일 뿐만 아니라, 유동적으로 움직이는 폐색구간에 쉽게 적응할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention does not need to reconfigure the system for the flow of the layout is changed or the section is changed, the complex train operation system that the system can link the operation naturally without layout changes between different train systems In addition, there is an effect that can be easily adapted to the moving section occluded.
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