KR101048357B1 - 철도 차량의 화재 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 차량의 화재 감시에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선센서 네트워크(Wireless Sensor Network) 방식의 광섬유 센서를 차량내부 천장 및 좌석에 부착하고 실시간으로 온도를 모니터링하여 전동차 화재시 신속한 화재 진압과 음성경보의 방송, 객차 승객들의 안내 방송을 처리하여 빠르고 안전하게 화재에 대응하는 철도 차량의 화재 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 지하철과 같은 철도 차량 내부에 다수의 광섬유 센서를 설치하고 광섬유 센서에서 측정한 온도 정보와 위치 정보를 파악하여 화재가 발생된 지점을 파악하며 해당 지점에 스프링클러 또는 소화기를 작동시켜 신속히 화재를 진압하고, 화재 안내 방송과 경보, 출입구를 제어하여 승객이 안전하게 대피할 수 있도록 하는 철도 차량의 화재 제어 장치 및 방법이다.

광섬유 센서, 화재, 데이터 로거, 지그비, 게이트웨이.

Description

철도 차량의 화재 제어 장치 및 방법 {Apparatus and method for controlling fire at railway vehicle}

본 발명은 철도 차량의 화재 감시에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선센서 네트워크(Wireless Sensor Network) 방식의 광섬유 센서를 차량내부 천장 및 좌석에 부착하고 실시간으로 온도를 모니터링하여 전동차 화재시 신속한 화재 진압과 음성경보의 방송, 객차 승객들의 안내 방송을 처리하여 빠르고 안전하게 화재에 대응하는 철도 차량의 화재 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)는 센서로 센싱한 정보를 무선 통신으로 전송하는 네트워크로 기존의 네트워크와 다르게 의사소통의 수단이 아니라 자동화된 원격 정보 수집을 기본 목적으로 하며 과학, 의학, 군사, 상업적 용도 등 다양한 응용 개발에 폭넓게 활용된다.

이하 종래의 철도 차량의 화재 진압 장치에 대하여 설명한다.

지하철이나 전동차와 같이 많은 승객이 이용하는 대중 교통수단에 화재가 발생되면 화염, 연기, 유독가스가 발생되고 대형사고로 이어질 수 있으므로 예방이 중요하다. 또한 전동차 객차의 화재시 내부공간이 협소하고 설치된 화학섬유 재질 의 의자와 플라스틱 재질의 바닥 내장재 등이 타면서 유독성 가스를 발생시켜 인명피해를 더욱 가중시킬 수 있다. 또한, 지하에 설치된 선로 위로 주행하는 지하철은 그 대피공간이 별도로 마련되어 있지 않아, 보다 빠르고 신속한 화재의 진화가 인명 피해를 최소화 시킬 수 있는 가장 안전한 방법이다.

종래의 지하철 전동차의 소화 방법은 수작업을 통한 소화방법으로, 전동차 객차 내부에 구비되어 있는 수동식 소화기를 승객이 직접 작동시켜 소화하는 방식으로 이루어졌었다. 종래에는 지하철 객차 내부에 자동으로 작동하는 스프링클러나 화재감지장치가 별도로 마련되어 있지 않고, 객차와 객차 연결통로 개폐문 측에 구비되어 있는 3.3kg 수동식 분말소화기를 구비시켜 화재 발생시 객차 내부에 있는 승객의 상황판단에 의해 소화기를 꺼낸 후 소화기 작동방법을 따라 화재를 진화하는 방법이다.

그러나 종래의 소화방법들은 객차 내부의 협소한 공간에 많은 승객이 탑승하고 있을 경우에는 승객들의 움직임이 불편하므로 소화기만을 이용한 화재 진압으로는 화재를 제어할 수 없는 문제점이 발생될 수 있다.

또한, 지하철에서 화재발생시 승객들은 당황하게 되므로 소방교육을 통한 소화기 사용방법 및 소화방법은 자칫 무용지물이 되기 쉬우며, 화재를 진압하지 못하여 인명사고가 발생되는 중대한 문제점이 발생되므로 이에 대한 대비책이 필요하다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결한 것으로, 본 발명은 지하철과 같은 철도 차량 내부에 다수의 광섬유 센서를 설치하고 광섬유 센서에서 측정한 온도 정보와 위치 정보를 파악하여 화재가 발생된 지점을 파악하며 해당 지점에 스프링클러 또는 소화기를 작동시켜 신속히 화재를 진압하고, 화재 안내 방송과 경보, 출입구를 제어하여 승객이 안전하게 대피할 수 있도록 하는 철도 차량의 화재 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 지하철과 같은 철도에서 화재가 발생되면 중앙관제실의 중앙관제시스템에서 이를 파악하고 화재 발생 경보, 대피 구조 방송을 제공하여 철도 차량의 탑승객을 화재로부터 보호하는 철도 차량의 화재 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 열차의 좌석과 내부에 설치되어 온도를 센싱하여 제공하는 다수의 광섬유 센서, 상기 다수의 광섬유 센서에서 열을 감지한 센싱 데이터를 IEEE 802.15.4 지그비 기반의 무선통신으로 수신하여 광섬유 센서들의 위치 정보를 포함하는 센싱 데이터를 저장하는 게이트웨이 및 상기 게이트웨이로부터 전송되는 센싱 데이터를 IEEE 802.15.4 지그비 기반의 무선통신으로 수신하여 열차 내부의 화재 발생 여부를 판단하고, 이 판단결과에 따라 화재 발생 지점의 스프링클러를 작동시켜 화재를 진압시키는 화재검출 진압부를 포함하고, 상기 화재검출 진압부는 화재 발생 지점의 스프링클러 작동시 소화약제의 분사 범위와 방향 및 분사량을 판단하여 그에 따라 소화노즐을 통해 분사하도록 제어하고, 상기 게이트웨이를 통해 열차 내의 전광판에 화재 발생 안내 및 경보 메시지를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 게이트웨이는 화재발생시 이더넷 또는 무선랜을 통하여 저장한 센싱 데이터(광섬유 센서의 위치 정보 포함)와 화재 발생 신호를 객차운행시스템과 중앙관제 시스템으로 전송하고, 상기 객차운행시스템은 화재 발생 신호를 수신하는 경우, 화재 경보 발생 및 열차를 중지시킴과 동시에 출입구의 제어를 통해 승객이 대피하도록 안내하는 것을 특징으로 한다.

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상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 열차 내에 설치된 다수의 광섬유 센서에서 주기적으로 열을 감지한 센싱 데이터를 IEEE 802.15.4 지그비 기반의 무선통신으로 전송하는 제1 단계, 상기 센싱 데이터를 화재검출 진압부에서 수신하여 열차 내의 온도가 60℃ 이상인가를 판단하는 제2 단계, 상기 제2 단계의 열차 내 온도가 60℃ 이상이면 화재로 판정하여 소화약제의 분사 범위와 방향 및 분사량을 판단하는 제3 단계, 상기 제3 단계의 판단에 따라 화재 발생 지점에 있는 스프링클러를 작동시켜 화재를 진압하고, 상기 화재진압 진행시 이더넷 또는 무선랜을 통하여 객차운행 시스템과 중앙관제시스템으로 저장한 센싱 데이터와 화재 발생 신호를 전송하는 제4 단계, 상기 화재 발생 신호에 따라 객차운행시스템에서 화재 경보 발생 및 열차를 정지시킴과 동시에 출입구의 제어를 통해 승객이 대피하도록 안내하는 제5 단계를 포함하고, 상기 제5 단계는 승객을 대피하도록 안내시에 게이트웨이를 통해 열차 내의 전광판에 화재 발생 안내 및 경보 메시지를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센싱 데이터는 열차 내의 온도와 다수의 광섬유 센서의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지하철과 철도 차량에서 발생되는 화재의 위치를 정확히 파악하고 대응하므로 철도 차량의 안전을 증가시키며 대형의 인명 사고가 발생될 수 있는 화재로부터 승객을 안전하게 보호한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 지하철과 같은 철도 차량 내부에 다수의 광섬유 센서를 설치하고 광섬유 센서에서 측정한 온도 정보와 위치 정보를 파악하여 화재가 발생된 지점을 파악하며 화재 지점에 스프링클러 또는 소화기를 작동시켜 신속히 화재를 진압하고, 화재 안내 방송과 경보 등을 발생시켜 승객이 안전하게 대피할 수 있도록 하는 철도 차량의 화재 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 철도 차량의 화재 제어 장치의 구성도이다.

본 발명은 광섬유 센서1~N(20~24), 데이터 로거(26), 게이트웨이(28), 화재검출 진압부(30), 객차운행시스템(32), 중앙관제시스템(34)을 포함하여 이루어진다.

광섬유 센서1~N(20~24), 데이터 로거(26), 게이트웨이(28), 화재검출 진압부(30), 객차운행시스템(32)은 열차의 내부에 설치되고, 중앙관제시스템(34)은 역사에 위치한다.

다수의 광섬유 센서1~N(20~24)는 열을 감지하여 제공하는 것으로 열차의 좌석과 내부에 설치되어 측정한 온도 정보를 제공하며 데이터 로거(26)는 다수의 광 섬유 센서1~N(20~24)에서 송신하는 온도 정보를 수신하고, 무선통신(지그비:zigbee)을 이용하여 센싱한 데이터를 게이트웨이(28)로 제공한다.

게이트웨이(28)는 다수의 광섬유 센서1~N(20~24)로부터 라우팅(위치) 정보를 파악하고 수신된 센싱 데이터를 저장/관리하며 화재검출진압부(30)와 객차운행시스템(32), 중앙관제시스템(34)으로 제공한다.

한편, 지그비(ZigBee) 기술은 저속 저전력 기반의 무선개인영역 통신 기술로 지그비 얼라이언스(ZigBee Alliance)에서 제정한 국제 표준 스펙이다. 이 지그비(ZigBee) 기술은 많은 응용 서비스에 적용될 수 있으며, 홈 네트워크, 빌딩 및 산업 기기의 자동화, 컴퓨터 주변장치 연결, 가전제품 제어, 물류, 환경 모니터링, 군사, 보안, 재고관리, 동물 관리, 자연재해관리, 지능형 교통시스템(ITS), 텔레매틱스(Telematics), 헬스케어(Health Care)나 환자관리와 같은 휴먼 인터페이스(Human Interface), 철도 차량 등 다양한 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 시장에 폭넓게 응용될 수 있다.

게이트웨이(28)는 데이터 로거(26)로부터 센싱 데이터를 수신하여 화재검출진압부(30)에 무선통신(지그비:zigbee)을 이용하여 제공하고, 화재검출진압부(30)는 센싱 데이터를 판단하여 화재 발생 여부를 판단하고 화재시에는 경보를 발생시키고 스프링클러와 같은 진압 수단을 이용하여 해당 지점의 화재를 신속히 진압한다.

센싱 데이터에는 온도 정보와 라우팅 정보(광섬유 센서의 위치 정보)가 있어서 화재가 발생한 위치를 정확히 판단한다.

또한 화재검출진압부(30)에서 화재가 발생한 것으로 판단하면 게이트웨이(28)를 통하여 이더넷이나 무선랜으로 객차운행시스템(32)과 중앙관제 시스템(34)으로 화재 발생을 통보하여 후속 조치를 실시하도록 한다.

또한 화재검출진압부(30)에서 화재가 발생한 것으로 판단하면 게이트웨이(28)를 통하여 차량 내의 전광판에 화재가 발생되었음을 알려주는 것도 가능하다.

객차운행시스템(32)은 게이트웨이(28)를 통하여 화재 발생 신호를 수신하면 철도 차량을 정지시키고 대피 및 구조 방송과 출입구를 제어하며, 중앙관제 시스템(34)은 화재 발생 경보, 대피 및 구조 방송과 화재진압을 승무원과 역무원에게 지시하여 탑승객의 신변을 보호하도록 한다.

따라서 본 발명은 철도 차량을 운행중에 화재가 발생하면 광섬유 센서를 이용하여 이를 파악하고 재빠르게 소화하므로 탑승객을 화재로부터 보호한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 화재검출 진압부의 세부 구성도이다.

본 발명의 화재검출 진압부(30)는 게이트웨이(28)에서 수신한 센싱 데이터로부터 온도를 파악하여 화재 발생 여부를 판별하는 화재판단부(52)와 화재 발생시 신속한 진압을 처리하는 화재진압부(54)로 이루어진다.

화재판단부(52)는 센싱 데이터에서 온도가 60도 이상이면 해당 지점에서 화재가 발생한 것으로 판정하고, 60도 이하는 화재가 발생하지 않은 것으로 판정한다.

화재진압부(54)는 화재 경보를 발생하는 화재경보부(56)와 소화액이나 물을 분사시켜 화재를 진압하는 스프링클러부(58)로 이루어진다.

스프링클러부(58)는 화재진압부(54)의 제어에 의하여 소화약제나 물의 분사범위와 방향 그리고 분사량을 조절 판단한 후에 소화노즐을 통해 소화약제나 물을 분사하여 신속하고 안전하게 화재를 진화한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 철도 차량의 화재 제어 동작 순서도이다.

먼저 S300 단계에서 철도 차량의 내부에 장착된 다수의 광섬유 센서1~N(20~24)는 열을 감지하고 주기적으로 측정된 데이터를 데이터 로거(26)로 제공한다. 데이터 로거(26)는 수신된 센싱 데이터를 지그비를 이용한 무선통신으로 게이트웨이(28)로 제공하고 게이트 웨이는 화재검출 진압부(30)로 센싱 데이터를 제공한다.

S310 단계에서 화재검출 진압부(30)의 화재판단부(52)는 수신한 센싱 데이터를 파악하여 온도가 60도 이상인 경우 화재 발생으로 판단하고 60도 이하인 경우 화재는 발생하지 않은 것으로 판단한다.

S320 단계에서 화재검출 진압부(30)의 화재판단부(52)가 화재가 발생하지 않은 것으로 판단하면 전술한 열감지 동작을 계속 실시한다.

한편 전술한 S310 단계에서 화재가 발생된 것으로 판단되면 S330 단계로 진행하여 게이트웨이(28)를 통하여 객차운행시스템(32)과 중앙관제 시스템(34)으로 화재가 발생되었음을 알린다.

S340~350 단계로 진행하여 센서데이터의 라우팅 정보에서 화재 발생 지점을 파악하고 화재검출 진압부(30)의 화재진압부(54)는 화재 지점에 설치된 스프링클러 부(58)를 제어하여 소화약제의 분사범위와 방향 그리고 분사량을 조절 판단한 후에 소화노즐을 통해 분사하여 신속하고 안전하게 화재를 진화한다.

또한 화재경보부(56)는 화재가 발생되었음을 게이트웨이(28)를 통하여 열차내의 전광판으로 경보하여 탑승자가 조치를 취할 수 있도록 한다.

S360~S370 단계로 전술한 S330 단계에서 열차에서 화재가 발생된 신호를 수신한 객차운행시스템(32)은 차량을 정지시키고, 출입구를 제어하여 승객이 대피할 수 있도록 하며 화재 경보의 발생과 승객의 대피 안내 방송을 제공한다.

또한 역사에 위치한 중앙관제 시스템(34)에서도 화재 발생 경보, 대피 구조 방송과 통제, 그리고 화재 진압을 위한 조치를 취한다.

따라서 본 발명은 철도 차량의 내부에서 운행중 화재가 발생되는 경우 화재 지점을 정확히 파악하고, 즉각적으로 진압하므로 대형의 인명사고가 될 수 있는 철도 차량의 화재를 신속히 제어한다.

지금까지 본 발명의 실시 예의 구성 및 동작에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형을 가할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 철도 차량의 화재 제어 장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 화재검출 진압부의 세부 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 철도 차량의 화재 제어 동작 순서도.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

20~24: 광섬유 센서1~N 26: 데이터 로거

28: 게이트웨이 30: 화재검출 진압부

32: 객차운행시스템 34: 중앙관제시스템

Claims (10)

1. 열차의 좌석과 내부에 설치되어 온도를 센싱하여 제공하는 다수의 광섬유 센서,

   상기 다수의 광섬유 센서에서 열을 감지한 센싱 데이터를 IEEE 802.15.4 지그비 기반의 무선통신으로 수신하여 광섬유 센서들의 위치 정보를 포함하는 센싱 데이터를 저장하는 게이트웨이 및

   상기 게이트웨이로부터 전송되는 센싱 데이터를 IEEE 802.15.4 지그비 기반의 무선통신으로 수신하여 열차 내부의 화재 발생 여부를 판단하고, 이 판단결과에 따라 화재 발생 지점의 스프링클러를 작동시켜 화재를 진압시키는 화재검출 진압부를 포함하고,

   상기 화재검출 진압부는 화재 발생 지점의 스프링클러 작동시 소화약제의 분사 범위와 방향 및 분사량을 판단하여 그에 따라 소화노즐을 통해 분사하도록 제어하고, 상기 게이트웨이를 통해 열차 내의 전광판에 화재 발생 안내 및 경보 메시지를 제공하는 것인 철도 차량의 화재 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 게이트웨이는 화재발생시 이더넷 또는 무선랜을 통하여 저장한 센싱 데이터(광섬유 센서의 위치 정보 포함)와 화재 발생 신호를 객차운행시스템과 중앙관제 시스템으로 전송하고,

   상기 객차운행시스템은 화재 발생 신호를 수신하는 경우, 화재 경보 발생 및 열차를 중지시킴과 동시에 출입구의 제어를 통해 승객이 대피하도록 안내하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 화재 제어장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 열차 내에 설치된 다수의 광섬유 센서에서 주기적으로 열을 감지한 센싱 데이터를 IEEE 802.15.4 지그비 기반의 무선통신으로 전송하는 제1 단계,

   상기 센싱 데이터를 화재검출 진압부에서 수신하여 열차 내의 온도가 60℃ 이상인가를 판단하는 제2 단계,

   상기 제2 단계의 열차 내 온도가 60℃ 이상이면 화재로 판정하여 소화약제의 분사 범위와 방향 및 분사량을 판단하는 제3 단계,

   상기 제3 단계의 판단에 따라 화재 발생 지점에 있는 스프링클러를 작동시켜 화재를 진압하고, 상기 화재의 진압을 진행시에 이더넷 또는 무선랜을 통하여 객차운행 시스템과 중앙관제시스템으로 저장한 센싱 데이터와 화재 발생 신호를 전송하는 제4 단계,

   상기 화재 발생 신호에 따라 객차운행시스템에서 화재 경보 발생 및 열차를 정지시킴과 동시에 출입구의 제어를 통해 승객이 대피하도록 안내하는 제5 단계를 포함하고,

   상기 제5 단계는 승객을 대피하도록 안내시에 게이트웨이를 통해 열차 내의 전광판에 화재 발생 안내 및 경보 메시지를 제공하는 것인 철도 차량의 화재 제어방법.
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서,

   상기 센싱 데이터는 열차 내의 온도와 다수의 광섬유 센서의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 화재 제어방법.
9. 삭제
10. 삭제

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