KR101895212B1 - Apparatus for controlling train and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열차 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선행 열차 및 후행 열차 간의 운전 시격을 단축시키는 열차 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a train control apparatus and method, and more particularly, to a train control apparatus and method for shortening an operation time between a preceding train and a following train.
열차 주행 제어에 있어 운전 시격은 선행 열차와 후행 열차 간 시간적 간격으로서, 운영 효율성, 즉 선로 용량 증대를 위해서는 시격을 단축시키는 것이 중요하다. 운전 시격은 선로 시격과 역 시격으로 구분되며, 선로 시격은 역과 역 사이를 운행할 때의 간격이고, 역 시격은 역에 정차하는 과정을 포함하는 시간적 간격으로 역에 정차하고 머무르고 출발하는 과정이 포함된다. 따라서, 역 시격이 선로 시격 보다 크며 이로 인해 전체 선로 용량은 역 시격이 좌우한다고 볼 수 있다. 이러한 운전 시격에 따라 선행 열차 및 후행 열차의 주행을 제어하는 방식으로는 CBTC(Communication Based Train Control) 방식 및 동적 시격 방식이 있다.In the train running control, it is important to shorten the operating time to increase the operating capacity, ie, the line capacity, as the time interval between the preceding train and the trailing train. The driving seizure is divided into line seizure and reverse seizure. The line seizure is the interval between the station and the station, and the reverse seizure includes the process of staying in the station at a time interval including the process of stopping in the station. do. Therefore, the backward pass is larger than the line pass, so that the total line capacity is influenced by the backward pass. There are CBTC (Communication Based Train Control) and dynamic airtight control methods to control the running of the preceding and following trains according to such driving breathing.
CBTC 방식은 도 1에 도시된 것과 같이 무선통신을 사용하여 이동 폐색을 실현하기 위해 무선통신을 통해 선행 열차에 대한 정밀한 위치 검지를 수행하고 이에 맞춰 안전 마진을 더한 지점까지 후행 열차의 이동 권한을 부여하는 방식을 의미한다. 도 2 및 도 3은 각각 CBTC 방식에 따른 선로 시격 및 역 시격을 도시하고 있다.In the CBTC scheme, as shown in FIG. 1, precise position detection is performed on the preceding train through wireless communication in order to realize the mobile closure using wireless communication, and the right of the trail train is granted to the point where the safety margin is added . FIGS. 2 and 3 show line loading and reverse loading according to the CBTC method, respectively.
CBTC 방식의 경우, 선행 열차가 정지한 것으로 가정하고 선행 열차와의 추돌이 발생하지 않도록 후행 열차에 대하여 이동 권한을 부여하므로, 정보 전송 시간 및 후행 열차가 선행 열차의 위치까지 도달하는데 소요되는 시간 동안 선행 열차는 계속 주행하여 더 앞선 지점에 위치하게 되므로 선로 효율이 저하되는 문제점이 존재한다.In case of CBTC method, it is assumed that the preceding train is stopped and the right of movement is given to the trailing train so that collision with the preceding train does not occur. Therefore, the information transmission time and the time required for the trailing train to reach the position of the preceding train There is a problem that the line efficiency is lowered because the preceding train continues to travel and is located at a more advanced point.
동적 시격 방식은 선행 열차의 속도 정보를 실시간으로 수신하고 이를 이용하여 선행 열차의 비상 제동거리(또는 상용 제동거리)까지 후행 열차가 이동할 수 있도록 이동 권한을 부여하여 후행 열차를 더욱 근접시키는 방식을 의미한다. 도 4 및 도 5는 각각 동적 시격 방식에 따른 선로 시격 및 역 시격을 도시하고 있다. 도 5에 도시된 것과 같이 선행 열차가 역을 출발하여 A 지점을 지나는 순간의 위치 및 속도를 고려하였을 때, 선행 열차의 비상 제동 시 후미부의 정차 지점이 B(안전 마진을 고려하여 역을 벗어난 지점)가 된다면 후행 열차는 이 시점부터 역 진입을 시작하게 된다.The dynamic seizure method is a method of receiving the speed information of the preceding train in real time and using it to grant the right to move the trailing train to the emergency braking distance (or commercial braking distance) of the preceding train to bring the trailing train closer do. FIGS. 4 and 5 show the line pass and reverse pass, respectively, according to the dynamic seating method. As shown in FIG. 5, when the position and speed of the moment when the preceding train departs from the station A and passes the point A are considered, the stationary point of the rear portion of the preceding train is determined as B ), Trailing trains will start entering the station from this point.
동적 시격 방식의 경우, 탈선 등에 의하여 비상 제동 거리 이내로 선행 열차가 정지하게 되는 경우는 후행 열차의 방호 범위에서 제외되는 문제점이 존재한다. 또한, 역 시격을 구성하는 요소 중 탈출 시간(도 5의 texit)만 단축 가능하며, 이때에도 선행 열차 출발 후 시간 경과가 크지 않아 속도가 낮고 제동거리가 짧아서 단축되는 시간 또한 작기 때문에 역 시격의 단축 효과가 크지 않은 문제점이 존재한다. 열차 운행 시 전체 시격은 선로 시격과 역 시격 중 큰 값으로 결정되기 때문에 이러한 제한은 동적 시격 제어 방식의 효율 상승치를 저하시키게 된다.In the case of the dynamic seating method, there is a problem that when the preceding train stops within the emergency braking distance due to derailment or the like, it is excluded from the protection range of the following train. In addition, since it is possible to shorten the escape time (t exit in FIG. 5) among the elements constituting the reverse sounding, and since the time after the departure of the preceding train is not large and the speed is low and the braking distance is short, There is a problem that the shortening effect is not large. Since the total discharge during train operation is determined to be a large value between the line load and the reverse load, this limitation lowers the efficiency increase of the dynamic load control system.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-1998-0083717호(1998.12.05. 공개)에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1998-0083717 (published on Dec. 5, 1998).
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 CBTC 방식에 따른 열차 제어에 있어 그 선로 효율이 저하되었던 문제점, 및 동적 시격 방식에 따른 열차 제어에 있어 선행 열차의 탈선 등에 따른 후행 열차의 방호 불가 문제점과 역 시격 단축 효과가 크지 않았던 문제점을 개선하여, 선행 열차와의 추돌을 회피할 수 있는 범위에서 역 시격을 최대한 단축시켜 선로 운용 효율성을 최대화하기 위한 열차 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of one aspect of the present invention to solve the above-mentioned problems of the railway control according to the CBTC system, In order to solve the problem that the trailing train due to the derailment of the train is not protected and the effect of shortening the backoff time is not improved, a train for maximizing the rail operation efficiency by minimizing the backward seizure within a range that avoids the collision with the preceding train And to provide a control apparatus and method.
본 발명의 일 측면에 따른 열차 제어 장치는 선로 구간에서는 선행 열차의 위치를 토대로 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 방식을 이용하여 상기 후행 열차의 주행을 제어하고, 역 구간에서는 상기 선행 열차의 위치를 토대로 상기 후행 열차의 제동을 통해 상기 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 최적 운전 시격을 산출하는 방식을 이용하여 역 시격을 단축시킴으로써 상기 후행 열차의 주행을 제어하는 것을 특징으로 한다.The train control apparatus according to an aspect of the present invention controls the running of the following trains by setting a right of trailing trains based on the position of the preceding trains in a line section, The traction of the trailing train is controlled by reducing the back-filling by using a method of calculating the optimal driving pressure that can prevent the collision with the preceding train through braking of the trailing train on the basis of the trailing traction.
본 발명에 있어 상기 열차 제어 장치는, 상기 선로 구간에서, 상기 선행 열차의 위치에 안전 거리를 더한 지점까지 상기 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 CBTC(Communication Based Train Control) 방식을 이용하여 상기 후행 열차의 주행을 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the train control apparatus may further comprise a communication based train control (CBTC) method for setting a right of the trailing train to a point where the safety distance is added to the position of the preceding train in the line section, Of the vehicle.
본 발명에 있어 상기 열차 제어 장치는, 상기 역 구간에서, 상기 선행 열차의 후미부가 역을 탈출하기 전에 상기 후행 열차가 역에 진입하는 경우에도 상기 후행 열차의 제동을 통해 상기 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 최적 운전 시격을 산출하여 상기 후행 열차의 주행을 제어하는 것을 특징으로 한다.The train control device according to the present invention is characterized in that, in the reverse section, even if the trailing train enters the reverse before the trailing train of the preceding train escapes, the traction control device stops collision with the preceding train through braking of the trailing train The trains of the following trains are controlled by calculating an optimal driving load that can be prevented.
본 발명에 있어 상기 최적 운전 시격은 상기 선행 열차가 역을 출발하기 시작하는 시점, 및 상기 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점 간의 시간차인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the optimal driving pressure is a time difference between a time when the preceding train starts to depart from the reverse direction and a time when the trailing train starts to enter the reverse.
본 발명에 있어 상기 열차 제어 장치는, 상기 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점에서 상기 선행 열차가 정지한 경우, 상기 후행 열차의 제동을 통해 상기 선행 열차와의 추돌을 방지하기 위한 조건식을 이용하여 상기 최적 운전 시격을 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the preceding train stops at the time when the trailing train starts to enter the reverse, the train control device uses a conditional expression for preventing collision with the preceding train through braking of the trailing train And calculates the optimum operation load.
본 발명에 있어 상기 열차 제어 장치는, 상기 산출된 운전 시격을 이용하여 최소 역 시격을 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the train control apparatus calculates a minimum backpressure using the calculated driving force.
본 발명의 일 측면에 따른 열차 제어 방법은 열차 제어 장치가, 선로 구간에서는 선행 열차의 위치를 토대로 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 방식을 이용하여 상기 후행 열차의 주행을 제어하고, 역 구간에서는 상기 선행 열차의 위치를 토대로 상기 후행 열차의 제동을 통해 상기 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 최적 운전 시격을 산출하는 방식을 이용하여 역 시격을 단축시킴으로써 상기 후행 열차의 주행을 제어하는 것을 특징으로 한다.A train control method according to an aspect of the present invention is a method for controlling a trains of a trains by controlling a train trains of a train based on a position of a preceding train in a line section, The traction of the following train is controlled by shortening the back-filling by using a method of calculating an optimum operation load capable of preventing collision with the preceding train through braking of the trailing train based on the position of the preceding train do.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 탈선과 같은 선행 열차의 비상 상황에서도 선행 열차 및 후행 열차 간의 추돌을 방지할 수 있고, 선로 구간에서는 선행 열차의 위치를 기준으로 이동 권한을 부여하여 후행 열차를 방호하고, 역 구간에서는 비상 제동 또는 상용 제동을 고려한 알고리즘을 통해 후행 열차를 방호함과 동시에 역 시격도 단축시켜 선로 운용 효율성을 향상시킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, the present invention can prevent a collision between a preceding train and a trailing train even in an emergency situation of a preceding train, such as a derailment, and grant a movement authority based on the position of the preceding train in the line section, In the reverse section, the trailing train is protected by the algorithm considering the emergency braking or the commercial braking, and at the same time, the back-blowing can be shortened to improve the line operation efficiency.
도 1은 종래의 CBTC 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2 및 도 3은 각각 종래의 CBTC 방식에 따른 선로 시격 및 역 시격을 도시한 예시도이다.
도 4 및 도 5는 각각 종래의 동적 시격 방식에 따른 선로 시격 및 역 시격을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 장치의 역 시격을 도시한 예시도이다.1 is an exemplary view for explaining a conventional CBTC method.
FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams illustrating line feed and reverse feed according to the conventional CBTC method, respectively.
FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams illustrating an example of line pass and reverse pass according to the conventional dynamic air intake system, respectively.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a reverse pass of a train control apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 열차 제어 장치 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an apparatus and method for controlling a train according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 장치는, 선로 구간에서는 선행 열차의 위치를 토대로 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 방식을 이용하여 후행 열차의 주행을 제어하고, 역 구간에서는 선행 열차의 위치를 토대로 후행 열차의 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 최적 운전 시격을 산출하는 방식을 이용하여 역 시격을 단축시킴으로써 후행 열차의 주행을 제어할 수 있다.A train control apparatus according to an embodiment of the present invention controls the travel of a trailing train using a method of setting a right of trailing trains based on the position of a preceding train in a line section, It is possible to control the running of trailing trains by shortening the reverse discharge by using the method of calculating the optimum operation load which can prevent the collision with the preceding train through the braking of the trailing train.
즉, 본 실시예는 열차 제어 구간을 선로 구간과 역 구간으로 구분하여, 선로 구간에서는 선행 열차의 현재 위치를 기준으로 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 방식으로 후행 열차의 주행을 제어하고, 역 구간에서는 선행 열차의 현재 위치까지 후행 열차가 비상 제동 또는 상용 제동으로 감속할 수 있을 만큼 후행 열차를 근접시키는 방식을 이용하여 후행 열차의 주행을 제어하는 것을 특징으로 한다. 한편, 본 실시예의 열차 제어 장치는 선행 열차 및 후행 열차에 대하여 무선 통신 방식으로 그 주행을 제어하는 소정의 서버 형태로 구현될 수 있다.That is, the present embodiment divides the train control section into a line section and a reverse section, controls the running of the trailing train in a manner that sets the authority of the trains to move on the basis of the current position of the preceding train in the line section, The trains of the trains are controlled using a method of bringing the trailing train close to the current position of the preceding train so as to allow the trailing train to decelerate to emergency braking or commercial braking. On the other hand, the train control device of the present embodiment can be implemented in the form of a predetermined server that controls the running of the preceding train and the trailing train in a wireless communication manner.
본 실시예의 열차 제어 장치는, 선로 구간에서, 선행 열차의 위치에 안전 거리를 더한 지점까지 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 CBTC(Communication Based Train Control) 방식을 이용하여 후행 열차의 주행을 제어할 수 있다. 이에 따라, 선로 구간에서는 선행 열차의 위치를 기준으로 이동 권한을 부여하여 후행 열차를 방호할 수 있다.The train control apparatus of this embodiment can control the running of trains by using CBTC (Communication Based Train Control) which sets the right of trailing trains to the point where the safety distance is added to the position of the preceding train in the line section have. Accordingly, it is possible to protect trailing trains by granting the movement authority based on the position of the preceding train in the line section.
또한, 전술한 것과 같이 본 실시예의 열차 제어 장치는, 역 구간에서, 선행 열차의 위치를 토대로 후행 열차의 비상 제동 또는 상용 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 최적 운전 시격을 산출하는 방식을 이용하여 역 시격을 단축시킴으로써 후행 열차의 주행을 제어할 수 있다. 즉, 본 실시예는 종래의 열차 제어 방식 대비 후행 열차를 역에 진입시키는 시점을 앞당기는 방식을 이용하여 역 시격을 단축하는 구성을 채용한다.In addition, as described above, the train control device of the present embodiment calculates the optimum operation load capable of preventing collision with the preceding train through emergency braking or commercial braking of the trailing train based on the position of the preceding train in the reverse section The backward trains can be controlled by shortening the back-filling. That is, the present embodiment employs a configuration that shortens the back-ending time by using a method of advancing a time point of entering a trailing train in reverse to a conventional train control system.
우선, 역 시격을 단축시키는 본 실시예의 구성을 위한 전제 조건을 설명한다.First, the preconditions for the construction of the present embodiment for shortening the back-filling will be described.
모든 역에는 스크린 도어 및 지상 시설물 등이 잘 관리되어 있어 탈선이나 비상 제동이 발생할 가능성이 극히 낮으며, 선행 열차의 탈선이나 비상 제동의 상황이 발생하더라도 열차 간 직접 통신으로 후행 열차에서 즉시 비상 제동을 수행할 수 있는 것으로 가정한다. 또한, PSM(Precision Stop Marker) 등의 역내 시설물을 토대로 선행 열차는 자신의 위치를 정확히 알 수 있는 것으로 가정한다.It is very unlikely that derailment or emergency braking will occur due to the well-controlled screen doors and ground facilities in all stations. Even if a derailment or emergency braking of the preceding train occurs, direct trains between trains will immediately cause emergency braking It is assumed that it can be performed. It is also assumed that the preceding train can know its position accurately based on the facilities in the region such as PSM (Precision Stop Marker).
이러한 전제 조건을 기반으로, 본 실시예의 열차 제어 장치는 선행 열차가 역 플랫폼을 완전히 비우기 전에 후행 열차가 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있을 정도의 안전 거리만큼 확보한 상태에서 역 플랫폼에 접근하도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는, 열차 제어 장치는 역 구간에서 선행 열차의 후미부가 역을 탈출하기 전에 후행 열차가 역에 진입하는 경우에도 후행 열차의 비상 제동 또는 상용 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 최적 운전 시격을 산출하여 후행 열차의 주행을 제어할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 것과 같이 종래 역 시격에 포함되었던 texit 대신, ts의 시격을 적용하여 역 시격을 단축시키는 것이다. 여기서, ts를 본 실시예에서 최적 운전 시격으로 정의하며, 선행 열차가 역을 출발하기 시작하는 시점, 및 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점 간의 시간차인 것으로 정의한다.Based on these preconditions, the train control apparatus of this embodiment is configured to allow the trains to approach the station platform with a safety distance sufficient to prevent the trailing train from colliding with the preceding train before the preceding train completely empties the station platform Can be controlled. More specifically, the train control device can prevent the collision with the preceding train through emergency braking or commercial braking of the trailing train even if the trailing train enters the station before the trailing train of the preceding train escapes in the reverse section It is possible to control the running of the following trains by calculating the optimum driving load. In other words, as shown in FIG. 6, instead of the t exit which was included in the conventional reverse sounding, the sounding of t s is applied to shorten the reverse sounding. Herein, t s is defined as the optimum operation time in the present embodiment, and is defined as a time difference between the time when the preceding train starts to depart from the reverse and the time when the trailing train starts to enter the reverse.
전술한 내용을 기반으로, 이하에서는 역 시격을 단축시키는 본 실시예의 구성을 후행 열차의 비상 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지하는 조건에서 역 시격을 단축시키는 구성, 및 후행 열차의 상용 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지하는 조건에서 역 시격을 단축시키는 구성으로 구분하여 설명한다.Based on the above description, the configuration of the present embodiment for shortening the backward stroke will be referred to as a configuration for shortening the back-shut-off under the condition of preventing collision with the preceding train through the emergency braking of the trailing train, And the reverse shutdown is shortened under the condition to prevent collision with the preceding train.
1. 후행 열차의 비상 제동의 경우1. Emergency braking of trains
먼저, 역 시격은 하기 수학식 1로 표현될 수 있다.First, the backward pass can be expressed by the following equation (1).
여기서, tentry는 선행 열차가 역에 진입하여 정차하기까지의 소요 시간, tdwell은 선행 열차의 정차 시간, ts는 최적 운전 시격, tprocess는 설정 여유 시간(margin)을 의미한다.Here, t entry is the time required for the preceding train to enter the station and stops, t dwell is the stopping time of the preceding train, t s is the optimal driving time, and t process is the set margin time.
즉, 본 실시예는 종래의 texit보다 단축된 최적 운전 시격인 ts를 적용하여 역 시격을 단축시키는 것을 특징으로 하며, 이하에서는 ts를 산출하는 과정을 구체적으로 설명한다.That is, this embodiment is characterized by applying the optimum operation of Headway ts shorter than the conventional speed-t exit the station Headway, and the following description describes the process for calculating the t s in detail.
먼저, 선행 열차의 후미부의 시간(t)에 따른 위치(pe(t))는 하기 수학식 2에 따라 도출될 수 있다.First, the position p e (t) along the time t of the trailing portion of the preceding train can be derived according to the following equation (2).
여기서, pe(t)의 기준좌표 0은 선행 열차의 전두부가 역에 진입할 때의 지점이다. 그리고, va는 선행 열차가 역에 진입할 때의 초기 속도, ds는 선행 열차가 역에 진입하여 정차하기까지의 감속도(즉, 상용 제동 시의 감속도), Stl은 열차의 길이, as는 선행 열차가 역을 출발한 후의 가속도를 의미한다.Here, the reference coordinate 0 of p e (t) is the point when the front of the preceding train enters the reverse. In addition, v a is the initial velocity at which the preceding train enters the station, d s is the deceleration (ie, deceleration at commercial braking) until the preceding train enters the station and stops, S tl is the length of the train , and a s is the acceleration after the preceding train has departed from the station.
다음으로, 후행 열차가 비상 제동 시, 후행 열차의 전두부의 시간(t)에 따른 위치(ff(t))는 하기 수학식 3에 따라 도출될 수 있다.Next, when the trailing train is in emergency braking, the position f f (t) along the time t of the front train of the trailing train can be derived according to the following equation (3).
여기서, va는 비상 제동 시의 후행 열차의 초기 속도, de는 비상 제동 시의 감속도를 의미한다. 이때, 수학식 2에서 va는 선행 열차가 역에 진입할 때의 초기 속도이고, 수학식 3에서 va는 비상 제동 시의 후행 열차의 초기 속도를 의미하지만, 두 값 모두 열차가 역에 진입할 때의 초기 속도를 의미하므로 같은 값으로 설정될 수 있다.Where v a is the initial speed of trailing trains during emergency braking and d e is the deceleration during emergency braking. In Equation (2), v a is the initial velocity when the preceding train enters the opposite direction, and v a in Equation (3) means the initial velocity of the trailing train during the emergency braking. And therefore can be set to the same value.
이때, 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점에서 선행 열차가 갑자기 정지하는 경우, 후행 열차는 비상 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있어야 한다. 이에 따라, 본 실시예는 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점에서 선행 열차가 정지한 경우, 후행 열차의 비상 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지하기 위한 조건식을 이용하여 최적 운전 시격을 산출할 수 있다. 선행 열차가 정지한 경우, 선행 열차의 후미부가, 후행 열차의 비상 제동 시의 후행 열차의 전두부의 위치보다 앞서 있어야 추돌을 방지할 수 있으므로, 조건식은 하기 수학식 4에 따라 표현될 수 있다.At this time, if the preceding train suddenly stops at the time when the trailing train starts to enter the station, the trailing train should be able to prevent collision with the preceding train through emergency braking. Accordingly, in the present embodiment, when the preceding train stops at the time when the trailing train starts to enter the reverse, the optimum driving load is calculated using a conditional formula for preventing collision with the preceding train through emergency braking of the trailing train can do. When the preceding train is stopped, the trailing edge of the preceding train must be ahead of the position of the front edge of the trailing train at the time of emergency braking of the trailing train, so that the collision can be prevented.
여기서, Sap는 선행 열차 및 후행 열차 간의 최소 근접거리로서 미리 설정되어 있을 수 있다(수학식 4에서 Sap는 열차 위치의 불확실성을 반영한 파라미터인 Suc와 Sap의 합인 Sm으로 치환되어 사용될 수도 있다). 수학식 4를 t에 대하여 정리하면 하기 수학식 5에 따라 표현된다.Here, S ap may be preset as the minimum proximity distance between the preceding train and the trailing train. (In Equation (4), S ap is replaced with S m , which is the sum of S uc and S ap , which are parameters reflecting the uncertainty of the train position ). The equation (4) is expressed by the following equation (5).
수학식 5는 항상 성립해야 하므로, 판별식이 0의 값보다 작아야 하는 조건을 이용하면, 본 실시예의 최적 운전 시격은 하기 수학식 6에 따라 산출될 수 있다.Since the equation (5) must always be satisfied, if the condition that the discriminant equation should be smaller than the value of 0 is used, the optimum operation load of the present embodiment can be calculated according to the following equation (6).
따라서, 수학식 6에 따라 ts의 범위를 산출하고, 선행 열차가 역을 출발하기 시작하는 시점으로부터 ts가 경과한 후 후행 열차를 역에 진입시키는 경우, 후행 열차의 비상 제동을 통해 선행 열차 및 후행 열차 간의 추돌을 방지함과 동시에 운전 시격(즉, 역 시격)을 단축시킬 수 있다.Therefore, if the range of t s is calculated according to Equation (6), and the trailing train enters the reverse after t s elapses from the point at which the preceding train starts to depart from the reverse, the preceding train And the trailing between trailing trains can be prevented, and at the same time, the operation time (i.e., back-loading) can be shortened.
또한, 본 실시예의 열차 제어 장치는 수학식 6에 의해 산출된 운전 시격을 이용하여 최소 역 시격을 산출할 수도 있으며, 최소 역 시격(tshp)은 하기 수학식 7에 따라 산출될 수 있다.Also, the train control apparatus of the present embodiment may calculate the minimum back pressure by using the operation pressure calculated by Equation (6), and the minimum reverse pressure (t shp ) may be calculated according to the following equation (7).
여기서, K는 제동 비율(최대 제동력 대비 실제 가하는 제동력(감속도)의 비), d는 최대 감속도, amax는 최대 가속도, vmax는 열차의 최고 속도, tos는 속도 초과 검지 시간, tjl은 저크 제한으로 인한 제동시간 증가분, tbr은 제동 반응 시간, tcd는 통신 지연 시간, tdw는 정차 시간, tom은 설정 여유 시간(margin)을 의미한다.Where max is the maximum acceleration, v max is the maximum speed of the train, t os is the speed over-detection time, t is the speed of the train, jl is the braking time increment, br t due to the jerk limitation is braking reaction time, tcd the communication delay time, t dw means a stop time, t om is set free time (margin).
한편, 선행 열차가 역을 출발하기 시작하는 시점으로부터 ts가 경과한 후 바로 후행 열차가 역에 진입하도록 제어하므로, 정보 전송 시간에 지연이 발생하면 그 지연 시간 만큼 시격이 증가하게 될 수 있다.On the other hand, since the trailing train enters the reverse direction immediately after the elapse of t s from the time when the preceding train starts to depart from the station, if there is a delay in the information transmission time, the seating can be increased by the delay time.
2. 후행 열차의 상용 제동의 경우2. For commercial braking of trains
먼저, 역 시격과, 선행 열차의 후미부의 시간 (t)에 따른 위치(pe(t))는 각각 전술한 수학식 1 및 2에 따라 동일하게 도출될 수 있다.First, the backward pass and the position p e (t) according to the time t of the trailing portion of the preceding train can be derived in accordance with Equations 1 and 2, respectively.
다음으로, 후행 열차가 상용 제동 시, 후행 열차의 전두부의 시간(t)에 따른 위치(ff(t))는 하기 수학식 8에 따라 도출될 수 있다.Next, when the trailing train is in commercial braking, the position f f (t) along the time t of the front train of the trailing train can be derived according to the following equation (8).
여기서, va는 상용 제동 시의 후행 열차의 초기 속도, ds는 상용 제동 시의 감속도를 의미한다.Where v a is the initial speed of trailing trains during commercial braking and d s is the deceleration during commercial braking.
이때, 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점에서 선행 열차가 갑자기 정지하는 경우, 후행 열차는 상용 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있어야 한다. 이에 따라, 본 실시예는 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점에서 선행 열차가 정지한 경우, 후행 열차의 상용 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지하기 위한 조건식을 이용하여 최적 운전 시격을 산출할 수 있다. 선행 열차가 정지한 경우, 선행 열차의 후미부가, 후행 열차의 상용 제동 시의 후행 열차의 전두부의 위치보다 앞서 있어야 추돌을 방지할 수 있으므로, 조건식은 하기 수학식 9에 따라 표현될 수 있다.At this time, if the preceding train suddenly stops at the time when the trailing train starts to enter the station, the trailing train should be able to prevent collision with the preceding train through commercial braking. Accordingly, in the present embodiment, when the preceding train stops at the time when the trailing train starts to enter the reverse direction, the optimal driving force is calculated using a conditional formula for preventing collision with the preceding train through commercial braking of the trailing train can do. When the preceding train is stopped, the trailing edge of the preceding train must be positioned ahead of the position of the front edge of the trailing train at the time of commercial braking of the trailing train, so that the collision can be prevented.
수학식 9는 수학식 4와 동일한 의미이며, 다만 앞의 실시예와 달리 열차 위치의 불확실성을 반영한 파라미터인 Suc와 최소 근접거리인 Sap의 합인 Sm을 적용하였다.Equation (9) has the same meaning as in Equation (4). However, unlike the previous embodiment, S m , which is the sum of S uc and S ap , which is a parameter reflecting the uncertainty of the train position, is applied.
수학식 2 및 수학식 8을 수학식 9에 대입하면 하기 수학식 10이 도출되고, 수학식 10의 좌변을 t에 대하여 미분한 후 그 값이 0이 되는 t를 구하면 하기 수학식 11과 같다(앞의 실시예와 같이 수학식 2, 수학식 8을 수학식 9에 대입하고 t에 대하여 정리한 후 판별식이 0의 값보다 작아야 하는 조건을 이용하는 과정과 동일하다).Substituting Equations (2) and (8) into Equation (9) yields Equation (10), Deriving Equation (10) by differentiating the left side of Equation (10) with respect to t, Equation (2) and Equation (8) are substituted into Equation (9) as in the previous embodiment, and the condition that the discriminant equation should be smaller than the value of 0 is used.
수학식 11에서 구한 t를 수학식 10에 대입하면 최적 운전 시격은 하기 수학식 12에 따라 산출될 수 있다.Substituting t obtained in Equation (11) into Equation (10), the optimum operation load can be calculated according to the following Equation (12).
따라서, 수학식 12에 따라 ts의 범위를 산출하고, 선행 열차가 역을 출발하기 시작하는 시점으로부터 ts가 경과한 후 후행 열차를 역에 진입시키는 경우, 후행 열차의 상용 제동을 통해 선행 열차 및 후행 열차 간의 추돌을 방지함과 동시에 운전 시격(즉, 역 시격)을 단축시킬 수 있다.Therefore, calculating the range of t s according to the equation (12) and, when the preceding train has entered a trailing train after the t s has elapsed from the time point to start from the station to the station, prior train via a commercial brake the trailing train And the trailing between trailing trains can be prevented, and at the same time, the operation time (i.e., back-loading) can be shortened.
또한, 본 실시예의 열차 제어 장치는 수학식 12에 의해 산출된 운전 시격을 이용하여 최소 역 시격을 산출할 수도 있으며, 최소 역 시격(tshp)은 하기 수학식 13에 따라 산출될 수 있다.Also, the train control apparatus of the present embodiment may calculate the minimum back pressure using the operating pressure calculated by Equation (12), and the minimum back pressure (t shp ) may be calculated according to the following equation (13).
한편, 선행 열차가 역을 출발하기 시작하는 시점으로부터 ts가 경과한 후 바로 후행 열차가 역에 진입하도록 제어하므로, 정보 전송 시간에 지연이 발생하면 그 지연 시간 만큼 시격이 증가하게 될 수 있다.On the other hand, since the trailing train enters the reverse direction immediately after the elapse of t s from the time when the preceding train starts to depart from the station, if there is a delay in the information transmission time, the seating can be increased by the delay time.
이상에서 설명한 본 실시예는, 열차 제어 장치가, 선로 구간에서는 선행 열차의 위치를 토대로 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 방식을 이용하여 후행 열차의 주행을 제어하고, 역 구간에서는 선행 열차의 위치를 토대로 후행 열차의 제동을 통해 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 최적 운전 시격을 산출하는 방식을 이용하여 역 시격을 단축시킴으로써 후행 열차의 주행을 제어하는 열차 제어 방법으로 구현될 수도 있으며, 이에 대한 설명은 전술한 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.In the present embodiment described above, the trains control device controls the running of trailing trains using a method of setting the right of trailing trains based on the position of the preceding trains in the line section, and controls the position of the preceding trains A train control method for controlling the running of a trailing train by shortening the back-filling by using a method of calculating an optimal driving pressure capable of preventing a collision with a preceding train through braking of a trailing train, The explanation is given above, so a detailed description is omitted.
이와 같이 본 실시예는 탈선과 같은 선행 열차의 비상 상황에서도 선행 열차 및 후행 열차 간의 추돌을 방지할 수 있고, 선로 구간에서는 선행 열차의 위치를 기준으로 이동 권한을 부여하여 후행 열차를 방호하고, 역 구간에서는 비상 제동 또는 상용 제동을 감안하여 알고리즘을 통해 후행 열차를 방호함과 동시에 역 시격도 단축시켜 선로 운용 효율성을 향상시킬 수 있다.Thus, the present embodiment can prevent a collision between the preceding train and the trailing train even in the emergency situation of the preceding train such as derailment, protect the trailing train by granting the movement authority based on the position of the preceding train in the line section, In consideration of emergency braking or commercial braking, it is possible to protect trailing trains through the algorithm and to shorten the back-off time, thereby improving the rail operation efficiency.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
Claims (12)
상기 열차 제어 장치는, 상기 역 구간에서, 상기 선행 열차의 후미부가 역을 탈출하기 전에 상기 후행 열차가 역에 진입하는 경우에도 상기 후행 열차의 제동을 통해 상기 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 상기 최적 운전 시격을 산출하여 상기 후행 열차의 주행을 제어하고,
상기 최적 운전 시격은 상기 선행 열차가 역을 출발하기 시작하는 시점, 및 상기 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점 간의 시간차이며,
상기 열차 제어 장치는, 상기 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점에서 상기 선행 열차가 정지한 경우, 상기 후행 열차의 제동을 통해 상기 선행 열차와의 추돌을 방지하기 위한 조건식을 이용하여 상기 최적 운전 시격을 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 장치.
The control unit controls the running of the trailing train by setting a movement authority of the trailing train on the basis of the position of the preceding train in the line section and controls the running of the trailing train through the braking of the trailing train on the basis of the position of the preceding train in the reverse section, Wherein the backward traction is controlled by using a method of calculating an optimum driving load capable of preventing a collision with the trailing train,
The train control device can prevent the collision with the preceding train through the braking of the trailing train even when the trailing train enters the reverse before the trailing train of the preceding train escapes in the reverse section Calculates the optimum driving load so as to control the running of the following trains,
Wherein the optimal driving time is a time difference between a time when the preceding train starts to depart from the reverse and a time when the trailing train starts to enter the reverse,
The train control device may further comprise a conditional expression for preventing a collision with the preceding train through braking of the trailing train when the preceding train stops at a time when the trailing train starts to enter the reverse train, And calculates a pass rate of the train.
상기 열차 제어 장치는, 상기 선로 구간에서, 상기 선행 열차의 위치에 안전 거리를 더한 지점까지 상기 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 CBTC(Communication Based Train Control) 방식을 이용하여 상기 후행 열차의 주행을 제어하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 장치.
The method according to claim 1,
The train control device controls the running of the following trains by using a CBTC (Communication Based Train Control) method for setting the right of the trains to move to a point where the safety distance is added to the position of the preceding train in the line section And the train control device.
상기 열차 제어 장치는, 상기 산출된 최적 운전 시격을 이용하여 최소 역 시격을 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the train control device calculates a minimum reverse back pressure using the calculated optimum driving pressure.
상기 열차 제어 장치는, 상기 역 구간에서, 상기 선행 열차의 후미부가 역을 탈출하기 전에 상기 후행 열차가 역에 진입하는 경우에도 상기 후행 열차의 제동을 통해 상기 선행 열차와의 추돌을 방지할 수 있는 상기 최적 운전 시격을 산출하여 상기 후행 열차의 주행을 제어하고,
상기 최적 운전 시격은 상기 선행 열차가 역을 출발하기 시작하는 시점, 및 상기 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점 간의 시간차이고,
상기 열차 제어 장치는, 상기 후행 열차가 역에 진입하기 시작하는 시점에서 상기 선행 열차가 정지한 경우, 상기 후행 열차의 제동을 통해 상기 선행 열차와의 추돌을 방지하기 위한 조건식을 이용하여 상기 최적 운전 시격을 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 방법.
The train control device controls the running of the trailing train by setting a movement authority of the trailing train on the basis of the position of the preceding train in the line section and controls the running of the trailing train on the basis of the position of the preceding train in the reverse section A traction control method for controlling the running of the trailing train by shortening the back-filling by using a method of calculating an optimal driving pressure capable of preventing a collision with the preceding train,
The train control device can prevent the collision with the preceding train through the braking of the trailing train even when the trailing train enters the reverse before the trailing train of the preceding train escapes in the reverse section Calculates the optimum driving load so as to control the running of the following trains,
Wherein the optimal driving pressure is a time difference between a time point at which the preceding train starts to depart from the reverse direction and a point at which the trailing train starts to enter the reverse direction,
The train control device may further comprise a conditional expression for preventing a collision with the preceding train through braking of the trailing train when the preceding train stops at a time when the trailing train starts to enter the reverse train, And calculating a pass rate of the train.
상기 열차 제어 장치는, 상기 선로 구간에서, 상기 선행 열차의 위치에 안전 거리를 더한 지점까지 상기 후행 열차의 이동 권한을 설정하는 CBTC(Communication Based Train Control) 방식을 이용하여 상기 후행 열차의 주행을 제어하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 방법.
8. The method of claim 7,
The train control device controls the running of the following trains by using a CBTC (Communication Based Train Control) method for setting the right of the trains to move to a point where the safety distance is added to the position of the preceding train in the line section And the train control method.
상기 열차 제어 장치는, 상기 산출된 최적 운전 시격을 이용하여 최소 역 시격을 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the train control apparatus calculates a minimum back-pressure by using the calculated optimum driving pressure.
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2017
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