KR102509167B1 - 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치에 관한 것으로, 대륙 횡단을 위해 변전소 및 승강장과 연계되어 전기로 운행되는 철도 차량; 상기 철도 차량의 종류와 제원 정보를 전달받는 변전소 통신부; 상기 철도 차량이 이동하는 레일 상의 위치를 검출하는 차량 감지부; 레일 구간별로 진입하는 철도 차량의 종류에 대응하여 해당 레일 구간에서 해당 철도 차량의 종류에 대응하는 전원이 공급될 수 있도록 전원 스위칭부를 제어하는 변전소 제어부; 및 상기 변전소 제어부의 제어에 따라, 레일 구간별 전원 계통에 공급되는 전원의 종류를 스위칭하는 전원 스위칭부;를 포함한다.

Description

전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING THE POWER SUPPLY TO THE ELECTRIC RAILWAY SYSTEM}
본 발명은 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대륙 횡단을 위한 전기 철도 계통에 공급되는 전원을 철도 차량에 맞춰 공급할 수 있도록 하는, 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철도는 자동차, 비행기, 선박 등과 더불어 사람들의 생활을 편리하게 하는 중요한 교통수단의 일 분야로서, 이러한 철도는 복잡한 산업사회에 있어 지역과 지역 간을 연결하는 대규모 운송수단으로 매우 유용하게 이용되고 있다.
또한, 철도는 산업사회의 발전과 함께 그 기술력 또한 점진적으로 고속화, 첨단화, 세계화되고 있는 실정인 바, 근래에는 한정된 국가(영토) 내에서 지역과 지역을 연결하는 단거리 노선의 범위를 벗어나, 나라와 나라 또는 대륙과 대륙을 횡단 연결하는 국제화된 장거리 철도차량 노선이 구축되고 있는 현실이다.
국내의 경우, 최근에 대륙철도사업 및 남북철도 연결 사업이 가시화되고 있다. 이 때 상기 대륙철도사업에 문제가 되는 것은, 각 나라마다 철도 사이의 궤간에 차이가 있다는 점, 및 각 나라마다 전기 철도 계통에 공급되는 전원(예 : 전원 주파수)에 차이가 있다는 점이다. 이 중 궤간의 차이에서 발생하는 문제점은 궤간 가변 윤축 시스템으로 해소할 수 있으나, 더 중요한 것은 전기 철도 계통에 공급되는 전원(예 : 전원 주파수)의 차이에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 기술이 필요한 상황이다.
또한 상기 대륙철도사업에 문제가 되는 것은 철도 차량의 종류에 따른 바닥 높이와 철도역 승강장의 높이(예 : 저상홈, 중상홈, 고상홈)에 차이가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 철도 차량의 바닥 높이와 철도역 승강장의 높이 차이에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 기술이 필요한 상황이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2020-0078765호(2020.07.02. 공개, 철도차량용 궤간가변윤축의 가이드 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 대륙 횡단을 위한 전기 철도 계통에 공급되는 전원을 철도 차량에 맞춰 공급할 수 있도록 하는, 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치는, 대륙 횡단을 위해 변전소 및 승강장과 연계되어 전기로 운행되는 철도 차량; 상기 철도 차량의 종류와 제원 정보를 전달받는 변전소 통신부; 상기 철도 차량이 이동하는 레일 상의 위치를 검출하는 차량 감지부; 레일 구간별로 진입하는 철도 차량의 종류에 대응하여 해당 레일 구간에서 해당 철도 차량의 종류에 대응하는 전원이 공급될 수 있도록 전원 스위칭부를 제어하는 변전소 제어부; 및 상기 변전소 제어부의 제어에 따라, 레일 구간별 전원 계통에 공급되는 전원의 종류를 스위칭하는 전원 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전원 스위칭부는, 입력측에는 복수의 철도 차량에 대응하는 전원이 인가되고, 상기 변전소 제어부의 제어에 따라, 상기 인가되는 전원 중 선택된 어느 하나의 전원을 출력하여 해당 레일 구간의 전원 케이블에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 차량 감지부는, 레일을 이동하는 철도 차량의 이동 시간, 주행 속도, 차량의 길이, 및 현재 위치 중 적어도 하나 이상을 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 변전소 제어부의 제어에 따라, 상기 철도 차량의 속도를 제어하는 지시를 레일에 설치된 신호등을 통해 출력하는 신호등 스위칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 후행 철도 차량이 진입할 레일 구간이 복선 레일 구간이고, 각 레일 구간별로 공급되는 전원이 다르게 설정되어 있을 경우, 상기 변전소 제어부의 제어에 따라, 하나의 레일 구간에 사용 전원이 다른 복수의 철도 차량이 진입하지 않도록 하기 위하여, 상기 복선 레일 구간 중 각 레일 구간에 진입하는 철도 차량을 해당하는 전원이 인가되는 구간으로 진입할 수 있도록 하기 위하여 레일을 자동으로 변경하는 레일 변경부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 방법은, 변전소 제어부가 미리 설정된 레일 구간별로 철도 차량의 진입을 검출하는 단계; 상기 변전소 제어부가 상기 레일 구간별로 진입한 철도 차량의 종류에 따른 사용 전원을 체크하는 단계; 상기 변전소 제어부가 상기 철도 차량이 진입하고자 하는 레일 구간에 선행 철도 차량이 이미 있는지 체크하는 단계; 및 상기 레일 구간에 선행 철도 차량이 없는 경우, 상기 변전소 제어부가 해당 레일 구간에 진입할 예정인 철도 차량에 대응하는 전원으로 변환하여 이 변환된 전원을 해당 레일 구간의 전원 계통에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 해당 레일 구간에 진입할 예정인 철도 차량에서 사용하는 전원과는 다른 전원을 사용하는 철도 차량이 상기 레일 구간에서 이미 주행하고 있을 경우, 상기 변전소 제어부가, 상기 레일 구간에 진입할 예정인 후행 철도 차량의 전방에 설치되어 있는 신호등을 제어하여 후행 철도 차량의 속도를 제어하는 지시를 출력하는 단계; 및 상기 후행 철도 차량이 상기 철도 차량의 속도를 제어하는 지시에 따라 운행될 경우, 확보된 시간 동안에 선행 철도 차량이 해당 레일 구간에서 벗어나면, 상기 변전소 제어부가, 후행 철도 차량에 맞는 전원으로 변경하여 해당 레일 구간에 전원을 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 후행 철도 차량이 상기 철도 차량의 속도를 제어하는 지시에 따라 운행되지 않을 경우, 해당 레일 구간이 복선 레일 구간인 경우, 상기 변전소 제어부가, 후행 철도 차량이 진입하는 레일을 선행 철도 차량이 없는 다른 레일로 변경하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 레일 구간별로 진입한 철도 차량의 종류에 따른 사용 전원을 체크하기 위하여, 상기 변전소 제어부는, 철도 차량과의 통신이나 미리 저장되어 있는 철도 차량의 종류에 대응하는 사용 전원 정보를 참조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 철도 차량이 진입하고자 하는 레일 구간에 선행 철도 차량이 이미 있는지 체크하는 단계는, 해당 레일 구간에 진입할 예정인 후행 철도 차량에 대하여 사용 전원이 다른 선행 철도 차량이 이미 있는지 여부를 체크하는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 대륙 횡단을 위한 전기 철도 계통에 공급되는 전원을 철도 차량에 맞춰 공급할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도 차량 승강장의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도 차량 승강장의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 상기 도 7에 있어서, 승강장 계단의 동작 원리를 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 10은 상기 도 7에 있어서, 승강장 펜스의 동작 원리를 설명하기 위하여 상부에서 바라본 승강장 펜스를 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치는, 변전소 통신부(110), 차량 감지부(120), 신호등 스위칭부(130), 레일 변경부(140), 변전소 제어부(150), 전원 변환부(160), 전원 스위칭부(170), 및 레일 구간 정보 저장부(180)를 포함한다.
상기 변전소 통신부(110)는, 철도 차량의 차량 통신부(도 3의 270)와 통신하여 철도 차량의 종류와 제원 정보(예 : 주행 정보, 사용 전원, 바닥 높이 등이 포함된 정보)를 수신한다.
상기 변전소 통신부(110)는 철도 차량 뿐만 아니라, 승강장 관리 서버(또는 승강장 통신부(도 7의 320))와 통신하여 철도 차량의 종류와 제원 정보(예 : 주행 정보, 사용 전원, 바닥 높이 등이 포함된 정보)를 전달할 수 있다.
상기 차량 감지부(120)는, 철도 차량이 이동하는 레일 상의 위치를 검출한다. 이 때 상기 차량 감지부(120)에서 검출하는 정보는, 레일을 이동하는 철도 차량의 이동 시간, 주행 속도, 차량의 길이, 및 현재 위치를 포함할 수 있다.
상기 신호등 스위칭부(130)는, 상기 변전소 제어부(150)의 제어에 따라 철도 차량의 속도를 제어하는 지시(예 : 후행 철도 차량에 대하여 현재 속도 유지, 감속, 정지 등을 지시)를 레일에 설치된 신호등(미도시)을 통해 출력할 수 있다. 이는 선행 레일 구간에 후행 철도 차량에 대하여 사용 전원이 다른 선행 철도 차량이 이미 주행하고 있는 경우에 전원 사고(예 : 미리 설정된 어느 하나의 레일 구간에서 사용 전원이 다른 복수의 철도 차량이 주행하는 경우, 레일 구간에 공급하는 전원과 다른 전원을 사용하는 철도 차량이 진입할 경우에 발생할 수 있는 사고)를 방지하기 위한 목적이 있다.
상기 레일 변경부(140)는, 철도 차량(후행 철도 차량)이 진입할 레일 구간이 복선 구간(즉, 복선 레일 구간)(예 : 제1 구간, 제1' 구간)이며 각 레일 구간별로 공급되는 전원이 다르게 설정되어 있다고 가정할 경우, 이 레일 구간에 진입하는 철도 차량을 해당하는 전원이 인가되는 구간으로 진입할 수 있도록 레일을 자동으로 변경한다. 이를 통해 어떤 알 수 없는 원인에 의해 후행 철도 차량이 지시(예 : 후행 철도 차량에 대하여 현재 속도 유지, 감속, 정지 등을 지시)에 따르지 않을 경우에 발생할 수 있는 전원 사고(예 : 미리 설정된 어느 하나의 레일 구간에서 사용 전원이 다른 복수의 철도 차량이 주행하는 경우, 레일 구간에 공급하는 전원과 다른 전원을 사용하는 철도 차량이 진입할 경우에 발생할 수 있는 사고)를 방지하기 위하여 레일 구간을 변경하기 위한 목적이 있다.
상기 변전소 제어부(150)는, 레일 구간별로 진입하는 철도 차량의 종류(예 : 중국 차량, 러시아 차량, 국내 차량 등)에 대응하여 해당 레일 구간에서 해당 철도 차량의 종류에 대응하는 전원(즉, 해당 철도 차량이 사용하는 전원)이 공급될 수 있도록 전원 스위칭부(170)를 제어한다. 즉, 상기 전원 스위칭부(170)의 입력측에는 복수의 철도 차량에 대응하는 전원이 인가되고 이 중 선택된 전원이 출력되어 해당 레일 구간의 전원 케이블에 공급된다. 이 때 각 레일 구간 사이에는 중립 구간(즉, 전원이 인가되지 않는 구간)을 포함할 수 있다.
상기 전원 스위칭부(170)는, 상기 변전소 제어부(150)의 제어에 따라, 레일 구간별 전원 계통에 공급되는 전원의 종류(예 : 중국 차량, 러시아 차량, 및 국내 차량에서 사용하는 전원)를 스위칭 한다.
상기 전원 변환부(160)는, 상용 전원(예 : 한전에서 공급되는 60Hz 전원)을 종류별 철도 차량이 사용하는 전원(예 : 중국 차량, 러시아 차량, 및 국내 차량에서 사용하는 전원)으로 변경하여 상기 전원 스위칭부(170)의 입력측에 공급한다.
상기 전원 스위칭부(170)는, 상기 전원 변환부(160)에서 공급되는 복수의 전원(예 : 중국 차량, 러시아 차량, 및 국내 차량에서 사용하는 전원)을 입력받은 후, 상기 변전소 제어부(150)의 제어에 따라 스위칭 되어 레일 구간별로 해당하는 전원(즉, 레일 구간별로 진입하는 철도 차량에서 사용하는 전원)을 공급한다.
이 때 레일 구간 정보는 상기 레일 구간 정보 저장부(180)에 저장된다.
즉, 상기 레일 구간 단위로 변전소에서 공급하는 전원(예 : 60Hz 전원 또는 50Hz 전원)을 스위칭하여 공급할 수 있도록 구현된다. 이에 따라 하나의 레일 구간(즉, 어느 한 종류의 전원이 공급되는 레일 구간)에 다른 전원을 사용하는 복수의 철도 차량이 진입되지 않도록 관리한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 변전소 제어부(150)는 미리 설정된 레일 구간별로 철도 차량의 진입을 검출하고(S101), 상기 레일 구간별로 진입한 철도 차량의 종류에 따른 사용 전원을 체크한다(S102).
이 때 상기 철도 차량의 종류에 따른 사용 전원의 체크는 철도 차량과 통신하여 체크하거나, 철도 차량의 종류에 대응하여 미리 알려져 있는 사용 전원 정보를 참조할 수 있다.
또한 상기 변전소 제어부(150)는, 상기 철도 차량이 진입하고자 하는 레일 구간(즉, 상기 철도 차량이 진입할 예정인 레일 구간)에 선행 철도 차량(즉, 해당 레일 구간에 진입할 예정인 후행 철도 차량에 대하여 사용 전원이 다른 선행 철도 차량)이 이미 있는지 여부를 체크한다(S103).
상기 체크 결과, 해당 레일 구간에 사용 전원이 다른 선행 철도 차량이 없는 경우(S103의 아니오), 상기 변전소 제어부(150)는 해당 레일 구간에 진입할 예정인 철도 차량(예 : 국내용 철도 차량)에 대응하는 전원(예 : 국내 철도 차량용 60Hz 전원)으로 변환하여(예 : 만약 해당 레일 구간에 진입할 철도 차량이 중국용 철도 차량인 경우에는 중국 철도 차량용 50Hz 전원으로 변환하여)(S104) 상기 변환된 전원을 해당 레일 구간의 전원 계통에 공급한다(S105).
그러나 상기 체크(S103) 결과, 해당 레일 구간에 진입할 예정인 철도 차량(즉, 후행 철도 차량)에서 사용하는 전원과는 다른 전원을 사용하는 철도 차량(즉, 선행 철도 차량)이 이미 주행하고 있을 경우(S103의 예), 상기 변전소 제어부(150)는 상기 진입할 예정인 후행 철도 차량의 전방에 설치되어 있는 신호등을 제어하여 후행 철도 차량의 속도를 제어하는 지시(예 : 현재 속도 유지, 감속, 정지 등)를 출력한다(또는 통신에 의해 후행 철도 차량의 속도를 제어하는 지시를 출력할 수도 있다)(S106).
그런데 후행 철도 차량이 지시(신호등에 의한 지시, 통신에 의한 지시)에 따라 운행될 경우(S107의 예), 확보된 시간 동안에 선행 철도 차량이 해당 레일 구간에서 벗어나면, 후행 철도 차량에 맞는 전원으로 변경하여 해당 레일 구간에 전원을 공급한다(S103 ~ S105). 그러나 상기 후행 철도 차량이 지시에 따라 운행되지 않을 경우(S107의 아니오), 전원 사고 방지를 위하여 해당 레일 구간이 복선구간이라면 후행 철도 차량이 진입하는 레일을 선행 철도 차량이 없는 다른 레일로 변경한다(S108). 아울러 도면에는 도시되어 있지 않지만, 해당 레일 구간이 복선구간이 아니라면, 상기 변전소 제어부(150)가 상기 선행 철도 차량이 더 빨리 주행하게 지시하거나 해당 레일 구간에 공급되는 전원을 일시적으로 차단하는 대응 조치를 수행할 수도 있다.
상기와 같이 본 실시예는 대륙 횡단을 위한 전기 철도 계통에 공급되는 전원을 변전소 측면에서 철도 차량에 맞춰 공급할 수 있도록 함으로써, 대륙 횡단 철도의 종류에 대응하는 안정적인 전원 공급을 통해 대륙 횡단 철도의 운용 효율성과 안전성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 대륙 횡단을 위한 철도 차량은 상부의 전원 케이블과 팬터그래프(미도시)를 통해 전원을 입력 받으면, 이 입력 받은 전원을 감지한다(예 : 전원의 전압, 주파수 등). 상기 전원(예 : 전원의 전압, 주파수 등)을 감지한 결과를 바탕으로 철도 차량 자신이 사용하는 전원이 아닐 경우, 상기 입력 받은 전원을 자신이 사용 가능한 전원으로 변환하여(예 : 중국 차량인 경우에 50Hz 전원으로 변환, 한국 차량인 경우에 60Hz 전원으로 변환) 차량 내 구동 전원으로 사용한다.
또한 차량 제어부(250)는 변전소나 플랫폼(또는 승강장)의 관리 서버와 통신하여, 자신의 차량 정보(예 : 주행 정보, 사용 전원, 바닥 높이 등이 포함된 정보)를 제공함으로써, 레일 구간에 차량에 적합한 전원이 공급될 수 있도록 하고, 또한 승강장에서는 철도 차량의 바닥 높이에 대응하는 계단이 준비될 수 있도록 한다. 그러나 자동 계단이 없는 승강장에 진입하거나 진출할 경우에는 철도 차량에 포함된 차량 계단을 자동으로 인출하거나 수납할 수 있도록 한다.
이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 전기 철도 차량 제어 장치에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 장치는, 전원 입력부(210), 전원 감지부(220), 차량 전원 변환부(230), 차량 전원 공급부(240), 차량 제어부(250), 차량 정보 저장부(260), 차량 통신부(270), 차량 계단 구동부(280), 지면 감지부(290), 차량 스팀 분사부(295), 및 차량 계단 살균부(296)를 포함한다.
상기 전원 입력부(210)는, 레일 구간별 전원을 공급하는 전원 케이블과 철도 차량 상부에 설치된 팬터그래프(미도시)를 통해 전원을 입력 받는다.
상기 전원 감지부(220)는, 상기 전원 입력부(210)를 통해 입력된 전원의 상태(예 : 전압, 주파수 등)을 감지(검출)한다.
상기 차량 전원 변환부(230)는, 상기 전원 감지부(220)에서 감지된 전원의 상태(예 : 전압, 주파수 등)를 바탕으로 철도 차량 자신이 사용 가능한 전원인지 체크하고, 사용 가능하지 않은 전원인 경우에는 철도 차량 자신이 사용 가능한 전원으로 변환한다(예 : 중국 차량인 경우에 50Hz 전원으로 자체 변환한다).
상기 차량 전원 공급부(240)는, 상기 차량 전원 변환부(230)에서 철도 차량 자신이 사용 가능하도록 변환한 전원을 철도 차량에 공급하여 구동 전원으로 사용한다.
상기 차량 정보 저장부(260)는, 철도 차량 자신의 제원 정보(예 : 사용 전원, 바닥 높이, 자동 계단 포함 여부 등)를 저장하고 있으며, 상기 차량 제어부(250)의 제어에 따라, 상기 차량 통신부(270)는 상기 제원 정보를 필요로 하는 대상(예 : 승강장 관리 서버)에 전송한다.
상기 차량 통신부(270)는, 변전소 통신부(도 1의 110)나 승강장 통신부(도 7의 320)와 통신을 연결하여 미리 지정된 정보를 주기적으로 전송하거나 요청받아 전송한다.
상기 차량 제어부(250)는, 지정된 대상(예 : 승강장 관리 서버, 변전소 관리 서버)(미도시)와 통신하여 차량의 주행을 제어하거나, 철도 차량에 포함된 자동 차량 계단을 제어하거나, 철도 차량의 제원 정보를 전송한다.
상기 차량 계단 구동부(280)는, 상기 차량 제어부(250)의 제어에 따라, 철도 차량에 포함된 자동 차량 계단을 인출하거나 수납한다.
이 때 상기 차량 계단의 끝에는 지면 감지부(290)가 포함되어 있으며, 상기 지면 감지부(290)를 통해 상기 차량 계단의 끝이 지면에 접촉되거나 지정된 거리 이내로 근접되는지를 감지한다. 상기 지면 감지부(290)를 통해 차량 계단의 끝이 지면에 접촉(또는 지정된 거리 이내로 근접)될 경우, 차량 계단의 인출을 중지한다.
상기 차량 스팀 분사부(295)는 추운 지역을 이동할 경우 상기 차량 계단이 인출이 용이하도록 스팀을 분사한다. 예컨대 상기 차량 계단이 인출되기 전에 관절 부위나 계단 발판에 붙은 눈이나 얼음을 제거하기 위하여 미리 스팀을 분사할 수 있으며, 계단을 수납할 때 계단 발판에 뭍은 오물이나 먼지를 제거하기 위하여 스팀을 분사할 수 있다. 이 때 상기 스팀의 온도나 분사량은 용도에 따라 조절될 수 있다. 가령 눈이나 얼음을 제거할 경우에는 높은 온도나 최대 분사량으로 조절될 수 있으며, 단순히 오물이나 먼지를 제거할 경우에는 낮은 온도나 최소 분사량으로 조절될 수 있다.
상기 차량 계단 살균부(296)는 상기 차량 계단이 사용되기 전이나 후(즉, 인출되거나 수납되기 전이나 후)에 계단을 살균한다. 예컨대 상기 차량 계단 살균부(296)는 살균 용액을 분사하거나 광학 살균 수단(예 : 자외선)을 조명하는 방식으로 계단 바닥을 살균할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 차량 제어부(250)는 전원 케이블을 통해 입력되는 전원을 감지하고(S201), 이 때 입력된 전원이 해당 철도 차량에 대응하는(즉, 해당 철도 차량에서 사용 가능한) 전원인지 체크한다(예 : 중국 차량인 경우에 50Hz 전원인지 체크한다)(S202).
상기 체크(S202) 결과, 철도 차량에 입력된 전원이 해당 철도 차량에 대응하는 전원이 아닌 경우(S202의 아니오), 차량 제어부(250)는 차량 전원 변환부(230)를 통해 해당 철도 차량에 대응하는 전원(해당 철도 차량에서 사용 가능한 전원)으로 변환하여(S203), 해당 철도 차량의 내부 구동 전원으로 공급한다(S204).
그러나 상기 체크(S202) 결과, 입력된 전원이 해당 철도 차량에 대응하는 전원인 경우(예 : 국내 차량인 경우에 60Hz 전원인 경우)(S202의 예), 상기 차량 제어부(250)는 상기 입력된 전원을 그대로 해당 철도 차량의 내부 구동 전원으로 곧바로 공급한다(S204).
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 본 실시예는 철도 차량(즉, 후행 철도 차량)이 진입할 예정인 레일 구간에 이미 다른 철도 차량(즉, 선행 철도 차량)이 주행하고 있으며, 변전소 측에서 해당 레일 구간을 주행하는 철도 차량에 대응하는 전원을 공급하도록 구현된 상태에서, 만약 선행 철도 차량과 후행 철도 차량이 사용하는 전원이 다른 경우(예 : 60Hz 전원을 사용하는 선행 철도 차량, 50Hz 전원을 사용하는 후행 철도 차량), 두 철도 차량이 동시에 동일한 레일 구간에 진입할 경우의 사고 발생을 방지하기 위한 실시예이다.
도 5를 참조하면, 차량 제어부(250)는 철도 차량 제어 신호를 변전소로부터 수신하거나 레일의 전방에 있는 신호등을 인식하고(S301), 상기 제어 신호나 신호등을 통해 전달되는 지시에 대응하여 차량을 구동한다(예 : 속도 유지, 서행, 정지 등).
그리고 상기 차량 제어부(250)는 상기 지시에 따라 차량이 정확히 구동되는지 체크하며(S302), 상기 체크 결과 무응답(예 : 지시를 인식하지 못하는 경우)이거나 상기 철도 차량이 지시에 대응하여 구동되지 않았을 경우(S302의 아니오), 상기 차량 제어부(250)는 미리 지정된 시간 내에 부정 응답 신호(이때 무응답이나 부정 응답 신호에는 그 이유나 원인 정보가 포함될 수 있다)를 회신한다(S303).
그리고 상기 차량 제어부(250)는 지정된 레일 구간에서 전원 입력을 차단하거나 자체에 내장된 전원(예 : 충전 전원)을 통해 가능한 구간을 구동할 수 있도록 한다(S304). 이로써 변전소 측으로부터 해당 레일 구간의 전원 케이블에 정상 전원(즉, 해당 철도 차량이 사용 가능한 전원)이 공급될 동안에 대응할 시간을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.
한편 상기 차량 제어부(250)는 상기 지시에 따라 철도 차량이 정확히 구동되는 경우(S302의 예), 상기 레일 구간에서 선행 철도 차량이 진출될 수 있는 시간을 확보함으로써, 이후 변전소에서 해당 레일 구간의 전원 케이블에 정상 전원(즉, 후행 철도 차량이 사용 가능한 전원)을 공급할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 철도 차량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 차량 제어부(250)는 철도 차량이 승강장에 진입할 경우(S401의 예), 승강장에 진입하기 전 미리 승강장의 관리 서버(미도시)와 통신하여 해당 승강장(즉, 철도 차량이 진입할 예정인 승강장)이 가변 계단(자동 계단)이 설치된 승강장인지 체크한다(S402).
또는 상기 차량 제어부(250)는 룩업 테이블 형태로 미리 저정된 각 승강장의 가변 계단(자동 계단)이 설치 정보를 이용할 수도 있다.
상기 체크(S402) 결과, 가변 계단(자동 계단)이 설치된 승강장이 아닌 경우(S402의 아니오), 해당 철도 차량이 승강장에 진입하면 상기 차량 제어부(250)가 승강장 지면 높이에 대응하여 철도 차량 자체에서 계단을 인출한다(S403).
또한 상기 차량 제어부(250)는 상기 가변 계단(자동 계단)의 계단 끝에서 지면이 접촉(또는 지정된 거리 이내로 근접)될 때까지 계단을 인출하며(S404의 아니오, S403), 상기 가변 계단(자동 계단)의 계단 끝에서 지면이 접촉(또는 지정된 거리 이내로 근접)되면 계단 인출을 정지시킨다(S405).
한편 해당 철도 차량이 진입할 승강장이 가변 계단(자동 계단)이 설치된 승강장인 경우(S402의 예), 상기 차량 제어부(250)는 승강장 관리 서버(미도시)에 철도 차량 바닥 높이 정보를 전송하여(S406), 승강장에서 차량의 바닥 높이에 대응하여 계단이 인출될 수 있도록 한다(도 8 참조).
또한 상기 승강장에서 철도 차량이 진출할 경우(S401의 아니오), 상기 차량 제어부(250)는 철도 차량에서 인출된 계단을 철도 차량 내부로 수납하고(S407), 차량 스팀 분사부(295)나 차량 계단 살균부(296)를 통해 미리 지정된 살균 방식(예 : 살균 용액을 분사하거나 자외선을 조명)으로 차량 계단을 살균시키거나 청소한다(S408).
이 때 도면에서 도시되어 있지 않지만, 차량 계단에 뭍은 오물이나 먼지를 스팀을 분사하여 처리할 수 있다.
아울러 승강장에서 철도 차량이 진출되면, 상기 승강장에서는 승강장 제어부(330)가 차량 바닥 높이에 대응하여 인출된 승강장 계단을 지면에 맞춰 수납(또는 하강)시킨다(도 8 참조).
상기와 같이 본 실시예는 변전소에서 철도 차량에 대응하는 전원을 공급하지 못하는 경우에 차량에서 자신의 구동 전원에 맞는 전원을 변환하여 사용할 수 있도록 하고, 차량의 바닥 높이와 승강장의 높이가 다르더라도 차량 계단을 자동으로 인출할 수 있도록 함으로써 안전성과 대륙 철도의 주행 용이성 및 사용자의 편의성을 향상시키는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도 차량 승강장의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 7에 도시된 바와 같은 본 실시예는 승강장에 높낮이를 자동으로 조절할 수 있는 계단을 구비하고, 대륙 횡단 철도 차량과 통신하여 철도 차량의 바닥 높이 정보를 수신한 후, 철도 차량이 승강장에 진입하면 자동으로 철도 차량의 바닥 높이에 맞춰 계단의 높낮이 조절하고, 주변 승객을 검출하여 승강장 계단 주변으로 접근하면 경고하여 사고를 방지할 수 있도록 한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기 철도 차량 승강장의 제어 장치는, 센서부(310), 승강장 통신부(320), 승강장 제어부(330), 승강장 계단 구동부(340), 계단 펜스 구동부(350), 승강장 스팀 분사부(360), 및 승강장 계단 살균부(370)를 포함한다.
상기 센서부(310)는, 승강장으로 진입하거나 진출하는 철도 차량을 감지한다. 또한 상기 센서부(310)는, 승강장 통로를 지나가는 승객들 중 계단 펜스(또는 승강장 펜스)를 지나 승강장 계단에 진입하거나 통과하는 승객을 감지한다(도 10 참조).
예컨대 상기 센서부(310)는 적외선 센서, 카메라 센서, 레이다 센서, 중량 센서 및 초음파 센서를 포함할 수 있다.
상기 승강장 통신부(320)는, 상기 대륙 횡단을 위한 철도 차량과 통신한다.
또한 상기 승강장 통신부(320)는, 차량 통신부(270)와 변전소 통신부(110)를 통해 승강장 관리 서버(미도시) 또는 변전소 관리 서버(미도시)와도 통신할 수 있다. 또한 상기 승강장 통신부(320)를 통해 승강장에 진입하는 철도 차량의 제원 정보(예 : 사용 전원, 바닥 높이, 자동 계단 포함 여부 등)를 전달받을 수 있다.
상기 승강장 계단 구동부(340)는, 철도 차량의 출입문 위치에 맞춰 설치되는 승강장 계단을 구동하며, 상기 승강장 제어부(330)에 의해 승강장 계단의 높낮이를 조절한다. 즉, 상기 승강장 제어부(330)는 승강장에 진입하는 철도 차량의 출입문 바닥 높이에 맞춰 상기 승강장 계단의 높이를 조절한다.
상기 승강장 계단 구동부(340)는, 상기 승강장 제어부(330)의 제어에 따라, 유압식이나 전동식 액추에이터를 이용해 승강장 계단의 각각의 계단 높낮이를 조절한다(도 9 참조). 따라서 대륙 횡단을 위한 철도 차량의 바닥 높이에 관계없이 사용자는 편안하게 철도 차량에 탑승하거나 하차할 수 있다.
또한 상기 계단 펜스 구동부는, 상기 승강장 계단 주변에 설치된 계단 펜스(fence)의 위치나 방향을 구동하며, 승강장 계단이 움직이기 전에 승객의 승강장 계단 접근을 차단함과 아울러 경고함으로써, 움직이는 승강장 계단에 의해 승객에 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한다(도 10 참조).
상기 승강장 스팀 분사부(360)는 추운 지역에 있는 승강장 계단의 인출이 용이하도록 스팀을 분사한다. 예컨대 상기 승강장 계단이 인출되기 전에 관절 부위나 계단 발판에 붙은 눈이나 얼음을 제거하거나, 계단을 수납할 때 계단 발판에 뭍은 오물이나 먼지를 제거하기 위하여 스팀을 분사할 수 있다. 이 때 상기 스팀의 온도나 분사량은 용도에 따라 조절될 수 있다. 가령 눈이나 얼음을 제거할 경우에는 높은 온도나 최대 분사량으로 조절될 수 있으며, 단순히 오물이나 먼지를 제거할 경우에는 낮은 온도나 최소 분사량으로 조절될 수 있다.
상기 승강장 계단 살균부(370)는 상기 승강장 계단이 사용되기 전이나 후(즉, 인출되거나 수납되기 전이나 후)에 계단을 살균한다. 예컨대 상기 승강장 계단 살균부(370)는 살균 용액을 분사하거나 광학 살균 수단(예 : 자외선)을 조명하는 방식으로 계단 바닥을 살균할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 철도 차량 승강장의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 승강장 제어부(330)는, 철도 차량이 승강장에 진입할 경우(S501의 예), 승강장의 계단 펜스를 구동하여 승객이 계단 펜스 밖으로 이동할 수 있게 하고, 승객이 계단 펜스 밖으로 이동되었는지 확인이 완료되면(S502), 승강장에 진입할 예정인 철도 차량으로부터 해당 철도 차량의 바닥 높이에 정보를 수신하고(S503), 상기 철도 차량의 바닥 높이에 대응하는 높이로 승강장 계단을 구동하여 높낮이를 조절한다(S504).
한편 승강장에 진입했던 철도 차량이 승강장 밖으로 진출할 경우(S501의 아니오), 승강장 제어부(330)는 승강장의 계단 펜스를 구동하여 승객이 계단 펜스 밖으로 이동할 수 있게 하고, 승객이 계단 펜스 밖으로 이동되었는지 확인이 완료되면(S505), 승강장의 지면 높이에 대응하여 승강장의 계단을 낮춤(또는 하강시킴)으로써 승강장 통로를 지나가는 승객들이 걸림없이 보행할 수 있도록 하고, 아울러 승강장 스팀 분사부(360)나 승강장 계단 살균부(370)를 통해 미리 지정된 살균 방식(예 : 살균 용액을 분사하거나 자외선을 조명)으로 승강장 계단을 살균시키거나 청소한다(S506).
도 9는 상기 도 7에 있어서, 승강장 계단의 동작 원리를 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 승강장 계단의 각 계단 바닥은 각기 높낮이가 조절될 수 있도록, 각 계단이 유압이나 전동식 액추에이터에 의해 상하로 이동될 수 있도록 구현된다.
예컨대 철도 차량의 바닥 높이가 높을 경우에는 각 계단의 높이를 높게 조절하고(도 9의 (a) 참조), 철도 차량의 바닥 높이에 낮을 경우에는 각 계단의 높이를 단계적으로 낮게 조절함으로써(도 9의 (b),(c) 참조), 동일한 개수로 구성된 계단의 각각의 높낮이 조절을 통해 철도 차량의 바닥 높이에 맞춰 승강장 계단의 높낮이 조절이 가능하게 된다.
도 10은 상기 도 7에 있어서, 승강장 펜스의 동작 원리를 설명하기 위하여 상부에서 바라본 승강장 펜스를 보인 예시도로서, 상기 승강장 펜스는 승강장 계단의 양측에 설치되며 회전이 가능하도록 설치될 수 있다. 이에 따라 철도 차량이 승강장에 진입할 경우에는 도 10의 (a)와 같이 승강장 계단의 좌우측에 승강장 펜스가 위치되게 하여 승강장 계단을 이동하는 승객이 계단에서 떨어지는 것을 방지하고, 철도 차량이 승강장에서 진출할 경우에는 도 10의 (b)와 같이 승강장 계단의 전후측에 승강장 펜스가 위치되게 하여 승강장 통로를 지나가는 승객이 승강장 아래의 레일로 떨어지는 것을 방지한다.
상기와 같이 본 실시예는 대륙 횡단을 위한 전기 철도 차량이 승강장에 진입할 경우 승강장의 높이(예 : 저상홈, 중상홈, 고상홈)에 관계없이 철도 차량의 바닥 높이에 맞춰 승강장 계단이 인출되거나 승강장의 지면으로 수납되게 함으로써 어떠한 승강장에서도 대륙 횡단을 위한 철도 차량이 운행 가능하게 하여 사용자의 편의성을 향상시키는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
110 : 변전소 통신부 120 : 차량 감지부
130 : 신호등 스위칭부 140 : 레일 변경부
150 : 변전소 제어부 160 : 전원 변환부
170 : 전원 스위칭부 180 : 레일 구간 정보 저장부
210 : 전원 입력부 220 : 전원 감지부
230 : 차량 전원 변환부 240 : 차량 전원 공급부
250 : 차량 제어부 260 : 차량 정보 저장부
270 : 차량 통신부 280 : 차량 계단 구동부
290 : 지면 감지부 295 : 차량 스팀 분사부
296 : 차량 계단 살균부 310 : 센서부
320 : 승강장 통신부 330 : 승강장 제어부
340 : 승강장 계단 구동부 350 : 계단 펜스 구동부
360 : 승강장 스팀 분사부 370 : 승강장 계단 살균부

Claims (10)

  1. 대륙 횡단을 위해 변전소 및 승강장과 연계되어 전기로 운행되는 철도 차량;
    상기 철도 차량의 종류와 제원 정보를 전달받는 변전소 통신부;
    상기 철도 차량이 이동하는 레일 상의 위치를 검출하는 차량 감지부;
    레일 구간별로 진입하는 철도 차량의 종류에 대응하여 해당 레일 구간에서 해당 철도 차량의 종류에 대응하는 전원이 공급될 수 있도록 전원 스위칭부를 제어하는 변전소 제어부; 및
    상기 변전소 제어부의 제어에 따라, 레일 구간별 전원 계통에 공급되는 전원의 종류를 스위칭하는 전원 스위칭부;를 포함하되,
    상기 전원 스위칭부는,
    입력측에는 복수의 철도 차량에 대응하는 전원이 인가되고, 상기 변전소 제어부의 제어에 따라, 상기 인가되는 전원 중 선택된 어느 하나의 전원을 출력하여 해당 레일 구간의 전원 케이블에 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 차량 감지부는,
    레일을 이동하는 철도 차량의 이동 시간, 주행 속도, 차량의 길이, 및 현재 위치 중 적어도 하나 이상을 감지하는 것을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 변전소 제어부의 제어에 따라, 상기 철도 차량의 속도를 제어하는 지시를 레일에 설치된 신호등을 통해 출력하는 신호등 스위칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    후행 철도 차량이 진입할 레일 구간이 복선 레일 구간이고, 각 레일 구간별로 공급되는 전원이 다르게 설정되어 있을 경우,
    상기 변전소 제어부의 제어에 따라,
    하나의 레일 구간에 사용 전원이 다른 복수의 철도 차량이 진입하지 않도록 하기 위하여, 상기 복선 레일 구간 중 각 레일 구간에 진입하는 철도 차량을 해당하는 전원이 인가되는 구간으로 진입할 수 있도록 하기 위하여 레일을 자동으로 변경하는 레일 변경부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 장치.
  6. 변전소 제어부가 미리 설정된 레일 구간별로 철도 차량의 진입을 검출하는 단계;
    상기 변전소 제어부가 상기 레일 구간별로 진입한 철도 차량의 종류에 따른 사용 전원을 체크하는 단계;
    상기 변전소 제어부가 상기 철도 차량이 진입하고자 하는 레일 구간에 선행 철도 차량이 이미 있는지 체크하는 단계; 및
    상기 레일 구간에 선행 철도 차량이 없는 경우, 상기 변전소 제어부가 해당 레일 구간에 진입할 예정인 철도 차량에 대응하는 전원으로 변환하여 이 변환된 전원을 해당 레일 구간의 전원 계통에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 해당 레일 구간에 진입할 예정인 철도 차량에서 사용하는 전원과는 다른 전원을 사용하는 철도 차량이 상기 레일 구간에서 이미 주행하고 있을 경우,
    상기 변전소 제어부가, 상기 레일 구간에 진입할 예정인 후행 철도 차량의 전방에 설치되어 있는 신호등을 제어하여 후행 철도 차량의 속도를 제어하는 지시를 출력하는 단계; 및
    상기 후행 철도 차량이 상기 철도 차량의 속도를 제어하는 지시에 따라 운행될 경우, 확보된 시간 동안에 선행 철도 차량이 해당 레일 구간에서 벗어나면, 상기 변전소 제어부가, 후행 철도 차량에 맞는 전원으로 변경하여 해당 레일 구간에 전원을 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 후행 철도 차량이 상기 철도 차량의 속도를 제어하는 지시에 따라 운행되지 않을 경우,
    해당 레일 구간이 복선 레일 구간인 경우, 상기 변전소 제어부가, 후행 철도 차량이 진입하는 레일을 선행 철도 차량이 없는 다른 레일로 변경하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 레일 구간별로 진입한 철도 차량의 종류에 따른 사용 전원을 체크하기 위하여,
    상기 변전소 제어부는,
    철도 차량과의 통신이나 미리 저장되어 있는 철도 차량의 종류에 대응하는 사용 전원 정보를 참조하는 것을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 철도 차량이 진입하고자 하는 레일 구간에 선행 철도 차량이 이미 있는지 체크하는 단계는,
    해당 레일 구간에 진입할 예정인 후행 철도 차량에 대하여 사용 전원이 다른 선행 철도 차량이 이미 있는지 여부를 체크하는 것임을 특징으로 하는 전기 철도의 계통 공급 전원 제어 방법.
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