KR101026234B1 - 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상신호안테나 수신각도 보정장치 - Google Patents

역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상신호안테나 수신각도 보정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곡선구간 운행시 차량의 틸팅운동을 제어하는 차량틸팅제어장치를 포함하는 틸팅열차의 하부 중앙 양측으로 고정지지대가 연결되고, 상기 고정지지대의 끝단에 위치한 제어기 고정 플레이트, 상기 차량틸팅제어장치로부터 입력된 틸팅각도정보를 연산처리하여 역틸팅신호를 출력하는 역틸팅제어기, 상기 역틸팅제어기에서 출력되는 역틸팅신호에 의하여 구동되는 역틸팅 제어모터, 상기 역틸팅 제어모터의 샤프트에 장착된 제1풀리와 상기 제어기 고정 플레이트의 하측 중앙에 위치한 고정지지대의 끝단에 연결된 제2풀리를 연결하여 구동동력을 전달하기 위한 역틸팅 구동밸트 및 상기 제2풀리의 일면과 연결 고정되어, ATP지상안테나와 수평을 유지하도록 상기 역틸팅 제어모터의 구동에 의하여 제2풀리가 구동함에 따라 각도가 변하는 ATP차상안테나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상 신호 안테나 수신각도 보정장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 곡선구간을 운영하는 틸팅열차의 안전한 열차방호를 위해 필수적인 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평이 유지되도록 하여 안정적인 정보전송이 가능하다는 장점이 있다.
틸팅, ATP차상안테나, 열차, 각도보정,

Description

역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상신호안테나 수신각도 보정장치{The Device of CAB Signaling Correction Antenna for Tilting Train by controlling inverse-Tilting}
본 발명은 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상신호안테나 수신각도 보정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 틸팅열차가 틸팅동작에 관계없이 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평확보를 통한 안정적인 신호수신을 확보하기 위한 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상신호안테나 수신각도 보정장치에 관한 것이다.
틸팅열차는 선로의 곡선부를 운행시 곡선의 중심방향으로 차체를 기울여 열차의 원심력을 상쇄하여 곡선부를 고속으로 운행할 수 있는 열차이다. 국내에서 개발된 틸팅열차는 곡선부 운행시 곡선의 크기에 따라 곡선의 중심방향으로 최대 8도를 기울여 고속으로 곡선부를 통과하도록 설계되었다.
ATP지상안테나는 지상의 폐색진입 전에 설치되어 신호기상태에 따른 열차의 이동권한부여 및 운행구간의 지리적정보를 차상장치가 수신함으로써 열차의 과속으로부터 안전을 확보하기 위한 안전설비이다.
자동열차방호(ATP)차상안테나는 지상의 일정지역마다 설치된 ATP지상안테나를 통해 선행열차의 위치 및 구간제한속도 등의 열차의 안전한 운행을 위한 정보를 수신받는다. 국내 일반철도구간에 설치된 ATP지상장치의 정보를 수신하기 위한 ATP차상안테나의 틸팅방향 최대 허용각도는 시공시의 설치오차를 포함하여 최대 3도까지를 허용하고 있다.
상기와 같이 ATP장치는 지상으로부터 차상으로 정보를 수신하기 위해 ATP지상안테나와 ATP차상안테나간의 정보전송을 이용한다. ATP차상안테나가 설치된 열차가 ATP지상안테나를 통과하는 순간에 ATP차상안테나로부터 ATP지상안테나를 활성화하기 위한 텔레파워링 신호가 전송되며, 텔레파워링신호에 의해 활성화된 ATP지상안테나는 열차운행을 위한 정보를 ATP차상안테나로 전송한다.
약 200km/h로 운행하는 열차가 ATP지상안테나가 설치된 구간을 통과하는 동안 ATP차상안테나로 지상으로부터의 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평확보가 되지 않아 정보수신에 실패하는 경우, ATP차상장치의 안전측 동작에 의해 제동이 수행되도록 구성되어 있다.
도 1은 곡선이 없는 구간을 주행하는 틸팅열차의 ATP차상안테나 상태도, 도 2는 틸팅열차가 곡선구간을 운행하는 경우 틸팅동작에 의해 ATP차상안테나의 각도가 허용각도를 초과하는 상태를 나타내는 개략도이다.
틸팅열차뿐 아니라 일반열차에도 설치되는 ATP차상안테나는 도 1과 같이 열차의 전두부 차량 하부에 설치되므로, 선로와 항상 수평을 유지하여 ATP차상안테나와 ATP지상안테나의 안정적인 정보전송이 가능하다. 하지만 도 2에서 보듯이 틸팅열차의 경우 곡선구간 운행시 열차가 최대 8도까지 기울어지므로, ATP차상안테나와 ATP지상안테나의 정상적인 신호전송을 위한 각도 3도를 벗어나게 되어 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 안정적인 정보전송이 보장되지 않는다.
따라서 틸팅열차가 곡선부 고속통과시의 틸팅동작에 의하여 ATP차상안테나와 ATP지상안테나의 정보전송실패는 열차운영효율을 크게 저하시키는 원인이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 틸팅열차가 틸팅동작에 관계없이 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평확보를 통한 안정적인 신호 수신을 확보하기 위한 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상신호안테나 수신각도 보정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상 신호 안테나 수신각도 보정장치는 곡선구간 운행시 차량의 틸팅운동을 제어하는 차량틸팅제어장치를 포함하는 틸팅열차의 하부 중앙 양측으로 고정지지대가 연결되고, 상기 고정지지대의 끝단에 위치한 제어기 고정 플레이트, 상기 차량틸팅제어장치로부터 입력된 틸팅각도정보를 연산처리하여 역틸팅신호를 출력하는 역틸팅제어기, 상기 역틸팅제어기에서 출력되는 역틸팅신호에 의하여 구동되는 역틸팅 제어모터, 상기 역틸팅 제어모터의 샤프트에 장착된 제1풀리와 상기 제어기 고정 플레이트의 하측 중앙에 위치한 고정지지대의 끝단에 연결된 제2풀리를 연결하여 구동동력을 전달하기 위한 역틸팅 구동밸트 및 상기 제2풀리의 일면과 연결 고정되어, ATP지상안테나와 수평을 유지하도록 상기 역틸팅 제어모터의 구동에 의하여 제2풀리가 구동함에 따라 각도가 변하는 ATP차상안테나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 제 1항에 있어서 상기 차량틸팅제어장치로부터 틸팅각도정보가 역틸팅 제어기에 입력되지 않은 경우, 상기 역틸팅신호는 열차에 부착된 관성센서로부터 출력되는 신호를 입력받은 상기 역틸팅제어기에서 연산처리하여 상기 역틸팅 제어모터에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 역틸팅제어기는 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 각도를 -3도에서 +3도 이내의 각도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상신호안테나 수신각도 보정장치에 의하면, 곡선구간을 운영하는 틸팅열차의 안전한 열차방호를 위해 필수적인 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평이 유지되도록 하여 안정적인 정보전송이 가능하다는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
이하 본 발명의 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상 신호 안테나 수신각도 보정장치가 개시된다. 도 3은 본 발명에 따른 각도보정기를 추가로 설치하여 틸팅열차가 곡선구간 운행시의 틸팅각을 보상하여 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평을 유지시키는 원리의 개념도이다.
본 발명은 틸팅열차의 곡선구간 운행시 틸팅동작에 따른 ATP차상안테나(90)와 ATP지상안테나(60)간의 정보전송 최대 허용각도인 3도를 초과함에 따른 정보전송오류를 방지하기 위하여 틸팅열차의 틸팅각도에 따라 ATP차상안테나(90)의 각도를 역보상함으로써, ATP차상안테나(90)는 틸팅열차의 틸팅운동에 관계없이 ATP지상안테나(60)와 수평을 유지하는 각도보정수단(100)을 포함한다.
도 4는 차량틸팅제어장치가 틸팅열차 곡선구간을 운행시 틸팅각도에 대한 정보를 획득하는 과정을 나타내는 블록구성도이다.
도 4에서 보듯이, 틸팅열차의 열차전체의 틸팅을 제어하기 위한 열차틸팅제어장치는 열차의 선두차에 장착되어 곡선부 진입 시 곡선 궤도를 감지하는 보기 센서(bogie sensor), GPS센서(도시하지 않음), 타코메타 센서(도시하지 않음) 등으로부터의 데이터를 가지고 틸팅각을 계산하여 각 차량의 틸팅 대차와 판토그래프의 틸팅운동을 제어하는 차량틸팅제어장치(80)에 전송한다.
이하 틸팅열차의 틸팅운동에 관계없이 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평을 유지하는 각도보정수단에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 각도보정수단의 일실시예를 나타낸 개략도이다. 도 5에서 보는 바와 같이 각도보정수단은 역틸팅제어기, 역틸팅 제어모터, 및 ATP차상안테나 및 상기 역틸팅제어기 및 역틸팅 제어모터를 고정하기 위한 고정수단을 포함한다.
상기 고정수단은 곡선구간 운행시 차량의 틸팅운동을 제어하는 차량틸팅제어장치(80)를 포함하는 틸팅열차의 하부 중앙 양측으로 고정지지대(140)가 연결되고, 상기 고정지지대(140)의 끝단에 위치한 제어기 고정 플레이트(150), ATP차상안테나(90)의 각도보정을 위하여 상기 제어기 고정 플레이트(150)의 하측 중앙에 위치한 고정지지대(141)의 끝단에 제2풀리(170)가 연결되어 있다. 또한 역틸팅제어기 (110)및 역틸팅 제어모터(120)는 제어기 고정 플레이트(150) 상에 고정되어 있다.
상기 역틸팅제어기(110)는 틸팅각도정보를 차량틸팅제어장치(80)로부터 입력받아 연산처리함으로써 틸팅열차가 곡선구간 운행시의 틸팅각을 보상하여 ATP차상안테나(90)를 ATP지상안테나와 수평을 유지하기 위한 역틸팅각에 대한 정보를 갖는 역틸팅신호를 역틸팅 제어모터(120)에 전송한다.
상기 역틸팅제어기는 틸팅열차의 경우 곡선구간 운행시 열차가 최대 8도까지 기울어지므로, ATP차상안테나(90)와 ATP지상안테나(60)의 정상적인 신호전송을 위하여 -3도에서 +3도의 각도를 벗어나지 않도록 상기 제어모터(120)를 제어한다. 따라서 ATP차상안테나(90)와 ATP지상안테나간(60)의 정상적인 응동이 이루어져 안정적인 정보전송이 가능하다.
여기서 상기 차량틸팅제어장치로부터 틸팅각도정보가 역틸팅제어기에 입력되 지 않은 경우, 열차에 부착된 관성센서(도시하지는 않음)로부터 출력되는 신호를 입력받아 역틸팅제어기에서 연산처리하여 얻어진 역틸팅신호를 역틸팅 제어모터에 전송한다.
상기 역틸팅신호를 받은 역틸팅 제어모터(120)는 역틸팅각만큼 구동되며, 상기 구동동력을 ATP차상안테나(90)에 전달하기 위하여 역틸팅 제어모터(120)의 샤프트에 제1풀리(160)가 장착되어 있다.
상기 제1풀리(160)와 일면에 ATP차상안테나(90)가 연결되어 있는 제2풀리(170)간에는 구동밸트(130)가 연결되어 역틸팅 제어모터(120)의 구동에 의하여 ATP차상안테나(90)의 각도를 보정할 수 있다.
따라서 틸팅각도정보를 기준으로 틸팅열차의 틸팅운동에 따른 ATP차상안테나의 각도를 역보상함으로써 곡선구간을 운영하는 틸팅열차의 안전한 열차방호를 위해 필수적인 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평이 유지되도록 하여 안정적인 정보전송이 가능하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 1은 곡선이 없는 구간을 주행하는 틸팅열차의 ATP차상안테나 상태도,
도 2는 틸팅열차가 곡선구간을 운행하는 경우 틸팅동작에 의해 ATP차상안테나의 각도가 허용각도를 초과하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 각도보정기를 추가로 설치하여 틸팅열차가 곡선구간 운행시의 틸팅각을 보상하여 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 수평을 유지시키는 원리의 개념도,
도 4는 차량틸팅제어장치가 틸팅열차 곡선구간을 운행시 틸팅각도에 대한 정보를 획득하는 과정을 나타내는 블록구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 각도보정수단의 일실시예를 나타낸 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:대차 20:차륜
30:레일 40:노반
50:침목 60:ATP지상안테나
70:틸팅열차 80:차량틸팅제어장치
90:ATP차상안테나 100:각도보정수단
110:역틸팅제어기 120:역틸팅 제어모터
130:구동 밸트 140,141:고정지지대
150:제어기 고정 플레이트 160:제1풀리
170:제2풀리

Claims (3)

  1. 곡선구간 운행시 차량의 틸팅운동을 제어하는 차량틸팅제어장치를 포함하는 틸팅열차의 하부 중앙 양측으로 고정지지대가 연결되고, 상기 고정지지대의 끝단에 위치한 제어기 고정 플레이트,
    상기 차량틸팅제어장치로부터 입력된 틸팅각도정보를 연산처리하여 역틸팅신호를 출력하는 역틸팅제어기,
    상기 역틸팅제어기에서 출력되는 역틸팅신호에 의하여 구동되는 역틸팅 제어모터,
    상기 역틸팅 제어모터의 샤프트에 장착된 제1풀리와 상기 제어기 고정 플레이트의 하측 중앙에 위치한 고정지지대의 끝단에 연결된 제2풀리를 연결하여 구동동력을 전달하기 위한 역틸팅 구동밸트 및
    상기 제2풀리의 일면과 연결 고정되어, ATP지상안테나와 수평을 유지하도록 상기 역틸팅 제어모터의 구동에 의하여 제2풀리가 구동함에 따라 각도가 변하는 ATP차상안테나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상 신호 안테나 수신각도 보정장치.
  2. 제 1항에 있어서 상기 차량틸팅제어장치로부터 틸팅각도정보가 역틸팅제어기에 입력되지 않은 경우, 상기 역틸팅신호는 열차에 부착된 관성센서로부터 출력되는 신호를 입력받은 상기 역틸팅제어기에서 연산처리하여 상기 역틸팅 제어모터에 출력하는 것을 특징으로 하는 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상 신호 안테나 수신각도 보정장치.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 역틸팅제어기는 ATP차상안테나와 ATP지상안테나간의 각도를 -3도에서 +3도 이내의 각도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 역틸팅 제어에 의한 틸팅열차 차상 신호 안테나 수신각도 보정장치.
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