KR101065164B1 - 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선로전환기 진입 전 일정 거리의 철도 선로에 설치되어 선로전환기 상태정보를 표시하는 선로전환기 상태표시장치, 상기 선로전환기 상태표시장치와 인터페이스를 통해 선로전환기의 상태정보를 수신하고, 선로전환기의 위치정보 및 상태정보를 운행 열차에게 알려주는 선로전환기 접근 알림 수단과, 상기 운행 열차와 무선통신을 하기 위한 무선통신부, 상기 무선통신부로부터 수신된 데이터를 처리하여 선로전환기의 동작상태를 제어하는 선로전환기 제어부를 포함하는 지상장치 및 열차의 위치 확인을 위한 타코메타, GPS수신기, 상기 선로전환기 접근 알림 수단과 통신하기 위한 차상 안테나, 상기 차상 안테나의 출력신호를 입력받아 전방에 선로전환기의 위치정보 및 상태정보를 수신하고 선로전환기 제어신호를 출력하는 차상 제어부, 상기 선로전환기 제어신호를 상기 지상장치로 무선 전송하기 위한 무선통신부를 포함하는 차상장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 열차의 일일 운행횟수가 적은 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신을 이용하여 차상장치에서 직접 지상의 선로전환기를 제어함으로써 지상에 선로전환기를 제어하기 위한 종래의 역별 전자연동장치나, TFM 설비 등의 복잡한 신호설비들이 필요하지 않음으로 유지보수가 간편하고, 유지보수 비용을 최소화함으로써 열차를 안전하게 운행할 수 있는 장점이 있다.
철도 차량, 선로전환기, 저밀도, 무선통신, 열차

Description

저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치 및 그 제어 방법{Point Machine control Device using radio communication in low density section and Method thereof}
본 발명은 차상제어 중심의 선로전환기 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열차의 일일 운행횟수가 적은 저밀도 운행구간에 적용되며, 무선통신을 이용하여 차상장치에서 직접 지상의 선로전환기를 제어하도록 하는 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
선로전환기는 궤도회로 점유정보와 계전기 로직 또는 컴퓨터 소프트웨어에 의한 각 역의 기기실에 설치된 연동장치와 선로변 현장의 선로전환기에 제어신호를 전송하는 컴퓨터로 이루어진 선로변제어장치(TFM : Trackside Functional Module, 이하 TFM이라 한다)에 의해 제어된다.
즉 선로전환기는 역의 관제실 또는 중앙 관제실로부터 진로제어 명령을 수신받아 역 구내의 궤도회로에 의한 열차의 점유정보를 바탕으로 안전한 진로 구성이 될 수 있도록 연동장치에 의해 선로전환기를 제어하고 있다. 이는 선로전환기가 사용되는 역 구내의 경우 많은 분기선로가 있어 안전한 진로확보를 위해 필수적으로 연동장치와 TFM 같은 고가의 지상 제어장치들을 필요로 한다.
하지만 저밀도 구간의 경우 역 구내에 열차가 거의 없는 경우가 많으며 또한 분기부 또한 복잡하지 않다. 더군다나 저밀도 구간은 대부분 산악지역 등으로 열차의 운행속도 또한 높지 않은 지역이다. 이러한 경우에도 고가의 전자연동장치가 설치되어 운용되고 있으며, 운영비용의 문제로 인해 인접역에서 원격으로 전자연동장치를 제어하고 있으며 선로전환기 현장과 인접역에 주기적으로 유지보수자가 점검을 하고 있는 등 많은 비용이 들고 있다.
따라서 열차의 일일 운행횟수가 적은 저밀도 구간, 특히 적자로 운영되는 구간에서는 현재와 같은 고가의 연동장치와 TFM을 필요로 하는 선로전환기 제어장치를 운용하기 위해서는 많은 운영 및 유지보수 인력과 비용이 필요함에 따라 운영기관에서는 운영 및 유지보수 업무를 소홀히 취급할 수 있으며, 이러한 이유로 인해 열차의 탈선이나 충돌사고 등 열차의 안전운행에 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열차의 일일 운행횟수가 적은 저밀도 운행구간에 적용되며, 무선통신을 이용하여 차상장치에서 직접 지상의 선로전환기를 제어하도록 하는 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치 및 그 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치는 선로전환기 진입 전 일정 거리의 철도 선로에 설치되어 선로전환기 상태정보를 표시하는 선로전환기 상태표시장치, 상기 선로전환기 상태표시장치와 인터페이스를 통해 선로전환기의 상태정보를 수신하고, 선로전환기의 위치정보 및 상태정보를 운행 열차에게 알려주는 선로전환기 접근 알림 수단과, 상기 운행 열차와 무선통신을 하기 위한 무선통신부, 상기 무선통신부로부터 수신된 데이터를 처리하여 선로전환기의 동작상태를 제어하는 선로전환기 제어부를 포함하는 지상장치; 및
열차의 위치 확인을 위한 타코메타, GPS수신기, 상기 선로전환기 접근 알림 수단과 통신하기 위한 차상 안테나, 상기 차상 안테나의 출력신호를 입력받아 전방에 선로전환기의 위치정보 및 상태정보를 수신하고 선로전환기 제어신호를 출력하는 차상 제어부, 상기 선로전환기 제어신호를 상기 지상장치로 무선 전송하기 위한 무선통신부를 포함하는 차상장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 접근 알림 수단은 전원을 사용하지 않으며 열차가 지나감에 따른 유도기전력에 의하여 활성화되어 상기 차상 안테나와 통신하는 발리스인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 차상장치의 차상 제어부는 상기 지상장치로부터 선로전환기가 정상적으로 동작했다는 신호를 일정시간 전송받지 못한 경우 비상제동 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 구현하기 위한 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어방법은 차상 안테나와 발리스간 통신하여 운행열차의 차상장치의 차상 제어부가 선로전환기 위치정보 및 상태정보를 수신하는 단계, 상기 차상 제어부에서 선로전환기 제어신호를 무선통신부를 통하여 지상장치에 전송하는 단계, 상기 선로전환기 제어신호를 전송받은 지상장치의 선로전환기 제어부는 열차의 진로변경에 따라 선로전환기를 쇄정하기 위한 제어신호를 출력하는 단계 및 상기 지상장치의 선로전환기 제어부는 상기 선로전환기가 정상적으로 동작하였다는 메세지를 차상장치로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치 및 그 제어 방법에 의하면, 열차의 일일 운행횟수가 적은 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신을 이용하여 차상장치에서 직접 지상의 선로전환기를 제어함으로써 지상에 선로전환기를 제어하기 위한 종래의 역별 전자연동장치나, TFM 설비 등의 복잡한 신호설비들이 필요하지 않음으로 유지보수가 간편하고, 유지보수 비용을 최소화함으로써 열차를 안전하게 운행할 수 있는 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.
본 발명은 특히 선로전환기 접근 알림 수단을 통하여 전방에 선로전환기가 있다는 정보를 열차가 수신하면 곧 바로 무선 통신부를 구비한 지상장치에 선로전환기 제어신호를 무선으로 전송하여 선로전환기를 차단하기 위한 것으로, 저밀도 적자노선에서 선로전환기 제어장치의 유지보수 비용을 최소화하여 열차의 안전운행을 도모하며 아울러 운영기관의 적자비용을 해소하는데 기술적 특징이 있음이 고려되어야 할 것이다.
이하 본 발명의 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치 및 그 제어 방법이 개시된다.
도 1은 본 발명에 따른 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치를 나타내는 구성도이다. 본 발명은 지상에 설치되는 선로전환기 접근 알림 수단(230)과, 상기 선로전환기 접근 알림 수단에 선로전환기의 상태를 알려주 는 선로전환기 상태표시장치(240), 열차와 무선통신을 하기 위한 무선통신부(210) 및 상기 무선통신부로부터 수신된 데이터를 처리하여 선로전환기의 동작상태를 제어하는 선로전환기 제어부(220)를 포함하는 지상장치(200)와 열차의 위치 확인을 위한 타코메타(150), GPS수신기(160), 상기 알림 수단과 통신하기 위한 차상 안테나(130), 차상 제어부(120) 및 무선통신부(110)를 포함하는 차상장치(100)로 구성된다.
선로전환기 접근 알림 수단(230)은 도 3에서 보듯이 선로전환기 전방의 일정구간에 설치되며, 본 발명의 일실시예로서 상기 선로전환기 접근 알림 수단은 발리스임이 바람직하다. 상기 발리스(230)의 설치 위치는 해당 구간에서의 열차 평균속도와 비상시의 제동거리 등을 감안하여 최적 차단시간을 위한 가변거리를 확보한 곳에 설치한다.
또한 발리스(230)는 선로변에 설치된 선로전환기 상태표시장치(240)와 인터페이스를 통해 전방 선로전환기의 상태가 정위(Normal) 또는 반위(Reverse)의 상태정보를 수신받는다.
상기 발리스(230)의 동작은 전원을 사용하지 않으며 열차가 지나감에 따른 유도 기전력에 의하여 활성화되어, 열차의 하부에 위치한 차상 안테나(130)와 통신함으로써 선로전환기의 위치정보 및 상기 선로전환기 상태표시장치(240)를 통하여 수신된 선로전환기 상태정보를 차상장치로 전송한다.
열차의 차상장치에 입력된 열차의 스케줄과 진로제어 정보의 확인을 위해서는 필수적으로 현재 운행 중인 열차의 위치확인이 필요하다. 따라서 열차의 위치확인은 상기 발리스(230)로부터 수신한 선로전환기 위치정보와 타코메터(150)에 의해 입력된 현재의 열차운행 위치정보를 비교 확인하며, 또한 GPS 수신기(160)의 출력신호를 통해 열차위치를 보완할 수도 있다.
차상장치의 차상 제어부(120)는 차상 안테나(130)와 발리스(230)간 통신에 의하여 선로전환기 위치정보 및 상태정보를 수신하고, 지상장치의 선로전환기(500)를 직접 제어하기 위한 제어신호를 차상장치의 무선통신부(110)를 통하여 지상장치로 전송한다.
또한 상기 차상 제어부(120)는 발리스를 통해 전방에 선로전환기가 있다는 정보와 선로전환기 상태정보(정위 또는 반위)를 수신받아 차상의 운전자 화면(도시하지는 않음)에 표시를 한다. 차상장치의 차상 제어부(120)는 열차의 출발 전에 운행 스케줄 및 진로정보를 가지고 있어서 발리스로(230)부터 수신한 선로전환기의 상태정보와 비교하여 불일치 시 선로전환기 제어신호를 차상장치의 무선통신부(110)를 통하여 지상장치의 무선통신부(210)에 전송한다.
또한 차상장치가 가지고 있는 진로정보와 발리스를 통해 수신한 선로전환기의 상태정보가 일치할 경우도 확인을 위해 선로전환기 제어신호를 지상장치의 무선통신부(210)에 전송하도록 한다.
차상장치에 의한 선로전환기 제어신호는 발리스(230)로부터 수신한 정보를 기준으로 하여, 차상에서 자동으로 지상장치에 무선을 통해 전송할 수도 있지만, 차상에서 수동모드로 전환할 경우 운전사에 의해 수동으로 제어신호를 지상장치에 전송할 수 있도록 한다.
선로전환기(500)를 제어하기 위한 선로전환기 제어신호는 지상장치의 무선통신부(210)를 통하여 수신되어 지상장치의 선로전환기 제어부(220)로 입력된다. 상기 제어신호를 입력받은 선로전환기 제어부(220)는 열차의 진행 선로를 변경시키기 위하여 즉시 선로전환기(500)를 쇄정함으로써 선로전환기의 동작상태를 제어한다.
또한 상기 선로전환기 제어부(220)는 선로전환기가 정상적으로 동작하였다는 메세지를 지상장치의 무선통신부(210)를 통하여 차상장치로 전송한다. 상기 메세지를 수신한 차상장치는 선로전환기가 정상적으로 작동하였음을 판단하고, 따라서 선로전환기를 통과하는 열차는 안전운행을 하게 된다.
만약에 차상장치가 상기 선로전환기가 정상적으로 동작하였다는 메세지를 일 정시간 수신받지 못한 경우, 선로전환기가 오동작하였다고 판단하여 비상제동 제어신호를 제동장치(140)에 출력하여 선로전환기 구간 전에 열차를 정지하도록 함으로써 열차의 안전운행을 보장할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어방법을 나타내는 흐름도이며 도 3은 이에 따른 순서도이다.
도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치의 구성에 따른 제어방법은 차상 안테나와 발리스간 통신하여 운행열차의 차상장치의 차상 제어부가 선로전환기 위치정보 및 상태정보를 수신하는 단계(S10), 상기 차상 제어부에서 선로전환기 제어신호를 무선통신부를 통하여 지상장치에 전송하는 단계(S20), 상기 선로전환기 제어신호를 전송받은 상기 지상장치의 선로전환기 제어부는 열차의 진로변경에 따라 선로전환기를 쇄정하기 위한 제어신호를 출력하는 단계(S30), 및 상기 지상장치의 선로전환기 제어부는 무선통신부를 통하여 상기 선로전환기가 정상적으로 동작하였다는 메세지를 차상장치로 전송하는 단계(S40)를 포함한다.
따라서, 차상장치와 지상장치간의 무선통신을 통하여 직접 열차의 차상장치에서 지상장치의 선로전환기를 제어함으로써, 열차의 운행횟수가 빈번하지 않은 저밀도 구간에서 저비용으로 선로전환기를 제어하는 장치를 구현할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
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 본 발명에 따른 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어방법을 나타내는 흐름도이며 도 3은 이에 따른 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50:열차 100:차상장치
110:무선통신부 120:차상 제어부
130:차상 안테나 140:제동장치
200:지상장치 210:무선통신부
220:선로전환기 제어부 230:발리스
240:선로전환기 표시장치 500:선로전환기

Claims (4)

  1. 선로전환기 진입 전 일정 거리의 철도 선로에 설치되어 선로전환기 상태정보를 표시하는 선로전환기 상태표시장치, 상기 선로전환기 상태표시장치와 인터페이스를 통해 선로전환기의 상태정보를 수신하고, 선로전환기의 위치정보 및 상태정보를 운행 열차에게 알려주는 선로전환기 접근 알림 수단과, 상기 운행 열차와 무선통신을 하기 위한 무선통신부, 상기 무선통신부로부터 수신된 데이터를 처리하여 선로전환기의 동작상태를 제어하는 선로전환기 제어부를 포함하는 지상장치; 및
    열차의 위치 확인을 위한 타코메타, GPS수신기, 상기 선로전환기 접근 알림 수단과 통신하기 위한 차상 안테나, 상기 차상 안테나의 출력신호를 입력받아 전방에 선로전환기의 위치정보 및 상태정보를 수신하고 선로전환기 제어신호를 출력하는 차상 제어부, 상기 선로전환기 제어신호를 상기 지상장치로 무선 전송하기 위한 무선통신부를 포함하는 차상장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 접근 알림 수단은 전원을 사용하지 않으며 열차가 지나감에 따른 유도기전력에 의하여 활성화되어 상기 차상 안테나와 통신하는 발리스인 것을 특징으로 하는 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차상장치의 차상 제어부는 상기 지상장치로부터 선로전환기가 정상적으로 동작했다는 신호를 일정시간 전송받지 못한 경우 비상제동 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어장치.
  4. 차상 안테나와 발리스간 통신하여 운행열차의 차상장치의 차상 제어부가 선로전환기 위치정보 및 상태정보를 수신하는 단계;
    상기 차상 제어부에서 선로전환기 제어신호를 무선통신부를 통하여 지상장치에 전송하는 단계;
    상기 선로전환기 제어신호를 전송받은 지상장치의 선로전환기 제어부는 열차의 진로변경에 따라 선로전환기를 쇄정하기 위한 제어신호를 출력하는 단계; 및
    상기 지상장치의 선로전환기 제어부는 상기 선로전환기가 정상적으로 동작하였다는 메세지를 차상장치로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저밀도 운행구간에 사용되는 무선통신 기반 선로전환기 제어방법.
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