KR100851504B1 - 열차자동제어 신호 검측 시스템 및 그의 동작 방법 - Google Patents

열차자동제어 신호 검측 시스템 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열차자동제어(ATC) 신호 검측 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템는 열차가 운행하는 각 ATC 구간의 현장 제어정보를 제공해 주며 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 ATC 구간에 대한 정보 또한 제공하여 유지보수가 필요한 ATC 구간을 운영자에게 알려줄 수 있는 구성을 가진다. 이에 따라, 본 발명은 ATC 시스템을 통해서 열차의 운행을 제어하는데 비정상적인 제어가 발생할 수 있는 ATC 구간을 미리 보수해 놓을 수 있도록 해 줌으로써 ATC 시스템을 통한 안정적인 열차 운행 제어가 가능하게 해 준다.
열차자동제어, ATC 신호, ATC 구간, 검측

Description

열차자동제어 신호 검측 시스템 및 그의 동작 방법{SYSTEM FOR CHECKING AUTOMATIC TRAIN CONTROL SIGNAL AND OPERATING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템의 구성을 도시한 도면, 및
도 2는 본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템의 동작을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 제1 안테나 102 : 제2 안테나
104 : 연속신호 수신부 106 : 불연속신호 수신부
108 : 신호 전류레벨 측정부 110 : 연속신호 분석부
112 : 불연속신호 분석부 114 : ATC 구간 이상 판단부
116 : ATC 구간정보 저장부 118 : ATC 구간정보 표시부
본 발명은 열차자동제어(Automatic Train Control, 이하 'ATC'라 함) 신호 검측 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ATC 신호를 검측하여 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 ATC 구간에 대한 정보를 제공할 수 있는 ATC 신호 검측 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
자동 열차 운행 시스템은 정상 동작을 위해서 레일로부터 신호 정보를 정상적으로 수신하여 정보를 추출하고, 그 정보를 바탕으로 열차 운행에 이용하여 열차를 정상적으로 운행시킨다.
이러한 열차의 안전 운행을 위해 사용되는 신호제어 시스템으로는 제어 중심이 지상에 있는 지상 신호제어시스템 또는 차량에 있는 차상 신호제어시스템으로 분류되는데, 지상 신호제어시스템으로는 ATS(Automatic Train Stop) 시스템이 대표적이고 차상 신호제어시스템으로는 ATC(Automatic Train Control) 시스템이 대표적이다.
ATS 시스템은 지상 신호기의 제한속도를 초과하여 운전시 선행 열차와의 추돌 사고를 방지하기 위해 자동으로 열차의 속도를 감속 또는 제동시키는 시스템이다.
ATC 시스템은 ATC 지상장치가 궤도회로 또는 루프코일을 통해 전송하는 ATC 신호를 수신받아 그 수신받은 ATC 신호를 분석함으로써 지상의 열차운행조건을 획득하고, 그 획득한 열차운행조건에 따라 열차의 속도를 제어 또는 열차의 정위치 정차, 및 출입문 개폐 등과 같은 열차의 운행 동작을 제어하는 시스템이다.
이러한 ATC 시스템이 수신하는 ATC 신호로는 궤도회로로부터 수신하는 ATC 연속신호와 루프코일을 통해 수신하는 ATC 불연속신호가 존재한다.
여기서 ATC 연속신호는 열차의 속도제어정보 및 궤도정보 등을 포함한 신호이며, ATC 불연속신호는 터널 진출입, 사구간이나 교량 통과와 같은 간헐적인 정보를 포함한 신호로, ATC 시스템은 열차의 운행 동작을 정상적으로 제어하기 위해서 무엇보다 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호를 정상적으로 수신받을 수 있어야 한다.
그러므로, ATC 시스템에서는 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 ATC 구간을 검출하여 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생하였음을 운영자에게 알려주어 ATC 시스템이 열차의 운행 동작을 제어하는데 발생할 수 있는 문제를 미연에 방지할 필요가 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 ATC 시스템에서 ATC 신호를 검측하여 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 ATC 구간에 대한 정보를 제공할 수 있는 ATC 신호 검측 시스템 및 그의 동작 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 열차자동제어(ATC) 신호 검측 시스템는 수신한 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호 각각을 분석하여 신호 내에 포함된 정보를 추출하고 신호의 무결성을 판단하는 연속신호 분석부 및 불연속신호 분석부; 상기 연속신호 분석부 및 불연속신호 분석부가 판단한 신호의 무결성 결과에 따라 ATC 구간의 신호 전송 상에 이상 여부를 판단하는 ATC 구간 이상 판단부; 및 상기 연속신호 분석부 및 불연속신호 분석부가 상기 추출한 정보와 상기 ATC 구간 이상 판단부가 판단한 ATC 구간의 이상 여부를 상기 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호를 수신한 ATC 구간의 ATC 구간정보로 저장하는 ATC 구간정보 저장부;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 열차자동제어(ATC) 신호 검측 시스템는 상기 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호의 수신된 전류레벨을 측정하는 신호 전류레벨 측정부;를 더 포함하고, 상기 ATC 구간 이상 판단부는 상기 신호 전류레벨 측정부가 측정한 상기 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호의 전류레벨과 상기 연속신호 분석부 및 불연속신호 분석부가 판단한 상기 신호의 무결성 결과에 따라 ATC 구간의 신호 전송 상에 이상 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
그리고 외부로부터 입력된 ATC 구간정보 요청에 따라 상기 ATC 구간정보 저장부에 저장된 ATC 구간정보를 획득하여 표시하는 ATC 구간정보 표시부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 열차자동제어(ATC) 신호 검측 시스템의 동작 방법은 ATC 신호 검측 시스템이 ATC 신호를 수신하며 상기 ATC 신호의 수신된 전류레벨을 측정하는 단계; 상기 ATC 신호 검측 시스템이 상기 ATC 신호를 분석하여 상기 ATC 신호 내 포함된 정보를 추출하며 상기 ATC 신호의 신호 무결성을 판단하는 단계; 상기 ATC 신호 검측 시스템이 상기 측정한 상기 ATC 신호의 전류레벨 및 상기 ATC 신호의 신호 무결성 판단 결과에 따라 ATC 구간의 ATC 신호 전송 상에 이상 여부를 판단하는 단계; 및 상기 ATC 신호 검측 시스템이 상기 추출한 상기 ATC 신호 내에 포함된 정보와 상기 판단한 ATC 구간의 이상 여부를 상기 ATC 신호를 수신한 ATC 구간의 ATC 구간정보로 저장하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 ATC 신호 검측 시스템이 ATC 구간정보 요청을 입력받는 경우에, 그 입력받은 요청에 따라 상기 저장해 놓은 ATC 구간정보를 제공하는 단계;를 더 포함하여 이루어진다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템는 ATC 신호를 수신하는 차상 안테나로 제1 안테나(100) 및 제2 안테나(102)와, 연속신호 수신부(104)와, 불연속신호 수신부(106)와, 신호 전류레벨 측정부(108)와, 연속신호 분석부(110)와, 불연속신호 분석부(112)와, ATC 구간 이상 판단부(114)와, ATC 구간정보 저장부(116)와, ATC 구간정보 표시부(118)로 구성된다.
ATC 신호 검측 시스템의 각 구성 부들의 기능을 상세히 살펴보자면, 우선 ATC 신호를 수신하는 차상 안테나로 제1 안테나(100)는 궤도회로로부터 ATC 연속신호를 수신하는 안테나이고, 제2 안테나(102)는 루프 코일로부터 ATC 불연속신호를 수신하는 안테나이다.
그래서 제1 안테나로는 ATC 연속신호를 수신하는 2G-안테나를, 제2 안테나로는 ATC 불연속신호를 수신하는 BPS(Byte Per Second)-안테나를 사용할 수 있다.
ATC 구간에는 궤도회로가 형성되고 또한 케이블 루프(또는 루프코일)가 소정의 구간마다 설치된다.
ATC 구간에 적용될 수 있는 궤도회로의 방식은 국내 고속철도 KTX에 적용되는 UM71C(무연)절연궤도로 가청주파수를 사용하는 AF(Audio Frequency)궤도회로방식이 있다. UM71C 궤도회로의 구성은 일반적인 기술구성으로 송신기, 수신기, 궤도계전기, 거리조정기 등으로 이루어져 있으며, ATC 연속신호를 송신한다.
이러한 UM71C 궤도회로에서 송신하는 ATC 연속신호에는 열차위치검지, 레일절손검지, 전차선 전류제거, 최대허용속도나 제한속도나 실행속도 등 지상의 속도정보, 신호정보, 목표거리, 경사도나 커브 등의 레일정보, 및 상기와 같은 정보에 대한 에러감지정보를 포함하고 있다.
그리고 궤도 안쪽에 설치된 루프 코일이 발생하는 ATC 불연속신호는 연속적인 데이터가 아닌 특정한 데이터를 간헐적으로 전송하는 신호로 사구간, 교량이나 터널 등의 위치 확인 등의 정보를 포함하고 있다.
그래서 이와 같이 ATC 구간에 형성된 궤도 회로 및 루프 코일이 전송하는 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호를 각각 ATC 신호 검측 시스템는 제1 안테나(100) 및 제2 안테나(102)를 통해 수신한다.
연속신호 수신부(104) 및 불연속신호 수신부(106)는 각각 제1 안테나(100) 및 제2 안테나(102)를 통해 수신된 신호를 신호 처리하여 연속신호 수신부(104)는 제1 안테나를 통해 수신된 신호 중에서 실제 ATC 연속신호만을, 불연속신호 수신부(106)는 제2 안테나(102)를 통해 수신된 신호 중에서 실제 ATC 불연속신호만을 검출해 낸다.
신호 전류레벨 측정부(108)는 연속신호 수신부(104) 및 불연속신호 수신 부(106)가 검출한 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호의 수신된 전류레벨을 측정한다.
연속신호 분석부(110)는 연속신호 수신부(104)가 검출한 ATC 연속신호를 분석하여 ATC 연속신호가 포함하고 있는 정보를 추출하고 또한 ATC 연속신호의 신호 무결성(Signal Integrity)을 판단한다.
불연속신호 분석부(112)는 불연속신호 수신부(106)가 검출한 ATC 불연속신호를 분석하여 ATC 불연속신호가 포함하고 있는 정보를 추출하고 또한 ATC 불연속신호의 신호 무결성을 판단한다.
ATC 구간 이상 판단부(114)는 연속신호 분석부(110) 및 불연속신호 분석부(112)가 판단한 각각의 ATC 연속신호 무결성 판단 결과 및 ATC 불연속신호 무결성 판단 결과를 수신받고 신호 전류레벨 측정부(108)에서 측정한 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호의 신호 전류레벨을 수신받는다. 그리고 ATC 구간 이상 판단부(114)는 ATC 연속신호의 무결성 또는 ATC 불연속신호의 무결성 판단 결과가 좋지 못하거나 ATC 연속신호 또는 ATC 불연속신호의 측정된 신호 전류레벨이 기 설정해 놓은 정상적으로 수신되는 경우의 신호 전류레벨 범위에서 벗어날 경우, 현재 ATC 구간에서 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 것으로 판단한다.
일반적으로, ATC 구간에서는 ATC 지상장치가 ATC 신호를 전송하는데 이상이 발생하여 ATC 신호의 무결성이 좋지 않을 수 있다.
또한 ATC 구간에서는 ATC 신호가 레일로부터 정상적으로 수신될 수 있도록 레일 상의 신호 전류의 세기가 일정 수준 유지하기 위한 전류 세기를 보상하는 보상 콘덴서가 레일의 각 궤도상에 설치되어 있다. 하지만 보상 콘덴서가 동작하지 않을 경우 정상적으로 전류 세기를 보상해 주지 못하게 되어 ATC 신호의 수신되는 신호 전류레벨은 정상적인 신호 전류레벨의 변화곡선 범위에서 벗어나는 값으로 측정될 수 있다.
그러므로 이와 같이 ATC 신호를 전송하는 ATC 지상장치 또는 보상 콘덴서의 동작상에 이상이 발생하였는지의 여부를 수신한 ATC 신호의 무결성 판단 및 ATC 신호의 수신된 신호 전류레벨을 통해 확인함으로써 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 ATC 구간을 ATC 구간 이상 판단부(114)가 판단해 내도록 구성된다.
ATC 구간정보 저장부(116)는 현재 열차가 운행중인 ATC 구간의 위치정보를 외부 열차 운행 시스템으로부터 수신받으며 열차가 운행중인 각 ATC 구간마다 연속신호 분석부(110) 및 불연속신호 분석부(112)가 각각 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호를 분석하여 추출해 놓은 정보들을 ATC 구간정보로 저장해 놓는다.
또한 ATC 구간정보 저장부(116)는 열차가 운행중인 각 ATC 구간마다 ATC 구간 이상 판단부(114)가 판단한 ATC 구간 이상 여부에 대한 결과를 ATC 구간정보에 포함하여 저장해 놓는다.
ATC 구간정보 표시부(118)는 외부로부터 ATC 구간정보에 대한 정보 요청이 입력되는 경우 그 입력되는 정보 요청에 따라 ATC 구간정보 저장부(116)에 저장된 해당 ATC 구간에 대한 구간정보를 획득하여 표시한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템는 열차가 운행하는 각 ATC 구간마다의 현장 제어정보를 표시해 주며 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 ATC 구간에 대한 정보 또한 제공하여 유지보수가 필요한 ATC 구간을 운영자에게 알려준 다. 그럼으로써, ATC 시스템을 통해서 열차의 운행을 제어하는데 비정상적인 제어가 발생할 수 있는 ATC 구간을 미리 보수해 놓을 수 있도록 해 주어 ATC 시스템을 통한 안정적인 열차 운행 제어가 가능하게 한다.
이러한 본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템은 일체화된 하나의 ATC 신호 검측 장치로 구현될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템의 동작을 도시한 흐름도이다.
본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템는 ATC 신호인 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호를 수신하며(S200), ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호 각각의 수신된 신호 전류레벨을 측정한다(S202).
그리고 ATC 신호 검측 시스템는 상기 수신한 ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호를 분석하여 신호 내 포함된 정보들을 추출하는 한편, ATC 연속신호 및 ATC 불연속신호 각각의 신호 무결성을 판단한다(S204).
그래서 ATC 신호 검측 시스템는 ATC 연속신호 또는 ATC 불연속신호의 무결성 판단 결과가 좋지 못하거나 ATC 연속신호 또는 ATC 불연속신호의 측정된 신호 전류레벨이 정상적으로 수신되는 경우에 측정되는 신호 전류레벨 변화곡선의 범위를 벗어날 경우 현재 열차가 운행중인 ATC 구간에서 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 것으로 판단한다(S206).
ATC 신호 검측 시스템는 상기 ATC 구간의 이상을 판단한 결과를 포함하여 각 ATC 구간에 대한 ATC 구간정보를 저장해 놓는다(S208). 그리고 운영자의 ATC 구간정보 요청이 입력될 경우, 그 입력된 ATC 구간정보 요청에 따라 상기 저장해 놓은 해당 ATC 구간의 ATC 구간정보를 표시한다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따른 ATC 신호 검측 시스템는 열차가 운행하는 각 ATC 구간마다의 현장 제어정보를 제공해 주며 ATC 신호 전송 상에 이상이 발생한 ATC 구간에 대한 정보 또한 제공하여 유지보수가 필요한 ATC 구간을 운영자에게 알려줄 수 있도록 구성된다.
이에 따라, 본 발명은 ATC 시스템을 통해서 열차의 운행을 제어하는데 비정상적인 제어가 발생할 수 있는 ATC 구간을 미리 보수해 놓을 수 있도록 해 줌으로써 ATC 시스템을 통한 안정적인 열차 운행 제어가 이루어질 수 있게 한다.

Claims (5)

  1. 수신한 ATC 연속신호를 분석하여 신호 내에 포함된 정보를 추출하고 신호의 무결성(Integrity)을 판단하는 연속신호 분석부;
    수신한 ATC 불연속신호를 분석하여 신호 내에 포함된 정보를 추출하고 신호의 무결성을 판단하는 불연속신호 분석부;
    상기 연속신호 분석부 및 상기 불연속신호 분석부가 판단한 신호의 무결성 결과에 따라 ATC 구간의 신호 전송 상에 이상 여부를 판단하는 ATC 구간 이상 판단부;
    상기 연속신호 분석부 및 상기 불연속신호 분석부가 상기 추출한 정보와 상기 ATC 구간 이상 판단부가 판단한 ATC 구간의 이상 여부를 상기 ATC 연속신호 및 상기 ATC 불연속신호를 수신한 ATC 구간의 ATC 구간정보로 저장하는 ATC 구간정보 저장부; 및
    상기 ATC 연속신호 및 상기 ATC 불연속신호의 수신된 전류레벨을 측정하는 신호 전류레벨 측정부;를 포함하고,
    상기 ATC 구간 이상 판단부는
    상기 신호 전류레벨 측정부가 측정한 상기 ATC 연속신호 및 상기 ATC 불연속신호의 전류레벨과 상기 연속신호 분석부 및 상기 불연속신호 분석부가 판단한 상기 신호 무결성 결과에 따라 ATC 구간의 신호 전송 상에 이상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 열차자동제어 신호 검측 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    외부로부터 입력된 ATC 구간정보 요청에 따라 상기 ATC 구간정보 저장부에 저장된 ATC 구간정보를 획득하여 표시하는 ATC 구간정보 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차자동제어 신호 검측 시스템.
  4. ATC 신호 검측 시스템이 ATC 신호를 수신하며 상기 ATC 신호의 수신된 전류레벨을 측정하는 단계;
    상기 ATC 신호 검측 시스템이 상기 ATC 신호를 분석하여 상기 ATC 신호 내 포함된 정보를 추출하며 상기 ATC 신호의 신호 무결성을 판단하는 단계;
    상기 ATC 신호 검측 시스템이 상기 측정한 상기 ATC 신호의 전류레벨 및 상기 ATC 신호의 신호 무결성 판단 결과에 따라 ATC 구간의 ATC 신호 전송 상에 이상 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 ATC 신호 검측 시스템이 상기 추출한 상기 ATC 신호 내에 포함된 정보와 상기 판단한 ATC 구간의 이상 여부를 상기 ATC 신호를 수신한 ATC 구간의 ATC 구간정보로 저장하는 단계;를 포함하여 이루어지는 열차자동제어 신호 검측 시스템의 동작 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 ATC 신호 검측 시스템이 ATC 구간정보 요청을 입력받는 경우에, 그 입력받은 요청에 따라 상기 저장해 놓은 ATC 구간정보를 표시하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열차자동제어 신호 검측 시스템의 동작 방법.
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