KR101871760B1 - 철도 차량의 방송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음성신호화 데이터 신호를 각각 별개의 모듈에서 처리하여 전송의 안정성을 도모할 수 있으며, 각각의 객차가 메시 네트워크로 연결되어 비상상황 발생시에도 통신이 계속적으로 이루어질 수 있도록 구현된 철도 차량의 방송 시스템에 관한 것이다. 복수의 객차가 일렬로 연결되어 이루어진 철도 차량에 방송을 하는 시스템에 있어서, 본 발명의 일예와 관련된 철도 차량의 방송 시스템은, 상기 복수의 객차에 각각 설치되고, 메시 네트워크(Mesh Network)를 이루며 상호 통신적으로 연결되는 복수의 통신모듈; 상기 복수의 객차에 각각 설치되는 복수의 제어모듈; 및 관제실에 설치되고, 상기 메시 네트워크에 접속 가능하여 상기 철도 차량을 관리하기 위한 제어신호를 송신하며, 상기 철도 차량의 상태와 관련된 상태신호를 수신하는 중앙서버;를 포함하되, 상기 제어신호가 상기 복수의 통신모듈 중 적어도 하나에 수신되는 경우, 상기 수신된 제어신호는 상기 메시 네트워크를 통하여 상기 복수의 객차 중 전단 및 후단에 배치된 운전차에 전달되고, 상기 복수의 제어모듈에서 각각 생성된 상기 복수의 객차 각각의 상태와 관련된 상태정보는 상기 메시 네트워크를 통하여 상기 운전차에 전달되고, 상기 운전차는 상기 전달받은 복수의 상태정보에 기반하여 상기 상태신호를 생성하며, 상기 운전차의 통신모듈은 상기 생성된 상태신호를 상기 중앙서버에 전송할 수 있다.

Description

철도 차량의 방송 시스템{BROADCASTING SYSTEM FOR RAILWAY VEHICLE }

본 발명은 음성 및 정보처리 분리형 철도 차량의 방송 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음성신호화 데이터 신호를 각각 별개의 모듈에서 처리하여 전송의 안정성을 도모할 수 있으며, 각각의 객차가 메시 네트워크로 연결되어 비상상황 발생시에도 통신이 계속적으로 이루어질 수 있도록 구현된 철도 차량의 방송 시스템에 관한 것이다.

도시철도시스템은 차량과 시설(선로, 전력, 통신, 신호 등)이 시스템화 되어 운영되는 인프라로서, 기술적으로는 전기, 전자, 기계, 건축, 토목, 컴퓨터, 정보 통신공학 등의 다양한 기술이 혼합된 종합시스템이다. 이러한 도시철도시스템을 효율적으로 운영하기 위해, 관제시스템을 통하여 열차의 운행상황을 집중적으로 제어, 감시 및 통제한다.

국내의 신호시스템 운영 현황은 대부분 국외 시스템을 도입하여 설치 및 운영함으로써 각각의 노선에 따라 모두 상이하게 기술적 특성이 주어지며, 운영 및 유지보수 측면에서 각각의 노선별로 기술적인 호환 및 교류가 불가능한 상태이다. 하지만 대부분의 관제시스템은 순수 국내 기술로 구축되어 운영되고 있다.

현재 대부분의 도시철도나 경량전철에서 운영하고 있는 관제시스템은 크게 신호(운영, 운전)관제, 통신관제, 전력관제 그리고 설비관제로 구분하여 분야별 관제실을 운영하거나, 또는 모든 관제를 하나로 통합한 통합관제실을 운영하고 있다. 최근 관제시스템의 구성은 운영, 효율성, 유지·보수 및 비용을 고려하여 통합관제실로 구축하는 추세에 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1128443호 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0036483호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 음성신호화 데이터 신호를 각각 별개의 모듈에서 처리하여 전송의 안정성을 도모할 수 있으며, 각각의 객차가 메시 네트워크로 연결되어 비상상황 발생시에도 통신이 계속적으로 이루어질 수 있도록 구현된 철도 차량의 방송 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 900㎒ 대역의 라이선스 프리 무선통신으로 구현되며, 단일경로 방식이 아닌 다중경로ㅎ 자동구성 무선통신망을 적용함으로써 다양한 응용과 데이터 전송의 효율성을 제고시킬 수 있는 철도 차량의 방송 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

복수의 객차가 일렬로 연결되어 이루어진 철도 차량에 방송을 하는 시스템에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 철도 차량의 방송 시스템은, 상기 복수의 객차에 각각 설치되고, 메시 네트워크(Mesh Network)를 이루며 상호 통신적으로 연결되는 복수의 통신모듈; 상기 복수의 객차에 각각 설치되는 복수의 제어모듈; 및 관제실에 설치되고, 상기 메시 네트워크에 접속 가능하여 상기 철도 차량을 관리하기 위한 제어신호를 송신하며, 상기 철도 차량의 상태와 관련된 상태신호를 수신하는 중앙서버;를 포함하되, 상기 제어신호가 상기 복수의 통신모듈 중 적어도 하나에 수신되는 경우, 상기 수신된 제어신호는 상기 메시 네트워크를 통하여 상기 복수의 객차 중 전단 및 후단에 배치된 운전차에 전달되고, 상기 복수의 제어모듈에서 각각 생성된 상기 복수의 객차 각각의 상태와 관련된 상태정보는 상기 메시 네트워크를 통하여 상기 운전차에 전달되고, 상기 운전차는 상기 전달받은 복수의 상태정보에 기반하여 상기 상태신호를 생성하며, 상기 운전차의 통신모듈은 상기 생성된 상태신호를 상기 중앙서버에 전송할 수 있다.

또한, 제 1항에 있어서, 상기 복수의 객차 중 하나인 제 1 객차에 설치된 제 1 통신모듈이 상기 제 1 객차와 연결된 제 2 객차의 제 2 통신모듈에 소정의 제 1 신호를 송신하고, 상기 제 2 통신모듈이 상기 제 1 신호를 수신한 경우, 상기 제 2 통신모듈은 상기 제 1 신호의 수신에 대응하여 상기 제 1 통신모듈로 응답신호를 전송하며, 상기 제 1 통신모듈이 상기 제 2 통신모듈로 상기 제 1 신호를 전송한 후 기 설정된 임계시간 내에 상기 응답신호를 전송받지 못한 경우, 상기 제 1 통신모듈은 상기 제 1 신호를 상기 제 2 객차와 연결된 제 3 객차의 제 3 통신모듈로 전송할 수 있다.

또한, 상기 운전차에 설치된 통신모듈은 상기 메시 네트워크를 통하여 방송신호를 상기 복수의 통신모듈에 전송하고, 상기 복수의 통신모듈 각각은, 제 1 대역폭을 이용하여 상기 방송신호 중 음성신호를 처리하는 음성처리모듈; 및 상기 음성처리모듈과 이격되어 설치되고, 상기 제 1 대역폭과 상이한 주파수 범위의 제 2 대역폭을 이용하여 상기 방송신호 중 데이터 신호를 처리하는 정보처리모듈;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 대역폭은 905㎒ 내지 912㎒의 범위이고, 상기 제 2 대역폭은 917㎒ 내지 923㎒의 범위이다.

또한, 상기 복수의 객차에 각각 설치된 복수의 출력부;를 더 포함하고, 상기 복수의 출력부 각각은, 상기 음성처리모듈에서 처리된 상기 음성신호를 출력하는 음성출력부; 및 외부로 빛을 조사하는 조명부;를 더 포함하며, 상기 복수의 제어모듈 각각은 상기 정보처리모듈에서 처리된 상기 데이터 신호로부터 조명제어신호를 추출하고, 상기 추출된 조명제어신호를 기초로 하여 상기 조명부의 출력을 제어할 수 있다.

또한, 상기 철도 차량은 복수로서 전차선으로부터 전력을 공급받아 운행되고, 상기 중앙서버는, 상기 복수의 철도 차량의 운행을 관리하기 위하여 상기 복수의 철도 차량에 대한 운행 스케줄 정보를 저장하고, 상기 복수의 철도 차량 중 역에 정차한 철도 차량의 출발 여부를 제어하기 위한 진로설정 정보를 생성하는 운행관리서버; 및 상기 운행관리서버에서 생성된 상기 진로설정 정보를 전달받고, 상기 진로설정 정보에 대응하여 상기 전차선을 구성하는 복수의 급전구간에 대한 전력의 급전 또는 단전을 제어하는 SCADA 시스템;을 더 포함하며, 상기 복수의 철도 차량 각각은 상기 운행관리서버에 저장된 상기 운행 스케줄 정보에 따라 선로를 운행하고, 상기 SCADA 시스템은 상기 복수의 급전구간에 대한 전력의 급단전 제어에 따른 상기 전차선의 급단전 상태 정보를 생성하고, 상기 급단전 상태 정보를 상기 운행관리서버로 전송하며, 상기 운행관리서버는 상기 SCADA 시스템으로부터 전송받은 상기 급단전 상태 정보를 이용하여 상기 선로를 구성하는 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량의 대수를 파악할 수 있다.

또한, 상기 운행관리서버는, 상기 파악된 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량의 대수에 관한 정보를 포함하는 열차운행 정보에 기반하여 상기 진로설정 정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 중앙서버는, 상기 운행관리서버에 의하여 파악된 상기 열차운행 정보를 전달받고, 상기 관제실에 설치되어 상기 열차운행 정보에 포함된 상기 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량의 대수에 관한 정보를 관제사에게 제공하는 운행관리 콘솔;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 선로구간 중 임의로 선택된 하나인 제 1 선로구간과 관련된 제 1 조건이 만족되지 않는다고 파악되는 경우, 상기 운행관리서버는 상기 역에 정차한 철도 차량의 출발을 지연시키기 위한 진로설정 정보를 생성하고, 상기 제 1 조건은 상기 제 1 선로구간을 운행하는 철도 차량의 대수가 기 설정된 제 1 수량 이하인 조건이다.

또한, 상기 제 1 조건이 만족되지 않는다고 파악되는 경우, 상기 SCADA 시스템은 상기 운행관리서버에 의하여 생성된 진로설정 정보에 대응하여 상기 복수의 급전구간 중 상기 역에 정차한 철도 차량에 해당되는 급전구간에 대한 전력이 단전되도록 제어하고, 상기 운행관리 콘솔은 상기 역에 정차한 철도 차량의 출발 지연을 상기 관제사에게 인지시키기 위한 경보를 출력할 수 있다.

또한, 상기 운행관리서버에 저장된 상기 복수의 열차에 대한 운행 스케줄 정보를 전달받아 관리하는 스케줄 관리 서버;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 조건이 만족되지 않는다고 파악되는 경우, 상기 스케줄 관리 서버는 상기 제 1 선로구간에 후속 열차가 진입하지 못하도록 상기 복수의 열차에 대한 운행 스케줄 정보 중 적어도 일부를 변경하고, 상기 변경된 운행 스케줄 정보를 상기 운행관리서버에 전달할 수 있다.

또한, 상기 운행관리서버가 상기 변경된 운행 스케줄 정보를 전달받은 경우, 상기 운행관리서버는 상기 변경된 운행 스케줄 정보에 따라 상기 복수의 열차의 운행을 관리할 수 있다.

또한, 상기 제 1 조건이 만족된다고 파악되는 경우, 상기 운행관리서버는 상기 역에 정차한 열차의 출발을 진행시키기 위한 진로설정 정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제 1 조건이 만족된다고 파악되는 경우, 상기 SCADA 시스템은 상기 운행관리서버에 의하여 생성된 진로설정 정보에 대응하여 상기 복수의 급전구간 중 상기 역에 정차한 열차에 해당되는 급전구간에 대한 전력이 급전되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 급단전 상태 정보에는 상기 복수의 급전구간 각각에 대하여 감지된 전류량의 데이터가 포함되고, 상기 운행관리서버는, 상기 감지된 전류량의 데이터와 기 설정된 기준 전류량을 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 선로구간 각각을 운행하는 열차의 대수를 파악할 수 있다.

본 발명은 음성신호화 데이터 신호를 각각 별개의 모듈에서 처리하여 전송의 안정성을 도모할 수 있으며, 각각의 객차가 메시 네트워크로 연결되어 비상상황 발생시에도 통신이 계속적으로 이루어질 수 있도록 구현된 철도 차량의 방송 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 900㎒ 대역의 라이선스 프리 무선통신으로 구현되며, 단일경로 방식이 아닌 다중경로ㅎ 자동구성 무선통신망을 적용함으로써 다양한 응용과 데이터 전송의 효율성을 제고시킬 수 있는 철도 차량의 방송 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 철도 차량의 일반적인 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 철도 차량의 방송 시스템의 블록 구성도의 일예를 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 철도 차량에 적용될 수 있는 조명부의 일예를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 철도 차량에 적용될 수 있는 LED 모듈의 조명부의 다른 일예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 전방위 듀얼 카메라의 일 실시예를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 전차선 급전구간별 열차 대수를 고려한 열차운행관리의 일예를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 전차선 급전구간별 열차 대수를 고려한 열차운행 관리방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 전차선 급전구간별 열차 대수를 고려한 열차운행관리가 적용되는 일 실시예를 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명이 제안하고자 하는 철도 차량의 방송 시스템의 구성과 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 철도 차량의 일반적인 구성을 개략적으로 나타내고, 도 2는 본 발명의 철도 차량의 방송 시스템의 블록 구성도의 일예를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 적용되는 철도 차량(100)은 복수의 객차(1)가 일렬로 연결되어 이루어진다. 복수의 객차(1) 중 가장 앞쪽에 있는 객차와 가장 뒷쪽에 있는 객차는 철도 차량(100)의 운전을 관리하는 운전차(2)이다. 상기 운전차(2)는 제어신호에 따라 철도 차량(100)의 운행을 결정하며, 객차(1)에 송출될 방송신호를 송신한다.

도 2를 참조하면, 철도 차량 방송 시스템은 철도 차량(100)과 중앙서버(26) 등을 포함할 수 있다. 철도 차량(100)은 통신모듈(10), 제어모듈(16), 출력모듈(18) 등을 포함할 수 있으며, 중앙서버(26)는 통신부(28), 프로세싱부(30), 운행관리 서버(32), SCADA 시스템(34), 운행 관리 콘솔(36), 스케줄 관리 서버(38) 등을 포함할 수 있다.

여기서, 철도 차량(100)은 복수의 객차(1)로 구성되며, 복수의 객차(1) 각각은 통신모듈(10), 제어모듈(16), 출력모듈(18)을 포함한다. 즉, 통신모듈(10), 제어모듈(16), 출력모듈(18)은 객차(1)마다 상호 물리적으로 독립적으로 설치되며, 복수의 통신모듈(10)은 메시 네트워크에 의하여 상호 통신적으로 연결된다.

단, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 철도 차량 방송 시스템이 구현될 수도 있다. 또한, 도 2에 도시된 구성요소는 상호 의존적으로 연결되어 있으며, 각 구성요소가 도 2에 도시된 것과 달리 별도로 또는 통합하여 구현되는 것이 가능하다.

통신모듈(10)은 철도 차량(100)과 무선 통신 시스템 사이 또는 철도 차량(100)과 단말기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신모듈(10)는 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신하는 방송 수신 모듈, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신하는 이동통신 모듈, 무선 인터넷 접속을 위한 무선 인터넷 모듈, 와이파이, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등의 근거리 통신을 수행하는 근거리 통신 모듈 및 위치를 획득하기 위한 모듈로서 GPS(Global Position System) 모듈과 같은 위치정보 모듈 등을 포함할 수 있다.

GPS 모듈은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈(1115)은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.

특히, 복수의 통신모듈(10)은 메시 네트워크(Mesh Network)를 이루며 상호 통신적으로 연결되도록 구성된다. 복수의 통신모듈(10)은 Full Mesh로 구성되므로 장애가 발생하는 경우 대체경로를 구성하여 무중단 전송을 가능하게 한다.

복수의 통신모듈(10) 중 인접한 제 1 노드와 제 2 노드 사이의 채널에 통신이 이루어진 경우, 즉, 제 1 노드가 제 1 신호를 전송하여 제 2 노드가 상기 제 1 신호를 전송받는 경우, 제 2 노드는 제 1 신호를 전송받고 나서 기 설정된 임계시간 내에 제 1 노드로 응답신호를 전송한다. 제 1 노드는 응답신호를 받음으로써 제 1 신호가 정상적으로 전송된 것을 확인할 수 있다.

만약, 제 2 노드에 장애가 발생하는 경우 제 1 노드는 임계시간 내에 아무런 응답신호를 전송받지 못한다. 이 경우, 제 1 노드는 제 2 노드에 장애가 발생한 것을 알게 되고, 제 2 노드와 인접한 위치에 배치된 제 3 노드에 제 1 신호를 전송함으로써 대체경로를 구성할 수 있다.

상기 통신모듈(10)은 음성처리모듈(12)과 정보처리모듈(14)로 구성된다. 음성처리모듈(12)과 정보처리모듈(14)은 서로 이격되어 설치된다. 음성처리모듈(12)은 방송신호 중 905㎒ 내지 912㎒의 대역폭의 음성신호를 처리하며, 정보처리모듈(14)은 방송신호 중 917㎒ 내지 923㎒의 대역폭의 데이터 신호를 처리한다.

또한, 복수의 통신모듈(10) 중 일부가 중앙서버(26)에서 전송된 제어신호를 수신하는 경우, 수신된 제어신호는 메시 네트워크를 통하여 운전차(2)로 전달된다. 운전차(2)는 수신된 제어신호에 따라 철도 차량(100)의 운행을 결정한다.

한편, 제어모듈(16)은 철도 차량(100)의 각각의 객차(1)에 설치되며, 통상적으로 철도 차량(100)의 객차(1) 시설의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어모듈(16)은 객차(1)의 상태와 관련된 상태정보를 생성하며, 음성처리모듈(12)과 정보처리모듈(14)의 신호처리 과정을 관리한다. 또한, 제어모듈(16)은 제어신호나 방송신호에 따라 음성출력부(20), 디스플레이부, 조명부(24)의 출력을 조절한다. 또한, 제어모듈(16)은 정보처리모듈(14)에서 처리된 데이터 신호로부터 조명제어신호를 추출한다.

제어모듈(16)은 해당 객차(1)의 상태와 관련된 상태정보를 생성하며, 상태정보는 메시 네트워크를 통하여 운전차(2)에 전달된다. 상태정보는, 예를 들어, 객차(1)의 출입문 개폐상태, 객차(1) 내부의 혼잡도, 객차(1)의 온도와 습도 정보 객차(1)에 설치된 조명의 정상작동 여부나 조도 등을 들 수 있다. 운전차(2)는 전달받은 복수의 상태정보에 기반하여 상태신호를 생성하며, 운전차(2)의 통신모듈(10)은 이렇게 생성된 상태신호를 중앙서버(26)에 전송한다.

출력모듈(18)은 시각, 청각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 음성출력부(20), 디스플레이부, 조명부(24) 등이 포함된다.

음성출력부(20)는 통신모듈(10)로부터 수신되거나 메모리에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음성출력부(20)는 철도 차량(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 출입문의 개폐, 철도 차량의 출발이나 정지 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음성출력부(20)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

디스플레이부는 스마트 철도 차량(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 철도 차량(100)이 출발하거나 정차하는 경우, 또는 비상상황이 발생되는 경우, 그와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다. 디스플레이부는 메모리에 저장된 자세 정보를 표시하기도 한다.

본 발명에 따른 디스플레이부는 2D 및 3D 표시 모드를 지원한다. 즉, 본 발명에 따른 디스플레이부는 일반적인 디스플레이 장치에 스위치 액정을 조합하는 구성을 가질 수 있다. 그리고, 스위치 액정을 이용하여 광학 시차 장벽을 작동시켜 광의 진행 방향을 제어하여 좌우의 눈에 각기 다른 광이 도달하도록 분리할 수 있다. 때문에 우안용 영상과 좌안용 영상이 조합된 영상이 디스플레이 장치에 표시되는 경우 사용자의 입장에서는 각각의 눈에 대응한 화상이 보여 마치 입체로 표시된 것처럼 느끼게 된다.

상기와 같은 디스플레이부는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

조명부(24)는 외부로 빛을 조사하는 모듈로서, 제어모듈(16)의 제어에 따라 조사되는 빛의 색상이나 세기, 점등이나 소등 상태, 점멸간격 등이 조절된다. 즉, 조명부(24)는 제어모듈(16)에서 추출된 조명제어신호에 따라 그 출력이 제어된다.

이와 관련하여, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 철도 차량에 적용될 수 있는 조명부의 일예를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b는 레이저 다이오드를 이용한 조명부(24)를 이용한 구성이다.

레이저 다이오드는 유도방출에 의한 빛을 증폭하는 소자이다. 이러한 레이저 다이오드에서 출력되는 광은 단색성이 뛰어나고, 위상이 고르며, 진행시 퍼지지 않고 직진하는 집광성이 우수한 특성으로 LED보다 높은 출력을 갖는다. 레이저 다이오드는 각종 레이저들 중에서도 가장 소형·경량이며 반도체 공정을 통해 저가격으로 대량 생산이 가능한 장점이 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 광모듈(50)은 조명등 몸체(20)에 형성된 체결구(미도시)에 체결되며, 광모듈(50)은 복수로 구비된다. 광모듈(50)의 프레임(53)을 상기 체결구에 착탈할 수 있다. 필요에 따라 광모듈(50)을 추가하거나 제거하는 것이 가능하며, 광모듈(50)의 수량에 따라 출력이 조절된다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 레이저 다이오드를 이용한 발광소자의 광모듈(50)은 복수의 레이저 다이오드와 집속렌즈(51), 형광체(52) 등으로 구성될 수 있다.

레이저 다이오드는 형광체(52)를 여기시키기 위하여 475㎚ 내외의 파장범위(예를 들어, 400㎚ 내지 550㎚ 사이)를 갖는 청색광을 발생시킨다. 복수의 레이저 다이오드에서 발생되는 복수의 빛은 집속렌즈(51)에서 집속되며, 집속렌즈(51)에서 집속된 빛은 형광체(52)에 입사된다.

형광체(52)는 입사된 빛에 의하여 발광(發光)하며 빛을 방출하고, 이렇게 형광체(52)에서 방출된 빛은 백색광에 가까운 파장을 갖게 된다.

광모듈(50)의 프레임(53) 전면은 광모듈(50)의 전방을 향하여 개방되어 있으며, 형광체(52)에서 방출되는 빛은 광모듈(50)의 프레임(53)의 전면을 통하여 광모듈(50)의 전방으로 조사된다.

도 3b를 참조하면, 본 발명의 레이저 다이오드를 이용한 발광소자의 광모듈(50)은 복수의 레이저 다이오드와 집속렌즈(51), 형광체(52), 미러(54)로 구성될 수 있다. 여기서 미러(54)는 레이저 다이오드에서 발생된 빛이 진행하는 경로 상에서 형광체(52)보다 뒤쳐진 위치에 설치된다.

복수의 레이저 다이오드 각각은 청색광을 발생시키며, 복수의 레이저 다이오드에서 발생되는 복수의 빛은 집속렌즈(51)에서 집속된다. 집속렌즈(51)에서 집속된 빛은 형광체(52)에 입사된다. 형광체(52)는 입사된 빛에 의하여 발광하며 백색광에 가까운 빛을 방출한다. 형광체(52)에서 방출된 빛은 미러(54)로 진행하며, 미러(54)에 도달된 빛은 반사되어 광모듈(50)의 프레임(53)의 전면 방향으로 진행한다. 이렇게 미러(54)에서 반사된 빛은 광모듈(50)의 프레임(53)의 개방된 전면을 통하여 전방으로 조사된다.

상기 도 3b의 실시예에서 미러(54)는 제어모듈(16)의 제어에 따라 미세 컨트롤이 가능하다. 즉, 제어모듈(16)는 미러(54)를 조절하여 미러(54)에 의하여 반사되는 빛의 각도를 제어할 수 있으며, 이에 따라 조사되는 빛의 각도가 조절된다. 형광체(52)는 프레임(53)에 고정 설치되어 있기 때문에, 이렇게 미러(54)를 이용한 구조에 의하면, 바디를 조절하지 않아도 조사되는 빛의 각도를 조절할 수 있으며 모터의 전력소모를 줄일 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 철도 차량에 적용될 수 있는 LED 모듈의 조명부의 다른 일예를 나타내는 단면도이다. 도 4a 내지 도 4c는 LED 모듈을 이용한 조명부(24)를 이용한 구성이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조명부(24)에 적용될 수 있는 LED 모듈의 발광소자는 양전극(43) 및 음전극(44)과의 연결을 위해 제 1 와이어(41) 및 제 2 와이어(42)가 형성될 수 있다. LED 모듈 발광소자는 양전극(43) 또는 음전극(44)에 어느 쪽에나 형성될 수 있으며, 양전극(43)과 음전극(44)은 전기적 단락을 방지하기 위해 이격을 두고 형성된다. 양전극(43)과 음전극(44)이 이격되어 형성되는 공간에 플라스틱 사출물이 충진될 수있다.

LED 모듈 발광소자의 수분 또는 공기와의 접촉으로부터 보호하기 위해 LED 커버(46)가 LED 모듈을 덮고 있으며, LED 커버(46) 내부표면에 형광물질을 코팅함으로써 LED 모듈의 발광효율을 높이고, 방출되는 빛의 순도를 높일 수 있는 효과가 있다. 여기서는 LED 커버(46)방식으로 형성되지만, 이외에도 내부에 형광물질을 충진시키는 몰딩방식으로 LED 커버(46)를 대체할 수도 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조명부(24)에 적용될 수 있는 LED 모듈 발광소자의 베이스(45)는 양전극(43) 또는 음전극(44)에 전극홀(44a)이 형성되고, 상기 전극홀(44a)을 통해 플라스틱 수지를 주입하여 형성될 수 있다.

전극홀(44a)은 양전극(43) 또는 음전극(44) 어디에나 형성될 수 있고, 양쪽에 모두 형성될 수도 있다. 전극홀(44a) 내부를 플라스틱 수지로 충진하여 양전극(43)과 음전극(44) 상이 발광소자(34)의 길이방향으로 형성되고, 상부로 노출되어 돌출되도록 제 1 반사부(46a)와 제 2 반사부(46b)를 형성할 수 있다. 제 1 반사부(46a)와 제 2 반사부(46b)는 LED 모듈에서 발광되는 빛을 반사시킴으로써 더욱 광효율을 향상시킬 수 있다. 제 1 반사부(46a)와 제 2 반사부(46b)는 베이스(45)를 충진하는 수지로서 일체로 형성될 수 있다.

제 1 반사부(46a)와 제 2 반사부(46b) 사이의 공간에 비전도성의 형광물질(47)을 충진함으로써 LED 모듈을 보호함과 동시에 발광효과를 증가시킬 수 있다. 여기서 형광물질(47)은 실리콘과 형광체를 조합하여 형성할 수 있으며, 기타 비전도성의 형광물질을 사용할 수 있음은 물론이다. LED 모듈 발광소자는 접착제에 의해 양전극(43) 또는 음전극(44)에 부착될 수 있으며, 부착방식은 이에 한정되지 않으며 기타의 방식으로의 접착도 가능함은 물론이다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조명부(24)에 적용될 수 있는 LED 모듈 발광소자는 제 1 반사부(46a)와 제2 반사부(46b) 사이에 형광물질이 충진되지 않고, 제 1 반사부(46a)의 노출된 상단과 제 2 반사부(46b)의 노출된 상단부를 덮도록 내부에 형광코팅이 형성된 LED 덮개(46c)를 형성하는 것이다. 기타의 설명은 도 4b에 설명한 바와 동일하다.

한편, 본 발명의 조명부(24)의 프레임 상면에는 히트싱크가 형성되어 발광소자에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있다. 히트싱크는 방열특성이 좋은 알루미늄이나 알루미늄합금에 의해 형성될 수 있으며, 방열특성이 있는 금속재질이라면 특별히 한정되지 않는다. 히트싱크는 복수의 리브와 열전달층 등으로 구성된다.

복수의 리브는 조명부(24)의 프레임 하부에 설치된 복수의 발광소자에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있다. 상기 복수의 리브 각각은 프레임의 길이방향으로 이어지는 배열을 이루며 돌출 형성되며, 복수의 리브가 이루는 각각의 배열은 서로 평행하게 형성될 수 있다.

복수의 리브는 표면이 평평하게 형성될 수 있으나, 복수의 리브 각각에는 추가적으로 복수의 돌기가 더 형성될 수도 있다. 상기 복수의 리브에 형성된 복수의 돌기는 공기와의 접촉면적을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 복수의 LED 모듈에서 발생되는 열의 방출을 더욱 신속하게 할 수 있다. 서로 이웃하는 리브에 형성된 복수의 돌기는 서로 엇갈려 돌출되는 것이 바람직하다. 즉, 서로 마주보는 리브에 형성된 복수의 돌기는 교호적으로 배치되며, 이러한 복수의 돌기의 교호적인 배치구조는 일측으로 유입되어 타측으로 유출되는 공기가 리브 사이를 통과하면서 요동치도록 한다. 다시 말해, 유입된 공기가 일측에서 타측으로 신속하게 빠져나가게 되고, 위아래로 흔들리면서 빠져나가는 과정에서 리브의 전후면에 반복적으로 부딪쳐 열을 보다 많이 빼앗게 된다.

열전달층은 복수의 리브의 하측에 배치되어 복수의 발광소자에서 발생되는 열을 복수의 리브로 신속하게 전달할 수 있다. 이러한 열전달층은 중공으로 이루어지거나 열전도율이 기 설정된 수치 이상인 물질로 이루어질 수 있다.

히트싱크는 결정화 핵제와 PLA(Poly Lactic Acid) 소재를 이용하여 제조된 생분해성 복합 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 결정화 핵제는 활성탄의 기공에 나노은을 침투시켜 건조하고, 건조된 활성탄에 에폭시수지를 침투시켜 표면 코팅하며, 코팅된 활성탄을 열경화함으로써 얻어질 수 있다.

구체적으로, 방사율이 우수하고 절연기능을 구비한 생분해성 복합 플라스틱의 제조방법은 활성탄의 기공에 나노은을 침투시키고 건조하는 단계와 건조된 활성탄에 에폭시수지를 침투시키고 표면을 코팅시키는 단계, 코팅된 활성탄을 열경화 시켜 결정화 핵제를 제조하는 단계, 결정화 핵제에 절연전도성 필러(filer)인 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN), 산화마그네슘(MGO), 질화규소(SIN), 탄화규소(SIC) 및 산화알루미늄(AL2O3) 중 어느 하나 이상을 혼합하여 절연성 결정화 핵제를 생성하는 단계, 절연성 결정화 핵제와 식물성 PLA(Poly Lactic Acid) 소재를 컴파운딩하여 생분해성 복합플라스틱을 생성하는 단계, 생분해성 복합 플라스틱을 트윈스크류를 이용하여 압출 후 펠렛화 하는 단계 등 통해서 이루어진다.

히트싱크의 경우 복사 열전도율이 좋고 전자의 이동이 원활한 그라파이트(Graphite), 탄소나노튜브(CNT), 탄소 섬유(carbon fiber) 등이 사용될 수 있지만, 일정함량 이상을 충전제로 사용하면 절연기능보다는 통전이 되어 효율이 떨어지게 된다. 본 발명에서는 친환경적인 생분해성 복합 플라스틱 제조를 위해 식물베이스 PLA 소재를 사용하고 있으며, PLA 소재의 복사열전도를 높이기 위해 활성탄을 사용하게 된다.

활성탄의 경우 기공이 많아 열전도에 방해가 될 수 있지만 반대로 숯에 비해 비표면적이 많아 자연 대류에 면적을 증가시켜 열을 낮추는데 효과가 있다. 숯과 활성탄의 비표면적은 일반 숯이 50㎡/g이고 활성탄은 1,000㎡/g으로 자신의 무게보다 40%이상의 수분흡수력을 가지고 있으며 비중은 0.45이다.

그러나, 활성탄은 단단하지 못하고 내마모성이 약해서 LED 히트싱크 복합플라스틱 소재로 사용시 표면경도가 약화 될 수 있는 문제가 있지만, 본 발명에서는 강도를 높이기 위해 생분해성 소재인 PLA(Poly Lactic Acid)에 생분해성 소재인 PBAT(Polybutylene adipate-co-terephthalate) 소재를 혼합하여 사용하였다. PBAT 소재 이외에 PBS(Polybutylene succinate), PBSA(Polybutylene succinate adipate), PCL(polycaprolactone), PVA(Polyvinyl alcohol) 등 다른 생분해성 소재를 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서는 PLA 소재와 PBAT 소재의 혼합비율을 결정하기 위해 충격 실험을 하였으며, 배율에 따른 충격강도는 PLA 90%와 PBAT 10%를 컴파운딩하여 사용하였을 경우 높게 관찰되었다.

그리고, 본 발명에서는 방사율을 증가시기고 PLA 소재에 결정격자 진동을 상승시키기 위해 활성탄의 입자 크기는 1~5㎛인 것을 사용하였다. 일반적으로 활성탄의 방사율은 0.93(93%)으로 0.3(30%)인 알루미늄보다 높은 것으로 알려져 있다.

또한, 활성탄의 기공에 침투시키는 나노은은 에탄올베이스로 활성탄 비중대비 나노은의 입자 침투율은 400~500ppm으로 하였다. 에탄올베이스의 나노은은 활성탄 기공에 수분을 증발시킬 수 있으며, 본 발명에 적용되는 히트싱크 제조의 첫 단계의 건조과정은 열풍건조(90~110℃)로 40~60분간 건조하게 된다. 활성탄 기공에 나노은을 침투시키면 활성탄 기공에 전자 이동을 유도하여 열전도율을 상승시킬 수 있다. 이때 나노은의 입자 침투율이 400ppm 이하는 전자이동이 약할 수 있고, 500ppm 이상은 전자 이동은 활발하지만, 가격이 비싸져 비경제적일 수 있다. 따라서 본 발명에 서는 나노은의 입자 침투율을 400~500ppm으로 설정하였다. 또한, 열풍건조시간은 나노은이 침투된 활성탄 중량 1000g을 기준으로 하였고, 건조시간 40분 이하는 활성탄 기공에 수분을 충분히 증발시키지 못하여 에폭시 침투 시 접착력을 약화시킬 수 있고, 60분 이상은 접착력은 우수하지만 경제적 측면에서 비효율적이다.

본 발명에 적용되는 히트싱크 제조의 두번째 단계는 건조된 활성탄에 에폭시수지를 침투시키게 되는데, 에폭시수지는 열경화성 수지로 접착력이 우수하고 단단하지 못한 활성탄에 경도를 높이고, 활성탄의 기공속에 침투하여 결정격자 진동을 상승시키는 역할을 하게 된다. 나노은이 침투된 활성탄 무게비 45~50중량%와 에폭시수지 50~55중량% 비율로 혼합한 후 가압리더기로 반응시키게 된다. 이때, 혼합된 나노은이 침투된 활성탄에 에폭시수지를 혼합한 소재의 비중은 0.7~0.8이 되게 한다. 활성탄의 비중은 0.45이며 에폭시수지의 비중은 1.189~1.230이다. 혼합과정에서 에폭시수지의 중량%가 50중량% 미만이면 활성탄의 기공에 에폭시수지가 충분하게 침투되지 않고 활성탄표면에 코팅반응이 약하여 인젝션 몰딩시 활성탄이 깨지는 문제가 발생하게 되며, 에폭시수지의 중량%가 55중량% 이상이면 활성탄 입자가 붙어 덩어리가 될 수 있다.

그리고, 에폭시수지를 침투시킨 활성탄은 가온믹서기에서 온도 100~110℃, 60~100RPM의 속도로 30~40분간 프리 믹서(free mixer)를 수행한 후 150~170℃, 200~250RPM의 속도로 트윈가압리더기에서 경화시키게 된다. 이때 프리 믹서 수행은 활성탄 기공 및 표면에 에폭시 수지를 침투시키고 표면코팅이 진행되는 단계이다.

프리 믹서가 끝나고 코팅된 활성탄을 100중량%로 했을 때, 분산 및 이형제인 스테아린산(Stearic Acid)을 3~5중량% 추가 첨가한 후 가압리더기에서 20~30분 열경화시켜 결정화 핵제를 생성하게 된다. 프리 믹서시 온도를 110℃이상, 40분간 진행하면 표면코팅 및 기공침투가 충분하게 활성화 되지만, 온도와 시간이 높거나 길면 열경화가 가속화 되어 분산 및 이형제인 스테아린산 첨가전에 뭉칠 수 있다.

열경화 과정을 거쳐 생성된 결정화 핵제는 열전도와 복사효과가 있는 소재이다. 히트싱크의 소재로 사용되기 위해서는 절연기능이 있어야 하기 때문에 절연전도성 필러(filer)인 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN), 산화마그네슘(MGO), 질화규소(SIN), 탄화규소(SIC), 산화알루미늄(Al2O3) 중 하나 이상의 소재를 혼합하게 된다.

또한, 혼합된 절연성 결정화 핵제와 식물성 PLA 소재를 컴파운딩 하게 되는데, 이때 절연성 결정화 핵제가 40중량% 이하이면 방사율이 떨어지고 50중량% 이상이면 충격강도가 약해져 제품 생산시 문제가 될 수 있다. 본 발명에서는 이런 문제점을 해결하기 위해 PLA 소재에 생분해성 소재인 PBAT를 혼합하여 물성을 극복하였다. 그리고 PLA 소재 60중량%와 만들어진 절연성 결정화 핵제 40중량%를 혼합하여 사용할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 전방위 듀얼 카메라의 일 실시예를 나타낸다. 본 발명의 철도 차량(100)은 객차(1) 내의 상태를 감지하기 위한 전방위 듀얼 카메라(56)를 이용할 수 있다.

전방위 듀얼 카메라(56)는 어안렌즈(Fisheye Lens)가 장착된 카메라를 사용하여 구현된다. 넓은 화각을 갖는 어안렌즈를 사용하면 전방위 듀얼 카메라(56)를 중심으로 전방위(360˚) 영역의 영상을 촬영할 수 있다.

상기 전방위 듀얼 카메라(56)에는 전방위의 제 1 촬영영상을 촬영하기 위한 제 1 어안렌즈(56a)와 전방위의 제 2 촬영영상을 촬영하기 위한 제 2 어안렌즈(56b)가 장착된다. 상기 제 1 어안렌즈(56a)는 제 1 이미지센서와 연동하여 동작하고, 제 2 어안렌즈(56b)는 제 2 이미지센서와 연동하여 동작하다. 제 1 이미지센서 및 제 2 이미지센서는 제어모듈(16)의 영상처리모듈에 연결되며, 정보처리모듈(14)에서 신호처리가 전송된다. 이렇게 본 발명에 적용되는 전방위 듀얼 카메라(56)는 렌즈 및 이미지센서는 두 개씩 장착되나 영상처리부는 하나가 장착된다.

영상처리모듈에서는 제 1 이미지센서 및 상기 제 2 이미지센서에서 전송된 신호를 처리한다. 영상처리부는 제 1 이미지센서에서 전송된 신호를 이용하여 전방위의 제 1 촬영영상을 생성하고, 제 2 이미지센서에서 전송된 신호를 이용하여 전방위의 제 2 촬영영상을 생성한다.

전방위 듀얼 카메라에 의하여 촬영된 촬영영상은 원거리 및 근거리에 따른 거리 비율을 조정함으로써 각 영역의 왜곡이 제거된 영상으로 변환될 수 있다. 이러한 왜곡된 영상정보의 보정방법으로 보정계수의 적용을 통한 포워드 맵핑(forward mapping)과 이에 부수되는 보간법(interpolation)이 활용될 수 있으며, 미리 보정된 영상을 가정하고 이 영상의 점들이 왜곡 영상의 어느 점과 매칭이 되는지 찾는 방법인 인버스 맵핑(inverse mapping)이 사용될 수도 있다.

한편, 본 발명의 철도 차량 방송 시스템의 중앙서버(26)는 통신부(28), 프로세싱부(30), 운행관리서버(32), SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템(34), 운행관리 콘솔(36), 스케줄 관리 서버(38) 등으로 구성될 수 있다.

통신부(28)는 중앙서버(26)가 철도 차량(100)이나 외부의 무선 모바일 단말기와 무선통신을 가능하게 한다. 또한, 통신부(28)는 관제사가 소지하는 무선 모바일 단말기와 통신 가능하게 연결될 수 있다.

상기 무선통신은 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 등이 이용될 수 있다.

프로세싱부(30)는 중앙서버(26)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세싱부(30)는 철도 차량을 관리하기 위한 제어신호를 생성하며, 철도 차량의 상태와 관련된 상태신호를 분석한다.

나아가, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 전차선 급전구간별 열차 대수를 고려한 열차운행관리의 일예를 나타낸다.

본 발명의 철도 차량의 방송 시스템에서 철도 차량(100)은 선로변에 부설된 전차선으로부터 전력을 공급받아 선로를 운행하며, 운행관리서버(32)는 철도 선로를 운행하는 철도 차량(100)을 관리한다. 운행관리서버(32)에는 복수의 철도 차량(100)에 대한 운행 스케줄 정보가 저장되어 있으며, 복수의 철도 차량(100)는 운행관리서버(32)에 저장된 운행 스케줄 정보에 따라 선로를 운행한다. 운행관리서버(32)가 관리하는 상기 운행 스케줄 정보는 평일, 주말, 공휴일, 특정일 등의 다양한 종류의 일(日)에 따른 유동인구를 고려한 복수의 철도 차량(100)의 스케줄로 이루어져 있다. 운행관리서버(32)는 운행 스케줄 정보 중 당일의 스케줄을 이용하여 전체 철도 차량(100)의 운행을 제어한다.

운행관리서버(32)는 운행 스케줄 정보에 따라 역에 정차한 철도 차량(100)의 출발을 제어하거나 진행 중인 철도 차량(100)의 속도를 제어할 수 있다. 역에 정차한 철도 차량(100)이 출발하기 위해서는 진로가 설정되어야 하며, 진로가 설정되지 않은 상태에서는 출발할 수 없다. 이렇게 운행관리서버(32)는 정차한 철도 차량(100)의 출발 여부를 제어하기 위하여 진로설정 정보를 생성하며, 운행관리서버(32)에서 생성된 진로설정 정보는 인터페이스 장치(4)를 통하여 SCADA 시스템(34)으로 전달될 수 있다.

SCADA 시스템(34)은 전차선을 구성하는 복수의 급전구간에 대한 전력의 급전 또는 단전을 제어한다. 정상적인 상태에서 철도 차량(100)이 선로를 따라 운행하기 위해서는 해당 급전구간에 전원이 공급되어야 하는데, SCADA 시스템(34)은 운행관리서버(32)에 의하여 생성된 진로설정 정보를 수신하여 해당 급전구간에 대한 전력의 급단전 여부를 제어한다.

SCADA 시스템(34)은 전차선의 급전구간에 전력이 공급되었는지 여부를 알려주기 위하여 운행관리서버(32)로 모든 급전구간에 대한 급단전 상태 정보를 주기적으로 전송한다. 상기 급단전 상태 정보에는 복수의 급전구간 각각에 대하여 감지된 전류량의 데이터가 포함되어 있다. 운행관리서버(32)는 SCADA 시스템(34)으로부터 전송받은 급단전 상태 정보를 이용하여 선로를 구성하는 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량(100)의 대수를 파악할 수 있다. 운행관리서버(32)는 급단전 상태 정보에 포함된 감지된 전류량의 데이터와 기 설정된 기준 전류량을 비교함으로써 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량(100)의 대수를 파악할 수 있으며, 이렇게 생성된 열차운행 정보에 기반하여 열차의 출발 제어를 위한 진로설정 정보를 생성한다.

스케줄 관리 서버(38)는 운행관리서버(36)에 저장된 당일 운행 스케줄 정보를 전달받아 관리한다. 운행 중인 철도 차량(100)의 일부에 지연이 발생되어 후속열차가 원래의 운행 스케줄 정보에 따라 운행되기 어려운 경우, 스케줄 관리 서버(36)는 변경된 운행 스케줄 정보를 생성하여 운행관리서버(32)에 전달하며, 운행관리서버(32)는 변경된 운행 스케줄 정보를 기초로 복수의 철도 차량(100)에 대한 운행을 제어한다.

운행관리 콘솔(36)은 관제실에 설치되어 관제사에 의하여 관리된다. 운행관리 콘솔(36)은 운행관리서버(32)로부터 열차운행 정보를 전달받으며, 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량(100)의 대수에 관한 정보를 관제사에게 제공할 수 있다.

운행관리 콘솔(36)은 디스플레이 패널을 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 패널은 운행관리 콘솔(36)에서 처리되는 정보를 디스플레이할 수 있다. 운행관리 콘솔(36)의 관제사은 상기 디스플레이 패널에 표시되는 정보를 육안으로 확인할 수 있다.

또한, 운행관리 콘솔(36)은 이벤트 관리 서버(미도시), 정보 저장부(미도시) 및 분석부(미도시) 등이 더 포함되도록 구현될 수 있다.

현장 신호설비는 철도 시설물의 상태를 감지하고, 상기 감지된 상태에 관한 정보를 포함하는 감지신호를 생성할 수 있다. 여기서, 철도 시설물은 복수의 철도 차량(100) 및 상기 복수의 철도 차량(100)의 운행에 요구되는 선로변 시설을 포함할 수 있다. 선로변 시설은 철도 차량(100)의 운행에 기여되기 위하여 설치되는 일체의 설비로서, 신호기, 선로전환기 등을 들 수 있다.

운행관리 콘솔(36)의 이벤트 관리 서버는 상기 현장 신호설비로부터 전송받은 감지신호를 이용하여 철도 시설물에 기 설정된 이례적인 상황이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 이례적인 상황은 철도 시설물에 발생되는 사고나 장애를 의미한다. 정보 저장부는 철도 시설물에서 발생된 이례적인 상황에 대한 정보를 저장할 수 있으며, 철도 시설물의 상태에 관한 정보를 저장할 수 있다. 분석부는 정보 저장부에 저장된 정보의 분석할 수 있으며, 소정의 통계자료를 생성할 수 있다.

구체적으로, 현장 신호설비가 철도 차량(100) 및 선로변 시설 등의 철도 시설물의 상태를 감지하며, 상기 감지된 상태에 관한 정보를 포함하는 감지신호를 생성한다. 상기 감지신호는 운행관리 콘솔(36)로 전송된다. 운행관리 콘솔(36)의 이벤트 관리 서버는 전송받은 감지신호를 이용하여 철도 시설물에 기 설정된 이례적인 상황이 발생되는지 여부를 판단한다.

이벤트 관리 서버가 복수의 철도 차량(100) 및 선로변 시설 중 적어도 하나인 제 1 객체에 이례적인 상황이 발생되었다고 판단한 경우, 상기 제 1 객체에 발생된 이례적인 상황에 대응하는 알림신호가 생성되며, 상기 알림신호는 통신부(28)를 통하여 제 1 객체에 대한 제 1 관리원이 소지한 제 1 무선 모바일 단말기로 전송된다.

이례적인 상황이 복수로 발생된 경우, 이벤트 관리 서버는 복수의 이례적인 상황에 대하여 우선순위를 선정하고, 이를 알림신호에 포함시킬 수 있다. 이례적인 상황이 철도 차량(100)의 운행에 미치는 영향을 고려하여 상기 우선순위를 선정하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 우선순위의 선정 시, 철도 차량(100)의 운행에 대한 정량적인 요소를 고려하는 것이 가능하다. 즉, 제 1 이례적 상황에 의하여 운행에 영향을 받는 철도 차량(100)의 대수가 제 2 이례적 상황에 의하여 운행에 영향을 받는 철도 차량(100)의 대수보다 많은 경우, 이벤트 관리 서버는 제 1 이례적 상황의 우선순위를 제 2 이례적 상황의 우선순위보다 높게 선정할 수 있다.

만약, 제 1 이례적 상황에 의하여 운행에 영향을 받는 철도 차량(100)의 대수와 제 2 이례적 상황에 의하여 운행에 영향을 받는 철도 차량(100)의 대수가 같은 경우에는, 이벤트 관리 서버는 제 1 이례적 상황에 의하여 유발되는 지연시간과 제 2 이례적 상황에 의하여 유발되는 지연시간을 계산하고, 제 1 이례적 상황 및 제 2 이례적 상황 중 긴 지연시간을 유발시키는 것에 높은 우선순위를 선정하도록 구성하는 것이 가능하다. 여기서, 지연시간은 이례적인 상황의 발생에서부터 처리가 종료되는 데 걸리는 시간을 의미한다.

제 1 무선 모바일 단발기는 상기 전송받은 알림신호에 따라 상기 제 1 관리원에게 상기 제 1 객체에 발생된 이례적인 상황을 인지시키게 된다. 예를 들어, 제 1 무선 모바일 단발기는 음향 출력 모듈을 이용하여 소정의 음향을 출력시킬 수 있고, 햅틱 모듈을 이용하여 일정한 패턴의 진동을 출력시킬 수 있다. 또한, 제 1 무선 모바일 단발기는 디스플레이부에 현장 신호설비에 의하여 감지된 제 1 객체의 상태에 관한 정보를 디스플레이하는 것도 가능하다.

이벤트 관리 서버가 복수의 이례적인 상황에 대하여 우선순위를 선정한 경우에는, 선정된 우선순위 정보가 제 1 관리원에게 제공될 수 있다. 이에 따라, 제 1 관리원은 발생된 복수의 이례적인 상황 중 어떤 것을 먼저 처리하여야 하는지에 대한 판단의 기준을 용이하게 찾을 수 있다.

제 1 관리원이 제 1 객체에 발생된 이례적인 상황의 처리를 종료한 경우, 제 1 무선 모바일 단발기를 이용하여 보고신호를 운행 관리 콘솔(36)로 전송할 수 있다. 여기서, 보고신호에는 제 1 관리원에 의하여 촬영된 영상정보 등과 같은 제 1 객체의 상태에 관한 정보가 포함된다.

보고신호에 포함된 상기 제 1 객체의 상태에 관한 정보는 운행 관리 콘솔(36)에 설치된 디스플레이 패널을 통하여 디스플레이될 수 있다. 이러한 과정을 통하여 관제실에 근무하는 관제원은 이례적인 상황의 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있다.

운행 관리 콘솔(36)의 정보 저장부에는 철도 시설물에 발생된 이례적인 상황에 대한 구체적인 데이터가 저장된다. 정보 저장부에 저장되는 정보로는, 이례적인 상황의 종류와 발생 시간, 발생 원인, 이례적인 상황에 의하여 영향을 받은 철도 차량(100)의 대수, 이례적인 상황에 의해 유발된 지연시간, 이례적인 상황이 발생된 철도 시설물의 상태 등을 들 수 있다.

상기 정보 저장부에 저장된 이례적인 상황에 대한 정보는 관제원이나 관리원이 직접 확인하는 것도 가능하다. 나아가, 철도 차량(100)에 탑승한 이용객은 물론, 승강장에서 대기하는 이용객들도 본인이 소지한 단말기를 통하여 정보 저장부에 저장된 정보를 확인할 수 있다.

분석부는 일정 기간 내에 발생된 이례적인 상황에 대한 정보의 통계자료를 생성할 수 있다. 예를 들어, 분석부는 가장 빈번하게 발생되는 이례적인 상황을 제시하거나 주기적으로 발생되는 이례적인 상황을 제시함으로써 이에 대한 대비를 유도할 수 있다.

이러한 통계자료는 운행 관리 콘솔(36)이나 무선 모바일 단말기에 제공되어 관제원이나 관리원이 인식하도록 할 수 있다. 분석부에 의하여 생성된 이례적인 상황에 대한 통계자료는 철도 이용객에게 제공될 수도 있다. 상기 통계자료는 빈번한 장애나 사고에 대한 대책 수립에 유용하게 활용할 수 있으며, 안전한 운행에 대한 교육이나 홍보 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 전차선 급전구간별 열차 대수를 고려한 열차운행 관리방법을 나타내는 순서도이다.

도 7a를 참조하면, 운행관리서버(32)는 복수의 철도 차량(100) 중 역에 정차한 철도 차량의 출발 여부를 제어하기 위한 진로설정 정보를 생성한다(S10). 상기 S10 단계에서 생성된 진로설정 정보는 인터페이스 장치(4)를 경유하여 SCADA 시스템(34)으로 전달된다.

이어서, SCADA 시스템(34)은 진로설정 정보에 대응하여 전차선을 구성하는 복수의 급전구간에 대한 전력의 급전 또는 단전을 제어한다(S20). 진로설정 정보에는 철도 차량(100)의 진행이나 정차, 철도 차량(100)의 속도에 관한 제어신호가 포함되어 있으며, SCADA 시스템(34)은 이러한 진로설정 정보의 제어신호를 기초로 하여 전차선의 급전구간에 급단전을 제어하게 된다.

이어서, SCADA 시스템(34)은 복수의 급전구간에 대한 전력의 급단전 제어에 따른 전차선의 급단전 상태 정보를 생성한다(S30). 상기 S30 단계에서 생성된 급단전 상태 정보에는 복수의 급전구간 각각에 대하여 감지된 전류량의 데이터가 포함되어 있으며, 급단전 상태 정보는 인터페이스 장치(4)를 경유하여 운행관리서버(32)로 전송된다.

이어서, 운행관리서버(32)는 SCADA 시스템(34)으로부터 전송받은 급단전 상태 정보를 이용하여 선로를 구성하는 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량(100)의 대수를 파악할 수 있다(S40). 운행관리서버(32)는 급단전 상태 정보에 포함된 전류량의 데이터와 기 설정된 기준 전류량을 비교하며, 이렇게 운행관리서버(32)는 SCADA 시스템(34)과 교류되는 정보를 이용하여 실시간으로 모든 선로구간에 운행되고 있는 철도 차량(100)의 운행상황을 파악할 수 있다.

이어서, 운행관리서버(32)는 상기 S40 단계에서 파악된 급전구간별 철도 차량(100) 대수에 기반하여 복수의 철도 차량(100)의 운행을 관리하게 된다(S50).

상기 S50 단계의 운행관리서버(32)에 의한 철도 차량(100) 운행 관리와 관련하여 도 7b를 참조하면, 복수의 선로구간 중 임의로 선택된 하나인 제 1 선로구간과 관련된 제 1 조건이 만족되는지 여부를 판단한다(S52). 여기서, 제 1 조건은 상기 제 1 선로구간을 운행하는 철도 차량(100)의 대수가 기 설정된 제 1 수량 이하인 조건이다. 각각의 선로구간마다 운행가능한 철도 차량(100)의 수량을 다르게 설정될 수도 있다.

이렇게 운행관리서버(32)는 특정 선로구간에 지정된 수량 이상의 철도 차량(100)이 운행 중이라는 것을 감지할 수 있으며, 이러한 경우 운행관리 콘솔(36)을 통하여 경보를 발생시키거나 해당 선로구간에 철도 차량(100)이 집입되는 것을 차단할 수 있다.

구체적으로, 상기 제 1 조건이 만족된다고 파악되는 경우, 운행관리서버(32)는 역에 정차한 철도 차량(100)의 출발을 진행시키기 위한 진로설정 정보를 생성하며, 이에 따라 SCADA 시스템(34)은 해당 급전구간에 전력이 공급되도록 제어를 수행한다(S54).

반대로, 상기 제 1 조건이 만족되지 않는다고 파악되는 경우, 운행관리서버(32)는 역에 정차한 철도 차량(100)의 출발을 지연시키기 위한 진로설정 정보를 생성하며, 이에 따라 SCADA 시스템(34)은 해당 급전구간에 대한 전력이 단전되도록 제어한다(S56).

상기 S56 단계에서 운행관리 콘솔(36)은 역에 정차한 철도 차량(100)의 출발 지연을 관제사에게 인지시키기 위한 경보를 출력할 수 있으며, 관제사가 소지하는 무선 모바일 단말기로 경보신호를 전송하여 알람부 등을 통해 경보를 출력하도록 제어하는 것이 가능하다.

또한, 스케줄 관리 서버(38)는 상기 제 1 선로구간에 후속 철도 차량(100)이 진입하지 못하도록 운행 스케줄 정보를 변경할 수 있으며, 이렇게 변경된 운행 스케줄 정보를 운행관리서버(32)에 전달하여 변경된 운행 스케줄 정보에 따라 운행이 제어되도록 할 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 전차선 급전구간별 열차 대수를 고려한 열차운행관리가 적용되는 일 실시예를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 선로는 A, B, C 선로구간으로 구성되어 있다. A 선로구간에는 100a 열차가 역에 정차중이고, B 선로구간에는 100b 열차가 진행 중이며, C 선로구간에는 100c 열차, 100d 열차, 100e 열차가 진행중이다. 도 8에 도시된 B 선로구간과 C 선로구간에 지정된 최대 열차 대수는 2대라고 가정한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 운행관리서버(32)는 SCADA 시스템(34)으로부터 전송받은 급단전 상태 정보를 이용하여 A, B, C 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량(100)의 대수를 파악할 수 있다. 운행관리서버(32)는 급단전 상태 정보를 이용하여 A 선로구간과 B 선로구간에는 각각 한 대의 열차만이 운행되고 있으나, C 선로구간에는 지정된 최대 열차 대수를 초과한 3대의 열차가 운행 중인 것을 감지할 수 있다.

이에 따라, 운행관리서버(32)는 C 선로구간으로 후속 열차(100a, 100b)가 진입하지 못하도록 100a 열차와 100b 열차의 운행을 제어할 수 있다. 100a 열차가 역에서 출발하는 것을 막기 위한 진로설정 정보를 생성하게 되고, 이를 SCADA 시스템(34)으로 전송하여 100a 열차에 해당되는 급전구간에 전력을 차단할 수 있다. 또한, 스케줄 관리 서버(34)는 100b 열차가 C 선로구간으로 진행하는 것을 막기 위하여 스케줄을 변경하며, 변경된 운행 스케줄 정보를 운행관리서버(32)로 전송하여 열차의 지연을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 이웃하는 A역과 B역의 간격이 기 설정된 수치(예를 들어, 1.5㎞ 내지 2㎞)보다 긴 경우, A역과 B역 사이를 운행하는 열차의 운행속도를 제어하기 위한 가상역을 설치하여 운행될 수 있다.

즉, 가상역의 체크 인 센서와 체크 아웃 센서에 의해 A역과 B역 사이를 운행하는 열차의 통과시간이 계측될 수 있으며, A역과 B역 사이를 운행하는 열차의 운행속도를 제어하여 A역과 B역 사이의 통과시간이 열차가 역에 정차하는 시간에 대응되도록 설정할 수 있다.

예를 들어, 역에서의 정차시간이 15초 내지 25초 사이의 범위를 갖는 경우, A역과 B역 사이의 통과시간도 15초 내지 25초 사이의 범위가 되도록 열차의 운행속도 제어가 가능하다. 이에 의하여 역간 거리가 긴 노선이 존재하는 경우에도 열차의 운전시격을 단축시킬 수 있으며 효율적인 운행이 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 방법 및 이를 이용한 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 복수의 객차가 일렬로 연결되어 이루어진 철도 차량에 방송을 하는 시스템에 있어서,
   상기 복수의 객차에 각각 설치되고, 메시 네트워크(Mesh Network)를 이루며 상호 통신적으로 연결되는 복수의 통신모듈;
   상기 복수의 객차에 각각 설치되는 복수의 제어모듈; 및
   관제실에 설치되고, 상기 메시 네트워크에 접속 가능하여 상기 철도 차량을 관리하기 위한 제어신호를 송신하며, 상기 철도 차량의 상태와 관련된 상태신호를 수신하는 중앙서버;
   상기 철도 차량은 복수로서 전차선으로부터 전력을 공급받아 운행되고,
   상기 중앙서버는,
   상기 복수의 철도 차량의 운행을 관리하기 위하여 상기 복수의 철도 차량에 대한 운행 정보를 저장하고, 상기 복수의 철도 차량 중 역에 정차한 철도 차량의 출발 여부를 제어하기 위한 진로설정 정보를 생성하는 운행관리서버; 및
   상기 중앙서버는, 상기 운행관리서버에 의하여 파악된 상기 철도 차량의 운행 정보를 전달받고, 관제실에 설치되어 상기 철도 차량의 운행 정보에 포함된 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량의 대수에 관한 정보를 관제사에게 제공하는 운행관리 콘솔;
   상기 제어신호가 상기 복수의 통신모듈 중 적어도 하나에 수신되는 경우, 상기 수신된 제어신호는 상기 메시 네트워크를 통하여 상기 복수의 객차 중 전단 및 후단에 배치된 운전차에 전달되고,
   상기 복수의 제어모듈에서 각각 생성된 상기 복수의 객차 각각의 상태와 관련된 상태정보는 상기 메시 네트워크를 통하여 상기 운전차에 전달되고, 상기 운전차는 상기 전달받은 복수의 상태정보에 기반하여 상기 상태신호를 생성하며, 상기 운전차의 통신모듈은 상기 상태신호를 상기 중앙서버에 전송하고,
   상기 운행관리서버는,
   상기 파악된 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량의 대수에 관한 정보를 포함하는 철도 차량의 운행 정보에 기반하여 상기 진로설정 정보를 생성하고,
   상기 복수의 선로구간 중 임의로 선택된 하나인 제 1 선로구간과 관련된 제 1 조건이 만족되지 않는다고 파악되는 경우, 상기 운행관리서버는 상기 역에 정차한 철도 차량의 출발을 지연시키기 위한 진로설정 정보를 생성하고,
   상기 제 1 조건은 상기 제 1 선로구간을 운행하는 철도 차량의 대수가 기 설정된 제 1 수량 이하인 조건이고,
   상기 운행관리서버에서 생성된 상기 진로설정 정보를 전달받고, 상기 진로설정 정보에 대응하여 상기 전차선을 구성하는 복수의 급전구간에 대한 전력의 급전 또는 단전을 제어하는 SCADA 시스템;을 더 포함하며,
   상기 복수의 철도 차량 각각은 상기 운행관리서버에 저장된 상기 운행 정보에 따라 선로를 운행하고,
   상기 SCADA 시스템은 상기 복수의 급전구간에 대한 전력의 급단전 제어에 따른 상기 전차선의 급단전 상태 정보를 생성하고, 상기 급단전 상태 정보를 상기 운행관리서버로 전송하며,
   상기 운행관리서버는 상기 SCADA 시스템으로부터 전송받은 상기 급단전 상태 정보를 이용하여 상기 선로를 구성하는 복수의 선로구간 각각을 운행하는 철도 차량의 대수를 파악하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 방송 시스템.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 조건이 만족되지 않는다고 파악되는 경우,
    상기 SCADA 시스템은 상기 운행관리서버에 의하여 생성된 진로설정 정보에 대응하여 상기 복수의 급전구간 중 상기 역에 정차한 철도 차량에 해당되는 급전구간에 대한 전력이 단전되도록 제어하고,
    상기 운행관리 콘솔은 상기 역에 정차한 철도 차량의 출발 지연을 상기 관제사에게 인지시키기 위한 경보를 출력하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 방송 시스템.
    

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