KR102096963B1 - 열차 간 가상 연결 방법 및 이를 위한 열차 제어 장치 - Google Patents

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    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or vehicle train, e.g. braking curve calculation
    • B61L2027/204—Trackside control of safe travel of vehicle or vehicle train, e.g. braking curve calculation using Communication-based Train Control [CBTC]

Abstract

본 발명은 후행 열차(제1 열차)의 열차제어 장치가 후행 열차에 선행하여 주행 중인 선행 열차(제2 열차)와의 가상 열차 결합을 수행하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 제1 통신망을 통해 제2 열차로 결합요청 신호를 전송하는 단계; 결합요청 신호에 응답하여 제2 열차로부터 수신된 실시간 주행 정보를 기초로 제2 열차의 위치 및 속도에 기반한 제1 간격 제어를 수행하는 단계; 제1 간격 제어에 의해 제2 열차와 직접 무선 통신하는 제 2 통신망이 개시되면, 제2 통신망을 통해 제2 열차로 잠금요청 신호를 전송하는 단계; 및 잠금요청 신호에 응답하여 제2 열차로부터 수신된 가감속도 정보를 기초로 제2 열차의 가감속도에 기반한 제2 간격 제어를 수행하는 단계를 포함하는 가상 열차 결합 방법을 제공한다.

Description

열차 간 가상 연결 방법 및 이를 위한 열차 제어 장치{METHOD FOR CONSTRUCTING VIRTUAL-COUPLED TRAIN SETS AND TRAIN CONTROL DEVICE THEREOF}
본 발명은 열차 간 가상 연결 방법 및 이를 위한 열차 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 후행 열차의 열차 제어 장치가 후행 열차에 선행하는 선행 열차와의 가상 결합 및 해제를 수행하는 방법 및 그 열차 제어 장치에 관한 것이다.
국내외 열차제어시스템은 이동통신 기술의 발전에 따라 열차제어 효율성 향상과 운전 시격 단축을 위하여 지상설비 중심에서 차상설비 중심으로 진화하고 있으며, 최근에는 선행 열차와 후행 열차 간, 열차와 선로변 설비들 간 직접 통신을 통해 무인자동운행이 가능한 지능형 열차 자율 주행 제어 기술 개발 필요성이 대두되고 있다.
나아가, 선로 용량을 향상시키기 위한 가상 연결 기술 개발에 대한 필요성이 제기되고 있다. 가상 연결 기술은, 선행 열차와 후행 열차 간 물리적 연결기(mechanical coupler)에 의한 분리(uncoupling)/결합(coupling) 없이 주행 중 자유로운 가상 열차편성 (virtually-coupled train sets)을 구성함으로써 선행 열차와 후행 열차 간격을 제동 거리(braking distance) 이하로 획기적으로 줄일 필요성이 있다. 그러나 기존의 열차제어 시스템은 제어 규칙(principle)의 한계로 인해 선행 열차에 제동 거리 이내로 근접하는 것을 충돌로 인지한다는 점에서 기존 열차 제어 시스템을 이용한 가상 열차편성을 구현하는 것은 불가능하다.
이와 관련하여, 국제공개특허 제 2015-019430 호(발명의 명칭: train control system)는 선행 열차와 후속 열차의 주행 중에 선행 열차의 추진 및 제동지령을 제공받아 후속 열차의 추진 및 제동 동작을 수행하는 방법을 개시한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열차들 간에 물리적 연결기를 이용하지 않으면서 열차들의 간격을 제어함으로써 선행 열차와 후행 열차가 물리적으로 연결된 것과 같이 간격을 가깝게 유지하여 가상 결합된 상태로 주행하는 열차 제어 방법을 제공한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은, 제1 통신망을 통해 제2 열차로 결합요청 신호를 전송하는 단계; 결합요청 신호에 응답하여 제2 열차로부터 수신된 실시간 주행 정보에 따라, 제2 열차의 위치 및 속도에 기반한 제1 간격 제어를 수행하는 단계; 제1 간격 제어에 의해 제2 열차와 직접 무선 통신하는 제 2 통신망이 개시되면, 제2 통신망을 통해 제2 열차로 잠금요청 신호를 전송하는 단계; 및 잠금요청 신호에 응답하여 제2 열차로부터 가감속도 정보가 수신됨에 따라, 제2 열차의 가감속도에 기반한 제2 간격 제어를 수행하는 단계를 포함하는 가상 열차 결합 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제2 측면은, 기지국을 통해 무선 통신하는 제1 통신회로 및 제2 열차와 직접 무선 통신하는 제2 통신회로를 포함하는 통신부; 가상 열차 결합을 수행하는 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하는 열차 제어 장치를 제공한다. 이때, 상기 프로세서는, 제1 통신회로를 통해 제2 열차로 결합요청 신호를 전송하고, 결합요청 신호에 응답하여 제2 열차로부터 실시간 주행 정보가 수신됨에 따라, 제2 열차의 위치 및 속도에 기반한 제1 간격 제어를 수행하고, 제2 통신회로의 신호 강도가 미리 설정된 임계값을 초과하면, 제2 통신회로를 통해 제2 열차로 잠금요청 신호를 전송하고, 잠금요청 신호에 응답하여 제2 열차로부터 가감속도 정보가 수신됨에 따라, 제2 열차의 가감속도에 기반한 제2 간격 제어를 수행하는 열차 제어 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 3 측면은, 상기 제1 측면의 방법을 컴퓨터 상에서 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.
본 발명은 열차 간 직접적인 통신기반의 간격제어 기술과 선행열차의 위치, 속도 및 가속도 정보를 이용하여 선행 열차와 후행 열차가 물리적으로 연결된 것과 같이 간격을 가깝게 유지하여 주행하게 함으로써, 열차들의 가상 결합 및 해제를 수행할 수 있다. 특히, 주행 중인 열차의 편성을 자유롭게 제어함으로써 유연한 운행 스케줄 관리가 가능케 할 수 있다. 또한, 열차 편성을 운영자 개입 없이 제어함으로써, 열차의 운행 가능 시간을 해치지 않으면서, 인정 오류로 인한 사고 및 고장 상황을 방지할 수 있다.
추가적으로 열차 간 다양한 센서 값을 이용하여 간격 제어에서 발생가능한 오차를 보정 및 보상함으로써, 열차들이 가상 결합된 상태에서 안정적으로 주행할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 종래의 열차제어 시스템을 설명하기 위한 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 가상 결합 시스템을 설명하기 위한 개요도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차의 열차 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 후행 열차의 열차 제어 장치가 가상 열차 결합을 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 프로세서가 제1 간격 제어에 의해 결합 이동 권한을 생성하는 동작을 설명하기 위한 순서도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 이동 권한의 개념을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 길이 정보를 도시한 예이다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 일 실시예에 따라 열차들이 가상 결합된 상태에서 갱신된 열차 길이에 따른 주행 제어를 도시한 일례이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 장치의 구성을 도시한 다른 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 프로세서가 선행 열차와의 가상 결합을 해제하는 방법을 도시한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 열차제어 시스템을 도시한 도면이다. 종래의 열차 제어 시스템은 CBTC(Communication Based Train Control) 와 같은 무선 통신에 기반한 시스템으로서, 종래의 열차제어 시스템에서 열차들은 관제 센터와는 별도로 지상의 지역 제어기(zone controller)(17)로부터 열차의 이동권한과 선로의 제한속도 정보를 기반으로 하는 정적 속도프로파일 명령을 제공받는다. 이러한 제어 방식에 기반하여, 종래의 열차제어 시스템은 특정 열차가 위치하는 일정 구간 내에 다른 열차가 진입하는 것을 허용하지 않는다.
구체적으로, 종래의 열차제어 시스템은 각 지역 제어기(17)가 관할하는 일정 영역 내에 존재하는 열차의 차상 열차 제어 시스템(CBTC)으로부터 위치 정보를 수신하며, 열차의 이동권한(15)을 생성하고, 이동권한까지의 정적 속도프로파일을 생성한다. 생성된 정적 속도프로파일은 다시 열차에게 제공된다. 이를 통해, 각 지역 제어기(17)의 영역 내의 열차들은 일정한 거리 이상의 간격을 유지한다. 따라서 열차들 간의 간격이 좁혀지는 상황은 지역 제어기(17)에게 열차 간의 충돌 상황으로 인지될 수 있다. 이에 따라 열차들 간의 결합은 해당 열차들의 열차제어시스템(CBTC) 및/또는 지역 제어기가 오프(OFF)된 상태(즉, 차상 열차제어시스템과 지역 제어기(17) 의 통신 연결이 해제된 상태)에서 이루어져야 한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 가상 결합 시스템(10)을 설명하기 위한 개요도이다. 열차 가상 결합 시스템(10)은 운행 중인 두 열차 간의 가상 결합을 수행하기 위한 하나 이상의 구성 요소들을 포함한다. 여기서, 두 열차 간의 가상 결합이란, 각 구간의 수송 인구 조정 및/또는 운행 스케줄에 의해 두 열차가 물리적으로 결합된 것과 동일 또는 유사한 거리 간격을 유지하면서 운행되는 것으로서 관제 시스템(13)에서는 결합시 하나의 열차로 인식되어 열차의 역사 진입, 진출 및 운행에 대해 동일한 스케줄 명령을 제공받는다.
개시된 실시예에 따른 열차 가상 결합 시스템(10)은 후행 열차(11)가 선행 열차(12)에 대한 실시간 주행 정보를 선행 열차(12)로부터 수신함으로써, 선행 열차(12)의 위치 및 속도에 기반한 이동 권한(16)을 직접 생성하여 운행을 제어하고, 선행 열차(12)와의 직접적인 무선 통신을 통해 선행 열차(12)와의 간격을 제어할 수 있도록 허용함으로써, 운행 중인 두 열차 간의 가상 결합이 가능토록 할 수 있다. 이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차의 열차 제어 장치(110)의 구성을 도시한 블록도이다. 이하, 열차 제어 장치(110)의 구성을 참조하여 후행 열차(11)가 새로운 이동 권한을 생성하고, 선행 열차(12)와의 간격을 제어함으로써 가상 결합을 수행하는 동작을 상세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 열차 제어 장치(110)는 메모리(111), 통신부(112) 및 프로세서(processor)(113)를 포함한다. 열차 제어 장치(110)는 차량에 설치되어, 각 열차의 운행 제어, 통신 제어 및/또는 환경 제어를 수행하는 컴퓨팅 장치일 수 있다.
메모리(111)는 열차가 운행 제어, 통신 제어 및/또는 환경 제어 등의 동작을 제어하기 위한 프로그램, 데이터 등을 저장한다. 예컨데, 메모리(111)은 열차의 운행제어 및 가상결합을 위한 운행 스케줄 정보와 선로에 대한 DB 값(노선의 구성도, 구간별 제한속도 값, 구간별 구배 값, 승강장 위치 등)을 저장한다. 또한 메모리(111)는 관제시스템(13)으로부터 수신된 열차의 운행 시점부터 종료시점까지의 운행스케줄을 저장할 수 있다. 이때, 메모리(111)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 유지하는 비휘발성(non-volatile) 저장 장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장 장치를 통칭하는 것일 수 있다.
통신부(112)는 열차가 관제 시스템(13) 또는 다른 열차와 통신하기 위한 적어도 하나의 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 통신부(112)는 기지국(14)을 통해 타 장치와 무선 통신하는 제1 통신회로(112-1) 및 기지국(14)을 거치지 않고 타 장치와 직접 무선 통신하는 제2 통신회로(112-2)를 포함한다.
제1 통신회로(112-1)는 LTE-R 통신회로, 3GPP 통신회로, GSM-R 통신회로, 아날로그 통신회로 등을 포함하며, 제2 통신회로(112-2)는 블루투스(BLUETOOTH) 통신회로, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신회로, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신회로, 지그비(Zigbee) 통신회로, WAVE(wireless access in vehicular environment) 통신회로, LTE V2X 통신회로 등을 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 제1 통신회로(112-1)에 의한 통신망을 제1 통신망으로 칭하며, 제2 통신회로(112-2)에 의한 통신망을 제2 통신망으로 칭한다.
프로세서(113)는 열차의 전반적인 동작을 제어한다. 예컨대, 프로세서(113)는 간격 제어를 위하여 관제 시스템(13)으로부터 다음 목적지를 수신하여 열차의 위치를 계산하고, 선행 열차(12)의 위치와 속도를 기반으로 열차의 이동 권한을 생성하며, 메모리(111)에 저장된 선로 DB를 토대로 제한 속도값을 계산할 수 있다. 이때 제한 속도값은 선로의 제한 속도를 기반으로하는 정적속도 프로파일과 열차의 특성을 반영한 제동커브를 기반으로하는 동적속도 프로파일을 포함한다. 한편, 프로세서(113)는 열차의 추진제동 시스템, 통신 시스템, 환경 시스템 등과 같은 다양한 시스템 제어를 수행하기 위한 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 프로세서(113)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read-Only Memory), CPU 등을 포함하여 컴퓨팅 장치로 구성될 수 있다.
특히, 프로세서(113)는 메모리(111)에 저장된 프로그램을 실행하며, 관제 시스템(13)으로부터 열차 결합 명령이 수신됨에 따라, 제1 통신망을 통해 선행 열차(12)로부터 실시간 주행 정보를 수신하여 선행 열차(12)의 위치 및 속도를 기반으로 선행 열차(12)와의 간격을 좁히며, 이에 따라 선행 열차(12)와 직접적으로 무선 통신하는 제2 통신망이 개시되면, 제2 통신망을 통해 수신된 선행 열차(12)로 가감속도에 기반한 제2 간격 제어를 수행한다. 이때, 제1 간격 제어는 선행 열차(12)와 후행 열차(11) 간의 거리와 선행 열차(12)의 속도에 기반한 새로운 이동 권한(이하, 결합 이동 권한)을 생성하여 후행 열차(11)가 선행 열차(12)와의 간격을 좁히는 주행 제어이며, 제2 간격 제어는 가상 결합된 상태를 유지하는 주행 제어를 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 후행 열차(11)의 열차 제어 장치(110)가 가상 열차 결합을 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 프로세서(113)는 선행 열차(12)와의 결합 준비 신호를 획득한다(S300). 이는 제1 통신망을 통해 관제 시스템(13)으로부터 수신되거나, 메모리(111)에 미리 저장된 운행 스케줄 정보로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 운행 스케줄 정보는 결합 시간 및 결합(또는 분리)이 수행되는 결합 구간 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 프로세서(113)는 현재 시간 및 위치 정보가 해당 결합 시간 및 결합 구간 정보와 일치하면 결합(또는 분리) 준비 이벤트 신호를 발생시킬 수 있다.
이후, 프로세서(113)는 제1 통신망을 통해 선행 열차(12)로 결합 요청 신호를 전송한다(S310). 제1 통신망은 전술한 바와 같이 선로에 일정 간격으로 배치된 기지국(14)을 이용하는 통신망일 수 있다.
이후, 프로세서(113)는 제1 통신망을 통해 선행 열차(12)로부터 실시간 주행 정보를 획득한다(S320). 실시간 주행 정보는 선행 열차(12)의 위치 정보, 속도 정보 및 속도 프로파일을 포함한다. 또한, 실시간 주행 정보는 선행 열차(12)에서 산출된 위치 추정오차 및 속도 추정오차를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 위치 오차 및 속도 오차는 선행 열차(12)에 구비된 다양한 센서(예컨대, 속도 센서, 가속도 센서 등)에서 측정된 센서값으로부터 산출될 수 있다.
한편, 프로세서(113)는 실시간 주행 정보 이외에, 선행 열차(12)의 열차 종류, 최대 속도 정보, 최대 가감속도 정보, GEBR(Guaranteed Emergency Braking Rate) 정보, 추진제동 시스템 정보 등과 같은 열차 특성 정보를 더 제공받을 수 있다.
이후, 프로세서(113)는 실시간 주행 정보를 기초로 선행 열차(12)의 위치 및 속도에 기반한 제1 간격 제어를 수행한다(S330). 제1 간격 제어는 후행 열차(11)가 결합 이동 권한(도 1의 16)을 생성하여, 이를 기초로 운행을 제어하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 5 및 도6을 참조하여 프로세서(113)가 결합 이동 권한을 생성하는 일례를 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 프로세서(113)가 제1 간격 제어에 의해 결합 이동 권한을 생성하는 동작을 설명하기 위한 순서도이며, 도 6은 결합 이동 권한의 개념을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 프로세서(113)는 선행 열차(12)의 속도에 기반하여 선행 열차(12)의 최단 제동 거리를 산출한다(S321). 여기서, 최단 제동 거리는 열차가 제동 명령에 응답하여 최적의 제동 효율로 동작한다는 가정 하에서 예측되는 제동 거리를 의미한다. 수학식 1은 선행 열차(12)의 최단 제동 거리(
Figure 112017072197873-pat00001
)를 산출하는 일례이다.
Figure 112017072197873-pat00002
위 식에서,
Figure 112017072197873-pat00003
는 선행 열차(12)의 속도,
Figure 112017072197873-pat00004
는 선행 열차(12)의 속도 오차,
Figure 112017072197873-pat00005
는 선행 열차(12)와의 통신지연,
Figure 112017072197873-pat00006
는 선행 열차(12)의 추진제동 시스템 반응 및 인가 시간,
Figure 112017072197873-pat00007
는 선행 열차(12)의 추진제동 시스템의 최적 제동효율,
Figure 112017072197873-pat00008
는 선행 열차(12)가 주행하는 선로의 구배저항,
Figure 112017072197873-pat00009
는 선행열차의 GEBR을 의미한다. 이때, 상기한 값들은 선행 열차(12)로부터 제공받는 값일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 후행 열차(11)에 의해 추정 및/또는 산출된 값일 수도 있다. 또한, GEBR은 일정 범위를 나타낼 수 있다. 최단 제동 거리는 어떠한 상황에서도 해당 범위 내에서 비상 제동 감속도를 보장할 수 있다는 가정 하에서 산출되므로, 선행 열차(12)의 GEBR은 해당 범위 중에서 가장 높은 값을 택한다.
이어서, 프로세서(113)는 후행 열차(11)의 최장 제동 거리를 산출한다(S322). 여기서, 최장 제동 거리는 열차가 제동 명령에 응답하여 최악의 제동 효율로 동작한다는 가정하에 예측되는 제동 거리를 의미한다. 수학식 2는 후행 열차(11)의 최장 제동 거리(
Figure 112017072197873-pat00010
)를 산출하는 일례이다.
Figure 112017072197873-pat00011
Figure 112017072197873-pat00012
는 후행 열차(11)의 현재 속도,
Figure 112017072197873-pat00013
는 후행 열차(11)의 속도 오차,
Figure 112017072197873-pat00014
는 기 설정된 속도가 초과됨이 인지될 때까지의 인지시간,
Figure 112017072197873-pat00015
는 후행열차의 추진제동 시스템 반응시간 및 인가시간,
Figure 112017072197873-pat00016
은 저크한계로 인한 지연시간,
Figure 112017072197873-pat00017
는 후행 열차(11)의 추진제동 시스템의 최악의 제동효율,
Figure 112017072197873-pat00018
는 후행 열차(11)가 주행하는 선로의 구배저항,
Figure 112017072197873-pat00019
는 후행 열차(11)의 최대 가속도,
Figure 112017072197873-pat00020
후행 열차(11)의 GEBR을 의미한다. 이때, 전술한 바와 마찬가지로 후행 열차(11)의 GEBR은 일정 범위를 가지며, 후행 열차(11)의 GEBR은 해당 범위 중에서 가장 낮은 값이다.
이후, 프로세서(113)는 선행 열차(12)의 최단 제동 거리(
Figure 112017072197873-pat00021
)와 후행 열차(11)의 최장 제동 거리(
Figure 112017072197873-pat00022
)의 합을 기초로 결합 이동 권한(
Figure 112017072197873-pat00023
)을 산출한다. 한편, 구현 예에 따라, 결합 이동 권한이 선행 열차(12)의 점유 구간(즉, 선행 열차(12)가 이동하고 있는 구간) 외에서 표현될 수 있도록, 결합 이동 권한을 선행 열차(12)의 후미부로 이동시켜 나타낼 수 있다. 예를 들어, 이동된 결합 이동 권한(도 6의
Figure 112017072197873-pat00024
)은 속도(
Figure 112017072197873-pat00025
)와 거리(
Figure 112017072197873-pat00026
)의 조합으로 표현될 수 있다.
이후, 프로세서(113)는 결합 이동 권한을 기초로 주행 제어를 수행한다. 예컨대, 프로세서(113)는 결합 이동 권한(
Figure 112017072197873-pat00027
)에서 후행 열차(11)의 제동 거리를 감산한 거리만큼 제동 없이 가속 주행할 수 있다. 이를 통해, 후행 열차(11)는 선행 열차(12)와의 간격을 좁힐 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 프로세서(113)는 제1 간격 제어에 의해 선행 열차(12)와 직접 무선 통신하는 제 2 통신망이 개시되면, 제2 통신망을 통해 선행 열차(12)로 잠금요청 신호를 전송한다(S340). 여기서, 제2 통신망이 개시된다는 것은, 제2 통신회로(112-2)의 신호 강도가 미리 설정된 임계값을 초과하는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 통신부(112)는 프로세서(113)의 제어에 의해, 결합요청 신호가 획득된 이후부터 통신부(112)의 제2 통신회로(112-2)의 일부 구성요소(또는 전체 구성요소)를 구동시켜 제2 통신망의 신호 강도를 측정(또는 모니터링)할 수 있다. 이때, 선행 열차(12)는 후행 열차(11)로부터의 결합요청 신호가 획득됨에 따라 제2 통신망을 수행할 수 있는 통신망을 구동시킬 수 있다. 즉, 후행 열차(11)와 선행 열차(12)가 근접함에 따라, 제2 통신회로(112-2)에서 감지되는 신호 강도는 높아진다. 따라서, 프로세서(113)는 제2 통신회로(112-2)에서 측정되는 신호 강도가 미리 설정된 임계값을 초과하면 선행 열차(12)로 잠금요청 신호를 전송할 수 있다. 이때, 임계값은, 양 열차 간의 거리 간격이 후행 열차(11)의 최장 제동 거리에 해당하는 경우에 측정되는 신호 강도를 기준으로 설정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 임의의 거리(예컨대, 5 m 등)에 해당하는 경우에 측정되는 신호 강도를 기준으로 설정될 수도 있다.
잠금요청 이후, 후행 열차(11)와 선행 열차(12)는 하나의 열차로서 기능하므로, 양 열차의 성능은 양 열차 중에서 낮은 성능을 갖는 열차의 성능으로 제한된다(S350). 즉, 후행 열차(11)과 선행 열차(12)의 성능은, 예를 들어, 열차의 최대속도, 최대 감속도, 최대 가속도, GEBR, 제동 지연시간 등과 같은 열차 제어 파라미터 값 등을 가장 제한적인 값으로 통일한다. 구체적으로, 최대 속도 정보는 후행 열차(11)와 선행 열차(12)의 최대 속도 정보 중에서 낮은 값으로 갱신되며, 최대 가속도 정보는 후행 열차(11)와 선행 열차(12)의 최대 가속도 정보 중에서 낮은 값으로 갱신된다. 또한, 최대 감속도 정보는 후행 열차(11)와 선행 열차(12)의 최대 감속도 정보 중에서 높은 값으로 갱신된다. 따라서, 제1 간격 제어 및 제2 간격 제어에서의 최장 제동 거리 및/또는 최단 제동 거리는 갱신된 최대 속도 및 가속도 정보를 기준으로 산출될 수 있다.
이후, 프로세서(113)는 제2 통신망을 통해, 선행 열차(12)로부터 선행 열차(12)의 가감속도 정보를 획득한다(S360). 즉, 선행 열차(12)의 가감속도 정보는 기지국(14)를 거치지 않고 제2 통신회로(112-2)를 통해 수신된다. 이에 따라 후행 열차(11)와 선행 열차(12)는 통신 지연을 최소화할 수 있다. 이때 프로세서(13)는 선행 열차(12)로부터 가감속 정보를 직접 수신하거나, 선행 열차(12)의 속도 정보를 수신함으로써 이전 속도와 현재 속도의 변화량을 계산하여 가감속 정보를 획득할 수 있다.
이후, 프로세서(113)는 선행 열차(12)의 가감속도에 기반한 제2 간격 제어를 수행한다(S370). 프로세서(113)는 제1 간격 제어에 의해 좁혀진 선행 열차(12)와의 간격을 유지하기 위하여, 선행 열차(12)의 가감속도뿐 아니라, 선행 열차(12)와 후행 열차(11) 간의 통신 지연, 선행 열차(12)와 후행 열차(11)의 가감속도 명령에 따른 추진제동 시스템의 실제 출력 속도(즉, 실제 반응 속도) 등과 같은 불확실성에 대한 마진(margin)을 고려하여야 한다. 따라서, 제2 간격 제어는 상기한 불확실성에 대한 마진을 고려하여 후행 열차(11)의 가감속도를 제어한다. 즉, 프로세서(113)는 선행 열차(12)의 가감속도, 후행 열차(11)의 반응 속도에 따른 제1 추정오차 및 선행 열차(12)의 반응 속도에 따른 제2 추정오차를 기초로 후행 열차(11)가 가감속 주행될 수 있도록 추진제동 시스템을 제어한다. 보다 구체적으로, 프로세서(113)는 선행 열차(12)의 가속도(
Figure 112017072197873-pat00028
)에서 후행 열차(11)의 가속도 명령 이후의 반응 속도에 따른 제1 가속도 추정오차(
Figure 112017072197873-pat00029
)와 선행 열차(12)의 가속도 명령 이후의 반응 속도에 따른 제2 가속도 추정오차(
Figure 112017072197873-pat00030
)를 감산한 결과를 기초로 후행 열차(11)가 가속 주행될 수 있도록 추진제동 시스템을 제어하거나, 선행 열차(12)의 감속도에서 후행 열차(11)의 감속도 명령 이후의 반응 속도에 따른 제1 감속도 추정오차(
Figure 112017072197873-pat00031
)와 선행 열차(12)의 감속도 명령 이후의 반응 속도에 따른 제2 감속도 추정오차(
Figure 112017072197873-pat00032
)를 합산한 결과를 기초로 후행 열차(11)가 감속 주행될 수 있도록 추진제동 시스템을 제어한다. 이때, 선행 열차(12)의 제2 추정오차(
Figure 112017072197873-pat00033
,
Figure 112017072197873-pat00034
)는 선행 열차(12)로부터 제공되거나, 열차 특성 정보를 기초로 프로세서(113)가 산출할 수 있다.
한편, 제2 간격 제어는 안전성을 고려하여 보수적으로 가감속 주행을 수행하는 것이므로, 양 열차 간의 간격은 점차 멀어질 수 있다. 따라서, 프로세서(113)는 상기한 바에 따라 산출된 가감속을 보상한다. 예컨대, 후행 열차(11)는 선행 열차(12)와의 안전을 위해 최소한 떨어져야 할 거리를 알고 있으므로 해당 거리 외에 추가적인 거리는 보상을 통해 좁혀져야 한다. 프로세서(113)는 제2 통신망을 통해 선행 열차(12)로부터 위치 정보를 더 제공받을 수 있다. 프로세서(113)는 선행 열차(12)의 위치 정보와 후행 열차(11)의 위치 정보의 차이값, 선행 열차(12)의 후미부 위치에 대한 불확실성값, 후행 열차(11)의 전두부 위치에 대한 불확실성값을 기초로 가감속 보상을 수행할 수 있다. 수학식 3은 프로세서(113)가 가감속 보상을 수행하는 일례이다.
Figure 112017072197873-pat00035
위 식에서,
Figure 112017072197873-pat00036
는 선행 열차(12)와 후행 열차(11) 간의 거리 간격,
Figure 112017072197873-pat00037
는 후행 열차(11)의 전두부 위치에 대한 불확실성값,
Figure 112017072197873-pat00038
선행 열차(12)의 후미부 위치에 대한 불확실성값,
Figure 112017072197873-pat00039
보상할 가감속도 값, t는 가속도 보상이 유지되어야 하는 시간을 의미한다.
상기한 설명 외에도, 프로세서(113)는 별도의 속도 센서, 가속도 센서, 거리 측정 센서 등을 더 구비하여 가감속도를 보상할 수 있다. 이에 대해서는, 도 9를 참조하여 후술한다.
한편, 가상 결합 상태의 열차 길이는, 후행 열차(11)와 선행 열차(12) 각각의 열차 길이, 후행 열차(11)의 위치 불확실성에 기반한 제1 마진값(즉, 후행 열차(11)의 후미부 위치에 대한 불확실성값 및 전두부 위치에 대한 불확실성값의 합), 후행 열차(11)의 위치 불확실성에 기반한 제2 마진값(즉, 선행 열차(12)의 후미부 위치에 대한 불확실성값 및 전두부 위치에 대한 불확실성값의 합) 및 후행 열차(11)와 선행 열차(12)가 가지는 속도 오차와 가속도 오차, 추진/제동 지연에 따른 마진값, 그리고 열차 간에 이루어지는 통신의 지연 값을 고려한 안전 거리값의 합으로 갱신될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 길이 정보를 도시한 다른 일례이다. 도 7을 참조하면, 열차 길이 정보는 후행 열차(11)와 선행 열차(12) 각각의 열차 길이(
Figure 112017072197873-pat00040
,
Figure 112017072197873-pat00041
), 후행 열차(11)의 위치 불확실성에 기반한 제1 마진값(즉,
Figure 112017072197873-pat00042
+
Figure 112017072197873-pat00043
), 후행 열차(11)의 위치 불확실성에 기반한 제2 마진값(즉,
Figure 112017072197873-pat00044
+
Figure 112017072197873-pat00045
) 및 후행 열차(11)가 선행 열차(12)의 가속도에 기반한 간격 제어에 대한 안전 마진값(
Figure 112017072197873-pat00046
)의 합으로 갱신될 수 있다.
한편, 갱신된 열차 특성 정보(즉, 최대 속도 정보, 최대 가감속도 정보, 열차 길이 정보 등)는 제2 통신망을 통해 선행 열차(12)로 전송될 수 있으며, 선행 열차(12)는 갱신된 열차 특성 정보를 관제 시스템(13)으로 제공하여 선행 열차(12)와 후행 열차(11)가 결합된 상태에 해당하는 열차운행 스케줄을 제공받을 수 있다. 이때, 후행 열차(11)는 결합된 상태에 해당하는 열차운행 스케줄을 선행 열차(12)로부터 제공받을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 후행 열차(11)는 열차운행 스케줄을 제공받지 않고, 선행 열차(12)를 따라 이동할 수도 있으며, 관제 시스템(13)으로부터 열차운행 스케줄을 제공받을 수도 있다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 일 실시예에 따라 열차들이 가상 결합된 상태에서 갱신된 열차 길이에 따른 주행 제어를 도시한 일례이다.
도 8a는 선로의 제한속도(740)가 주어질 때 가상 결합된 상태의 열차 길이(700)와 갱신된 열차 최대 속도를 도시한다. 그리고 도 8b는 제한 속도 선로 구간(710, 720)과 같이 낮은 속도가 요구되는 구간에서 높은 속도 구간으로 제한 속도가 변경되는 경우, 가상 결합된 상태의 열차 길이(700)만큼 낮은 속도구간을 더 주행한 후에 증속 주행을 수행하도록 제한 속도 선로 구간(710, 720)이 가상 결합된 상태의 열차 길이(700)만큼 연장되는 것으로 간주하는 것을 도시한다. 이를 통해, 선행 열차(12)는 후행 열차(11)의 후미부가 제한 속도 선로 구간(710, 720)을 빠져나올 때까지 증속 주행을 하지 않는다. 이는, 후행 열차(11)의 후미부가 해당 속도 제한 구간에서 제한 속도를 초과하게 되는 것을 방지한다. 한편, 최대 속도는, 전술한 바와 같이, 후행 열차(11)와 선행 열차(12) 각각의 최대 속도 중에서 낮은 값이다.
도 8c는 여러 선로 제한 속도 값 중에서 가장 제한적인 값으로 가상 결합된 상태의 열차 최대 속도(750)를 도시한다.
한편, 선행 열차(12)는 자신의 메모리(111)로부터의 선로 DB와 자신의 선행 열차로부터의 수신된 정보와 갱신된 열차 특성 정보를 이용하여 이동 권한과 속도프로파일을 갱신할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 장치(110a)의 구성을 도시한 다른 도면이다.
도 9를 참조하면, 열차 제어 장치(110a)는 도 3의 열차 제어 장치(110)의 구성 요소 이외에, 복수의 속도 센서를 포함하는 속도 센서부(114), 가속도 센서(115) 및 거리 측정 센서(116)를 더 구비할 수 있다.
속도 센서부(114)는 열차의 바퀴 또는 바퀴에 근접하여 구비되어 열차의 속도를 측정하는 두 개 이상의 속도 센서를 포함할 수 있다. 프로세서(113)는 각 속도 센서에서 측정된 센서값을 비교하여 열차가 가감속도 됨에 따라 발생될 수 있는 누적 오차를 보상할 수 있다.
가속도 센서(115)는 가감속도 명령 이후의 실제 가감속값을 측정한다. 프로세서(113)는 가감속도 명령과 실제 측정된 값과의 차이를 기초로 가감속을 보상할 수 있다.
거리 측정 센서(116)는 후행 열차(11)와 선행 열차(12) 간의 거리 간격을 측정할 수 있도록 후행 열차(11)의 전두부의 외벽에 구비될 수 있다. 예컨대, 거리 측정 센서(116)는 특정 주파수의 전파, 음파, 광 등을 조사한 후에, 다시 거리 측정 센서(116)로 인입되는 전파, 음파, 광 등을 측정한다. 거리 측정 센서(116)는 조사 후 인입된 시간을 기초로 후행 열차(11)와 선행 열차(12) 간의 거리 간격을 측정한다. 프로세서(113)는 거리 측정 센서(116)를 통해 측정된 거리 간격을 이용하여 보다 정밀하게 제2 간격 제어를 수행할 수 있다. 예컨대, 후행 열차(11)의 전두부 위치에 대한 불확실성값(
Figure 112017072197873-pat00047
)과 선행 열차(12)의 후미부 위치에 대한 불확실성값(
Figure 112017072197873-pat00048
)을 거리 측정 센서(116)의 불확실정값(즉, 측정 오류값)으로 대체할 수 있다.
이에 따라 거리 간격을 기초로 가감속도를 보상하는 수학식 3은 다음의 수학식 4와 같이 수정될 수 있다.
Figure 112017072197873-pat00049
위 식에서,
Figure 112017072197873-pat00050
는 측정된 거리 간격,
Figure 112017072197873-pat00051
는 거리 측정 센서(116)의 측정 오류 값(
Figure 112017072197873-pat00052
),
Figure 112017072197873-pat00053
보상할 가감속도 값, t는 가속도 보상이 유지되어야 하는 시간을 의미한다.
프로세서(113)는 상기 수학식 4를 이용하여 가감속도를 보상할 수 있다.
이후, 프로세서(113)는 관제 시스템(13)으로부터의 가상 결합 해제 신호를 획득하거나 운행 스케줄에 따른 이벤트 신호에 응답하여, 선행 열차(12)와의 가상 결합을 해제할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 프로세서(113)가 선행 열차(12)와의 가상 결합을 해제하는 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 프로세서(113)는 가상 결합 해제 신호 또는 운행 스케줄에 따른 이벤트 신호에 응답하여, 제2 통신망을 통해 선행 열차로 가상 결합 해제 요청을 제공한다(S910). 한편, 프로세서(113)는 가상 결합 해제 요청을 제공한 후, 제2 통신회로(112-2)를 오프시킬 수 있다.
이후, 선행 열차(12)로부터 결합 해제를 수행하라는 응답 신호가 수신되면, 프로세서(113)는 선행 열차(12)의 위치에 기반한 제3 간격 제어를 수행한다(S920). 여기서, 제3 간격 제어는 일반적인 간격 제어 방법으로서, 프로세서(113)는 후행 열차(11)의 최장 제동 거리, 선행 열차(12)의 최장 제동 거리의 합을 기초로 이동 권한을 산출할 수 있다. 이때, 후행 열차(11)의 최장 제동 거리는 후행 열차(11)의 최고 속도를 기준으로 산출되며, 선행 열차(12)의 최장 제동 거리는 선행 열차(12)의 최고 속도를 기준으로 산출된다. 즉, 가상 결합으로 인해 갱신되었던 열차 특성 정보는 폐기되며, 각 열차는 각 열차의 특성 정보를 이용하여 이동 권한을 산출할 수 있다.
한편, 위 설명에서는 후행 열차(11)의 열차 제어 장치(110)를 중심으로 가상 결합 및 해제 동작을 수행하는 것으로 설명하였으나, 상기한 열차 제어 장치(110)는 선행 열차(12)에도 적용될 수 있으며, 선행 열차(12)가 선행 열차(12)에 선행하는 다른 열차와의 가상 결합을 수행하는 경우에도 적용될 수 있다.
이와 같이, 개시된 실시예는 운행 중인 열차들의 간격을 제어하여 가상 결합 및 해제가 가능케 함으로써, 열차들을 결합 및 해제하기 위해 특정 장소로 이동시키고 노동력을 투입시키기 위한 비용을 절감시킬 수 있으며, 인적 오류로 인한 사고 및 고장 상황을 최소화할 수 있다. 또한, 주행 중인 열차들을 가상 결합 및 해제시킴으로써, 열차의 운행 가능 시간을 증가시키며, 유연한 운행 스케줄 관리가 가능하도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장매체는 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
본 발명의 시스템 및 방법은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍처를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
11: 후행 열차
12: 선행 열차
110: 후행 열차의 열차 제어 장치
111: 메모리
112: 통신부
113: 프로세서
114: 속도 센서부
115: 가속도 센서
116: 거리 측정 센서

Claims (17)

  1. 제1 열차의 열차제어 장치가 제1 열차에 선행하여 주행 중인 제2 열차와의 가상 열차 결합을 수행하는 방법에 있어서,
    제1 통신망을 통해 상기 제2 열차로 결합요청 신호를 전송하는 단계;
    상기 결합요청 신호에 응답하여 상기 제2 열차로부터 수신된 실시간 주행 정보를 기초로, 상기 제2 열차의 위치 및 속도에 기반한 제1 간격 제어를 수행하는 단계;
    상기 제1 간격 제어에 의해 상기 제2 열차와 직접 무선 통신하는 제2 통신망이 개시되면, 상기 제2 통신망을 통해 상기 제2 열차로 잠금요청 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 잠금요청 신호에 응답하여 상기 제2 열차로부터 수신된 가감속도 정보를 기초로, 상기 제2 열차의 가감속도에 기반한 제2 간격 제어를 수행하고, 상기 제1 열차 및 제2 열차의 성능은 양 열차 중에서 낮은 성능을 갖는 열차의 성능으로 제한되는 단계를 포함하고,
    상기 제1 간격 제어를 수행하는 단계는,
    상기 제2 열차의 일정 범위의 GEBR(Guaranteed Emergency Braking Rate) 중 가장 높은 값의 GEBR 정보, 위치 및 속도에 기반하여 최단 제동 거리를 산출하는 단계;
    상기 제2 열차의 최단 제동 거리와 상기 제1 열차의 일정 범위의 GEBR(Guaranteed Emergency Braking Rate) 중 가장 낮은 값의 GEBR 정보 및 현재 속도에 기반한 최장 제동 거리의 합을 기초로 상기 제1 열차의 제1 이동 권한을 산출하는 단계; 및
    상기 제1 이동 권한을 기초로 상기 제1 열차의 운행 제어를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 열차는 갱신된 열차 특성 정보를 관제 시스템에 제공하여 상기 제1 열차와 상기 제2 열차가 결합된 상태에서 열차운행 스케줄을 제공받는 것인, 가상 열차 결합 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 열차의 운행 제어를 수행하는 단계는
    상기 제1 이동 권한에서 상기 제1 열차의 제동 거리를 감산한 거리까지 제동 없이 가속 주행하는 것인 가상 열차 결합 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 간격 제어는
    상기 제2 열차의 가감속도, 상기 제1 열차의 반응 속도에 따른 제1 추정오차 및 상기 제2 열차의 반응 속도에 따른 제2 추정오차를 기초로 가감속 주행하는 것인 가상 열차 결합 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 간격 제어를 수행하는 단계는
    상기 제2 열차의 가속도에서, 상기 제1 열차의 가속도 명령 이후의 반응 속도에 따른 제1 가속도 추정오차 및 상기 제2 열차의 가속도 명령 이후의 반응 속도에 따른 제2 가속도 추정오차를 감산한 결과값을 기초로 가속 주행하거나,
    상기 제2 열차의 감속도에서, 상기 제1 열차의 감속도 명령 이후의 반응 속도에 따른 제1 감속도 추정오차 및 상기 제2 열차의 감속도 명령 이후의 반응 속도에 따른 제2 감속도 추정오차를 가산한 결과값을 기초로 감속 주행하는 것인 가상 열차 결합 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 간격 제어를 수행하는 단계는
    상기 제2 열차의 위치와 상기 제1 열차의 위치 차이값, 상기 제1 열차의 전두부 위치에 대한 불확실성값 및 상기 제2 열차의 후미부 위치에 대한 불확실성값을 기초로, 가감속도를 보상하여 주행하는 단계를 더 포함하는 것인 가상 열차 결합 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 잠금요청 신호가 전송된 후, 상기 제1 및 제2 열차의 열차 특성 정보를 갱신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 열차 특성 정보를 갱신하는 단계는
    상기 제1 및 제2 열차 각각의 최대 속도 정보, 최대 가속도 정보, 최대 감속도 정보 및 열차 길이 정보를 갱신하는 것인 가상 열차 결합 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열차 길이 정보는
    상기 제1 및 제2 열차 각각의 열차 길이값, 상기 제1 및 제2 열차가 갖는 속도 오차와 가속도 오차, 추진/제동 지연에 따른 마진값, 통신 지연에 기초한 안전 거리값, 상기 제1 열차의 위치 불확실성에 기반한 제1 마진(margin)값 및 상기 제2 열차의 위치 불확실성에 기반한 제2 마진값의 합으로 갱신되는 것인 가상 열차 결합 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 열차 결합 방법은
    열차 운행 스케줄에 따른 이벤트 신호 또는 가상 결합 해제 신호에 응답하여, 상기 제2 통신망을 통해 상기 제2 열차로 가상 결합 해제 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 제2 열차의 위치에 기반한 제3 간격 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 것인 가상 열차 결합 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3 간격 제어를 수행하는 단계는
    상기 제1 열차의 최장 제동 거리 및 상기 제2 열차의 최장 제동 거리의 합을 기초로 제2 이동 권한을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 이동 권한을 기초로 상기 제1 열차의 운행 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것인 가상 열차 결합 방법.
  11. 제1 열차에 선행하여 주행 중인 제2 열차와의 가상 열차 결합을 수행하는 제1 열차의 열차제어 장치가 있어서,
    기지국을 통해 무선 통신하는 제1 통신회로 및 제2 열차와 직접 무선 통신하는 제2 통신회로를 포함하는 통신부;
    가상 열차 결합을 수행하는 프로그램이 저장된 메모리; 및
    상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 통신회로를 통해 상기 제2 열차로 결합요청 신호를 전송하고, 상기 결합요청 신호에 응답하여 상기 제2 열차로부터 수신된 실시간 주행 정보를 기초로 상기 제2 열차의 위치 및 속도에 기반한 제1 간격 제어를 수행하고,
    상기 제2 통신회로의 신호 강도가 미리 설정된 임계값을 초과하면, 상기 제2 통신회로를 통해 상기 제2 열차로 잠금요청 신호를 전송하고, 상기 잠금요청 신호에 응답하여 상기 제2 열차로부터 수신된 가감속도 정보를 기초로 상기 제2 열차의 가감속도에 기반한 제2 간격 제어를 수행하고, 상기 제1 열차 및 제2 열차의 성능은 양 열차 중에서 낮은 성능을 갖는 열차의 성능으로 제한되고,
    상기 제1 간격 제어를 수행하기 위해, 상기 제2 열차의 일정 범위의 GEBR(Guaranteed Emergency Braking Rate) 중 가장 높은 값의 GEBR 정보, 위치 및 속도에 기반하여 최단 제동 거리를 산출하고, 상기 제2 열차의 최단 제동 거리와 상기 제1 열차의 일정 범위의 GEBR(Guaranteed Emergency Braking Rate) 중 가장 낮은 값의 GEBR 정보 및 현재 속도에 기반한 최장 제동 거리의 합을 기초로 상기 제1 열차의 제1 이동 권한을 산출하며, 상기 제1 이동 권한을 기초로 상기 제1 열차의 운행 제어를 수행하는 것을 포함하고,
    상기 제2 열차는 갱신된 열차 특성 정보를 관제 시스템에 제공하여 상기 제1 열차와 상기 제2 열차가 결합된 상태에서 열차운행 스케줄을 제공받는, 열차 제어 장치.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 간격 제어는
    상기 제2 열차의 가감속도, 상기 제1 열차의 반응 속도에 따른 제1 추정오차 및 상기 제2 열차의 반응 속도에 따른 제2 추정오차를 기초로 가감속 주행하는 것인 열차 제어 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제2 열차의 위치와 상기 제1 열차의 위치 차이값, 상기 제1 열차의 전두부 위치에 대한 불확실성값 및 상기 제2 열차의 후미부 위치에 대한 불확실성값을 기초로 가감속도를 보상하는 것인 열차 제어 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 잠금요청 신호가 전송된 후, 상기 제1 및 제2 열차 각각의 최대 속도 정보, 최대 가속도 정보, 최대 감속도 정보 및 열차 길이 정보를 갱신하는 것인 열차 제어 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    열차 운행 스케줄에 따른 이벤트 신호 또는 가상 결합 해제 신호에 응답하여, 상기 제2 통신회로를 통해 상기 제2 열차로 가상 결합 해제 신호를 전송하고,
    상기 제2 열차의 위치에 기반한 제3 간격 제어를 수행하는 것인 열차 제어 장치.
  17. 제 1 항 및 제3항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터 상에서 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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