KR102202468B1 - 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열차 제어 시스템을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 철도분야에서 열차의 방향을 전환하거나 열차조성을 위한 선로의 방향을 전환하는 등의 제어로직을 중앙 집중식으로 구현하고, 이를 구동하는 제어와 관련된 소프트웨어를 검증하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 개별적인 장비에서 진행되는 소프트웨어 안전인증 절차를 중앙에 집중함으로써, 안전인증 절차 및 비용, 유지보수 절차, 확장 및 변경에 효율적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 개별적인 장비에서 진행되는 소프트웨어 안전인증 절차를 중앙에 집중함으로써, 안전인증 절차 및 비용, 유지보수 절차, 확장 및 변경에 효율적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 열차 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 철도분야에서 열차의 방향을 전환하거나 열차조성을 위한 선로의 방향을 전환하는 등의 제어를 중앙 집중식으로 구현하고, 이를 구동하는 제어와 관련된 소프트웨어를 검증하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
철도분야에서, 열차의 방향을 전환하거나, 기관차 및 객차를 조성하는 절차를 수행하기 위해 열차가 이동하는 선로의 방향을 전환하는 제어와 열차의 운행을 제어하는 방법은 과거에서부터 현재에 이르기까지 지속적으로 개선되고 있다.
초기 선로의 방향을 제어하기 위해서는 수동 선로 전환기를 이용하여 사람이 직접 선로의 방향을 전환하는 방법이 사용되었다. 이후 전기를 이용한 전기선로 전환기를 이용하여 원격지에서 계전기를 통한 제어 접점을 거쳐 선로를 전환하는 방법이 사용되었으며, 열차의 운행과 선로의 제어가 복잡하고 다양화하게 변환 함에 따라, 열차의 운행을 위한 선로의 제어는 컴퓨터프로그램 및 디지털제어를 이용한 전자연동 방식으로 진화하게 되었다.
또한, 열차 자체의 운행간격 조절을 위한 추진 및 제동 등 열차의 안전에 직접적인 연관이 있는 제어분야도 컴퓨터 프로그램과 디지털 제어를 이용한 전자 제어 방식으로 대체되고 있다.
이에 따라, 현재에는 열차 운행시 초 고밀도화 되어 열차간의 안전한 간격 조정과 적합한 열차의 진로 방향 변경을 위해, 기계실에 안전성이 보장된 하드웨어 및 소프트웨어를 장착한 제어장치를 선로변 일정구간 마다 별도로 설치하고, 기계실 내부에 안전이 보장된 컴퓨터 프로그램을 통한 검증과 하드웨어의 검증을 완료하여 이의 출력을 현장에 설치된 장치와의 통신을 통해 열차 제어를 실현하고 있다.
특히, 다수의 인명과 고속의 열차운전이 필수적인 열차제어의 중요성에 따라 해당 하드웨어 및 소프트웨어는 국제적으로 인증받은 기관을 통한 안전 인증을 필수적으로 취득해야만 한다.
이러한 절차는 열차 운행의 안정성 측면에서 바람직하나, 해당 장비의 개별적인 가격을 상승시키는 결과를 초래하게 되고, 소프트웨어 등의 변경시 해당 현장에서의 개별적인 시험이 불가피하게 됨에 따라, 결국 열차 운행에 영향을 주게 되어 유지보수 및 운영비용 증가의 원인이 된다.
국내에서는 열차를 제어하는 개별장비, 한 개의 지하철 또는 도시철도 호선별로 하드웨어는 물론 소프트웨어의 안전인증이 진행되고 있으며, 주로 독일 및 유럽국가의 회사에서 인증절차를 진행하고 있고, 비용도 상당히 발생하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 종래기술로서, 공개특허공보 제10-2019-0042962호, "차상중심 분산 열차제어 시스템에서의 열차 자율 주행 제어 방법 및 그 차상 중심 분산 열차제어 시스템"에서는 열차의 개별적인 제어를 차량자체에서 진행을 하는데 있어 제어에 영향을 주는 선로변 설비의 상태 정보를 공유 자원화하며, 이를 개별 열차가 사용하여 열차의 개별 제어를 한다는데 있다. 즉 열차의 제어 로직의 중심이 차량 자체에 있으며 제어를 위한 요소들을 공유하여 적용하는 것을 요지로 한다.
또한, 종래기술에 따르면, 해당 기술은 열차 제어 방식중 CBTC(Communication Based Train Control)라는 통신을 이용한 열차제어에만 적용되는 제약이 있으며, CBTC가 적용되지 않은 타 열차자동제어 시스템에는 적용할 수 없다는 한계가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 열차제어 시스템에서 가장 중요한 부분이라고 할 수 있는 열차 제어 로직을 클라우드(Cloud)화하여 한곳으로 집중하고, 현장 장비의 제어는 현장 설비가 담당하는 방식으로 이원화 함으로써, 개별 제어장치 구현시의 가격 상승을 최소화하고, 중앙 집중식으로 안전하게 인증된 통일적인 열차제어 로직을 전체 구간에서 공유함으로써 개별 장비의 수리 및 유지보수시 발생하는 소프트웨어적인 결함을 해결하며 안전성을 전체적으로 향상시키는데 과제가 있다.
또한, 본 발명은 열차제어와 관련 로직 등을 열차 자체가 아닌 특정한 장소인 클라우드에 집중하여 해당 로직의 처리를 완료 한 후, 지상 및 차상의 설비의 제어는 안전로직과 관계 없이 최대한 단순화하여 운영할 수 있도록 하는 데 다른 과제가 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템은, 열차 내 설치되고, 현재 열차운행정보를 송신 및 수신한 열차제어정보에 따라 열차 운행을 제어하는 차상장치, 각 지역의 선로를 따라 복수개가 설치되며, 상기 차상장치로부터 상기 열차운행정보를 수신하고, 열차제어정보를 송신하는 통신장치를 포함하는 현장장치 및 클라우드 망에 포함되고, 상기 통신장치와 통신하여 복수의 현장장치로부터 통신중인 열차의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 상기 복수의 현장장치에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 중앙 제어서버를 포함할 수 있다.
상기 중앙 제어서버는, 각 지역의 현장장치로부터 열차운행정보를 수신하는 정보 취합부, 수신한 열차운행정보를 이용하여 해당 열차 및 적용되는 제어로직을 식별하는 식별부, 운행중인 열차에 관한 열차정보 및 소프트웨어 검증 정보를 저장하는 데이터 베이스 및 기준이상의 적합도를 갖는 검증된 제어로직에 따라 제어명령을 상기 현장장치에 전송하는 제어로직 배포부를 포함할 수 있다.
상기 중앙 제어서버는, 복수의 시험항목에 따라 소프트웨어의 정상 수행 여부 및 위험원에 대한 리스크 평가를 수행하여 현장에 대한 상기 제어로직의 적합도를 산출 및 검증하는 제어로직 검증부를 포함할 수 있다.
상기 현장장치는, 상기 중앙 제어서버로부터 배포된 제어명령에 대응하는 열차제어정보를 수신하는 통신모듈, 궤도에서 운행하는 열차의 점유 및 무점유를 감지하는 열차점유검지설비, 상기 열차의 위치에 따라 열차진로제어장비를 상호연동을 통해 제어하는 연동제어기 및 상기 통신모듈을 통해 수신한 열차제어정보를 상기 차상장치에 전송하는 전송장치를 포함할 수 있다.
상기 차상장치는, 상기 전송장치로부터 상기 열차제어정보를 수신하는 ATC 수신부, 현재 운영되는 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검출부검출부, 상기 열차제어정보에 따라 열차의 운행속도를 제어하는 제어부 및 상기 열차제어정보에 정의된 운행속도 및 현재 열차의 운행속도를 화면에 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
또한, 전술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 양태의 실시에에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법은, 열차 내 설치되는 차상장치 및 각 지역의 선로를 따라 복수개가 설치되는 현장장치와 연결되는, 클라우드 망에 포함되는 중앙 제어서버를 포함하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법으로서, 상기 차상장치가 각 지역의 선로를 현재 열차운행정보를 상기 현장장치에 송신하는 단계, 상기 현장장치가 수신한 열차운행정보를 상기 중앙 제어서버에 송신하는 단계, 상기 중앙 제어서버가 복수의 현장장치로부터 통신중인 열차의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 복수의 현장장치에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 단계 및 상기 현장장치가 수신한 상기 제어명령에 따른 열차제어정보를 상기 차상장치에 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 중앙 제어서버가 복수의 현장장치로부터 통신중인 열차의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 복수의 현장장치에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 단계는, 각 지역의 현장장치로부터 열차운행정보를 수신하여 취합하는 단계, 수신한 열차운행정보를 이용하여 해당 열차 및 적용되는 제어로직을 식별하는 단계, 데이터 베이스에 저장된 운행중인 열차에 관한 열차정보 및 소프트웨어 검증 정보를 이용하여 기준이상의 적합도를 갖는 제어로직을 검증하고, 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 현장장치에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 개별적인 장비에서 진행되는 소프트웨어 안전인증 절차를 중앙에 집중함으로써, 안전인증 절차 및 비용, 유지보수 절차, 확장 및 변경에 효율적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 작업자가 수동으로 안전인증 절차를 각 설비별 개별적으로 수행함에 따라 발생할 수 있는 실수를 최소화하여 열차 운행의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 전체 구조에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 중앙 제어서버에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 현장장치에 관한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 차상장치에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 중앙 제어서버에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 현장장치에 관한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 차상장치에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법에 관한 도면이다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "구비" 또는 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부(Unit)", "...서버(Server)" 및 "...시스템(System)" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어, 소프트웨어 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한 본 명세서에서 "실시예"라는 용어는 예시, 사례 또는 도해의 역할을 하는 것을 의미하나, 발명의 대상은 그러한 예에 의해 제한되지 않는다. 또한 "포함하는", "구비하는", "갖는" 및 다른 유사한 용어가 사용되고 있으나, 청구범위에서 사용되는 경우 임의의 추가적인 또는 다른 구성요소를 배제하지 않는 개방적인 전환어(Transition word)로서 "포함하는(Comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현되거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "...부(Unit)", "...서버(Server)" 및 "...시스템(System)" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로그램에서 실행되는 각 기능은 모듈단위로 구성될 수 있고, 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 및 기록매체 사이에 분산되어 기록될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 전체 구조에 관한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템은 통신장치와 통신하고, 복수의 현장장치(200)로부터 통신중인 열차(10)의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 복수의 현장장치(200)에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 클라우드 망에 속하는 중앙 제어서버(100), 각 지역의 선로를 따라 복수개가 설치되며, 차상장치(300)로부터 열차운행정보를 수신하고, 열차제어정보를 송신하는 통신장치를 포함하는 현장장치(200) 및 열차 내 설치되고, 현재 열차운행정보를 송신 및 수신한 열차제어정보에 따라 열차 운행을 제어하는 차상장치(300)를 포함할 수 있다.
중앙 제어서버(100)는 집중화된 열차제어설비이다. 각 지역에 운영중인 열차(10)는 열차제어 설비에서 개별 기계실로 제어명령의 전달 즉, 해당 기계실에 설치된 현장 제어설비 등에서 필요한 제어명령을 수신함으로써 운행하게 되는 것으로, 이는 현장장치(200)로부터 제공될 수 있다.
특히, 본 발명의 중앙 제어서버(100)는 각 지역의 현장장치(200)와 연결되어 데이터 통신을 수행하며, 열차 운영 논리 즉, 열차 제어 로직만 클라우드화하여 집중 수집하고, 실제 열차제어는 각 지역의 현장장치(200)의 제어하는 현장 설비가 담당하는 방식으로 이원화 하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 시스템은 제어장치를 개별적으로 구비하는 형태와 대비하여 가격 상승을 절감하고 제어 로직을 중앙으로 집중시켜 안전하게 인증된 통일적인 열차제어 로직을 전체 열차 구간에서 공유되도록 함으로써 개별 장비 수리 및 유지보수시 발행하는 소프트웨어적인 결함을 해결함과 동시에 전체 시스템의 안전성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
현장장치(200)는 열차위치정보 및 열차운행정보를 제공받을 수 있다. 현장장치(200)는 제공받은 열차위치정보 및 열차운행정보를 바탕으로 운행중인 특정 열차(10)에 대하여 전, 후방 열차의 위치를 연산하고, 이를 고려하여 열차제어정보를 생성할 수 있다. 또한, 현장장치(200)는 생성된 열차제어정보를 운행중인 열차(10)에 탑재된 차상장치(300)로 제공하기 위해 열차위치정보를 이용하여 열차(10)와 가장 가까이에 위치한 장치를 식별할 수 있고, 선로의 전환 및 신호기의 점등 등의 열차제어 명령을 무선통신 또는 저주파(가청주파수) 통신 등을 통해 열차(10)에 전달되도록 제어할 수 있다.
이러한 기능을 구현하기 위해 현장장치(200)는 열차자동제어장치(ATC) 및 통신장치를 포함할 수 있다.
차상장치(300)는 운행중인 열차(10)에 탑재되며, 각 지역의 현장장치(200)에 포함되는 전송장치로부터 열차운행 속도신호를 포함하는 열차제어정보를 수신하여 운행속도를 제어함으로써 열차운행을 구현할 수 있다.
이러한 차상장치(300)는 열차 운행구간에서 열차(10)의 운행속도 신호를 수신 및 제어하는 것으로서, 운행중인 열차(10)가 열차점유검지설비에 의하여 검지되면 제한속도 신호를 열차점유검지설비 또는 전송루프를 통하여 수신할 수 있고, 정위치의 운행구간 및 정차구간에 대응하여 열차(10)를 제어하게 된다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템은 전술한 현장장치(200)에서 열차에 전송하는 제어명령을 정의하는 제어로직을 클라우드 망(50)에 속하는 중앙 제어서버(100)에 집중시키고, 현장장치(200)는 그로부터 검증 완료된 제어로직에 기초하여 열차제어신호를 생성 및 차상장치(300)에 제공함으로써 개별장비에서 진행되는 소프트웨어 안정인증 절차를 중앙에서 처리할 수 있도록 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어서버의 구조를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 중앙 제어서버에 관한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열차 제어 시스템의 중앙 제어서버(100)는 각 지역의 현장장치(200)로부터 열차운행정보를 수신하는 정보 취합부(110), 수신한 열차운행정보를 이용하여 해당 열차 및 적용되는 제어로직을 식별하는 식별부(120), 운행중인 열차에 관한 열차정보 및 소프트웨어 검증 정보를 저장하는 데이터 베이스(130), 복수의 시험항목에 따라 소프트웨어의 정상 수행 여부 및 위험원에 대한 리스크 평가를 수행하여 현장에 대한 상기 제어로직의 적합도를 산출 및 검증하는 제어로직 검증부(140) 및 기준이상의 적합도를 갖는 제어로직에 따른 제어명령을 상기 현장장치에 전송하는 제어로직 배포부(150)를 포함할 수 있다.
정보 취합부(110)는 각 지역의 현장장치(200)로부터 수집된 열차운행정보를 수신할 수 있다. 현장장치(200)는 선로를 따라 각각 제어범위를 고려하여 설치될 수 있고, 그에 탑재된 통신장치는 중앙 제어서버(100)가 속한 클라우드 망(50)과 통신할 수 있으며, 각 지역에 분산된 현장장치(200)로부터 열차운행정보를 비롯하여 열차위치정보 등 각종 열차제어에 요구되는 각종 정보를 수신 및 취합할 수 있다.
여기서, 클라우드 망(50)은 특정 통신 규약에 제한적이지는 않으나, 다수의 현장장치(200)에 대한 신속한 제어명령의 검증을 위해 5G 이상의 네트워크로 현장장치(200)와 데이터 통신을 수행하는 것이 바람직하다.
식별부(120)는 열차운행정보를 참조하여 수집된 정보에 해당하는 제어로직의 대상이 되는 열차를 식별할 수 있다. 운행중인 모든 열차에 대한 정보는 데이터 베이스(130)에 저장되어 있으며, 식별부(120)는 열차운행정보에 포함되는 열차 식별자를 이용하여 데이터 베이스(130)를 검색함으로써 열차정보를 추출할 수 있다.
데이터 베이스(130)는 운행중인 모든 열차 및 각 지역에 설치된 현장장치(200), 즉 기계실, 전자연동장치, 선로 전화기 등의 모든 설비에 대한 정보를 저장할 수 있다. 특히, 데이터 베이스(130)에는 각 현장장치(200)에 설치된 소프트웨어에 대한 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 검증정보가 저장되어 있다.
또한, 데이터 베이스(130)에는 중앙 제어서버(100)를 운영하기 위한 각종 설정값 등이 저장될 수 있다.
제어로직 검증부(140)는 클라우드 망(50)을 통해 각 지역에 분산 위치한 현장장치(200)에 적용되는 소프트웨어 제어로직을 검증할 수 있다. 식별부(120)에 의해 추출된 열차정보에 따라 제어로직 검증부(140)는 현재 운행중인 각 선로의 열차 및 이의 열차위치정보 및 열차운행정보를 확인하고, 제어로직에 따른 제어명령을 생성하게 된다. 이는 현재 운용중인 제어용 소프트웨어의 로직이 제어 대상마다 상이하고, 각 국가에서 규정하는 원칙에 의거하여 상이하게 정의됨에 따라 현장의 영역별로 분산되어 운용되고 있는 각 제어설비의 소프트웨어 부분만을 집중화하여 운영하기 위함이다.
제어로직 배포부(150)는 제어로직 검증부(140)에 의해 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 각 지역의 현장장치에 배포함으로써 중앙 제어서버(100)에 의해 안정성이 검증된 제어로직에 기초하여 각 현장장치(200)가 운영중인 열차에 대한 열차제어신호를 생성할 수 있도록 한다.
특히, 고속으로 달리는 열차의 경우, 집중화된 소프트웨어를 통하여 제어하고자 하면, 해당 설비를 실제로 제어하는 현장장치(200)간의 통신 지연시간이 1초만 되어도 수십 또는 수백미터를 이동하게 되어 해당 시간동안 안전을 보장하기 어려움이 있음에 따라, 제어로직 배포부(150)와 현장장치(200)간에는 고속 데이터 통신수단인 5G 또는 차세대 통신 규약인 6G의 통신 방법을 통해 해당 지연시간을 줄일 수 있도록 설계됨이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 현장장치의 구조를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 현장장치에 관한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 현장장치(200)는 중앙 제어서버로부터 배포된 제어명령을 수신하는 무선통신모듈(210), 궤도에서 운행하는 열차의 점유 및 무점유를 감지하는 열차점유검지설비(220), 열차의 위치에 따라 열차진로제어장비를 상호연동을 통해 제어하는 연동제어기(240) 및 무선통신모듈을 통해 수신한 열차제어정보를 상기 차상장치에 전송하는 전송장치(250)를 포함할 수 있다.
무선통신모듈(210)은 중앙 제어서버와 클라우드 망을 통해 무선 데이터 통신을 수행하는 통신장치로서, 각 선로에서 운행중인 열차의 정보를 중앙 제어서버에 실시간으로 제공함과 아울러 중앙 제어서버로부터 배포되는 제어명령을 수신할 수 있다.
열차점유검지설비(220)는 각 선로의 운행중인 열차의 점유 및 무점유를 감지할 수 있다. 이러한 열차점유검지설비(220)는 철도에 적용되는 가청주파를 사용하는 AF궤도 회로방식이 적용될 수 있고, 궤도에 의한 신호는 열차위치 검지, 레일절손 검지, 전차선 전류제거, 시스템 주소, 지상 속도 정보, 목표 거리 및 경사도나 커브 등의 선로정보 및 각 정보에 대한 에러감지 등을 수행할 수 있다.
연동제어기(240)는 각 지역의 지상에 설치된 다수의 지상설비들을 서로 연동하는 역할을 한다. 열차의 정차구간 및 운행구간에는 다수의 기계실을 포함하는 지상설비들이 설치되고, 각 설비마다 상호연동을 통해 운행중인 열차의 각 구간에서 상황에 맞는 열차 제어를 구현할 수 있도록 한다.
전송장치(250)는 열차자동제어장치로서, 열차가 역에 정차하는 정차구간 및 열차가 운행하는 운행구간에서 열차의 운행의 속도 제어를 위한 열차제어정보를 제공하는 장치이다. 이러한 전송장치(250)는 차상장치에 포함되는 차상 제어부와 연동할 수 있고, 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 통해 열차제어정보를 생성하고 이를 열차의 차상장치에 전송할 수 있다.
이에 따라, 현장장치(200)는 전체적으로 유사한 제어성격을 가지며 분산되어 있는 열차제어 설비의 소프트웨어의 운영 및 검증을 중앙 제어서버로 집중시키고, 현장에서는 제어 명령 자체만을 수신하여 처리 후 응답을 송신하는 방식으로 제어 소프트웨어의 안전성을 근본적으로 보장하며, 연장 또는 변경 시에도 인증이 완료된 동일한 제어 소프트웨어를 사용하도록 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 차상장치를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 차상장치에 관한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 차상장치(300)는 열차운행정보 등의 열차정보를 각 지역의 현장장치에 전송하는 정보 송신부(310), 전송장치로부터 상기 열차제어정보를 수신하는 수신부(320), 현재 운영되는 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검출부(330), 열차제어정보에 따라 열차의 운행속도를 제어하는 제어부(340) 및 열차제어정보에 정의된 운행속도 및 현재 열차의 운행속도를 화면에 표시하는 표시부(350)를 포함할 수 있다.
정보 송신부(310)는 현재 열차의 운행과 관련된 정보를 각 지역의 현장장치에 송신함으로써, 열차 운행뿐만 아니라 열차 제어 로직의 검증에 요구되는 정보를 현장장치에 전송할 수 있다.
수신부(320)는 열차 운행구간에 설치되는 현장장치 중 지상설비로부터 해당 운행구간에서 열차의 운행속도 신호를 수신하는 것으로서, 열차가 지상의 열차점유검지설비에 의하여 검지되면 제한속도 신호를 열차점유검지설비 또는 불연속 전송 루프를 통해 해당 구간에서의 운행속도에 대한 신호를 전송장치로부터 수신할 수 있다.
속도 검출부(330)는 현재 열차의 운행속도를 검지하는 것으로서, 공지의 발전부 및 속도 연산부를 포함할 수 있고, 발전부에서 열차의 운행 속도에 따른 펄스신호가 출력되면 연산부에서는 차륜에 따라 이를 열차의 운행속도로 연산하여 산출된 값을 검지결과로서 제어부(340)에 제공할 수 있다.
제어부(340)는 수신부(320)가 수신한 신호 중, 제한 운행속도 신호와 속도 검출부(330)에서 검지된 열차의 운행속도를 비교하여, 열차의 운행속도가 제한 운행속도보다 빠른 경우 열차를 감속제어 할 수 있다. 또한, 제어부(340)는 열차의 정차시 정위치에 정차되도록 열차를 제어할 수 있고, 출입문 개폐 제어와 같은 절차를 더 수행할 수 있다.
표시부(350)는 차상장치(300)에 탑재되는 부가장치로서, 현재 열차의 운행속도 및 수신부(320)가 수신한 운행속도와 관련된 정보를 표시할 수 있다. 이는 열차의 운전자가 현재 열차의 운행상황을 참조할 수 있도록 하기 위함이며 보다 안전한 운행이 되도록 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법에 관한 도면이다. 이하의 설명에서, 각 단계별 실행주체는 별도의 기재가 없더라도 전술한 본 발명의 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템의 구성요소 및 그의 구성부가 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법은, 열차 내 설치되는 차상장치 및 각 지역의 선로를 따라 복수개가 설치되는 현장장치와 연결되는 중앙 제어서버를 포함하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법으로서, 차상장치가 각 지역의 선로를 현재 열차운행정보를 상기 현장장치에 송신하는 단계(S100), 현장장치가 수신한 열차운행정보를 클라우드 망의 중앙 제어서버에 송신하는 단계(S110), 중앙 제어서버가 복수의 현장장치로부터 통신중인 열차의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 복수의 현장장치에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 단계(S120) 및 현장장치가 수신한 상기 제어명령에 따른 열차제어정보를 차상장치에 송신하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
먼저, 차상장치가 각 지역의 선로를 현재 열차운행정보를 상기 현장장치에 송신하는 단계(S100)로서, 시스템이 현재 운행중인 각 열차의 제어를 위한 제어로직을 검증하기 위해 각 지역의 현장장치가 열차운행정보 등의 열차정보를 수집하게 된다.
다음으로, 현장장치가 수신한 열차운행정보를 클라우드 망에 포함되는 중앙 제어서버에 송신하는 단계(S110)에서는, 각 지역에서 운영중인 현장장치에서 고속 무선 데이터 통신을 통해 원격지의 중앙 제어서버로 수집된 열차운행정보 등의 열차정보를 제공함으로써 열차 제어를 위한 제어로직을 현장장치의 각 기계설비별로 검증하는 것이 아닌, 클라우드 형태의 중앙 제어서버에 의해 검증하도록 한다.
중앙 제어서버가 복수의 현장장치로부터 통신중인 열차의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 복수의 현장장치에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 단계(S120)는 중앙 집중식 소프트웨어 검증 단계로서, 중앙 제어서버가 각 현장장치로부터 수집한 열차운행정보 등을 참조하여 제어검증 대상인 열차 및 제어로직을 판단하고, 이에 대한 소프트웨어 검증을 수행함으로써 검증과정을 거치고 열차가 정상적으로 운행할 수 있도록 한다.
그리고, 현장장치가 수신한 상기 제어명령에 따른 열차제어정보를 차상장치에 송신하는 단계(S130)에서는 검증이 완료된 소프트웨어 제어로직에 대응하여 생성된 제어명령을 이용하여 각 열차를 제어하기 위한 열차제어정보를 생성하고, 이를 열차의 차상장치에 송신함으로써 열차가 안정적으로 운행을 수행할 수 있도록 한다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
10 : 열차 100 : 중앙 제어서버
110 : 정보 취합부 120 : 식별부
130 : 데이터 베이스 140 : 제어로직 검증부
150 : 제어로직 배포부 200 : 현장장치
210 : 무선통신모듈 220 : 열차점유검지설비
230 : 궤도 감지기 240 : 연동제어기
300 : 차상장치 310 : 정보 송신부
320 : ATC 수신부 330 : 속도 검출부
340 : 제어부 350 : 표시부
110 : 정보 취합부 120 : 식별부
130 : 데이터 베이스 140 : 제어로직 검증부
150 : 제어로직 배포부 200 : 현장장치
210 : 무선통신모듈 220 : 열차점유검지설비
230 : 궤도 감지기 240 : 연동제어기
300 : 차상장치 310 : 정보 송신부
320 : ATC 수신부 330 : 속도 검출부
340 : 제어부 350 : 표시부
Claims (7)
- 열차 내 설치되고, 현재 열차운행정보를 송신 및 수신한 열차제어정보에 따라 열차 운행을 제어하는 차상장치;
각 지역의 선로를 따라 복수개가 설치되며, 상기 차상장치로부터 상기 열차운행정보를 수신하고, 열차제어정보를 송신하는 통신장치를 포함하는 현장장치; 및
클라우드 망에 포함되고, 상기 통신장치와 통신하여 복수의 현장장치로부터 통신중인 열차의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 상기 복수의 현장장치에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 중앙 제어서버를 포함하고,
상기 중앙 제어서버는,
각 지역의 현장장치로부터 열차운행정보를 수신하는 정보 취합부;
수신한 열차운행정보를 이용하여 해당 열차 및 적용되는 제어로직을 식별하는 식별부;
운행중인 열차에 관한 열차정보 및, 상기 현장장치에 설치된 소프트웨어에 대한 검증 정보를 저장하는 데이터 베이스;
복수의 시험항목에 따라 소프트웨어의 정상 수행 여부 및 위험원에 대한 리스크 평가를 수행하여 각 지역에 분산 위치한 현장장치에 적용된 소프트웨어 제어로직의 적합도를 검증하는 제어로직 검증부; 및
기준 이상의 적합도를 갖는 검증된 제어로직에 따라 제어명령을 각 지역의 현장장치에 전송하는 제어로직 배포부를 포함하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 현장장치는,
상기 중앙 제어서버로부터 배포된 제어명령에 대응하는 열차제어정보를 수신하는 통신모듈;
궤도에서 운행하는 열차의 점유 및 무점유를 감지하는 열차점유검지설비;
상기 열차의 위치에 따라 열차진로제어장비를 상호연동을 통해 제어하는 연동제어기; 및
상기 통신모듈을 통해 수신한 열차제어정보를 상기 차상장치에 전송하는 전송장치
를 포함하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 차상장치는,
상기 전송장치로부터 상기 열차제어정보를 수신하는 ATC 수신부;
현재 운영되는 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검출부;
상기 열차제어정보에 따라 열차의 운행속도를 제어하는 제어부; 및
상기 열차제어정보에 정의된 운행속도 및 현재 열차의 운행속도를 화면에 표시하는 표시부
를 포함하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 시스템. - 열차 내 설치되는 차상장치 및 각 지역의 선로를 따라 복수개가 설치되는 현장장치와 연결되는, 클라우드 망에 포함되는 중앙 제어서버를 포함하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법으로서,
상기 차상장치가 각 지역의 선로를 현재 열차운행정보를 상기 현장장치에 송신하는 단계;
상기 현장장치가 수신한 열차운행정보를 상기 중앙 제어서버에 송신하는 단계;
상기 중앙 제어서버가 복수의 현장장치로부터 통신중인 열차의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 복수의 현장장치에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 단계; 및
상기 현장장치가 수신한 상기 제어명령에 따른 열차제어정보를 상기 차상장치에 송신하는 단계를 포함하고,
상기 중앙 제어서버가 복수의 현장장치로부터 통신중인 열차의 열차 제어와 관련된 제어로직의 안정성 여부를 검증하고, 복수의 현장장치에 검증된 제어로직에 따른 제어명령을 회신하는 단계는,
각 지역의 현장장치로부터 열차운행정보를 수신하여 취합하는 단계;
수신한 열차운행정보를 이용하여 해당 열차 및 적용되는 제어로직을 식별하는 단계;
데이터 베이스에 저장된 운행중인 열차에 관한 열차정보 및 소프트웨어 검증 정보를 이용하여, 복수의 시험항목에 따라 소프트웨어의 정상 수행 여부 및 위험원에 대한 리스크 평가를 수행하여 각 지역에 분산 위치한 현장장치에 적용된 소프트웨어 제어로직의 적합도를 검증하는 단계; 및
기준 이상의 적합도를 갖는 검증된 제어로직에 따라 제어명령을 각 지역의 현장장치에 전송하는 단계를 포함하는 클라우드 기반 중앙 집중식 열차 제어 방법. - 삭제
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