KR100965894B1

KR100965894B1 - Ａｔｓ 지상자를 이용한 ａｔｐ 속도제한 커브 추종 시스템및 방법

Info

Publication number: KR100965894B1
Application number: KR1020080095565A
Authority: KR
Inventors: 김봉택
Original assignee: 샬롬엔지니어링 주식회사; 김봉택
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-06-24
Also published as: KR20100036107A

Abstract

개시된 본 발명에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 속도제한 커브 추종 시스템은, 선로의 구간별 궤도회로로부터 열차의 구간점유 상태를 판단하는 궤도점유 검지유닛과, 궤도점유 검지유닛과 연결되며 상호 단위 이격거리가 균일하게 설치되는 ATS 지상자를 포함하는 지상장치; 및 ATS 지상자로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신하는 차상자와, 차상자로 수신된 제한속도 신호로부터 선행열차의 위치를 판단하는 차상 제어부 및 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검지유닛을, 포함하는 차상장치;를 포함하며, 차상 제어부는, 신호현시 시스템을 구분하여 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자의 이격거리 및 상기 검지된 열차 속도로부터 제동거리를 연산하여, 상기 제동거리가 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 감속 제어한다. 이에 의하면, ATS 시스템(Automatic Train Stop System)이 운영되는 구간에서도 ATP(Automatic Train Protect) 속도제한 커브에 추종할 수 있어 선로의 운영효율을 증가시킬 수 있으며 열차의 운행속도를 증가시킬 수 있다.

ATS, ATP, ATS 지상자, 열차자동정지, 열차자동보호, 속도제한 커브

Description

ＡＴＳ 지상자를 이용한 ＡＴＰ 속도제한 커브 추종 시스템 및 방법{System and Method for following speed-limit curve of ATP system using ground equipment of ATS system}

본 발명은 ATS 지상자를 이용하여 ATP 시스템의 구간별 속도제한 커브를 추종하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, ATP 시스템의 지상자인 발리스와는 달리 처럼 지상자의 설치위치나 지상자간 이격거리에 대한 정보를 제공할 수 없는 ATS 지상자를 이용하여 ATP 시스템의 구간별 속도제한 커브를 추종할 수 있는 ATS 지상자를 이용한 ATP 속도제한 커브 추종시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 한정된 선로를 이용하여 수많은 열차가 운행되고 있어 열차의 선로 사용이나 그에 따른 열차 운행 속도에 제한을 받아 왔다. 또한, 열차의 운행 특성상 정해진 선로를 따라서만 운행됨으로써 선행 열차와 후행 열차간 운행을 조정하여 추돌사고 등을 방지할 필요성이 대두되고 있다.

이에 따라, 선행열차의 선로 점유상태를 판단하여 후행 열차의 운행속도를 제어하는 다양한 방안이 제시되고 있으며, 이러한 방안 중 ATS 시스템(자동열차정지 시스템 : Automatic Train Stop System) 및 ATP 시스템(열차열차보호 시스템 : Automatic Train Protect System)이 있다.

ATS 시스템은 열차가 운행하는 선로를 일정 구간으로 구분하고 해당 구간에서 제한속도로 감속운행되도록 하고 정해진 시간내에 감속이 되지 않는 경우 강제적으로 정지되도록 한 것으로서, 선행 열차가 특정 선로구간을 점유하고 있는 지 궤도점유 유닛에서 검지하고 점유되고 있는 구간을 기준으로 5현시 시스템의 경우 도 2에 도시된 바와 같이 정지신호(R), 경계신호(YY), 주의신호(Y), 감속신호(YG) 및 진행신호(G)가 구간별로 현시되고, 3현시 시스템의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 정지신호(R), 주의신호(Y) 및 진행신호(G)가 구간별로 현시된다.

이때 각 구간별의 현시신호는 구간별로 설치되는 ATS 지상자로부터 열차의 ATS 차상자로 전송되며 이는 공지된 기술로서 간단하게 설명하면, 선행 열차에 의하여 특정 구간(이하, '선행열차의 점유구간'이라 한다. 도 1 및 도 2에서 'R'로 표시된 구간)의 궤도가 점유되면 각 구간별 ATS 지상자는 현시신호에 따른 공진주파수가 발진되며 이 ATS 지상자위로 ATS 차상자가 지나가면 주파수 인입현상에 의하여 ATS 지상자의 공진주파수를 감지하여 해당 공진주파수에 따라 제한속도로 감속하게 된다.

3현시 시스템 및 5현시 시스템의 구간별 신호체계를 정리하면 다음의 표 1 및 표 2와 같다.

신호 형태	ATS 지상자의 공진주파수	구간별 운행 최고속도
G (진행신호)	98±3KHz	150km/h 이하에서 자유운전
Y (주의신호)	114±3KHz	65Km/h
R (정지신호)	130±3KHz	절대정지

신호 형태	ATS 지상자의 공진주파수	구간별 운행 최고속도
G (진행신호)	98±3KHz	150Km/h 이하에서 자유운전
YG (감속신호)	106±3KHz	105Km/h
Y (주의신호)	114±3KHz	65Km/h
YY(경계신호)	122±3KHz	25Km/h
R (정지신호)	130±3KHz	절대정지

도 1은 3현시 시스템에서 ATS 시스템이 운용되는 열차의 제한속도 커브를 나타낸 도면이다. 이하, 제한속도 커브를 나타낸 도면에서, 세로축 실선은 ATS 지상자가 설치된 위치를 나타내며, 세로축 점선은 일정하게 구획된 구간을 나타낸다.

도 1 및 표 1을 참고하면, 선행 열차가 특정 구간을 점유하고 있는 경우 궤도점유 검지유닛이 이를 검지하고, 특정 구간은 절대로 정지하여야 하는 신호의 공진주파수 130Khz가 발진되고, 그 후행 구간은 주의신호의 공진주파수 114Khz가 발진되고 그 다음 후행 구간은 진행신호의 공진주파수 98Khz가 발진된다. 이때, 해당 구역의 신호를 나타내는 ATS 지상자는 해당 구간의 1.2Km 앞에 설치되어 열차가 진행하면서 ATS 지상자위를 지나가면 각 해당 공진주파수를 감지하고 공진주파수에 맞는 열차 제한 속도로 감속하도록 하여, 미리 열차가 해당 구간을 진입하기 전에 제한속도로 감속한 후 진입되도록 한다.

따라서, 도 1과 같이 선행 열차가 점유하는 특정구간('R'신호 현시)의 후행구간은 'Y'신호가 현시되고 'Y'신호가 현시되는 구간의 후행 구간은 'G'신호가 현시되며, 이들 신호를 현시하는 ATS 지상자는 해당 구간의 전방 약 1.2km 전방에 설치되므로 해당 구간에 진입하기전에 감속되어 진입하게 되어 도 1과 같이 계단식 속도제한 커브를 추종한다.

도 2는 5현시 시스템에서 ATS 시스템이 운용되는 열차의 제한속도 커브를 나타낸 도면이다. 도 2 및 표 2를 참고하면, 선행 열차가 특정 구간을 점유하고 있는 경우 궤도점유 검지유닛이 이를 검지하고, 특정 구간은 절대로 정지하여야 하는 신호의 공진주파수 130Khz가 발진되고, 그 후행 구간은 경계신호의 공진주파수 122Khz가 발진되고, 그 다음 후행구간은 주의신호의 공진주파수 114Khz가 발진되고 그 다음 후행 구간은 감속신호의 공진주파수 106Khz가 발진되고 그 다음 후행구간은 진행신호의 공진주파수 98Khz가 발진된다. 이때, 해당 구역의 신호를 나타내는 ATS 지상자는 해당 구간의 전방 약 25m 앞에 설치되어 열차가 진행하면서 ATS 지상자위를 지나가면 각 해당 공진주파수를 감지하고 공진주파수에 맞는 열차 제한 속도로 감속하도록 하여, 미리 열차가 해당 구간을 진입하기 전에 제한속도로 감속한 후 진입되도록 한다.

따라서, 도 2와 같이 선행 열차가 점유하는 특정구간('R'신호 현시)의 후행구간은 'YY'신호가 현시되고 'YY'신호가 현시되는 구간의 후행구간은 'Y'신호가 현시되고, 'Y'신호가 현시되는 구간의 후행구간은 'YG'신호가 현시되고, 'YG'신호가 현시되는 구간의 후행구간은 'G'신호가 현시되며, 이들 신호를 현시하는 ATS 지상자는 해당 구간의 전방 25m에 설치되므로 해당 구간에 진입하기전에 감속되어 진입하게 되어 도 2와 같이 계단식 속도제한 커브를 추종한다.

이와 같이, ATS 시스템은 ATS 지상자에서는 선행열차와 후행열차간 이격거리, ATS 지상자의 설치위치 및 ATS 지상자간 이격거리에 대한 정보가 없어 단순히 해당구간을 진입하기전 정해진 제한속도로 감속한 후 진입하도록 하여 운행중인 열차가 선행열차와 충분히 제동거리 이상 이격되어 있어도 무조건 기계적으로 감속운전하도록 하여 한정된 선로의 비효율적인 사용이나 열차가 비효율적으로 운행되는 문제가 있다.

한편, 도 3은 ATP 시스템이 운용되는 열차의 제한속도 커브를 나타낸 도면이다. ATP 시스템은 선로의 구간별로 지상 발리스가 설치되며, 열차의 차상 안테나에서 지상 발리스로부터 선행열차와의 이격거리, 지상 발리스가 설치된 위치, 지상 발리스간 이격거리 등에 대한 정보를 수신함으로써 선행열차와의 이격거리를 파악할 수 있어 도 3에 도시된 제한속도 커브를 추종하여 최종적으로 열차가 'R'신호가 현시되는 구간에서 정지할 수 있다.

이와 같이, ATS 제한속도 커브인 도 1 및 도 2와 ATP 제한속도 커브인 도 3을 비교하면, ATS 시스템의 비효율성 및 상기한 문제점을 알 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으 로서, 기술의 개발단계상 ATS 시스템이 먼저 개발 적용되었으며 ATP 시스템은 그 후 개발된 것을 고려하여 기존 ATS 시스템을 ATP 시스템으로 교체하지 않고도 ATS 시스템이 설치된 구간의 ATS 지상자를 이용하여 ATP 제한속도 커브와 근사한 커브를 추종할 수 있는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 속도제한 커브 추종 시스템은, 선로의 구간별 궤도회로로부터 열차의 구간점유 상태를 판단하는 궤도점유 검지유닛과, 상기 궤도점유 검지유닛과 연결되며 상호 단위 이격거리가 균일하게 설치되는 ATS 지상자를 포함하는 지상장치; 및 상기 ATS 지상자로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신하는 차상자와, 상기 차상자로 수신된 제한속도 신호로부터 선행열차의 위치를 판단하는 차상 제어부 및 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검지유닛을, 포함하는 차상장치;를 포함하며, 상기 차상 제어부는, 신호현시 시스템을 구분하여 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자의 이격거리 및 상기 검지된 열차 속도로부터 제동거리를 연산하여, 상기 제동거리가 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 감속 제어한다.

이로써, ATS 시스템(Automatic Train Stop System)이 운영되는 구간에서도 ATP(Automatic Train Protect) 속도제한 커브에 추종할 수 있어 선로의 운영효율을 증가시킬 수 있으며 열차의 운행속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 설치비용이 상대 적으로 큰 ATP 시스템을 설치하지 않고 기존 ATS 시스템을 이용하여 ATP 시스템의 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 차상 제어부는, 현재 열차가 점유하는 구간의 현시신호로부터 정지신호까지의 신호변환 단계를 계산하고, 계산된 단계 수 및 ATS 지상자의 단위 이격거리로부터 ATS 지상자의 이격거리를 연산하는 것이 바람직하다.

이로써, ATS 지상자간 단위 이격거리가 동일하므로 신호변환 단계 갯수만을 판단하면 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 간단하게 판단할 수 있어, 기존 ATS 시스템의 ATS 지상자로부터 현행 열차와 선행 열차간의 거리를 파악할 수 없어 일률적으로 현시신호에 따른 구간 제한속도로만 운행되어야 했던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 차상 제어부는, 상기 연산된 ATS 지상자의 이격거리 및 열차의 제동거리에 따라 열차의 제동속도를 가감하는 것이 바람직하다.

이로써, 현행 열차와 선행 열차간 이격거리 및 현행 열차의 운행속도에 따라 현행 열차의 제동속도를 조정할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템은, 선로의 구간별 궤도회로로부터 열차의 구간점유 상태를 판단하는 궤도점유검지유닛과, 상기 궤도점유 검지유닛과 연결되며 상기 선로 구간별로 설치되는 ATS 지상자를 포함하는 지상장치; 및 상기 ATS 지상자로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신하는 차상자와, 상기 차상자로 수신된 제한속도 신호로부터 선행열차의 위치를 판단하는 차상 제어부 및 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검지유닛,을 포함하는 차상장치;를 포함하며, 상기 차상 제어부는, 신호현시 시스템을 구분하여 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자의 이격거리를 ATS 지상자의 최소 단위 이격거리를 기준으로 연산하고 상기 검지된 열차 속도로부터 제동거리를 연산하여, 상기 제동거리가 상기 연산된 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 감속 제어한다.

이로써, ATS 시스템이 운영되는 구간에서도 ATP 속도제한 커브에 추종할 수 있어 선로의 운영효율을 증가시킬 수 있으며 열차의 운행속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 설치비용이 상대적으로 큰 ATP 시스템을 설치하지 않고 기존 ATS 시스템을 이용하여 ATP 시스템의 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 차상 제어부는, 현재 열차가 점유하는 구간의 현시신호로부터 정지신호까지의 신호변환 단계를 계산하고, 계산된 단계 수 및 ATS 지상자의 최소 단위 이격거리로부터 ATS 지상자의 이격거리를 연산하는 것이 바람직하다.

이로써, ATS 지상자간 단위 이격거리가 균등하지 않고 불규칙한 경우 최소 단위 이격거리를 이용함으로써 안전하게 ATS 지상자를 이용하여 ATP 제한속도 커브에 추종할 수 있다. 또한, 신호변환 단계 갯수만을 판단하면 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 간단 하게 추정할 수 있어, 기존 ATS 시스템의 ATS 지상자로부터 현행 열차와 선행 열차간의 거리를 파악할 수 없어 일률적으로 현시신호에 따른 구간 제한속도로만 운행되어야 했던 문제를 해결할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법은, 선로의 구간별로 단위 이격거리가 균일하게 설치되는 ATS 지상자로부터 현행 열차의 점유구간에 대한 현시신호를 수신하는 현시신호 수신단계; 현행 열차의 운행속도를 검지하는 운행속도 검지 단계; 상기 현시신호 수신단계에서 수신한 현시신호를 기준으로 선행열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 연산하는 이격거리 연산단계; 상기 운행속도 검지 단계에서 검지된 운행속도로부터 현행 열차의 제동거리를 연산하는 제동거리 연산단계; 상기 제동거리 연산단계에서 연산된 제동거리가, 상기 이격거리 연산단계에서 연산된 이격거리의 기설정된 범위내에 있는지 판단하는 안전제동 판단단계; 상기 안전제동 판단단계에서 상기 제동거리가 상기 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 열차를 감속제어하 는 열차감속 제어단계;를 포함한다.

여기서, 상기 이격거리 연산단계는, 열차가 운행하는 구간의 신호현시 시스템을 판단하는 신호현시 판단단계; 상기 신호현시 판단단계에서 판단된 신호현시 시스템에 따라 현재 열차가 점유하는 구간의 현시신호로부터 정지신호까지의 신호변환 단계 수를 계산하는 변환단계 계산단계; 상기 변환단계 계산단계에서 계산된 변환단계 수 및 단위 이격거리를 곱하는 연산단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

이로써, 열차가 운행하는 구간의 신호현시 시스템에 따라 신호 변환 단계 수가 가변적이므로 해당 운행 구간의 신호현시 시스템에 따라 신호 변환 단계를 산출할 수 있다. 또한, ATS 지상자간 단위 이격거리가 동일하므로 신호변환 단계 갯수만을 판단하면 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 간단하게 판단할 수 있어, 기존 ATS 시스템의 ATS 지상자로부터 현행 열차와 선행 열차간의 거리를 파악할 수 없어 일률적으로 현시신호에 따른 구간 제한속도로만 운행되어야 했던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 열차감속 제어단계는, 상기 연산된 ATS 지상자의 이격거리 및 열 차의 제동거리에 따라 열차의 제동속도를 가감하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법은, 선로의 구간별로 설치되는 ATS 지상자로부터 현행 열차의 점유구간에 대한 현시신호를 수신하는 현시신호 수신단계; 현행 열차의 운행속도를 검지하는 운행속도 검지 단계; 상기 현시신호 수신단계에서 수신한 현시신호 및 ATS 지상자의 최소 단위 이격거리를 기준으로 선행열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 연산하는 이격거리 연산단계; 상기 운행속도 검지 단계에서 검지된 운행속도로부터 현행 열차의 제동거리를 연산하는 제동거리 연산단계; 상기 제동거리 연산단계에서 연산된 제동거리가, 상기 이격거리 연산단계에서 연산된 이격거리의 기설정된 범위내에 있는지 판단하는 안전제동 판단단계; 상기 안전제동 판단단계에서 상기 제동거리가 상기 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 열차를 감속제어하는 열차감속 제어단계;를 포함한다.

여기서, 상기 이격거리 연산단계는, 열차가 운행하는 구간의 신호현시 시스템을 판단하는 신호현시 판단단계; 상기 신호현시 판단단계에서 판단된 신호현시 시스템에 따라 현재 열차가 점유하는 구간의 현시신호로부터 정지신호까지의 신호변환 단계 수를 계산하는 변환단계 계산단계; 상기 변환단계 계산단계에서 계산된 변환단계 수 및 ATS 지상자의 최소 단위 이격거리를 곱하는 연산단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

이로써, ATS 지상자간 단위 이격거리가 균등하지 않고 불규칙한 경우 최소 단위 이격거리를 이용함으로써 안전하게 ATS 지상자를 이용하여 ATP 제한속도 커브에 추종할 수 있다. 또한, 신호변환 단계 갯수만을 판단하면 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 간단하게 추정할 수 있어, 기존 ATS 시스템의 ATS 지상자로부터 현행 열차와 선행 열차간의 거리를 파악할 수 없어 일률적으로 현시신호에 따른 구간 제한속도로만 운행되어야 했던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 열차감속 제어단계는, 상기 연산된 ATS 지상자의 이격거리 및 열차의 제동거리에 따라 열차의 제동속도를 가감하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명된 본 발명에 의하면, ATS 시스템(Automatic Train Stop System)이 운영되는 구간에서도 ATP(Automatic Train Protect) 속도제한 커브에 추종할 수 있어 선로의 운영효율을 증가시킬 수 있으며 열차의 운행속도를 증가시킬 수 있다.

또한, 설치비용이 상대적으로 큰 ATP 시스템을 설치하지 않고 기존 ATS 시스템을 이용하여 ATP 시스템의 효과를 얻을 수 있다.

또한, ATS 지상자간 이격거리가 균일하게 설치됨으로써 ATS 지상자간 단위 이격거리가 동일하므로 신호변환 단계 갯수만을 판단하면 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 간단하게 판단할 수 있어, 기존 ATS 시스템의 ATS 지상자로부터 현행 열차와 선행 열차간의 거리를 파악할 수 없어 일률적으로 현시신호에 따른 구간 제한속도로만 운행되어야 했던 문제를 해결할 수 있다.

또한, ATS 지상자의 설치위치나 선행 열차에 대한 정보를 제공하지 않는 ATS 지상자를 이용하여 현행 열차와 선행 열차간 이격거리 및 현행 열차의 운행속도에 따라 현행 열차의 제동속도를 조정할 수 있다.

또한, ATS 지상자간 단위 이격거리가 균등하지 않고 불규칙한 경우 최소 단위 이격거리를 이용함으로써 안전하게 ATS 지상자를 이용하여 ATP 제한속도 커브에 추종할 수 있다.

또한, 열차가 운행하는 구간의 신호현시 시스템에 따라 신호 변환 단계 수가 가변적이므로 해당 운행 구간의 신호현시 시스템에 따라 신호 변환 단계를 산출할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 속도제한 커브 추종 시스템에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 속도제한 커브 추종 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 속도제한 커브 추종 시스템(100)은, ATS 지상자(133) 및 궤도검지유닛(131)을 포함하는 지상장치(130) 및, 차상자(113), 속도검출부(115), 제동부(117) 및 차상 제어부(111)를 포함하는 차상장치(110)를 포함한다.

지상장치(130)는 선로가 설치되는 지상에 설치되는 것으로서, ATS 지상자(133)는 열차 선로를 다수의 구간으로 구획하고 구획된 구간별로 구간을 지나는 열차의 제한속도 정보를 제공하는 것으로서, 이들 구간별로 설치되는 ATS 지상자(133)간 단위 이격거리는 균등하게 설치된다(도 4에서 d1, d2, d3, d4...은 동일). 이하에서, 단위 이격거리는 ATS 지상자와 인접한 ATS 지상자간 이격거리(d1, d2, d3, d4...)를 가리키며, 이격거리는 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 현시신호를 나타내는 ATS 지상자간 총 이격거리를 가리키는 것으로 한다.

지상장치(130)의 궤도검지유닛(131)는 다수의 구간으로 구획된 선로에서 열차가 어느 구간을 운행하고 있는 경우 즉, 어느 구간을 점유하고 있는지 판단하여 5현시 또는 3현시 시스템에서 후행 구간의 ATS 지상자(133)의 발진 주파수를 조정하여 구간에서의 제한속도를 차상장치(110)에서 판단하도록 하는 것이다. 이러한 궤도검지유닛(131)에 의하여 열차의 점유 여부를 판단하는 방법은 일반적인 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.

차상장치(110)는 열차의 차량에 설치되는 것으로서, 차상자(113)는 ATS 지상자(133)로부터 발진되는 공진주파수를 주파수 인입현상에 의하여 감지하는 것으로서 열차가 점유하는 구간에서의 현시신호를 수신하여 수신된 현시신호를 차상 제어부(111)로 전송한다.

차상장치(110)의 속도검출부(115)는 열차의 운행속도를 검지하는 것으로서 검지된 신호를 차상 제어부(111)로 전송하며, 제동부(117)는 열차의 운행속도를 감속하는 브레이크 장치이다.

차상 제어부(111)는 상기의 차상자(113), 속도검출부(115) 및 제동부(117)를 제어하며, 차상자(113)로부터 전송되는 현 운행구간에서의 현시신호 및 속도검출부(115)로부터 전송되는 열차의 운행속도 신호를 수신하여 제동여부를 판단하여 열차의 제동부(117)를 구동제어한다.

이하에서는 5현시 시스템이 운용되는 구간에 대해서만 설명하며, 3현시 또는 4현시 시스템도 동일한 원리에 의한 것이므로 생략한다.

차상 제어부(111)는 열차가 운행하면서 지상의 ATS 지상자(133)의 공진주파수가 98Khz인 것으로 판단되면 현 운행구간의 현시신호는 '진행(G)' 신호인 것으로 판단하여 최고 제한속도인 150Km/h 이하에서 자유운전(free) 한다. 이후, 계속 운 행되면서 특정 구간에서 ATS 지상자(133)의 공진주파수가 106Khz인 것으로 판단되면 '감속신호(YG)'인 것으로 판단한다.

이때 기존 ATS 시스템의 경우에는 106Khz인 공진주파수에 대응하는 제한속도인 106Km/h로 기계적으로 감속한 후 선행 구간으로 진입하였으나, 본 발명에서는 차상 제어부(111)는 현 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간에서의 제한속도에 대응하는 공진주파수를 발진하는 ATS 지상자간 이격거리를 연산한다. 이격거리는 5현시 시스템의 경우 현시신호의 신호변환 단계는 G-YG-Y-YY-R 이므로 'YG 신호(감속신호)'가 현시되는 ATS 지상자와 'R 신호(정지신호)'가 현시되는 ATS 지상자까지의 이격거리를 연산한다.

보다 구체적으로 이격거리의 연산은, 'YG 신호'와 'R 신호'간 신호변환 단계 갯수를 계산하고 계산된 신호변환 단계 수와 단위 이격거리 d1을 곱하면 연산된다. 즉, ATS 지상자와 인접 ATS 지상자는 해당 구간에서 균등하게 설치됨으로써 간단하게 이격거리를 연산할 수 있다. 이를 정리하면 다음의 수학식 1과 같다.

신호변환 단계 수 × 단위 이격거리(d1) = 이격거리

'YG 신호'와 'R 신호' ATS 지상자간 이격거리는 3 × d1이며, 차상 제어부(111)도 5a에 도시된 바와 같이 속도 검출부(115)로부터 수신된 열차의 운행속도로부터 이격거리까지 정지할 수 있는 선형함수로 열차의 운행속도를 감속제어한다.

이와 같이 선형적으로 감속하면서 운행하면서 열차의 차상자(113)는 'Y 신호'를 현시하는 ATS 지상자(133)를 지나면서 114KHz인 공진주파수를 감지하고 차상 제어부(111)는 다시 'Y 신호' 및 'R 신호'를 나타내는 ATS 지상자간 이격거리를 수학식 1에 의하여 연산하고 현재 열차의 운행속도로 이격거리까지 선형적으로 정지할 수 있도록 열차를 감속제어한다. 이때의 이격거리는 2 × d1이 된다.

이후 계속하여 'R 신호'의 변경없는 상태에서 열차가 운행되면 'YY 신호'를 현시하는 ATS 지상자를 지나면서 122KHz인 공진주파수를 감지하고 차상 제어부(111)는 'YY 신호' 및 'R 신호'를 나타내는 ATS 지상자간 이격거리를 수학식 1에 의하여 연산하고 현재 열차의 운행속도로 이격거리까지 선형적으로 정지할 수 있도록 열차를 감속제어한다. 이때의 이격거리는 1 × d1이 된다.

이후 차상 제어부(111)는 감속운행하면서 'R 신호'를 나타내는 ATS 지상자 까지의 이격거리에 도달하여 열차가 정지되도록 선형적으로 감속제어한다.

이와 같이 본 발명에 의하면 도 5a에 도시된 바와 같이 종래의 ATS 시스템의 계단식 제한속도 커브와는 달리 선형적인 ATP 제한속도 커브와 근사하게 추종할 수 있어 선로의 활용 및 열차의 운행효율을 개선할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 'YG 신호'를 나타내는 공진주파수가 감지되고 'R 신호'를 나타내는 ATS 지상자까지의 이격거리를 연산한 후 이격거리까지 열차를 선형적으로 감속제어할 뿐만 아니라 중간에 위치하는 구간(Y, YY 현시신호 구간)에서도 계속하여 'R 신호'를 나타내는 ATS 지상자까지의 이격거리를 계속 연산하고 해당 구간에서의 열차 운행속도와 비교하여 이격거리까지 정지되도록 선형적으로 감속제 어 함으로써 중간에 돌발적인 사고가 발생하는 경우에도 비상 감속제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면 ATS 지상자(133)의 단위 이격거리(d1, d2, d3, d4는 비균일)가 균일하게 설치되지 않은 경우에도 기존 ATS 지상자(133)를 이용하여 최대한 ATP 제한속도 커브에 추종할 수 있도록 현행 열차의 점유구간의 ATS 지상자와 'R 신호'의 현시신호를 나타내는 ATS 지상자간 이격거리 산출의 기준은 단위 이격거리(d1, d2, d3, d4...) 중 최소 이격거리를 기준으로 한다. 여기서, 최대 이격거리를 기준으로 하는 경우 실제 이격거리와 계산된 이격거리가 달라 선행 열차와 추돌할 가능성이 있으므로 가장 안전하게 최소 이격거리를 기준으로 한다.

예를 들어, 도 5b를 참조하면 'YY 신호' 구간의 실제 거리가 1km이고 'Y 신호'구간의 실제거리가 1.5Km라고 하면, 최대 이격거리를 기준으로 하는 경우 즉, 1.5Km를 기준으로 하면 현행 열차가 'YY 신호' 구간에 정지하지 않고 'R 신호' 구간으로 진입하여 열차 추돌사고 등이 발생할 수 있으나, 최소 이격거리를 기준으로 하는 경우 즉, 1Km를 기준으로 하면 현행 열차가 비록 'YY 신호' 현시구간에서 정지하지 않더라도 미리 정지할 수 있어 열차 추돌 사고등이 방지될 수 있다.

도 5b는 상기한 바와 같이 최소 이격거리에 의한 제한속도 커브를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 각 신호현시 구간의 거리가 일정치 않은 경우에 ATS 지상자간 최소 단위 이격거리를 기준으로 열차의 운행속도를 제어하여 ATP 제한속도 커브에 근사적으로 추종할 수 있는 것을 보여준다.

이와 같이, ATS 지상자간 단위 이격거리가 균일한 경우는 새로운 시스템을 처음부터 새로 설치하거나 비용이 ATP 시스템보다 상대적으로 낮은 ATS 시스템을 도입하는 경우에 의미가 있으며, ATS 지상자간 단위 이격거리가 균일하지 않는 경우는 기존 설치된 시스템의 폐기 또는 변경 없이 기존 ATS 시스템을 이용하여 ATP 제한속도 커브를 추종할 수 있다는데 의미가 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 도 6을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법을 설명한다.

먼저, 현행 열차가 운행되는 구간의 신호체계를 판단하여(S110), 3현시, 4현시 또는 5현시 시스템인지 운행구간의 현시신호 시스템을 판단한다. 이로써, 차후 현행 열차가 점유하고 있는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하고 있는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 판단하기 위한 현시 신호 변환 단계 수를 연산할 수 있게 된다.

이후, 현행 열차가 운행되고 있는 운행 속도를 지속적으로 검지한다(S120). 현행 열차가 운행되면서 지상에 설치되어 있는 ATS 지상자로부터 공진주파수가 검지되는지 판단하고(S130), 검지되는 공진주파수에 대한 현시신호를 판단한다. 즉, 표 2에 도시된 바와 같이 5현시 신호 시스템의 경우 98KHz는 'G 신호', 106KHz는 'YG 신호', 114KHz는 'Y 신호', 122KHz는 'YY 신호' 및 130KHz는 'R 신호'가 현시되는 것으로 판단한다.

이때, 지상의 ATS 지상자로부터 현행 열차가 점유하고 있는 구간의 현시신호가 'G 신호'가 아닌 경우, 즉 'YG 신호'가 현시되는 것으로 판단되면 'YG 신호'와 'R 신호'의 현시신호간 변환 단계 수를 연산한다(S140).

이후, ATS 지상자간 단위 이격거리(d1 = d2 = d3 = d4 ...)을 기준으로 단계 S140에서 연산된 신호 변환 단계 수를 곱하여, 'YG 신호'가 현시되는 현행 열차의 점유구간에 설치되어 있는 ATS 지상자와 'R 신호'가 현시되는 ATS 지상자간 이격거리를 연산한다(S150).

이후, 현행 열차의 현재 운행속도를 기준으로 'R 신호'가 현시되는 ATS 지상자까지의 선형적으로 정지할 수 있는 제동거리를 연산하고(S160), 단계 S160에서 연산된 제동거리가 단계 S150에서 연산된 이격거리의 기설정범위 보다 큰 지 즉, 제동거리가 이격거리보다 긴 지를 판단하고(S170) 제동거리가 이격거리보다 긴 것으로 판단되면, (제동거리가 이격거리보다 길면 열차 추돌의 위험이 있다) 열차 운행 속도를 'R 신호'가 현시되는 ATS 지상자의 설치위치에서 정지되도록 도 5a에 도시된 바와 같이 선형적으로 감속제어한다(S180).

한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, ATS 지상자간 단위 이격거리가 균등하지 않은 경우(d1 ≠ d2 ≠ d3 ≠ d4 ...) 최소 단위 이격거리를 기준으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 단계 S170에서 제동거리가 이격거리보다 짧아 충분히 'R 신호'가 현시 되는 ATS 지상자까지 제동거리가 확보된 것으로 판단되면 열차의 감속제어 없이 현행 열차 운행속도를 유지하여, 열차의 선로이용 및 운행 효율을 증대시키는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 기존 ATS 지상자를 이용하여 별도의 새로운 지상장치의 증설이나 추가설치없이도 ATP 제한속도 커브를 추종할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며 특허청구범위를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능하다 할 것이다.

도 1은 3현시 시스템에서 종래의 ATS에서의 열차 운행 제한속도 커브를 나타낸 도면,

도 2는 5현시 시스템에서 종래의 ATS에서의 열차 운행 제한속도 커브를 나타낸 도면,

도 3은 5현시 시스템에서 ATP에서의 열차 운행 제한속도 커브를 나타낸 도면,

도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템을 나타낸 블록도,

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 시스템에 의하여 열차 운행 제한속도 커브를 나타낸 도면, 및

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법을 설명하는 흐름도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 시스템 110 : 차상장치

111 : 차상 제어부 113 : 차상자

115 : 속도 검출부 117 : 제동부

130 : 지상장치 131 : 궤도 검지 유닛

133 : ATS 지상자

Claims

선로의 구간별 궤도회로로부터 열차의 구간점유 상태를 판단하는 궤도점유 검지유닛과, 상기 궤도점유 검지유닛과 연결되며 상호 단위 이격거리가 균일하게 설치되는 ATS 지상자를 포함하는 지상장치; 및

상기 ATS 지상자로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신하는 차상자와, 상기 차상자로 수신된 제한속도 신호로부터 선행열차의 위치를 판단하는 차상 제어부 및 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검지유닛을, 포함하는 차상장치;를 포함하며,

상기 차상 제어부는, 신호현시 시스템을 구분하여 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리 및 상기 검지된 열차 속도로부터 제동거리를 연산하여, 상기 제동거리가 상기 연산된 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 감속 제어하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템.
제1항에 있어서, 상기 차상 제어부는,

현재 열차가 점유하는 구간의 현시신호로부터 정지신호까지의 신호변환 단계를 계산하고, 계산된 단계 수 및 ATS 지상자의 단위 이격거리로부터 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차상 제어부는,

상기 ATS 지상자의 연산된 이격거리 및 열차의 제동거리에 따라 열차의 제동속도를 가감하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템.
선로의 구간별 궤도회로로부터 열차의 구간점유 상태를 판단하는 궤도점유검지유닛과, 상기 궤도점유 검지유닛과 연결되며 상기 선로 구간별로 설치되는 ATS 지상자를 포함하는 지상장치; 및

상기 ATS 지상자로부터 현재 점유구간의 제한속도 신호를 수신하는 차상자와, 상기 차상자로 수신된 제한속도 신호로부터 선행열차의 위치를 판단하는 차상 제어부 및 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검지유닛,을 포함하는 차상장치;를 포함하며,

상기 차상 제어부는, 신호현시 시스템을 구분하여 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 ATS 지상자의 최소 단위 이격거리를 기준으로 연산하고 상기 검지된 열차 속도로부터 제동거리를 연산하여, 상기 제동거리가 상기 연산된 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 감속 제어하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템.
제4항에 있어서, 상기 차상 제어부는,

현재 열차가 점유하는 구간의 현시신호로부터 정지신호까지의 신호변환 단계를 계산하고, 계산된 단계 수 및 ATS 지상자의 최소 단위 이격거리로부터 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 차상 제어부는,

상기 ATS 지상자의 연산된 이격거리 및 열차의 제동거리에 따라 열차의 제동속도를 가감하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 시스템.
선로의 구간별로 단위 이격거리가 균일하게 설치되는 ATS 지상자로부터 현행 열차의 점유구간에 대한 현시신호를 수신하는 현시신호 수신단계;

현행 열차의 운행속도를 검지하는 운행속도 검지 단계;

상기 현시신호 수신단계에서 수신한 현시신호를 기준으로 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 연산하는 이격거리 연산단계;

상기 운행속도 검지 단계에서 검지된 운행속도로부터 현행 열차의 제동거리를 연산하는 제동거리 연산단계;

상기 제동거리 연산단계에서 연산된 제동거리가, 상기 이격거리 연산단계에서 연산된 이격거리의 기설정된 범위내에 있는지 판단하는 안전제동 판단단계;

상기 안전제동 판단단계에서 상기 제동거리가 상기 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 열차를 감속제어하는 열차감속 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법.
제7항에 있어서, 상기 이격거리 연산단계는,

열차가 운행하는 구간의 신호현시 시스템을 판단하는 신호현시 판단단계;

상기 신호현시 판단단계에서 판단된 신호현시 시스템에 따라 현재 열차가 점유하는 구간의 현시신호로부터 정지신호까지의 신호변환 단계 수를 계산하는 변환단계 계산단계;

상기 변환단계 계산단계에서 계산된 변환단계 수 및 단위 이격거리를 곱하는 연산단계;를 포함하는 것을 특징으로 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열차감속 제어단계는,

상기 ATS 지상자의 연산된 이격거리 및 열차의 제동거리에 따라 열차의 제동속도를 가감하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법.
선로의 구간별로 설치되는 ATS 지상자로부터 현행 열차의 점유구간에 대한 현시신호를 수신하는 현시신호 수신단계;

현행 열차의 운행속도를 검지하는 운행속도 검지 단계;

상기 현시신호 수신단계에서 수신한 현시신호 및 ATS 지상자의 최소 단위 이격거리를 기준으로 현행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자와 선행 열차가 점유하는 구간의 ATS 지상자간 이격거리를 연산하는 이격거리 연산단계;

상기 운행속도 검지 단계에서 검지된 운행속도로부터 현행 열차의 제동거리를 연산하는 제동거리 연산단계;

상기 제동거리 연산단계에서 연산된 제동거리가, 상기 이격거리 연산단계에서 연산된 이격거리의 기설정된 범위내에 있는지 판단하는 안전제동 판단단계;

상기 안전제동 판단단계에서 상기 제동거리가 상기 이격거리의 기설정된 범위내에 있는 경우 열차를 감속제어하는 열차감속 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법.
제10항에 있어서, 상기 이격거리 연산단계는,

열차가 운행하는 구간의 신호현시 시스템을 판단하는 신호현시 판단단계;

상기 신호현시 판단단계에서 판단된 신호현시 시스템에 따라 현재 열차가 점유하는 구간의 현시신호로부터 정지신호까지의 신호변환 단계 수를 계산하는 변환단계 계산단계;

상기 변환단계 계산단계에서 계산된 변환단계 수 및 ATS 지상자의 최소 단위 이격거리를 곱하는 연산단계;를 포함하는 것을 특징으로 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 열차감속 제어단계는,

상기 ATS 지상자의 연산된 이격거리 및 열차의 제동거리에 따라 열차의 제동속도를 가감하는 것을 특징으로 하는 ATS 지상자를 이용한 ATP 제한속도 커브 추종 방법.