KR101402594B1 - 열차의 추돌방지 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

열차의 추돌방지 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 열차의 추돌방지 장치는, 선로를 주행하는 제1열차에 설치되고 상기 제1열차에 후행하는 제2열차가 추돌하는 것을 방지하기 위한 추돌방지신호를 송신하는 제1차상장치와, 상기 제2열차에 설치되고 상기 추돌방지신호를 수신한 경우 제2열차의 속도를 변화시키는 제2차상장치를 포함하되, 상기 제1차상장치는 상기 제1열차의 현재 선로상 지점인 제1지점과 상기 제1열차가 경유한 경로 중 상기 제1지점과 설정거리만큼 이격된 선로상 지점인 제2지점 사이의 통신환경을 판단하고, 상기 통신환경의 판단결과 비가시선(NLOS) 환경이면 가시선(LOS) 환경이 되도록 상기 추돌방지신호의 송신방향을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 열차의 추돌방지 시스템 및 그 제어방법은 선행 열차와 후행 열차에 각각 설치된 차상 장치 사이의 지향성 무선통신을 이용한 간단한 장치에 의하여 선행 열차와 후행 열차가 과도하게 근접할 경우 후행 열차의 속도가 수동 또는 자동으로 감속되도록 구성되기 때문에 열차 자동 제어 시스템과 같은 주된 제어 시스템에 오류가 발생되어 열차의 안전제어가 원활히 이루어지지 않는 경우에도 열차 추돌사고와 같은 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

열차의 추돌방지 시스템 및 그 제어방법{A Collision Preventing System of Train and Control Method thereof}
본 발명은 선행 열차와 후행 열차 간의 추돌을 방지하기 위한 열차 추돌방지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동일한 선로를 주행하는 선행 열차에서 송신되는 지향성 무선신호를 후행 열차가 수신하는지 여부에 따라 상기 후행 열차의 주행 속도를 자동 또는 수동으로 제어함으로써 상기 선행 열차와 후행 열차 사이의 추돌을 방지할 수 있는 열차 추돌방지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 동일한 선로를 주행하는 선행 열차와 후행 열차는 상호간의 추돌을 방지하기 위하여 열차 자동 제어 시스템이 적용되는데, 상기 열차 자동 제어 시스템은 지상 장치를 중심으로 제어가 이루어지는 지상 신호 방식과 차상 장치를 중심으로 제어가 이루어지는 차상 신호 방식으로 구분된다.
이러한 열차 자동 제어 시스템의 대표적인 예는 지상 중심 제어 방식인 ATS(automatic train stop) 방식, ATP(automatic train protection) 방식 및 ATC(automatic train control) 방식이 있으며, 이들 방식과 이들 방식을 적용한 열차 자동 제어 시스템에 대한 상세한 설명은 하기 [문헌 1] 등에 개시되어 있다.
또한, 최근 국제적인 표준으로 인식되고 있는 열차 자동 제어 시스템인 ERTMS/ETCS 방식 중 ERTMS/ETCS-L1은 전수한 지상 중심 제어 방식이며, ERTMS/ETCS-L2와 ERTMS/ETCS-L3는 차상 중심 제어 방식이다.
그러나, 이와 같은 열차 자동 제어 시스템의 경우 대부분 지상 장치와 차상 장치 사이의 무선통신을 통하여 제어가 이루어지는 방식이기 때문에 실외 환경에 노출된 지상 장치에 외부 요인으로 인한 기계적 오류가 발생될 경우 차상 장치와의 원활한 통신이 불가하여 열차의 안전 제어가 제대로 이루어지지 않음으로써 열차 추돌 사고와 같은 대형 사고가 발생될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 열차 자동 제어 시스템을 구성하는 차상 장치의 경우에도 복잡한 논리 회로로 구성되는 것이 일반적이기 때문에 내부에 기계적 또는 논리적 오류가 발생될 경우에는 비록 지상 장치와의 통신이 원활한 경우라고 하더라도 열차 제어에 오류가 발생함으로써 열차 추돌 사고와 같은 대형 사고를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 현재 대부분의 열차에 적용되고 있는 상기 열차 자동 제어 시스템의 일부 구성에 기계적 또는 논리적 오류가 발생되어 열차의 안전제어가 원활히 이루어지지 않는 경우에도 열차 추돌 사고와 같은 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 간단하고 신뢰성 있는 열차 추돌방지 시스템이 추가적으로 요구되고 있다.
특히, 최근에는 국제적으로 상기 ERTMS/ETCS-L2,L3 방식 기반의 열차제어 시스템이 개발되는 추세임에 따라 이들 시스템의 오류 발생시 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.
[문헌 1] 한국등록특허 제858119호(2008. 9. 11. 공고)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 상술한 열차 자동 제어 시스템과 같은 주된 제어 시스템에 오류가 발생되어 열차의 안전제어가 원활히 이루어지지 않는 경우에도 선행 열차와 후행 열차에 각각 설치된 차상 장치 사이의 지향성 무선통신을 이용하여 열차 추돌사고와 같은 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 간단하고 신뢰성 있는 열차 추돌방지 시스템 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열차의 추돌방지 장치는, 선로를 주행하는 제1열차에 설치되고 상기 제1열차에 후행하는 제2열차가 추돌하는 것을 방지하기 위한 추돌방지신호를 송신하는 제1차상장치와, 상기 제2열차에 설치되고 상기 추돌방지신호를 수신한 경우 제2열차의 속도를 변화시키는 제2차상장치를 포함하되, 상기 제1차상장치는 상기 제1열차의 현재 선로상 지점인 제1지점과 상기 제1열차가 경유한 경로 중 상기 제1지점과 설정거리만큼 이격된 선로상 지점인 제2지점 사이의 통신환경을 판단하고, 상기 통신환경의 판단결과 비가시선(NLOS) 환경이면 가시선(LOS) 환경이 되도록 상기 추돌방지신호의 송신방향을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차상장치는 상기 추돌방지신호를 송신하는 지향성 안테나인 송신안테나, 상기 송신안테나의 위치를 조절하는 송신안테나 위치조절부, 및 상기 추돌방지신호를 생성하여 송신안테나를 통해 송신하는 제1제어모듈을 포함하되, 상기 제1제어모듈은 제1지점과 제2지점의 통신환경이 비가시선 환경일 경우 상기 송신안테나 위치조절부의 동작을 제어하여 상기 추돌방지신호의 송신방향을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차상장치는 상기 제1열차가 경유하는 선로상에 있는 복수의 지점 각각에 대한 지형정보를 검출하는 지형정보 검출부를 더 포함하되, 상기 지형정보는 선로상에서 미리 설정된 기준 지점에 대한 상하좌우 방향의 상대위치를 나타내는 정보이고, 상기 제1제어모듈은 제1지점과 제2지점 사이에 있는 각 지점의 지형정보를 이용하여 상기 제1지점과 제2지점 사이의 통신환경을 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차상장치는 상기 제1열차가 경유하는 선로상에 있는 복수의 지점 각각에 대한 GPS 좌표정보인 위치정보를 검출하는 위치정보 검출부를 더 포함하되, 상기 추돌방지신호는 제1열차의 식별코드, 제1지점에서 상기 제1열차의 속도, 또는 제1지점에서 상기 제1열차의 위치정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1제어모듈은 제1지점과 제2지점의 통신환경이 비가시선 환경일 경우 상기 송신안테나가 초기 위치에서 추돌방지신호를 송신하는 방향인 제1방향을 기준으로 상기 추돌방지신호의 송신방향이 상하좌우 방향으로 미리 정해진 방식에 따라 변화되도록 상기 송신안테나 위치조절부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2차상장치는 상기 추돌방지신호를 수신하는 지향성 안테나인 수신안테나, 상기 제2열차의 속도를 조절하는 열차속도 조절부, 및 상기 수신안테나에서 추돌방지신호가 수신된 경우 미리 정해진 방식에 따라 상기 제2열차가 감속되도록 상기 열차속도 조절부의 동작을 제어하는 제2제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열차 추돌방지 시스템의 제어방법은 선로를 주행하는 제1열차에서 후행하는 제2열차가 추돌하는 것을 방지하기 위한 추돌방지신호를 송신하는 제1단계와, 상기 제2열차에서 상기 추돌방지신호를 수신한 경우 제2열차의 속도를 감속하는 제2단계를 포함하되, 상기 제1단계는 제1열차의 현재 선로상 지점인 제1지점과 상기 제1열차가 경유한 경로 중 상기 제1지점과 설정거리만큼 이격된 선로상 지점인 제2지점 사이의 통신환경을 판단하는 제1-1단계와, 상기 제1-1단계의 판단결과 통신환경이 비가시선 환경일 경우 가시선 환경이 되도록 상기 추돌방지신호의 송신 방향을 변화시키는 제1-2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 열차의 추돌방지 시스템 및 그 제어방법은 선행 열차와 후행 열차에 각각 설치된 차상 장치 사이의 지향성 무선통신을 이용한 간단한 장치에 의하여 선행 열차와 후행 열차가 과도하게 근접할 경우 후행 열차의 속도가 수동 또는 자동으로 감속되도록 구성되기 때문에 열차 자동 제어 시스템과 같은 주된 제어 시스템에 오류가 발생되어 열차의 안전제어가 원활히 이루어지지 않는 경우에도 열차 추돌사고와 같은 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열차의 추돌방지 장치 및 그 제어어방법은 선로상 각 지점의 지형정보를 이용하여 상기 지향성 무선통신이 항상 가시선 환경에서 이루어질 수 있도록 구성되기 때문에 열차 추돌사고의 방지에 대한 신뢰성을 크게 제고할 수 있는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 열차 추돌방지 시스템이 구비된 열차의 구성을 나타낸 도면,
도2는 도1에 도시한 열차 추돌방지 시스템이 구비된 열차의 동작구성을 나타낸 블록도,
도3은 도1에 도시한 열차 추돌방지 시스템이 구비된 선행 열차와 후행 열차 사이에 통신환경이 비가시선 환경인 지형구간의 예를 나타낸 도면,
도4a와 도4b는 각각 도3에 도시한 통신상태가 비가시선 환경인 구간에서 본 발명에 따른 열차 추돌방지 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면, 및
도5는 본 실시예에 따른 열차 추돌방지 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 열차 추돌방지 시스템이 구비된 열차의 구성을 나타낸 도면이고, 도2는 도1에 도시한 열차 추돌방지 시스템이 구비된 열차의 동작구성을 나타낸 블록도이다.
또한, 도3은 도1에 도시한 열차 추돌방지 시스템이 구비된 선행 열차와 후행 열차 사이에 통신환경이 비가시선 환경인 지형구간의 예를 나타낸 도면이고, 도4a와 도4b는 각각 도3에 도시한 통신상태가 비가시선 환경인 구간에서 본 발명에 따른 열차 추돌방지 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도5는 본 실시예에 따른 열차 추돌방지 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 열차 추돌방지 시스템은 선로(R)를 주행하는 선행 열차(10)와 후행 열차(20)에 각각 설치된 차상 장치를 포함하여 구성되는데, 상기 각 열차(10,20)의 차상 장치는 복수의 차량이 연결된 열차(10,20)의 선두 차량(L)에 설치되는 (전방)지향성 안테나인 추돌방지신호 수신 안테나(110)와 후미 차량(T)에 설치되는 (후방)지향성 안테나인 추돌방지신호 송신 안테나(140)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 각 열차(10,20)의 차상 장치는 해당 열차가 경유하는 선로상에 있는 복수의 지점 각각에 대한 지형정보를 검출하는 지형정보 검출부(120), 상기 복수의 지점 각각에 대한 GPS 좌표정보인 위치정보를 검출하는 위치정보 검출부(125), 및 상기 검출된 지형정보와 위치정보를 메모리부(130)에 저장하는 제어부(100)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 각 열차(10,20)의 차상 장치는 제어부(100)의 제어신호에 따라 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)의 위치를 제어하는 송신 안테나 위치 조절부(150), 열차의 속도를 제어하는 열차속도 제어부(160), 및 경보를 발생시키는 경보 발생부(170)를 더 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열차 추돌방지 시스템은 해당 열차가 선행 열차인지 후행 열차인지 여부에 따라 각각의 열차에 설치된 상기 차상 장치의 동작이 달라지는데, 이하에서는 이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
또한, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 해당 열차가 선행 열차인 경우와 후행 열차인 경우에 대하여 구분하여 설명하나, 복수의 열차가 동일한 선로상에서 서로 일정 간격을 유지하면서 주행하는 상태에서는 어느 하나의 열차는 다른 열차의 선행 열차임과 동시에 또 다른 열차의 후행 열차가 되어 후술하는 동작을 하나의 열차에서 모두 수행할 수 있음은 물론이다.
먼저, 본 발명에 따른 열차 추돌방지 시스템이 설치된 열차가 선행 열차(10)인 경우의 제어방법에 관하여 도5의 흐름도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 제어부(100)는 선행 열차(10)인 해당 열차가 현재 주행하고 있는 선로(R)상의 각 지점에 대하여 지형정보 검출부(120)와 위치정보 검출부(125)가 각각 검출한 지형정보와 위치정보를 메모리부(130)에 저장한다(S10).
이때, 상기 지형정보는 선로상에서 미리 설정된 기준 지점(일예로서, 선로의 출발지점)에 대한 각 지점의 상하좌우 방향의 상대위치를 상대위치 차이의 크기, 기준 지점에 대한 각도 또는 미리 정해진 방식의 좌표 등을 이용하여 나타낸 정보를 의미하며, 상기 위치정보는 GPS 좌표 등과 같이 각 지점의 절대 위치를 나타낸 정보를 의미한다.
또한, 상기 지형정보 검출부(120)는 통상의 자이로 센서(또는 g센서) 등을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있으며, 상기 위치정보 검출부(125)는 통상의 GPS 수신장치 등을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.
이를 구체적으로 살펴보면 임의의 지점이 기준 지점보다 상대위치가 상향인 경우 열차가 선로상의 오르막 구간을 주행하는 것을 의미하며, 반대로 임의의 지점이 기준 지점보다 상대위치가 하향인 경우이면 열차가 선로상의 내리막 구간을 주행하는 것을 의미한다.
또한, 이 경우 기준 지점과의 상대위치의 차이가 클수록 오르막 구간 또는 내리막 구간의 경사도가 심한 것을 의미한다.
이와 유사하게 임의의 지점이 기준 지점보다 상대위치가 좌향인 경우 열차가 선로상의 좌곡선 구간을 주행하는 것을 의미하며, 반대로 임의의 지점이 기준 지점보다 상대위치가 우향인 경우이면 열차가 선로상의 우곡선 구간을 주행하는 것을 의미한다.
또한, 이 경우에도 기준 지점과의 상대위치의 차이가 클수록 좌곡선 구간 또는 우곡선 구간의 곡률이 크다는 것을 의미한다.
이와 같이 열차가 주행하는 선로상의 각 지점의 지형정보가 구해지면 제어부(100)는 이를 이용하여 서로 이격된 두 지점 사이의 주행구간이 오르막 구간 또는 내리막 구간인지, 좌곡선 구간인지 또는 우곡선 구간인지 여부를 알 수 있으며, 나아가 오르막 좌곡선 구간인지 또는 내리막 좌곡선 구간인지 여부 등도 판단할 수 있게 된다.
또한, 상기 지형정보 및 위치정보의 검출은 미리 저장된 시간 간격이나 거리 간격으로 이루어질 수 있다.
상기 S10 단계가 완료되면, 제어부(100)는 저장된 위치정보로부터 추돌방지구간을 설정하게 되는데(S20), 상기 추돌방지구간은 열차의 현재 선로(R)상 지점인 제1지점과 상기 열차가 경유한 경로 중 상기 제1지점과 설정거리만큼 이격된 선로(R)상 지점인 제2지점 사이의 구간을 의미한다.
이때, 상기 설정거리는 후술하는 바와 같이 후행 열차(20)가 추돌방지신호를 수신하여 감속할 경우 선행 열차(10)와의 추돌을 방지할 수 있는 최소 거리로 설정되는 것이 바람직한데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 설정거리를 3km로 설정하였다.
상기 S20 단계가 완료되면, 제어부(100)는 상기 추돌방지구간(즉, 제1지점과 제2지점 사이)의 통신환경이 비가시선(NLOS, non line of sight) 환경인지 여부를 판단한다(S30).
이때, 상기 비가시선 통신환경이라 함은 제1지점과 제2지점 중 어느 하나의 지점이 상대적으로 오르막 또는 내리막 구간에 위치하거나, 좌곡선 또는 우곡선 구간에 위치함으로써 두 지점 사이의 통신환경이 가시선(LOS, line od sight) 환경이 유지되지 않는 경우를 의미한다.
이와 같이 상기 추돌방지구간의 통신환경이 비가시선 환경인 경우의 몇 가지 예를 도3에 도시하였는데 이에 한정되지 아니하며, 전술한 바와 같이 여러 가지 다른 형태의 비가시선 통신환경이 발생될 수 있음은 물론이다.
또한, 도3에서는 설명의 편의를 위하여 후행 열차(20)의 선두 차량이 상기 제2지점까지 도달한 경우를 일예로서 도시하였다.
도3의 (a)와 (b)는 선행 열차(10) 또는 후행 열차(20) 중 어느 하나가 상대적으로 오르막 구간을 주행하는 경우에 발생되는 비가시선 통신환경을 나타낸 것이고, 도3의 (c)는 선행 열차(10)가 상대적으로 우곡선 구간을 주행하는 경우에 발생되는 비가시선 통신환경을 나타낸 것이다.
상기 S30 단계의 판단결과 추돌방지구간의 통신환경이 비가시선 환경인 경우이면, 제어부(100)는 송신 안테나 위치 조절부(150)를 제어하여 상기 추돌방지구간이 가시선 통신환경이 되도록 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)의 위치를 제어한 후 상기 추돌방지신호를 송신한다(S40,S50).
이때, 상기 추돌방지신호는 제어부(100)에 의하여 생성되는데 선행 열차(10)인 해당 열차의 고유 식별코드, 해당 열차의 현재 지점(즉, 제1지점)에서의 속도, 및 해당 열차의 현재 지점에서의 위치정보 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 구성된다.
또한, 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)는 전술한 바와 같이 지향성 안테나로 구성되며 공지된 통상의 무선통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 바람직하게 상기 추돌방지신호를 송신할 수 있다.
또한, 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)는 도1에 도시한 바와 같이 송신 안테나 위치 조절부(150)에 의하여 안테나축(140a)이 필요에 따라 초기 위치를 중심으로 전후좌우 방향으로 필요한 각도만큼 회동이 가능하도록 구성된다.
이때, 상기 송신 안테나 위치 조절부(150)는 스테핑 모터와 같은 통상의 모터장치 등을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있으나 이에 한정되지 아니하며, 후술하는 바와 같이 추돌방지신호의 송신 방향을 초기 위치를 기준으로 전 방향으로 변화시킬 수 있는 기능을 수행하는 범위내에서는 유압장치, 기어장치 등 여러 가지 다양한 위치조정 수단을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)의 초기 위치가 해당 열차의 상부면과 수직한 방향(즉, 지면에 수직한 방향)으로 안테나축(140a)이 설정된 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 상기 초기 위치는 안테나축(140a)이 지면과 평행한 방향으로 설정될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)는 안테나축(140a)과 수직한 방향(즉, 안테나축이 초기 위치에 있는 경우에는 지면과 평행한 방향)으로 상기 추돌방지신호를 송신하는 지향성을 가지는 것으로 가정한다.
상술한 바와 같이 구성되는 추돌방지신호 송신 안테나(140) 및 송신 안테나 위치 조절부(150)를 이용하여 비가시선 환경에 있는 추돌방지구간에 대하여 통신환경을 가시선 환경이 되도록 하는 방식을 도4a와 도4b에 각각 도시하였다.
먼저, 도4a는 도3의 (a) 경우를 가시선 환경으로 변화시키는 방식에 관한 것으로서 제어부(100)는 제1지점과 제2지점 사이의 지형정보로부터 산출한 두 지점간 상대위치의 차이를 보상하는 방향으로 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)를 회동시킴으로써 두 지점 사이의 통신환경이 가시선 환경이 되도록 한다.
예를 들어, 상기 제1지점의 지형정보가 일예로서 상하방향이 전술한 기준 지점보다 상측 5˚ 방향이고 좌우방향이 기준 지점과 동일한 방향인 경우이고, 상기 제2지점의 지형정보가 상하방향 및 좌우방향이 기준 지점과 동일한 방향인 경우에 있어서, 상기 제어부(100)는 추돌방지신호 송신 안테나(140)가 초기 위치에서 하부 방향(즉, 지면 방향)으로 5˚ 기울어지도록 위치를 조절함으로써 두 지점 사이에 가시선 환경이 이루어지도록 한다.
이때, 상기 제어부(100)는 추돌방지신호 송신 안테나(140)가 하부 방향으로 기울어지도록 위치를 조절하는 경우 후방 방향(즉, 제1열차의 후미 차량 방향)이 아닌 전방 방향(즉, 제1열차의 선두 차량 방향)으로 기울어지도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 도4b는 도3의 (a) 경우를 가시선 환경으로 변화시키는 다른 방식에 관한 것으로서, 이 경우 제어부(100)는 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)가 초기 위치에서 추돌방지신호를 송신하는 방향인 제1방향(즉, 본 실시예에서는 지면과 평행한 방향)을 기준으로 상기 추돌방지신호의 송신방향이 상하좌우 방향으로 미리 정해진 방식에 따라 변화되도록 상기 송신 안테나 위치 조절부(150)의 동작을 제어하게 된다.
즉, 상기 도4b에 도시한 방식은 선행 열차(10)와 후행 열차(20)의 추돌을 방지하기 위한 통신환경이 양호하지 않다고 판단되는 경우에는 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)가 송신 가능한 모든 방향으로 추돌방지신호를 반복하여 송신하도록 함으로써 후행 열차(20)에 설치된 추돌방지신호 수신 안테나(110)가 이를 수신할 확률을 크게 제고할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 S30 단계의 판단결과 추돌방지구간의 통신환경이 가시선 환경일 경우이면, 상기 제어부(100)는 추돌방지신호 송신 안테나(140)의 위치가 초기 위치인 상태에서 상기 추돌방지신호를 송신하게 된다(S45,S50).
이와 같이 상기 S50 단계가 완료되면, 상기 제어부(100)는 열차가 종착역에 도달하였는지 여부를 판단하고, 도달한 경우이면 추돌방지신호 송신 안테나(140)의 위치를 초기 위치가 되도록 한 후 제어를 종료하고 도달하지 않은 경우이면 S10 단계를 이하를 반복하여 수행한다.
다음으로, 본 발명에 따른 열차 추돌방지 시스템이 설치된 열차가 후행 열차(20)인 경우의 제어방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 추돌방지신호 수신 안테나(110)에서 선행 열차(10)에서 송신한 추돌방지신호를 수신한 경우이면 상기 제어부(100)는 후행 열차(20)인 해당 열차가 선행 열차(10)와 3km 이하의 거리로 근접한 상태라고 판단하여 열차의 속도를 자동으로 감속하도록 상기 열차속도 조절부(160)를 제어한다.
이때, 상기 제어부(100)는 추돌방지신호에 포함된 선행 열차(10)의 현재 속도 및/또는 위치정보를 고려하여 후행 열차(20)의 감속 정도를 판단하게 된다.
또한, 이 경우 상기 제어부(100)는 경보 발생부(170)를 통해 경보를 발생시킴으로써 운전자가 이를 인식하여 후행 열차(20)의 속도를 수동으로도 감속할 수 있도록 함으로써 열차의 추돌 가능성을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서는 본 발명에 따른 열차 추돌방지 시스템이 추돌방지구간 내 통신환경이 비가시선 환경일 경우 선행 열차(10)에 설치된 추돌방지신호 송신 안테나(140)의 위치를 조절하여 가시선 통신환경으로 변화시키는 경우를 일예로서 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 상기 추돌방지신호 송신 안테나(140)와 함께 후행 열차(20)에 설치된 추돌방지신호 수신 안테나(110)의 위치를 동시에 조절하여 가시선 통신환경으로 변화시키도록 구성될 수도 있다.
10 : 선행 열차 20 : 후행 열차
100 : 제어부 110 : 추돌방지신호 수신 안테나
120 : 지형정보 검출부 125 : 위치정보 검출부
140 : 추돌방지신호 송신 안테나 150 : 송신 안테나 위치 조절부
160 : 열차속도 조절부

Claims (10)

  1. 선로를 주행하는 제1열차에 설치되고, 상기 제1열차에 후행하는 제2열차가 추돌하는 것을 방지하기 위한 추돌방지신호를 송신하는 제1차상장치;와
    상기 제2열차에 설치되고, 상기 추돌방지신호를 수신한 경우 제2열차의 속도를 변화시키는 제2차상장치를 포함하되,
    상기 제1차상장치는 상기 제1열차의 현재 선로상 지점인 제1지점과 상기 제1열차가 경유한 경로 중 상기 제1지점과 설정거리만큼 이격된 선로상 지점인 제2지점 사이의 통신환경을 판단하고, 상기 통신환경의 판단결과 비가시선(NLOS) 환경이면 가시선(LOS) 환경이 되도록 상기 추돌방지신호의 송신방향을 변화시키는 것을 특징으로 하며,
    상기 제1차상장치는, 상기 제1열차가 경유하는 선로상에 있는 복수의 지점 각각에 대한 지형정보를 검출하는 지형정보 검출부를 더 포함하되, 상기 지형정보는 선로상에서 미리 설정된 기준 지점에 대한 상하좌우 방향의 상대위치를 나타내는 정보인 것을 특징으로 한 열차 추돌방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1차상장치는,
    상기 추돌방지신호를 송신하는 지향성 안테나인 송신안테나;
    상기 송신안테나의 위치를 조절하는 송신안테나 위치조절부; 및
    상기 추돌방지신호를 생성하여 송신안테나를 통해 송신하는 제1제어모듈을 포함하되,
    상기 제1제어모듈은 제1지점과 제2지점의 통신환경이 비가시선 환경일 경우 상기 송신안테나 위치조절부의 동작을 제어하여 상기 추돌방지신호의 송신방향을 변화시키는 것을 특징으로 하는 열차 추돌방지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1제어모듈은 제1지점과 제2지점 사이에 있는 각 지점의 지형정보를 이용하여 상기 제1지점과 제2지점 사이의 통신환경을 판단하는 것을 특징으로 하는 열차 추돌방지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1차상장치는,
    상기 제1열차가 경유하는 선로상에 있는 복수의 지점 각각에 대한 GPS 좌표정보인 위치정보를 검출하는 위치정보 검출부를 더 포함하되,
    상기 추돌방지신호는 제1열차의 식별코드, 제1지점에서 상기 제1열차의 속도, 또는 제1지점에서 상기 제1열차의 위치정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 추돌방지 시스템.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1제어모듈은 제1지점과 제2지점의 통신환경이 비가시선 환경일 경우 상기 송신안테나가 초기 위치에서 추돌방지신호를 송신하는 방향인 제1방향을 기준으로 상기 추돌방지신호의 송신방향이 상하좌우 방향으로 미리 정해진 방식에 따라 변화되도록 상기 송신안테나 위치조절부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 열차 추돌방지 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2차상장치는,
    상기 추돌방지신호를 수신하는 지향성 안테나인 수신안테나;
    상기 제2열차의 속도를 조절하는 열차속도 조절부; 및
    상기 수신안테나에서 추돌방지신호가 수신된 경우 미리 정해진 방식에 따라 상기 제2열차가 감속되도록 상기 열차속도 조절부의 동작을 제어하는 제2제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 추돌방지 시스템.
  7. 선로를 주행하는 제1열차에서 후행하는 제2열차가 추돌하는 것을 방지하기 위한 추돌방지신호를 송신하는 제1단계;와
    상기 제2열차에서 상기 추돌방지신호를 수신한 경우 제2열차의 속도를 감속하는 제2단계를 포함하되,
    상기 제1단계는 제1열차의 현재 선로상 지점인 제1지점과 상기 제1열차가 경유한 경로 중 상기 제1지점과 설정거리만큼 이격된 선로상 지점인 제2지점 사이의 통신환경을 판단하는 제1-1단계와, 상기 제1-1단계의 판단결과 통신환경이 비가시선 환경일 경우 가시선 환경이 되도록 상기 추돌방지신호의 송신 방향을 변화시키는 제1-2단계를 포함하며,
    상기 제1-1단계는 제1지점과 제2지점 사이에 있는 선로상 복수의 지점 각각에 대해 미리 저장된 지형정보를 이용하여 상기 통신상태를 판단하되, 상기 지형정보는 선로상에서 미리 설정된 기준 지점에 대한 상하좌우 방향의 상대위치를 나타내는 정보인 것을 특징으로 하는 열차 추돌방지 시스템의 제어방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1-2단계는 추돌방지신호를 송신하는 지향성 송신안테나의 위치를 제어하여 상기 추돌방지신호의 송신방향을 변화시키는 것을 특징으로 하는 열차 추돌방지 시스템의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1-2단계는, 상기 지향성 송신안테나가 초기 위치에서 추돌방지신호를 송신하는 방향인 제1방향을 기준으로 상기 추돌방지신호의 송신방향이 상하좌우 방향으로 미리 정해진 방식에 따라 변화되도록 상기 송신안테나의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 열차 추돌방지 시스템의 제어방법.
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