KR101478129B1 - 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템 및 그 방법 - Google Patents

구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템에 관한 것으로서, 운행노선의 구배정보를 저장하고 있는 구배정보 저장부; 차량의 속도정보, 위치정보, 중량정보 및 운행노선의 구배정보를 이용하여, 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 구배보상 토크 보정값 계산부; 및 마스콘 지령값과, 상기 구배보상 토크 보정값 계산부를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값을 바탕으로 토크 지령값(Tr)을 계산하여, 추진제어 인버터로 전송하는 구배보상 토크 지령값 계산부; 를 포함하되, 상기 구배보상 토크 보정값 계산부는, 견인 전동기로부터 차량의 속도정보를 입력받으며, 신호보안장치(ATO)로부터 차량의 위치정보를 입력받으며, 제동제어장치의 응하중 제어기에서 계산되는 차량의 중량정보를 입력받으며, 상기 구배정보 저장부로부터 운행노선의 구배정보를 입력받는 정보 입력모듈; 및 상기 정보 입력모듈을 통해 입력된 차량의 속도정보, 위치정보 및 중량정보와, 상기 구배정보 저장부를 통해 입력된 운행노선의 구배정보를 이용하여 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 토크 보정값 계산모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR CALCULATING TOQUE COMMAND VALUE OF RAILWAY VEHICLE USING GRADE DATA AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 추진제어 인버터의 역행(견인)/제동지령에 구배보상 토크 지령값을 추가함으로써, 상/하구배 구간에서도 평탄구간과 같이 운행할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
철도 차량 정보 제어 시스템과 관련해서는, 한국공개특허 제10-2006-0050875호(이하, '선행문헌')외에 다수 출원 및 공개되어 있다.
상기한 선행문헌에 따른 시스템은, 복수대의 차량이 연결된 열차의 역행 및 브레이크의 조작을 행하는 주간(主幹) 제어 장치와, 각 차량의 질량을 검출하는 차량 질량 검출 장치와, 열차를 주행시키는 역행(力行) 토크를 발생시키는 주(主) 변환장치와, 상기 주간 제어 장치로부터의 역행 노치 정보와 각 차량의 차량 질량 검출 장치로부터의 차량 질량으로부터 필요한 편성 전체의 역행 토크를 연산하여 주 변환장치에 전송하는 차량 정보 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
한편, 화물전기기관차와 같은 동력집중식차량의 경우, 객차 또는 화차를 연결해 운행되는데 운전자의 마스콘 조작으로 전노선을 운행 중이며, 철도차량 운전자가 차량의 속도를 모니터링하며, 운전실 마스콘을 사용해 차량의 역행 및 제동 토크 지령을 만든다.
상구배 구간에서는 요구 속도를 맞추기 위해 평탄구간보다 높은 역행토크 지령/낮은 제동토크 지령으로 운전자가 주간제어기를 조작하고, 하구배 구간에서는 평탄구간보다 낮은 역행토크 지령/높은 제동토크 지령을 추진제어 인버터에 전달한다.
상, 하구배의 경우, 운전자의 감에 의한 역행/제동 토크 조작이 이루어지고 목표 차량 속도를 유지하고 있으며, 평탄구간과 달리 상하구배 구간에서는 차량의 응답특성이 떨어지는 현상이 나타난다.
즉, 선행문헌과 같은 종래에는, 객차 또는 화차를 연결하여 운행하는 동력집중식 차량의 경우, 상구배 및 하구배 구간에서 운전자가 역행 및 제동토크를 스스로 제어함으로써 차량의 가감속 응답특성이 평탄구간보다 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 추진제어 인버터의 역행/제동지령에 구배보상 토크 지령값을 추가함으로써, 상/하구배 구간에서도 평탄구간과 같이 운행할 수 있도록 하는 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템에 관한 것으로서, 운행노선의 구배정보를 저장하고 있는 구배정보 저장부; 차량의 속도정보, 위치정보, 중량정보 및 운행노선의 구배정보를 이용하여, 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 구배보상 토크 보정값 계산부; 및 마스콘 지령값과, 상기 구배보상 토크 보정값 계산부를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값을 바탕으로 토크 지령값(Tr)을 계산하여, 추진제어 인버터로 전송하는 구배보상 토크 지령값 계산부; 를 포함하되, 상기 구배보상 토크 보정값 계산부는, 견인 전동기로부터 차량의 속도정보를 입력받으며, 신호보안장치(ATO)로부터 차량의 위치정보를 입력받으며, 제동제어장치의 응하중 제어기에서 계산되는 차량의 중량정보를 입력받으며, 상기 구배정보 저장부로부터 운행노선의 구배정보를 입력받는 정보 입력모듈; 및 상기 정보 입력모듈을 통해 입력된 차량의 속도정보, 위치정보 및 중량정보와, 상기 구배정보 저장부를 통해 입력된 운행노선의 구배정보를 이용하여 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 토크 보정값 계산모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 구배보상 토크 지령값 계산부는, 마스콘(mascon)으로부터 마스콘 지령값(Tm)을 입력받아, 입력된 마스콘 지령값(Tm)과 상기 구배보상 토크 보정값 계산부를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값(Tc)과의 합으로서, 토크 지령값(Tr)을 계산하고, 계산된 토크 지령값(Tr)을 추진제어 인버터로 전송하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 방법에 있어서, (a) 상기 구배보상 토크 보정값 계산부가 견인 전동기로부터 차량의 속도정보를 입력받으며, 신호보안장치(ATO)로부터 차량의 위치정보를 입력받으며, 제동제어장치의 응하중 제어기에서 계산되는 차량의 중량정보를 입력받으며, 상기 구배정보 저장부로부터 운행노선의 구배정보를 입력받는 단계; (b) 상기 구배보상 토크 보정값 계산부가 입력된 차량의 속도정보, 위치정보 및 중량정보와, 상기 구배정보 저장부를 통해 입력된 운행노선의 구배정보를 이용하여 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 단계; (c) 상기 구배보상 토크 지령값 계산부가 마스콘(mascon)으로부터 마스콘 지령값(Tm)을 입력받아, 입력된 마스콘 지령값(Tm)과 상기 구배보상 토크 보정값 계산부를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값(Tc)과의 합으로서, 토크 지령값(Tr)을 계산하는 단계; 및 (d) 상기 구배보상 토크 지령값 계산부가 계산된 토크 지령값(Tr)을 추진제어 인버터로 전송하는 단계; 를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 모든 운행을 평탄구간에서 운행하는 것과 같은 효과가 있어, 차량의 가감속 변동구간을 최소화 할 수 있으며, 장시간 운전하는 운전자의 피로감 및 승객의 승차감을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템을 개념적으로 도시한 전체 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 평탄구간, 상구배, 하구배 구간에서의 역행(견인)/제동토크를 보이는 일예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 방법에 관한 전체 흐름도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템에 관하여 도 1 내지 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템(S)을 개념적으로 도시한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 구배정보 저장부(100), 구배보상 토크 보정값 계산부(200) 및 구배보상 토크 지령값 계산부(300)를 포함하여 이루어진다.
구배정보 저장부(100)는 운행노선의 구배정보를 저장하고 있다.
구배보상 토크 보정값 계산부(200)는 차량의 속도정보, 위치정보, 중량정보 및 운행노선의 구배정보를 이용하여, 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이 정보 입력모듈(210) 및 토크 보정값 계산모듈(220)을 포함한다.
구체적으로, 정보 입력모듈(210)은 견인 전동기(10)로부터 차량의 속도정보를 입력받으며, 신호보안장치(ATO)(20)로부터 차량의 위치정보를 입력받으며, 제동제어장치(30)의 응하중 제어기에서 계산되는 차량의 중량정보를 입력받으며, 상기 구배정보 저장부(100)로부터 운행노선의 구배정보를 입력받는다.
토크 보정값 계산모듈(220)은 상기 정보 입력모듈(210)을 통해 입력된 차량의 속도정보, 위치정보 및 중량정보와, 상기 구배정보 저장부(100)를 통해 입력된 운행노선의 구배정보를 이용하여 다음의 [수식 1] 과 같이 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산한다.
[수식 1]
Figure 112013039219035-pat00001
여기서,
Figure 112013039219035-pat00002
은 차량의 총중량,
Figure 112013039219035-pat00003
는 중력가속도,
Figure 112013039219035-pat00004
는 구배량.
구배보상 토크 지령값 계산부(300)는 상/하구배 구간에서도 평탄구간과 같이 운행(도 2 참조)할 수 있도록 하기 위하여, 추진제어 인버터(50)의 역행(견인)/제동에 관한 토크 지령값을 계산하는 전송하는 것으로서, 마스콘 지령값과, 상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값을 바탕으로 토크 지령값(Tr)을 계산하여, 추진제어 인버터(50)로 전송한다.
구체적으로, 구배보상 토크 지령값 계산부(300)는 마스콘(mascon)(40)으로부터 마스콘 지령값(Tm)을 입력받아, 다음의 [수식 2] 와 같이 입력된 마스콘 지령값(Tm)과 상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값(Tc)과의 합으로서, 토크 지령값(Tr)을 계산하고, 계산된 토크 지령값(Tr)을 추진제어 인버터(50)로 전송한다.
[수식 2]
추진제어 인버터 구배보상 토크 지령값(Tr)
= 마스콘 지령값(Tm) + 구배 보상 토크 보정값(Tc)
이하에서는, 상술한 시스템을 이용한 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 방법에 관하여 도 3 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명에 따른 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 방법에 관한 전체 흐름도로서, 도시된 바와 같이 구배보상 토크 보정값 계산부(200)의 정보 입력모듈(210)은 견인 전동기(10)로부터 차량의 속도정보를 입력받으며, 신호보안장치(ATO)(20)로부터 차량의 위치정보를 입력받으며, 제동제어장치(30)의 응하중 제어기에서 계산되는 차량의 중량정보를 입력받으며, 상기 구배정보 저장부(100)로부터 운행노선의 구배정보를 입력받는다(S10).
또한, 구배보상 토크 보정값 계산부(200)의 토크 보정값 계산모듈(220)은 입력된 차량의 속도정보, 위치정보 및 중량정보와, 상기 구배정보 저장부(100)를 통해 입력된 운행노선의 구배정보를 이용하여 다음의 [수식 1] 과 같이 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산한다(S20).
[수식 1]
Figure 112013039219035-pat00005
여기서,
Figure 112013039219035-pat00006
은 차량의 총중량,
Figure 112013039219035-pat00007
는 중력가속도,
Figure 112013039219035-pat00008
는 구배량.
이후, 구배보상 토크 지령값 계산부(300)는 마스콘(mascon)(40)으로부터 마스콘 지령값(Tm)을 입력받아(S30), 다음의 [수식 2] 와 같이 입력된 마스콘 지령값(Tm)과 상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값(Tc)과의 합으로서, 토크 지령값(Tr)을 계산하고(S40), 계산된 토크 지령값(Tr)을 추진제어 인버터(50)로 전송한다(S50).
[수식 2]
추진제어 인버터 구배보상 토크 지령값(Tr)
= 마스콘 지령값(Tm) + 구배 보상 토크 보정값(Tc)
지금까지 상술한 바와 같은 시스템 및 방법에 따르면, 동력집중식 차량의 장시간운행 시 마스콘 조작횟수의 감소로 운전자의 피로도 및 승차감 개선에 도움이 될 뿐만 아니라, 차량의 견인 및 제동 응답특성을 개선할 수 있어 차량 운행시간을 단축시켜 효율성을 높일 수 있는 특징적인 장점을 가진다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템
100: 구배정보 저장부
200: 구배보상 토크 보정값 계산부
300: 구배보상 토크 지령값 계산부
210: 정보 입력모듈
220: 토크 보정값 계산모듈
10: 견인 전동기
20: 신호보안장치
30: 제동제어장치
40: 마스콘
50: 추진제어 인버터

Claims (3)

  1. 운행노선의 구배정보를 저장하고 있는 구배정보 저장부(100);
    차량의 속도정보, 위치정보, 중량정보 및 운행노선의 구배정보를 이용하여, 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 구배보상 토크 보정값 계산부(200); 및
    마스콘 지령값과, 상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값을 바탕으로 토크 지령값(Tr)을 계산하여, 추진제어 인버터(50)로 전송하는 구배보상 토크 지령값 계산부(300); 를 포함하되,
    상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)는,
    견인 전동기(10)로부터 차량의 속도정보를 입력받으며, 신호보안장치(ATO)(20)로부터 차량의 위치정보를 입력받으며, 제동제어장치(30)의 응하중 제어기에서 계산되는 차량의 중량정보를 입력받으며, 상기 구배정보 저장부(100)로부터 운행노선의 구배정보를 입력받는 정보 입력모듈(210); 및
    상기 정보 입력모듈(210)을 통해 입력된 차량의 속도정보, 위치정보 및 중량정보와, 상기 구배정보 저장부(100)를 통해 입력된 운행노선의 구배정보를 이용하여 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 토크 보정값 계산모듈(220); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구배보상 토크 지령값 계산부(300)는,
    마스콘(mascon)(40)으로부터 마스콘 지령값(Tm)을 입력받아, 입력된 마스콘 지령값(Tm)과 상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값(Tc)과의 합으로서, 토크 지령값(Tr)을 계산하고, 계산된 토크 지령값(Tr)을 추진제어 인버터(50)로 전송하는 것을 특징으로 하는 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템.
  3. 구배정보 저장부(100), 구배보상 토크 보정값 계산부(200) 및 구배보상 토크 지령값 계산부(300)를 포함하는 시스템을 이용한 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 방법에 있어서,
    (a) 상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)가 견인 전동기(10)로부터 차량의 속도정보를 입력받으며, 신호보안장치(ATO)(20)로부터 차량의 위치정보를 입력받으며, 제동제어장치(30)의 응하중 제어기에서 계산되는 차량의 중량정보를 입력받으며, 상기 구배정보 저장부(100)로부터 운행노선의 구배정보를 입력받는 단계;
    (b) 상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)가 입력된 차량의 속도정보, 위치정보 및 중량정보와, 상기 구배정보 저장부(100)를 통해 입력된 운행노선의 구배정보를 이용하여 구배보상 토크 보정값(Tc)을 계산하는 단계;
    (c) 상기 구배보상 토크 지령값 계산부(300)가 마스콘(mascon)(40)으로부터 마스콘 지령값(Tm)을 입력받아, 입력된 마스콘 지령값(Tm)과 상기 구배보상 토크 보정값 계산부(200)를 통해 계산된 구배보상 토크 보정값(Tc)과의 합으로서, 토크 지령값(Tr)을 계산하는 단계; 및
    (d) 상기 구배보상 토크 지령값 계산부(300)가 계산된 토크 지령값(Tr)을 추진제어 인버터(50)로 전송하는 단계; 를 포함하는 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 방법.
KR1020130049882A 2013-05-03 2013-05-03 구배정보를 이용한 철도 차량의 토크 지령값 계산 시스템 및 그 방법 KR101478129B1 (ko)

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