KR100733598B1 - 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한열차자동제어시스템용 무선통신장치 - Google Patents

Abstract

본원발명은 이동폐색방식에 의한 열차제어를 위해 지상장치와 차상장치간의 통신을 원활히 하기 위한 무선주파수(RF: Radio Frequency) 통신시스템에 관한 것으로서,

본원발명은 지상무선통신장치(32)를 각 역에 설치되어 있는 역제어장치(31)와 연결하고, 각 역에 설치된 역제어장치(31)는 링백본 망(39)으로 통합하여 연결한 후 이를 종합사령실(30)과 연결되도록 하는 한편,

열차에는 차상무선통신장치(33)를 설치하고, 이를 차상장치(34)와 연결한 다음,

상기 지상무선통신장치(32)와 상기 차상무선통신장치(33)를 매개로 무선통신방식에 의해 선로 상을 운행하는 모든 열차의 위치를 추적하면서 열차의 운행을 제어할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

또한 본원발명은 상기와 같은 제어방식에 의해 폐색구간의 길이 및 열차간의 간격에 대한 하드웨어적인 제한이 없이 오직 열차의 속도에 대한 제동거리만 확보되면 열차간의 간격을 최소로 줄일 수가 있도록 함으로서 열차의 운전시격을 최소화하여 열차의 운행 밀도를 최대로 높이는 한편, 열차운행 조정(Traffic Regulation)의 향상을 도모하여 열차의 운행속도를 향상시킬 수 있도록 함을 특징으로 한다.

또 본원발명은 상기 이동폐색방식 신호시스템 구현을 위한 기반이 되는 무선통신장치를 이용하여 차상장치(34)와 지상장치(종합사령실, 역제어장치 등)간에 연속적인 양방향 통신을 제공함으로써, 역제어장치(31)로부터 열차의 이동권한을 수신한 차상장치(34)가 이를 이용하여 열차의 위치를 결정하고 이동방향, 운행속도를 제어하며, 또한 차량상태 등에 관한 정보(데이터)를 무선통신장치를 통해 종합사령실(30)로 전달할 수 있도록 하여 원격으로 열차의 제어가 가능하게 함을 특징으로 한다.

이동폐색방식, 차상무선통신장치, 열차제어, 지상무선통신장치, 역제어장치, 링백본 망, 위치추적, 제동거리, 운전시격, 운행정보

Description

주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치 {Radio Communication System by Frequency Hopping Spectrum Spread for ATC}

도 1은 본원발명의 일실시예에 따른 RF무선통신을 이용한 열차자동제어시스템의 구성도

도 2는 본원발명에 따른 지상무선통신장치를 설명하기 위한 구성도

도 3은 본원발명에 따른 차상무선통신장치를 설명하기 위한 구성도

도 4는 본원발명에 따른 지상무선통신장치와 차상무선통신장치간의 초기통신접속방법을 설명하기 위한 흐름도

도 5는 본원발명에 따른 열차이동시 지상무선통신장치와 차상무선통신장치간 통신접속방법을 설명하기 위한 흐름도

도 6은 본원발명에 따른 RF무선통신을 이용한 통신기반열차제어(CBTC: Communication Based Train Control) 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

30: 종합사령실 31: 역제어장치

32: 지상무선통신장치 33: 차상무선통신장치

34: 차상장치 35: 위치정보센서

36: 정위치정차검지기센서 37: 위치정보기

38: 정위치정차검지기 39: 환형(Ring)방식의 광백본 네트워크설비

40: 가속도계 41:회전속도계

본원발명은 열차 자동 제어를 위해 이동성과 확장성을 갖춘 무선랜(Wireless Local Area Network : WLAN) 통신을 이용하여 열차제어에 필요한 데이터를 전달하는 통신기반열차제어시스템(Communication Based Train Control System : 이하 CBTC System)에 사용하는 무선통신장치 및 그 무선통신장치의 운용시스템에 관한 것이다.

19세기 초 열차가 운행되기 시작한 이후부터 열차를 안전하고 효용성 있게 운영하기 위한 여러 가지 기술들이 꾸준히 개발되어 실용화되어 왔다. 열차의 운행빈도가 비교적 적었던 초창기에는 열차제어에 있어서 안전운행만이 가장 중요시 되었을 뿐 열차의 운행빈도나 속도는 그다지 중요시 되지 않았다. 그러나 교통의 발달과 함께 열차의 수송분담률이 점차 커지면서 열차의 운행 빈도도 아울러 높아지게 되었다. 이에 따라 한정된 선로 용량에서 열차를 고속·고밀도로 운행할 필요성이 점차 증대되었으며, 이를 위해 새롭게 개발된 열차제어기술이 궤도회로를 이용 한 고정폐색 신호방식이다. 상기 신호방식이 열차제어기술에 도입되면서 열차의 제어기술은 비약적인 발전을 하게 되었으며, 그와 동시에 열차의 고속·고밀도 운행도 가능하게 되었다.

궤도회로를 이용한 고정폐색 신호방식은 과거 역과 역간에 의해 구분되어지던 폐색구간을 궤도회로를 이용하여 선로를 여러 개의 폐색구간으로 조밀하게 나눈 다음, 열차의 궤도회로 점유 여부에 따라 열차의 유무를 판단할 수 있도록 하는 것으로서, 열차가 궤도회로를 점유하고 있는지 여부를 역이나 사령실 내에 있는 열차운행표시판에 표시함으로서 원격지에서 열차의 운행상황을 종합적으로 판단할 수 있도록 하는 기술이다.

이 기술의 도입으로 각 폐색구간 별로 일정한 시간간격을 두고 열차를 출발시키거나(시간간격법) 혹은 열차와 열차사이에 항상 일정한 공간을 확보하면서 열차를 출발시키는(공간간격법) 열차제어방법의 채택이 가능해졌으며, 이에 따라 동일한 거리 내에서 운행되는 열차의 수를 그 만큼 증가시킬 수 있었고 아울러 열차의 운행시격을 획기적으로 단축할 수 있게 되었다.

상기 궤도회로를 이용한 고정폐색방식은 열차검지와 속도명령코드 전송을 각각의 궤도회로에서 수행하는 방식으로 열차가 궤도회로구간 즉, 해당 폐색구간을 점유하였을 때에 궤도계전기 낙하에 의하여 궤도회로 점유상태를 검지하고, 열차검지신호에 의한 전방 조건에 따라 자동열차보호(ATP: Automatic Train Protection) 논리 형태에 의하여 해당 점유궤도회로에 속도명령코드를 송신하면, 열차에 설치된 차상장치에서는 지상의 궤도회로로부터 상기 속도명령코드를 수신하고 상기 수신된 속도명령코드와 열차의 실지속도를 비교하여 열차를 가·감속하거나 열차를 제동함으로서 열차의 속도제어를 할 수 있도록 하고 있다.

상기와 같은 고정폐색방식은 궤도회로에서 연속적으로 차상으로 속도명령을 송신하기 때문에 점제어 방식인 열차자동정지장치(ATS: Automatic Train Stop) 방식에 비해 안전성이나 신뢰성이 매우 뛰어나다는 장점이 있다.

반면, 상기 방식은 속도제어가 오직 궤도회로를 기반으로 하여 이루어지는 관계로, 열차의 운행밀도를 높이고 속도제어를 보다 세밀히 하기 위해서는 궤도회로를 보다 짧게 구획해서 궤도회로의 수를 늘리지 않으면 안된다.

그러나 이 경우 늘어나는 궤도회로의 수에 비례해서 궤도회로 장치, 임피던스 본드, 인덕티브 루프, 선로변 접속단자함 및 각종 케이블 등과 같은 각종 기반시설이 증가하게 되기 때문에 그 만큼 설치비용이 증가할 뿐만 아니라 그 설비를 유지보수하기 위한 비용 또한 대단히 커진다는 단점이 있다.

또한 열차의 운전시격을 아무리 조밀하게 편성한다고 하더라도 설치된 폐색구간(궤도회로)의 특성상 운전시격을 2분 이하로 확보하는 것이 불가능하다. 따라서 기존의 고정폐색방식에 의해서 열차를 고밀도로 운행하는 것은 일정한 한계를 가지게 되며, 이로 인해 열차의 선로 이용률의 향상도 한계에 부닥치게 되었고, 열차의 운전시격의 조정도 유연하지 못하게 되었다.

한편, 인구의 도시집중 및 도시의 광역화와 함께 지하철의 보급이 확대되면서 열차에 의한 수송수요는 급격히 증가하게 되었고, 이와 동시에 열차의 운행빈도를 더 높여야(열차를 한층 더 고속·고밀도로 운행하여야)한다는 사회적 요구가 더욱 거세지고 있다.

그러나 고정폐색방식으로서는 위에서 언급한 단점으로 인해 위와 같은 새로운 기술적 수요를 충족할 수 없다는 문제가 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 최근 통신기반열차제어(CBTC)의 이동폐색방식에 의한 열차제어방식의 개발이 활발히 추진되고 있다.

이는 지상의 일정한 거점에 위치한 통신장치가 각 열차로부터 열차의 위치와 속도를 주기적으로 수집하고, 선행 열차와 속도제한지점까지의 거리를 후행 열차로 전송하면, 차상의 컴퓨터가 이를 연산하여 열차의 상황에 맞는 최적의 속도로 열차가 운행될 수 있도록 열차의 속도를 제어함으로서 고밀도로 열차를 운행할 수 하도록 하기 위한 것이다.

상기 이동폐색방식에 의한 열차제어방식이 실용화되기 위해서는 필연적으로 인공위성이나 무선통신 시스템을 이용하여 열차의 속도를 제어할 수 있는 무선주파수(RF: Radio Frequency) 통신시스템의 개발이 선행되어야만 한다.

그러나 이동폐색방식에 의한 열차제어는 그 필요성이 긴요함에도 불구하고 총괄적이고 추상적인 개념정립의 단계에 머무르고 있을 뿐, 아직까지 그 방식을 구현하기 위한 구체적인 기술 수단의 개발이 이루어지지 않고 있기 때문에 현재 상용화(실용화)되지는 못하고 있다.

본원발명은 상기와 같은 기술적 요구를 충족하기 위해 개발된 것이다.

이동폐색방식에 의한 열차제어를 가능하게 하기 위해 시급하고 긴요하게 개발되어야 하는 구체적인 기술 수단 중의 하나가 바로 지상장치와 차상장치간의 통신을 원활히 하기 위한 무선주파수(RF) 통신시스템이다.

본원발명은 상기와 같은 새로운 기술 수요에 부응하기 위하여 이동폐색방식에 의한 열차제어시스템의 가장 기본이 되는 장치의 하나인 열차제어시스템의 무선통신장치에 관한 구체적인 기술적 구성을 안출한 것으로서,

본원발명의 목적은,

지상무선통신장치(32)를 각 역에 설치되어 있는 역제어장치(31)와 연결하고 각 역에 설치된 역제어장치(31)는 환형(Ring) 백본 망(39)으로 통합하여 연결한 후, 이를 종합사령실(30)과 연결되도록 하는 한편,

열차에는 차상무선통신장치(33)를 설치하고, 이를 차상장치(34)와 연결한 다음,

상기 지상무선통신장치(32)와 상기 차상무선통신장치(33)를 매개로 무선통신방식에 의해 선로 상을 운행하는 모든 열차의 위치를 추적하면서 열차의 운행을 제어할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

또 본원발명은 상기와 같은 제어방식에 의해 폐색구간의 길이 및 열차간의 간격에 대한 하드웨어적인 제한이 없이 오직 열차의 속도에 대한 제동거리만 확보되면 열차간의 간격을 최소로 줄일 수가 있도록 함으로서 열차의 운전시격을 최소화하여 열차의 운행 밀도를 최대로 높이는 한편, 열차운행 조정(Traffic Regulation)의 향상을 도모하여 열차의 운행속도를 향상시킬 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본원발명은 상기 이동폐색방식 신호시스템 구현을 위해 기반이 되는 무선통신장치를 이용하여 차상장치(34)와 지상장치(종합사령실, 역제어장치 등)간에 연속적인 양방향 통신을 제공함으로써, 역제어장치(31)로부터 열차의 이동권한을 수신한 차상장치(34)가 이를 이용하여 열차의 위치를 결정하고 이동방향, 운행속도를 제어하며, 또한 차량상태 등에 관한 정보(데이터)를 무선통신장치를 통해 종합사령실(30)로 전달할 수 있도록 하여 원격으로 열차의 제어가 가능하게 함을 또 다 른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원발명의 구성을 관련 도면을 참조하여 설명한다.

본원발명의 구성은 우선 크게 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)로 이루어진다.

상기 지상무선통신장치(32)는 선로변의 필요한 개소마다 설치되어 종합사령실(30)과 역제어장치(31)에서 제공하는 열차의 운행에 필요한 제어정보를 무선으로 차상무선통신장치(33)를 통해 차상장치(34)로 전송하거나 차상무선통신장치(33)로부터 전송되어 오는 열차의 운행에 관한 정보를 수신하기 위한 통신장치이고,

상기 차상무선통신장치(33)는 차량에 설치되어 지상무선통신장치(32)로부터 무선으로 전송되어 오는 열차의 운행에 필요한 제어정보를 수신하여 차상장치(34)로 전달하여 열차의 운행을 제어할 수 있도록 하도록 하거나, 차상장치(34)로부터 열차의 운행에 관한 정보를 수신하여 동 정보를 무선으로 지상무선통신장치(32)로 전송함으로서 동 정보가 종합사령실(30)이나 역제어장치(31)로 전달될 수 있도록 하기 위한 통신장치이다.

상기 지상무선통신장치(32)의 구성은 도2에서와 같이,

직렬연결방식 스위치(Daisy Chain Switch)와 이더넷으로 접속하여 열차의 차상무선통신장치(33)와 2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선접속이 가능하도록 하는 RF모듈(1)과;

상기 RF 모듈에서 전송된 이더넷 데이터(Ethernet Data)를 단일모드 광섬유(Single-mode Fiber)를 통하여 전송하거나 역제어장치(31)로부터 광섬유(Fiber) 통해 전송된 데이터를 이더넷 데이터로 변환하여 무선주파수(RF) 모듈로 전송하는 기능을 수행하며, 2개의 광 포트(입력/출력용)로 트렁킹(Trunking) 기능을 이용한 직렬연결방식 스위치(Daisy Chain Switch) 역할을 수행하고 SNMP(Simple Network Management Protocol : 간단한 네트워크 관리 프로토콜) 관리자에 의한 원격관리가 가능하도록 하는 광전변환기(2)와;

지상무선통신장치(32)에 필요한 5VDC 출력 전압을 제공하며 광전변환기(2)에 12VDC 출력을 제공하기 위해 85∼264VAC 급 범용 입력을 가지고 있는 전원공급기(6)와;

85℃이상의 고온 조건 발생 시 외함 내의 메인 AC 공급을 차단시켜주는 고온차단스위치(8)와;

외함 내 컴포넌트의 온도를 높여 외부 온도가 3.9℃ 미만일 경우에도 정상 동작이 가능하게 하는 히터(9)와;

미약한 수신 신호를 증폭하여 무선 신호를 송신하는 전력증폭기(3)와;

지상무선통신장치 외함 내에 있는 내부 컴포넌트를 보호하면서 대량 전류 서지와 전압 스파이크를 처리하는 서지보호장치(7)와;

배선 및 지상무선통신장치 외함 내 컴포넌트들을 단락이나 기타 전류 급증 으로부터 기기를 보호하는 기능을 하는 회로차단기(10)와;

선로변 상의 기주나 정류장 내 구조물 위에 설치하는 무선안테나(5)와;

지상무선통신장치 외함에서 안테나로 연결되는 메인 케이블과 나란히 설치되어 안테나를 통해 유입되는 서지를 차단하는 서지차단기(4)로; 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 상기 차상무선통신장치(33)의 구성은 도3에서와 같이,

상기 지상무선통신장치(32)와 무선접속을 하기 위한 안테나(25)와;

서지로부터 장치를 보호하기 위한 어레스터(24)와;

수신된 신호를 증폭하여 전송하는 전력증폭기(22)와;

지상무선통신장치(32)와 2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선접속이 가능하도록 하는 RF모듈(20)과;

차량장치로부터 전원을 공급받아 이를 안정화된 전원으로 변환하여 차상무선통신장치(33)로 공급하기 위한 전원공급기(23)와;

지상무선통신장치(32)로부터 차상무선통신장치(33)의 RF모듈(20)로 수신되는 데이터 또는 차상장치(34)로부터 역제어장치(31)나 종합사령실(30)로 송신되는 열차의 상태, 위치, 방향, 속도 정보 등을 암호화 하여 안전하게 데이터를 전송하기 위해 IPSEC 표준방식을 적용한 보안장치(21)로; 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본원발명은 도1과 같이 구성된 열차자동제어시스템에서 구현되게 된다.

도 1은 본원발명의 일실시예에 따른 RF무선통신을 이용한 열차자동제어 시스템 구성을 도시한 것이다. 이들의 결합관계와 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

우선 지상무선통신장치(32)는 선로변 요소요소의 필요한 개소에 일정한 거리를 확보한 채 설치된다. 상기 지상무선통신장치(32)간의 이격거리는 설치 장소의 지리적 환경에 따라 달라지게 되나 무선통신에 필요한 최소한의 거리가 확보되도록 하여야 한다.

또한 상기 지상무선통신장치(32)는 각 역에 설치되어 있는 역제어장치(31)와 Fiber로 연결된다.

또 상기 각 역에 설치된 역제어장치(31)는 링방식의 광백본 네트워크설비(39)에 연결되어 통합되며, 상기 광백본 네트워크설비는 종합사령실(30)의 서버와 Fiber로 연결된다.

또한 열차에는 상기 지상장치(각 역의 역제어장치 및 종합사령실의 역제어장치)로부터 수신된 제어신호를 수신하여 동 신호를 차상장치(34)로 전달하기 위한 차상무선통신장치(33)와, 상기 차상무선통신장치(33)로부터 전송된 제어신호를 수신하여 실제로 열차의 운행을 제어하는 차상장치(34)가 설치되어 있고, 상기 차상장치(34)와 차상무선통신장치(33)는 유선으로 연결되어 있다.

또 열차에는 열차의 운행과 관련된 정보(예를 들면 운행속도와 가속도 등)를 측정하기 위한 가속도계(40)와 회전속도계(41), 그리고 지상의 위치정보기(37)와 교신하여 열차의 운행위치를 인지할 수 있는 열차위치정보센서(35) 등이 설치되어 있으며, 열차의 운행과 관련된 정보는 이들로부터 실시간으로 획득되어져 상기 지상장치(역제어장치 및 종합사령실)로 전송된다.

또한 선로 상의 필요한 지점에는 열차의 위치정보센서(35)로 열차의 위치에 관한 정보를 제공하기 위한 위치정보기(37)가 설치되어 있고, 역사의 일정한 지점에는 열차가 정위치에 정지하였는지 여부를 검지할 수 있는 열차 정위치정차검지기(38)가 설치되어 있다.

본원발명에 의한 RF무선통신을 이용한 열차제어시스템은 바로 상기와 같은 이동폐색방식을 구성하여 운용되게 된다.

이어서 본원발명에 의한 무선통신시스템이 이동폐색방식의 열차제어장치에서 동작되는 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 차상에 설치된 가속도계(40), 회전속도계(41), 위치정보센서(35)와 지상에 설치된 위치정보기(37), 정위치정차검지기(38) 등을 통해 획득된 각 열차의 운행정보가 차상장치(34)로 수집되며, 이 정보는 차상무선통신장치(33)을 통해 무선으로 지상무선통신장치(32)로 전달되고, 이 정보는 각 역의 역제어장치(31)로 전송된다. 또한 각 역의 역제어장치(31)은 수신된 열차의 운행정보를 광백본 네트워크를 통해 종합사령실(30)로 전송한다.

한편, 각 역의 역제어장치(31)과 종합사령실(30)에서는 상기 과정을 거쳐 수집된 각 열차의 정보를 종합한다.

이 정보는 다시 관할 역제어장치(31)에서 지상무선통신장치(32)를 통해 차상무선통신장치(33)로 전달되고, 동 신호는 차상무선통신장치(33)를 통해서 차상장치(34)로 수신된다. 동 신호를 수신한 차상장치(34)는 수신된 데이터를 분석하여 열차의 제동거리 및 가ㆍ감속 패턴을 자동으로 계산하여 운전시격을 조정함으로서 열차를 안전하게 제어할 수 있다.

본원발명에 적용되는 이동폐색방식의 통신기반열차제어(CBTC)를 기본으로 한 열차제어시스템은 다음의 3가지 주요기능을 수행한다.

①자동열차방호기능(Automatic Train Protection ; ATP) : 열차의 안전거리 확보, 속도제한, 이동방향 감시 및 Vital 기능을 수행함.

②자동열차운전기능(Automatic Train Operation ; ATO) : 열차 속도조절, 출발/정차, 승강장스크린도어 인터페이스 및 Non-Vital 기능을 수행함.

③자동열차감시기능(Automatic Train Supervision ; ATS) : 열차 운행제어, 사용자인터페이스, 장애관리 및 이동최적화 기능을 수행함.

상기 각 기능 중 자동열차감시기능(ATS) 기능은 종합사령실(30)이 수행하고, 자동열차방호(ATP)기능은 역제어장치(31) 및 차상장치(34)의 서브 장치인 자동열차방호(ATP)장치가 수행하며, 자동열차운전(ATO)기능은 종합사령실(30)와 차상장치(34)의 서브 장치인 자동열차운전(ATO)장치가 수행한다.

이들 기능은 모두 본원발명에 의한 지상무선통신장치(32) 및 차상무선통신장치(33)를 매개로 하여 모든 운행정보와 제어정보가 수수됨으로서 수행 가능하게 된다.

주파수 도약 확산 대역 방식(FHSS: Frequency Hopping Spectrum Spread)을 이용한 무선통신장치에 의한 이동폐색방식에 의한 열차자동제어방식을 운용함에 있어서, 열차의 제어 및 운행 정보의 흐름은 도 6과 같은 단계로 이루어진다. 이를 설명하면,

종합사령실(30)에서 운행계획에 따른 자동운행제어명령을 백본망(39)을 통해 역제어장치에 전송한다.(T-1단계)

차상/자상무선통신장치(32/33)에는 양방향 무선데이터통신이 이루어지며 이를 통해 열차간의 안전거리 확보를 위한 데이터 송수신이 이루어진다. (T-2단계)

차량의 진입을 확인한 역제어장치(31)에서 이동권한을 지상/차상무선통신장치(32/33)를 통해 차상장치(34)로 전송하면, (T-3단계)

차상장치(34)는 이동권한 정보를 바탕으로 열차속도프로파일을 산출한다.(T-4단계)

위치정보센서(35)가 위치정보기(37)의 정보를 기초로 현재의 위치를 검지(위치정보기들의 식별자(IDn))하여 이를 전송하면, (T-5단계)

위치정보센서(35)로부터 현재위치를 수신한 차상장치(34)는 차상장치 내에 있는 차상데이터베이스(미도시)로 위치정보기들의 식별자(IDn)의 거리값을 조회한 다음, (T-6단계)

차상의 회전속도계(41)의 제동산정 거리값을 산출하고, (S-1단계)

상기 위치정보기들의 식별자(IDn)의 거리값과 제동산정 거리값을 비교한 다음, (T-7단계)

상기 비교 결과 제동거리가 허용오차를 벗어나는지 판단한 후, (T-8단계)

제동거리가 허용오차를 벗어나면(NO), 이동권한에 따른 비상 제동거리 이내에서 비상제동을 체결하고, (S-2단계)

제동거리가 허용오차 내에 있으면(Yes) 위치정보기 ID값으로 회전속도계값을 보정한다. (T-9단계)

이어서 차상/지상무선통신장치(33/32)를 통해 역제어장치(31)로 열차의 위치, 속도, 이동방향을 무선으로 전송하고, (T-10단계)

역제어장치(31)에서는 백본망(39)을 통해 열차의 운행정보를 종합사령실(30)로 전송하며, (T-12단계)

종합사령실(30)에서는 동 정보를 상황표시반(미도시)에 표시하게 된다. (T-12단계)

이어서 본원발명에 따른 상기 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spectrum Spread : FHSS)방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치의 보다 구체적인 구성요소간 결합관계 및 동작과정에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저 본원발명에서 주파수 도약 확산 대역(FHSS)방식을 채택하고 있는 이유는 주파수 도약 확산 대역(FHSS)방식을 이용한 무선통신장치가 가진 다음과 같은 특징을 이용하기 위해서이다.

본원발명의 지상 및 차상무선통신장치(33)는 2.4GHz에서 IEEE802.11 주파수 도약 확산 대역(FHSS) 무선 컴포넌트들을 사용하여 실외 철도 시스템과 같이 전자기적으로 열악한 환경 하에서 강력한 액세스 솔루션을 갖는다.

또한 선택된 주파수 도약 확산 대역(FHSS)방식을 이용한 무선통신장치들은 이동 중인 차량 속도 100Km/hr 이상에서 Cell 간 무선 로밍이 가능하다. 2.4GHz 대역은 특히 철도, 지하철 및 경량전철의 무선 네트워크 통신 회선 구축에 적합하다. 또 이 대역에서는 우천으로 인한 영향이 거의 없다. 주파수 도약 확산 대역(FHSS) 기술은 다른 무선 통신 기술에 비해 실내외 신호 간섭에 대한 안전성이 뛰어나다는 특징을 갖고 있다.

본원발명에 적용되는 무선주파수 통신기반열차제어(RF CBTC) 시스템은 산업과학의료(ISM : Industrial, Scientific and Medical) 대역이라 불리우는 주파수대의 일부 대역인 2.400∼2.4835GHz 대역을 사용하고 있는데, 이 대역은 산업, 과학 및 의료 목적 이외에도 전자렌인지와 같은 가정용 기기 및 무선 LAN(주로IEEE 802.11b/g), Bluetooth(IEEE 802.15.1), Zigbee(IEEE 802.15.4) 등의 소출력 무선기기에 사용되고 있다. ISM 대역을 사용하는 무선 통신 시스템은 타 무선시설에 전파간섭을 주지 않는 스펙트럼 확산(Spread Spectrum) 방식을 적용함에 따라 상호 간섭 영향이 없이 주파수를 공유할 수 있도록 한다. 2.4GHz ISM대역을 사용하는 주요 무선기기를 예로 들면 다음과 같다.

-. 가정용 기기 : 전자레인지, Plasma 전구 등

-. 도서통신용 (2308∼2387MHz, 2402∼2481MHz)

-. 특정 소출력 무선기기용

1) 무선통신 기기(무선 LAN, Bluetooth, Zigbee, RFID 등) 용 : 2400∼2480MHz

2) 이동체 식별용 : 2427∼2470MHz

3) 영상 전송용 : 2410, 2430, 2450, 2470MHz

한편, 국제전기통신연합(ITU)의 전파규칙(RR: Radio Regulations)은 2.4GHz 대역 (2400∼2500 MHz)을 ISM(산업, 과학, 의료) 대역으로 지정하여 세계적으로 공용 사용함에 따라 국내외적으로 항만, 항행 등에 사용되지 않으므로 인근 공항 및 항만 시설에 대한 간섭 영향은 상호 존재하지 않는다.

또한 무선주파수 통신기반열차제어(RF CBTC)에서 사용하는 주파수 대역은 정보통신부고시 제2001-117호의 무선설비규칙에 준하는 무선LAN용 특정 소출력 무선기기의 용도로 사용하면 별도의 무선국 허가없이 사용이 가능하기 때문에 별도의 무선국 허가나 전파사용료를 지불할 필요가 없다.

이러한 장점에도 불구하고 무선 네트워크는 2.4GHz의 개방형 통신시스템이므로, 데이터가 근본적으로 암호화되지 않고 무선으로 전송하여 보안 침해의 위협성을 지니고 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 보안장치를 고안하였다.

열차제어시스템에서 역제어장치(31)의 일부인 데이터 통신장치내의 보안장치와 차상무선통신장치(33)내에 있는 보안장치(21)는 유/무선망에서 전송되는 데이터 트래픽들을 일일이 확인하여 IPSEC 포맷으로 캡슐화하여 정확한 인증을 거친 트래픽만을 통과할 수 있게 한다.

(IPSEC이란 이름은 이 방식의 표준화를 추진해 온 IETF(Internet Engineering Task Force)의 해당 워킹 그룹의 이름(IPSEC WG)에서 따왔음) 으로 IPSEC 포맷의 데이터는 네트워크 계층의 IP 패킷보호를 위한 인터넷 표준방식이다.

즉 IP 패킷의 무결성(Integrity), 인증(Authentication), 기밀성(Confidentiality) 등의 보안 서비스를 지원하는 보안 프로토콜과 후술하는 암호 알고리즘을 표준화하여 패킷이 전달되는 도중 제3자가 그 내용을 들여다 볼 수 없도록 암호화할 수 있는 보안장치를 본원 고안의 역제어장치내에 있는 데이터 통신장치(미도시)와 차상 무선통신장치(33)에 적용하여, 무선 네트워크의 보안 침해 요소를 제거함으로써 무선주파수 통신기반열차제어(RF CBTC) 시스템 기반 열차제어시스템 적용에 있어 신뢰성 및 안전성을 보장한다.

본원발명의 지상무선통신 장치는 상기와 같은 주파수 도약 확산 대역 방식의 특징을 유효하게 이용한 장치이며, 따라서 IEEE 802.11 표준을 준수한다. 또한 고성능 무선 LAN 시스템으로 최대 3Mbps 데이터 속도로 운용되며 열차 속도에 따라 자동으로 2∼1Mbps로 속도가 저하된다.

본원발명에 의한 무선통신장치의 무선접속시스템은 광 백본망(39)에 접속되어 2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선 변환을 통해 종합사령실(30)과 열차와의 무선통신 경로를 설정하는 시스템으로서, 선로변에 설치되는 지상무선통신장치(32)와 열차내부에 설치되는 차상무선통신장치(33)로 구성되며, 이들의 세부 구성요소 및 기능은 앞에서 이미 설명한 바와 같다.

먼저 지상무선통신장치(32)의 결합 및 작용관계를 설명한다.

본원발명에 따른 지상무선통신장치(32)는 종합사령실(30)과 각 역에 위치한 역제어장치(31) 상호간 연결을 위한 광 백본망(39)을 기반으로 한 유선 접속시스템과, 역제어장치(31)와 차상장치(34)간 상호 연결을 위한 무선 접속시스템으로 대별된다.

따라서 종합사령실(30)에서 운행계획에 따른 자동열차제어 명령이 송신되면, 광 백본망을 통해 각 역의 역제어장치(31)로 전송된다.

동 정보는 지상무선통신장치(32)의 직렬연결방식 스위치(Daisy Chain Switch)(2)로 수신되며, 동 신호를 수신한 지상무선통신장치(32)의 직렬연결방식 스위치(Daisy Chain Switch)(2)는 Fiber를 통해 전송되어 온 데이터를 이더넷 데이터로 변환하여 무선링크(Radio Link)로 전송하거나 반대로 무선링크(Radio Link)에서 전송되어 온 이더넷 데이터를 단일모드 광섬유(Single-mode Fiber)를 통하여 전송하는 기능을 수행하며, 2개의 광 포트(입력/출력용)로 트렁킹(Trunking) 기능을 이용한 직렬연결방식 스위치(Daisy Chain Switch) 역할을 수행한다. 또한 SNMP(간단한 네트워크 관리 프로토콜) Manager에 의한 원격관리 기능을 수행하기도 한다.

또한 상기 광전변환기(2)에서 변환된 데이터는 RF모듈(1)로 수신되며, 상기 RF모듈(1)은 수신된 신호를 서지차단기(4)와 안테나(5)를 거쳐 차상무선통신장치(33)로 무선으로 전송한다. (한편 반대로 차상무선통신장치(33)로부터 수신된 신호는 반대로 안테나(5)와 서지차단기(4)를 거쳐 RF모듈(1)로 수신된다.)

이때 송수신할 데이터의 출력범위(거리)가 250m(신호를 송수신할 수 있는 최대거리)를 넘을 경우 RF모듈(1)과 서지차단기(4)의 중간에 전력증폭기(3)를 연결하여 데이터의 손실을 보상하도록 한다.

한편 전원공급기(6)는 상용전원 110V AC 또는 220V AC의 전원을 공급받아 지상무선통신장치(32)의 내부 모듈의 작동에 필요한 전원(5V DC)으로 변환하여 공급한다.

상기 지상무선통신장치(32)의 내부의 회로 보호를 위해 상용전원 측에는 회로차단기(10)와 서지보호장치(7)가 설치된다.

또한 지상무선통신장치(32)의 내부는 빗물이 스며들지 못하도록 방우처리가 되어 있어, 기구물이 밀폐된 상태이므로 특별한 방열수단이 필요하다. 특히 전원공급기가 전체 모듈에서 가장 열이 많이 발생하므로 이의 효과적인 방열을 위해 기구 뒷면 냉각판(미도시)에 전원공급기 모듈을 밀착하여 부착하고 온도 변화에 따른 장비 소손을 방지하기 위한 고온차단스위치(8) 및 히터(9)가 별도로 구비된다.

상기 서지차단기(4)는 안테나(5)로부터 인입될 수 있는 서지로부터 장치를 보호하기 위해 설치된 것이다.

본원발명에서 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 무선접속 시스템을 구축하기 위해서는 지상무선통신장치(32)를 기준으로 양쪽으로 지향성을 갖는 평면타입의 지향성 패치 배열 안테나(Patch Array Antenna)를 사용하는 것이 유리하다.

상기 지향성 패치 배열 안테나(Patch Array Antenna)를 사용하는 경우에 송수신이 동시에 이루어지는 안테나 포트(Antenna Port)에 Divider를 사용하여 분기시키고, 분기된 각각의 포트(Port)에 안테나를 접속하여 지상무선통신장치(32)를 기준으로 양쪽 선로방향으로 빔(Beam)이 형성될 수 있도록 한다.

도 4는 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 초기 통신접속 방법(단계)을 설명하기 위한 것이다. 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저 열차에 있는 차상무선통신장치(33)는 주기적으로 지상무선통신장치(32)에 접속요구 메세지를 전송한다. (A-1단계)

이 접속요구 데이터에 열차의 이동방향으로부터 가장 가까운 지상무선통신장치(32)가 응답을 하면, (B-1단계)

차상무선통신장치(33)는 다시 인증요구 메세지를 전송하고, (A-2단계)

지상무선통신장치(32)는 이러한 인증요구 메세지를 검토한 후, 인증된 차량일 경우 인증 확인을 해 주고 차상장치(34)를 등록한다. (B-2단계)

이때 인증 확인한 차상무선통신장치(33)는 지상무선통신장치(32)에 통신망 최종 접속 요구 메시지를 전송하게 되며, (A-3단계)

이에 대한 응답으로 지상무선통신장치(32)에서 최종 접속을 확인하고, 차상무선통신장치(33)를 등록한다. (B-3단계)

지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 최종접속확인이 되면 역제어장치(31)에서 비로소 열차의 이동권한을 부여하고, (C-1단계)

이동 권한 부여에 대한 정보가 지상무선통신장치(32)로부터 차상무선통신장치(33)로 전송되면, (B-4단계)

상기 전송된 데이터를 수신한 차상무선통신장치(33)는 동 데이터를 차상장치(34)로 전송하고, (C-2단계)

이에 따라 차상장치(34)는 열차를 이동시킴과 동시에 열차위치메시지(운행방향, 차량길이, 편성, 상태정보 등)를 차상무선통신장치(33)로 전송하고, (C-3단계)

이를 수신한 차상무선통신장치(33)는 동 정보를 지상무선통신장치(32)로 전송하게 된다. (A-4단계)

도 5는 열차이동시 선로변의 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 상호 통신 접속 흐름(단계)을 나타낸 것이다. 이를 설명하면 다음과 같다.

열차의 진행방향이 임의의 지상무선통신장치1에서 임의의 지상무선통신장치2로 이동할 때 차상무선통신장치(33)는 인접 지상무선통신장치(32)의 접속상태를 파악하고 최상의 지상무선통신장치(32)를 선택한다. (D-1단계)

차상무선통신장치(33)는 다음 통신망으로 선택한 지상무선통신장치2에게 재접속요구를 한다. (D-2단계)

이때 지상무선통신장치2는 접속을 여부를 확인하고 차상무선통신장치(33)를 등록한다. (D-3단계)

한편 지상무선통신장치2는 지상무선통신장치1에게 차상무선통신장치(33)와의 재접속한 상황을 알려준다. (D-4단계)

그러면 지상무선통신장치1은 지상무선통신장치2에게 저장된 패킷자료를 전송하고 차량통신장치와 등록상태를 해제한다. (D-5단계)

도 3은 본원발명에 따른 차상무선통신장치(33)를 설명하기 위한 구성도이다.

본원발명의 무선접속시스템인 차상무선통신장치(33)는 지상무선통신장치(32)와 무선접속하고 차상장치(34)와 이더넷 접속을 하여 종합사령실(30)과 차상장치(34) 상호 Data 전송이 가능하도록 한다. 차상무선통신장치(33)는 열차의 선두부 및 후두부에 각각 설치되는데 상호간 직렬 데이터 통신으로 연결된다. 이는 열차의 양방향 운전과 데이터 커버리지를 위한 것이다.

본원발명의 차상무선통신장치(33)의 구성은 기본적으로 지상무선통신장치(32)와 상응하는 구조를 가지고 있다. 즉 차상무선통신장치(33)로부터는 현재 운행되는 열차의 운행에 관한 정보가 RF모듈(20)에서 어레스터(24)와 안테나(25)를 거쳐 지상무선통신장치(32)로 전송되고, 지상무선통신장치(32)로부터 전송되어 온 열차를 제어하는데 필요한 정보는 안테나(25)와 어레스터(24)를 거쳐 RF모듈(20)로 수신되어 차상장치(34)로 보내져서 열차를 제어하는데 활용되게 된다. 또한 어레스터(24)와 RF모듈(20)의 사이에는 필요할 경우 신호의 감쇄를 보상하기 위한 전력증폭기(22)가 개재되게 된다. 다만 차상무선통신장치(33)에는 별도의 방우장치가 필요치 않은 관계로 이를 위해 지상무선통신장치(32)에서 반드시 구비되어야 하는 서지보호장치(7), 고온차단스위치(8), 히터(9), 회로차단기(10)가 반드시 구비될 필요는 없다. 다만 차상무선통신장치(33)에는 지상무선통신장치(32)에는 없는 보안장치(21)가 추가로 포함되게 된다. 상기 보안장치(21)는 IPSEC 표준방식을 채택하여 개방형 통신 시스템의 약점인 보안 침해의 위험성을 차단하기 위한 기능을 수행하기 위한 것이다. 또한 차상무선통신장치(33)내의 전원공급장치(23)는 차량 내부에서 공급되는 100V DC의 전원을 장치의 내부 모듈에서 사용 가능한 5V DC로 변환하는 기능을 수행한다.

차량에 설치되는 차상무선통신장치(33)의 안테나(25)는 이동환경에서 서비스 커버리지 확보를 위해 차량 앞과 뒤로 지향성을 갖는 양방향성 안테나((Bi-Directional Antenna(Gain : 약 6dBi))를 사용한다. 양방향성 안테나(Bi-Directional Antenna)는 지향성 평면 안테나에 비해 이득이 떨어지지만 차량 지붕에 설치해야 하는 조건에서는 가장 적합하다. 차량안테나(25)는 차량 전후에 존재할 수 있는 지상무선통신장치(32)와 가시거리 확보를 위해 차량외부(지붕)에 설치하고, 차량 세척 등의 외부 마찰에 의한 손상을 최소화할 수 있도록 별도의 기구물(미도시)을 구성할 필요가 있다.

본원발명에 따른 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spectrum Spread : FHSS)방식을 이용한 열차 자동 제어 시스템용 무선통신 장치는 무선주파수 통신기반열차제어(RF CBTC) 방식의 열차 자동 제어 시스템에 적용하여 열차를 안전하고 효율적으로 제어할 수 있게 된다.

이에 따라 보다 유연한 열차운영으로 선로이용률이 증대되어 수송능력을 증대할 수 있고 열차제어를 위한 선로변 설비의 단순화로 인한 유지보수 비용절감을 가능케 하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 이동폐색방식에 의한 열차제어시스템을 운용함에 있어서,

   열차를 제어하기 위한 열차의 운행 및 제어정보를 정보의 수수는,

   선로변의 필요한 개소마다 설치되어 종합사령실(30)과 역제어장치(31)에서 제공하는 열차의 운행에 필요한 제어정보를 무선으로 차상장치로 전송하거나 차상장치로부터 전송되어 오는 열차의 운행에 관한 정보를 수신하는 지상무선통신장치(32)와;

   차량에 설치되어 지상으로부터 전송되어 오는 열차의 운행에 필요한 제어정보를 무선으로 수신하여 차상장치로 전달하여 열차의 운행을 제어할 수 있도록 하도록 하거나, 차상장치로부터 열차의 운행에 관한 정보를 수신하여 동 정보를 지상장치로 무선으로 전송함으로서 동 정보가 종합사령실(30)이나 역제어장치(31)로 전달될 수 있도록 하는 차상무선통신장치(33)로;

   구성됨을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 지상무선통신장치(32)는,

   직렬연결방식(Daisy Chain Switch)와 이더넷으로 접속하여 열차의 차상무선통신장치(33)와 2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선접속이 가능하도록 하는 RF 모듈(1)과;

   상기 RF 모듈에서 전송된 이더넷 데이터를 단일모드 광섬유(Single-mode Fiber)를 통하여 전송하거나 역제어장치(31)로부터 Fiber를 통해 전송된 데이터를 이더넷 데이터로 변환하여 RF모듈로 전송하는 기능을 수행하며, 2개의 광 포트(입력/출력용)로 트렁킹(Trunking) 기능을 이용한 직렬연결방식(Daisy Chain Switch) 역할을 수행하고 SNMP(Simple Network Management Protocol : 간단한 네트워크 관리 프로토콜) 관리자에 의한 원격관리가 가능하도록 하는 광전변환기(2)와;

   지상무선통신장치(32)에 필요한 5VDC 출력 전압을 제공하며 광전변환기(2)에 12VDC 출력을 제공하기 위해 85∼264VAC 급 범용 입력을 가지고 있는 전원공급기(6)와;

   85℃이상의 고온 조건 발생 시 외함 내의 메인 AC 공급을 차단시켜주는 고온차단스위치(8)와;

   외함 내 컴포넌트의 온도를 높여 외부 온도가 3.9℃ 미만일 경우에도 정상 동작이 가능하게 하는 히터(9)와;

   미약한 수신 신호를 증폭하여 무선 신호를 송신하는 전력증폭기(3)와; 지상무선통장치 외함 내에 있는 내부 컴포넌트를 보호하면서 대량 전류 서지와 전압 스파이크를 처리하는 서지보호장치(7)와;

   배선 및 지상무선통신장치 외함 내 컴포넌트들을 단락이나 기타 전류 급증으로부터 기기를 보호하는 기능을 하는 회로차단기(10)와;

   선로변 상의 기주나 정류장 내 구조물 위에 설치하는 무선안테나(5)와;

   지상무선통신장치 외함에서 안테나로 연결되는 메인 케이블과 나란히 설치하는 서지차단기(4)로;

   구성됨을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 차상무선통신장치(33)는,

   상기 지상무선통신장치(32)와 무선접속을 하기 위한 안테나(25)와;

   안테나를 통해 유입되는 서지로부터 장치를 보호하기 위한 어레스터(24)와;

   수신된 신호를 증폭하는 전력증폭기(22)와;

   2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선접속이 가능하도록 하는 RF모듈(20)과;

   차량장치로부터 공급되는 전원을 차상무선통신장치(33)로 안정화된 전원을 공급하기 위한 전원공급기(23)와;

   지상무선통신장치(32)로부터 차상무선통신장치(33)의 RF모듈(20)로 수신되는 데이터 또는 차상장치(34)로부터 역제어장치(31)나 종합사령실(30)로 송신되는 열차의 상태, 위치, 방향, 속도 정보 등을 암호화 하여 안전하게 데이터를 전송하기 위해 IPSEC 표준방식을 적용한 보안장치(21)로;

   구성됨을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 무선통신장치가 무선주파수 통신기반열차제어(RF CBTC) 시스템에 적용되는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 무선주파수 통신기반열차제어(RF CBTC) 시스템에 적용하는 무선통신장치는 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spectrum Spread : FHSS) 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치.
6. 주파수 도약 확산 대역 방식(FHSS)을 이용한 무선통신장치에 의한 이동폐색방식에 의한 열차자동제어방식을 운용함에 있어서,

   주파수 도약 확산 대역 방식(FHSS)을 이용한 무선통신장치간 초기 통신 접속 방법은,

   종합사령실(30)에서 운행계획에 따른 자동운행제어명령을 백본망(39)을 통해 역제어장치에 전송하는 단계와;

   지상/차상무선통신장치(32/33)에는 양방향 무선데이터통신이 이루어지며 이를 통해 열차간의 안전거리 확보를 위한 데이터 송수신하는 단계와;

   차량의 진입을 확인한 역제어장치(31)에서 이동권한을 지상/차상무선통신장치(32/33)를 통해 차상장치(34)로 전송하는 단계와;

   차상장치(34)는 이동권한 정보를 바탕으로 열차속도프로파일을 산출하는 단계와;

   위치정보센서(35)가 위치정보기(37)의 정보를 기초로 현재의 위치를 검지(IDn)하여 이를 전송하는 단계와;

   위치정보센서(35)로부터 현재위치를 수신한 차상장치(34)는 차상장치 내에 있는 차상데이터베이스로 ID(n)의 거리값을 조회하는 단계와;

   차상의 회전속도계(41)의 제동산정 거리값을 산출하는 단계와;

   상기 ID(n)의 거리값과 제동산정 거리값을 비교하는 단계와;

   상기 비교 결과 제동거리가 허용오차를 벗어나는지 판단하는 단계와;

   제동거리가 허용오차를 벗어나면(NO), 이동권한에 따른 비상 제동거리 이내에서 비상제동을 체결하는 단계와;

   제동거리가 허용오차 내에 있으면(Yes) 위치정보기 ID값으로 회전속도계값을 보정하는 단계와;

   이어서 차상/지상무선통신장치(33/32)를 통해 역제어장치(31)로 열차의 위치, 속도, 이동방향을 무선으로 전송하는 단계와;

   역제어장치(31)에서는 백본망(39)을 통해 열차의 운행정보를 종합사령실(30)로 전송하는 단계와;

   종합사령실(30)에서는 동 정보를 상황표시반에 표시하는 단계로;

   이루어짐을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치의 운용방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 초기 통신접속 방법은,

   열차에 있는 차상무선통신장치(33)는 주기적으로 지상무선통신장치(32)에 접속요구 메세지를 전송하는 단계와;

   상기 접속요구 데이터에 열차의 이동방향으로부터 가장 가까운 지상무선통신장치(32)가 응답하는 단계와;

   차상무선통신장치(33)는 다시 인증요구 메세지를 전송하는 단계와;

   지상무선통신장치(32)는 이러한 인증요구 메세지를 검토한 후, 인증된 차량일 경우 인증 확인을 해 주고 차상장치(34)를 등록하는 단계와;

   인증 확인한 차상무선통신장치(33)는 지상무선통신장치(32)에 통신망 최종 접속 요구 메시지를 전송하는 단계와;

   이에 대한 응답으로 지상무선통신장치(32)에서 최종 접속을 확인하고, 차상무선통신장치(33)를 등록하는 단계와;

   지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 최종접속확인이 되면 역제어장치(31)에서 비로소 열차의 이동권한을 부여하는 단계와;

   이동 권한 부여에 대한 정보가 지상무선통신장치(32)로부터 차상무선통신장치(33)로 전송하는 단계와;

   상기 전송된 데이터를 수신한 차상무선통신장치(33)는 동 데이터를 차상장치(34)로 전송하는 단계와;

   차상장치(34)는 열차를 이동시킴과 동시에 열차위치메시지(운행방향, 차량길이, 편성, 상태정보 등)를 차상무선통신장치(33)로 전송하는 단계와;

   열차위치메시지를 수신한 차상무선통신장치(33)는 동 정보를 지상무선통신장치(32)로 전송하는 단계로;

   이루어짐을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치의 운용방법.
8. 청구항 6 또는 7에 있어서,

   열차이동시 선로변의 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 상호 통신 접속 단계는,

   열차의 진행방향이 임의의 지상무선통신장치1에서 임의의 지상무선통신장치2로 이동할 때 차상무선통신장치(33)는 인접 지상무선통신장치(32)의 접속상태를 파악하고 최상의 지상무선통신장치(32)를 선택하는 단계와;

   차상무선통신장치(33)는 다음 통신망으로 선택한 지상무선통신장치2에게 재접속요구하는 단계와;

   지상무선통신장치2는 접속 여부를 확인하고 차상무선통신장치(33)를 등록하는 단계와;

   지상무선통신장치2는 지상무선통신장치1에게 차상무선통신장치(33)와의 재접속한 상황을 알려주는 단계와;

   지상무선통신장치1은 지상무선통신장치2에게 저장된 패킷자료를 전송하고 차량통신장치와 등록상태를 해제하는 단계로;

   이루어짐을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치의 운용방법.

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