KR102481097B1 - 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무가선 트램의 전면부에 설치되는 촬영수단으로부터 획득되는 영상정보를 이용하여 무가선 트램의 충전을 위한 정차 위치를 정확하게 유도할 수 있도록 함으로써 충전시 발생 가능한 정렬오차 및 시간 지연을 감소시키고 그에 따라 무가선 트램의 운영 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법{Guide system and method for stopping wireless tram on a defined position}
본 발명은 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무가선 트램의 전면부에 설치되는 촬영수단으로부터 획득되는 영상정보를 이용하여 무가선 트램의 충전을 위한 정차 위치를 정확하게 유도할 수 있도록 함으로써 충전시 발생 가능한 정렬오차 및 시간 지연을 감소시키고 그에 따라 무가선 트램의 운영 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 유가의 급격한 상승, 미세먼지 등의 요인으로 인해 대중교통을 이용하는 승객들이 증가하고 있다.
또한, 전 세계적으로 환경에 대한 관심이 증가하면서, 환경오염을 방지하기 위한 다양한 노력이 시행되고 있는데, 국내에서는 '녹생성장'이라는 슬로건 아래 교통분야에서도 하이브리드 차량을 개발하는 등의 탄소의 발생을 줄이기 위한 노력을 하고 있다.
이러한 노력의 일환으로 최근 무가선 트램에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 무가선 트램은 전용궤도를 레일을 따라 주행하는 노면전차로서, 매연이 없고 도시미관의 개선에 유리한 특징이 있다.
이와 같은 무가선 트램은 차량 내에 장착된 배터리의 전원을 이용하여 차량을 구동시킨다.
이러한 무가선 트램의 충전 시스템은 일반적으로 도 1에 나타낸 바와 같이, 선로 연변에 설치되어 계통전력을 트램(200)으로 전달하기 위한 역팬터그래프(110) 기구부를 포함하는 충전장치(100)와, 트램(200) 상부에 설치되어 전력을 배터리로 전달하기 위한 버스바(busbar)(210)로 구성된다.
상기 구성을 이용하여 무가선 트램(200)의 배터리를 충전하기 위한 일반적인 절차는 트램(200)의 충전이 필요한 경우 운전자의 시계 판단에 의해 충전용 정차 위치로 이동하여 정위치 정차를 확인하는 단계, 정위치 확인 후 충전을 개시하면 선로 연변에 설치된 충전장치(100)의 역팬터그래프(110)가 하강하여 트램(200) 상부의 버스바(210)와 접촉하는 단계, 접촉 검지 후 계통의 전력이 역팬터그래프(110) 및 버스바(210)를 통하여 트램(200) 내부의 배터리로 공급되는 단계로 이루어지는데, 이러한 종래의 충전 절차는 단순히 운전자의 시계 판단에 의한 정위치 정차를 가정하여 이후의 충전 절차가 진행되므로, 충전을 위한 무가선 트램(200)의 정차시 정위치를 확보하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.
즉, 일반 자동차와는 달리 트램(200)의 길이는 대략 30m 이상으로 길 뿐만 아니라, 트램(200) 상부의 버스바(210)의 위치가 운전자와 일정거리 이상 이격되어 있으므로 충전 정위치에 대한 직접적인 시계 확인이 어렵다.
또한, 트램 상부의 전장품 배치 공간의 제약으로 인해 버스바의 길이가 제한되므로 충전을 위한 정위치 정차의 오차 여유가 부족하고, 그에 따라 단순히 시계(視界)를 기반으로 하는 운전만으로는 정위치에 트램을 정차시키기가 어렵다는 문제점이 있는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로 센서 또는 광원 기반의 비접촉 계측 시스템을 이용하여 운전자가 충전을 위한 정위치를 확인할 수 있도록 하는 시스템을 생각해 볼 수 있겠으나, 센서 또는 광원 기반의 비접촉 계측 시스템의 경우 원거리 측정에는 유리할 수 있겠으나, 실외 환경 요인에 의해 측정 교란이 발생할 가능성이 높으므로 정위치 확인에 오류가 발생될 위험이 높다는 문제점이 있다.
또한, 각 정차위치마다 영상 보정을 위한 제어부 등을 설치해야 하므로 설치 및 유지 보수 비용이 많이 들고, 다수의 광학빔이 필수적으로 요구되어 일부 광학빔에 이상 또는 고장이 발생될 경우 위상의 보정 등이 어려워 정위치 정차 유도가 어려워지는 단점도 있다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-0966524호(2010. 06. 29. 공고) 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1962403호(2019. 07. 18. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 무가선 트램의 전면부에 설치되는 촬영수단으로부터 획득되는 영상정보를 이용하여 무가선 트램의 충전을 위한 정차 위치를 유도할 수 있도록 함으로써 설치 및 유지 보수 비용을 최소화할 수 있도록 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 촬영수단으로부터 획득되는 영상정보 만을 이용하여 외란 등에 의한 오류나 오차가 발생할 가능성이 매우 작으므로 정위치 정차 유도의 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템에 있어서, 역팬터그래프가 설치되는 차고지 또는 정거장의 무가선 트램 정차 위치 전방에 고정 설치되고 무가선 트램의 정위치 정차 범위가 표시되는 표시부와, 무가선 트램의 전단부에 고정 설치되어 표시부를 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 영상을 운전자에게 현시하는 표시수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 표시부의 정보를 이용하여 무가선 트램을 충전을 위한 정위치로 유도하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어수단은 촬영수단에 의해 촬영된 영상을 수신한 후 촬영된 표시부를 검출하여 분석하는 영상분석부와, 상기 영상분석부에서 분석된 표시부의 영상을 이용하여 무가선 트램의 현재 위치와 충전을 위한 정위치 사이의 상대거리를 연산하는 연산부와, 상기 연산부에서 연산된 상대거리가 무가선 트램의 충전이 가능한 범위 내에 포함되는지 여부를 비교하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어수단은 비교부에서의 비교결과에 따라 무가선 트램을 충전이 가능한 위치로 이동시키는 차량제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어수단은 비교부에서의 비교결과에 따라 연산부에서 연산된 상대거리가 무가선 트램의 충전이 가능한 범위 내에 포함되는 경우 충전가능신호를 발생시키는 신호발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 방법은,
무가선 트램의 정위치 정차 유도 방법에 있어서, 무가선 트램의 전단부에 고정 설치되는 촬영수단을 이용하여 무가선 트램의 정위치 정차 범위가 표시되는 표시부를 촬영하는 영상촬영단계와, 촬영된 영상을 분석하여 무가선 트램의 현재 위치가 충전 가능한 범위 내에 있는지 여부를 확인하는 영상분석단계와, 상기 영상분석단계에서의 분석결과에 따라 무가선 트램을 충전 가능한 범위 내로 이동시키는 차량제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 영상분석단계는 영상촬영단계에서 촬영된 표시부를 검출하여 분석하는 표시부 검출단계와, 상기 표시부 검출단계에서 분석된 표시부의 영상을 이용하여 무가선 트램의 현재 위치와 충전을 위한 정위치 사이의 상대거리를 연산하는 거리연산단계와, 상기 거리연산단계에서 연산된 상대거리가 무가선 트램의 충전이 가능한 범위 내에 포함되는지 여부를 비교하는 거리비교단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량제어단계에서는 거리연산단계에서 연산된 상대거리가 무가선 트램의 충전이 가능한 거리의 최솟값 이하인 경우 무가선 트램을 전방으로 이동시키고, 상기 상대거리가 무가선 트램의 충전이 가능한 거리의 최댓값 이상인 경우 무가선 트램을 후방으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 영상분석단계에서의 분석 결과 무가선 트램의 현재 위치가 충전 가능한 범위 내에 위치하거나, 상기 차량제어단계에서의 이동에 의해 무가선 트램이 충전 가능한 범위 내에 위치하는 경우 충전가능신호를 발생시키는 결과표시단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 무가선 트램의 전면부에 설치되는 촬영수단으로부터 획득되는 영상정보를 이용하여 무가선 트램의 충전을 위한 정차 위치를 유도할 수 있도록 함으로써 설치 및 유지 보수 비용을 최소화할 수 있음과 동시에 외란에 의한 오차나 오류가 발생할 가능성이 희박하므로 정위치 정차 유도의 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 단순한 구성에 의해 신속한 결과처리가 가능하므로 충전시 발생 가능한 정렬오차 및 시간 지연을 감소시키고 그에 따라 무가선 트램의 운영 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
도 1은 무가선 트램의 배터리 충전 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면.
도 3의 (a) ~ (c)는 도 2에 나타낸 본 발명 중 촬영수단에 의해 촬영된 표지판의 모습을 예시적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 무가선 트램의 충전을 위한 정위치 정차 유도 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 5의 (a),(b)는 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템의 적용 유무에 따른 정차 테스트 결과를 비교하여 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 3의 (a) ~ (c)는 도 2에 나타낸 본 발명 중 촬영수단에 의해 촬영된 표지판의 모습을 예시적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 무가선 트램의 충전을 위한 정위치 정차 유도 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 5의 (a),(b)는 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템의 적용 유무에 따른 정차 테스트 결과를 비교하여 나타낸 도면이다.
본 발명은 무가선 트램의 전면부에 설치되는 촬영수단으로부터 획득되는 영상정보를 이용하여 단순한 구성에 의해 무가선 트램의 충전을 위한 정차 위치를 정확하게 유도할 수 있도록 함으로써 충전시 발생 가능한 정렬오차 및 시간 지연을 감소시키고 그에 따라 무가선 트램의 운영 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템은 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 표시부(300), 촬영수단(220), 표시수단(230)을 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 표시부(300)는 역팬터그래프(110)가 설치되는 차고지 또는 정거장 주변에 설치되는 것으로, 무가선 트램(200)의 충전이 가능한 정차 위치로부터 설정된 거리만큼 이격된 전면에 설치될 수 있다.
즉, 상기 표시부(300)는 무가선 트램(200)의 운전자가 충전을 위해 차고지 또는 정거장에 정차한 경우 정차된 현재 위치를 정확히 파악할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 표시부(300)에는 무가선 트램(200)의 충전을 위한 정위치 범위, 즉 충전가능범위(310)가 표시될 수 있다.
또한, 상기 표시부(300)는 후술할 촬영수단(220)에 의해 쉽게 촬영될 수 있어야 하고, 정차된 무가선 트램(200)의 정확한 위치 파악을 위해 항상 정해진 위치에 고정되어 있어야 하므로, 선로 변 등에 설치되기 보다는 선로 상에 설치되는 것이 바람직하고, 무가선 트램(200)의 주행에 방해가 되지 않도록 하기 위하여 선로 상에 부착되는 표지판의 형태로 설치되거나, 페인트 등으로 착색되어 코팅되거나, 코팅된 스티커 형태로 제작되어 선로 상에 부착될 수 있는 등 다양한 형태로 설치될 수 있다.
이때, 상기 표시부(300)의 설치위치는 무가선 트램(200)에 고정 설치되는 촬영수단(220)의 촬영각도를 고려하여 결정되어야 하고, 도 3에 표시된 표시부(300)의 실시예는 정위치 정차 유도를 위한 다양한 디자인 중 하나의 사례일 뿐, 충전가능범위(310)가 포함된 다양한 디자인 또는 형상의 표시부(300)가 사용될 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기와 같이 선로 상에 표시부(300)가 설치되는 경우 정차된 무가선 트램(200)의 위치확인 시 표시부(300)와 무가선 트램(200) 사이의 수직거리, 즉 무가선 트램(200)의 길이 방향으로의 거리만을 이용하여 무가선 트램(200)의 현재 위치를 특정할 수 있는 장점도 있다.
다음, 상기 촬영수단(220)은 표시부(300)를 촬영하여 무가선 트램(200)의 현재 위치, 즉 정차된 위치를 확인할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 무가선 트램(200)의 전단부에 설치될 수 있다.
이때, 상기 촬영수단(220)으로는 통상의 카메라와 같은 영상획득장치가 사용될 수 있으며, 무가선 트램(200)의 주행 과정에서 설치각도가 변화되지 못하도록 견고히 고정 설치된다. 도시하지는 않았으나, 상기 촬영수단(220)의 고정 설치를 위해 별도의 고정프레임(미도시)을 무가선 트램(200)의 전단부에 설치할 수도 있음은 물론이다.
다음, 상기 표시수단(230)은 무가선 트램(200)의 운전석 주변에 설치되어 촬영수단(220)에 의해 촬영된 영상을 현시하는 역할을 하는 것으로, 운전석 주변에 매설되는 네비게이션 형태로 이루어지거나, 별도의 거치대에 의해 고정 설치되는 모니터와 같은 형태로 설치될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 표시수단(230)을 통해서는 도 3의 (a) ~ (c)에 나타낸 바와 같이, 촬영수단(220)에 의해 촬영된 영상이 표시되는데, 표시수단(230)의 중심부에는 충전을 위한 정위치를 기준으로 한 무가선 트램(200)의 현재 위치를 표시하는 현재위치표시(232)가 현시될 수 있다.
먼저, 도 3의 (a)에 도시된 표시수단(230)에는 현재위치표시(232)가 충전가능범위(310)의 하부에 위치된 것으로 현시되어 있는데, 이는 무가선 트램(200)의 현재 위치가 충전가능범위(310)에 도달하지 못한 위치에서 정차한 상태를 나타내는 것이다.
이때, 운전자는 표시수단(230)에 현시된 영상으로부터 무가선 트램(200)의 충전을 위해 정차된 현재 위치가 충전가능범위(310)에 도달하지 못한 것을 인지하여 무가선 트램(200)을 전진 구동시킴으로써 충전가능범위(310) 내로 이동시킬 수 있다.
또한, 도 3의 (b)에 도시된 표시수단(230)에는 현재위치표시(232)가 충전가능범위(310) 안에 위치된 것으로 현시되어 있는데, 이는 무가선 트램(200)의 현재 위치가 충전가능범위(310) 안에서 정차된 상태를 나타내는 것으로, 운전자는 표시수단(230)에 현시된 영상으로부터 무가선 트램(200)이 충전가능범위(310) 내에 정차된 것을 확인하여 바로 역팬터그래프(110)를 이용한 충전을 실시할 수 있다.
그리고, 도 3의 (c)에 도시된 표시수단(230)에는 현재위치표시(232)가 충전가능범위(310)의 상부에 위치된 것으로 현시되어 있는데, 이는 무가선 트램(200)의 현재 위치가 충전가능범위(310)를 지나친 상태에서 정차한 것을 의미하는 것으로, 운전자는 표시수단(230)에 현시된 영상을 확인한 후 무가선 트램(200)을 후방으로 구동시킴으로써 충전가능범위(310) 내로 이동시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템은 제어수단(240)을 더 포함할 수도 있는데, 상기 제어수단(240)은 무가선 트램(200)에 구비되어 촬영수단(220)에 의해 촬영된 표시부(300)의 정보를 이용하여 무가선 트램(200)이 자율주행을 통해 충전가능범위(310) 안으로 이동할 수 있도록 유도하는 역할을 하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제어수단(240)은 영상분석부(241), 연산부(242), 비교부(243) 및 차량제어부(244)를 포함할 수 있는데, 먼저 상기 영상분석부(241)는 촬영수단(220)에 의해 촬영된 영상을 수신한 후, 영상에 포함된 표시부(300)를 검출하여 분석하는 역할을 하는 것으로, 촬영된 영상에 포함된 표시부(300)를 검출하고, 분석을 통해 표시부(300)의 촬영각도, 선명도 등을 분석할 수 있다.
즉, 후술할 연산부(242)에서는 촬영된 영상에서의 무가선 트램(200)의 길이 방향으로의 거리, 즉 도 3에 나타낸 y축 방향으로의 거리를 이용하여 무가선 트램(200)의 현재 위치와 충전을 위한 정위치 사이의 상대거리를 연산하는데, 정확한 연산을 위해서는 촬영수단(220)의 설치각도, 즉 촬영각도가 기설정된 각도와 일치해야 하므로 촬영된 영상에서 표시부(300)를 검출한 후 분석을 통해 촬영각도가 기설정된 각도와 일치하는지 여부를 먼저 확인한다.
또한, 상기 영상분석부(241)에서는 촬영된 영상의 선명도를 확인할 수도 있는데, 검출된 표시부(300)의 선명도가 기설정된을 선명도 보다 낮은 경우 영상을 교정하거나 보정할 수도 있다.
다음, 상기 연산부(242)는 영상분석부(241)에서 분석된 영상, 즉 표시부(300)를 포함하는 영상을 이용하여 무가선 트램(200)의 현재 위치와 무가선 트램(200)의 충전을 위한 정위치 사이의 상대거리를 연산하는 역할을 하는 것으로, 무가선 트램(200)의 전단부에 고정 설치되는 촬영수단(220)과 무가선 트램(200) 정차 위치 전방에 설치되는 표시부(300) 사이의 기하학적 관계를 이용하여 무가선 트램(200)의 현재 위치와 정위치 사이의 상대거리(이하, '상대거리'라 한다)를 연산하도록 구성될 수 있다.
이때, 통상적으로 무가선 트램(200)의 충전시 발생되는 위치오차의 경우 무가선 트램(200)의 폭방향, 즉 도 3에서의 x축 방향으로의 위치오차는 거의 발생되지 않아 문제가 되지 않고, 무가선 트램(200)의 길이방향, 즉, 도 3에서의 y축 방향으로의 위치오차가 충전가능 여부에 영향을 미치므로, x축 방향으로의 상대거리는 무시하고, y축 방향으로의 상대거리만을 연산하도록 구성될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 무가선 트램(200)에 설치되는 촬영수단(220)의 높이와 촬영각도는 항상 일정하므로 촬영수단(220)과, 무가선 트램(200)의 전단부 하단 지면 및 촬영수단(220)에 의해 촬영된영상의 중심점, 즉 상기 현재위치표시(232)를 세 꼭지점으로 하는 직각삼각형으로부터 촬영된 영상의 중심점과 무가선 트램(200) 사이의 거리는 항상 일정하게 유지되는 것을 알 수 있고, 이러한 사실과 표시부(300)를 포함하는 영상에서의 현재위치표시(232)와 충전가능범위(310)의 중심 사이의 y축 방향 거리를 이용하여 상대거리를 연산할 수 있게 된다.
다음, 상기 비교부(243)는 연산부(242)에서 연산된 상대거리가 무가선 트램(200)의 충전이 가능한 범위, 즉 충전가능범위(310) 내에 포함되는지 여부를 비교하는 역할을 하는 것으로, 비교부(243)에는 충전가능범위(310)가 기설정되어 저장된다.
즉, 상기 비교부(243)에 저장된 충전가능범위(310)가 정위치를 기준으로 하여 전,후 방향으로 각각 50mm 즉, ±50mm라 할 때, 상기 연산부(242)에서 연산된 상대거리의 절댓값이 50mm 미만인 경우 비교부(243)에서는 무가선 트램(200)의 현재위치가 충전이 가능한 위치로 판단하고, 상대거리의 절댓값이 50mm 이상인 경우 무가선 트램(200)의 현재위치가 충전이 가능한 위치에 있지 않다고 판단한다.
이때, 상기 비교부(243)에서의 판단결과 무가선 트램(200)의 현재위치가 충전이 가능한 위치에 있는 경우 후술할 신호발생부(245)를 통해 충전가능신호를 발생시켜 운전자가 인지할 수 있도록 함과 동시에 역팬터그래프(110)를 이용한 충전을 실시할 수 있다.
또한, 상기 비교부(243)에서의 판단결과 무가선 트램(200)의 현재위치가 충전이 가능한 위치에 있지 않은 경우 후술할 차량제어부(244)를 이용하여 무가선 트램(200)을 전방 또는 후방으로 구동시킬 수 있다.
다음, 상기 제어수단(240)은 차량제어부(244)를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 차량제어부(244)는 상기 비교부(243)에서의 판단결과 무가선 트램(200)의 현재위치가 충전이 가능한 위치에 있지 않은 경우 자율주행방식에 의해 무가선 트램(200)을 전방 또는 후방으로 구동시켜 충전이 가능한 위치로 이동시키는 역할을 하는 것이다.
즉, 상기 차량제어부(244)는 상기 비교부(243)를 통한 상대거리와 충전가능범위(310) 사이의 비교 결과에 따라 무가선 트램(200)을 전방 또는 후방으로 구동시키는데, 상대거리가 무가선 트램(200)의 충전이 가능한 거리의 최솟값 이하인 경우 무가선 트램(200)을 전진 구동하여 전방으로 이동시키고, 상기 상대거리가 무가선 트램(200)의 충전이 가능한 거리의 최댓값 이상인 경우 무가선 트램(200)을 후진 구동하여 후방으로 이동시켜 충전가능범위(310) 내로 위치시킬 수 있다.
예를 들어, 충전가능범위(310)가 정위치를 기준으로 하여 ±50mm라 할 때, 최댓값은 50mm가 되고, 최솟값은 -50mm가 되는데, 연산부(242)에서 연산된 상대거리가 -70mm인 경우, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 무가선 트램(200)의 현재 위치가 충전가능범위(310)에 도달하지 못한 것을 의미하므로 차량제어부(244)는 무가선 트램(200)이 전진 구동하도록 제어하여 무가선 트램(200)을 전방으로 20 ~ 70mm 만큼 이동시킨다.
또한, 연산부(242)에서 연산된 상대거리가 +80mm인 경우, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 무가선 트램(200)의 현재 위치가 충전가능범위(310)를 지나친 것을 의미하므로 차량제어부(244)는 무가선 트램(200)이 후진 구동하도록 제어하여 무가선 트램(200)을 후방으로 30 ~ 80mm 만큼 이동시킨다.
이때, 상기 차량제어부(244)는 연산부(242)에서 연산된 상대거리에 따라 무가선 트램(200)의 전진 속도 또는 후진 속도를 달리하여 충전가능범위(310) 내로 이동시킬 수 있고, 자율주행이 이루어지지 않는 경우 상대거리에 따른 추천속도를 표시수단(230)에 표시함으로써 운전자가 안전하게 무가선 트램(200)을 충전가능범위(310) 내로 이동시키도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 제어수단(240)으로 신호발생부(245)가 더 포함될 수 있는데, 상기 신호발생부(245)는 무가선 트램(200)이 충전가능범위(310) 내에 위치하는 경우 충전가능신호를 발생시키는 역할을 하는 것으로, 전술한 바와 같이 비교부(243)에서의 판단결과 무가선 트램(200)의 현재위치가 충전이 가능한 위치에 있는 경우 및 차량제어부(244)에 의한 무가선 트램(200)의 이동에 의해 무가선 트램(200)이 충전가능범위(310) 내로 진입한 경우에 충전가능신호를 발생시킬 수 있다.
이때, 충전가능신호는 표시수단(230)에 현시되거나, 표시수단(230) 또는 별도의 알람발생수단에 의해 신호음을 발생시킬 수 있도록 구성될 수 있으며, 상기 신호발생부(245)는 충전가능신호의 발생과 동시에 선로변에 설치되는 충전장치(100)에 신호를 보내어 무가선 트램(200)의 충전이 이루어지도록 할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 방법은, 전술한 시스템을 이용하여 무가선 트램(200)을 충전을 위한 정위치로 유도할 수 있도록 하는 방법에 관한 것으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 크게 영상촬영단계(S10), 영상분석단계(S20), 차량제어단계(S30)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 먼저 상기 영상촬영단계(S10)는 무가선 트램(200)의 전단부에 고정 설치되는 촬영수단(220)을 이용하여 무가선 트램(200)의 정차 위치 전방에 설치되는 표시부(300)를 촬영하는 단계에 관한 것으로, 이와 같은 영상촬영단계(S10)는 무가선 트램(200)이 충전장치(100)가 설치된 차고지 또는 정거장에 충전을 위해 정차하는 과정에서 시작될 수 있다.
이때, 상기 표시부(300)에는 무가선 트램(200)의 정위치 정차 범위, 즉 무가선 트램(200)의 충전이 가능한 범위가 표시되어 있다.
다음, 상기 영상분석단계(S20)는 영상촬영단계(S10)에서 촬영된 영상을 분석하여 무가선 트램(200)이 충전을 위해 정차한 현재 위치가 충전 가능한 범위 내에 있는지 여부를 확인하는 단계에 관한 것으로, 전술한 바와 같이, 촬영수단(220)에 의해 촬영된 표시부(300)를 포함하는 영상은 무가선 트램(200)의 운전석 주변에 설치되는 표시수단(230)에 현시되고, 상기 표시수단(230)의 중심부에는 무가선 트램(200)의 정차 위치를 표시하는 현재위치표시(232)가 표시되어 운전자는 표시수단(230)에 표시된 충전가능범위(310)와 현재위치표시(232) 사이의 위치관계에 따라 무가선 트램(200)의 정위치 정차 여부를 확인할 수 있게 되고, 확인 결과에 따라 무가선 트램(200)을 충전가능범위(310) 내로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 영상분석단계(S20)는 표시부 검출단계(S22), 거리연산단계(S26) 및 거리비교단계(S28)를 포함할 수 있는데, 먼저 상기 표시부 검출단계(S22)는 영상촬영단계(S10)에서 촬영된 표시부(300)를 검출하여 분석하는 단계로, 전술한 시스템에서의 제어수단(240)에 구비되는 영상분석부(241)를 통해 이루어진다.
즉, 상기 표시부 검출단계(S22)에서는 촬영된 영상에 포함된 표시부(300)의 검출 및 촬영각도와 선명도의 분석이 이루어질 수 있는데, 상기 영상분석부(241)에서는 촬영각도가 기설정된 촬영수단(220)의 설치각도와 일치하는지 여부와 촬영된 영상의 선명도를 확인할 수 있다.
상기 표시부 검출단계(S22) 이후 선명도 보정단계(S24)가 더 포함될 수 있는데, 상기 영상분석부(241)에서는 촬영된 영상의 선명도가 기설정된 선명도 보다 낮은 경우 영상을 교정하거나 보정함으로써 후술할 거리연산단계(S26)에서의 오차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다음, 상기 거리연산단계(S26)는 표시부 검출단계(S22)에서 분석된 표시부(300)의 영상을 이용하여 무가선 트램(200)의 현재 위치와 충전을 위한 정위치 사이의 상대거리를 연산하는 단계로, 상기 제어수단(240)의 연산부(242)에서는 무가선 트램(200)에 고정 설치되는 촬영수단(220)과 무가선 트램(200) 및 표시부(300) 사이의 기하학적 관계를 이용하여 상대거리를 연산할 수 있다.
다음, 상기 거리비교단계(S28)는 거리연산단계(S26)에서 연산된 상대거리가 무가선 트램(200)의 충전이 가능한 범위 내에 포함되는지 여부를 비교하는 단계로, 상기 제어수단(240)의 비교부(243)에서는 기설정되어 저장되는 충전가능범위(310)와 거리연산단계(S26)에서 연산된 상대거리 사이의 비교를 통해 무가선 트램(200)의 현재위치가 충전가능범위(310) 내에 있는지 여부를 비교할 수 있다.
다음, 상기 차량제어단계(S30)는 영상분석단계(S20)에서의 분석결과에 따라 무가선 트램(200)을 충전 가능한 범위 내로 이동시키는 단계로, 제어수단(240)의 차량제어부(244)는 거리비교단계(S28)에서의 비교 결과에 따라 무가선 트램(200)의 현재위치가 충전이 가능한 위치에 있지 않은 경우 자율주행방식에 의해 무가선 트램(200)을 전방 또는 후방으로 구동시켜 충전이 가능한 위치로 이동시킬 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이, 상기 차량제어단계(S30)에서는 거리연산단계(S26)에서 연산된 상대거리가 무가선 트램(200)의 충전이 가능한 거리의 최솟값 이하인 경우 무가선 트램(200)을 전진 구동하여 전방으로 이동시키고, 상기 상대거리가 무가선 트램(200)의 충전이 가능한 거리의 최댓값 이상인 경우 무가선 트램(200)을 후진 구동하여 후방으로 이동시켜 충전가능범위(310) 내로 위치시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 방법은 결과표시단계(S40)를 더 포함할 수 있는데, 상기 결과표시단계(S40)는 무가선 트램(200)이 충전가능범위(310) 내에 위치하는 경우, 충전가능신호를 발생시켜 운전자가 인지할 수 있도록 함과 동시에 충전장치(100)를 구동시킬 수 있도록 하는 단계이다.
즉, 상기 영상분석단계(S20)에서의 분석 결과 무가선 트램(200)이 정차한 현재 위치가 충전가능범위(310) 내에 존재하거나, 차량제어단계(S30)에서 무가선 트램(200)이 전진 또는 후진 구동하여 충전가능범위(310) 내로 진입하는 경우 제어수단(240)의 신호발생부(245)에서는 운전석에 구비되는 표시수단(230) 또는 별도의 알람발생수단에 의해 신호음 등의 충전가능신호를 발생시킴과 동시에 선로변에 설치되는 충전장치(100)에 신호를 보내어 무가선 트램(200)의 충전이 이루어지도록 한다.
한편, 도 5의 (a),(b)는 기존의 숙련된 운전자에 의한 무가선 트램(200)의 충전을 위한 정차와 본 발명에 따른 무가선 트램(200)의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법을 적용한 경우 충전을 위한 정차 테스트 결과를 비교하여 나타낸 것으로, 숙련된 운전자의 경우에도 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 무가선 트램(200)의 정위치 정차 확률이 50% 미만이 되는 것으로 나타난 것에 비해, 본 발명이 적용된 경우 12번의 테스트에서 모두 충전가능범위(310)에 무가선 트램(200)을 정차시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법에 의하면, 무가선 트램(200)의 전면부에 설치되는 촬영수단(220)으로부터 획득되는 영상정보를 이용하여 무가선 트램(200)의 충전을 위한 정차 위치를 유도할 수 있도록 함으로써 설치 및 유지 보수 비용을 최소화할 수 있음과 동시에 외란에 의한 오차나 오류가 발생할 가능성이 희박하므로 정위치 정차 유도의 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 단순한 구성에 의해 신속한 결과처리가 가능하므로 충전시 발생 가능한 정렬오차 및 시간 지연을 감소시키고 그에 따라 무가선 트램(200)의 운영 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 충전가능범위(310)가 표시되는 표시부(300)의 경우 도 3에 예시된 형상 이외에도 충전가능범위(310)가 표시될 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있는 등, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무가선 트램의 전면부에 설치되는 촬영수단으로부터 획득되는 영상정보를 이용하여 무가선 트램의 충전을 위한 정차 위치를 정확하게 유도할 수 있도록 함으로써 충전시 발생 가능한 정렬오차 및 시간 지연을 감소시키고 그에 따라 무가선 트램의 운영 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템 및 방법에 관한 것이다.
100 : 충전장치 110 : 역팬터그래프
200 : 무가선 트램 210 : 버스바(busbar)
220 : 촬영수단 230 : 표시수단
232 : 현재위치표시 240 : 제어수단
241 : 영상분석부 242 : 연산부
243 : 비교부 244 : 차량제어부
245 : 신호발생부 300 : 표시부
310 : 충전가능범위
S10 : 영상촬영단계 S20 : 영상분석단계
S22 : 표시부 검출단계 S24 : 선명도 보정단계
S26 : 거리연산단계 S28 : 거리비교단계
S30 : 차량제어단계 S40 : 결과표시단계

Claims (9)

  1. 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템에 있어서,
    역팬터그래프가 설치되는 차고지 또는 정거장의 무가선 트램의 충전이 가능한 정차 위치로부터 기설정된 거리만큼 이격된 전방의 선로 상에 고정 설치되고 무가선 트램의 충전을 위한 충전가능범위가 표시되는 표시부와,
    무가선 트램의 전단부에 고정 설치되어 표시부를 촬영하는 촬영수단과,
    무가선 트램의 운전석 주변에 설치되어 상기 촬영수단에 의해 촬영된 영상을 운전자에게 현시하는 표시수단 및
    상기 촬영수단에 의해 촬영된 표시부의 정보를 이용하여 무가선 트램을 충전을 위한 정위치로 유도하는 제어수단을 포함하되,
    상기 제어수단은 촬영수단에 의해 촬영된 영상을 수신한 후 영상에 포함된 표시부를 검출하고, 분석을 통해 촬영각도가 기설정된 각도와 일치하는지 여부를 확인하는 영상분석부와,
    상기 영상분석부에서 분석된 표시부의 영상 및 상기 촬영수단과 표시부 사이의 기하학적 관계를 이용하여 무가선 트램의 현재 위치와 충전을 위한 정위치 사이의 상대거리를 연산하는 연산부와,
    상기 연산부에서 연산된 상대거리의 절댓값이 기설정된 무가선 트램의 충전가능범위 내에 포함되는지 여부를 비교하는 비교부 및
    상기 비교부에서의 비교결과에 따라 무가선 트램을 충전이 가능한 위치로 이동시키는 차량제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어수단은 비교부에서의 비교결과에 따라 연산부에서 연산된 상대거리가 무가선 트램의 충전이 가능한 범위 내에 포함되는 경우 충전가능신호를 발생시키는 신호발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 시스템.
  6. 무가선 트램의 정위치 정차 유도 방법에 있어서,
    무가선 트램의 전단부에 고정 설치되는 촬영수단을 이용하여 무가선 트램의 충전을 위한 충전가능범위가 표시된 표시부를 촬영하는 영상촬영단계와,
    촬영된 영상을 분석하여 무가선 트램의 현재 위치가 충전 가능한 범위 내에 있는지 여부를 확인하는 영상분석단계와,
    상기 영상분석단계에서의 분석결과에 따라 무가선 트램을 충전 가능한 범위 내로 이동시키는 차량제어단계를 포함하되,
    상기 영상분석단계는 영상촬영단계에서 촬영된 표시부를 검출하고, 분석을 통해 촬영각도가 기설정된 각도와 일치하는지 여부를 확인하는 표시부 검출단계와,
    상기 표시부 검출단계에서 분석된 표시부의 영상을 이용하여 무가선 트램의 현재 위치와 충전을 위한 정위치 사이의 상대거리를 연산하는 거리연산단계와,
    상기 거리연산단계에서 연산된 상대거리의 절댓값이 기설정된 무가선 트램의 충전가능범위 내에 포함되는지 여부를 비교하는 거리비교단계를 포함하고,
    상기 차량제어단계에서는 거리연산단계에서 연산된 상대거리가 무가선 트램의 충전이 가능한 거리의 최솟값 이하인 경우 무가선 트램을 전방으로 이동시키고, 상기 상대거리가 무가선 트램의 충전이 가능한 거리의 최댓값 이상인 경우 무가선 트램을 후방으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 영상분석단계에서의 분석 결과 무가선 트램의 현재 위치가 충전 가능한 범위 내에 위치하거나, 상기 차량제어단계에서의 이동에 의해 무가선 트램이 충전 가능한 범위 내에 위치하는 경우 충전가능신호를 발생시키는 결과표시단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무가선 트램의 정위치 정차 유도 방법.



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