KR102154842B1 - 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 vvvf 전기차량 모의운전 연습기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 장비에 해당하는 종래의 표준 모의운전 연습기의 크기를 축소하여 이동 가능한 하나의 데스크 형태로 구성함과 아울러 본격적인 훈련과 학습이 한 자리에서 모드 전환을 통해 가능하도록 한 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기에 관한 것에 관한 것 관한 것으로, 제 2종 전기차량(VVVF) 2 핸들식 운전제어대의 주요한 제어 수단인 주간제어기 및 제동제어기 실제 부품을 3/5 크기로 축소 제작한 모의운전제어대를 구성하고 모든 동작을 단일 컴퓨터 1대에서 수행하도록 하며 그 외의 필요한 실습 구성은 복수 모니터를 통해서 제공하도록 함으로써, 피교육자들이 열차의 모의운전 교육훈련을 하기 위해 모의운전연습기가 설치된 곳으로 모일 필요 없이, 피교육자들이 있는 곳으로 모의운전연습기를 이동 설치할 수 있어 교육 편의성을 크게 개선할 수 있으며, 다양한 이론 학습과 실습을 위한 준비 학습 및 모의운전 실습을 한 자리에서 용이하게 실시할 수 있어 학습 성취도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기{Movable Variable Voltage Variable Frequency subway train trainning simulator with 2 handle type driving controller}

본 발명은 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF(Variable Voltage Variable Frequency) 전기차량 모의운전 연습기에 관한 것으로, 특히 대형 장비에 해당하는 종래의 표준 모의운전 연습기의 크기를 축소하여 이동 가능한 하나의 데스크 형태로 구성함과 아울러 본격적인 훈련과 학습이 한 자리에서 모드 전환을 통해 가능하도록 한 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기에 관한 것에 관한 것 관한 것이다.

지하철을 포함하는 전기 기반 열차인 전동차는 오랜 역사를 가진 것으로 다양한 방식으로 개선되고 있으며 다양한 제조사에서 구체적 사양을 달리하여 생산되고 있다. 이와 같이, 다양한 제조사에서 여러 방식에 따라 생산된 전동차는 운전 방법과 사고 처리 방법 등이 각각 상이하여, 기관사 양성과 훈련을 위해서 많은 시간과 비용이 필요하게 된다.

1980년대부터 도입된 저항제어 방식과 초퍼제어 방식을 대체하기 위하여 2005년부터 도입된 전동차 방식으로 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 방식이 있는데, 한국형 표준 전동차를 기초로 대형 전동차에 맞추어 다양한 제조사에서 재설계되어 현장에서 사용되고 있다.

현재 3차분까지 현장에 도입되었고, 향후 4차분 및 5차분이 기존의 초퍼 제어 전동차, 개조 저항 전동차를 대체하여 도입될 예정이다.

이와 같이 기존의 전동차를 대체하여 새롭게 도입되거나, 기 도입되어 운행중인 VVVF 전동차의 경우 그 설계나 내부 구성(차량간 통로문 개폐 방식, 출입문 구동 방식, 전동차 편성 방식, 조명 방식, 노선 안내표시 방식, 운행을 위한 패널과 계기의 기능과 배치 등)이 약간씩 다르기 때문에 운행과 이례사항에 대한 처리를 위한 훈련이 필수적이며, 이를 위해 모의 훈련 연습기를 통한 훈련이 진행되고 있다.

이러한 기존의 모의 훈련 연습기(실제 전동차와 거의 동일한 구성과 기능을 제공하는 표준 모의 훈련 연습기)의 경우 주로 교육을 위한 별도의 교육훈련 센터나 차량의 기지 등에 집중적으로 배치되어 전동차 운전면허취득을 위한 면허용, 신입 기관사의 교육이나 경력 기관사의 직무교육 등의 목적으로 활용되고 있다.

이러한 전체 기능을 모두 구비한 모의 훈련 연습기의 경우 모의운전 제어대와 열차의 운행을 모사하기 위한 주제어 컴퓨터, 선로 영상을 처리하여 제공하는 선로 영상 컴퓨터, 계기를 구현하기 위한 계기 구현 컴퓨터, 고장이나 이례사항에 대한 시나리오를 처리하기 위한 고장처치 컴퓨터, 주제어 컴퓨터와 연동하여 열차 상태를 나타내는 패널 컴퓨터 등 다수의 컴퓨터들과 이들과 연계된 다수의 디스플레이로 구성되기 때문에 모의 훈련 연습기의 크기가 크고 고정 설치를 위한 비용이 높으며, 유지 보수를 위한 비용도 높다.

나아가, 이러한 모의 훈련 연습기의 경우 실제 차량의 구조와 배치를 모사하고 있기 때문에 실습 훈련을 위한 전용 장비로 활용되며, 이론 학습이나 훈련을 위한 기본 교육은 별도의 장소에서 진행되게 되므로 이론 학습이나 실습을 위한 사전 교육과의 병행이 어려운 문제가 있다.

결국, 기존의 전체 기능을 구비한 모의 훈련 연습기의 경우 직무교육을 위하여 짧은 기간이더라도 일정한 기간동안 현업과 주거지역을 벗어나 별도로 마련된 교육장으로 집합하여 교육을 진행함에 있어 현실적으로 비용과 공간의 상당한 제약이 따르는 문제점이 있다.

또한, 실제 현업 기관사가 아닌 학생이나 교육생의 경우 훈련 비용이 높으며 고가의 모의 훈련 연습기를 이용하여 충분히 실습하기 어렵고, 제한된 교육장까지 매번 이동하면서 훈련을 진행하기가 쉽지 않을 뿐만 아니라 시청각 이론 교육 및 실습 훈련이 구분되어 매번 이론 학습 후 이동하여 실습을 수행하므로 학습 효과가 낮아지는 문제가 있다.

한국 공개특허 제10-2009-0026887호, [무인 철도 시스템 운영 시뮬레이션을 위한 모의 현장시스템 및 그를 이용한 모의 상황 발생 방법] 한국 등록특허 제10-1214329호, [열차 운행 시뮬레이션 결과 출력장치 및 이를 포함하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템]

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 피교육자들이 열차의 모의운전 교육훈련을 하기 위해 모의운전연습기가 설치된 곳으로 모일 필요 없이, 피교육자들이 있는 곳으로 모의운전연습기를 이동 설치가 용이한 구조로 제공하는 축소형 철도차량 모의운전연습기를 제공하되, 제 2종 전기차량(VVVF) 2 핸들식 운전제어대의 주요한 제어 수단인 주간제어기 및 제동제어기 실제 부품을 3/5 크기로 축소 제작한 모의운전제어대를 구성하고 모든 동작을 단일 컴퓨터 1대에서 수행하도록 하며 그 외의 필요한 실습 구성은 복수 모니터를 통해서 제공하도록 함으로써, 다양한 이론 학습과 실습을 위한 준비 학습 및 모의운전 실습을 한 자리에서 용이하게 실시할 수 있도록 학습과 실습 모드 전환이 가능하도록 한 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명 실시예들의 다른 목적은 이론 학습과 모의운전 실습을 데스크 상판 회전을 통한 모의운전 제어대의 노출 여부를 통해 용이하게 전환하면서 실시하도록 하여 시청각 이론 교육과 모의운전 제어대를 이용한 실습이 한 자리에서 이루어질 수 있도록 하여 학습 효과를 높이도록 한 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 간소화된 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기를 통해 모의운전 연습을 수행하는 시나리오를 실제 크기와 전체 기능을 구비한 표준 모의운전 연습기에서 실시하는 시나리오를 용이하게 전환하여 제공하고, 그 결과를 연동하여 활용할 수 있도록 함으로써, 시나리오 개발에 대한 부담을 줄이고 동일한 시나리오를 표준 모의운전 연습기와 축소형 모의운전 연습기를 통해 실습할 수 있어 표준 모의운전 연습기에 대한 적응이 용이하도록 한 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기는 제 2종 전기차량(VVVF) 2 핸들식 운전제어대의 주간제어기 및 제동제어기를 실제 크기보다 작게 구성한 축소형 모의운전 제어대와; 모의운전 제어대와 연동하여 가상의 열차 운전에 대한 열차 상태, 선로 영상 및 계기의 상태를 모의하여 그 결과 영상을 생성하며, 운행이나 이례사항에 대한 시나리오를 제공하는 실습 모드와, 전기차량 모의운전 연습을 위한 시청각 교육 콘텐츠 제공하는 교육 모드를 전환하면서 동작하는 단일 컴퓨터 기반의 연습기 제어부와; 상기 연습기 제어부로부터 제공되는 영상을 출력하는 복수의 디스플레이와; 상기 축소형 모의운전 제어대를 상판 하부에 수납하고, 연습기 제어부를 일측에 수납하며, 상기 상판의 일부가 개폐되어 상기 축소형 모의운전 제어대를 선택적으로 노출시키며 사용자가 학습 및 실습을 위해 자리할 수 있도록 구성된 데스크를 포함한다.

일례로서, 데스크의 상판의 일부를 개방하면 상판 하부에 수납된 축소형 모의운전 제어대가 노출되고, 상판의 개방된 일부를 다시 복원하여 폐쇄하면 학습을 위한 상판 공간이 제공될 수 있다.

일례로서, 상판의 일부에 대한 개방과 폐쇄 여부를 확인하는 스위치부를 더 포함하며, 연습기 제어부는 스위치부의 동작에 따라 실습 모드와 학습 모드를 전환할 수 있다.

일례로서, 상판의 일부에 대한 개방과 폐쇄는 상판의 일부와 타부에 절첩구성을 부가하여 상판의 일부를 회전시켜 수행하는 것일 수 있다.

일례로서, 연습기 제어부와 연동하여 교육 모드에서 사용자의 입력을 제공하는 키보드 또는 마우스를 포함할 수 있다.

일례로서, 축소형 모의운전 제어대와 연습기 제어부 사이에는 축소형 모의운전 제어대의 조작을 상기 주 제어부에 전기적 신호로 제공하고, 전기적 신호를 연습기 제어부로부터 받아 축소형 모의운전 제어대에 표시하기 위한 입출력 제어부를 포함할 수 있다.

일례로서, 연습기 제어부는 실습 모드 시 축소형 모의운전 제어대와 연동하여 가상 열차의 운전 상태를 모의하여 선로 영상과 패널 및 계기에 대한 모의 영상을 제공하고, 고장을 포함하는 이례사항에 대한 시나리오에 따른 모의 영상을 제공하며, 학습 모드 시 교육 콘텐츠를 제공하는 주 제어부와; 학습을 위한 시청각 교육 자료를 저장하고 선택에 따라 제공하는 교육 콘텐츠 제공부와; 이례사항을 포함하는 모의운전에 대한 시나리오 콘텐츠를 저장하는 시나리오 콘텐츠 저장부와; 상기 시나리오 콘텐츠 저장부에 저장된 시나리오 중 선택된 시나리오에 대해 축소형 모의운전 제어대를 통해서 제공할 수 없는 사용자의 제어 입력은 정상 입력된 것으로 처리하는 축소형 모의운전용 설정 변경 내용을 부가하여 축소형 모의운전 제어대를 통해 시나리오 대응 실습이 가능하도록 변환하는 시나리오 콘텐츠 변환부를 포함할 수 있다.

일례로서, 주 제어부는 축소형 모의운전 제어대와 연동하여 가상 열차의 속도와 위치정보를 선로 정보를 기반으로 계산하는 주 제어 모듈과; 상기 주 제어 모듈로부터 제공받은 제어 내용, 열차의 속도, 위치 정보 및 선로 정보를 기초로 가상의 선로영상을 생성하는 선로 영상 제공 모듈과; 상기 주 제어 모듈로부터 제공받은 정보를 토대로 가상 열차의 계기 상태를 모사하여 그 영상을 제공하는 계기 구현 모듈과; 상기 주 제어 모듈로부터 제공받은 정보를 토대로 열차의 상태를 표시하는 패널을 모사하여 그 영상을 제공하는 패널 관리 모듈과; 이례사항을 포함하는 시나리오를 상기 시나리오 콘텐츠 변환부를 통해 수신하여 해당 시나리오에 따른 상황 설정을 주 제어 모듈에 제공하고, 상기 축소형 모의운전용 설정 변경 내용에 따라 상기 축소형 모의운전 제어대를 통해서 제공할 수 없는 사용자의 제어 입력이 필요한 시점에 해당 제어 입력이 있는 것으로 처리하는 고장 처치 및 시나리오 관리 모듈을 포함할 수 있다.

일례로서, 주 제어부는 교육 모드 시 교육 콘텐츠 제공부가 제공하는 교육 콘텐츠를 복수의 디스플레이를 통해 사용자에게 표시하는 교육 콘텐츠 제공 모듈을 포함할 수 있다.

일례로서, 시나리오 콘텐츠 변환부는 선택된 시나리오를 분석하여 미리 각 상황에 대한 데이터를 생성한 후 이를 데이터베이스 형태로 변환할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기는 제 2종 전기차량(VVVF) 2 핸들식 운전제어대의 주요한 제어 수단인 주간제어기 및 제동제어기 실제 부품을 3/5 크기로 축소 제작한 모의운전제어대를 구성하고 모든 동작을 단일 컴퓨터 1대에서 수행하도록 하며 그 외의 필요한 실습 구성은 복수 모니터를 통해서 제공하도록 함으로써, 피교육자들이 열차의 모의운전 교육훈련을 하기 위해 모의운전연습기가 설치된 곳으로 모일 필요 없이, 피교육자들이 있는 곳으로 모의운전연습기를 이동 설치할 수 있어 교육 편의성을 크게 개선할 수 있으며, 다양한 이론 학습과 실습을 위한 준비 학습 및 모의운전 실습을 한 자리에서 용이하게 실시할 수 있어 학습 성취도를 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기는 이론 학습이나 실습을 위한 준비 학습과 모의운전 실습을 데스크 상판 회전을 통한 모의운전 제어대의 노출 여부를 통해 용이하게 전환하면서 실시하도록 하여 시청각 이론 교육과 모의운전 제어대를 이용한 실습이 한 자리에서 이루어질 수 있도록 함으로써 교육 시간을 줄이고 강사와 학습자의 교육 편의성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기는 간소화된 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기를 통해 모의운전 연습을 수행하는 시나리오를 실제 크기와 전체 기능을 구비한 표준 모의운전 연습기에서 실시하는 시나리오를 용이하게 전환하여 제공하고, 그 결과를 연동하여 활용할 수 있도록 함으로써, 시나리오 개발에 대한 부담을 줄이고 동일한 시나리오를 표준 모의운전 연습기와 축소형 모의운전 연습기를 통해 실습할 수 있어 표준 모의운전 연습기에 대한 적응이 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래 표준 크기의 제2종 전기차량(VVVF) 모의운전 연습기의 외형도.
도 2는 종래 표준 크기의 제2종 전기차량(VVVF) 모의운전 연습기의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기의 구성 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 축소형 모의운전 제어대.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기의 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기의 테이블과 축소형 모의운전 제어대의 배치 및 노출 방식을 설명하기위한 개념도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기의 예시적 구성예.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기의 축소형 모의운전 제어대 노출 방식을 보인 개념도.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

특히, 본 발명에서 설명하는 모의운전 연습기는 단일 컴퓨터 기반 연습기 제어부를 포함하는데, 이는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명되는 연습기 제어부는, 메인프로세서와 메모리, 저장부, 제어 기판을 포함하는 하드웨어 구성요소와 해당 하드웨어 구성요소에서 동작하는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 포함하며, 이러한 연습기 제어부는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수 있고, 전기적 신호의 인터페이스를 통해서 외부 장치와 연동하여 데이터나 전기적 신호를 주고 받을 수 있다.

도 1은 종래 표준 크기의 제2종 전기차량(VVVF) 모의운전 연습기(1)의 외형도를 보인 것으로서, 도시된 바와 같이 제2종 전기차량에 실제로 구성되는 운전 제어대와 다양한 패널 및 계기들과 그 크기와 배치가 동일하며 가상의 선로 영상과 고장 처치 등을 위한 영상을 제공하기 위해 대형 디스플레이가 복수 구성된다.

이러한 표준 모의운전 연습기(1)는 실제의 전기차량 운전 상황과 각종 시나리오에 따른 상황을 현실감 있게 제공하기 위하여 여러 기능을 전용으로 수행하는 복수의 컴퓨터들이 연동하는 방식으로 구성되는데, 적어도 5대 이상의 개별 기능 전용 컴퓨터들이 연동 동작하도록 구성되기 때문에, 그 크기가 크고 설치가 복잡하여 이동이 어려울 뿐만 아니라 유지 보수에 대한 비용도 높다.

도 1에 도시된 종래의 표준형 모의운전 연습기(1)를 도 2에 도시된 구성 블록도를 참고하여 설명하면, 먼저, 모의운전 제어대(10)는 실제 차량의 운전 제어대와 동일한 구성으로서, 2개의 핸들을 포함하며 다양한 조작 스위치들과 패달 등을 포함하는데, 주 제어 PC(Personal Computer)(20)와 입출력 제어부(15)를 통해 연동한다. 주 제어 PC(20)는 입출력 제어부(15)로부터 입출력제어 정보를 제공받아서 열차의 속도와 위치정보를 계산하며, 운전 제어대 전면에서 가상의 선로 영상을 제공하기 위한 선로 영상 디스플레이부(65)를 구비한 선로 영상 제공 PC(60)에 열차의 속도와 위치 정보를 제공한다. 선로 영상 제공 PC(60)는 수신한 열차의 속도와 위치 정보를 기반으로 현재 가상 열차가 운행되는 선로 정보를 기반으로 선로 영상을 생성하여 선로 영상 디스플레이부(65)에 선로 영상을 표시한다.

또한, 주 제어 PC(20)는 입출력 제어부(15)를 통해 제공되는 조작 정보와 열차의 제어 정보를 계기 구현 PC(40) 및 패널 관리 PC(30)에 제공하며, 계기 구현 PC(40)와 패널 관리 PC(30)는 모의운전 제어대(10)에 함께 구성된 패널과 계기를 조작하거나 대응 영역에 패널과 계기 영상을 나타내어 현재 열차의 상태를 표시한다.

나아가, 주 제어 PC(20)는 내부 시나리오 콘텐츠 저장부(51)에 저장된 이례사항 시나리오에 따라 열차 제어 정보를 제공하는 고장 처치 PC(50)와 연동하여 열차의 상태를 변경하며, 사용자로부터 이러한 이례사항 시나리오에 따른 고장 처치에 대한 모의운전 제어대(10)의 조작 내용을 고장 처치 PC(50)에 전달하여 시나리오에 대한 대응 과정을 처리한다. 이러한 고장 처치 PC(50)는 이례사항에 대한 내용이나 고장 처치에 대한 내용을 고장 처치 디스플레이부(55)를 통해 사용자에게 제공한다.

이와 같이 종래의 표준 모의운전 연습기(1)는 5대 이상의 컴퓨터, 복수의 디스플레이(계기 구현 PC와 패널 관리 PC 및 주제어 PC의 상태를 표시하는 디스플레이가 포함될 경우 5개 이상의 디스플레이 필요), 각 PC에 설치되는 소프트웨어, 각 PC와 디스플레이에 대한 수납 구조물 등이 요구되고, 실제 차량의 크기에 맞춘 모의운전 제어대를 포함하므로 그 크기가 크고 최초 설치 후에는 다른 곳으로 이동설치가 용이하지 않다.

나아가, 표준 모의운전 연습기(1)는 실제 열차의 운전 차량과 동일한 구성이어서 훈련을 위한 시청각 교육은 별도의 장소에서 별도의 장비(교육용 PC 등)를 통해서 실시해야 하기 때문에 교육생들은 장소를 이동하면서 교육을 받고 제한된 인원만(표준 모의운전 연습기(1)의 보유 수량이 한정되므로) 실습을 받게 되어 교육에 대한 효과가 낮은 한계가 있다.

따라서, 본원 발명은 이러한 표준 모의운전 연습기(1)를 이동이 가능한 수준으로 경량화하고, 구성을 단순화 함으로써 피교육자들이 열차의 모의운전 교육훈련을 하기 위해 모의운전 연습기가 설치된 곳으로 모일 필요 없이, 피교육자들이 있는 곳으로 모의운전 연습기를 이동 설치할 수 있어 교육 편의성을 크게 개선할 수 있도록 함과 아울러, 한 자리에서 시청각 이론 교육과 실습을 모두 실시할 수 있도록 하여 학습 성취도를 높일 수 있도록 한다.

이하 도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기(300)의 구성 블록도를 보인 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVVF 전기차량 모의운전 연습기의 구성 블록도로서, 도시된 바와 같이 제 2종 전기차량(VVVF) 2 핸들식 운전제어대의 주간제어기 및 제동제어기를 3/5 크기로 구성한 축소형 모의운전 제어대(110)와, 모의운전 제어대(110)와 연동하여 가상의 열차 운전에 대한 열차 상태, 선로 영상 및 계기의 상태를 모의하여 그 결과 영상을 생성하며, 운행이나 이례사항에 대한 시나리오를 제공하는 실습 모드와, 전기차량 모의운전 연습을 위한 시청각 교육 콘텐츠 제공하는 교육 모드를 전환하면서 동작하는 단일 컴퓨터 기반의 연습기 제어부(200)와, 연습기 제어부(200)로부터 제공되는 영상을 출력하는 메인 디스플레이부(250) 및 보조 디스플레이부(260)와, 축소형 모의운전 제어대(110)를 상판 하부에 수납하고, 연습기 제어부(200)를 일측에 수납하며, 상기 상판의 일부가 개폐되어 상기 축소형 모의운전 제어대를 선택적으로 노출시키며 사용자가 학습 및 실습을 위해 자리할 수 있도록 구성된 축소 모의운전 제어 데스크(100)를 포함한다.

이러한 축소형 모의운전 제어대(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 실제 열차의 운전제어대에서 실제 실습에 필요한 2 핸들 구성 및 필수적인 조작 스위치 및 레버들 만을 구비한 것으로서, 열차의 운전을 실습하는데 가장 필요한 주간제어기 및 제동제어기를 위한 2 핸들이 구성되는데, 그 크기를 3/5로 축소하여 구성한 것이다.

이러한 축소형 모의운전 제어대(110)는 교육생 개인의 할당 공간인 축소 모의운전 제어 데스크(100)에 수납 가능한 수준이면서 실제 실습에 문제가 없는 크기로서, 비록 3/5의 크기의 핸들이라 하더라도 실질적인 제어 방식이 동일하기 때문에 실습의 효과는 충분하다.

이와 같이 축소형 모의운전 제어대(110)를 1인용 테이블에 수납하여 실습 시에만 이용한다면, 학습과 실습을 동일한 축소 모의운전 제어 데스크(100)에서 한 번에 실시할 수 있게 된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기(300)의 예시도로서, 도시된 바와 같이 축소 모의운전 제어 데스크(100)는 그 내부에 축소형 모의운전 제어대(110)를 수납할 수 있는 수납 공간(103)과, 연습기 제어부(200)를 수납할 수 있는 공간을 구비하며, 복수의 부분으로 구성되는 상판(101, 102)을 포함한다. 또한, 그 상판(101)의 일부에는 메인 디스플레이부(250) 및 보조 디스플레이부(260)가 배치되며, 연습기 제어부(200)와 연동하여 교육 모드에서 사용자의 입력을 제공하는 키보드(201) 또는 마우스(미도시)가 상판에 배치될 수 있다. 또한, 사용자가 학습 및 실습을 위해 자리할 수 있도록 의자에 착석한 사용자의 하체가 위치할 수 있는 공간이 마련될 수 있다.

이러한 축소 모의운전 제어 데스크(100)의 일측 상판(102) 하부에는 축소형 모의운전 제어대(110)가 수납되어 해당 일측 상판(102)의 횡축 회전에 의해 축소형 모의운전 제어대(110)가 선택적으로 노출될 수 있는데, 도시된 도 6의 예시적 구성은 상판(101, 102) 중 일측 상판(102)이 경첩 등에 의해 회전하는 방식이며, 이러한 방식 외에도 일측 상판(102)이 수직 위치까지 회전한 후 내부로 삽입되거나, 슬라이딩 방식으로 이동하는 등의 다양한 선택적 하부 개방 구조가 다양하게 적용될 수 있다.

도 7은 이러한 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기(300)의 구현 예시도로서, 도시된 바와 같이 복수의 디스플레이가 배치될 수 있는 상부 공간을 마련하고 일측 상판(102)이 타측 상판(101)에 횡축 회전하여 겹쳐짐으로써 하부 수납 공간(103)에 배치된 축소형 모의운전 제어대(110)를 선택적으로 노출시키고, 축소형 모의운전 제어대(110)가 노출되지 않는 경우 키보드(201)를 배치하여 학습을 진행할 수 있도록 한다.

한편, 이러한 일측 상판(102)의 회전을 감지할 수 있는 스위치부(미도시)를 배치함으로써 축소형 모의운전 제어대(110) 노출 여부를 연습기 제어부(200)가 확인하여 학습 모드와 실습 모드를 자동 전환하도록 할 수도 있다.

이제, 다시 도 3을 토대로 연습기 제어부(200)의 세부 구성을 살펴보면, 도시된 바와 같이 연습기 제어부(200)는 실습 모드 시 축소형 모의운전 제어대(110)와 연동하여 가상 열차의 운전 상태를 모의하여 선로 영상과 패널 및 계기에 대한 모의 된 영상을 제공하고, 고장을 포함하는 이례사항에 대한 시나리오에 따른 모의 영상을 제공하며, 학습 모드 시 교육 콘텐츠를 제공하는 주 제어부(210)와, 학습을 위한 시청각 교육 자료를 저장하고 선택에 따라 제공하는 교육 콘텐츠 제공부(240)와, 이례사항을 포함하는 모의운전에 대한 시나리오 콘텐츠를 저장하는 시나리오 콘텐츠 저장부(230)와, 시나리오 콘텐츠 저장부(230)에 저장된 시나리오 중 선택된 시나리오에 대해 축소형 모의운전 제어대(110)를 통해서 제공할 수 없는 사용자의 제어 입력은 정상 입력된 것으로 처리하는 축소형 모의운전용 설정 변경 내용을 부가하여 축소형 모의운전 제어대(110)를 통해 시나리오 대응 실습이 가능하도록 변환하는 시나리오 콘텐츠 변환부(230)를 포함한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 주 제어부(210)는 기존의 표준 모의운전 연습기에서 5대의 서로 다른 컴퓨터들이 연동하여 수행하던 작업을 하나의 컴퓨터 기반에서 처리할 수 있도록 하되, 이를 위해 가상 열차의 운전 상태의 정밀도를 낮추거나, 선로 영상을 단순화하거나, 패널이나 계기에 대한 구현 정밀도를 다소 낮출 수 있다. 하지만 이러한 정도라 하더라도 기본적인 실습을 통해서 열차의 운전에 익숙해지도록 하고 대표적이거나 간단한 이례사항을 처리하는 시나리오를 수행하는데 충분하다. 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 연습기 제어부(200)는 기존 표준 모의운전 연습기에서 제공하지 않는 교육 콘텐츠까지도 동시에 제공하므로 기본 교육 목적에 가장 부합하는 기능을 제공하게 된다.

다시 말해서 표준 모의운전 연습기와 같이 실시간으로 실제 VVVF 열차의 상태를 정밀하게 모의하는 수준까지 필요하지 않은 중급 이하의 교육생은 이러한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기(300)를 통해 학습과 실습을 병행하여 빠르게 실력을 향상시킬 수 있으며, 이러한 학습이나 실습 단계를 지난 고급 교육생의 경우 표준 모의운전 연습기를 통해서 실전과 같은 훈련을 하도록 하므로 표준 모의운전 연습기를 그에 걸맞는 사용자에게 배정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 경우 이미 표준 모의운전 연습기를 위해서 개발되어 있는 다양한 일반 시나리오나 이례사항 시나리오를 활용할 수 있도록 함으로써 시나리오 개발을 위한 비용과 시간을 줄이고 향후 동일한 시나리오를 표준 모의운전 연습기를 통해 수행할 경우 쉽게 적응할 수 있도록 할 수 있다.

이를 위해서, 본 발명의 실시예에서는 시나리오 콘텐츠 변환부(230)를 구성하여 시나리오 콘텐츠 저장부(230)에 저장된 시나리오 중 선택된 시나리오를 변환하는데, 기본적으로 시나리오 수행을 위한 각종 조작에 있어서 구성된 축소형 모의운전 제어대(110)를 통해서 제공할 수 없는 사용자의 제어 입력이 필요한 상황에서 해당 제어 입력이 정상적으로 수신된 것, 즉 사용자가 적절히 조작한 것으로 처리할 수 있도록 하는 축소형 모의운전용 설정 변경 내용을 생성하여 부가할 수 있다. 이러한 축소형 모의운전용 설정 변경 내용은 특정한 조작에 따른 제어 입력이 시나리오 수행에 필요한 수준으로 제공되도록 특정한 상황이나 시점에 특정한 제어 입력이 수신된 것으로 처리하는 가상의 제어신호 발생 설정 정보들일 수 있다.

나아가, 표준 모의운전 연습기를 위한 시나리오는 표준 모의운전 연습기에서 주 제어 PC와 별도로 구성된 고장처치 PC에서 자체 수행되어는데, 고장처치 PC는 시나리오 진행에 따른 데이터를 실시간 생성한 후 이를 주 제어 PC로 제공하므로 실시간 처리를 위해 상당한 연산 부하가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 시나리오 콘텐츠 변환부(230)는 표준 모의운전 연습기를 위한 시나리오를 분석하여 미리 각 상황에 대한 데이터를 생성한 후 이를 데이터베이스 형태로 변환함으로써 주 제어부(210)가 해당 시나리오 데이터를 해당 데이터베이스에서 상황에 맞추어 신속하게 확인할 수 있도록 하여 연산 자원에 한계가 있는 단일 컴퓨터 기반 연습기 제어부(200)를 통해서도 동일 시나리오에 따른 실습이 가능하도록 한다.

이러한 주 제어부(210)는 도시된 바와 같이 축소형 모의운전 제어대(110)와 연동하여 가상 열차의 속도와 위치정보를 선로 정보를 기반으로 계산하는 주 제어 모듈(211)과, 주 제어 모듈(211)로부터 제공받은 제어 내용, 열차의 속도, 위치 정보 및 선로 정보를 기초로 가상의 선로영상을 생성하는 선로 영상 제공 모듈(214)과, 주 제어 모듈(211)로부터 제공받은 정보를 토대로 가상 열차의 계기 상태를 모사하여 그 영상을 제공하는 계기 구현 모듈(215)과, 주 제어 모듈(211)로부터 제공받은 정보를 토대로 열차의 상태를 표시하는 패널을 모사하여 그 영상을 제공하는 패널 관리 모듈(213)과, 이례사항을 포함하는 시나리오를 상기 시나리오 콘텐츠 변환부(230)를 통해 수신하여 해당 시나리오에 따른 상황 설정을 주 제어 모듈(211)에 제공하고, 축소형 모의운전용 설정 변경 내용에 따라 축소형 모의운전 제어대(110)를 통해서 제공할 수 없는 사용자의 제어 입력이 필요한 시점에 해당 제어 입력이 있는 것으로 처리하는 고장 처치 및 시나리오 관리 모듈(212)을 포함한다. 또한, 교육 모드 시 교육 콘텐츠 제공부(240)가 제공하는 교육 콘텐츠를 메인 디스플레이부(250)나 보조 디스플레이부(260)를 통해 사용자에게 표시하는 교육 콘텐츠 제공 모듈(216)을 포함한다.

한편, 이러한 고장 처치 및 시나리오 관리 모듈(212)은 시나리오 콘텐츠 변환부(230)가 시나리오를 분석하여 생성한 데이터베이스를 토대로 각 상황에 맞는 데이터를 검색하여 적용하는 것으로 시나리오 수행에 따른 상황 설정을 주 제어 모듈(211)에 제공할 수 있다.

더불어, 주 제어 모듈(211)은 상판(102)의 회전을 감지할 수 있는 스위치부를 통해 축소형 모의운전 제어대(110) 노출 여부를 확인하여 학습 모드와 실습 모드를 자동 전환할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기의 축소형 모의운전 제어대(110) 노출 방식을 보인 개념도로서, 도시된 바와 같이 일부 상판(102)을 개방할 경우 노출되는 하부에 상승 및 하강 수단을 구비한 승강 공간(105)을 마련하여 축소형 모의운전 제어대(110)가 일부 상판(102)의 개방 여부에 따라 상승하거나 하강함으로써 실습 모드 시 축소형 모의운전 제어대(110)가 실제 차량의 제어 위치에 대응될 수 있도록 한 것이다.

이러한 승강 수단은 전동 방식으로 이루어지거나, 수동 방식으로 이루어질 수도 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

100: 축소 모의운전 제어 데스크 110: 축소형 모의운전 제어대
120: 입출력 제어부 200: 연습기 제어부
210: 주 제어부 211: 주 제어 모듈
212: 고장 처치 및 시나리오 관리 모듈
213: 패널 관리 모듈 214: 선로 영상 제공 모듈
215: 계기 구현 모듈 216: 교육 콘텐츠 제공 모듈
220: 시나리오 콘텐츠 저장부 230: 시나리오 콘텐츠 변환부
240: 교육 콘텐츠 제공부 250: 메인 디스플레이부
260: 보조 디스플레이부

Claims (10)

1. 제 2종 전기차량(VVVF) 2 핸들식 운전제어대의 주간제어기 및 제동제어기를 실제 크기보다 작게 구성한 축소형 모의운전 제어대와;
   상기 모의운전 제어대와 연동하여 가상의 열차 운전에 대한 열차 상태, 선로 영상 및 계기의 상태를 모의하여 그 결과 영상을 생성하며, 운행이나 이례사항에 대한 시나리오를 제공하는 실습 모드와, 전기차량 모의운전 연습을 위한 시청각 교육 콘텐츠 제공하는 교육 모드를 전환하면서 동작하는 단일 컴퓨터 기반의 연습기 제어부와;
   상기 연습기 제어부로부터 제공되는 영상을 출력하는 복수의 디스플레이와;
   상기 축소형 모의운전 제어대를 상판 하부에 수납하고, 연습기 제어부를 일측에 수납하며, 상기 상판의 일부가 개폐되어 상기 축소형 모의운전 제어대를 선택적으로 노출시키며 사용자가 학습 및 실습을 위해 자리할 수 있도록 구성된 데스크를 포함하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 데스크의 상판의 일부를 개방하면 상판 하부에 수납된 축소형 모의운전 제어대가 노출되고, 상판의 개방된 일부를 다시 복원하여 폐쇄하면 학습을 위한 상판 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 상판의 일부에 대한 개방과 폐쇄 여부를 확인하는 스위치부를 더 포함하며, 상기 연습기 제어부는 상기 스위치부의 동작에 따라 실습 모드와 학습 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
4. 청구항 2에 있어서, 상기 상판의 일부에 대한 개방과 폐쇄는 상판의 일부와 타부에 절첩구성을 부가하여 상기 상판의 일부를 회전시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 연습기 제어부와 연동하여 교육 모드에서 사용자의 입력을 제공하는 키보드 또는 마우스를 포함하는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 축소형 모의운전 제어대와 상기 연습기 제어부 사이에는 축소형 모의운전 제어대의 조작을 주 제어부에 전기적 신호로 제공하고, 전기적 신호를 연습기 제어부로부터 받아 축소형 모의운전 제어대에 표시하기 위한 입출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 연습기 제어부는
   실습 모드 시 상기 축소형 모의운전 제어대와 연동하여 가상 열차의 운전 상태를 모의하여 선로 영상과 패널 및 계기에 대한 모의 영상을 제공하고, 고장을 포함하는 이례사항에 대한 시나리오에 따른 모의 영상을 제공하며, 학습 모드 시 교육 콘텐츠를 제공하는 주 제어부와;
   학습을 위한 시청각 교육 자료를 저장하고 선택에 따라 제공하는 교육 콘텐츠 제공부와;
   이례사항을 포함하는 모의운전에 대한 시나리오 콘텐츠를 저장하는 시나리오 콘텐츠 저장부와;
   상기 시나리오 콘텐츠 저장부에 저장된 시나리오 중 선택된 시나리오에 대해 축소형 모의운전 제어대를 통해서 제공할 수 없는 사용자의 제어 입력은 정상 입력된 것으로 처리하는 축소형 모의운전용 설정 변경 내용을 부가하여 축소형 모의운전 제어대를 통해 시나리오 대응 실습이 가능하도록 변환하는 시나리오 콘텐츠 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 주 제어부는
   상기 축소형 모의운전 제어대와 연동하여 가상 열차의 속도와 위치정보를 선로 정보를 기반으로 계산하는 주 제어 모듈과;
   상기 주 제어 모듈로부터 제공받은 제어 내용, 열차의 속도, 위치 정보 및 선로 정보를 기초로 가상의 선로영상을 생성하는 선로 영상 제공 모듈과;
   상기 주 제어 모듈로부터 제공받은 정보를 토대로 가상 열차의 계기 상태를 모사하여 그 영상을 제공하는 계기 구현 모듈과;
   상기 주 제어 모듈로부터 제공받은 정보를 토대로 열차의 상태를 표시하는 패널을 모사하여 그 영상을 제공하는 패널 관리 모듈과;
   이례사항을 포함하는 시나리오를 상기 시나리오 콘텐츠 변환부를 통해 수신하여 해당 시나리오에 따른 상황 설정을 주 제어 모듈에 제공하고, 상기 축소형 모의운전용 설정 변경 내용에 따라 상기 축소형 모의운전 제어대를 통해서 제공할 수 없는 사용자의 제어 입력이 필요한 시점에 해당 제어 입력이 있는 것으로 처리하는 고장 처치 및 시나리오 관리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
9. 청구항 7에 있어서, 상기 주 제어부는 교육 모드 시 교육 콘텐츠 제공부가 제공하는 교육 콘텐츠를 복수의 디스플레이를 통해 사용자에게 표시하는 교육 콘텐츠 제공 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.
   
10. 청구항 7에 있어서, 상기 시나리오 콘텐츠 변환부는 선택된 시나리오를 분석하여 미리 각 상황에 대한 데이터를 생성한 후 이를 데이터베이스 형태로 변환하는 것을 특징으로 하는 2 핸들식 운전제어대를 구비한 이동식 VVF 전기차량 모의운전 연습기.

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