KR101029516B1 - 궤도차량 위치 검지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 궤도차량 위치 검지 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 궤도차량 위치 검지 시스템은 단위운행블록들이 모여 전체운행블록을 이루는 궤도에서 운행되는 금속재질 궤도차량의 위치를 검지하기 위한 것이며, 상기 단위운행블록에 속한 궤도에 상기 궤도차량의 진행방향으로 상호 이격되게 설치되어 상기 궤도차량의 존재여부를 검지하는 한 쌍의 금속검지센서로 이루어진 검지센서부, 상기 차량검지센서부로부터 입력받은 검지신호를 아날로그 디지털 변환하여 상기 단위운행블록에 상기 궤도차량이 존재하는지 여부를 나타내는 위치정보신호를 출력하는 검지처리기 및 상기 모든 단위운행블록에 설치된 검지처리기들로부터 입력받은 위치정보신호들을 종합하여 상기 궤도차량의 현재위치신호를 출력하는 제어기를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 차륜의 재질이 금속이 아닌 궤도차량 또는 자기부상열차와 같이 차륜이 없는 궤도차량의 위치를 검지하여 궤도차량 운행의 안정성을 향상시킬 수 있는 궤도차량 위치 검지 시스템이 제공되는 효과가 있다.

궤도차량, 위치 검지, 금속검지센서, 자기부상열차, 검지처리기

Description

궤도차량 위치 검지 시스템{SYSTEM FOR SENSING THE LOCATION OF RAILWAY CAR}

본 발명은 궤도차량 위치 검지 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 차륜의 재질이 금속이 아닌 궤도차량 또는 자기부상열차와 같이 차륜이 없는 궤도차량의 위치를 검지하여 궤도차량 운행의 안정성을 향상시킬 수 있는 궤도차량 위치 검지 시스템에 관한 것이다.

철도차량을 안정적적으로 운행하기 위해서는 현재 전체 궤도에서 운행되는 모든 철도차량들의 정확한 위치 정보 파악이 필수적이다.

이를 위하여 종래에는 궤도회로에 의해 열차위치 및 속도를 검지하여 궤도차량에 설치된 차상장치에 전달하는 고정폐색 방식을 사용하여 왔다.

이 고정폐색 방싱의 문제점을 개선하기 위하여 궤도회로를 이용하지 않고 차상과 지상간 무선통신을 이용한 열차제어시스템이 도입되었다.

이러한 통신기반 열차제어시스템(Communication Based Train Control, CBTC)은 열차의 속도에 따른 제동거리를 열차 자체적으로 판단하고 제동하는 방식으로 열차 사이의 거리가 폐색구간에 의하지 않고 최소 안전거리를 유지하므로 열차 사이의 운전시격이 단축되고, 열차 위치에 대한 검지를 열차 내에 구비된 신호장치가 계산하여 지상신호장치로 무선을 통해 전송하여 궤도회로 등 지상설비의 필요성이 줄어들게 됨으로 인해 유지보수비용이 줄어들게 되었다.

그러나 이러한 장점을 가진 무선통신 기반 열차제어시스템의 주요장치인 통신장치는 고장에 대비하여 2 중계 구성 및 2중화 무선 커버리지 설계로 구현하지만 이러한 상황에서도 무선통신장치의 고장 또는 차상신호장치의 전원이 꺼지면 선로 상에 존재하는 열차의 위치정보가 사라지는 현상이 발생하여 안전운행에 큰 영향을 미친다.

이러한 종래 방식들이 갖는 문제점을 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 종래의 궤도회로 방식의 열차 위치 검지방식을 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 통신기반열차제어(Communication Based Train Control, CBTC) 방식의 열차 위치 검지방식을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 궤도회로를 사용한 궤도회로 방식의 열차 위치 검지방식은 궤도회로 내로 열차가 진입시 열차의 철차륜에 의해 회로가 단락되는 상태를 검지하여 열차의 위치를 검지하는 방식이다.

도 2를 참조하면, 종래의 CBTC 방식의 열차 위치 검지방식은 열차의 위치를 열차 내에 설치된 신호장치가 계산 후, 그 결과를 지상 설비로 전송하여 열차의 위치를 검지하는 방식이다.

그러나 종래의 CBTC 방식의 열차 위치 검지방식에 따르면, 열차 내에 설치된 신호장치가 고장나거나 열차와 지상 설비간 통신장치가 고장나는 경우 열차의 위치정보를 획득할 수 없는 현상이 발생하여 후행열차 또는 전방열차와의 추돌사고 발생의 가능성이 있다.

이를 보완하기 위해 CBTC 방식에서의 열차위치 검지 방법은 철차륜이 있는 열차의 경우 차축 검지기(AXLE COUNTER)라는 설비를 레일에 설치하여 열차의 차륜을 검지하고 차륜 수를 카운트하여 열차가 있음을 확인한다.

그러나 종래의 궤도회로 방식의 열차 위치 검지방식과 CBTC 방식의 열차 위치 검지방식에 따르면, 고무 등과 같은 비금속성 재질의 차륜을 갖는 열차 또는 자기부상열차와 같이 철차륜이 없는 열차의 경우 열차의 위치를 검지하지 못하는 커다란 문제점이 있다.

특히, 자기부상열차의 상용화를 앞두고 있는 상황에서 이는 큰 문제점이 아닐 수 없다.

본 발명은 궤도차량의 위치를 정밀하게 검지하여 궤도차량 운행의 안전성을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.

보다 구체적으로, 본 발명은 차륜의 재질이 금속이 아닌 궤도차량 또는 자기부상열차와 같이 차륜이 없는 궤도차량의 위치를 검지하여 궤도차량 운행의 안정성을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도차량 위치 검지 시스템은 단위운행블록들이 모여 전체운행블록을 이루는 궤도에서 운행되는 금속재질 궤도차량의 위치를 검지하기 위한 것이며, 상기 단위운행블록에 속한 궤도에 상기 궤도차량의 진행방향으로 상호 이격되게 설치되어 상기 궤도차량의 존재여부를 검지하는 한 쌍의 금속검지센서로 이루어진 검지센서부, 상기 차량검지센서부로부터 입력받은 검지신호를 아날로그 디지털 변환하여 상기 단위운행블록에 상기 궤도차량이 존재하는지 여부를 나타내는 위치정보신호를 출력하는 검지처리기 및 상기 모든 단위운행블록에 설치된 검지처리기들로부터 입력받은 위치정보신호들을 종합하여 상기 궤도차량의 현재위치신호를 출력하는 제어기를 포함하여 구성된다.

상기 궤도차량은 비금속성의 차륜을 갖는 차량 또는 자기부상열차인 것을 특 징으로 한다.

상기 검지처리기는 상기 한 쌍의 금속검지센서 중 하나의 금속검지센서가 1차적으로 상기 궤도차량의 존재를 검지한 후 상기 한 쌍의 금속검지센서 중 다른 하나의 금속검지센서가 2차적으로 상기 궤도차량의 존재를 검지하는 경우, 상기 검지처리기가 설치된 단위운행블록에 상기 궤도차량이 존재함을 나타내는 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 궤도차량의 위치가 정밀하게 검지되어 궤도차량 운행의 안전성이 향상되는 효과가 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 차륜의 재질이 금속이 아닌 궤도차량 또는 자기부상열차와 같이 차륜이 없는 궤도차량의 위치가 정밀하게 검지되어 궤도차량 운행의 안정성이 향상되는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도차량 위치 검지 시스템을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서 궤도차량이 운행되는 전체궤도의 운행블록들을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도차량 위치 검지 시스템은 검지센서부(10), 검지처리기(20), 제어기(30) 및 연동장치(40)를 포함하여 구성된다.

본 실시 예는 궤도에서 운행되는 금속재질을 갖는 궤도차량의 위치를 검지하기 위한 것이다.

본 실시 예에 있어서, 궤도는 단위운행블록들로 구분되고, 많은 수의 단위블록들이 모여 전체운행블록인 전체 궤도를 이룬다.

아래에서 상세히 설명하겠지만, 본 실시 예를 통하여 궤도차량이 전체 궤도 중 어느 단위운행블록에 위치하는 지를 정밀하게 검지할 수 있다.

검지센서부(10)는 한 쌍의 금속검지센서(11, 12)로 이루어진다.

이 한 쌍의 금속검지센서(11, 12)는 단위운행블록에 속한 궤도에 궤도차량의 진행방향으로 상호 이격되게 설치되어 있으며 궤도차량의 존재여부를 검지하기 위한 수단이다.

이를 도 4를 추가적으로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 있어서 궤도차량이 운행되는 전체궤도는 여러 개의 단위운행블록들로 구분되어 있다.

예를 들어, 궤도차량이 A 지점과 B 지점 사이의 구간에서 운행되는 경우, A 지점과 B 지점 사이의 구간은 n 개의 단위운행블록들로 구분되고, n 개의 단위운행 블록들이 모여서 전체운행블록이 된다.

궤도차량을 운행함에 있어서는 현재 운행 중인 궤도차량이 전체궤도의 어느 지점에 위치하고 있는지를 정밀하게 파악하는 것이 선결적인 과제이다.

이에 따라, 본 실시 예에 있어서는 전체궤도인 전체운행블록을 여러 개의 단위운행블록들로 구분하고, 궤도차량이 어느 단위운행블록에 위치하고 있는지를 검지해 냄으로써, 궤도차량의 현재 운행위치를 정밀하게 검지해 낸다.

이를 위하여, 각각의 단위운행블록에는 한 쌍의 금속검지센서(11, 12)로 이루어진 검지센서부(10)와 후술하는 검지처리기(20)가 설치된다.

한 쌍의 금속검지센서(11, 12)는 궤도의 중앙 부근에 설치되는 것이 바람직하다.

일반적으로 궤도차량의 차륜은 금속성 재질이지만, 고무 재질 등 비금속성 재질의 차륜을 갖는 궤도차량도 있을 수 있다. 또한 최근 차륜을 갖지 않는 자기부상열차를 상용화하려는 시도가 본격화되고 있다.

앞에서도 설명한 바와 같이, 종래의 궤도차량 위치 검지 방식은 궤도차량이 금속성 재질의 차륜을 갖는 경우에만 적용할 수 있었다.

본 실시 예는 종래의 이런 한계를 극복하여 범용적으로 적용할 수 있는 궤도차량 위치 검지 방식을 제공하기 위한 것이다.

보다 구체적으로, 모든 궤도차량을 구성하는 차량 본체 등은 금속성 재질이기 마련이다. 이를 이용하기 위하여, 본 실시 예에 있어서의 한 쌍의 금속검지센서(11, 12)는 궤도의 중앙 부근에 설치되어 궤도차량을 구성하는 금속성 재질의 차 량 본체 등을 검지해 낸다.

도 5에 이러한 검지 방식의 하나의 예가 나타나 있으며, 도 5는 단위운행블록에 1개의 금속검지센서가 설치되어 있는 경우의 예이다.

도 5를 참조하면, 1) 궤도차량이 금속검지센서가 설치된 영역으로 진입하지 않은 경우, 금속검지센서의 출력 전압은 기준 레벨을 유지한다. 2) 궤도차량이 금속검지센서가 설치된 영역 내부로 진입하는 경우, 금속검지센서의 출력 전압은 기준 레벨로부터 검지 레벨로 낮아진다. 3) 궤도차량이 금속검지센서가 설치된 영역된 영역 외부로 진출하는 경우, 금속검지센서의 출력 전압은 검지 레벨로부터 기준 레벨로 높아진다. 4) 궤도차량이 금속검지센서가 설치된 영역된 영역 외부로 완전히 빠져나간 경우, 금속검지센서의 출력 전압은 기준 레벨을 유지한다.

이 금속검지센서의 출력 전압이 후술하는 검지처리기(20)에 입력되는 아날로그 형태의 검지신호가 된다.

도 6에 검지 방식의 다른 예가 나타나 있으며, 도 6은 단위운행블록에 제1 금속검지센서(11)와 제2 금속검지센서(12)가 상호 이격된 상태로 설치되어 있는 경우의 예이다. 도 7은 이 방식의 동작 흐름을 나타낸 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 1) 궤도차량이 제1 금속검지센서(11)가 설치된 영역으로 진입하지 않은 경우, 제1 금속검지센서(11)의 출력 전압과 제2 금속검지센서(12)의 출력 전압은 기준 레벨을 유지한다. 2) 궤도차량이 제1 금속검지센서(11) 가 설치된 영역 내부로 진입하는 경우, 제1 금속검지센서(11)의 출력 전압은 기준 레벨로부터 검지 레벨로 낮아진다. 3) 궤도차량이 계속 진행하여 제2 금속검지센서(12)가 설치된 영역 내부로 진입하는 경우, 제2 금속검지센서(12)의 출력 전압은 기준 레벨로부터 검지 레벨로 낮아진다. 4) 궤도차량이 제1 금속검지센서(11)가 설치된 영역된 영역 외부로 진출하는 경우, 제1 금속검지센서(11)의 출력 전압은 검지 레벨로부터 기준 레벨로 높아진다. 5) 궤도차량이 계속 진행하여 제2 금속검지센서(12)가 설치된 영역된 영역 외부로 진출하는 경우, 제2 금속검지센서(12)의 출력 전압은 검지 레벨로부터 기준 레벨로 높아진다. 6) 궤도차량이 계속 진행하여 제1 및 제2 금속검지센서(11, 12)가 설치된 영역된 영역 외부로 완전히 빠져나간 경우, 제1 및 제2 금속검지센서(11, 12)의 출력 전압들은 기준 레벨을 유지한다.

이 제1 및 제2 금속검지센서(11, 12)의 출력 전압은 후술하는 검지처리기(20)에 입력되는 아날로그 형태의 검지신호가 된다.

검지처리기(20)는 검지센서부(10)로부터 입력받은 검지신호를 아날로그 디지털 변환하여 단위운행블록에 궤도차량이 존재하는지 여부를 나타내는 위치정보신호를 출력한다.

보다 구체적으로, 검지처리기(20)는 단위운행블록마다 설치되어있으며, 역시 단위운행블록마다 설치되어 있는 검지센서부(10)로부터 검지신호를 입력받는다. 검지센서부(10)의 검지신호는 앞서 설명한 금속검지센서의 출력 전압이다.

예를 들어, 검지처리기(20)는 한 쌍의 금속검지센서(11, 12) 중 하나의 금속 검지센서가 1차적으로 궤도차량의 존재를 검지한 후, 한 쌍의 금속검지센서(11, 12) 중 다른 하나의 금속검지센서가 2차적으로 궤도차량의 존재를 검지하는 경우, 검지처리기(20)가 설치된 단위운행블록에 궤도차량이 존재함을 나타내는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.

이러한 검지처리기(20)의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.

1) 제1 금속검지센서(11)와 제2 금속검지센서(12)로부터 기준 레벨의 아날로그 출력 전압을 입력받은 경우, 이를 아날로그 디지털 변환하여 디지털 형태의 위치정보신호 ‘0’을 출력한다. 이 위치정보신호 ‘0’은 제1 금속검지센서(11)와 제2 금속검지센서(12)가 설치되어 있는 단위운행블록에 궤도차량이 존재하지 않음을 나타내는 신호이다.

2) 제1 금속검지센서(11)로부터 기준 레벨보다 낮은 검지 레벨의 출력 전압을 입력받은 후, 제2 금속검지센서(12)로부터도 역시 기준 레벨보다 낮은 검지 레벨의 출력 전압을 입력받은 경우, 이를 아날로그 디지털 변환하여 디지털 형태의 위치정보신호 ‘1’을 출력한다. 이 위치정보신호 ‘1’은 제1 금속검지센서(11)와 제2 금속검지센서(12)가 설치되어 있는 단위운행블록에 궤도차량이 존재함을 나타내는 신호이다.

이상의 과정을 거쳐 검지처리기(20)는 검지처리기(20)가 설치되어 있는 단위운행블록에 궤도차량이 존재하는지 여부를 디지털 신호로 나타낸다.

제어기(30)는 모든 단위운행블록에 설치된 검지처리기(20)들로부터 입력받은 위치정보신호들을 종합하여 궤도차량의 현재위치신호를 최종적으로 출력한다.

보다 구체적으로, 제어기(30)에서 출력되는 현재위치신호를 통하여 전체궤도에서의 궤도차량의 위치 정보가 파악된다. 이 현재위치신호는 궤도차량의 운행에 필요한 여러 연동장치(40)에 제공된다.

연동장치(40)는 궤도차량의 운행에 필요한 여러 장치를 통칭하는 용어이다.

이러한 연동장치(40)의 예로서 선로 전환기가 있다.

선로 전환기는 전체궤도의 특정한 부분들에 설치되어 궤도차량의 운행 방향을 조절하기 위한 수단이다. 이 선로 전환기를 안정적으로 동작시키기 위해서는 앞서 상세히 설명한 과정을 통하여 획득한 궤도차량의 정밀한 위치정보가 필수적인 것이다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 종래의 궤도회로 방식의 열차 위치 검지방식을 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 통신기반열차제어(Communication Based Train Control, CBTC) 방식의 열차 위치 검지방식을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도차량 위치 검지 시스템을 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서 궤도차량이 운행되는 전체궤도의 운행블록들을 나타낸 도면이다.

도 5는 도 3의 본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도차량 위치 검지 시스템에서의 위치 검지 방식의 하나의 예를 나타낸 도면이다.

도 6은 도 3의 본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도차량 위치 검지 시스템에서의 위치 검지 방식의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 7은 도 6의 방식에 따른 궤도차량 위치 검지 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

10: 검지센서부 11: 제1 금속검지센서

12: 제2 금속검지센서 20: 검지처리기

30: 제어기 40: 연동장치

Claims (3)

1. 단위운행블록들이 모여 전체운행블록을 이루는 궤도에서 운행되는 금속재질 궤도차량의 위치를 검지하는 궤도차량 위치 검지 시스템에 있어서,

   상기 단위운행블록에 속한 궤도에 상기 궤도차량의 진행방향으로 상호 이격되게 설치되어 상기 궤도차량의 존재여부를 검지하는 한 쌍의 금속검지센서로 이루어진 검지센서부;

   상기 검지센서부로부터 입력받은 검지신호를 아날로그 디지털 변환하여 상기 단위운행블록에 상기 궤도차량이 존재하는지 여부를 나타내는 위치정보신호를 출력하는 검지처리기; 및

   상기 단위운행블록들에 설치된 검지처리기들로부터 입력받은 위치정보신호들을 종합하여 상기 궤도차량의 현재위치신호를 출력하는 제어기를 포함하여 구성되고,

   상기 궤도차량은 비금속성의 차륜을 갖는 차량 또는 자기부상열차이고,

   상기 검지처리기는

   상기 한 쌍의 금속검지센서 중 하나의 금속검지센서가 1차적으로 상기 궤도차량의 존재를 검지한 후 상기 한 쌍의 금속검지센서 중 다른 하나의 금속검지센서가 2차적으로 상기 궤도차량의 존재를 검지하는 경우,

   상기 검지처리기가 설치된 단위운행블록에 상기 궤도차량이 존재함을 나타내는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 궤도차량 위치 검지 시스템.
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