KR101221039B1

KR101221039B1 - 틸팅열차 제어시스템

Info

Publication number: KR101221039B1
Application number: KR1020120083872A
Authority: KR
Inventors: 김봉택; 김효상
Original assignee: 김효상; 김봉택
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-01-10
Also published as: KR20120098565A

Abstract

열차바퀴를 지지하는 하부블록과 상기 하부블록 상부에 설치되는 열차 본체 사이에 설치되며 열차의 진행방향을 기준으로 좌우 양측 각각에 서로 대칭되게 설치되어 독립적으로 팽창 및 수축가능한 제1 및 제2에어백과, 하부블록과 열차 본체 사이에 설치되며 제1 및 제2에어백을 각각 수용하고 제1 및 제2에어백의 팽창 및 수축이 상하 방향으로 이루어지도록 가이드 하는 제1 및 제2틸팅가이더 및, 제1 및 제2에어백 각각으로 가압공기를 공급하기 위한 제1 및 제2공기공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 틸팅장치 및 이를 구비하는 틸팅열차 제어시스템이 개시된다. 개시된 틸팅장치 및 틸팅열차 제어시스템에 따르면, 에어백을 이용하여 간단하게 틸팅장치를 구현하여 안정된 운행이 가능하도록 할 수 있으며, 코너구간에서의 열차의 틸팅상태를 점검하여 틸팅운행이 정상적으로 이루어지고 있는지 확인하여 대형사고를 예방하여 안정된 열차 운행이 되도록 제어할 수 있다.

Description

틸팅열차 제어시스템{A CONTROLL SYSTEM FOR TILTING TRAIN}

본 발명은 곡선구간에서 속도를 줄이지 않고 열차를 일정속도로 유지시켜 운행시킬 수 있게 틸팅시켜 운행하도록 하는 열차 틸팅장치 및 이를 구비하는 틸팅열차 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 열차는 고속화를 이루기 위해 차체의 성능을 향상시키는 기술이 크게 향상되었으나, 선로의 환경, 배차간격 등에 따라 차체의 성능이 제한되어 운행된다. 오늘날 한정된 선로 상에서 고속화와 함께 안전성을 동시에 높이기 위해 운행을 통제하는 다양한 장치와 방법들이 개발되고 있다.

예를 들어, 자동열차제어장치(Automatic Train Control : ATC)는 열차 이동의 제어 및 열차의 안전성과 열차 운영 명령을 자동으로 실행하는 장치로, 자동열차보호장치(Automatic Train Protection : ATP), 열차자동제어장치(Automatic Train Protection : ATO), 열차자동정지장치(Automatic Train Stop : ATS) 등의 하부 시스템을 구비하고 있다.

이러한 하부 시스템들은 열차에 주어진 최대 허용 속도를 초과하지 않도록 실제 속도와 제한된 최고 속도를 비교하여 열차의 속도를 제한하거나, 동일 선로 상에서 열차 추돌을 피하기 위해 선행 열차와 후행 열차 사이에 충분한 이격 거리를 유지하는 기능으로 속도를 제한하고 있다.

한편, 기관사에게 현시되는 지상 신호기는 현시하는 방법에 따라 색등 신호기, 등렬 신호기, 완목 신호기, 임시 신호기 등으로 크게 구분할 수 있다.

색등식 신호기는 열차의 속도를 더욱 세분하여 운행함으로써 선로를 최대로 이용하고자 신호를 구분하여 현시하는 방식이 주로 사용되고 있는데, 정지, 주의, 진행의 3현시 방식과, 정지, 경계, 주의, 감속, 진행의 5현시 방식이 있다. 이와 같은 신호기를 이용하여 소정구간 내의 다른 열차의 존재 유무나 선행열차와의 거리에 따른 제어신호를 현시하고 있다.

열차의 속도는 설정된 선로 내에서 다른 열차의 존재 유무나 선행열차와의 거리에 따라 지상장치로부터 차상장치로 전달되는 신호에 의해 제어된다.

기관사의 수동제어의 경우에도, 선행열차와의 거리에 따라 현시되는 신호가 달라지므로 구간의 지형적 특성에 따른 요소가 고려되지 않아 신호만을 보고 무작정 속도를 높일 수는 없었다.

예를 들면, 5현시의 신호방식에서 진행신호가 현시된 구간이라도 지형에 따라 속도를 감속해야 하는 경우가 있다.

특히, 더욱 고속화 되어가는 경향에 따라 곡선구간에서는 관성에 의해 탈선의 위험이 높아지고 있는 실정이다.

또한, 최근에는 곡선구간 등에서도 열차의 운행속도를 줄이지 않고, 운행할 수 있도록 하는 소위 틸팅열차의 개발 및 적용이 활발히 진행되고 있다. 이러한 틸팅열차는 선로의 곡선 즉, 곡률에 따라서 그 틸팅 각도를 적절히 조절함으로써, 열차의 운행속도를 줄이지 않고도 열차의 탈선을 방지하면서 정상적으로 운행할 수 있게 된다.

그런데 상기와 같은 틸팅열차의 경우에는 곡선구간별로 열차의 틸팅각도를 조정하기 위하여 틸팅장치가 작동되게 되는데, 실질적으로 곡선구간에서 곡률 및 주행속도에 따라서 적정 틸팅각도를 유지하도록 틸팅장치가 정상적으로 작동되어야 하는데, 틸팅장치가 정상적으로 작동하지 못할 경우, 탈선 등의 사고가 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 틸팅열차의 틸팅각도를 조정하기 위한 틸팅장치의 정상적인 동작여부를 확인하고, 그에 따라서 틸팅열차의 운행을 제어할 필요가 있게 된다.

또한, 틸팅열차의 틸팅각도를 안정적이면서도 자연스럽게 제어함으로써 열차 승차감을 높일 수 있는 열차 틸팅장치의 개발도 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 열차를 안정되고 자연스럽게 틸팅 제어할 수 있는 열차 틸팅장치 및 이를 구비하는 틸팅열차 제어시스템을 제공하는데 그 각각의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열차 틸팅장치는, 열차바퀴를 지지하는 하부블록과 상기 하부블록 상부에 설치되는 열차 본체 사이에 설치되며, 열차의 진행방향을 기준으로 좌우 양측 각각에 서로 대칭되게 설치되어 독립적으로 팽창 및 수축가능한 제1 및 제2에어백과; 상기 하부블록과 상기 열차 본체 사이에 설치되며, 상기 제1 및 제2에어백을 각각 수용하고, 상기 제1 및 제2에어백의 팽창 및 수축이 상하 방향으로 이루어지도록 가이드 하는 제1 및 제2틸팅가이더; 및 상기 제1 및 제2에어백 각각으로 가압공기를 공급하기 위한 제1 및 제2공기공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2틸팅가이더 각각은, 상기 제1 및 제2에어백을 각각 수용하는 수용부를 가지며, 상기 하부블록과 상기 열차 본체 중 어느 한쪽에는 고정되고, 나머지 한쪽에는 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 하우징본체; 및 상기 하우징본체에 설치되어 상기 제1 및 제2에어백의 팽창시 그 팽창량을 제한하기 위한 스토퍼부재;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2에어백 각각에 연결되어, 각각의 에어백 내부의 공기압력을 측정하는 복수의 압력게이지를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 열차본체는 상기 하부블록에 대해 좌우 회동 가능하게 연결된 것이 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 틸팅열차 제어시스템은, 열차가 운행하는 선로의 정보를 획득하는 선로정보 획득부와; 상기 열차의 주행속도를 검출하는 주행속도 검출부와; 상기 열차가 곡선 선로를 주행시, 에어압력을 이용하여 열차를 틸팅구동시키기 위한 열차 틸팅장치와; 상기 선로정보 획득부에서 획득된 선로의 곡률정보와 상기 주행속도 검출부에서 검출된 열차의 주행속도를 근거로 열차의 틸팅각도를 산출하는 틸팅각도 산출부와; 상기 열차의 곡선구간 주행시 열차 차체의 실체 틸팅각도를 검출하는 틸팅각도 검출부와; 상기 틸팅각도 산출부에서 산출된 틸팅각도에 따라서 상기 열차 틸팅장치를 제어하여 상기 열차가 곡선구간에서 틸팅 제어되도록 하고, 상기 곡선구간에서 상기 틸팅각도 검출부에서 검출되는 실제 틸팅각도를 상기 산출된 틸팅각도와 비교하여 정상적인 틸팅상태가 유지되는지 확인하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 열차는 열차바퀴를 지지하는 하부블록과, 상기 하부블록의 상부에 틸팅 가능하게 설치되는 열차 본체를 포함하며, 상기 열차 틸팅장치는, 열차의 진행방향을 기준으로 좌우 양측에 각각에 대칭되게 설치되어 독립적으로 팽창 및 수축가능하며, 상기 하부블록과 상기 열차 본체 사이에 설치되는 제1 및 제2에어백과; 상기 하부블록과 상기 열차 본체 사이에 설치되며, 상기 제1 및 제2에어백을 각각 수용하고, 상기 제1 및 제2에어백의 팽창 및 수축이 상하 방향으로 이루어지도록 가이드 하는 제1 및 제2틸팅가이더; 및 상기 제1 및 제2에어백 각각으로 가압공기를 공급하기 위한 제1 및 제2공기공급부;를 포함하며, 상기 제1 및 제2공급부는 상기 제어부에 의해 각각 독립적으로 구동 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 틸팅각도 검출부는, 상기 열차에 설치되는 기울기센서 또는 자이로센서를 포함하는 것이 좋다.

본 발명의 열차 틸팅장치에 따르면, 에어백 구조를 가지는 틸팅장치를 구비함으로써, 열차의 자연스러운 틸팅 운행이 이루어질 수 있도록 하며, 이와 동시에 열차 운행시 발생되는 진동이나 충격까지도 흡수하여 열차 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 에어백의 팽창 및 수축동작이 상하 방향으로 이루어지도록 하는 틸팅가이더를 구비함으로써, 에어백의 팽창 및 수축에 의한 힘이 상하 방향으로만 작용하도록 하여 틸팅 동작의 신뢰성을 높이고 안정된 틸팅 동작이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 스토퍼부재를 설치하여 열차 틸팅장치의 팽창력의 최대치를 제한함으로써, 필요 이상의 각도로 열차가 틸팅 구동되는 것을 근본적으로 방지하여 열차 운행의 안전성을 확보할 수 있다.

또한 본 발명의 틸팅열차 제어시스템에 따르면, 에어백을 구비하는 열차 틸팅장치를 통해 열차의 틸팅 운행이 가능하도록 하며, 특히 자연스러운 틸팅 구동이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 곡선구간을 틸팅 구동하여 운행하는 동안 열차의 실제 틸팅각도를 검출하여 이론적인 값과 비교함으로써, 열차가 정상적인 틸팅 운행을 하고 있는지 확인하여 열차 틸팅장치 등의 비정상적인 동작으로 인한 사고 발생을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 틸팅열차 제어시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 열차 틸팅장치를 설명하기 위한 개략적인 단면 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 열차 틸팅장치의 개략적인 평면구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 틸팅열차 제어시스템을 이용한 열차 틸팅제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열차 틸팅장치 및 이를 구비하는 틸팅열차 제어시스템을 자세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 틸팅열차 제어시스템(100)은, 열차(10)의 곡선 주행시 주행속도를 감속하지 않고도 일정한 속도를 유지하면서 주행할 수 있도록 열차(10)의 열차본체(11)를 열차바퀴(13)가 설치된 하부블록(15)에 대해 좌우방향으로 틸팅 구동될 수 있도록 제어하기 위한 것이다.

여기서, 상기열차(10)는 열차바퀴(13)가 설치된 하부블록(15)의 상부에 열차본체(11)가 좌우방향 즉, 열차 진행방향을 기준으로 하여 좌우방향으로 틸팅 될 수 있도록 설치되는 것을 예로 들어 설명한다. 보다 구체적으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열차본체(11)와 하부블록(15)은 힌지부(17)를 사이에 두고 서로 소정 각도 회동될 수 있도록 연결될 수 있다. 이때, 상기 힌지부(17)는 열차본체(11) 및 하부블록(15)의 좌우 폭(D)을 기준으로 하여 중심 부분에 위치됨으로써, 열차본체(11)가 좌우 균형 있게 틸팅 구동될 수 있게 설치하는 것이 가능하다.

또한, 상기 열차본체(11)는 엔진, 기계, 전기장치 등이 설치된 전동차가 될 수도 있고, 승객이 탑승하는 객차에 해당 될 수도 있으며, 화물열차의 경우 화물차에 해당 될 수도 있음은 당연하다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 틸팅열차 제어시스템(100)은, 선로정보 획득부(110)와, 주행속도 검출부(120)와, 열차 틸팅장치(130)와, 틸팅각도 산출부(140)와, 틸팅각도 검출부(150) 및 제어부(160)를 구비한다.

상기 선로정보 획득부(110)는 선로(20)의 주변 즉, 지상에 설치되어 선로(20) 등의 정보를 제공하는 지상정보 발생장치(111)와, 상기 지상정보 발생장치(111)에서 전송되는 지상 정보를 수신하도록 열차(10)에 설치되는 차상안테나(113)를 구비한다.

상기 지상정보 발생장치(111)는 선로(20)를 따라서 일정한 구분마다 설치되거나 또는 곡선구간마다 설치될 수 있으며, 그 곡선구간의 길이 정도에 따라서 곡선구간별로 복수 개가 설치될 수 있다. 이러한 지상정보 발생장치(111)는 RFID 송신부 등을 포함할 수 있으며, 미리 저장된 선로정보를 포함하는 지상정보를 전송한다.

상기 차상안테나(113)는 열차(10)가 지상정보 발생장치(111)가 설치된 구간을 통과할 때, 지상에 설치된 지상정보 발생장치(111)와의 통신을 통해서 지상정보 발생장치(111)로부터 선로정보를 전달받아 상기 제어부(160)로 전달한다. 이러한 차상안테나(113)는 RFID 수신부를 포함할 수 있다.

상기 주행속도 검출부(120)는 열차(10)의 운행시 주행속도를 검출하기 위한 것으로서, 열차(10)의 바퀴(13)의 회전속도를 감지하여 열차의 주행속도를 검출할 수도 있고, 이외에도 도플러 또는 GPS 기능 등을 이용하여 열차의 주행속도를 검출할 수도 있다. 즉, 주행속도 검출부(120)는 공지된 다양한 방법 및 수단들 중에서 어느 하나에 해당 될 수 있으며, 그 구체적인 예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 주행속도 검출부(120)에서 검출된 열차 주행속도 정보는 제어부(160)로 전달된다.

상기 틸팅각도 산출부(140)는 선로정보 획득부(110)를 통해 획득된 선로의 곡률 정보와 주행속도 검출부(120)에서 검출된 열차(10)의 주행속도 정보를 근거로 하여 앞으로 경유할 선로의 곡선 곡률 및 주행속도에 대응하는 열차의 틸팅 각도를 산출한다. 이러한 틸팅 각도는 선로의 곡률 조건, 열차의 주행속도, 열차의 종류 등에 따라서 적정 틸팅값이 산출될 수 있으며, 미리 실험값을 통해 룩업테이블 형태로 저장되어 제공될 수도 있다.

상기 틸팅각도 산출부(140)에서 산출된 열차의 틸팅 각도를 기준으로 하여, 제어부(160)는 곡선구간 운행시 틸팅장치(130)를 제어할 수 있다.

상기 틸팅각도 검출부(150)는 실제로 곡선 선로구간에서 열차(10)가 운행될 때, 틸팅각도 산출부(140)에서 산출된 틸팅각도를 유지하면서 주행하고 있는지를 검지하기 위한 것이다. 이러한 틸팅각도 검출부(150)는 열차본체(11)에 설치되는 기울기센서 또는 자이로센서를 포함할 수 있다. 즉, 기울기센서 또는 자이로센서를 열차본체(11)에 설치함으로써, 열차본체(11)가 하부블록(13)에 대해 실제로 기울어지는 기울기 및 자세변화량 등을 실시간으로 검출할 수 있으며, 이론값이 아닌 측정값을 획득할 수 있게 됨으로써 실제 열차본체(11)가 제어부(160)에서 틸팅장치(130)를 제어하여 목표로 하는 틸팅각도에 대응되게 열차본체(11)가 틸팅 구동되고 있는지 확인할 수 있게 된다.

상기 틸팅각도 검출부(150)에서 검출된 열차의 실제 틸팅각도 검출값은 제어부(160)로 제공된다. 따라서 제어부(160)는 틸팅각도 검출부(150)에서 검출된 열차(10)의 실제 틸팅각도(검출값)와 이론적인 틸팅각도(이론값)를 비교하고, 실제 검출값과 이론값이 미리 설정된 오차범위를 벗어난 것으로 확인될 경우에는, 틸팅장치(130)의 틸팅제어를 중단하고, 열차 제동장치(180)를 제어하여 열차(10)의 운행속도를 감속하거나 중지시킨다. 또한, 제어부(160)는 열차의 기관사에게 틸팅장치(130)의 이상 발생상황을 모니터 또는 스피커 등을 통해 알려주고, 무선통신부(170)와 통신망을 통해 연결되는 원격 열차관리센터로 해당 열차의 틸팅장치(130)의 이상발생 정보를 전송함으로써, 후속조치를 즉시 취할 수 있음은 물론, 추후에 해당 열차를 정확하게 점검받을 수 있도록 할 수 있다.

상기 틸팅장치(130)는 열차본체(11)와 하부블록(13) 사이에 설치되는 제1 및 제2에어백(131,132)과, 상기 제1 및 제2에어백(131,132)을 각각 수용하는 제1 및 제2틸팅가이더(133,134)와, 제1 및 제2공기공급부(135,136)를 구비한다.

상기 제1 및 제2에어백(131,132)은 열차본체(11)와 하부블록(13) 사이에 설치되며, 열차(10)의 진행방향을 기준으로 하여 좌우 양측 각각에 서로 대칭되게 배치된다. 즉, 제1 및 제2에어백(131,132)은 상기 힌지부(17)를 중심으로 하여 열차(10)의 양측으로 각각 대칭되는 위치에 설치된다.

이러한 제1 및 제2에어백(131,132)은 열차(10)의 객차당 복수 개가 각각 구비될 수 있으며, 그 설치 개수에 의해 본 발명의 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 및 제2에어백(131,132) 각각은 상기 제1 및 제2틸팅가이더(133,134) 내부에 수용되며, 그 틸팅가이더들(133,134) 내부에서만 팽창 및 압축되면서 열차본체(11)를 하부블록(13)에 대해 상하로 이동될 수 있도록 한다. 상기 제1 및 제2에어백(131,132)은 제1 및 제2공기공급부(135,136) 각각으로부터 공급되는 가압공기에 의해 팽창 가능하며, 이를 위해 고무재질 또는 고무재질을 주재료로 하고 내부에 강선이나 섬유재질, 수지재질 등이 혼합 내지 내재된 합성 고무재질 등의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 이외에도 내열성 및 내마모성 등에 우수한 재질로 된 합성수지 재질을 주재료로 하고, 내부에 강선이나 유리섬유재질 또는 인조가죽이나 가공섬유등이 포함된 혼합재질로 형성될 수도 있다.

바람직하게는 제1 및 제2에어백(131,132)은 주름진 구성을 가짐으로써, 가압공기의 유입 및 배출동작에 의해 상하 방향으로 쉽게 팽창 및 수축 가능한 구조를 가지는 것이 좋다.

상기 제1 및 제2틸팅가이더(133,134)는 동일한 구조를 가진다. 따라서 제1틸팅가이더(133)를 대표로 하여 설명하면 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징본체(133a)와, 스토퍼부재(133b)를 구비한다.

상기 하우징본체(133a)는 에어백(131)을 수용하는 수용부 즉, 내부 공간을 가지며, 하부블록(15)과 열차본체(11) 중에서 어느 하나에 고정 설치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 하우징본체(133a)는 하부블록(15)에 고정 설치되며, 열차본체(11)에 대해서는 상하 방향으로 이동 가능하게 연결된다.

상기 스토퍼부재(133b)는 하우징본체(133a)의 상부에서 절곡되게 설치되어, 제1 및 제2에어백(131,132)의 팽창시 그 팽창량을 제한하게 된다. 즉, 제1 및 제2에어백(131,132)이 적정수준 팽창하게 되면, 차량본체(11)가 들려지게 되고, 차량본체(11)가 스토퍼부재(133b)에 닿게 되면 더 이상 들려지지 않게 된다. 따라서 차량본체(11)가 들려져서 스토퍼부재(133b)에 닿을 때까지 제1 및 제2에어백(131,132)이 팽창되며, 스토퍼부재(133b)에 차량본체(11)가 닿아서 더 이상 들려지지 않게 되면, 제1 및 제2에어백(131,132)도 더 이상 팽창될 수 없게 되므로, 제1 및 제2에어백(131,132)이 지나치게 팽창되는 것을 방지하고, 틸팅각도를 적정수준으로 제한할 수 있게 된다.

상기 스토퍼부재(133b)는 용접 등의 방법에 의해 하우징본체(133a)에 결합될 수도 있고, 일체로 형성될 수도 있다. 또한, 스토퍼부재(133b)는 하우징본체(133a)에 대해서 착탈 가능한 구조를 가질 수도 있으며, 그 일 예로서 나사 등의 체결부재에 의해 결합 및 분리 가능하게 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 스토퍼부재(133b)가 하우징본체(133a)에 결합되어 차량본체(11)의 이동을 간섭하도록 하는 구성을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 스위치센서를 별도로 설치하고, 스위치센서가 차량본체(11)의 움직임에 의해 접촉되어 스위칭 되는 시점을 기준으로 하여 제1 및 제2공기공급부(135,136)의 구동을 중지시키도록 하여 제1 및 제2에어백(131,132)의 팽창정도를 제한할 수 있다.

또한, 바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이 스토퍼부재(133b)는 복수 개 마련되며, 각각은 하우징본체(131)의 네 모서리부분에 서로 대칭을 이루도록 설치되는 것이 좋다. 따라서 제1 및 제2에어백(131,132)의 복수 지점에 해당되는 부분을 균형 있게 간섭하여 제한할 수 있게 된다. 즉, 제1 및 제2에어백(131,132)이 균형되게 팽창되고, 팽창력을 균일하게 제한받을 수 있도록 함으로써, 에어백(131,132)의 불균형한 팽창 및 수축으로 인한 손상을 방지하고, 열차의 불균형한 틸팅을 방지할 수 있게 된다.

상기 제1 및 제2공기공급부(135,136)는 제1 및 제2에어백(131,132) 각각에 독립적으로 가압공기를 공급하기 위한 것으로서, 제어부(160)에 의해 각각 독립적으로 구동 제어된다. 이러한 제1 및 제2공기공급부(135,136) 각각은 압력펌프를 포함할 수 있다.

또한, 틸팅장치(130)는 제1 및 제2에어백(131,132) 각각에 연결되어 에어백들(131,132) 내부의 공기압을 측정하는 압력게이지(137,138)를 더 구비할 수 있다.

상기 압력게이지들(137,138)은 제1 및 제2에어백(131,132) 각각의 내부 압력을 측정함으로써, 제1 및 제2공기공급부(135,136)에서 공급되는 가압공기에 의해 제1 및 제2에어백(131,132)이 정상적으로 팽창되어 일정수준의 압력을 유지하고 있는지 검출할 수 있게 된다. 상기 압력게이지들(137,138)에서 측정된 정보는 제어부(160)로 전달된다.

상기 제어부(160)는 열차의 운행에 대한 전반적인 장치들을 제어하며, 특히 본 발명의 실시예에서는 선로정보 획득부(110)에서 획득된 선로정보 및 열차의 주행속도 정보를 근거로 하여 틸팅장치(130)를 구동 제어하여 선로의 곡선구간에서도 일정속도 이상으로 주행하도록 열차 운행을 제어하게 된다.

또한, 제어부(160)는 틸팅각도 검출부(150)에서 검출되는 열차(10)의 실제 틸팅각도를 이론적인 틸팅각도와 비교하여 정상적인 틸팅 상태인지 아닌지를 확인하고, 정상적인 상태가 아닌 경우 제동장치(180)를 제어하여 열차 운행을 중지시키거나 감속시키는 한편, 무선통신부(170)를 통해 틸팅장치(130)의 이상발생 정보를 원격의 관리센터로 전송하도록 제어한다.

반면에, 제어부(160)는 검출된 실제 틸팅각도가 정상적인 상태인 경우에는, 코너구간에서 틸팅장치(130)를 정상적으로 구동 제어하여 열차의 속도를 감속하지 않고 일정속도로 주행 되도록 제어한다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 틸팅열차 제어시스템(100)을 틸팅열차 제어방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 열차(10)가 운행을 시작하게 되면(S10), 일정한 주기로 또는 특정 구간에서 선로정보 획득부(110)를 통해서 선로(20)에 대한 정보를 획득하며, 구체적으로 곡선 선로에 대한 정보(곡률, 곡선 길이 등)를 획득하게 된다(S11).

상기 단계(S11)에서 열차(10)가 곡선구간에 진입할 예정인 것을 확인하게 되면, 제어부(160)는 획득된 곡선구간 정보와 주행속도 검출부(120)에서 획득된 주행속도를 근거로 하여 산출된 이론적인 틸팅각도 정보를 틸팅각도 산출부(140)로부터 획득한다(S12).

그리고 제어부(160)는 획득된 이론적인 틸팅각도 정보를 근거로 하여 틸팅장치(130)를 구동 제어한다(S13). 따라서 선로 곡선구간에서 열차(10)의 주행속도를 줄이지 않고 일정하게 유지하면서 열차(10)가 운행되도록 할 수 있다.

또한, 상기 압력게이지(136,137)에서는 에어백(131,132) 내부의 압력을 측정하고, 측정된 압력값을 제어부(160)로 전달함으로써, 제어부(160)는 에어백(131,132)이 정상적으로 작동하고 있는지 확인한다(S14).

또한, 제어부(160)는 상기 틸팅각도 검출부(150)에서 검출된 실제 틸팅각도와 이론적인 틸팅각도를 비교하여 실제로 정상적인 틸팅상태를 유지하고 있는지 확인한다(S15).

상기 단계들(S14,S15) 각각에서 모두 정상적인 것으로 확인 된 경우, 제어부(160)는 곡선구간을 통과한 것이 확인될 때(S16) 까지 틸팅장치(130)를 구동 제어하여 틸팅 운행될 수 있도록 제어하고, 곡선구간을 통과한 후에는 틸팅장치(130)의 구동을 종료시킨다.

한편 상기 단계들(S14,S15) 중 적어도 어느 한 단계에서 비정상적인 상태인 것으로 확인된 된 경우, 제어부(160)는 열차를 감속시키거나 또는 열차를 정지시킨다(S17). 이와 같이 열차를 감속 또는 정지시킴으로써, 열차 틸팅장치(130)가 비정상적인 상태에서 열차를 틸팅 운행하여 발생할 수 있는 안전사고를 사전에 예방할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 열차를 감속 또는 정지시킨 후에 제어부(160)는 틸팅장치 이상정보를 발생시켜서 열차 운전자 및 원격의 열차 관리센터에서도 해당열차의 틸팅장치의 이상발생 정보를 확인할 수 있도록 한다(S18).

즉, 상기 단계(S18)에서는 기관실의 스피커 또는 디스플레이부를 통해서 기관사에게 열차 틸팅장치(130)의 비정상 상태를 알려주도록 제어할 수 있으며, 또한 무선통신부(170)를 통해 원격의 열차 관리센터로 해당 열차의 열차 틸팅장치(130)의 비정상 상태에 대한 정보를 알려줌으로써, 추후에 열차의 수리 및 점검이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 열차 틸팅장치 및 틸팅열차 제어시스템에 따르면, 열차(10)에 열차 틸팅장치(130)를 간단한 구성에 의해 설치하여 용이하게 구현 가능하며, 곡선 구간에서 열차 틸팅장치(130)를 구동 제어하여 감속하지 않고 일정한 속도로 틸팅 운행시킬 수 있게 된다.

또한, 열차의 틸팅 운행시에 열차 틸팅장치(130)의 상태와, 열차의 실제 틸팅각도를 검출하여 정상적인지 확인함으로써, 열차 틸팅장치(130)의 비정상 상태인 것이 확인될 경우, 틸팅운행을 중지하고 열차를 감속 운행시키거나 또는 중지시킴으로써 열차 틸팅장치(130)의 비정상적인 동작 또는 열차(10) 차체의 비정상적인 동작에 의한 열차의 탈선이나 전복 등의 대형사고를 사전에 방지할 수 있으며, 열차의 안전운행이 이루어지도록 할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것은 아니다. 오리려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다.

10..열차 11..열차 본체
15..하부블록 20..선로
100..틸팅열차 제어시스템 110..선로정보 획득부
111..지상정보 발생장치 113..차상안테나
120..주행속도 검출부 130..열차 틸팅장치
131,132..제1, 제2에어백 133,134..제1,제2틸팅가이더
135,136..제1, 제2공급부 137,138..압력게이지
140..틸팅각도 산출부 150..틸팅각도 검출부
160..제어부 170..무선통신부
180..제동장치

Claims

열차가 운행하는 선로의 정보를 획득하는 선로정보 획득부와;
상기 열차의 주행속도를 검출하는 주행속도 검출부와;
상기 열차가 곡선 선로를 주행시, 에어압력을 이용하여 열차를 틸팅구동시키기 위한 열차 틸팅장치와;
상기 선로정보 획득부에서 획득된 선로의 곡률정보와 상기 주행속도 검출부에서 검출된 열차의 주행속도를 근거로 열차의 틸팅각도를 산출하는 틸팅각도 산출부와;
상기 열차의 곡선구간 주행시 열차 차체의 실체 틸팅각도를 검출하는 틸팅각도 검출부와;
상기 틸팅각도 산출부에서 산출된 틸팅각도에 따라서 상기 열차 틸팅장치를 제어하여 상기 열차가 곡선구간에서 틸팅 제어되도록 하고, 상기 곡선구간에서 상기 틸팅각도 검출부에서 검출되는 실제 틸팅각도를 상기 산출된 틸팅각도와 비교하여 정상적인 틸팅상태가 유지되는지 확인하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸팅열차 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 열차는 열차바퀴를 지지하는 하부블록과, 상기 하부블록의 상부에 틸팅 가능하게 설치되는 열차 본체를 포함하며,
상기 열차 틸팅장치는,
열차의 진행방향을 기준으로 좌우 양측에 각각에 대칭되게 설치되어 독립적으로 팽창 및 수축가능하며, 상기 하부블록과 상기 열차 본체 사이에 설치되는 제1 및 제2에어백과;
상기 하부블록과 상기 열차 본체 사이에 설치되며, 상기 제1 및 제2에어백을 각각 수용하고, 상기 제1 및 제2에어백의 팽창 및 수축이 상하 방향으로 이루어지도록 가이드 하는 제1 및 제2틸팅가이더; 및
상기 제1 및 제2에어백 각각으로 가압공기를 공급하기 위한 제1 및 제2공기공급부;를 포함하며,
상기 제1 및 제2공급부는 상기 제어부에 의해 각각 독립적으로 구동 제어되는 것을 특징으로 하는 틸팅열자 제어시스템.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2에어백 각각에 연결되어, 각각의 에어백 내부의 공기압력을 측정하는 복수의 압력게이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 틸팅열차 제어시스템.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2틸팅가이더 각각은,
상기 제1 및 제2에어백을 각각 수용하는 수용부를 가지며, 상기 하부블록과 상기 열차본체 중 어느 한쪽에는 고정되고, 나머지 한쪽에는 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 하우징본체; 및
상기 하우징본체에 설치되어 상기 제1 및 제2에어백의 팽창시 그 팽창량을 제한하기 위한 스토퍼부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸팅열차 제어시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 틸팅각도 검출부는,
상기 열차에 설치되는 기울기센서 또는 자이로센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸팅열차 제어시스템.