KR101524524B1

KR101524524B1 - 도시철도 승강장 안전문(ｐｓｄ)용 레이저 거리측정센서 시스템

Info

Publication number: KR101524524B1
Application number: KR1020130153763A
Authority: KR
Inventors: 유신철; 김성렬
Original assignee: 서울메트로
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-06-10

Abstract

본 발명에 따른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템은 전동열차, 전동열차에 레이저를 발사하고 수신하여 정차위치와의 거리를 측정하는 레이저 리 측정기, 레이저 거리 측정기가 측정한 거리의 데이터 값을 전달받아 보정하고 선형화하는 TIP 통합 제어장치, 전동열차를 운전하는 승무원이 보고 전동열차를 정위치에 정차시킬 수 있도록, TIP 통합 제어장치에 의해 보정 및 선형화된 전동열차의 정차위치와 거리를 표시하는 상태·거리 표시기를 포함하여, 저가의 구매비용으로 동종의 성능을 포함하고 있기에 경제성이 있으며, 제품간의 통신 호환성과 인터페이스 기능을 구비하고 있으므로 기존에 사용했던 외산제품과 대체 사용이 가능하다는 효과가 있고, 또한, 유지보수 효율성과 사용의 편리성이 향상되어 신속하게 장애를 처리할 수 있는 효과가 있다.

Description

도시철도 승강장 안전문(ＰＳＤ)용 레이저 거리측정센서 시스템{LASER DISTANT SENSOR SYSTEM FOR PLATFORM SCREEN DOOR OF METROPOLITAN RAILWAY PLATFORM}

본 발명은 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도시철도 승강장 안전문에 사용되는 “레이저 거리측정센서 시스템” 에 관한 것으로서, 시스템이 구성은 레이저 거리측정센서와 전광 표시장치, 그리고 승강장 안전문 통합 제어장치(TIP)로 되어있다.

특히, 승강장에서 전동열차의 정차지점 전방 15m 내외 위치에서 레이저 거리측정센서로 거리를 측정하여 거리 값을 전광판 표시장치에 현시하는 것으로써, 승무원이 승강장 정위치 정차위치에 안전하게 정차하도록 유도 안내하는 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템에 관한 것이다

도시철도의 승강장 안전문(PSD) 장치에 사용되는 종래의 레이저 거리측정센서는 외산제품으로 승강장 안전문 통합제어 장치(TIP)와 통신이 호환되지 않아 기존에 운영했던 모델제품만이 사용가능 하였다. 따라서 유지보수측면에서 기존에 설치된 "레이저 거리측정센서"의 제품특성과 통신호환성 때문에 해당제품의 모델로 상호교체 해야만 됨으로, 장애복구시간 지연과 유지보수 효율성이 저감되는 문제가 발생한다.

그래서 문제점 해결방안으로 승강장 안전문 통합제어 장치(TIP)측면에서 다양한 제품의 "레이저 거리측정센서"를 수용할 수 있는 “승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템” 이 필요하게 되었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0902043호(2009. 06. 03)

따라서, 본 발명은 승강장으로 진입해오는 전동열차를 안전하고 정확하게 승강장 정차 위치에 정차할 수 있도록 전동차의 위치 및 거리를 측정하여 유도 및 안내하는 장치가 필요하게 되었다. 따라서 이 시스템장치는 열차진입 전방에서 레이저빔 측정펄스를 이용하여 거리를 측정하여 그 측정값을 전광판에 표출하는 것으로, 다기종 외산제품을 통신프로토콜에 맞게 통신의 호환성을 갖는 “승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템”을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템은 전동열차, 전동열차에 레이저를 발사하고 수신하여 정차위치와의 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기, 레이저 거리 측정기가 측정한 거리의 데이터 값을 전달받아 보정하고 선형화하는 TIP 통합 제어장치, 전동열차를 운전하는 승무원이 보고 전동열차를 정위치에 정차시킬 수 있도록, TIP 통합 제어장치에 의해 보정 및 선형화된 전동열차의 정차위치와 거리를 표시하는 상태·거리 표시기를 포함하되, 레이저 거리 측정기는 전동열차가 진입하는 방향으로 레이저 빔을 발사하는 레이저 빔 송신부, 레이빔 송신부에서 발사한 레이저 빔이 전동열차의 전두부에서 산란 후, 반사되어 되돌아오는 것을 수신하여 전동열차의 선로진입을 인지하는 레이저 빔 수신부, 레이저 빔 수신부의 레이저 빔 수신으로 전동열차의 선로진입을 인지하여 발생하는 인지신호를 수신하는 중앙 제어부, 레이저 빔 송신부와 레이저 빔 수신부에서 각각 송·수신하는 레이저 빔 신호의 크기를 조절하는 신호증폭 모듈, 및 레이저 빔 송신부와 레이저 빔 수신부의 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템은 국산화 개발제품으로 저가의 구매비용으로 동종의 성능을 포함하고 있기에 경제성이 있으며, 제품 간의 통신 호환성과 인터페이스 기능을 구비하고 있으므로 기존에 사용했던 외산제품과 대체 사용이 가능하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템은 유지보수 효율성과 사용의 편리성이 향상되어 신속한 장애처리가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템은 전동열차의 운전에 서툰 승무원들이 정차위치를 벗어나 전동열차를 정차하는 경우가 줄어들어, 정위치 정차를 위해 전동열차를 전지 또는 후진시키는 일련의 과정을 반복으로 인해 발생하던 전동열차의 지연을 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템의 블록도, 및
도 2는 본 발명에 다른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템을 구성하는 레이저 거리 측정기의 블록도 이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템의 블록도 이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템의 블록도는 전동열차(100), 레이저 거리 측정기(200), TIP 통합 제어장치(300), 및 상태·거리 표시기(400)를 포함한다.

상기 전동열차(100)가 승강장 플랫폼으로 진입하면, 상기 레이저 거리 측정기(200)는 자동으로 상기 전동열차(100)가 진입하는 방향으로 레이저 빔을 발사하고, 발사한 레이저 빔을 수신하여 상기 전동열차(100)가 정차해야 하는 정위치와의 거리를 측정한다.

상기 레이저 거리 측정기(200)는 상기 측정한 거리의 데이터 값을 정해진 통신포맷에 의하여,승강장 안전문(PSD) 통합제어를 위한 상기 TIP 통합 제어장치(300)로 전송한다.

상기 TIP 통합 제어장치(300)는 소프트웨어의 프로그램 처리로 상기 레이저 거리 측정기(200)로부터 전달받은 거리의 데이터 값을 보정하고 선형화하여 상기 상태·거리 표시기(400)에 전달한다.

상기 상태·거리 표시기(400)는 상기 TIP 통합 제어장치(300)에 의해 보정 및 선형화된 상기 전동열차(100)가 정차해야 하는 정위치와의 거리를 전달받아 전동열차를 운전하는 승무원이 볼 수 있도록 표시한다.

한편, 상기 TIP 통합 제어장치(300)는 상기 레이저 거리 측정기(200)의 통신 호환성 펌웨어 프로그램을 통하여 통신가능하도록 통신포맷에 맞게 소프트웨어적인 방법으로 자동절체 되게 처리하고, 표준화된 통신방법으로 등록된 통신객체를 자동으로 인식하여 정보의 전달을 가능하도록 소프트웨어적으로 인터페이스를 처리한다.

또한, 상기 TIP 통합 제어장치(300)는 상기 전동장치(100)에 구비된 GPS 모듈을 추적하는 위성과의 통신을 통해, 열차정보를 수신하고, 상기 상태·거리 표시기(400) 또는 플랫폼에 설치된 별도의 디스플레이 장치에 전달하여 표시될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 TIP 통합 제어장치(300)는 상기 전동열차(100)가 정위치에 정차한 경우 승강장 안전문을 자동으로 열고, 승객이 모두 탑승한 경우, 상기 승강장 안전문을 자동으로 닫을 수도 있다.

상술한 레이저 거리 측정기(200)에 대해서 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 상기 레이저 거리 측정기(200)는 레이저 빔 송신부(210), 레이저 빔 수신부(220), 중앙 제어장치(230), 통신모듈(240), GPS 모듈(250), 신호 증폭 모듈(260), 전원부(270), 및 메모리부(280)를 포함한다.

상기 레이저 빔 송신부(210)는 펄스 레이저 빔을 집광하고, 집광된 상기 레이저 빔을 전동열차가 진입하는 방향으로 반복적으로 발사한다.

상기 레이저 빔 송신부(210)는 구동 전원 공급으로 상기 중앙 제어부(230)의 제어명령을 받아 레이저빔을 발생하는 레이저 빔 발생하는 전자회로인 레이저 다이오드(LD:Laser Diode)가 해당된다.

상기 레이저 빔 수신부(220)는 상기 레이저 빔 송신부(210)에서 발사된 레이저 빔이 상기 신호 증폭모듈(260)에 의해 증폭되어 목표물인 전동열차의 전두부에서 산란 후, 반사되어 되돌아 오는 것을 수신한다.

더욱 정확하게는 상기 레이저 빔 수신부(220)의 광학 렌즈부가 목표물인 전동열차의 전두부에서 산란 후, 반사되어 되돌아 오는 레이저 빔을 수신함으로써, 전동열차의 선로진입을 인지하게 된다.

한편, 상기 레이저 빔 수신부(220)는 아발란체 포토 다이오드(APD:Avalanche Photo Diode)가 해당되며, 또한, 발생되는 주파수 위상차 보정으로 측정거리 값을 선형화할 수 있어, 오차가 없이 정확한 거리측정을 할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다

상기 중앙 제어부(230)는 상기 레이저 빔 송신부(210)에서 레이저 빔을 발사할 수 있도록 상기 전원부(270)의 전원이 공급될 수 있도록 제어하고, 상기 신호 증폭모듈(260)이 송 수신되는 레이저 빔 신호의 크기를 조절할 수 있도록 각 구성 요소의 제어를 담당한다.

이때, 상기 중앙 제어부(230)는 상기 레이저 빔 송신부(210)에서 레이저 빔을 발사한 시간과 상기 레이저 빔 수신부(220)에서 수신한 레이저 빔의 시간을 측정하고, 측정한 시간과 레이저 빔을 속도를 이용하여 시간의 흐름에 대한 거리 계산을 통하여 거리를 측정한다.

상기 신호 증폭모듈(260)은 위에서 언급한 바와 같이, 상기 레이저 빔 송신부(210)에서 발사되는 레이저 빔 신호와 상기 레이저 빔 수신부(220)에서 수신하는 레이저 빔 신호를 적당한 크기로 조절한다.

상기 전원부(270)는 전동열차의 승강장 내로 진입이 예상되는 시간에 앞서, 슬립모드에 있는 승강장 스크린 도어 장치용 레이저 거리측정기가 구동될 수 있도록, 상기 중앙 제어부(230)의 제어명령을 받아 레이저 빔을 발생하는 전자회로에 전원을 공급한다.

즉, 상기 전원부(270)는 레이저 거리측정기를 구성하는 모든 구성의 구동에 필요한 전원을 공급한다.

상기 메모리부(280)는 상기 레이저 빔 송신부(210)에서 발사되는 레이저 빔의 속도와 발사시점을 저장하고, 상기 레이저 빔 송신부(210)가 발사한 레이저 빔을, 상기 레이저 빔 수신부(220)가 수신한 시점 등 다양한 정보를 저장하고 있다.

또한, 상기 메모리부(280)는 상기에서 언급한 바와 같이 호환성을 위한 펨웨어로 만들어진 소프트웨어의 셀프진단 프로그램이 내장되어 있어, 본 발명에 따른 레이저 거리측정기가 기존 모델을 자동으로 인지하고, 기존 모델이 사용한 프로토콜 또는 인터페이스를 자동으로 찾아 사용할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 레이저 거리측정기의 상기 중앙 제어부(230)는 인터페이스 호환성을 위한 셀프진단 프로그램을 구동하여 호환된 통신프로토콜을 선택하여 거리 측정정보를 송출하는 것이다.

상기 통신모듈(240)은 승강장에 설치된 화면표시장치인 전광판과 유무선 통신을 통해 정차유도 안내표시와 거리표시를 전광판 화면에 표출하여 전동차 정위치 정차 허용범위 '±400mm' 이내 기준으로 될 때 승강장 스크린도어가 개폐될 수 있도록 한다.

상기 GPS 모듈(250)은 지상구간의 위치와 거릴 파악하여, 무선 또는 유선의 상기 통신모듈(240)로 거리와 위치정보를 전송한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 전동열차
200 : 레이저 거리측정기
210 : 레이저 빔 송신부
220 : 레이저 빔 수신부
230 : 중앙 제어부
240 : 통신모듈
250 : GPS 모듈
260 : 신호 증폭모듈
270 : 전원부
280 : 메모리부
300 : TIP 통합 제어장치
400 : 상태·거리 표시기

Claims

전동열차(100);
상기 전동열차(100)에 레이저를 발사하고 수신하여 정차위치와의 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기(200);
상기 레이저 거리 측정기(200)가 측정한 거리의 데이터 값을 전달받아 보정하고 선형화하는 TIP 통합 제어장치(300);
상기 전동열차(100)를 운전하는 승무원이 보고 상기 전동열차(100)를 정위치에 정차시킬 수 있도록, 상기 TIP 통합 제어장치(300)에 의해 보정 및 선형화된 상기 전동열차(100)의 정차위치와 거리를 표시하는 상태·거리 표시기(400);를 포함하되,
상기 레이저 거리 측정기(200)는
상기 전동열차(100)가 진입하는 방향으로 레이저 빔을 발사하는 레이저 빔 송신부(210);
상기 레이저 빔 송신부(210)에서 발사한 상기 레이저 빔이 상기 전동열차(100)의 전두부에서 산란 후, 반사되어 되돌아오는 것을 수신하여 전동열차의 선로진입을 인지하는 레이저 빔 수신부(220);
상기 레이저 빔 수신부(220)의 상기 레이저 빔 수신으로 상기 전동열차(100)의 선로진입을 인지하여 발생하는 인지신호를 수신하는 중앙 제어부(230);
상기 레이저 빔 송신부(210)와 상기 레이저 빔 수신부(220)에서 각각 송·수신하는 레이저 빔 신호의 크기를 조절하는 신호증폭 모듈(260);
상기 레이저 빔 송신부(210)와 상기 레이저 빔 수신부(220)의 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원부(270); 및
상기 상태·거리 표시기(400)와 유무선 통신을 통해 정차유도 안내표시와 거리표시를 상기 상태·거리 표시기(400)에 표출하여 전동차 정위치 정차 허용범위 이내 기준으로 될 때 승강장 스크린도어가 개폐될 수 있도록 하는 통신모듈(240);를 더 포함하는 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 중앙 제어부(230)는
상기 레이저 빔 송신부(210)에서 레이저 빔을 발사한 시간과 상기 레이저 빔 수신부(220)에서 수신한 레이저 빔의 시간을 측정하고, 측정한 시간과 레이저 빔을 속도를 이용하여 거리를 측정하는 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 신호 증폭모듈(260)은
상기 전원부(270)에서 인가되는 전원을 제어하여, 상기 레이저 빔 송신부(210)와 상기 레이저 빔 수신부(220)에서 각각 송·수신하는 레이저 빔 신호의 강도를 조절하는 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 중앙 제어부(230)는
메모리부(280)에 저장된 인터페이스 호환성을 위한 셀프진단 프로세서 프로그램을 구동하여 호환이 되는 통신프로토콜을 선택하여 거리 측정정보를 송출하는 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 전동열차(100)가 지상구간을 운행하는 경우 지상구간의 위치와 거리를 파악하여 상기 전동열차(100)의 선로진입을 파악하는 GPS 모듈(150);을 더 포함하는 도시철도 승강장 안전문(PSD)용 레이저 거리측정센서 시스템.