KR101333002B1 - Earthquake early warning system for railway, and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지진 조기경보 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 지진 발생시 S파가 도달하기 전에 P파를 분석하여 운행중인 열차의 철도에 미치는 위험 지진 여부를 판단하고, 위험 선로 연장을 예측하는 철도용 지진 조기경보 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an early earthquake warning system, and more specifically, to analyze the P-wave before reaching the S-wave when an earthquake occurs, to determine whether a dangerous earthquake affects the railroad of a running train, and to predict a dangerous track extension. Earthquake early warning system.
전 세계적으로 대규모 지진에 의한 많은 인명 피해와 심각한 사회적 재산손실이 빈번하게 발생함에 따라 한반도의 지진 안정성 문제가 사회적 이슈로 등장하고 있다. 국내의 경우, 2009년 3월에 지진재해 대책법이 발효가 되어 지진에 대한 대비가 의무화되고 있다.As a result of the large-scale earthquake and the loss of many lives and serious loss of social property, the earthquake stability problem of the Korean Peninsula has emerged as a social issue. In Korea, the Earthquake Disaster Prevention Act came into force in March 2009, making it mandatory to prepare for earthquakes.
이러한 지진에 대한 피해는 지진 자체로 인한 1차 재해와 화재, 폭발, 누수, 누전 등 추가적으로 발생하는 2차 재해를 모두 의미한다. 지진에 대한 큰 피해를 막기 위해 내진 설계 강화가 필요하지만, 국내 내진설계 현황은 아직 미비한 실정이며, 내진설계의 현실적 한계에 대한 대책으로서, 도심 등의 생활지역에서의 지진 조기경보 시스템의 구축이 필수적이다. Damage to the earthquake means both the primary disaster caused by the earthquake itself and additional secondary disasters such as fire, explosion, leakage, and leakage. In order to prevent earthquake damage, it is necessary to strengthen the seismic design, but the current status of seismic design in Korea is still insufficient, and it is necessary to establish early earthquake warning system in living areas such as urban areas as a countermeasure against the practical limitations of seismic design. to be.
현재 국내외 지진 경보 시스템은 지진의 연구 및 관측을 목적으로 하는 국가 지진 관측망을 이용함에 따라 관측 데이터를 기성청의 중앙서버로 전송한 후 분석하여 그 결과를 해당 기관에 통보하는 절차를 가진다. 따라서 생활지역의 건물 등 주요 시설물에 대한 직접적인 지진 피해 분석 및 2차 재해 방지를 위한 신속한 대응에 어려움이 있다. 이러한 이유로 인구 밀집지역과 같은 생활 지역에서 지진에 대한 피해를 줄이고 그에 대한 대비를 하기 위해서는 지진 조기경보 시스템의 개발이 시급하다.Currently, domestic and foreign earthquake warning systems use the national earthquake observation network for the purpose of research and observation of earthquakes, and have the procedure of transmitting the observation data to the central server of the KSA, analyzing it, and notifying the relevant institutions of the results. Therefore, there is a difficulty in analyzing earthquake damage directly to major facilities such as buildings in living areas and prompt response for secondary disaster prevention. For this reason, it is urgent to develop an earthquake early warning system in order to reduce and prepare for earthquake damage in living areas such as populated areas.
지진 발생은 현재 과학 기술로 예측이 불가능하기 때문에 예측보다는 지진 발생 시 신속한 통보 및 대처를 통해서 지진에 대한 피해를 줄여야 한다. 그에 대한 예로서 아이티와 비슷한 시기에 발생한 칠레 지진은 아이티 지진의 약 500배 강한 규모 8.8의 강진에도 지진에 대한 철저한 대비로 사망자 약 700명으로 아이티 지진에 비해 지진 피해가 급격히 감소하여 지진대비에 대한 중요성을 확인할 수 있다. 그러므로 국내에서도 지진에 대한 신속한 통보와 대처를 위해서 지진 조기 경보 시스템을 운용할 필요가 있다. Since earthquakes are currently unpredictable by science and technology, damages to earthquakes should be reduced by prompt notification and response to earthquakes rather than predictions. As an example, the Chilean earthquake that occurred at a time similar to Haiti was about 500 times stronger than the Haiti earthquake, but the deadly earthquake caused a sharp reduction in earthquake damage compared to Haiti. The importance can be confirmed. Therefore, it is necessary to operate an earthquake early warning system for prompt notification and response to earthquakes in Korea.
현재 국내 지진 경보 시스템은 지진 연구 및 관측 목적으로 운영중인 국가 지진 관측망을 이용하여 지진 발생 시 2분 이내 속보 발령과 분석 후 5분 이내 통보를 발령하고 있다.The current earthquake warning system uses the national earthquake observation network operated for seismic research and observation purposes to report breaking news within 2 minutes when an earthquake occurs and to notify within 5 minutes after analysis.
그러나 한반도 면적을 고려하면 지진 발생 후 2분 이내에 지진파는 한반도 대부분의 지역에 전파되므로 기존 지진 경보 시스템은 2차 재해 방지를 목적으로 하기에는 무리가 있다. 그러므로 지진에 대한 피해를 줄이기 위해서는 실시간으로 지진 발생의 검출과 신속한 통보가 이루어져야 한다. 또한, 2차 지진재해 방지를 위해서는 주요 국가기간시설물이나 인구 밀집 지역에서 측정된 지진신호를 해당 측정 장소에서의 실시간 분석한 후, 지진 P파 검지 후 수 초 이내에 신속한 지진 발생 여부를 통보하고, 시설물 제어가 이루어져야 한다.However, considering the area of the Korean peninsula, seismic waves propagate within most of the Korean peninsula within 2 minutes after the earthquake, so the existing earthquake warning system is not suitable for the purpose of preventing secondary disasters. Therefore, in order to reduce the damage to earthquakes, real-time earthquake detection and prompt notification should be made. In addition, in order to prevent secondary earthquake disasters, earthquake signals measured in major national infrastructures or populated areas are analyzed in real time at the corresponding measurement sites, and the rapid earthquake is notified within seconds after the earthquake P wave is detected. Control must be made.
이러한 지진 조기경보는 P파가 도착하는 즉시 피해를 일으킬 수 있는 S파의 도달 시각을 예측하여 그 정보를 빨리 전달함으로써 지진에 대비할 수 있도록 하는 것을 의미한다. 이러한 지진조기경보가 가능한 이유는 S파에 비해 P파의 전파 속도가 약 1.73배 빠르다는 점을 이용할 수 있기 때문이다. 또한, 최근 다양한 분석 기술이 개발되면서 S파를 주로 이용하던 기존 방식과 달리 P파만으로도 지진 발생 위치, 시각, 크기를 신속하게 분석할 수 있게 되었다. 이러한 기술을 이용하여 지진계에서 P파가 감지되면 그 즉시 지진 분석을 통해 S파의 도달 시각을 예측하여 해당지역에 빨리 정보를 전파하는 것이 조기경보의 기본 원리이다.The early warning of earthquakes means that the P-wave can be ready for the earthquake by predicting the arrival time of the S-wave, which can cause damage as soon as it arrives. This early earthquake alarm is possible because the propagation speed of P waves is about 1.73 times faster than S waves. In addition, with the recent development of various analysis techniques, it is possible to quickly analyze the location, time, and magnitude of earthquake occurrences using only P waves, unlike conventional methods that mainly use S waves. When the P wave is detected by the seismograph using this technique, the basic principle of early warning is to predict the arrival time of the S wave through the seismic analysis immediately and quickly spread the information to the area.
국내의 경우, 현재 2분 이내의 지진속보 발표는 지진이 발생한 후 지진파가 전국 대부분을 통과한 다음에 정보가 제공되고 있으며, 그 정보가 상세하지 않아 지진 대응에 직접 활용되기엔 부족한 실정이다.In Korea, the current earthquake breaking news within 2 minutes is provided after the earthquake has passed through most of the country, and the information is not enough to be used directly for earthquake response.
한편, 최근 일본 등의 주변국에서 지진 발생빈도가 증가하고, 지진으로 인한 열차의 탈선사고가 발생하고 있다. 예를 들면, 도 1a 및 도 1b는 지진에 의한 열차 탈선을 나타내는 사진들로서, 도 1a는 지진에 의한 일본의 신칸센 열차의 탈선을 나타내는 사진이고, 도 1b는 쓰나미로 인한 열차 탈선을 나타내는 사진이다.Meanwhile, in recent years, the frequency of earthquakes has increased in neighboring countries such as Japan, and train derailments due to the earthquake have occurred. For example, FIGS. 1A and 1B are photographs showing train derailment due to an earthquake, FIG. 1A is a photograph showing derailment of a Shinkansen train in Japan due to an earthquake, and FIG. 1B is a photograph showing train derailment due to a tsunami.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 철도용 지진 감지 시스템 및 선로변 설치 위치를 나타내는 도면이다.2A and 2B are diagrams illustrating a seismic detection system for railroad tracks and a track side installation position according to the related art, respectively.
도 2a에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 철도용 지진 감지 시스템의 경우, 고가 교량(30)이나 장대 터널(40) 등에 센서(50)가 설치되고, 열차(10)가 철도(20)를 운행 중에 지진이 발생하면, 상기 센서(50)에서 검측된 신호가 철도교통 관제센터(60)에 전송되고, 상기 철도교통 관제센터(60)는 운행중인 열차(10)에 서행 또는 정지 명령을 전달하게 된다. 도 2b는 센서의 선로변 설치 위치를 나타내는데, 예를 들면, 경부고속철도 지진 감시 시스템에서 센서의 선로변 설치 위치를 나타낸다. 즉, 고속철도 구조물 상에 지진감시용 센서(50), 예를 들면, 가속도계가 설치되어 있으나, 이러한 지진 감시 시스템은 지진파가 고속철도 구조물에 도달 한 후 대응하는 구조이다.As shown in Figure 2a, in the case of the seismic detection system for railroad according to the prior art, the
즉, 현재 고속철도에 적용되고 있는 지진 감시 시스템은 지진파가 운행중인 열차에 도달한 이후 대응할 수 있는 사후 대응체계 시스템으로서, 이는 지진 발생으로 인한 피해를 사전에 예방할 수 있는 시스템이 아니라는 문제점이 있다.In other words, the seismic monitoring system currently applied to the high-speed railway is a post-response system that can respond after the seismic wave reaches the train in operation, which is not a system that can prevent the damage caused by the earthquake in advance.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지진파(S파)가 선로변에 도달하기 전에 도달 예정인 지진파에 대하여 위험지진 여부를 판단한 후, 지진의 세기, 위험 영역 등을 최대한 빨리 평가함으로써 운행중인 열차에 지진파가 도달하기 전에 서행 또는 정지시킬 수 있는, 철도용 지진 조기경보 시스템을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention for solving the above-mentioned problems, after determining whether the earthquake wave (S wave) is expected to reach the earthquake wave to be reached before reaching the track side, the earthquake strength, danger zone, etc. as soon as possible The evaluation aims to provide a railway earthquake early warning system that can slow down or stop before the seismic waves arrive on the train in operation.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 지진 발생시 S파가 도달하기 전에 P파를 분석하여 운행중인 열차의 철도에 미치는 위험 지진 여부를 판단하고, 위험 선로 연장을 예측할 수 있는, 철도용 지진 조기경보 시스템을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to analyze the P-wave before reaching the S-wave in the event of an earthquake, to determine whether a dangerous earthquake affects the railway of the train in operation, and to predict the extension of the dangerous track. It is to provide a system.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 지진정보 분석기능을 갖는 지진계를 설치함으로써, 기존 지진계와 네트워크를 형성하여 지진의 규모 및 세기, 진원 위치 등을 산정하여 운행중인 열차와 철도 관제 시스템에 동시에 전송할 수 있는, 철도용 지진 조기경보 시스템을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a seismometer with an earthquake information analysis function, to form a network with an existing seismograph to calculate the magnitude and magnitude of the earthquake, the location of the epicenter, and to simultaneously operate trains and railway control systems. It is to provide a railway seismic early warning system that can be transmitted.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템은, 지진 발생시 지구 내부 또는 표면을 따라 전파되는 지진파의 진폭과 진동수를 기록하는 적어도 하나 이상의 지진계; 상기 지진계로부터 지진파를 수신하는 지진정보 수신부; 지진 자동검출 알고리즘에 따라 상기 지진파 중에서 P파를 분석하여 S파가 도달하기 전에 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장에 대한 정보를 판단하는 지진정보 분석부; 상기 지진정보 분석부에서 위험 지진으로 판단된 경우, 철도 선형정보 및 운행중인 열차정보에 따라 운행중인 열차에 지진 조기경보를 자동으로 전송하는 철도 관제 시스템; 및 상기 철도 관제 시스템에서 전송된 지진 조기경보를 수신하여 서행 또는 정지되는 열차를 포함하되, 상기 지진정보 수신부, 상기 지진정보 분석부 및 상기 철도 관제 시스템은 철도교통 관제센터 내에 구축되는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-mentioned technical problem, the railway earthquake early warning system according to the present invention, at least one seismometer for recording the amplitude and frequency of the earthquake wave propagated along the surface or inside the earth when the earthquake occurs; An earthquake information receiver for receiving seismic waves from the seismograph; An earthquake information analysis unit for analyzing the P wave among the seismic waves according to an automatic earthquake detection algorithm and determining information about the magnitude of the generated earthquake before reaching the S wave, the strength of the expected earthquake wave, the presence of a dangerous earthquake, and the extension of the dangerous line; A railway control system that automatically transmits an early earthquake warning to a train in operation according to the railway linear information and train information in operation when it is determined that the earthquake information analysis unit is a dangerous earthquake; And a train that slows down or stops by receiving an early earthquake warning transmitted from the railway control system, wherein the earthquake information receiver, the earthquake information analyzer, and the railway control system are built in a railway traffic control center. .
여기서, 상기 지진정보 분석부는 상기 P파에 대한 분석을 통하여 고유주기 및 지진감쇠식을 도출하고, 최대진폭에 대한 초기 기울기 및 최대값에 대한 포락함수(Envelop Function)로부터 상기 지진파 중에서 S파가 선로에 도달하기 이전에 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장을 예측할 수 있다.Here, the seismic information analysis unit derives the intrinsic period and the earthquake attenuation equation through the analysis of the P wave, and the S wave of the seismic wave from the envelope function (Envelop Function) for the initial slope and the maximum value for the maximum amplitude It is possible to estimate the magnitude of the earthquake occurring before it reaches, the magnitude of the anticipated seismic wave, the presence of a dangerous earthquake, and the extension of the dangerous track.
여기서, 상기 지진정보 분석부는, 상기 적어도 하나 이상의 지진계가 설치된 위치 정보를 저장하는 지진계 설치 위치 DB; 상기 지진정보 수신부로부터 전송된 P파를 분석하여, 고유주기를 산출하고, 지진감쇠식을 도출하며, 가속도/속도 기울기를 산출하고, 최대값 포락함수(Envelop Function)를 산출하는 P파 정보 분석부; 상기 P파 정보 분석부에서 분석된 결과에 따라 지진 규모를 판단하는 지진 규모 판단부; 상기 P파 정보 분석부에서 분석된 결과에 따라 지진파 세기를 판단하는 지진파 세기 판단부; 상기 지진 규모 및 지진파 세기에 따라 위험 지진 여부를 판단하는 위험 지진 판단부; 및 상기 위험 지진 판단부에서 위험 지진으로 판단한 경우, 철도 선형정보 및 운행중인 열차정보에 따라 위험 선로 연장을 예측하는 위험 선로 연장 예측부를 포함할 수 있다.Here, the earthquake information analysis unit, seismometer installation location DB for storing the location information on which the at least one seismometer is installed; P-wave information analysis unit for analyzing the P-wave transmitted from the earthquake information receiver, to calculate the natural period, to derive the earthquake damping equation, to calculate the acceleration / speed gradient, and to calculate the maximum envelope function (Envelop Function) ; An earthquake magnitude determination unit for determining an earthquake magnitude according to the result analyzed by the P wave information analyzer; An earthquake intensity determination unit for determining an earthquake wave intensity according to the result analyzed by the P wave information analyzer; A dangerous earthquake determining unit that determines whether a dangerous earthquake is based on the magnitude of the earthquake and the magnitude of the seismic wave; And a dangerous line extension predicting unit predicting a dangerous line extension according to railway linear information and operating train information when the dangerous earthquake determination unit determines that the dangerous earthquake is determined.
여기서, 상기 지진정보 분석부는, 진원과 지진계 사이의 거리를 판단하여 상기 진원과 지진계 사이의 거리가 근거리인 경우, 상기 열차에 직접 지진 조기경보를 송신하는 것을 특징으로 한다.Here, the earthquake information analysis unit determines the distance between the epicenter and the seismograph, and when the distance between the epicenter and the seismograph is near, it is characterized in that the early earthquake early warning to the train.
여기서, 상기 지진정보 수신부는 상기 지진의 진앙위치를 결정하기 위해 상기 적어도 하나 이상의 지진계로부터 네트워크 다중 관측소 방식으로 지진파를 수신하는 것을 특징으로 한다.Here, the earthquake information receiving unit is characterized in that for receiving the seismic wave from the at least one or more seismometers in the network multiple station method to determine the epicenter location.
여기서, 상기 철도교통 관제센터는 기상청과 연동하여 지진정보를 분석하고, 상기 철도교통 관제센터는 상기 지진정보 분석부에서 분석된 지진 조기경보 및 상기 기상청으로부터 전송되는 지진 조기경보 중에서 빠른 것을 선택할 수 있다.Here, the railway traffic control center analyzes earthquake information in conjunction with the meteorological office, and the rail traffic control center may select a faster one from the earthquake early warning analyzed by the earthquake information analyzer and the earthquake early warning transmitted from the meteorological office. .
여기서, 상기 철도 관제 시스템은, 철도 선형정보(철도 선로 위치정보)를 저장하는 철도 선형정보 DB; 및 운행중인 열차로부터 열차 운행정보를 실시간 수신하는 열차정보 DB를 포함할 수 있다.Here, the railway control system, railway linear information DB for storing railway linear information (railroad track position information); And it may include a train information DB for receiving train operation information in real time from the running train.
여기서, 상기 철도 관제 시스템은 상기 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송할 때, 변전소, 방송국 및 일반인에게 상기 지진 조기경보를 전송할 수 있다.Here, the railway control system may transmit the earthquake early warning to substations, broadcasting stations, and the general public when the earthquake early warning is transmitted to the train in operation.
여기서, 상기 지진계는 지진정보 분석기능이 탑재된 지진계일 수 있다.Here, the seismograph may be a seismograph equipped with an earthquake information analysis function.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 철도용 지진 조기경보 방법은, a) 지진 발생시 적어도 하나 이상의 지진계가 지진파 중에서 P파를 감지하여 전송하는 단계; b) 지진계 위치정보 및 철도 선형정보에 기초하여 상기 지진파 중에서 S파가 도달하기 전에 상기 전송된 P파의 지진 자료를 분석하여 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장을 판단하는 단계; c) 상기 분석에 따라 위험 지진으로 판단된 경우, 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송하는 단계; 및 d) 상기 전송된 지진 조기경보에 대응하여 상기 운행중인 열차를 서행 또는 정지시키는 단계를 포함하되, 상기 b) 및 c) 단계는 철도교통 관제센터에 구축된 지진정보 분석부에서 수행하는 것을 특징으로 한다.As another means for achieving the above-described technical problem, a method for early warning earthquake for railways according to the present invention comprises the steps of: a) at least one or more seismometers detect and transmit P wave among the seismic waves when an earthquake occurs; b) analyzing the seismic data of the transmitted P wave before reaching the S wave among the seismic waves based on the seismograph position information and the railway linear information to determine whether a dangerous earthquake and dangerous line extension are made; c) transmitting an early earthquake warning to a running train when it is determined that the earthquake is dangerous according to the analysis; And d) slowing or stopping the running train in response to the transmitted earthquake early warning, wherein steps b) and c) are performed by an earthquake information analysis unit built in a railway traffic control center. It is done.
여기서, 상기 c) 단계는, 지진 자동검출 알고리즘에 따라 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장에 대한 정보를 판단하는 것을 특징으로 한다.Here, the step c) is characterized by determining the magnitude of the generated earthquake, the intensity of the expected anticipated seismic wave, the presence of a dangerous earthquake, and the danger line extension according to the automatic earthquake detection algorithm.
여기서, 상기 c) 단계는, 지진파 중에서 S파가 도달하기 전에 상기 P파에 대한 분석을 통하여 상기 지진 자동검출 알고리즘에 따라 고유주기 및 지진감쇠식을 도출하고, 최대진폭에 대한 초기 기울기 및 최대값에 대한 포락함수(Envelop Function)를 도출하는 것을 특징으로 한다.Here, in step c), the natural wave and the earthquake attenuation equation are derived according to the automatic earthquake detection algorithm through analysis of the P wave before reaching the S wave among the seismic waves, and the initial slope and the maximum value of the maximum amplitude are obtained. It is characterized by deriving an envelope function for.
여기서, 상기 c) 단계는 기상청과 연동하여 지진 조기경보를 수신하고, 상기 지진정보 분석부에서 분석된 지진 조기경보 및 상기 기상청으로부터 전송되는 지진 조기경보 중에서 빠른 것을 선택하여 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송하는 것을 특징으로 한다.Here, step c) receives an early earthquake warning in conjunction with the Meteorological Administration, and selects a faster one from the earthquake early warning analyzed by the earthquake information analysis unit and the early earthquake warning transmitted from the meteorological office. It characterized in that for transmitting.
여기서, 상기 d) 단계는 상기 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송할 때, 변전소, 방송국 및 일반인에게 상기 지진 조기경보를 전송할 수 있다.Here, step d) may transmit the early earthquake warning to substations, broadcasting stations, and the general public when the early earthquake warning is transmitted to the train in operation.
여기서, 상기 b) 단계는 진원과 지진계 사이의 거리를 판단하여 상기 진원과 지진계 사이의 거리가 근거리인 경우, 상기 열차에 직접 지진 조기경보를 송신할 수 있다.Here, the step b) may determine the distance between the epicenter and the seismograph, and if the distance between the epicenter and the seismograph is a short distance, the early earthquake warning can be sent directly to the train.
본 발명에 따르면, 최대한 빠르게 위험 도달 예상 지진파를 조기에 분석하여 지진정보를 전파할 수 있고, 이에 따라 고속으로 운행하는 열차 지진으로 인한 탈선 전 감속 운전을 가능하게 한다.According to the present invention, it is possible to propagate earthquake information by analyzing the expected earthquake wave as early as possible, thereby enabling the deceleration operation before derailing due to the high-speed train earthquake.
본 발명에 따르면, 지진 발생시 고속열차의 탈선 수를 최소화할 수 있고, 위험 선로연장 예측으로 후행 열차의 위험지역으로의 진입 최소화 및 열차 탈선 시 인프라 피해 복구를 최소화할 수 있다.According to the present invention, it is possible to minimize the number of derailment of the high-speed train in the event of an earthquake, minimizing the entry of the trailing train into the danger zone and minimizing infrastructure damage when the train is derailed by predicting dangerous track extension.
본 발명에 따르면, 지진 발생시 S파가 도달하기 전에 P파를 분석하여 운행중인 열차의 철도에 미치는 위험 지진 여부를 판단하고, 위험 선로 연장을 예측할 수 있다.According to the present invention, it is possible to determine whether a dangerous earthquake affects the railway of a train in operation by analyzing the P wave before the S wave arrives during an earthquake, and predict the dangerous line extension.
본 발명에 따르면, 지진정보 분석기능을 갖는 지진계를 설치함으로써, 기존 지진계와 네트워크를 형성하여 지진의 규모 및 세기, 진원 위치 등을 산정하여 운행중인 열차와 철도 관제 시스템에 동시에 전송할 수 있다.According to the present invention, by installing a seismograph having an earthquake information analysis function, it is possible to form a network with an existing seismograph, calculate the magnitude and magnitude of the earthquake, the location of the epicenter, and transmit the same to a train and a railway control system in operation.
본 발명에 따르면, 최초 지진파가 열차에 도달하기 전에 S파 등 지진정보 예상이 가능한 지진을 원거리 지진으로 분류하고, 예상이 불가능한 지진을 근거리 지진으로 분류하여 근거리 지진의 경우, 지진계에서 직접 인근 열차에 지진 조기경보를 전송할 수 있다.According to the present invention, before the first earthquake wave reaches the train, earthquakes capable of predicting seismic information, such as S waves, are classified as long-distance earthquakes, and unforeseen earthquakes are classified as short-range earthquakes. Earthquake early warning can be sent.
도 1a 및 도 1b는 지진에 의한 열차 탈선을 나타내는 사진들이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 철도용 지진 감지 시스템 및 선로변 설치 위치를 나타내는 도면이다.
도 3은 국내의 지진분포도를 나타내는 도면이다.
도 4는 일반적인 지진 파형을 예시하는 도면이다.
도 5는 지진파를 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 6은 국내에서 운영중인 기상청 지진관측망과 가속도관측망을 예시하는 도면이다.
도 7은 지진파의 해석 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템을 기상청 지진계를 이용하여 구축한 것을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에서 지진정보 수신부를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에서 지진정보 분석부를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템이 철도 관제 시스템과 함께 철도교통 관제센터 내에 구축되는 것을 예시하는 도면이다.1A and 1B are photographs showing train derailment due to an earthquake.
2A and 2B are diagrams illustrating a seismic detection system for railroad tracks and a track side installation position according to the related art, respectively.
3 is a diagram showing a domestic earthquake distribution map.
4 is a diagram illustrating a typical earthquake waveform.
5 is a diagram specifically illustrating an earthquake wave.
FIG. 6 is a diagram illustrating a meteorological office earthquake observation network and an acceleration observation network operating in Korea.
7 is a diagram illustrating an analysis example of seismic waves.
8 is a block diagram of a railway earthquake early warning system according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating the construction of an early earthquake early warning system for railways using a meteorological office seismograph according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing a method of early earthquake warning for railways according to an embodiment of the present invention.
11 is a view showing in detail the earthquake information receiver in the early earthquake warning system for railways according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing in detail the seismic information analysis unit in the early earthquake warning system for railways according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating that an early earthquake early warning system for railways is constructed in a railway traffic control center together with a railway control system.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템을 설명하기 전에 국내의 지진분포, 지진 파형 및 지진관측망 등에 대해 설명하기로 한다.First, before explaining the railway earthquake early warning system according to an embodiment of the present invention will be described in the domestic earthquake distribution, seismic waveform and earthquake observation network.
도 3은 국내의 지진분포도를 나타내는 도면이고, 도 4는 일반적인 지진 파형을 예시하는 도면이며, 도 5는 지진파를 구체적으로 예시하는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a domestic earthquake distribution map, FIG. 4 is a diagram illustrating a general earthquake waveform, and FIG. 5 is a diagram specifically illustrating an earthquake wave.
도 3은 2009년 1월부터 8월까지 국내에서 발생한 진도 2.0 이상의 지진 분포를 나타내며, 국내 지진 특성상 판 내부형 지진이 많다.Figure 3 shows the distribution of earthquakes of magnitude 2.0 or more occurred in Korea from January to August 2009, there are a lot of internal earthquakes due to the characteristics of domestic earthquakes.
지진파는 지구 내부에서 지진이 발생하여 진원지로부터 방출되어 모든 방향으로 전파해 나가는 탄성 에너지의 파동(탄성파: Elastic Wave)을 지진파라 한다. 이러한 지진파는 지구 내부를 깊숙이 통과해 가는 실체파(P파 및 S파)와 지구 표면가까이의 외층을 따라 전파해가는 표면파(L파)가 있고, 이러한 표면파(L파)는 LQ파(Love wave) 및 LR파(Rayleigh wave)로 구분할 수 있다.Seismic waves are called seismic waves (elastic waves) that are generated inside the earth and emitted from the epicenter and propagate in all directions. These seismic waves are real waves (P waves and S waves) that penetrate deep inside the earth, and surface waves (L waves) that propagate along the outer layer near the surface of the earth, and these surface waves (L waves) are LQ waves (Love wave). And LR waves (Rayleigh waves).
실체파(Bodywave)는 지구 내부를 관통하여 운행하는 지진파로서, 매질에 나타나는 변형의 형태에 따라서 P파와 S파 두 종류가 있다. 여기서, P, S는 지진파가 도달하는 순서와 특성을 뜻하는 것으로 "Primary 또는 Push"와 "Secondary 또는 Shake"의 머리글자에 해당한다.Bodywave is a seismic wave traveling through the earth, and there are two kinds of waves, P wave and S wave, depending on the deformation of the medium. Here, P and S represent the order and characteristics of the seismic waves to reach the initial of "Primary or Push" and "Secondary or Shake".
구체적으로, P파(종파: Primary wave)는 매질의 진동 방향과 파의 진행 방향이 같은 종파로 진행 속도가 약 5∼8km/s로 빠르고, 고체, 액체, 기체의 모든 매질을 통과한다. 또한, S파(횡파: Secondary wave)는 매질의 진동 방향과 파의 진행 방향이 직각인 횡파로 진행 속도가 약 4km/s로 느리고 고체만 통과한다. 이때, S파는 밀도의 변화는 없이 지각의 변형만 있고 진행 방향에 수직인 횡 운동에 의하여 액체 내부(지구의 외핵과 내핵)는 통과할 수 없다.Specifically, the P wave (primary wave) is a longitudinal wave in which the vibration direction of the medium and the wave propagation direction are the same, and the advancing speed is about 5 to 8 km / s, and passes through all media of solid, liquid, and gas. In addition, the S wave (secondary wave) is a transverse wave in which the vibration direction of the medium and the wave propagation direction are perpendicular to each other. The traveling speed is about 4 km / s and the solid passes only. At this time, the S-wave does not change the density, but only the deformation of the earth's crust and the liquid inside (the outer and inner core of the earth) can not pass through the horizontal movement perpendicular to the direction of travel.
표면파(Surface Wave)는 지표면을 따라 전파되며, 지진파 속도 중에서 3km/s로 가장 느리지만 진폭이 크므로 파괴력이 크다. 이러한 표면파는 밀도의 변화는 일어나지 않는 LQ파(Love wave)와 밀도의 변화가 심하며 파동형식이 S파 및 P파의 복합적 성질을 보이는 LR파(Rayleigh wave)로 구분된다.Surface waves propagate along the earth's surface and are the slowest at 3 km / s of seismic waves, but have a high amplitude and have high fracture forces. These surface waves are classified into LQ waves (Love waves), in which density does not change, and LR waves (Rayleigh waves) in which wave types show complex characteristics of S and P waves.
이처럼 여러 지진파 중에서 P파의 진행 속도가 가장 빠르므로 지진 조기경보 시스템에서는 P파의 존재 여부를 자동으로 판별하는 것이 중요하다. 도 4는 지진파가 기록계에 의해 기록된 신호를 나타내며, 표 1 및 도 5는 지진파의 종류 및 특징을 나타낸다.As the P-wave propagation speed is the fastest among several seismic waves, it is important to automatically determine the existence of P-wave in the early earthquake warning system. 4 shows a signal in which seismic waves are recorded by a recorder, and Tables 1 and 5 show types and characteristics of seismic waves.
도 4를 참조하면, 일반적으로 지진 발생 시 종파인 P파(7∼8Km/s)가 가장 빨리 전파되며, 뒤이어 피해가 큰 횡파인 S파(3∼4Km/s)가 전파된다. 지진 조기경보 시스템은 전파 속도가 가장 빠른 P파를 검출하여 S파가 도달하기 전에 지진 발생 여부를 신속히 통보하고 주요 시설물을 제어함으로써 지진에 의한 피해를 줄이는 시스템이다.Referring to FIG. 4, in general, P waves (7 to 8 Km / s), which are longitudinal waves, propagate the fastest when an earthquake occurs, followed by S waves (3 to 4 Km / s), which are severe damage waves. The early earthquake warning system detects P waves with the fastest propagation speed, promptly informs of the occurrence of an earthquake before reaching S waves, and controls major facilities to reduce damage caused by earthquakes.
현재 미국, 대만, 일본 등의 지진에 대한 선진국에서는 지진 조기 경보 시스템을 개발 및 운용 중이다. 특히, 일본의 경우에는 1995년 고베 지진 이후, 지진 조기 경보 시스템에 대하여 엄청난 예산을 투입하여 꾸준히 연구개발 한 결과 2007년 말부터 지진 조기 경보 서비스를 시행하고 있으며, 지진 발생 시 20초 이내에 지진 경보를 전달한다.At present, developed countries in the United States, Taiwan, and Japan are developing and operating early earthquake warning systems. In Japan, in particular, after the 1995 Kobe earthquake, we invested enormous budgets for the early earthquake early warning system. As a result, the early earthquake early warning service has been in place since the end of 2007. To pass.
국내에서도 기상청에서 지진 경보 시스템을 운영중이지만, 기존 국가 지진 관측망을 이용하여 전국의 지진 관측소로부터 측정된 데이터를 중앙서버로 전송받아 분석한 후 지진 발생 통보를 해주는 시스템으로서, 지진파 관측 후 2분 이내 속보 발령과 5분 이내 통보하고 있다. 현재 운용중인 지진 경보 시스템은 한반도 면적을 고려하였을 때 2분 이내에 지진파가 한반도 전역을 통과하게 되므로 지진 조기 경보라는 본래 목적과는 맞지 않다.The Korea Meteorological Administration is operating an earthquake warning system in Korea, but uses the existing national earthquake observation network to receive data from the earthquake stations in the country and analyze it after receiving data from a central server. It is notified within five minutes of the announcement. The seismic warning system currently in operation does not serve the purpose of early earthquake warning because seismic waves pass through the Korean peninsula within two minutes, considering the area of the Korean peninsula.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 지진 발생 후 수 십초 내에 지진 발생을 확인할 수 있는 지진 조기 경보 시스템 개발이 필요하다. 현재 기상청에서 지진 발생 후 50초 이내 통보가 가능한 지진 조기 경보 시스템을 개발 중이다. 그러나 기상청에서 현재 운용 중인 지진 경보시스템과 개발 중인 지진 조기 경보 시스템의 공통된 단점은 지진 계측 데이터가 모두 중앙서버로 전송되어 분석 후 지진 통보가 이루어지므로 지진에 대한 대비를 할 시간이 줄어든다는 것이다.To solve this problem, it is necessary to develop an early earthquake warning system that can identify earthquakes within a few tens of seconds after an earthquake occurs. The Meteorological Agency is currently developing an early earthquake warning system that can be notified within 50 seconds of an earthquake. However, a common disadvantage of the earthquake warning system currently being operated by the Meteorological Agency and the early earthquake early warning system under development is that all earthquake measurement data is transmitted to the central server, and after the analysis, the earthquake notification is made, so there is less time to prepare for an earthquake.
도 6은 국내에서 운영중인 기상청 지진관측망과 가속도관측망을 예시하는 도면이고, 도 7은 지진파의 해석 예를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a meteorological office earthquake observation network and an acceleration observation network operating in Korea, and FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an analysis of seismic waves.
국내에서 운영중인 기상청 지진관측망 및 가속도관측망으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 초광대역 지진계, 광대역 지진계, 단주기 지진계 및 가속도계가 설치되어 운영되고 있다. 구체적으로, 초광대역 지진계는 0.1~400초의 주기가 매우 넓은 범위의 지진파를 감지하며, 장주기파의 원거리 지진관측과 표면파 기록을 이용하여 지구의 자유진동 연구에 이용된다. 광대역 지진계는 0.02~100초의 주기가 다소 넓은 범위의 지진파를 감지함으로써 근거리 지진 및 원거리 지진을 모두 감지할 수 있는 지진계로서, 광대역의 지진파형을 이용하여 국내외의 지진관측은 물론 지진연구 등에 이용된다. 단주기 지진계는 0.05~1초의 주기를 갖는 지진계로서, 근거리 지진 등의 일상 관측에 이용된다. 가속도계는 지진동의 가속도를 기록하는 장비로서, 내진공학 등의 연구 및 응용에 이용된다.As the meteorological office seismic observation network and the acceleration observation network operating in Korea, as shown in Figure 6, an ultra-wideband seismometer, broadband seismograph, short-cycle seismograph and accelerometer are installed and operated. Specifically, the ultra-wideband seismometer detects a very wide range of seismic waves with a period of 0.1 to 400 seconds, and is used for the study of free vibration of the earth using long-term long-term seismic observation and surface wave records. Broadband seismometer is a seismometer that can detect both near and far earthquakes by detecting seismic waves in a range of 0.02 to 100 seconds, and is used for earthquake observation as well as domestic and foreign earthquake research using wideband seismic waveforms. The short-cycle seismograph is a seismograph having a period of 0.05 to 1 second and is used for everyday observation such as a near earthquake. Accelerometer is a device that records the acceleration of seismic motion and is used for research and application of seismic engineering.
이와 같이 전국 각지에 설치된 지진계에서 감지된 지진파는 각각의 지진정보 수신부를 통하여 기상청으로 송신된다. 이와 같이 기상청에 수집된 지진자료는 지진분석 시스템에서 자동 분석되고 재분석 과정을 거쳐 재해대책 관련기관이나 언론기관 등에 통보된다. 이러한 경우, 국내에서 발생한 유감지진 또는 피해가 발생한 지진이나, 육상에서 발생한 규모 4.0 이상 또는 연근해에서 발생한 규모 5.0 이상인 지진에 대해서 통보되는 것이 원칙이다. 이때, 지진의 진원시, 진앙, 규모와 함께 진앙 부근에서의 감지 내용이나 지진과 동반된 현상 등을 통보한다. 또한, 관측된 모든 지진자료는 인터넷 등을 통하여 일반인들에게 공개한다.As such, the seismic waves detected by seismometers installed in various parts of the country are transmitted to the Meteorological Agency through the respective seismic information receiver. As such, the seismic data collected by the Meteorological Agency is automatically analyzed by the seismic analysis system and re-analyzed, and then notified to disaster-related agencies and media organizations. In this case, the principle is to be notified of a regretful earthquake or damage occurring in Korea, or an earthquake of magnitude 4.0 or more occurring on land or 5.0 or more in coastal waters. At this time, the epicenter, epicenter, and magnitude of the earthquake, as well as the detection contents near the epicenter and the phenomenon accompanying the earthquake, etc. are notified. In addition, all the seismic data observed are released to the public through the Internet.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템의 구성도이다.On the other hand, Figure 8 is a block diagram of a railway earthquake early warning system according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템은, 지진계(100), 기상청 서버(200), 철도교통 관제센터(300) 및 열차(400)를 포함하며, 상기 철도교통 관제센터(300)는 지진정보 수신부(310), 지진정보 분석부(320) 및 철도 관제 시스템(330)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, an early earthquake warning system for railways according to an embodiment of the present invention includes a
지진계(Seismograph: 100)는 적어도 하나 이상의 지진계(110, 120, 130, 140)를 포함하며, 이러한 지진계(100)는 각각 지진의 진동을 알아내어 지진파, 즉, 지진 발생시 지구 내부 또는 표면을 따라 전파되는 지진파의 진폭과 진동수를 기록한다. 구체적으로, 지진이 일어나면 지진파가 발생하는데, 이러한 지진파를 기록하는 장치인 지진계(100)를 통해 진앙까지의 거리를 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에서, 상기 지진계는 기존의 지진계(100a)이거나 또는 지진정보 분석기능을 갖는 지진계(100b)를 기존 지진계(100a)와 네트워크를 형성하여 지진의 규모 및 세기, 진원 위치 등을 산정하여 운행중인 열차(500)와 철도 관제 시스템(330)에 동시에 전송할 수 있다.
철도교통 관제센터(300)에는 상기 지진정보 수신부(310), 상기 지진정보 분석부(320) 및 상기 철도 관제 시스템(330)이 구축된다.The
구체적으로, 철도교통 관제센터(300)는 철도의 고속화 및 열차간 운행 간격이 짧아짐에 따라 중앙 집중통제 범위 확대 등 열차 운행 통제업무를 효율적으로 수행하기 위한 것으로, 전국의 모든 열차를 감시 및 통제하여 안전성 향상과 정시운행 확보를 위해 설치되었다. 예를 들면, 상기 철도교통 관제센터(300)는 전국 5개 지역에서 분산 운영되던 열차 통제 기능을 하나의 시스템으로 통합 수용하여 매일 전국에서 운행중인 3,000여개 열차를 한 곳에서 감시하고 통제하고, 이에 따라 철도교통의 안정성과 정시 운행률을 크게 향상시키고 효율적인 열차 운행관리로 이용자들이 보다 편리하고 안전하게 이용할 수 있고, 사고 발생시 신속한 대응과 복구가 가능하다.Specifically, the railway
이러한 철도교통 관제센터(300)는 열차의 감시 및 통제를 대형 컴퓨터로 자동화하여 열차 운행관리를 효율적으로 실시할 수 있고, 상기 철도교통 관제센터(300)는 철도를 운행하는 모든 열차를 감시 및 통제하기 위한 자동열차 추적 및 제어시스템, 기관사와 무선으로 통화할 수 있는 관제 통신설비 및 전기 공급을 원격으로 제어하는 설비를 구비한다. 특히, 상기 철도교통 관제센터(300)는 재난 및 재해 발생시 열차 위치정보와 연계하여 소방서, 병원 등과 접근로에 대한 정보를 제공하는 GIS(지리정보시스템) 위치추적설비를 설치함으로써 소방차 및 구급차 등이 신속하게 출동할 수 있는 위기대응 시스템이 구축되어 있다.The railway
구체적으로, 상기 철도교통 관제센터(300)의 지진정보 수신부(310)는 상기 지진계로부터 지진파를 수신한다. 이때, 상기 지진정보 수신부(310)는 상기 지진의 진앙위치를 결정하기 위해 상기 적어도 하나 이상의 지진계(100)로부터 네트워크 다중 관측소 방식으로 지진파를 수신한다.Specifically, the
상기 철도교통 관제센터(300)의 지진정보 분석부(320)는 지진 자동검출 알고리즘에 따라 상기 지진파 중에서 P파를 분석하여 S파가 도달하기 전에 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장에 대한 정보를 판단한다. 예를 들면, 상기 지진정보 분석부(320)는 상기 P파에 대한 분석을 통하여 고유주기 및 지진감쇠식을 도출하고, 최대진폭에 대한 초기 기울기 및 최대값에 대한 포락함수(Envelop Function)로부터 상기 지진파 중에서 S파가 선로에 도달하기 이전에 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장을 예측할 수 있다. 다시 말하면, 상기 지진정보 분석부(320)는 상기 P파에 대한 분석을 통하여 고유주기 및 지진감쇠식을 도출하고, 최대진폭에 대한 초기 기울기 및 최대값에 대한 포락함수(Envelop Function)로부터 상기 지진파 중에서 S파가 선로에 도달하기 이전에 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장을 예측할 수 있다. 예를 들면, 초기 P파의 가속도, 속도 및 변위에서 지진의 규모를 추정할 수 있다.The seismic
또한, 상기 지진정보 분석부(320)는 최초 지진파가 열차에 도달하기 전에 S파 등 지진정보 예상이 가능한 지진을 원거리 지진으로 분류하고, 예상이 불가능한 지진을 근거리 지진으로 분류하여 근거리 지진의 경우, 철도 관제 시스템(330)을 거치지 않고 지진계(100)에서 직접 인근 열차(500)에 지진 조기경보를 전송할 수도 있다.In addition, the earthquake
상기 철도교통 관제센터(300)의 철도 관제 시스템(330)은 상기 지진정보 분석부(320)에서 위험 지진으로 판단된 경우, 철도 선형정보 및 운행중인 열차정보에 따라 운행중인 열차에 지진 조기경보를 자동으로 전송한다.When the
열차(400)는 지진 조기경보 수신부(410), 열차 제어부(420) 및 열차정보 전송부(430)를 포함하며, 상기 철도 관제 시스템(330)에서 전송된 지진 조기경보를 수신하여 서행 또는 정지된다.The
구체적으로, 운행중인 열차(400)의 열차정보 전송부(430)는 철도를 따라 운행중인 정보를 실시간으로 상기 철도 관제 시스템(330)에 전송하고, 운행중인 열차(400)의 지진 조기경보 수신부(410)는 상기 철도 관제 시스템(330)으로부터 지진 조기경보를 수신하며, 운행중인 열차(400)의 열차 제어부(420)는 상기 수신된 지진 조기경보에 따라 열차(400)를 서행 또는 정지시킨다.Specifically, the train
한편, 상기 철도교통 관제센터(300)는 기상청의 서버(200)와 연동하여 지진정보를 분석하고, 상기 철도교통 관제센터(300)는 상기 지진정보 분석부(320)에서 분석된 지진 조기경보 및 상기 기상청 서버(200)로부터 전송되는 지진 조기경보 중에서 빠른 것을 선택할 수 있다.Meanwhile, the railway
또한, 상기 철도 관제 시스템(300)은 상기 운행중인 열차(400)에 지진 조기경보를 전송할 때, 변전소, 방송국 및 일반인에게 상기 지진 조기경보를 전송할 수 있다.In addition, the
본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에 따르면, 국내 지진 특성상 판 내부형 지진이 많기 때문에 지진 조기경보 시스템 구축시 "센서 네트워크화"가 필요하며, 이때, 기상청 지진계만이 아니라 현재 국내에 흩어져 있는 다양한 지진계를 활용할 수 있고, 이에 따라 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장을 예측할 수 있다.According to the earthquake early warning system for railways according to an embodiment of the present invention, since there are many internal internal earthquakes due to the characteristics of domestic earthquakes, "sensor networking" is needed when constructing the early earthquake warning system. A variety of scattered seismographs can be used to predict the magnitude of the earthquake, the magnitude of the expected seismic wave, the presence of a dangerous earthquake, and the extension of the dangerous line.
본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템은 사전 대응체계로서, 예를 들면, 기상청 실시간 정보 네트워크를 활용하고, 지진파 선로변 도달 전의 정보를 파악하여, 지진 규모 및 위험 지진을 선별하고, 예측된 지진 조기정보를 송수신 및 전달하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템은 지진파 중에서 S파가 도달한 후 대응이 가능한 기존의 지진 감시 시스템을 지진파 중에서 S파가 도달하기 전에 대응하는 사전 대응 시스템으로 전환함으로써, 고속으로 운행하는 고속열차의 안전을 확보하고 피해를 최소화할 수 있다.Earthquake early warning system for railways according to an embodiment of the present invention as a pre-response system, for example, by using the Meteorological Agency real-time information network, grasp the information before reaching the seismic track side, to seize the magnitude and risk earthquake, To transmit and receive predicted early earthquake information. That is, the railway earthquake early warning system according to an embodiment of the present invention by converting the existing seismic monitoring system that can respond after the S wave among the seismic waves to a corresponding pre-response system before the S wave among the seismic waves, It is possible to secure the safety of high-speed trains operating at high speed and to minimize damage.
본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템은, 지진정보 분석기능을 갖는 지진계를 설치함으로써, 기존 지진계와 네트워크를 형성하여 지진의 규모 및 세기, 진원 위치 등을 산정하여 운행중인 열차와 철도 관제 시스템에 동시에 전송할 수 있다.Earthquake early warning system for railway according to an embodiment of the present invention, by installing a seismometer having a seismic information analysis function, by forming a network with the existing seismograph to calculate the magnitude and strength of the earthquake, the location of the epicenter and the train and railway Can transmit to the control system at the same time.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템을 기상청 지진계를 이용하여 구축한 것을 예시하는 도면이다.9 is a diagram illustrating the construction of an early earthquake early warning system for railways using a meteorological office seismograph according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템은, 도 9의 a)에 도시된 바와 같이, 지진이 발생하여 속도가 빠른 P파가 먼저 전파되며, 이후, 도 9의 b)에 도시된 바와 같이, 설치된 다수의 지진계(110, 120, 130, 140) 중에서 발생된 지진으로부터 가장 가까운 곳에 설치된 제1 지진계(110)가 P파를 먼저 감지하게 된다. 이때, 감지된 P파에 대한 지진자료는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템, 즉 철도교통 관제센터(300)에 전송되어 분석된다.In the seismic early warning system for railways according to an embodiment of the present invention, as shown in a) of FIG. 9, an earthquake occurs so that a high-speed P wave propagates first, and then, as shown in b) of FIG. 9. As described above, the
다음으로, 도 9의 c)에 도시된 바와 같이, P파가 제2 지진계(120)에서 P파가 감지되고, 마찬가지로 상기 제2 지진계(120)에서 감지된 P파는 철도교통 관제센터(300)에 전송되어 분석된다.Next, as shown in c) of FIG. 9, the P wave is detected by the
다음으로, 도 9의 d)에 도시된 바와 같이, P파는 다수의 지진계(110, 120, 130, 140)에서 감지되고, 감지된 P파는 철도교통 관제센터(300)에 전송되어 분석되며, 지진파 중에서 속도가 느린 S파가 선로(500)에 도달하기 전에 철도교통 관제센터(300) 내에 구축된 지진정보 분석부에서 분석된 후 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송하게 되고, 상기 운행중인 열차는 발생된 지진의 위험 여부에 따라 서행 또는 정지하게 된다.Next, as shown in d) of FIG. 9, P waves are detected by a plurality of
전술한 바와 같이, 지진 조기경보 시스템은 지진파인 'P파'(7∼8㎞/s)와 'S파'(3∼4㎞/s)의 전파속도 차이를 이용, P파를 우선 감지하여 분석함으로써, 실질적으로 피해를 일으키는 S파가 도달하기 이전에 지진발생 상황을 미리 알려주는 시스템이다. 이러한 지진을 관측하는 방법으로는, 지진계 1개로 진원지 근처의 P파를 감지하는 방법과, 지진계 여러 개를 네트워크로 연결하여 지진정보를 분석하는 방법이 있다.As described above, the early earthquake warning system first detects P waves by using the propagation speed difference between the seismic waves 'P waves' (7-8 km / s) and 'S waves' (3-4 km / s). By analyzing, it is a system that informs the earthquake situation before the damaging S wave arrives. As a method of observing such an earthquake, there is a method of detecting P waves near the epicenter with one seismograph and analyzing seismic information by connecting several seismographs through a network.
예를 들면, 단일 지진계를 사용할 경우, 지진 발생을 신속하게 감지할 수 있지만, 지진을 오인하여 틀린 경보를 발생할 가능성이 크고, 지진을 감지하지 못할 가능성도 있다. 또한, 멀리 떨어진 곳에 설치한 여려 개의 지진계에 의해 기록된 자료를 취합하는 네트워크 방식은 지진정보의 정확성을 높일 수 있지만, 지진정보의 전송과 분석에 수초를 더 소요함으로써 지진 피해를 키울 가능성이 있다. 따라서 본 발명의 실시예의 경우, 이러한 두 가지 방식을 결합하여 지진 경보의 정확성과 함께 신속성을 담보하는 방식이 사용될 수도 있다.For example, if you use a single seismograph, you can quickly detect earthquakes, but there is a high probability that you will be mistaken for false earthquakes and will not be able to detect earthquakes. In addition, the network method of collecting data recorded by several seismographs installed in a distant place can increase the accuracy of the seismic information, but it may increase the earthquake damage by taking a few seconds to transmit and analyze the seismic information. Therefore, in the case of the embodiment of the present invention, a method of combining the two methods to ensure the speed and accuracy of the earthquake alarm may be used.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 방법을 나타내는 도면으로서, 기상청 지진계 등 기존의 지진계를 최대한 이용하여 고속철도용 지진 조기경보 방법의 개념을 나타낸다.On the other hand, Figure 10 is a diagram showing the early warning method for earthquake for railway according to an embodiment of the present invention, showing the concept of the early earthquake early warning method for high-speed railway using the existing seismometer, such as meteorological office seismograph.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 방법은, 지진이 발생하면(S110), 적어도 하나 이상의 지진계가 지진파 중에서 P파를 감지하여 전송한다(S120). 여기서, 상기 지진계는 기존의 지진계(100a)이거나 또는 지진정보 분석기능을 갖는 지진계(100b)를 기존 지진계(100a)와 네트워크를 형성하여 지진의 규모 및 세기, 진원 위치 등을 산정하여 운행중인 열차(500)와 철도 관제 시스템(330)에 동시에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 10, when the earthquake early warning method for railways according to an embodiment of the present invention occurs, when an earthquake occurs (S110), at least one seismometer detects and transmits P waves among seismic waves (S120). Here, the seismograph is an existing seismograph (100a) or a seismograph (100b) having a seismic information analysis function to form a network with the existing seismograph (100a) to calculate the magnitude and strength, the location of the earthquake, etc. 500 and the
다음으로, 지진계 위치정보 및 철도 선형정보에 기초하여 상기 지진파 중에서 S파가 도달하기 전에 상기 전송된 P파의 지진 자료를 분석하여 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장을 판단하며, 또한, 이러한 P파 분석에 따라 위험 지진으로 판단된 경우, 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송한다(S130). 이때, 상기 철도교통 관제센터(300)에 구축된 지진정보 분석부에서 상기 전송된 P파의 지진 자료가 분석된다.Next, based on the seismograph position information and the railway linear information, the seismic data of the transmitted P wave is analyzed before reaching the S wave among the seismic waves to determine whether there is a dangerous earthquake and the risk line extension, and further, such a P wave analysis If it is determined that according to the dangerous earthquake, and transmits the early warning earthquake to the train in operation (S130). At this time, the seismic data of the transmitted P wave is analyzed in the seismic information analysis unit built in the railway traffic control center (300).
즉, 상기 철도교통 관제센터(300)에 구축된 지진정보 분석부는 지진 자동검출 알고리즘에 따라 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장에 대한 정보를 판단하며, 이때, 지진파 중에서 S파가 도달하기 전에 상기 P파에 대한 분석을 통하여 상기 지진 자동검출 알고리즘에 따라 고유주기 및 지진감쇠식을 도출하고, 최대진폭에 대한 초기 기울기 및 최대값에 대한 포락함수(Envelop Function)를 도출한다. 또한, 상기 철도교통 관제센터(300)는 기상청과 연동하여 지진 조기경보를 수신하고, 상기 지진정보 분석부에서 분석된 지진 조기경보 및 상기 기상청으로부터 전송되는 지진 조기경보 중에서 빠른 것을 선택하여 운행중인 열차(400)에 지진 조기경보를 전송할 수도 있다.That is, the seismic information analysis unit built in the railway
다음으로, 상기 전송된 지진 조기경보에 대응하여 상기 운행중인 열차(400)를 서행 또는 정지시킨다(S140). 이때, 상기 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송할 때, 변전소(600), 방송국(700) 및 일반인(800)에게 상기 지진 조기경보를 유선이나 무선으로 전송할 수도 있다.Next, in response to the transmitted earthquake early warning to stop or stop the running train 400 (S140). At this time, when transmitting the earthquake early warning to the train in operation, the earthquake early warning to the
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에서 지진정보 수신부를 구체적으로 나타내는 도면이다.On the other hand, Figure 11 is a view showing in detail the earthquake information receiving unit in the early earthquake warning system for railways according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에서 지진정보 수신부(310)는 증폭기(311), 버퍼(312), ADC(313), 데이터 처리부(314) 및 전원공급부(315) 등을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 상기 지진정보 수신부(310)는 단지 예시를 위한 것이다.Referring to Figure 11, the
지진 조기 경보 시스템에서 지진계(100) 로부터 측정된 아날로그 신호는 신뢰성 있는 측정(고분해능, 저잡음) 및 효과적인 데이터 처리(잡음 제거, 지진파 신호강화 및 지진파 분석), 효율적인 데이터 저장(지진파 정보의 데이터베이스화) 및 전송을 위해 디지털 데이터로의 변환이 필요하다. 이러한 지진 신호 분석을 위한 지진정보 수신부(310)는 신뢰성 있는 데이터 수집이 목적이므로 저잡음, 고분해능의 성능(Dynamic Range 120dB 이상)이 요구된다. 즉, 지진 조기 경보 시스템은 지진파 계측기가 현 지진 관측소에 설치 및 운용됨에 따라 연구 및 관측 용도의 사양인 120dB 이상의 동적범위를 요구하고 있다.In the seismic early warning system, the analog signals measured from the
지진 계측용 지진계(100)에서 나오는 아날로그 신호를 디지털 회로에서 사용가능하도록 신호로 변환하기 위해 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Coveter: ADC)가 사용된다. 지진 계측에 적합한 아날로그/디지털 변환기(313)는 지진파의 정밀한 계측을 위해 24bit 이상의 높은 해상도와 동서(E-W), 남북(N-S), 상하(U-D) 방향으로의 신호 측정이 필요하므로, 3채널(Channel) 이상의 입력 채널이 필요하다. 또한, 지진파 분석에 활용되는 주파수 범위가 0∼50㎐ 대역이기 때문에 아날로그/디지털 변환기(313)의 동작 범위가 수 ㎑∼수 ㎒가 아닌 0∼수 ㎑가 요구된다. 따라서 100㎑ 이하의 샘플링 주파수(Sampling frequency)를 갖는 아날로그/디지털 변환기가 적절하다.An analog-to-digital converter (ADC) is used to convert an analog signal from the
데이터 처리부(314)는 상기 아날로그/디지털 변환기(313)를 제어하고 데이터를 처리하기 위해, 예를 들면, 하나의 칩 안에 여러 가지 기능을 구현할 수 있는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 따라서 상기 데이터 처리부(314)에 의해 처리된 데이터는 지진정보 분석부(320)로 전송된다.The
한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에서 지진정보 분석부를 구체적으로 나타내는 도면이다.On the other hand, Figure 12 is a view showing in detail the seismic information analysis unit in the early earthquake warning system for railways according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에서 지진정보 분석부(320)는, P파 정보 분석부(321), 지진계 설치 위치 DB(322), 지진 규모 판단부(323), 지진파 세기 판단부(324), 위험 지진 판단부(325) 및 위험 선로 연장 예측부(326)를 포함한다.Referring to Figure 12, the seismic
지진계 설치 위치 DB(322)는 현재 설치된 지진계 설치 위치를 저장하고 있다.The seismograph
P파 정보 분석부(321)는 고유주기 산출부, 지진감쇠식 도출부, 가속도/속도 기울기 산출부 및 최대값 포락함수(Envelop Function) 산출부를 포함하며, 상기 P파 정보 분석부(321)는 지진파 자동검출 알고리즘에 따라 전술한 지진정보 수신부(310)로부터 전송된 데이터에 대해 고유주기를 산출하고, 지진감쇠식을 도출하며, 또한, 가속도/속도 기울기를 산출하고 최대값 포락함수(Envelop Function)를 산출하게 된다.The P
지진 규모 판단부(323)는 상기 P파 정보 분석부(321)에서 분석된 결과에 따라 지진 규모를 판단한다.The earthquake
지진파 세기 판단부(324)는 상기 P파 정보 분석부(321)에서 분석된 결과에 따라 지진파 세기를 판단한다.The seismic
위험 지진 판단부(325)는 상기 지진 규모 및 지진파 세기에 따라 위험 지진 여부를 판단한다.The dangerous
위험 선로 연장 예측부(326)는 상기 위험 지진 판단부(325)에서 위험 지진으로 판단한 경우, 철도 선형정보 DB(331)에 저장된 철도 선로 위치정보 및 열차정보 DB(332)에 저장된 운행중인 열차정보에 따라 위험 선로 연장을 예측한다. 이때, 철도 선형정보(철도 선로 위치정보)를 저장하는 철도 선형정보 DB(331), 및 운행중인 열차로부터 열차 운행정보를 실시간 수신하는 열차정보 DB(332)은 상기 철도 관제 시스템(330) 내에 구축된다.The dangerous track
한편, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템이 철도 관제 시스템과 함께 철도교통 관제센터 내에 구축되는 것을 예시하는 도면이다On the other hand, Figure 13 is a diagram illustrating that the railway earthquake early warning system according to an embodiment of the present invention is built in the railway traffic control center together with the railway control system.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 지진 조기경보 시스템에서, 철도교통 관제센터(300) 내에는 철도 관제 시스템(330)이 구축되어 있으며, 상기 철도 관제 시스템(330)은 철도 선형정보 DB(331) 및 열차정보 DB(332)를 포함한다.Referring to FIG. 13, in the early earthquake warning system for railways according to an embodiment of the present invention, a
철도교통 관제센터(300) 내에 구축된 지진정보 분석부(320)에서 분석된 정보는 철도 관제 시스템(330)에 전송되고, 상기 철도 관제 시스템(330)은 운행중인 열차(400) 또는 변전소(600)에게 동시에 최단시간 내에 정보를 송신하며, 필요 시 방송국(700)과 일반인(800)에게도 지진정보를 전송할 수 있다. 또한, 상기 지진정보 분석부(320)는 최초 지진파가 열차에 도달하기 전에 S파 등 지진정보 예상이 가능한 지진을 원거리 지진으로 분류하고, 예상이 불가능한 지진을 근거리 지진으로 분류하여 근거리 지진의 경우, 상기 철도 관제 시스템(330)을 거치지 않고 지진계(100)에서 직접 인근 열차(500)에 지진 조기경보를 전송할 수도 있다.Information analyzed by the earthquake
본 발명의 실시예에 따르면, 최대한 빠르게 위험 도달 예상 지진파를 조기에 분석하여 지진정보를 전파할 수 있고, 이에 따라 고속으로 운행하는 열차 지진으로 인한 탈선 전 감속 운전을 가능하게 한다. 또한, 지진 발생시 고속열차의 탈선 수를 최소화할 수 있고, 위험 선로연장 예측으로 후행 열차의 위험지역으로의 진입 최소화 및 열차 탈선 시 인프라 피해 복구를 최소화할 수 있다. 또한, 본지진 발생시 S파가 도달하기 전에 P파를 분석하여 운행중인 열차의 철도에 미치는 위험 지진 여부를 판단하고, 위험 선로 연장을 예측할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to propagate earthquake information by analyzing the expected earthquake wave as early as possible, thereby enabling a deceleration operation before derailing due to a high speed train earthquake. In addition, the number of derailments of high-speed trains can be minimized in the event of an earthquake, and the prediction of dangerous track extension can minimize the ingress of trailing trains into the danger zone and the recovery of infrastructure damage when the trains are derailed. In addition, when the earthquake occurs, before the S wave arrives, the P wave may be analyzed to determine whether a dangerous earthquake affects the railway of the train in operation and predict the extension of the dangerous track.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100, 110~140: 지진계
100a: 기존 지진계
100b: 지진정보 분석기능 탑재 지진계
200: 기상청 서버
300: 철도교통 관제센터
310: 지진정보 수신부
320: 지진정보 분석부
330: 철도 관제 시스템
400: (운행중인) 열차
410: 지진 조기경보 수신부
420: 열차 제어부
430: 열차정보 전송부
500: 철도 선로
321: P파 정보 분석부
322: 지진계 설치 위치 DB
323: 지진 규모 판단부
324: 지진파 세기 판단부
325: 위험 지진 판단부
326: 위험 선로 연장 예측부
331: 철도 선형정보 DB
332: 열차정보 DB100, 110-140: seismograph
100a: conventional seismograph
100b: seismograph with seismic information analysis function
200: Meteorological Agency server
300: railway traffic control center
310: earthquake information receiver
320: earthquake information analysis unit
330: railway control system
400: train
410: earthquake early warning receiver
420: train control unit
430: train information transmission unit
500: railway track
321: P wave information analysis unit
322: seismograph installation location DB
323: earthquake magnitude determination unit
324: seismic strength determination unit
325: Danger Earthquake Determination Unit
326: risk line extension prediction unit
331: railway linear information DB
332: train information DB
Claims (16)
상기 지진계로부터 지진파를 수신하는 지진정보 수신부;
지진 자동검출 알고리즘에 따라 상기 지진파 중에서 P파를 분석하여 S파가 도달하기 전에 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장에 대한 정보를 판단하는 지진정보 분석부;
상기 지진정보 분석부에서 위험 지진으로 판단된 경우, 철도 선형정보 및 운행중인 열차정보에 따라 운행중인 열차에 지진 조기경보를 자동으로 전송하는 철도 관제 시스템; 및
상기 철도 관제 시스템에서 전송된 지진 조기경보를 수신하여 서행 또는 정지되는 열차를 포함하되,
상기 지진정보 수신부, 상기 지진정보 분석부 및 상기 철도 관제 시스템은 철도교통 관제센터 내에 구축되며,
상기 지진정보 분석부는 상기 P파에 대한 분석을 통하여 고유주기 및 지진감쇠식을 도출하고, 최대진폭에 대한 초기 기울기 및 최대값에 대한 포락함수(Envelop Function)로부터 상기 지진파 중에서 S파가 선로에 도달하기 이전에 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장을 예측하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 시스템.At least one seismometer for recording the amplitude and frequency of the seismic waves propagating along the surface of the earth or during the earthquake;
An earthquake information receiver for receiving seismic waves from the seismograph;
An earthquake information analysis unit for analyzing the P wave among the seismic waves according to an automatic earthquake detection algorithm and determining information about the magnitude of the generated earthquake before reaching the S wave, the strength of the expected earthquake wave, the presence of a dangerous earthquake, and the extension of the dangerous line;
A railway control system that automatically transmits an early earthquake warning to a train in operation according to the railway linear information and train information in operation when it is determined that the earthquake information analysis unit is a dangerous earthquake; And
Receiving the early earthquake warning transmitted from the railway control system includes a train that is slow or stop,
The earthquake information receiver, the earthquake information analyzer and the railway control system are built in a railway traffic control center,
The seismic information analysis unit derives the intrinsic period and the earthquake damping equation through the analysis of the P wave, and the S wave reaches the track among the seismic waves from the envelope function for the initial slope and the maximum value for the maximum amplitude. An early earthquake earthquake warning system for railways, characterized by predicting the magnitude of the earthquake occurring before, the magnitude of the expected seismic wave, the presence of a dangerous earthquake, and the extension of the dangerous track.
상기 적어도 하나 이상의 지진계가 설치된 위치 정보를 저장하는 지진계 설치 위치 DB;
상기 지진정보 수신부로부터 전송된 P파를 분석하여, 고유주기를 산출하고, 지진감쇠식을 도출하며, 가속도/속도 기울기를 산출하고, 최대값 포락함수(Envelop Function)를 산출하는 P파 정보 분석부;
상기 P파 정보 분석부에서 분석된 결과에 따라 지진 규모를 판단하는 지진 규모 판단부;
상기 P파 정보 분석부에서 분석된 결과에 따라 지진파 세기를 판단하는 지진파 세기 판단부;
상기 지진 규모 및 지진파 세기에 따라 위험 지진 여부를 판단하는 위험 지진 판단부; 및
상기 위험 지진 판단부에서 위험 지진으로 판단한 경우, 철도 선형정보 및 운행중인 열차정보에 따라 위험 선로 연장을 예측하는 위험 선로 연장 예측부를 포함하는 철도용 지진 조기경보 시스템.The method of claim 1, wherein the earthquake information analysis unit,
An earthquake installation location DB for storing location information on which the at least one seismograph is installed;
P-wave information analysis unit for analyzing the P-wave transmitted from the earthquake information receiver, to calculate the natural period, to derive the earthquake damping equation, to calculate the acceleration / speed gradient, and to calculate the maximum envelope function (Envelop Function) ;
An earthquake magnitude determination unit for determining an earthquake magnitude according to the result analyzed by the P wave information analyzer;
An earthquake intensity determination unit for determining an earthquake wave intensity according to the result analyzed by the P wave information analyzer;
A dangerous earthquake determining unit that determines whether a dangerous earthquake is based on the magnitude of the earthquake and the magnitude of the seismic wave; And
If the dangerous earthquake determination unit is determined to be a dangerous earthquake, railway earthquake early warning system comprising a dangerous track extension prediction unit for predicting the dangerous track extension according to the railway linear information and operating train information.
상기 지진정보 분석부는, 진원과 지진계 사이의 거리를 판단하여 상기 진원과 지진계 사이의 거리가 근거리인 경우, 상기 열차에 직접 지진 조기경보를 송신하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 시스템.The method of claim 1,
The earthquake information analysis unit, the earthquake early warning system for determining the distance between the source and the seismograph, when the distance between the source and the seismograph is a short distance, the earthquake early warning system for railways, characterized in that for transmitting directly to the train.
상기 지진정보 수신부는 상기 지진의 진앙위치를 결정하기 위해 상기 적어도 하나 이상의 지진계로부터 네트워크 다중 관측소 방식으로 지진파를 수신하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 시스템.The method of claim 1,
The earthquake early warning system for the railway, characterized in that for receiving the earthquake wave from the at least one or more seismometers in a network multi-station method to determine the epicenter location of the earthquake.
상기 철도교통 관제센터는 기상청과 연동하여 지진정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 시스템.The method of claim 1,
The railway traffic control center is a railway earthquake early warning system, characterized in that to analyze the earthquake information in conjunction with the Meteorological Agency.
상기 철도교통 관제센터는 상기 지진정보 분석부에서 분석된 지진 조기경보 및 상기 기상청으로부터 전송되는 지진 조기경보 중에서 빠른 것을 선택하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 시스템.The method according to claim 6,
The railway traffic control center seismic early warning system for the earthquake early warning characterized in that the earthquake early warning analyzed by the earthquake information analysis unit and the earthquake early warning transmitted from the meteorological office.
철도 선형정보(철도 선로 위치정보)를 저장하는 철도 선형정보 DB; 및
운행중인 열차로부터 열차 운행정보를 실시간 수신하는 열차정보 DB를 포함하는 철도용 지진 조기경보 시스템.According to claim 1, The railway control system,
Railway linear information DB for storing railway linear information (railroad track position information); And
Earthquake early warning system for railroads comprising a train information DB that receives train operation information from a running train in real time.
상기 철도 관제 시스템은 상기 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송할 때, 변전소, 방송국 및 일반인에게 상기 지진 조기경보를 전송하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 시스템.The method of claim 1,
The railway control system earthquake early warning system for transmitting the early earthquake warning to substations, broadcasting stations and the general public, when transmitting the earthquake early warning to the train in operation.
상기 지진계는 지진정보 분석기능이 탑재된 지진계인 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 시스템.The method of claim 1,
The seismograph is an early earthquake warning system for railroads, characterized in that the seismometer is equipped with a seismic information analysis function.
b) 지진계 위치정보 및 철도 선형정보에 기초하여 상기 지진파 중에서 S파가 도달하기 전에 상기 전송된 P파의 지진 자료를 분석하여 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장을 판단하는 단계;
c) 상기 분석에 따라 위험 지진으로 판단된 경우, 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송하는 단계; 및
d) 상기 전송된 지진 조기경보에 대응하여 상기 운행중인 열차를 서행 또는 정지시키는 단계를 포함하되,
상기 b) 및 c) 단계는 철도교통 관제센터에 구축된 지진정보 분석부에서 수행하며,
상기 c) 단계는, 지진 자동검출 알고리즘에 따라 발생 지진의 규모, 도달 예상 지진파의 세기, 위험 지진 여부 및 위험 선로 연장에 대한 정보를 판단하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 방법.a) at least one seismograph detects and transmits P waves among the seismic waves when an earthquake occurs;
b) analyzing the seismic data of the transmitted P wave before reaching the S wave among the seismic waves based on the seismograph position information and the railway linear information to determine whether a dangerous earthquake and dangerous line extension are made;
c) transmitting an early earthquake warning to a running train when it is determined that the earthquake is dangerous according to the analysis; And
d) slowing or stopping the running train in response to the transmitted earthquake early warning;
Steps b) and c) are performed by the seismic information analysis unit built in the railway traffic control center,
The step c), the earthquake early warning method for the earthquake, characterized in that for determining the magnitude of the earthquake generated, the strength of the expected earthquake wave, whether there is a dangerous earthquake, and the extension of the dangerous line according to the automatic earthquake detection algorithm.
상기 c) 단계는, 지진파 중에서 S파가 도달하기 전에 상기 P파에 대한 분석을 통하여 상기 지진 자동검출 알고리즘에 따라 고유주기 및 지진감쇠식을 도출하고, 최대진폭에 대한 초기 기울기 및 최대값에 대한 포락함수(Envelop Function)를 도출하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 방법.12. The method of claim 11,
In the step c), before the S wave arrives from the seismic waves, the natural period and the seismic attenuation equation are derived according to the automatic earthquake detection algorithm through analysis of the P wave, and the initial slope and the maximum value for the maximum amplitude are obtained. An early warning method for earthquakes for railways, characterized by deriving an envelope function.
상기 c) 단계는 기상청과 연동하여 지진 조기경보를 수신하고, 상기 지진정보 분석부에서 분석된 지진 조기경보 및 상기 기상청으로부터 전송되는 지진 조기경보 중에서 빠른 것을 선택하여 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 방법.12. The method of claim 11,
Step c) receives the early earthquake warning in conjunction with the Meteorological Agency, and selects a faster one from the earthquake early warning analyzed by the earthquake information analysis unit and the early earthquake warning transmitted from the meteorological office, and transmits the early earthquake warning to the train in operation. Earthquake early warning method for railroad, characterized in that.
상기 d) 단계는 상기 운행중인 열차에 지진 조기경보를 전송할 때, 변전소, 방송국 및 일반인에게 상기 지진 조기경보를 전송하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 방법.12. The method of claim 11,
In step d), when the earthquake early warning is transmitted to the train in operation, the earthquake early warning method for railway substations, broadcasting stations, and the general public, the earthquake early warning is transmitted.
상기 b) 단계는 진원과 지진계 사이의 거리를 판단하여 상기 진원과 지진계 사이의 거리가 근거리인 경우, 상기 열차에 직접 지진 조기경보를 송신하는 것을 특징으로 하는 철도용 지진 조기경보 방법.12. The method of claim 11,
B) the step of determining the distance between the epicenter and the seismograph, when the distance between the epicenter and the seismograph is near, when the early earthquake early warning method for earthquake for railway, characterized in that for transmitting the early earthquake early warning.
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