KR102080051B1 - 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한 편성으로 운행하는 전동차 또는 작업용 모터카와 연동하여 전동차 또는 모터카와 일정한 간격을 유지한 상태로 레일을 따라 자율주행 하는 운행체가 설치되고, 상기 운행체는 구동수단에 의해 자율주행토록 설치되면서 전동차와 일정간격을 유지토록 무선 간격유지수단이 구비되며, 상기 운행체에는 충돌이나 현장상황등의 정보를 전동차 또는 서버에 전달하는 무선모듈이 구비되는 구성으로 전동차의 전방에서 일정간격으로 자율주행하면서 충돌이나 이상 상황의 발생에 의한 이벤트 정보를 전동차나 서버에 알리도록 하는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템에 관한 것이다.

Description

자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템{safety vehicle system for urban-rail using autonomous driving vehicle}
본 발명은 한 편성으로 운행하는 전동차 또는 작업용 모터카와 연동하여 전동차 또는 모터카와 일정한 간격을 유지한 상태로 레일을 따라 자율주행 하는 자율운행체가 설치되고, 상기 자율운행체는 구동수단에 의해 자율주행토록 설치되면서 전동차와 일정간격을 유지토록 간격유지수단이 구비되며, 상기 자율운행체에는 충돌이나 현장 상황 등의 정보를 전동차 또는 서버에 전달하는 무선모듈이 구비되는 구성으로 전동차의 전방에서 일정간격 유지하여 자율주행하면서 충돌이나 이상 상황의 발생에 의한 이벤트 정보를 전동차나 서버에 알리도록 하는 자율운행체를 이용한 안전운행 시스템에 관한 것이다.
대표적인 대중교통인 철도의 사용이 증가함에 따라 철로 안전관리의 중요성이 강조되고 있다.
그리고, 상기와 같은 안전관리를 위해 현재에는 하루에 일정시간 동안 철도 운행을 중단하고 시설관리자가 정기적으로 선로를 따라 순찰하며 철로점검을 시행하고 있으나, 긴 철로를 사람이 직접 움직이며 점검하는데 많은 시간이 소요되고 있을 뿐만 아니라 대부분 인적이 드문 곳을 지나기 때문에 위험과 어려움이 따르고 있다.
더하여, 신호시스템을 정상동작시킨 후 작업하거나 신호시스템이 동작하지 않는 경우에도 모터카를 이용한 작업을 수행하게 되고, 사전의 작업계획에 의한 차량운행 정보를 제공한 후 그 정보에 의해 작업을 컨트롤 하는 운전취급실과 관제 제어에 의존하게 된다.
특히, 작업이 끝나는 시점에 기지로 복귀하는 복수의 작업차량들이 상이한 작업종료 시간과 종료시간을 맞추기 위한 과속으로 충돌의 우려가 상존하고 있는 것이다.
이와 같은 기술과 관련되어 선로를 점검하기 위한 장치가 특허 제1275916호에 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 철로점검장치(100)는 철로(200)를 타고 이동하며 철로의 상태를 촬영하고 촬영결과를 관리자 서버를 통해 확인하는 점검장치로서, 내부에 공간이 형성된 본체(10)와, 상기 본체(10) 양측으로 연결되며 철로를 타고 이동할 수 있는 이동수단(40)이 구비되며, 상기 본체(10)는 상기 본체(10) 상부에 설치되는 태양전지(11)와, 상기 태양전지(11) 또는 외부전원으로부터 충전되어 전원을 공급하는 전원부와, 철로(200) 측을 비추는 조명 (15)과, 철로(200)를 촬영하는 카메라(16)와, 관리자 서버(300)와 통신을 수행하는 통신수단과, 상기 이동수단(40)은 양측의 이동수단(40) 사이의 폭을 조절할 수 있도록 텔레스코프관(41)을 이용하여 본체(10)에 연결되며, 상기 본체(10)의 양측면에는 상기 이동수단(40)을 수납할 수 있는 수납공간(20)이 형성되는 구성으로 이루어진다.
그러나, 상기와 같은 철로점검장치는, 작업차량이나 전동차와 별도로 동작하는 구성으로 레일이나 터널의 상태를 실시간으로 확인할 수 없게 되는 단점이 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 목적은, 모터카나 전동차의 전방상황을 실시간으로 파악하여 충돌위험을 방지토록 하고, 사전구간의 정보를 정확하게 파악하여 안전사고 등을 방지하면서 신속하게 대처할 수 있도록 하며, 전동차의 안전확보와 구간정보의 실시간 확인이 가능토록 하는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 한 편성으로 운행하는 전동차 또는 작업용 모터카와 연동하여 전동차 또는 모터카와 일정한 간격을 유지한 상태로 레일을 따라 자율주행 하는 자율운행체가 설치되고, 상기 자율운행체는 구동수단에 의해 자율주행토록 설치되면서 전동차와 일정간격을 유지토록 간격유지수단이 구비되며, 상기 자율운행체에는 충돌이나 현장상황 등의 정보를 전동차 또는 서버에 전달하는 무선모듈이 구비되는 구성으로 전동차의 전방에서 일정간격으로 자율주행하면서 충돌이나 이상 상황의 발생에 의한 이벤트 정보를 전동차나 서버에 알리도록 하는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공한다.
그리고, 상기 자율운행체는, 레일에 지지되어 주행하는 복수의 마찰로울러가 구비되고, 상기 마찰로울러는 충전기로 동작하는 구동모터가 연결되며, 카메라와 램프로 이루어진 촬영부와 라이더 등으로 이루어진 간격유지수단이 더 구비되는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공한다.
더하여, 상기 자율운행체는, 레일의 규격에 상관없이 지지토록 힌지축을 통하여 양측으로 회전되는 복수의 단위체 연결구조이며, 상기 마찰로울러는 양측의 단위체에 각각 연결되면서 장력조절유닛을 통하여 가변토록 설치되는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공한다.
그리고, 상기 운행체는, 연동하는 각 전동차에 대응되는 고유번호가 부여되고, 운행종료시 메인무선모듈이 구비되는 전동차측으로 자동 복귀토록 설치되는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공한다.
계속하여, 상기 운행체는, 전동차의 전방에 설치되면서 소켓이 구비되는 하우징에 자동수납토록 설치되고, 상기 소켓에 대응되는 컨넥터가 일체로 구비되는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공한다.
또한, 상기 충돌감지부는, 초음파, 레이더, 라이다 중에서 선택되면서 360도 방향으로 회전되는 회전체에 설치되어 전방 및 후방을 감지토록 설치되는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공한다.
계속하여, 상기 무선모듈은, 촬영부와 간격유지수단에서 전달되는 각 위치별 정상데이터가 미리저장되고, 촬영부와 간격유지수단을 동작시켜 정상데이터와 실제 측정데이터가 상이할 경우 이벤트 신호를 생성하여 전동차나 서버에 전송토록 설치되는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공한다.
그리고, 상기 무선모듈은, 서버나 전동차에서 동작신호의 전달시 촬영부와 간격유지수단의 데이터를 실시간으로 서버나 전동차에 전달토록 설치되며, 수동조정에 의해 원하는 위치까지 상황 파악이 가능토록 설치되는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템을 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 모터카나 전동차의 전방상황을 실시간으로 파악하여 충돌위험을 방지토록 하고, 사전구간의 정보를 정확하게 파악하여 안전사고 등을 방지하면서 신속하게 대처할 수 있도록 하며, 전동차의 안전확보와 구간정보의 실시간 확인이 가능토록 하는 효과가 있는 것이다.
도1은 종래의 철로점검 장치를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 안전운행 시스템을 도시한 개략도이다.
도3은 본 발명에 따른 안전운행 시스템의 요부 동작상태도이다.
도4는 본 발명에 따른 자율운행체를 도시한 블럭도이다.
도5는 본 발명에 따른 자율운행체의 레일 연결상태도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시에에 따른 자율운행체의 메인주행체 연결상태도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 따른 안전운행 시스템을 도시한 개략도이고, 도3은 본 발명에 따른 안전운행 시스템의 요부 동작상태도이며, 도4는 본 발명에 따른 자율운행체를 도시한 블럭도이고, 도5는 본 발명에 따른 자율운행체의 레일 연결상태도이며, 도6은 본 발명의 다른 실시에에 따른 자율운행체의 메인주행체 연결상태도이다.
본 발명은, 한 편성으로 운행하는 전동차 또는 작업용 모터카로 이루어진 메인주행체(100) 및 상기 메인주행체(100)와 연동하여 전동차 또는 모터카와 일정한 간격을 유지한 상태로 레일을 따라 자율주행 하는 자율운행체(200)및 메인주행체(100)에 제어신호를 전달하는 서버(300)가 일체로 연결되는 구성으로 이루어진다.
이때, 상기 메인주행체(100)는, 서버(300)를 통하여 연결되거나 자율주행체(200)와 직접연결되는 구성이며, 서버 또는 자율주행체와 연결되는 무선유닛(110)이 일체로 구비된다.
더하여, 상기 메인주행체(100)는, 전방에 소켓(121)이 구비되는 하우징(120)이 설치되어 자율운행체의 수납이 가능토록 설치된다.
또한, 상기 자율운행체(200)는, 구동수단(210)에 의해 자율주행토록 설치되면서 메인주행체와 일정간격을 유지토록 무선 간격유지수단(230)이 구비된다.
더하여, 상기 자율운행체(200)에는 충돌이나 현장상황 등의 정보를 전동차 또는 서버에 전달하는 무선모듈(250)이 구비된다.
이때, 상기 무선모듈(250)은, 전동차의 전방에서 일정간격으로 자율주행하면서 충돌이나 이상 상황의 발생에 의한 이벤트 정보를 전동차나 서버에 알리도록 설치된다.
그리고, 상기 자율운행체(200)는, 레일(500)에 지지되어 주행하는 복수의 마찰로울러(271)가 충전기(273)로 동작하는 구동모터(275)에 연결되는 구성으로 이루어진 구동수단이 설치되면서 카메라와 램프로 이루어진 촬영부(277)와 라이다(279) 등으로 이루어진 간격유지수단(230)이 더 구비된다.
더하여, 상기 마찰로울러의 일측에 레일과의 접지상태를 파악하는 접지센서(290)가 구비된다.
이때, 상기 자율운행체(200)는, 간격유지수단이 초음파, 레이더, 라이다 중에서 선택되면서 몸체부(280)의 상측에서 360도 방향으로 회전토록 설치되는 회전체(260)에 내장되는 구성으로 이루어져 전방 및 후방을 감지토록 설치된다.
그리고, 상기 자율운행체(200)는, 연동하는 각 메인주행체에 대응되는 고유번호가 부여되고, 운행시 메인주행체와 일정한 거리를 유지하여 주행토록 설치되며, 운행종료시 무선유닛이 구비되는 메인주행체로 자동 복귀토록 설치된다.
이때, 상기 자율운행체(200)의 이격 거리는, 작업차량 또는 한 편성을 이루는 전동차등의 적용상태에 따라 미리 설정된 프로그램에 의해 차등 적용된다.
계속하여, 상기 자율운행체는, 메인주행체의 소켓에 대응되는 컨넥터(240)가 일체로 구비된다.
계속하여, 상기 무선모듈(250)은, 촬영부와 간격유지수단에서 전달되는 각 위치별 정상데이터가 미리 저장되고, 촬영부와 간격유지수단을 동작시켜 정상데이터와 실제 측정데이터가 상이할 경우 이벤트 신호를 생성하여 전동차나 서버에 전송토록 설치된다.
이때, 상기 촬영부와 간격유지수단에 의한 이상상태 감지를 위한 프로그램은 무선모듈에 일체로 설치되어도 좋으나, 메인주행체 및 서버에 별도로 설치되어도 좋다.
그리고, 상기 무선모듈(250)은, 서버나 메인주행체에서 동작신호의 전달시 촬영부와 간격유지수단의 데이터를 실시간으로 서버나 메인주행체에 전달토록 설치되며, 수동조정에 의해 원하는 위치까지 상황 파악이 가능토록 설치되는 구성으로 이루어 진다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도2 내지 도6에서 도시한 바와같이 본 발명은, 한 편성으로 운행하는 전동차 또는 작업용 모터카로 이루어진 메인주행체(100) 및 상기 메인주행체(100)와 연동하여 전동차 또는 모터카와 일정한 간격을 유지한 상태로 레일을 따라 자율주행 하는 자율운행체(200)및 메인주행체(100)에 제어신호를 전달하는 서버(300)가 일체로 연결되는 구성으로 이루어져 메인주행체(100)의 전방에서 자율주행체가(200) 먼저 주행하면서 전방의 이상 상황을 실시간으로 체크할 수 있게 된다.
이때, 상기 메인주행체(100)는 서버(300)를 통하여 자율주행체와 연결되거나 자율주행체(200)와 직접연결되는 구성으로 서버 또는 자율주행체와 연결되는 무선유닛(110)이 일체로 구비되어 메인주행체(100)에서 자율주행체(200)의 제어가 가능토록 된다.
그리고, 상기 무선유닛(110)에는 디스플레이가 더 구비되어 자율주행체로 부터 전달되는 데이터중 영상등을 실시간으로 확인할 수 있게 된다.
더하여, 상기 메인주행체(100)는, 전방에 소켓(111)이 구비되는 하우징(110)이 설치되어 자율운행체의 수납이 가능함은 물론 메인주행체(100)의 전원을 통한 충전이 가능토록 된다.
또한, 상기 자율운행체(200)는, 구동수단(210)에 의해 자율주행토록 설치되면서 메인주행체와 일정간격을 유지토록 무선 간격유지수단(230)이 구비되어 메인주행체와 항상 일정한 거리를 유지한 상태에서 주행토록 된다.
이때, 상기 간격유지수단(230)은, 초음파센서, 레이더, 라이다 중 선택되는 어느 하나로서 이루어져 전방 또는 후방 물체와의 거리파악이 가능토록 되고, 이중 라이다를 이용하면 거리는 물론 3차원의 입체 형상 파악도 가능토록 된다.
즉, 상기 간격유지수단(230)을 동작시킨 상태에서 자율운행체(200)를 메인주행체(100)의 전방에서 주행시키면 사전구간에서의 충돌요소를 확인하여 안전사고를 미연에 방지토록 하고, 충돌 등에 의한 궤도이탈의 경우에도 레일의 접촉에 의해 ON신호를 형성하도록 설치되는 접지센서(290)의 접지상태를 파악함으로써 충돌에 의한 레일 이탈여부를 감지할 수 있게 된다.
더하여, 상기 자율운행체(200)에는 충돌이나 현장상황 등의 정보를 전동차 또는 서버에 전달하는 무선모듈(250)이 구비되어 이벤트의 발생시 이를 메인주행체나 서버에 실시간으로 전달하게 된다.
이때, 상기 무선모듈(250)은, 전동차의 전방에서 일정간격으로 자율주행하면서 충돌이나 이상 상황의 발생에 의한 이벤트 정보를 메인주행체나 서버에 알리도록 한다.
그리고, 상기 자율운행체(200)는, 레일(500)에 지지되어 주행하는 복수의 마찰로울러(271)가 구비되고, 상기 마찰로울러(271)는 충전기(273)로 동작하는 구동모터(275)에 연결되는 구성으로 무선모듈(250)에 미리 입력되는 프로그램 또는 서버나 메인주행체에서 전달되는 제어신호에 의해 자동 또는 수동 주행토록 된다.
이때, 상기 자율운행체에는 카메라와 램프로 이루어진 촬영부(277)가 구비되어 간격유지수단에 의한 이상 상황시 이상 발생지점을 촬영하거나, 촬영부를 통한 현재상태를 용이하게 파악할 수 있게 된다.
상기 자율운행체는, 레일의 규격에 상관없이 지지토록 힌지축(201)을 통하여 양측으로 회전되면서 실린더(209)로서 연결되는 복수의 단위체 연결구조로 레일에서 용이하게 분리및 결합토록 되고, 상기 마찰로울러는 양측의 단위체에 각각 연결되면서 장력조절유닛(207)을 연결되어 장력조절 및 압축력 조절이 가능토록 된다.
더하여, 상기 자율운행체(200)는, 충돌감지부가 초음파, 레이더, 라이다 중에서 선택되면서 몸체부(280)의 상측에서 360도 방향으로 회전토록 설치되는 회전체(260)에 내장되는 구성으로 전방 및 후방을 감지하여 이상상황이나 주행간격 등을 자동적으로 유지토록 한다.
그리고, 상기 자율운행체(200)는, 연동하는 각 메인주행체에 대응되는 고유번호가 부여되어 운행시 메인주행체와 일정한 거리를 유지토록 설치되며, 운행종료시 무선유닛이 구비되는 메인주행체로 자동 복귀토록 한다.
이때, 상기 자율운행체(200)의 이격거리는, 작업차량 또는 한 편성을 이루는 전동차등의 적용상태에 따라 차등 적용된다.
계속하여, 상기 무선모듈(250)은, 촬영부와 충돌감지부에서 전달되는 각 위치별 정상데이터가 미리저장되고, 촬영부와 충돌감지부를 동작시켜 정상데이터와 실제 측정데이터가 상이할 경우 이벤트 신호를 생성하여 전동차나 서버에 전송토록 한다.
그리고, 상기 무선모듈(250)은, 서버나 메인주행체에서 동작신호의 전달시 촬영부와 충돌감지부 데이터를 실시간으로 서버나 메인주행체에 전달토록 설치되며, 수동조정에 의해 원하는 위치까지 상황 파악이 가능토록 하는 것이다.
100...메인주행체 190...무선유닛
200...자유주행체 210...구동수단
260...회전체 277...촬영부
279...충돌감지부 300...서버
500...레일

Claims (7)

  1. 레일을 주행하는 메인주행체와
    상기 메인주행체와 일정한 간격을 유지한 상태로 레일을 따라 자율주행 하는 자율운행체 및
    상기 메인주행체 및 자율운행체와 무선 연결되는 서버의 연결구로 이루어지고,
    상기 자율운행체는 구동수단에 의해 자율주행토록 설치되면서 메인주행체와 일정간격을 유지토록 간격유지수단이 구비되며,
    상기 자율운행체는 메인주행체의 도달전에 충돌이나 현장상황에 따른 이벤트 정보를 메인주행체 또는 서버에 무선모듈을 통하여 미리 전달하도록 설치되고,
    상기 자율운행체는, 연동하는 각 전동차에 대응되는 고유번호가 부여되고, 운행종료시 무선유닛이 구비되는 메인주행체로 자동 복귀토록 설치되며,
    메인주행체의 전방에 설치되면서 소켓이 구비되는 하우징에 자동수납토록 설치되고, 상기 자율운행체는 소켓에 대응되는 컨넥터가 일체로 구비되는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자율운행체는, 레일에 지지되어 주행하는 복수의 마찰로울러가 구비되고, 상기 마찰로울러는 충전기로 동작하는 구동모터가 연결되며, 카메라와 램프로 이루어진 촬영부와 라이더로 이루어진 간격유지수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자율운행체는, 레일의 규격에 상관없이 지지토록 힌지축을 통하여 양측으로 회전되는 복수의 단위체 연결구조이며,
    상기 마찰로울러는 양측의 단위체에 각각 연결되면서 장력조절유닛을 가변가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 간격유지수단은, 초음파, 레이더, 라이다 중에서 선택되면서 360도 방향으로 회전토록 몸체부의 상측에 설치되는 회전체에 연결되어 전방 및 후방을 감지토록 설치되는 것을 특징으로 하는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 무선모듈은, 촬영부와 간격유지수단에서 전달되는 각 위치별 정상데이터가 미리저장되고, 촬영부와 간격유지수단을 동작시켜 정상데이터와 실제 측정데이터가 상이할 경우 이벤트 신호를 생성하여 전동차나 서버에 전송토록 설치되는 것을 특징으로 하는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무선모듈은, 서버나 메인주행체에서 동작신호의 전달시 촬영부와 간격유지수단의 데이터를 실시간으로 서버나 메인주행체에 전달토록 설치되며, 수동조정에 의해 원하는 위치까지 상황 파악이 가능토록 설치되는 것을 특징으로 하는 자율운행체를 이용한 도시철도 안전운행 시스템.
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