KR100483813B1

KR100483813B1 - 전동차의 자동열차운전시스템 및 이 시스템을 이용한자동열차운전 구현방법

Info

Publication number: KR100483813B1
Application number: KR10-2001-0084758A
Authority: KR
Inventors: 한성호
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2005-04-20
Also published as: KR20030054581A

Abstract

본 발명은 전동차의 자동열차운전시스템 및 이 시스템을 이용한 자동열차운전 구현방법에 관한 것으로,

본 발명에서는 종합제어장치내에서 자동열차운전기능을 포함시켜, 인터페이스의 간략화에 따른 시스템 신뢰도의 향상효과와 함께, 보다 정확한 자동열차운전기능 구현을 위해 추진제어장치의 속도정보를 이용하여 타코메타의 고장시 백업하는 기능을 수행할 수 있는 전동차의 자동열차운전시스템 및 이 시스템을 이용한 자동열차운전 구현방법을 제공한다.

Description

전동차의 자동열차운전시스템 및 이 시스템을 이용한 자동열차운전 구현방법{electric train A.T.O. system and it's materialization method}

본 발명은 전동차의 자동열차운전시스템 및 이 시스템을 이용한 자동열차운전 구현방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종합제어장치내에서 자동열차운전기능을 포함시켜, 인터페이스의 간략화에 따른 시스템 신뢰도의 향상효과와 함께, 보다 정확한 자동열차운전기능 구현을 위해 추진제어장치의 속도정보를 이용하여 타코메타의 고장시 백업하는 기능을 수행할 수 있는 전동차의 자동열차운전시스템 및 이 시스템을 이용한 자동열차운전 구현방법에 관한 것이다.

현행 전동차의 자동열차운전 기능은 자동열차운전장치에서 수행하며 열차제어를 위한 속도정보는 타코메타를 통해 입력받으며, 최종출력은 종합제어장치를 통해서 추진제어장치와 제동제어장치로 각각 보내진다.

이외에 여러가지 차상제어장치와 디지털 입·출력신호와 통신신호를 통하여 상호 연계되어 수행되는데, 그 일예가 도 1로 도시되어져 있다.

이에, 도 1은 종래 자동열차운전에 관계된 자동열차운전장치와 다른 차상제어장치에 있어, 각 장치간 인터페이스에 대한 설명도로서, 자동열차운전장치(2)는 종합제어장치(TCMS: Train Control and Monitoring System)(1), 자동열차제어장치(ATC: Automatic Train Control)(3), 정밀정지마커검지기(PSM: Precision Stop Marker)(4), 차상지상간통신장치(TWC: Train to Wayside Communication)(5), 타코메타(Tachometer)(6)와 연결되어 자동열차운전기능을 수행하며, 각 장치간 인터페이스는 통신 또는 디지털신호로 이루어져 있다.

특히, 자동열차운전장치의 가속도 제어 출력 값은 종합제어장치를 통하여 추진제어/제동제어(7)장치로 전달된다.

여기서, 자동열차운전장치는 전동차 자동/무인운전제어 기능을 수행하는 장치로서 차량의 목표속도에 맞게 가속도를 제어하는 방식으로 출력 값은 통신수단을 통해 종합제어장치에 전달된 후, 종합제어장치에서 추진제어 및 제동제어장치에 전달하여 최종 차량에 역행력과 제동력을 인가하는 방식을 사용한다.

하지만, 상기와 같은 기존의 자동열차운전방식은 자동열차운전장치를 신호보안장치에 포함시켜 구성함에 따라 복잡한 인터페이스를 사용하고 있어, 시스템구성의 복잡화에 따른 신뢰성 저하와 통신오류를 유발하는 문제점을 갖고 있다.

또한, 자동열차운전에 있어서 가장 중요한 속도정보수신을 타코메터에만 의존하고 있어 타코메터 고장시 자동운전이 불가능한 단점을 갖고 있다.

이에, 본 발명은 전술한 종래 자동열차운전방식이 갖는 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로,

본 발명의 목적은 종합제어장치내에서 자동열차운전기능을 포함시켜, 인터페이스의 간략화에 따른 시스템 신뢰도의 향상효과와 함께, 보다 정확한 자동열차운전기능 구현을 위해 추진제어장치의 속도정보를 이용하여 타코메타의 고장시 백업하는 기능을 수행하여 원활한 열차운행과 발생할 수 있는 대형열차사고를 미연에 방지 할 수 있는 전동차의 자동열차운전시스템 및 이 시스템을 이용한 자동열차운전 구현방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;추진제어장치로 최종출력값을 전달하는 종합제어장치(TCMS)와, 자동열차제어장치(ATC)와, 정밀정지마커검지기(PSM)와, 차상지상간통신장치(TWC)와, 타코메타(Tachometer)를 상호 연계시켜 자동열차운전을 수행하는 전동차의 자동열차운전시스템에 있어서,자동무인운전제어 기능을 수행하는 자동열차운전장치를 상기 종합제어장치(2)에 포함하여 상기 타코메타(6)로 부터 속도정보를 수신케하고,

상기 추진제어장치(1)로는 모터차량의 차축에 설치되는 펄스발전기(7)를 연결하여, 이 펄스발전기(7)를 통해 속도정보를 수신하여 상기 타코메타의 속도 정보와 비교한 후, 상기 타코 메타의 고장 여부를 판단하여 타코 메타 고장시 전동차를 펄스 발전기에 의해 수신되는 속도 정보에 의해 열차를 자동 운전하도록 구성됨을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 자동열차운전시스템을 통한 자동열차운전방법은,주행 중인 열차의 타코메타 펄스신호를 입력받아 열차주행거리를 계산하는 1단계와; 상기 단계에서 열차 주행거리를 계산한 후, 산출된 열차 주행거리에 의해 열차주행속도를 계산하는 2단계와;상기 단계에서 계산된 열차 주행 속도와 추진제어장치로 부터 수신된 속도정보를 비교하여 타코메타 고장여부를 판단하는 3단계와;상기 단계에서 타코메타의 정상이 판단되면 양 속도값이 허용오차 범위이내면 정확한 속도값을 반영하기 위해 계산된 주행 속도값을 보정하는 4단계와;상기 3단계에서 양 속도값이 허용 오차범위를 벗어날 경우 타코메타가 고장난 것으로 판단하고 추진제어장치의 속도정보를 이용하여 열차자동운전기능을 수행하는 단계를 통해 열차의 역 정밀정차가 이루어지는 전동차의 자동열차운전 구현방법을 구비하므로서 달성된다.

삭제

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전동차의 자동열차운전시스템의 전체 구성도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명의 자동열차운전시스템은 추진제어장치(10)로 최종출력값을 전달하는 종합제어장치((20)TCMS)와, 자동열차제어장치((30)ATC)와, 정밀정지마커검지기((40)PSM)와, 차상지상간통신장치((50)TWC)와, 타코메타((60)Tachometer)를 상호 연계시켜 자동열차운전을 수행할 수 있도록 구성되어 있다.상기 추진 제어 장치(10)는 모터 차량의 차축에 설치되는 펄스 발전기(70)로 부터 발생되어 출력되는 속도 정보를 수신하고, 이 수신된 속도 정보는 종합 제어 장치((20)TCMS)로 인가한다.상기 종합 제어 장치((20)TCMS)는 차량의 목표속도에 맞게 가속도를 제어하는 전동차 자동/무인운전제어 기능을 수행하여 최종 차량에 역행력과 제동력을 인가하는 도 1에 도시되어 있는 종래의 자동 열차 운전 장치((2)ATO)의 기능을 포함한 회로 구성으로 이루어져 있다.따라서, 상기에서 종합 제어 장치((20)TCMS) 내에 도 1에 도시되어 있는 자동 열차 운전 장치((2)ATO)의 회로 구성을 포함함에 따라 종래의 자동열차운전시스템의 각각의 장치별로 복잡하게 구비되어 있던 하나 또는 하나 이상의 인터페이스 회로(미도시)가 삭제됨으로서 자동열차운전시스템의 회로 구성이 간략하게 구성된다.즉, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래에는 종합 제어 장치((1)TCMS)와 자동 열차 운전 장치((2)ATO), 자동 열차 운전 장치((2)ATO)와 자동 열차 제어 장치((3)ATC), 자동 열차 운전 장치((2)ATO)와 정밀 정지 마커 검지기((4)PSM), 자동 열차 운전 장치((2)ATO)와 차상지상간 통신장치((5)TWC), 자동 열차 운전 장치((2)ATO)와 타코메타((6)Tachometer) 및 종합 제어 장치((1)TCMS)와 자동 열차 제어 장치((3)ATC), 종합 제어 장치((1)TCMS)와 차상지상간 통신장치((5)TWC)가 하나 또는 하나 이상의 인터페이스 회로(미도시)로 연결 구비되어 상호 장치들 간에 데이터 통신이 원할하게 이루어질 수 있도록 구비되어 있다.그러나, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에 따른 자동열차운전시스템은 종합 제어 장치((20)TCMS) 구성에 자동 열차 운전기능을 갖는 도 1에 도시되어 있는 종래의 자동 열차 운전 장치((2)ATO)가 포함되어 구성됨에 따라, 종래의 종합 제어 장치((1)TCMS)와 자동 열차 운전 장치((2)ATO), 자동 열차 운전 장치((2)ATO)와 자동 열차 제어 장치((3)ATC) 및 자동 열차 운전 장치((2)ATO)와 차상지상간 통신장치((5)TWC)를 연결하여 데이터 통신을 실행하는 인터페이스 회로(미도시)가 삭제되어 구성된다.이어서, 상기 자동 열차 운전기능을 갖는 종합제어장치((20)TCMS)는 타코메타(60)로 부터 차량의 주행 속도 정보를 인가 받는다.따라서, 상기 종합제어장치((20)TCMS)는 상기 추진 제어 장치(10)에서 인가되는 속도정보와 타코메타(60)에서 인가되는 속도 정보를 비교하여 열차의 속도를 보정하여 열차를 운행함과 더불어 타코메타(60)의 고장 여부를 판단하여, 상기 타코메타(60)의 고장이 발생됨이 판단되면, 상기 추진 제어장치(10)에서 인가되는 속도 정보를 이용하여 열차가 다음 역에 도착하기 위한 역 정밀 정차 기능을 수행하기 위한 제어신호를 자동 열차 제어장치((30)ATC)로 출력하여 열차운행이 정상적으로 이루어질 수 있도록 자동열차운전시스템이 구성되어 있다.

삭제

한편, 도 3은 상기의 자동열차운전시스템을 통해 구현되는 자동열차운전방법을 나타낸 순서도이다.

이에 도시된 바와같이 최초에 열차가 가동되고 자동운전모드 설정에 따른 열차자동운전이 시작되면,

도 2에 도시되어 있는 바와 같이 종합제어장치(20)는 타코메타(60)로 부터 입력되는 펄스신호(B1)를 이용하여 지금까지 열차의 주행거리를 수학식 1을 통해 계산(B2)하게 된다.(S1)

여기서 SP: 타코메타 펄스당 열차 이동거리[m]

WD: 차량의 휠 직경[m]

PN: 차륜 1 회전당 타코메타 펄스 갯수

N : 열차 출발후 타코메타로부터 입력된 누적 펄스 갯수

SN: N 펄스당 진행거리[m] 이다.

이에, 상기 수학식 1에서 계산된 거리 값과 동작프로세서의 주기 값을 샘플링 주기로 사용하여 현재 열차의 주행속도(B3)를 수학식 2를 통해 계산하는 단계(S2)를 거치게 된다.

여기서 V(n): 임의의 샘플링에서 계산된 열차속도[m/s]

S_N(n): 임의의 샘플링에서 계산된 열차주행거리[m]

T : 동작프로세서의 샘플링 주기[sec]이다.

상기의 수학식 2에서 계산된 열차의 속도값(예 : a1)과 추진제어장치(10)로부터 입력되는 차축 펄스제너레이터(70) 속도값(예 : a2)을 비교(B4)하여 타코메타(60)의 고장 여부를 판단한다(S3).상기에서 타코메타(60)의 고장여부를 판단하는 방법은 현재 열차의 속도값(a1) - 차축 펄스 제너레이터(70)에서 검출되어 추진 제어장치(10)로부터 입력되는 속도값(a2)의 차가 허용오차 범위 내에 포함되는가를 판단한다.즉, 상기 현재 열차의 속도값(a1)에서 추진 제어장치(10)로부터 입력되는 속도값(a2)의 차가 허용오차 범위내에 포함됨이 판단되면, 종합제어장치(20)는 타코메타(60)가 정상적으로 작동하는 것으로 판단하여, 차량의 정확한 주행 차속을 반영하기 위하여 계산된 속도 값(a1)을 보정(B7)한 다음, 자동열차운전 제어(B8)를 수행하기 위한 제어신호를 자동 열차 제어 장치(30)로 출력하여 정상적인 자동 운전을 수행한다.(S4) 이후, 열차가 다음 역에 도착하기 위하여 역 정밀정차 기능을 수행(B10)하고 자동운전을 마치게 된다.

삭제

하지만, 상기에서 상기 현재 열차의 속도값(a1)에서 추진 제어장치(10)로부터 입력되는 속도값(a2)의 차가 허용오차 범위를 벗어나는 것으로 판단되면, 종합제어장치(20)는 타코메타(60)의 입력부가 고장난 것으로 판단하여, 추진제어장치(10)로 부터 입력되는 열차속도(a2)를 보정한 후, 상기 보정된 값을 이용하여 자동열차운전기능을 수행(B9)한다.(S4')

이후, 열차가 다음 역에 도착하기 위하여 역 정밀정차 기능을 수행(B10)하고 자동운전을 마치게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 전동차의 자동열차운전시스템 및 이 시스템을 이용한 자동열차운전 구현방법은 기존과 같이 자동열차운전장치를 별도의 장치로서 분류하여 복잡한 인터페이스 구성으로 자동운전을 행하였던 자동열차운전시스템의 문제점을 해결하고자 자동열차운전기능을 종합제어장치에 포함시켜, 인터페이스의 단순화를 기할 수 있어 시스템 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점을 갖게 되며,

특히, 추진제어장치를 통해 수신되는 펄스제너레이터 속도정보를 이용하여 속도의 보정 및 백업을 가능토록하므로서, 기존과 같이 타코메타를 통한 속도 값으로만 제어를 수행하므로서 타코메타 고장시 자동운전제어가 불가능한 단점을 해결하여 원활한 열차운행과 발생할 수 있는 대형열차사고를 미연에 방지 할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

도 1은 종래 자동열차운전에 관계된 자동열차운전장치와 각종 차상 제어장치에 있어, 각 장치간의 인터페이스에 대한 전체 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 전동차의 자동열차운전시스템의 전체 구성도.

도 3은 상기의 자동열차운전시스템을 통해 구현되는 자동열차운전방법을 나타낸 순서도.

<도면주요부위에 대한 부호의 설명>

1 : 추진제어장치 2 : 종합제어장치

3 : 자동열차제어장치 4 : 정밀정지마커검지기

5 : 차상지상간통신장치 6 : 타코메타

7 : 펄스발전기

S1~S4,S4' : 1~4,4'단계

Claims

추진제어장치로 최종출력값을 전달하는 종합제어장치와, 자동열차제어장치와, 정밀정지마커검지기와, 차상지상간통신장치와, 타코메타를 상호 연계시켜 자동열차운전을 수행하는 전동차의 자동열차운전시스템에 있어서,

상기 종합제어장치는 자동열차운전기능을 포함하고, 상기 타코메타로 부터 수신되는 속도정보와 추진 제어 장치로부터 인가되는 펄스 속도 정보를 상호 비교하여 상기 타코 메타의 고장 여부를 판단하고, 상기 타코 메타 고장시 전동차를 추진 제어 장치에서 인가되는 펄스 신호에 의해 열차를 자동 운전 제어하도록 구성됨을 특징으로 하는 전동차의 자동열차운전시스템.
주행 중인 열차의 타코메타 펄스신호를 입력받아 열차주행거리를 계산하는 1단계(S1)와;

상기 단계에서 열차 주행거리를 계산한 후, 산출된 열차 주행거리에 의해 열차주행속도를 계산하는 2단계(S2)와;

상기 단계에서 계산된 열차 주행 속도와 추진제어장치로 부터 수신된 속도정보를 비교하여 타코메타 고장여부를 판단하는 3단계(S3)와;

상기 단계에서 타코메타의 정상이 판단되면 양 속도값이 허용오차 범위이내면 정확한 속도값을 반영하기 위해 계산된 주행 속도값을 보정하는 4단계(S4)와;

상기 3단계에서 양 속도값이 허용 오차범위를 벗어날 경우 타코메타가 고장난 것으로 판단하고 추진제어장치의 속도정보를 이용하여 열차자동운전기능을 수행하는 단계(S4')를 통해 열차의 역 정밀정차가 이루어지는 전동차의 자동열차운전 구현방법.
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