KR100742967B1 - 디지피에스 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량위치 추적장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철도차량 위치 추적장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 철도차량 각각에 탑재되어, 3개 이상의 위성으로부터의 GPS 데이터를 수신하고, 이 수신된 GPS 데이타에 포함된 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 이용하여 해당 차량의 절대위치를 산출하여 탑재된 차량의 고유식별 번호를 상기 차량의 절대위치정보와 함께 무선으로 전송하는 차량 탑재 시스템(300); 궤도회로에서의 차량 점유위치, 전철기 상태 및 신호기 상태를 검출하는 궤도회로 상태검출부; 상기 차량 탑재 시스템(300)으로부터의 무선 신호를 수신하는 기지국 시스템(400); 상기 기지국 시스템(400)에서 수신된 신호를 입력받아 이 수신신호에 포함된 차량 고유식별 번호를 확인하고 이 확인된 차량의 절대위치에 대한 보정을 제어하고, 이 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 사전에 마련된 데이터베이스에서 찾아와서 해당 차량에 대한 선로상의 현재 위치를 결정하는 차량 제어시스템(100); 사전에 설정된 기준위성으로부터 GPS 데이터를 수신하여 절대위치의 보정데이타를 설정하고, 상기 차량 제어시스템(100)의 제어에 응답하여 상기 보정데이타를 이용하여 상기 차량 제어시스템(100)으로부터의 절대위치를 보정한후 이 보정된 절대위치를 상기 차량 제어시스템(100)으로 전송하는 기준국 시스템(500);를 구비한다.
디지피에스(DGPS), 철도 선로, 철도차량, 위치 추적
Description
도 1은 종래 철도 차량번호 검지장치의 구성 및 정보 흐름도이다.
도 2는 종래 철도 차량번호 검지장치에 GPS 적용시의 구성 및 문제 설명도이다.
도 3은 본 발명에 따른 철도 차량위치 추적 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3의 철도 작업지시 장치의 구성도 및 데이터 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 철도차량 위치 추적방법을 보이는 플로우챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 차량 제어시스템 110 : 인터페이스(MMI)
120 : 프로세스컴퓨터 125 : 데이터베이스
130 : 데이터 입출력장치 GANT1 : GPS안테나
200 : 궤도회로 250 : 계전기분선반
300 : 차량 탑재 시스템 310 : GPS수신기
320 : 제어기 330 : 표시기
340 : 모뎀 350 : 무전기
ANT2 : 안테나 GANT2 : GPS 안테나
400 : 기지국 시스템 410 : 기지국
420 : 기지국 제어기 ANT1 : 안테나
500 : 기준국 시스템 510 : GPS수신기
520 : 기준국서버 GANT1 : GPS 안테나
600 : 인공위성
본 발명은 철도차량 위치 추적장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 철도 선로상에서 운행되는 철도차량에 대한 위치를 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용하여 보다 정확하게 추적할 수 있도록 함으로서, 철도차량에 대한 정확한 상태감시가 가능하고, 이에 따라 정확한 작업을 지시할 수 있게 되어, 철도차량을 효율적으로 관리할 수 있는 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량 위치 추적장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소 구내 철도 관련 차량은 기관차 27 대와 TLC 107대로 운 행되고 있으며 주요 작업은 고로에서 수선한 용선을 제강까지 운반하는 작업을 담당하고 있다. 철도 수송 시스템은 효율적인 기관차 배차계획 및 진로설정으로 수송 시간의 단축, 차량 운용의 효율 향상을 목적으로 하고 있다.
철도 수송 시스템의 차량위치 추적 기능은 작업자에게 정확한 차량 정보를 제공하여 수송 관리에 도움을 주는 목적 이외에도 철도수송 시스템의 주요기능을 지원하고 생산 관제 컴퓨터에 운행 실적 정보를 송신하는 중요한 역할을 담당한다. 철도수송 시스템에서의 차량 위치 정보는 차량번호검지장치(AVI)와 철도선로 정보를 이용하여 차량 위치 추적을 상호 보완하여 실시하고 있다.
철도 차량 위치 추적을 위한 기존의 방법으로는 차량번호검지장치(AVI)와 궤도회로 정보를 상호 보완하여 실시하고 있다. 하지만 철도 조업조건 및 차량번호 검지장치의 특성 때문에 정확한 위치 정보를 수신 할 수 없어 차량위치 추적을 실패하는 경우가 발생된다. 또한, GPS 수신기를 이용한 차량 위치 추적 방법은 다양한 방법 및 장치가 개발되어 사용되고 있으나 GPS의 전파 특성상 보정장치가 없으면 오차 발생이 크므로 정확한 위치가 요구되는 장소에서는 사용 될 수 없는 단점이 있다.
도 1은 종래 철도 차량번호 검지장치의 구성 및 정보 흐름도로서, 도 1을 참조하면, 종래 차량번호 검지장치는 실외설비와 실내설비로 이루어지는데, 이 실외 설비는 선로와 선로사이에 설치되어 있는 안테나(2), 바퀴의 수량을 계산하는 엑셀 카운터(3), 기관차에 부착되어있는 트랜스폰더(1), 정보를 수집하는 리더(4)로 구성되어 있으며, 상기 실내 설비는 리더(4)에서 수집한 정보를 주기적인 폴링으로 채널별(6개 채널)로 정보를 수집하는 데이터 수집 장치(6), 데이타 수집 장치와 통신을 하기 위한 모뎀장치(5), 수집된 데이타를 차량번호 형태로 변경하는 프로세스 컴퓨터(7) 및 차량번호를 표시하는 철도조업 MMI(8)로 구성된다.
이와같은 종래 차량번호 검지장치에서, 이용한 철도차량 번호, 진행방향, 차축수량 등의 검지 방법을 설명하면, 차량번호는 철도의 모든 차량(기관차,TLC)에 트랜스폰더(1)를 설치하고 트랜스 폰더(1)가 설치된 차량이 지정된 선로와 선로사이에 설치되어 있는 안테나(2)위를 통과하면 리더(4)에서 공급한 전원을 이용하여 안테나(2)에 자속이 형성되며, 이 자속 위를 트랜스 폰더(1)가 지나가면 트랜스 폰더(1)의 고유번호를 리더(4)가 검지한다. 이와같은 검지된 데이터는 모뎀(5) 및 엑셀 카운터(3)를 통해 철도 프로세스 컴퓨터(7)로 제공되고, 이와같이 제공되는 데이터는 프로세스 컴퓨터(7)에서 수집되며 네트워크 장치(9)를 통해 철도 조업화면(8)에 차량번호 형태로 표시한다.
그러나, 이와같은 종래의 철도차량 위치추적 및 장치는 설치조건, 조업패턴,고장 등에 따라, 센서와 근거리에 차량이 존재 할 경우, 차량번호를 검지하지 못하고, 차량이 전진, 후진 시 진행 방향의 오류 발생하며, 통신케이블 노이즈 발생에 따른 데이터 오류발생 및 차량번호의 검지순서 오류발생 등과같은 유형의 검지 오류가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 차량번호 검지장치의 설치위치가 선로주위에 설치되어 있으므로 정비의 어려움이 있으며 고정 장치 및 이동 장치로 구성되어 있어 설비 확장성이 없는 단점이 있다.
도 2는 종래 철도 차량번호 검지장치에 GPS 적용시의 구성 및 문제 설명도로서, 도 2를 참조하면, GPS는 P 코드와 C/A 코드로 구성되어 있다. P 코드는 보안상의 문제로 암호화되어 있기 때문에 미국 국방성으로부터 허가된 사용자만 이용이 가능하다. C/A 코드는 공개된 표준 측위이지만 고의적으로 위치정확도를 저하시킨 S/A(Selective/Availability) 오차가 포함되어 있었으나 2000년 5월 1일부터 일반 사용자가 활용할 수 있는 GPS수신기에는 S/A 오차가 포함되어 있지 않다. 하지만 S/A 오차가 없는 C/A코드 수신기도 GPS 안테나(13)를 통해 GPS 수신기(12)에 수신된 데이타를 프로세스 컴퓨터(11)에 전송된 후 분석하게 되면 이동체의 오차는 약 10 ~ 20m의 위치 오차를 갖는다. 이는 위성(15)에서 보내오는 전파가 지구의 전리층과 대류권을 통과할 때 발생하는 대기권(14) 전파지연(Ionospheric Delay, Tropospheric Delay), 실제 위성의 위치와 계산된 위성위치와의 차이인 위성궤도오차(Ephemeris Error), 실제의 위성 시계와 예상된 위치 및 시간과의 차이인 위성 시간오차(Satellite Clock Error)가 그 원인이다.
그러나, 광범위한 지역을 운행하는 철도 차량은 선로주변의 공장 건물에 의한 전파차단과 건물내의 진입으로 위성 정보의 수신이 불가능 할 수 있으며, 특히,GPS 특성상 건물내부로 차량이 진입할 경우 또는 인공위성을 확인할 수 없는 위치에 GPS 수신기가 있으면, 통신 두절로 인하여 정확한 차량의 위치를 추적할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 철조업 조건 및 차량 번호 검지장치 장비의 특성 때문에 정확한 위치 정보를 수신할 수 없어 차량위치 추적을 실패하는 경우가 발생하고 있다. 따라서 차량 위치추적 데이터의 정확성, 차량번호검지 장치 도입비 및 정비비 절감뿐만 아니라 정비인력의 효율적 운영을 위한 철도 차량 위치추적 시스템 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 철도 선로상에서 운행되는 철도차량에 대한 위치를 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용하여 보다 정확하게 추적할 수 있도록 함으로서, 철도차량에 대한 정확한 상태감시가 가능하고, 이에 따라 정확한 작업을 지시할 수 있게 되어, 철도차량을 효율적으로 관리할 수 있는 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량 위치 추적장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 정비인력을 효율적으로 운영하여 운송단가를 최소화시킬 수 있는 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량 위치 추적장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 장치는 철도차량 각각에 탑재되어, 3개 이상의 위성으로부터의 GPS 데이터를 수신하고, 이 수신된 GPS 데이타에 포함된 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 이용하여 해당 차량의 절대위치를 산출하여 탑재된 차량의 고유식별 번호를 상기 차량의 절대위치정보와 함께 무선으로 전송하는 차량 탑재 시스템; 궤도회로에서의 차량 점유위치, 전철기 상태 및 신호기 상태를 검출하는 궤도회로 상태검출부; 상기 차량 탑재 시스템(300)으로부터의 무선 신호를 수신하는 기지국 시스템; 상기 기지국 시스템에서 수신된 신호를 입력받아 이 수신신호에 포함된 차량 고유식별 번호를 확인하고 이 확인된 차량의 절대위치에 대한 보정을 제어하고, 이 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 사전에 마련된 데이터베이스에서 찾아와서 해당 차량에 대한 선로상의 현재 위치를 결정하는 차량 제어시스템; 사전에 설정된 기준위성으로부터 GPS 데이터를 수신하여 절대위치의 보정데이타를 설정하고, 상기 차량 제어시스템의 제어에 응답하여 상기 보정데이타를 이용하여 상기 차량 제어시스템으로부터의 절대위치를 보정한후 이 보정된 절대위치를 상기 차량 제어시스템 으로 전송하는 기준국 시스템;를 구비함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방법은 차량 제어시스템이 기지국 시스템을 통해 차량 탑재 시스템과 작업지시 및 위치데이타를 포함하는 작업관련정보를 무선으로 통신하고, 이 차량 제어시스템에서 차량 탑재 시스템으로부터의 철도차량의 절대위치를 궤도회로 상태검출부로부터의 철도차량 점유위치와, 기준국 시스템으로부터의 보정데이타를 이용하여 해당 철도차량의 선로상의 현재위치를 추적하는 방법에 있어서, (a) 해당 철도차량에 대한 철도선로상의 점유위치, 전절기 상태 및 신호기상태를 검출하여 해당 철도차량의 운행여부를 판단하는 단계; (b) 상기 차량 탑재 시스템에서 3개 이상의 위성으로부터의 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 이용하여 해당 철도차량의 절대위치를 계산하는 단계; (c) 사전에 설정된 기준 위성으로부터 위치 및 시간정보를 수신하고, 이 수신한 위치 및 시간정보를 이용하여 절대위치의 보정데이타를 설정하는 단계; (d) 상기 단계(a)에서 운행상태로 판단되면, 해당 철도차량의 위치추적을 개시하고, 상기 단계(c)에서의 보정 데이타를 이용하여 상기 단계(b)의 절대위치를 보정하는 단계; (e) 상기 단계(d)에서 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 사전에 마련된 데이터베이스에서 찾아와서 해당 철도차량의 현재 위치로 결정하는 단계; 를 구비함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량 위치 추적장치에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
본 발명은 제철소 고로 공장과 제강 공장간 용선수송을 책임지고 있는 구내 철도 차량 운행 시 실시간으로 위치를 감시하여 운송 효율을 극대화 함은 물론 기존의 장치에서 발생되었던 문제점을 해소하고 ,특히 차량번호 검지장치의 도입 및 정비비 절감 과 정비인력 효율적 운영을 위해서 철도차량 위치추적 방법을 기존의 장치 및 방법이 아닌 다른 방법으로 차량의 위치를 추적하는 방법을 발명 함
도 3은 본 발명에 따른 철도 차량위치 추적 시스템의 구성도이고, 도 4는 도 3의 철도 작업지시 장치의 구성도 및 데이터 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 철도 차량위치 추적 시스템은 철도차량 각각에 탑재되어, 3개 이상의 위성으로부터의 GPS 데이터를 수신하고, 이 수신된 GPS 데이타에 포함된 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 이용하여 해당 차량의 절대위치를 산출하여 탑재된 차량의 고유식별 번호를 상기 차량의 절대위치정보와 함께 무선으로 전송하는 차량 탑재 시스템(300)과, 궤도회로에서의 차량 점유위치, 전철기 상태 및 신호기 상태를 검출하는 궤도회로 상태검출부과, 상기 차량 탑재 시스템(300)으로부터의 무선 신호를 수신하는 기지국 시스템(400) 과, 상기 기지국 시스템(400)에서 수신된 신호를 입력받아 이 수신신호에 포함된 차량 고유식별 번호를 확인하고 이 확인된 차량의 절대위치에 대한 보정을 제어하고, 이 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 사전에 마련된 데이터베이스에서 찾아와서 해당 차량에 대한 선로상의 현재 위치를 결정하는 차량 제어시스템(100)과, 사전에 설정된 기준위성으로부터 GPS 데이터를 수신하여 절대위치의 보정데이타를 설정하고, 상기 차량 제어시스템(100)의 제어에 응답하여 상기 보정데이타를 이용하여 상기 차량 제어시스템(100)으로부터의 절대위치를 보정한후 이 보정된 절대위치를 상기 차량 제어시스템(100)으로 전송하는 기준국 시스템(500)을 구비한다.
상기 차량 탑재 시스템(300)은 이동 차량에 각각 탑재되어 이동 차량의 위치를 검출하기 위한 시스템으로서, 이는 GPS 안테나(GANT2)와, 이 GPS 안테나(GANT2)를 통해 위성으로부터 GPS 데이터를 수신하는 GPS수신기(310)와, 상기 GPS수신기(310)로부터의 GPS 데이터에 포함된 위치 및 시간, 즉 3개 이상의 위성으로부터 수신받은 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 적용하여 탑재된 차량의 절대위치를 산출하고, 이 산출된 절대위치에 대한 화면표시를 제어함과 동시에, 자신의 차량고유 식별번호와 절대위치에 대한 무선 전송을 제어하는 제어기(320)와, 상기 제어기(320)의 제어에 따라 절대위치정보를 비롯한 차량 작업관련 데이터를 화면으로 표시하는 표시기(330)(MDT-420)와, 상기 제어기(320)의 제어에 따라 데이터를 변조 및 복조하는 모뎀(340)(VRM 500)과, 이 모뎀을 통한 데이 터를 무선신호로 변환하는 무전기(350)(SPECTRA)와, 이 무전기(350)의 출력신호를 무선으로 송신하는 안테나(ANT2)를 포함한다.
상기 궤도회로 상태검출부는 철도차량의 선로에 접속되어 있는 궤도회로를 통해서 철도차량의 점유상태를 검출하는 계전기분전반을 포함한다.
상기 기지국 시스템(400)은 차량 탑재 시스템(300)과 무선신호를 송수신하는 시스템으로서, 이는 안테나(ANT1)와, 이 안테나(ANT1)를 통해 상기 차량 탑재 시스템(300)의 안테나(ANT2)를 통해 송신된 무선신호를 수신하는 기지국(410)(퀀타 디비에스, QUANTAR DBS)과, 이 기지국(410)으로부터 수신신호를 전송받아 상기 차량 제어 시스템()으로 제공하는 기지국 제어기(420)(RNC-3000)를 포함한다.
상기 기지국 시스템(400)은 또한, 상기 차량 탑재 시스템(300)의 무전기(350) 및 안테나(ANT2)간에 무선 송수신 동작을 수행하는데, 상기한 이러한 무선 송수신 동작을 통해서 각 공장의 작업진행 및 차량의 위치등 현장에서 수집되는 정보를 기초로 하여 생성한 철도차량 배차계획을 해당 철도차량에 대하여 무선으로 작업을 지시하는 용도로 사용되고 있다.
상기 차량 제어시스템(100)은 제철소내 용선 및 원료 운반용 복수의 이동 차량에 대한 정확한 작업지시를 위기 위해서 각 이동 차량에 대한 위치를 정확하게 추척하는 시스템으로서, 내부 시스템과 운전자와의 인터페이싱을 수행하는 인터페이스(MMI)(110)와, 철도의 선로위치를 구분하여 지역별로 분류하고, 각 지역에 대해서 X축 및 Y축의 상한 및 하한값을 지정하여 각 선로위치별로 해당 절대위치를 매칭시켜 저장하며, 이러한 지역내의 궤도회로, 트랙 및 전철기명을 등록한 데이터베이스(125)와, 상기 궤도회로 상태검출부로부터 철도차량 점유위치, 전철기 상태 및 신호기 상태정보를 입력받는 데이터 입출력장치(130)와, 상기 기지국 시스템(400)으로부터 해당 차량의 절대위치를 전송받아, 이 절대위치에 대한 보정을 제어하고, 이 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 데이터베이스(125)에서 찾아와서 해당 차량의 선로상의 현재위치로 결정하고, 이 결정된 위치정보를 해당 철도차량에 매칭시켜 시간별로 저장하며, 해당 차량의 시간별 위치정보에 기초해서 해당 철도차량의 이동방향을 인식하는 프로세스컴퓨터(120)를 포함한다.
상기 데이터베이스(125)는 철도차량의 다수의 절대위치과 이 절대위치 각각에 해당하는 선로상의 위치를 매칭시켜서 저장하고 있으며, 또한, 철도 선로에 대한 실측의 지도데이터를 저장하고 있는데, 이 지도데이타에는 지역구분, 철도선로의 명칭, 출발 위치값, 종단위치값, 철도 조업화면의 차량 번호창의 인덱스, 인접 철도 선로명 등이 포함되어 있으며, 상기 선로상의 위치(좌표)는 상기한 철도선로의 지도데이타와 매칭되어 저장되어 있다.
상기 기준국 시스템(500)은 사전에 설정된 기준 위성으로부터 GPS 데이터를 수신하여 이 GPS 데이터에 포함된 위치 및 시간을 이용하여 절대위치 보정데이타를 설정하기 위한 시스템으로서, 이는 GPS 안테나(GANT1)와, 이 GPS 안테나(GANT1)를 통해 사전에 설정된 기준 위성으로부터 GPS 데이터를 수신하는 GPS수신기(510)와, 이 GPS 수신기(510)에서 수신받은 GPS 데이터에 포함된 위치 및 시간을 이용하여 절대위치의 보정데이타를 설정하고, 상기 차량 제어시스템(200)의 제어에 따라 절대위치를 보정데이타를 이용하여 보정하여 상기 차량 제어시스템(200)으로 전송하는 기준국서버(520)를 포함한다.
상기 인공위성(600)은 3개 이상의 인공위성을 이용하는데, 이는 기하학적 삼각법을 적용하기 위함이다.
이와같이 구성된 본 발명의 장치에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 철도차량 위치 추적장치의 동작에 대해서 설명하면, 먼저, 단계(a)에서는 (a) 해당 철도차량에 대한 철도선로상의 점유위치, 전절기 상태 및 신호기상태를 검출하여 해당 철도차량의 운행여부를 판단하는데(S510-S530), 이에 대해서 더 자세히 설명하면, 궤도회로 상태검출부는 궤도회로에서의 차량 점유위치, 전철기 상태 및 신호기 상태를 검출하고, 이 검출신호는 데이터 입출력장치(130)를 통해서 차량 제어시스템(100)의 프로세스 컴퓨터(120)로 전송되고, 이 프로세스 컴퓨터(120)는 데이터베이스(125)에 저장된 철도차량의 선로에 대한 실측의 지도데이타에 기초해서, 상기 전송받은 검출신호를 분석하여 철도선로 점유위치, 전철기 상태, 신호기 상태 등을 판별하고, 이후 출발 선로가 점유된 상태에서 지정된 철도 차량위치 추적개시 선로가 점유되면 철도 차량위치 추적을 개시한다.
그 다음, 단계(b)에서는 상기 차량 탑재 시스템(300)에서 3개 이상의 위성으로부터의 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 이용하여 해당 철도차량의 절대위치를 계산하는데(S561), 이에 대해서 더 자세히 설명하면, 각 철도차량에 탑재되어 있는 차량 탑재 시스템(300)의 GPS 수신기(310)는 GPS 안테나(GANT2)를 통해 GPS 데이터를 수신받고, 이 수신받은 GPS 데이터는 제어기(320)로 제공되며, 이때 상기 제어기(320)는 상기 GPS 수신기(310)를 통해 3개 이상의 GPS 위성으로부터 수신되는 전파의 도달시간을 측정하여 이 GPS수신기(310)와 위성간의 거리를 계산하고 이후 기하학적 삼각법을 이용하여 수신기의 위치, 즉 해당 철도차량의 절대위치를 계산한다.
상기 기화학적 삼각법이란 공간 좌표계 있어서, 하나의 알 수 없는 위치, 즉 이동차량의 위치(x,y,z)는 서로 다른 3개의 알고 있는 위치, 즉 3개의 위성(x1,y1,z1)(x2,y2,z2)(x3,y3,z3)로부터의 거리를 알면, 이 임의의 위치(x,y,z)를 계산할 수 있는 공식이며, 본 발명에 있어서, 3개의 위성으로부터 위치 및 시간 정보를 받기 때문에, 위성신호의 도달시간을 고려하면, 위성으로부터의 거리를 알수 있다. 이는 기하학적 삼각법은 널리 알려진 것으로, 여기에서는 그 자세한 설명은 생략한다.
이와같이 계산된 절대위치는 탑재된 차량의 고유인식번호와 함께 알에스-232씨 프로토콜의 이동국 모뎀(340)에서 변조되고 무전기(350)에서 무선신호로 변화되어 안테나(ANT2)를 통해 기지국 시스템(400)으로 전송하고, 상기 기지국 시스템(400)은 상기 차량 탑재 시스템(300)으로부터의 무선신호를 수신하여 상기 차량 제어시스템(100)으로 전송한다.
한편, 단계(c)에서는 상기 기준국 시스템(400)은 사전에 설정된 기준 위성으로부터 위치 및 시간정보를 수신하고, 이 수신한 위치 및 시간정보를 이용하여 절대위치의 보정데이타를 설정한다. 이 절대위치에 대한 보정데이타에 간단히 설명하면, 상기에서 설명한 바와같이, GPS는 P 코드와 C/A 코드로 구성되어 있으며, 이 C/A 코드는 공개된 표준 측위로서, S/A 오차가 없는 C/A코드를 수신하여 이 코드를 이용하여 절대위치를 분석하는 경우에도 이동체에 대한 절대위치는 약 10 ~ 20m의 위치 오차를 갖는다. 이와같은 측정된 절대위치에 대한 오차를 보정하기 위해서 상기한 바와같은 보정데이타를 사전에 설정하는 것이다.
그 다음, 단계(d)에서는 상기 단계(a)에서 운행상태로 판단되면, 해당 철도 차량의 위치추적을 개시하고, 상기 단계(c)에서의 보정 데이타를 이용하여 상기 단계(b)의 절대위치를 보정하는데(S562), 이에 대해서 더 자세히 설명하면, 상기 차량 제어시스템(100)은 상기 기지국 시스템(400)을 통해 수신받은 신호에 포함된 철도고유 식별번호를 확인하고, 이 확인된 철도차량에 대한 절대위치에 대해서 상기 기준국 시스템(500)에 보정을 제어하면, 상기 기준국 시스템(500)은 사전에 설정된 보정데이타를 이용하여 상기 절대위치를 보정하고, 이 보정된 절대위치를 다시 상기 차량 제어시스템(100)으로 제공한다.
그 다음, 단계(e)에서는 상기 단계(d)에서 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 사전에 마련된 데이터베이스에서 검색하여 해당 철도차량의 현재 위치로 결정하는데(S563), 이에 대해서 더 자세히 설명하면, 현재 진행중인 철도차량에 대한 절대위치를 이용하여 철도선로상의 차량위치 및 작업지시를 위해서는 해당 차량에 대한 절대위치를 선로상의 위치로 변환시켜야 하며, 이를 위해서, 상기 차량 제어시스템(100)의 프로세스 컴퓨터(120)는 상기 절대위치에 해당하는 철도선로상의 위치를 데이터베이스(125)에서 찾아와서 해당 철도차량에 대한 현재위치로 인식하게 된다.
이에따라, 해당 철도차량에 대한 위치(좌표)와 매칭되어 상기 데이터베이스(125)에 저장되어 있는 철도선로에 대한 지도데이타를 참조하면, 철도선로상에서의 현재의 위치를 추적할 수 있으며, 뿐만 아니라 그 위치에서의 철도선 로 상태를 보다 정확하게 할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어시스템(100)의 프로세스 컴퓨터(120)는 상기 절대위치에 해당하는 철도선로상의 위치를 철도차량에 대해서 시간별로 저장하는데, 이 시간별 위치로 인하여 해당 차량의 이동방향을 인식할 수 있게 된다.
게다가, GPS 수신기가 인공 위성을 확인할 수 없는 위치에 있을 때 철도 차량은 데이터 베이스에 등록된 전,후방 상태정보 및 전철기 상태 정보를 이용하여 철도차량의 위치를 추적한다.
전술한 바와같이, 본 발명에 따라, 이동철도 차량에 대한 정확한 위치를 추적할 수 있게 되어, 이 정확한 철도 차량의 위치에 기초하면 보다 정확한 감시가 가능하여 정확한 작업지시가 가능하게 되며, 예를들어, 도 5의 단계(S560)에서는 GPS 수신기에서 수신된 데이타를 기준으로 기준국에 구축되어 있는 데이터베이스의 궤도 회로명, 철도선로 좌표값, 조업화면 차량번호 표시창, 이동국 번호를 읽어오고, 궤도회로 데이타베이스에 등록되어 있는 차량이 가고자 하는 목적지 철도선로가 점유되면(S570), 처음 차량이 위치했던 선로의 상태를 분석한다. 만약, 분석된 정보가 선로의 점유상태로 나타나면 차량분리(S581)로 간주하고 점유 상태가 아니면 모든 차량(S590)이 움직인 것으로 간주하여 모든 차량을 철도 작업화면의 지정된 차량 번호창에 표시한다. 또한, 차량의 분리가 발생했을 경우는 철도 작업지시(S582)를 확인하여 작업을 실시한 차량만(S583) 철도 작업화면의 차량 번호창(S584)에 표시한다.
상기한 본 발명에 의하면, 위치 추적의 오차 범위가 1 ~ 1.5M로 평가되고 있기 때문에 선로상을 이동하는 철도차량을 정확하게 추적할 수 있으며, 이와같은 위치는 철도차량의 정확한 감지 및 보다 정확하고 원활한 작업지시에 적용된다.
상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 기존의 차량번호 검지장치는 현장 선로 와 선로사이에 설치되어 있으므로 정비자의 설비관리 및 정비에 대한 범위가 너무 광범위하여 설비관리에 상당한 어려움이 있고 이설 및 교체 시 토목공사 및 CABLE 포설 공사가 필요한 관계로 정비 비용이 너무 많이 소요되는 문제점을 안고 있었다. 따라서 GPS 부문, 지리정보시스템의 데이터베이스 설계부문, 무선데이터 통신부문의 기초과학 원리와 철도 프로세스컴퓨터 시스템 설비를 활용한 이번 발명과 시스템 개발을 통하여 향후 노후화된 차량 번호검지장치 교체 시 반영하여 지금까지 문제가 되었던 철도 차량번호 검지 장치의 정비성, 경제성, 신뢰성 등을 해결할 수 있는 기반을 마련하였다.
먼저, 정량적 효과로는 정비인력 효율적운영, 장치 교체 비용 절감 및 정비비 절감의 효과가 있으며, 정성적 효과오서는 정확한 차량 위치추적으로 철도 관제 실 조업자 업무 부하 감소, 정확한 배차계획 생성에 의한 철도차량 및 TLC 회전율 향상, 그리고 설치 및 이설이 용이함에 따라 향후 설비 확장 시 효율적으로 대처 할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.
Claims (5)
- 삭제
- 철도차량 각각에 탑재되어, 3개 이상의 위성으로부터의 GPS 데이터를 수신하고, 이 수신된 GPS 데이타에 포함된 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 이용하여 해당 차량의 절대위치를 산출하여 탑재된 차량의 고유식별 번호를 상기 차량의 절대위치정보와 함께 무선으로 전송하는 차량 탑재 시스템(300);궤도회로에서의 차량 점유위치, 전철기 상태 및 신호기 상태를 검출하는 궤도회로 상태검출부;상기 차량 탑재 시스템(300)으로부터의 무선 신호를 수신하는 기지국 시스템(400);상기 기지국 시스템(400)에서 수신된 신호를 입력받아 이 수신신호에 포함된 차량 고유식별 번호를 확인하고 이 확인된 차량의 절대위치에 대한 보정을 제어하고, 이 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 사전에 마련된 데이터베이스에서 찾아와서 해당 차량에 대한 선로상의 현재 위치를 결정하는 차량 제어시스템(100);사전에 설정된 기준위성으로부터 GPS 데이터를 수신하여 절대위치의 보정데이타를 설정하고, 상기 차량 제어시스템(100)의 제어에 응답하여 상기 보정데이타를 이용하여 상기 차량 제어시스템(100)으로부터의 절대위치를 보정한후 이 보정된 절대위치를 상기 차량 제어시스템(100)으로 전송하는 기준국 시스템(500);를 구비함며,상기 차량 제어시스템(100)은내부 시스템과 운전자와의 인터페이싱을 수행하는 인터페이스(MMI)(110);철도의 선로위치를 구분하여 지역별로 분류하고, 각 지역에 대해서 X축 및 Y축의 상한 및 하한값을 지정하여 각 선로위치별로 해당 절대위치를 매칭시켜 저장하며, 이러한 지역내의 궤도회로, 트랙 및 전철기명을 등록한 데이터베이스(125);상기 궤도회로 상태검출부로부터 철도차량 점유위치, 전철기 상태 및 신호기 상태정보를 입력받는 데이터 입출력장치(130);상기 기지국 시스템(400)으로부터 해당 차량의 절대위치를 전송받아, 이 절대위치에 대한 보정을 제어하고, 이 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 데이터베이스(125)에서 찾아와서 해당 차량의 선로상의 현재위치로 결정하고, 이 결정된 위치정보를 해당 철도차량에 매칭시켜 시간별로 저장하며, 해당 차량의 시간별 위치정보에 기초해서 해당 철도차량의 이동방향을 인식하는 프로세스컴퓨터(120); 를 포함한 것 특징으로 하는 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량 위치 추적장치.
- 제2항에 있어서, 상기 차량 제어시스템(100)은상기 결정된 해당 철도차량의 위치와 상기 궤도회로 상태검출부로부터의 철도차량 점유위치를 비교하여 동일한 경우에, 해당 점유위치의 차량에 대한 고유식별번호를 인식하는 것을 특징으로 하는 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량 위치 추적장치.
- 차량 제어시스템(100)이 기지국 시스템(400)을 통해 차량 탑재 시스템(300)과 작업지시 및 위치데이타를 포함하는 작업관련정보를 무선으로 통신하고, 이 차량 제어시스템(100)에서 차량 탑재 시스템(300)으로부터의 철도차량의 절대위치를 궤도회로 상태검출부로부터의 철도차량 점유위치와, 기준국 시스템(500)으로부터의 보정데이타를 이용하여 해당 철도차량의 선로상의 현재위치를 추적하는 방법에 있어서,(a) 해당 철도차량에 대한 철도선로상의 점유위치, 전절기 상태 및 신호기상태를 검출하여 해당 철도차량의 운행여부를 판단하는 단계;(b) 상기 차량 탑재 시스템(300)에서 3개 이상의 위성으로부터의 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 이용하여 해당 철도차량의 절대위치를 계산하는 단계;(c) 사전에 설정된 기준 위성으로부터 위치 및 시간정보를 수신하고, 이 수신한 위치 및 시간정보를 이용하여 절대위치의 보정데이타를 설정하는 단계;(d) 상기 단계(a)에서 운행상태로 판단되면, 해당 철도차량의 위치추적을 개 시하고, 상기 단계(c)에서의 보정 데이타를 이용하여 상기 단계(b)의 절대위치를 보정하는 단계;(e) 상기 단계(d)에서 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 사전에 마련된 데이터베이스에서 찾아와서 해당 철도차량의 현재 위치로 결정하는 단계; 를 구비함을 특징으로 하는 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량 위치 추적방법.
- 제4항에 있어서, 상기 단계(e)는해당 철도차량의 선로상의 위치를 시간별로 저장하여 이 시간별 위치에 기초해서 해당 철도차량의 이동방향을 인식하는 것을 특징으로 하는 디지피에스(DGPS) 정보 및 철도 선로 정보를 이용한 철도차량 위치 추적방법.
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