KR101434165B1 - 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치 - Google Patents

열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치는 역사의 승강장 열차 제어설비에 있어서, ATS 장치에 의해 열차를 제어하는 선로는 승강장 진입전 선로의 시단부에 열차가 제1폐색 신호기를 통과 후 일정시간 동안 출발 신호기에 정지 신호를 송신하는 궤도 시소 계전기를 설치하고, 상기 출발 신호기의 후방의 승강장 구간 내 선로에 설치되어 열차 도달시 상기 열차의 속도를 감지하여 감속 코드를 차상자에 송신하는 ATS 지상자를 설치하여, 열차의 차상자에 수시된 감속코드에 따라 열차의 운행 속도를 제어하고,
ATC 장치에 의해 열차를 제어하는 선로는 승강장 진입전 선로의 시단부에 열차가 제1폐색 신호기 통과후 일정시간 동안 출발 신호기에 정지 신호를 송신하는 PDT 궤도 시소계전기를 설치하고, 상기 출발 신호기의 후방의 승강장 구간 내 레일에 열차 속도로 감속시키기 위한 감속 코드를 송신하는 PLC 로직회로를 설치하여, 상기 PLC 로직회로로부터 출력되는 신호를 검출하여 열차의 운행 속도를 제어하여,
열차를 운전 중인 기관사가 눈으로 정지신호를 확인하고, 기관사가 정지 신호를 보지 못하거나 비정상적으로 운전 취급을 하더라도 승강장에 열차를 자동으로 정지시켜, 열차가 역사의 승강장을 무단 통과하는 것을 방지하여 안전운행을 확보하는 발명이다.

Description

열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치{Rail-Car Platform No-Permission Passing Control Device Of Driving Train}
본 발명은 열차의 본선 운행에 관한 것으로, 역사의 승강장 구간 선로에 ATS( Automatic Train Stop) 설비와 궤도 시소계전기 또는 ATC(Automatic Train Control) 설비와 궤도 시소계전기를 장착하여 열차가 승강장을 무단히 통과하는 것을 방지하고, 승강장의 열차 정차위치에 정확하게 열차를 정차시킬 수 있도록 하는 철도역사 승강장 무단 통과 방지장치 기술에 관한 것이다.
일반적으로 열차의 운행을 자동으로 제어하기 위한 신호보안 장치로서 ATS 장치 또는 ATC 장치가 사용되고 있다.
이 중에서 ATS 장치는 자동 열차정지 장치라는 안전장치이다. 이 장치는 선로에 ATS 지상자를 설치하고 차량에는 ATS 차상자를 구비하고 있으며, 선행하는 열차와의 간격 및 진로 조건에 따라 열차의 속도를 제어하는 장치이다.
운행되는 열차는 통상 신호기의 지령 신호에 의해서 운전되고 있지만 만약 정지신호에도 불구하고 기관사가 신호를 잘못 보거나 또는 비정상적인 운전취급으로 제한속도를 초과하여 운행하면 ATS 장치에서 속도초과 상태를 감지하여 기관사에게 경보함으로써 감속하거나 정지할 수 있고, 만약 열차 감속을 실행하지 않을 경우 자동적으로 비상제동을 체결하여 열차를 정지시키는 기능을 하고 있다.
이러한 ATS 장치를 사용하는 선로 구간에는 신호기가 통상 200m ~ 250m 간격으로 설치되어 있으며 3현시 ~ 5현시 방식이 사용되고 있다. 3현시 방식은 진행, 주의, 정지의 세 가지 신호로 구성되며, 4현시 방식은 진행, 주의, 경계, 정지 또는 진행, 감속, 주의, 정지의 4가지 신호로 구성된다. 5현시 방식은 진행, 감속, 주의, 경계, 정지의 다섯 가지 신호로 구성된다.
상기 ATS 장치는 한 폐색 구간에 얻은 정보를 다른 폐색 구간에서 정보를 얻을 때까지 간직하고 있다가 정보 변경을 실행하되, 선로 상에 구비되는 ATS 지상자에서 열차속도코드를 차량에 구비되는 ATS 차상자에 전송하며, 신호기마다 ATS 지상자를 설치하여 전기적으로 정보를 변조하여 전송한다.
ATC 장치는 자동열차 제어장치로서 ATS 장치와 동일한 범주의 열차의 운행속도를 제어하는데 이용되는 안전장치로서 지상장치와 차상장치로 구성되고, 운행 중인 열차에 대하여 가선고장, 레일 절손, 차량고장 또는 운전조작 상의 실수 등 비정상적인 운전취급이 있을 경우 열차 속도 제어를 실행하는 장치이다.
ATC 지상장치에서는 열차 속도를 감지하고 열차 속도 코드를 차량에 설치된 ATC 차상장치에 전송한다. ATC 지상장치는 선로 상에 구비되는 PLC 로직회로와 ATC 지상자로 구성되며, 상기 ATC 지상자는 한 개의 지상자로 전방 궤도 및 후방 궤도에 열차검지 주파수, 코드 주파수, 반송파를 모두 송수신한다.
이러한 ATC 지상자가 불량시 두 궤도가 모두 낙하하여 열차속도 정보 전송이 불가능하다. ATC 지상자는 주로 전차선전류 통과기능의 임피던스 유닛과 두 궤도의 각 3개의 주파수(40, 25, 0 코드)를 구분하는 동조 회로로 구성된 커플링 유닛 기능을 수행하는 회로로 구성된다.
ATS와 ATC 장치를 비교하여 정리하면, ATS 장치는 기관사의 조작을 후원하고 있는 것에 비하여 ATC 장치는 열차 속도를 제한 속도 이하로 연속적으로 자동 제어하는 것으로서, 이들은 모두 열차 속도와 지상장치의 신호 출력을 비교하여 지정된 속도를 초과한 경우 기관사에게 경보를 수행하고 기관사가 감속 또는 제동을 취급하지 않는 경우 자동적으로 비상제동을 체결하는 작용을 하는 점에 있어 차이가 없다고 할 것이다.
또한 ATC 장치는 차량 내에 열차의 허용속도를 나타내는 신호를 연속하여 현시한다. ATS 장치는 기관사의 정지신호 오인 방지가 주목적이어서, ATS 지상자 통과후에 신호가 정지에서 진행으로 변하여도 곧바로 가속할 수 없으나, ATC 장치는 신호 현시에 따라 그 구간의 제한속도의 지시를 연속적으로 열차에 주어 열차 속도가 제한 속도를 넘으면 자동적으로 제동이 걸리고 제한속도 이하로 되면 자동적으로 제동이 풀린다는 점에 차이가 있다.
또한 ATS 장치는 일반적으로 점제어 방식을 사용하고 ATC는 연속제어방식을 채택하고 있으며, ATS 장치는 유절연 궤도 회로 방식을 채택하고 고주파 대역을 사용하는 반면 ATC 장치는 무절연 궤도 회로 방식과 가청 주파수 대역을 사용한다.
그리고 ATS 장치의 Speed code rate는 98kHz ~ 130kHz 대역으로 0km/h부터 무제한 속도를 감지할 수 있는 반면 ATC의 Speed code rate는 3.2~16.8Hz대역이고 최대 80km/h까지 감지한다.
이상에서 설명한 배경기술들은 지금까지 운용되고 있는 ATS 장치와 ATC 장치에서 일반적으로 알려진 사항들을 설명한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 열차의 승강장 정차 시스템을 도시한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 통상적으로 역사에 구비되는 승강장은 열차가 정차하여 승객을 승하차 시킬 수 있도록 열차 길이에 상당하는 길이(200m 내지 400m)로 구성되어 있다.
그런데 ATS 또는 ATC 장치에 의해 본선 열차운행을 제어하는 선로의 경우 승강장 선로 구간 내에는 열차의 속도를 자동으로 감속하고 정차시킬 수 있는 ATS 또는 ATC 장치 등의 열차 운행 제어장치가 구비되어 있지 않다.
즉, 승강장을 운행하는 열차는 승강장에서 자동으로 속도를 감속하거나 운행을 정지시키는 것이 아니라 기관사가 장내 신호기를 보고 속도를 줄여서 승강장으로 진입하고 수동 제동을 통해 열차를 정차위치에 정차하는 것이다.
이에 따라 기관사가 열차가 통과하는 곳이 역사의 승강장이라는 사실을 순간적으로 망각하거나, 승강장 정차위치를 망각하는 경우 또는 기관사의 비정상적인 운전 취급 등에 의해 열차는 승강장을 그대로 통과하거나 또는 정차위치를 벗어난 위치에 정지시키는 사태가 발생되고 있다.
이로 인해 승객은 해당 역에서 승하차가 불가능해지는 것은 물론, 기관사가 승객의 승하차를 위해 운행방향과 반대로 역주행하여 승강장의 승차위치로 열차를 운행할 경우, 승객은 불안을 느끼게 되고, 후속 열차가 바로 뒤에서 운행 중일 때에는 충돌사고까지 발생할 수 있어 열차 안전운행을 저해하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 역사의 승강장 구간에 ATS 지상자와 궤도 시소계전기 또는 ATC 로직회로와 궤도 시소계전기를 설치하고, 열차를 신호에 의해 제어하면서 열차 자동 정지를 기능을 부가하여, 기관사의 실수 또는 비정상적인 운전취급에 의해 열차가 승강장을 무단 통과하거나 승강장의 정차위치에 정차하지 못하는 것을 방지함으로써, 열차 안전운행을 확보하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따른 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치는 역사의 승강장 열차 제어설비에 있어서, ATS 구간은 승강장 진입전 선로의 시단부에 열차가 제1폐색 신호기를 통과 후 일정시간 동안 출발 신호기에 정지 신호를 송신하는 궤도 시소 계전기를 설치하고, 상기 출발 신호기의 후방의 승강장 구간 내 선로에 설치되어 열차 도달시 상기 열차의 속도를 감지하여 감속 코드를 ATS 차상자에 송신하는 ATS 지상자를 설치하여, 열차의 차상자에 수시된 감속코드에 따라 열차의 운행 속도를 제어하여 열차가 역사 승강장을 무단히 통과하거나 정차위치를 벗어나서 정차하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
또한 ATC 구간은 승강장 진입전 선로의 시단부에 열차가 제1폐색 신호기 통과후 일정시간 동안 출발 신호기에 정지 신호를 송신하는 PDT 궤도 시소계전기를 설치하고, 상기 출발 신호기의 후방의 승강장 구간 내 레일에 열차 속도로 감속시키기 위한 감속 코드를 송신하는 PLC 로직회로를 설치하여, 상기 PLC 로직회로로부터 출력되는 신호를 검출하여 열차의 운행 속도를 제어하여 열차가 역사 승강장을 무단히 통과하거나 정차위치를 벗어나서 정차하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치는 승강장 선로 구간에 궤도 시소계전기를 설치하여 출발신호기에 정지신호를 현시하면서, 승강장 선로 구간에 열차 자동정지 장치를 설치함으로써, 열차를 운전 중인 기관사가 눈으로 정지 신호를 확인하여 열차를 정지시키고, 정지 신호를 보지 못하거나 비정상적인 운전취급을 하더라도 승강장 구간에서 열차의 운행속도가 일정속도 이상이면 자동으로 정지시키는 작용효과가 발생된다. 즉, ATS 및 ATC 구간 승강장을 운행하는 열차의 정지 운전취급을 자동화시켜 열차가 승강장을 무단 통과하는 것을 방지하고 승강장 정차위치에 열차를 정차시킬 수 있는 작용효과가 발생되는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 열차의 정차 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치를 도시한 개략도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치를 도시한 개략도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 출발 신호기(5) 및 장내 신호기(40) 외에 열차가 운행되는 선로를 따라 ATS 구간의 승강장 내의 레일 사이에 제1 ATS 지상자(20), 제2 ATS 지상자(30), 제3 ATS 지상자(60)를 설치하고, 승강장 구간으로부터 열차 운행의 반대방향으로 소정의 간격이 이격된 위치인 승강장 진입전 선로의 시단부 레일 상에 궤도 시소 계전기(70)를 설치하도록 한다.
각 ATS 지상자별 간격은 진입 장내 신호기(40)에서 제3 ATS 지상자(60)까지 90m, 제3 ATS 지상자(60)로부터 제2 ATS 지상자(30)까지 80m, 제2 ATS 지상자(30)로부터 제1 ATS 지상자(20)까지 35m, 제1 ATS 지상자(20)로부터 출발 신호기(5)까지 5m로 배치하는 것이 바람직하다.
도시하지 않았지만 본 발명에서 승강장 선로에 설치되는 상기 제3 ATS 지상자(60) 전방에 제4 ATS 지상자 내지 제6 ATS 지상자를 추가로 설치할 수 있다. 즉, ATS 지상자의 개수는 상기 실시예에 한정되지 않고 열차의 속도와 승강장의 길이 및 운전조건을 고려하여 설치할 수 있는 것이다.
이하에서는 승강장 구간 내에 제1 ATS 지상자 내지 제3 ATS 지상자를 설치하는 경우에 대한 실시예를 들어 설명하도록 한다.
열차를 운행함에 있어서, 기관사는 장내 신호기(40)를 보고 승강장이 가까워 졌다는 것을 알 수 있으며, 운행 중인 열차가 승강장 구간에 진입하여 제3 ATS 지상자가 설치된 위치에 도달하면 이 ATS 지상자는 상기 열차에 소정의 코드를 송신하여 상기 열차를 제3 속도(예를 들면 40km/h)의 초과여부를 감지한다. 만약, 열차가 제3 ATS 지상자 위치를 60km/h로 진입하면, 제3 속도인 40km/h를 초과하므로 열차의 ATS 차상자에 감속코드를 송신하고, 기관사는 열차를 40km/h 이하의 속도로 감속시켜야 한다.
이어서 운행 중인 열차가 제2 ATS 지상자(30)가 설치된 위치에 도달하면 제2 ATS 지상자(30)는 상기 열차에 소정의 코드를 송신하여 상기 열차를 제2 속도(예를 들면, 25km/h)의 초과여부를 감지한다. 만약, 열차가 제2 ATS 지상자 위치를 30km/h로 진입하면, 제2 속도인 25km/h를 초과하므로 열차의 ATS 차상자에 감속코드를 송신하고, 기관사는 열차를 25km/h 이하의 속도로 감속시켜야 한다.
열차가 계속 진행하여 제1 ATS 지상자(20)가 설치된 위치에 도달하면 제1 ATS 지상자(20)는 상기 열차에 소정의 코드를 송신하여 상기 열차를 제2 속도보다 작은 제1 속도(예를 들면, 15km/h)의 초과여부를 감지한다. 만약, 열차가 제1 ATS 지상자 위치를 20km/h로 진입하면, 제2 속도인 15km/h를 초과하므로 열차의 ATS 차상자에 감속코드를 송신하고, 기관사는 열차를 15km/h 이하의 속도로 감속시켜야 한다.
열차는 제1 ATS 지상자(20)를 통과하여 승강장으로 진입한 후 정해진 위치에 정차하게 된다.
이와 같이 열차가 상기 승강장 구간에 설치되는 각 ATS 지상자를 통과할 때, 설정된 제한속도를 초과할 경우에는 기관사는 제한속도 이하로 감속하여야 하고, 만약 제한속도를 초과하여 비상제동이 체결된 경우에는 확인제동을 취급한 다음 열차를 전도운전 하도록 한다.
본 발명은 제1 ATS 지상자(20) 내지 제3 ATS 지상자(60) 및 제4 ATS 지상자 내지 제6 ATS 지상자를 모두 설치하거나, 그 중 하나의 ATS 지상자만 선택하여 설치하여도 무방하다.
또한, 열차가 제1폐색 신호기를 통과하여 승강장 진입전 선로의 시단부에 설치된 상기 궤도 시소 계전기(70)를 작동시키면, 열차 진입 신호가 감지되어 상기 출발 신호기에 정지 신호를 송신하고 승강장 선로구간에 구비되는 출발 신호기는 적색등을 점등한다. 상기 열차가 제1폐색 신호기 통과 후 약 25초(1초에서 90초로 설정가능) 후에 상기 궤도 시소 계전기에서 출발 신호기에 진행 신호를 송신하면 출발 신호기는 녹색등을 점등한다.
따라서 기관사는 상기 출발 신호기의 적색등을 육안으로 확인하고 정차위치에 열차를 정지시킬 수 있으며, 또한 열차는 상기 승강장 선로에 설치되는 ATS 장치에 의해서도 승강장을 무단 통과하지 않고 자동 정지시킬 수 있게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치를 도시한 개략도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 출발 신호기(5) 및 장내 신호기(40) 외에 열차가 운행되는 선로를 따라 ATC 구간의 승강장 내의 레일에 제1 PLC 로직회로(81), 제2 PLC 로직회로(82), 제3 PLC 로직회로(83), 제4 PLC 로직회로(84)를 설치하고, 승강장 구간으로부터 열차 운행의 반대방향으로 소정의 간격이 이격된 위치인 승강장 진입전 선로 시단부의 레일 상에 PDT 궤도 시소 계전기(71)를 설치하도록 한다.
열차를 운행하는 기관사는 장내 신호기(40)를 보고 승강장이 가까워 졌다는 것을 알 수 있으며, 운행 중인 열차가 제4 PLC 로직회로(84)가 설치된 위치에 도달하면 제4 PLC 로직회로(84)는 상기 열차에 소정의 코드를 송신하여 제4 속도(예를 들면, 60km/h) 초과여부를 감지한다. 그리고 제3 PLC 로직회로(83)가 설치된 위치에 도달하면 제3 PLC 로직회로(83)는 상기 열차에 소정의 코드를 송신하여 상기 열차를 제4 속도보다 작은 제3 속도(예를 들면, 40km/h)초과여부를 감지한다. 그리고 제2 PLC 로직회로(82)가 설치된 위치에 도달하면 제2 PLC 로직회로(82)는 상기 열차에 소정의 코드를 송신하여 상기 열차를 제2 속도(예를 들면, 25km/h)초과여부를 감지한다.
열차가 계속 진행하여 제1 PLC 로직회로(81)가 설치된 위치에 도달하면 제1 PLC 로직회로(81)는 상기 열차에 소정의 코드를 송신하여 상기 열차를 제1 속도(예를 들면, 0km/h)초과여부를 감지한다. 열차는 제1 PLC 로직회로(81)를 통과하여 승강장으로 진입한 후 정차하게 된다.
열차가 상기 승강장 구간에 설치되는 상기 PLC 로직회로를 통과할 때, 감지된 속도가 설정된 속도코드를 초과하는 경우에는 기관사에게 속도초과 상태를 경보하고, 기관사는 제한속도 이하로 감속하여야 하고, 만약 제한속도를 초과하여 비상제동이 체결된 경우에는 확인제동을 취급한 다음 열차를 전도운전이 가능하도록 한다.
상기 승강장 구간에 설치되는 상기 PLC 로직회로는 열차를 제1 속도보다 큰 또 다른 제 2속도를 감속시키기 위한 감속 코드를 송신하는 또 다른 제2의 PLC 로직회로를 포함하여 설치할 수도 있다.
또한, 열차가 제1폐색 신호기를 통과하면 상기 PDT 궤도 시소 계전기에 신호가 감지되어 상기 출발 신호기(5)에 정지 신호를 송신하면 출발 신호기(5)는 적색등을 점등한다. 제1폐색 신호기 통과 후 약 25초(1초에서 90초로 설정가능) 후에 상기 출발 신호기에 진행 신호를 송신하면 출발 신호기는 녹색등을 점등한다.
따라서 기관사는 상기 출발 신호기의 적색등을 육안으로 확인하고 정차위치에 열차를 정지시킬 수 있으며, 또한 열차는 상기 승강장 선로에 설치되는 ATC 장치에 의해서도 승강장을 무단 통과하지 않고 정차위치에 정지시킬 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
5: 출발 신호기 10: 제1폐색 신호기
20: 제1 ATS 지상자 30: 제2 ATS 지상자
40: 장내 신호기 50: 열차
60: 제3 ATS 지상자 70: 궤도 시소 계전기
81: 제1 PLC 로직회로 82: 제2 PLC 로직회로
83: 제3 PLC 로직회로 84: 제4 PLC 로직회로
71: PDT 궤도 시소 계전기

Claims (4)

  1. ATS 또는 ATC 신호체계를 구비하는 선로의 역사 승강장 열차 제어설비에 있어서,
    상기 ATS 열차속도 제어 신호체계가 구비되는 선로는 승강장 구간 내의 레일 사이에 열차의 서로 다른 운행속도를 감지하는 15km/h 초과 감지용 제1 ATS 지상자, 25km/h 초과 감지용 제2 ATS 지상자 및 40km/h 초과 감지용 제3 ATS 지상자를 설치하고, 열차 운행의 반대방향으로 소정의 간격이 이격된 위치인 승강장 진입전 선로의 시단부 레일 상에 궤도 시소 계전기를 설치하며,
    상기 ATC 열차속도 제어 신호체계가 구비되는 선로는 승강장 내의 레일에 열차의 서로 다른 운행속도를 감지하는 0km/h 초과 감지용 제1 PLC 로직회로, 25km/h 초과 감지용 제2 PLC 로직회로, 40km/h 초과 감지용 제3 PLC 로직회로 및 60km/h 초과 감지용 제4 PLC 로직회로를 설치하고, 승강장 구간으로부터 열차 운행의 반대방향으로 소정의 간격 이격된 위치인 승강장 진입전 선로 시단부의 레일 상에 PDT 궤도 시소 계전기를 설치하며,
    상기 궤도 시소 계전기 또는 상기 PDT 궤도 시소 계전기에서 열차 진입 신호가 감지되면, 출발 신호기에 정지 신호를 송신하여 적색등을 점등하고 정지 신호 송신후 일정시간 경과 후에 상기 출발 신호기에 진행 신호를 송신하고,
    열차가 상기 승강장 구간에 설치된 각 ATS 지상자 또는 각 ATC 로직회로를 통과할 때, 제한속도를 초과하여 비상제동이 체결된 경우에는 확인제동을 취급한 다음 열차 운행이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 열차의 역사 승강장 무단 통과 방지장치.
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