KR102534280B1 - 열차의 제동을 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

열차의 제동을 제어하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR102534280B1
KR102534280B1 KR1020220148116A KR20220148116A KR102534280B1 KR 102534280 B1 KR102534280 B1 KR 102534280B1 KR 1020220148116 A KR1020220148116 A KR 1020220148116A KR 20220148116 A KR20220148116 A KR 20220148116A KR 102534280 B1 KR102534280 B1 KR 102534280B1
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KR1020220148116A
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이정우
한상훈
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주식회사 주은기공
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Abstract

본 개시에 따르면, 브레이크의 현재 압력을 측정하는 압력센서, 및 운행제어실로부터 제동신호를 수신하면, 제동신호에 따라 브레이크에 압력을 제공하도록 충기밸브 또는 배기밸브를 동작시키는 밸브제어신호를 생성하여 출력하는 제어모듈을 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 브레이크가 목표압력에 도달하도록 압력맵을 참조하여 상기 충기밸브 또는 배기밸브의 동작시간을 선택하고 상기 밸브제어신호를 생성하며, 상기 브레이크의 압력 변화량에 따라 학습률을 이용하여 상기 압력맵을 보정하는, 열차의 제동을 제어하는 장치를 제공함으로써, 각각의 차량의 브레이크 특성이 다르더라도 학습률을 이용하여 제동에 필요한 밸브의 제어시간을 최적화하여 열차의 제동을 정확하게 제어할 수 있다.

Description

열차의 제동을 제어하는 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling braking of trains}
본 개시는 열차의 제동을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
열차의 브레이크는 제어부에서 전달하는 제어신호에 따라 동작한다. 열차의 브레이크는 공기압을 이용할 수 있다. 제동신호가 입력되면 브레이크에 정해진 압력이 가해지도록 공기압을 충전할 수 있다. 해제신호가 입력되면 브레이크에 가해진 압력을 낮추도록 공기압을 배출할 수 있다. 브레이크에 정해진 압력 이상의 공기압이 충전되는 경우 급격한 제동이 발생할 수 있고, 브레이크에 정해진 압력보다 낮은 공기압이 충전되는 경우 제동거리가 길어지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 정해진 시간 내에 정해진 압력에 해당하도록 공기압을 제공할 수 있는 제어방법이 필요하다.
KR 10-1182465 B1
본 개시는 학습률을 이용하여 제동에 필요한 밸브의 제어시간을 최적화하는 열차의 제동을 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 개시에 따른 열차의 제동을 제어하는 장치는 브레이크의 현재 압력을 측정하는 압력센서, 및 운행제어실로부터 제동신호를 수신하면, 제동신호에 따라 브레이크에 압력을 제공하도록 충기밸브 또는 배기밸브를 동작시키는 밸브제어신호를 생성하여 출력하는 제어모듈을 포함할 수 있고, 상기 제어모듈은 상기 브레이크가 목표압력에 도달하도록 압력맵을 참조하여 상기 충기밸브 또는 배기밸브의 동작시간을 선택하고 상기 밸브제어신호를 생성하며, 상기 브레이크의 압력 변화량에 따라 학습률을 이용하여 상기 압력맵을 보정할 수 있다.
일 구현예(one embodiment)에 따르면, 상기 압력맵은 상기 브레이크에 압력을 충전하기 위해 상기 충기밸브를 동작시키는 시간을 기준압력에 따라 나열한 충기맵, 및 상기 브레이크의 압력을 해제하기 위해 상기 배기밸브를 동작시키는 시간을 기준압력에 따라 나열한 배기맵을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 충기맵은 상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 참조하는 고압충기맵, 및 상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 참조하는 저압충기맵을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 배기맵은 상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 참조하는 고압배기맵, 및 상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 참조하는 저압배기맵을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제어모듈은 상기 목표압력이 상기 브레이크의 현재압력과 동일한 경우 제동과정을 종료하고, 상기 목표압력이 상기 브레이크의 현재압력보다 큰 경우 충기밸브를 동작시키고, 상기 목표압력이 상기 브레이크의 현재압력보다 작은 경우 배기밸브를 동작시키도록 밸브제어신호를 생성하되, 상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 고압충기맵 또는 고압배기맵을 참조하여 동작시간을 선택하고, 상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 저압충기맵 또는 저압배기맵을 참조하여 동작시간을 선택할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제어모듈은 상기 브레이크의 현재압력을 압력맵의 기준압력과 비교하여, 현재압력보다 작은 기준압력의 동작시간과 현재압력보다 큰 기준압력의 동작시간 사이에서 보간하여 동작시간을 선택할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제어모듈은 상기 압력맵에 따라 충기밸브 또는 배기밸브를 동작시킨 다음, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 같거나 큰 경우 상기 동작시간을 학습률만큼 증가시키고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 작은 경우 상기 동작시간을 학습률만큼 감소시키는 학습을 수행할 수 있다.
본 개시에 따른 열차의 제동을 제어하는 방법은 제어모듈이 운행제어실로부터 제동신호를 수신하는 제동신호 수신단계, 제어모듈이 목표압력과 브레이크의 현재압력을 비교하여 충기밸브의 동작, 배기밸브의 동작, 제동과정의 종료 중에서 하나를 선택하는 밸브 선택단계, 제어모듈이 충기밸브 또는 배기밸브의 동작시간을 결정하기 위해 참조할 압력맵을 선택하기 위하여 상기 현재압력과 상기 목표압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰지 판단하는 맵 선택단계, 상기 맵 선택단계에서 선택된 압력맵을 참조하여, 상기 충기밸브 또는 배기밸브의 동작시간을 선택하는 동작시간 선택단계, 및 상기 동작시간 선택단계에서 선택된 동작시간에 따라 상기 충기밸브 또는 배기밸브를 동작시키는 밸브제어신호를 생성하여 출력하는 밸브 작동단계를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 맵 선택단계는 상기 목표압력이 현재압력보다 작은 경우, 상기 브레이크의 현재압력에서 상기 목표압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 같거나 큰 경우라면 고압배기맵을 선택하고, 상기 브레이크의 현재압력에서 상기 목표압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 작은 경우라면 저압배기맵을 선택하는 제1 맵 선택단계, 및 상기 목표압력이 현재압력보다 큰 경우, 상기 목표압력에서 상기 브레이크의 현재압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 같거나 큰 경우라면 고압충기맵을 선택하고, 상기 목표압력에서 상기 브레이크의 현재압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 작은 경우라면 저압배기맵을 선택하는 제2 맵 선택단계를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 방법은 상기 충기밸브 또는 배기밸브의 동작에 따른 상기 브레이크의 압력의 변화량과 상기 맵 선택단계에서 선택된 압력맵의 기준값을 비교하여 학습률을 감산으로 적용할 것인지 가산으로 적용할 것인지 판단하는 변화량 비교단계, 및 상기 변화량이 상기 기준값보다 큰 경우 동작시간에 학습률만큼의 시간을 감산하고, 상기 변화량이 상기 기준값보다 작은 경우 동작시간에 학습률만큼의 시간을 가산하되, 상기 변화량이 상기 기준값과 같은 경우 동작시간을 변경하지 않는 학습률 적용단계를 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 변화량 비교단계는 저압배기맵을 참조하여 배기밸브가 작동한 경우, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않는 제1 변화량 비교단계, 고압배기맵을 참조하여 배기밸브가 작동한 경우, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않는 제2 변화량 비교단계, 저압충기맵을 참조하여 충기밸브가 작동한 경우, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않는 제3 변화량 비교단계, 및 고압충기맵을 참조하여 충기밸브가 작동한 경우, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않는 제4 변화량 비교단계를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 방법은 상기 제동신호 수신단계 이전에, 제어모듈이 학습률의 값을 입력받는 학습률 설정단계를 더 포함할 수 있고, 상기 학습률 설정단계는 열차의 운행 전에 수행될 수 있다.
본 개시의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 개시의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 개시에 따르면, 학습률을 이용하여 제동에 필요한 밸브의 제어시간을 최적화할 수 있으므로, 열차의 제동을 정확하게 제어할 수 있다.
본 개시에 따르면, 각각의 차량의 브레이크 특성이 다르더라도, 열차 전체의 제동을 정확하게 제어할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 구현예에 따른 압력맵을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 방법에 따라 제어되는 브레이크의 압력을 나타내는 그래프이다.
본 개시의 목적, 장점, 및 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 구현예들로부터 더욱 명백해질 것이나, 본 개시가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도면의 구성요소들에 참조부호를 부여함에 있어서, 동일한 구성 요소들은 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호가 부여되고, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 부여됨에 유의하여야 한다.
본 개시의 일 구현예를 설명하기 위해 사용한 용어는 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 달리 명시하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다는 것을 알아야 한다.
도면은 구현예의 설명을 위하여 개략적이거나 과장되어 표시될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
"일(one)", "다른(other)", "또다른(another)", "제1(first)", "제2(second)" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 문서에 기재된 구현예 및 첨부된 도면은 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 개시는 구현예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 개시의 일 구현예를 상세히 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 장치(1)를 나타내는 도면이다.
열차는 복수의 차량이 연결되어 있으며, 선두 차량에는 운행제어실(10)이 위치할 수 있다. 각 차량에는 브레이크(34)가 설치되며, 브레이크(34)를 제어하는 제어모듈(20)이 배치될 수 있다. 운행제어실(10)은 각 차량의 제어모듈(20)로 제동신호를 출력하고, 제어모듈(20)은 제동신호에 따라 차량의 브레이크(34)를 제어할 수 있다. 제어모듈(20)은 하나의 브레이크(34)를 제어할 수도 있고, 차량에 설치된 복수의 브레이크(34)를 제어할 수 있으며, 복수의 차량에 설치된 복수의 브레이크(34)를 제어할 수도 있다.
브레이크(34)는 공급받은 압력을 이용하여 차량의 바퀴의 회전을 멈추는 장치이다. 브레이크(34)는 공기압을 이용할 수 있다. 펌프(31)는 고압탱크(32)가 설정된 공기압을 유지하도록 공기압을 제공한다. 고압탱크(32)는 고압(약 800kPa)의 공기를 포함하며, 충기밸브(33)를 통해 브레이크(34)에 공기압을 제공할 수 있다.
충기밸브(33)가 동작(open)되면 고압탱크(32)에서 브레이크(34)로 공기압이 전달되어 브레이크(34)의 압력이 증가할 수 있다. 충기밸브(33)가 정지(close)되면 고압탱크(32)에서 브레이크(34)로 전달되는 공기압이 차단될 수 있다. 제어모듈(20)은 충기밸브(33)의 동작시간을 제어하는 밸브제어신호를 생성하여 충기밸브(33)에 제공할 수 있다.
브레이크(34)는 공급받은 압력을 외부(36)로 배출하여 바퀴가 다시 회전 가능하게 한다. 브레이크(34)는 배기밸브(35)를 통해 압력을 외부(36)로 배출할 수 있다. 배기밸브(35)가 동작(open)되면 브레이크(34)의 공기압이 외부(36)로 배출되어 브레이크(34)의 압력이 낮아질 수 있다. 배기밸브(35)가 정지(close)되면 브레이크(34)에서 외부(36)로 배출되는 공기압이 차단될 수 있다. 제어모듈(20)은 배기밸브(35)의 동작시간을 제어하는 밸브제어신호를 생성하여 배기밸브(35)에 제공할 수 있다.
일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 장치(1)는, 브레이크(34)의 현재 압력을 측정하는 압력센서(37), 및 운행제어실(10)로부터 제동신호를 수신하면, 제동신호에 따라 브레이크(34)에 압력을 제공하도록 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)를 동작시키는 밸브제어신호를 생성하여 출력하는 제어모듈(20)을 포함할 수 있다.
압력센서(37)는 브레이크(34)의 압력을 측정하고 제어모듈(20)로 제공할 수 있다. 압력센서(37)는 알려진 방식의 센서를 이용할 수 있다. 압력센서(37)는 실시간으로 압력을 측정하여 제어모듈(20)로 제공할 수 있다.
제어모듈(20)은 운행제어실(10)로부터 수신되는 제동신호에 따라, 브레이크(34)의 압력을 제어하는 충기밸브(33) 및 배기밸브(35)를 제어할 수 있다. 제어모듈(20)은 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)를 동작시키는 밸브제어신호를 생성하여 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)로 출력할 수 있다. 충기밸브(33)는 밸브제어신호에 따라 동작 또는 정지할 수 있다. 배기밸브(35)는 밸버제어신호에 따라 동작 또는 정지할 수 있다.
밸브제어신호는 동작시간의 상한이 존재할 수 있다. 예를 들어, 밸브제어신호는 동작시간이 50ms 를 초과할 수 없다. 제어모듈(20)은 압력맵을 참조하여 선택한 동작시간이 상한을 초과하는 경우 동작시간을 상한으로 제한하여 밸브제어신호를 생성할 수 있다. 제어모듈(20)은 학습률을 이용하여 압력맵의 동작시간을 변경할 때, 학습률을 가산적용한 동작시간이 상한을 초과하는 경우 상한으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 변경할 동작시간이 50.01ms인 경우, 제어모듈(20)은 동작시간을 50.00ms로 변경할 수 있다.
제어모듈(20)은 프로세서(21), 저장부(22), 통신부(23), 신호생성회로(24)를 포함할 수 있다. 프로세서(21), 저장부(22), 통신부(23), 신호생성회로(24)는 통신가능하게 연결될 수 있다. 제어모듈(20)은 컴퓨터 장치, PLC, 등의 형태로 구현될 수 있다. 제어모듈(20)은 하나 또는 이상의 프로세서(21)를 포함할 수 있다. 프로세서(21)는 프로그램 코드를 동작시킬 수 있는 CPU, GPU, 그 밖의 정보처리유닛을 포함할 수 있다. 저장부(22)는 데이터를 저장할 수 있는 메모리, 하드디스크, RAM, ROM 등을 포함할 수 있다. 저장부(22)는 일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 장치(1)를 동작시키기 위하여 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(22)는 압력맵, 학습률, 열차의 제동을 제어하는 방법을 수행하도록 작성된 프로그램 코드를 저장할 수 있다. 통신부(23)는 운행제어실(10)에서 제공하는 제동신호를 수신하여 제어모듈(20)에 제공할 수 있다. 통신부(23)는 제어모듈(20)이 제공하는 브레이크(34)의 제동상태를 운행제어실(10)로 제공할 수 있다. 신호생성부는 제어모듈(20)이 선택한 동작시간에 따라 밸브제어신호를 생성하여 출력할 수 있다. 신호생성부는 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)에 따라 동작시간동안 동작하도록 밸브제어신호를 생성할 수 있다.
제어모듈(20)은 브레이크(34)가 목표압력에 도달하도록 압력맵을 참조하여 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)의 동작시간을 선택하고 밸브제어신호를 생성하며, 브레이크(34)의 압력 변화량에 따라 학습률을 이용하여 압력맵을 보정할 수 있다.
제어모듈(20)은 브레이크(34)가 목표압력에 도달할 수 있도록 충기밸브(33)를 동작시켜 브레이크(34)에 압력을 공급하도록 제어할 수 있다. 제어모듈(20)은 브레이크(34)의 압력이 목표압력에 도달하는 과정에서 급격한 오버슈팅을 방지하기 위하여, 브레이크(34)에 정해진 압력만큼 여러번 압력을 제공하도록 충기밸브(33)를 동작할 수 있다.
제어모듈(20)의 제어에 따라 브레이크(34)의 압력이 변화하면, 제어모듈(20)은 브레이크(34)의 압력의 변화량이 원하는 양(기준값)만큼 변화되었는지 판단할 수 있다. 제어모듈(20)은 기준값보다 실제 변화량이 큰 경우 동작시간을 감소시키고, 기준값보다 실제 변화량이 작은 경우 동작시간을 증가시키는 학습을 수행할 수 있다. 학습은 학습률에 따라 압력맵의 동작시간을 증가 또는 감소시키는 방식으로 수행될 수 있다.
학습률은 저장부(22)에 미리 저장되어 있는 값이다. 학습률은 사용자에 의해 입력되는 값일 수 있다. 목표압력은 제동시 브레이크(34)에 가해져야 하는 압력이다. 목표압력은 제동신호에 포함되어 운행제어실(10)로부터 제어모듈(20)로 전달될 수 있다. 제어모듈(20)은 제동신호에 포함된 목표압력을 브레이크(34)에 가하도록 동작할 수 있다.
도 2는 일 구현예에 따른 압력맵을 나타내는 도면이다. 도 1과 도 2를 함께 참조한다.
압력맵은 브레이크(34)에 압력을 충전하기 위해 충기밸브(33)를 동작시키는 시간을 기준압력에 따라 나열한 충기맵, 및 브레이크(34)의 압력을 해제하기 위해 배기밸브(35)를 동작시키는 시간을 기준압력에 따라 나열한 배기맵을 포함할 수 있다.
압력맵은 기준압력마다 대응하는 동작시간을 매칭한 테이블이다. 충기맵은 충기밸브(33)의 동작시간을 결정하기 위해 참조하는 압력맵이다. 배기맵은 배기밸브(35)의 동작시간을 결정하기 위해 참조하는 압력맵이다.
충기맵은 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 참조하는 고압충기맵, 및 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 참조하는 저압충기맵을 포함할 수 있다.
고압충기맵은 기준압력에서 제1 기준값의 압력을 한번에 공급할 수 있는 동작시간이 기재되어 있다. 제1 기준값은 10kPa일 수 있다. 예를 들어, 브레이크(34)의 현재압력이 25kPa이면, 기준압력이 25kPa에 매칭되어 있는 동작시간인 9.432838ms 동안 충기밸브(33)가 동작하면 제1 기준값인 10kPa만큼의 압력이 브레이크(34)에 증가될 수 있다. 저압충기맵은 제1 기준값보다 작은 제2 기준값의 압력을 한번에 공급할 수 있는 동작시간이 기재되어 있다. 제2 기준값은 3kPa일 수 있다. 예를 들어, 브레이크(34)의 현재압력이 70kPa이면, 기준압력이 70kPa에 매칭되어 있는 동작시간인 8.568985ms 동안 충기밸브(33)가 동작하면 제2 기준값인 3kPa만큼의 압력이 브레이크(34)에 증가될 수 있다.
목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우, 제1 기준값의 압력을 공급하더라도 브레이크(34)의 현재압력이 목표압력을 초과하지 않기 때문에 고압충기맵에서 동작시간을 선택할 수 있다. 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우, 제1 기준값의 압력을 공급하면 브레이크(34)의 현재압력이 목표압력을 초과하여 오버슈팅되는 문제가 발생할 수 있기 때문에 저압충기맵에서 동작시간을 선택할 수 있다.
배기맵은 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 참조하는 고압배기맵, 및 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 참조하는 저압배기맵을 포함할 수 있다.
고압배기맵은 기준압력에서 제1 기준값의 압력을 한번에 배출할 수 있는 동작시간이 기재되어 있다. 예를 들어, 브레이크(34)의 현재압력이 60kPa이면, 기준압력이 60kPa에 매칭되어 있는 동작시간인 46.36706ms 동안 배기밸브(35)가 동작하면 제1 기준값인 10kPa만큼의 압력이 브레이크(34)에서 감소될 수 있다. 저압배기맵은 제1 기준값보다 작은 제2 기준값의 압력을 한번에 배출할 수 있는 동작시간이 기재되어 있다. 예를 들어, 브레이크(34)의 현재압력이 100kPa이면, 기준압력이 100kPa에 매칭되어 있는 동작시간인 47.06176ms 동안 배기밸브(35)가 동작하면 제2 기준값인 3kPa만큼의 압력이 브레이크(34)에서 감소될 수 있다.
목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우, 제1 기준값의 압력을 배출하더라도 브레이크(34)의 현재압력이 목표압력보다 과도하게 낮아지지 않기 때문에 고압배기맵에서 동작시간을 선택할 수 있다. 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우, 제1 기준값의 압력을 공급하면 브레이크(34)의 현재압력이 목표압력보다 많이 낮아지는 문제가 발생할 수 있기 때문에 저압충기맵에서 동작시간을 선택할 수 있다.
압력맵의 기준압력은 동일한 간격으로 설정될 수 있다. 또는 압력맵의 기준압력은 다른 간격으로 설정될 수 있다. 제동신호에 포함된 목표압력이 빈번하게 나타나는 구간에서는 기준압력 사이의 간격이 작고, 목표압력이 드물게 나타나는 구간에서는 기준압력 사이의 간격이 크게 설정될 수 있다.
예를 들어, 열차가 정차하면서 이용되는 브레이크(34)의 압력이 50kPa에서 100kPa 사이에 많이 분포하는 경우, 도 2와 같이 압력맵의 기준압력이 10kPa 간격으로 조밀하게 분포할 수 있다. 비교하여, 열차가 정차하면서 이용되는 브레이크(34)의 압력이 100kPa에서 150kPa 사이에 적게 분포하는 경우, 도 2와 같이 압력맵의 기준압력이 25kPa 간격으로 상대적으로 넓게 분포할 수 있다. 유사하게, 브레이크(34)의 압력이 150kPa에서 250kPa까지는 기준압력이 10kPa 간격으로 조밀하게 분포하고, 브레이크(34)의 압력이 250kPa에서 400kPa까지는 기준압력이 25kPa 간격으로 상대적으로 넓게 분포할 수 있다.
배기맵의 동작시간이 충기맵의 동작시간보다 대체적으로 더 길게 설정될 수 있다. 충기밸브(33)가 동작하면 고압탱크(32)에서 상대적으로 매우 저압인 브레이크(34)에 압력이 전달되는 것이어서 동작시간이 상대적으로 작게 설정될 수 있다. 배기밸브(35)가 동작하면 고압탱크(32)에 비하여 매우 저압인 브레이크(34)에서 외부(36)로 압력이 배출되는 것이어서 동작시간이 상대적으로 길게 설정될 수 있다.
고압충기맵과 저압충기맵의 동작시간은 처음에는 동일하게 시작할 수 있다. 그러나 학습률이 적용되면서, 저압충기맵의 시간은 줄어들 수 있다.
제어모듈(20)은 목표압력이 브레이크(34)의 현재압력과 동일한 경우 제동과정을 종료하고, 목표압력이 브레이크(34)의 현재압력보다 큰 경우 충기밸브(33)를 동작시키고, 목표압력이 브레이크(34)의 현재압력보다 작은 경우 배기밸브(35)를 동작시키도록 밸브제어신호를 생성하되, 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 고압충기맵 또는 고압배기맵을 참조하여 동작시간을 선택하고, 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 저압충기맵 또는 저압배기맵을 참조하여 동작시간을 선택할 수 있다.
목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 크면 제1 기준값만큼의 압력을 변화시킬 수 있는 갭이 존재하는 것이므로, 충기가 필요한 경우는 고압충기맵을 참조하며, 배기가 필요한 경우는 고압배기맵을 참조할 수 있다. 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작으면 제1 기준값만큼의 압력을 변화시키는 경우 오버슈팅 문제가 발생할 수 있으므로, 충기가 필요한 경우는 저압충기맵을 참조하며, 배기가 필요한 경우는 저압배기맵을 참조할 수 있다.
제어모듈(20)은 압력맵에 따라 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)를 동작시킨 다음, 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 같거나 큰 경우 동작시간을 학습률만큼 증가시키고, 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 작은 경우 동작시간을 학습률만큼 감소시키는 학습을 수행할 수 있다.
압력맵에 기재된 동작시간을 학습률만큼 증가시키는 것은, 동작시간에 학습률을 곱한 값을 이전의 동작시간에 가산하는 과정이다. 압력맵에 기재된 동작시간을 학습률만큼 감소시키는 것은, 동작시간에 학습률을 곱한 값을 이전의 동작시간에 감산하는 과정이다.
학습률은 매우 작은 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 학습률은 0.0001로 설정될 수 있다. 열차가 각 역에 정차할 때마다, 목표압력이 다른 제동신호가 다수 출력될 수 있고, 일 구현예에 따르면 정해진 양의 압력(제1 기준값 또는 제2 기준값)만큼 압력을 변화시키는 동작을 여러번 반복하여 목표압력에 도달하기 때문에, 학습횟수가 매우 많아지게 된다. 따라서 학습률이 크면 압력맵에 큰 변화를 가져오게 되어 적절하지 않다.
도 3은 일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1, 도 2, 도 3을 함께 참조한다.
열차의 제동을 제어하는 방법은, 제동신호 수신단계(S20) 이전에, 제어모듈(20)이 학습률의 값을 입력받는 학습률 설정단계(S10)를 더 포함할 수 있고, 학습률 설정단계(S10)는 열차의 운행 전에 수행될 수 있다.
열차의 운행중에 수행되는 제동시에 일 구현예에 따른 학습과정이 수행되므로, 열차가 운행되기 전에 학습률이 설정될 수 있다. 학습률은 저장부(22)에 저장될 수 있으며, 사용자에게 입력받을 수 있다.
열차의 제동을 제어하는 방법은, 제어모듈(20)이 운행제어실(10)로부터 제동신호를 수신하는 제동신호 수신단계(S20), 제어모듈(20)이 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력을 비교하여 충기밸브(33)의 동작, 배기밸브(35)의 동작, 제동과정의 종료 중에서 하나를 선택하는 밸브 선택단계(S30), 제어모듈(20)이 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)의 동작시간을 결정하기 위해 참조할 압력맵을 선택하기 위하여 현재압력과 목표압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰지 판단하는 맵 선택단계(S40), 맵 선택단계(S40)에서 선택된 압력맵을 참조하여, 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)의 동작시간을 선택하는 동작시간 선택단계(S50), 및 동작시간 선택단계(S50)에서 선택된 동작시간에 따라 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)를 동작시키는 밸브제어신호를 생성하여 출력하는 밸브 작동단계(S60)를 포함할 수 있다. 그리고, 열차의 제동을 제어하는 방법은, 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)의 동작에 따른 브레이크(34)의 압력의 변화량과 맵 선택단계(S40)에서 선택된 압력맵의 기준값을 비교하여 학습률을 감산으로 적용할 것인지 가산으로 적용할 것인지 판단하는 변화량 비교단계(S70), 및 변화량이 기준값보다 큰 경우 동작시간에 학습률만큼의 시간을 감산하고, 변화량이 기준값보다 작은 경우 동작시간에 학습률만큼의 시간을 가산하되, 변화량이 기준값과 같은 경우 동작시간을 변경하지 않는 학습률 적용단계(S80)를 더 포함할 수 있다.
제동신호 수신단계(S20)에서, 제어모듈(20)은 운행제어실(10)로부터 제동신호를 수신할 수 있다. 제동신호에는 목표압력이 포함될 수 있다. 제어모듈(20)은 제동신호를 수신하면 브레이크(34)에 압력을 제공하여 브레이크(34)의 압력을 목표압력까지 도달시키는 제동과정을 수행할 수 있다.
밸브 선택단계(S30)는 제어모듈(20)이 충기를 수행할 것인지 배기를 수행할 것인지 판단하는 과정이다. 밸브 선택단계(S30)는 브레이크(34)의 현재압력과 목표압력을 비교하고, 현재압력이 목표압력보다 작으면 충기를 수행하기로 결정하고, 현재압력이 목표압력보다 크면 배기를 수행하기로 결정하고, 현재압력과 목표압력이 동일하면 제동과정을 종료할 수 있다.
맵 선택단계(S40)는 제어모듈(20)이 동작시간을 선택하기 위해 참조할 압력맵을 선택하는 과정이다.
맵 선택단계(S40)는 목표압력이 현재압력보다 작은 경우, 브레이크(34)의 현재압력에서 목표압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 같거나 큰 경우라면 고압배기맵을 선택하고, 브레이크(34)의 현재압력에서 목표압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 작은 경우라면 저압배기맵을 선택하는 제1 맵 선택단계(S41), 및 목표압력이 현재압력보다 큰 경우, 목표압력에서 브레이크(34)의 현재압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 같거나 큰 경우라면 고압충기맵을 선택하고, 목표압력에서 브레이크(34)의 현재압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 작은 경우라면 저압배기맵을 선택하는 제2 맵 선택단계(S42)를 포함할 수 있다.
제1 맵 선택단계(S41)는 브레이크(34)의 현재압력이 목표압력보다 커서 배기가 필요한 경우에 수행될 수 있다. 제1 맵 선택단계(S41)에서 저압배기맵이 선택되면, 제어모듈(20)은 저압배기맵을 참조하여 배기밸브(35)의 동작시간을 선택할 수 있다. 제1 맵 선택단계(S41)에서 고압배기맵이 선택되면, 제어모듈(20)은 고압배기맵을 참조하여 배기밸브(35)의 동작시간을 선택할 수 있다.
제2 맵 선택단계(S42)는 브레이크(34)의 현재압력이 목표압력보다 작아서 충기가 필요한 경우에 수행될 수 있다. 제2 맵 선택단계(S42)에서 저압충기맵이 선택되면, 제어모듈(20)은 저압충기맵을 참조하여 충기밸브(33)의 동작시간을 선택할 수 있다. 제2 맵 선택단계(S42)에서 고압충기맵이 선택되면, 제어모듈(20)은 고압충기맵을 참조하여 충기밸브(33)의 동작시간을 선택할 수 있다.
동작시간 선택단계(S50)는 압력맵을 참조하여 밸브제어신호의 동작시간을 선택하는 과정이다. 제어모듈(20)은 맵 선택단계(S40)에서 선택된 압력맵을 참조하여, 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)의 동작시간을 선택할 수 있다.
제1 맵 선택단계(S41)에서 저압배기맵이 선택된 경우, 제1 동작시간 선택단계(S51)는 저압배기맵에서 동작시간을 선택한다. 제1 맵 선택단계(S41)에서 고압배기맵이 선택된 경우, 제2 동작시간 선택단계(S52)는 고압배기맵에서 동작시간을 선택한다. 제2 맵 선택단계(S42)에서 저압충기맵이 선택된 경우, 제3 동작시간 선택단계(S53)는 저압충기맵에서 동작시간을 선택한다. 제2 맵 선택단계(S42)에서 고압충기맵이 선택된 경우, 제4 동작시간 선택단계(S54)는 고압충기맵에서 동작시간을 선택한다.
예를 들어, 제4 동작시간 선택단계(S54)에서, 제어모듈(20)은 브레이크(34)의 현재압력을 고압충기맵의 기준압력과 비교하여, 일치하는 기준압력을 선택하거나, 가까운 기준압력을 선택할 수 있다. 브레이크(34)의 현재압력이 48kPa인 경우, 충기맵의 기준압력 50kPa가 가장 가까우므로, 기준압력을 50kPa로 선택할 수 있다. 제어모듈(20)은 선택된 기준압력과 매칭되어 있는 동작시간인 7.676589ms 로 충기동작시간을 선택할 수 있다. 유사한 방식으로, 제어모듈(20)은 제1 내지 제3 동작시간 선택단계(S51, S52, S53)를 수행할 수 있다.
동작시간 선택단계(S50)에서, 브레이크(34)의 현재압력이 기준압력에 대응하지 않는 경우, 제어모듈(20)은 보간법을 이용하여 동작시간을 선택할 수 있다. 제어모듈(20)은 브레이크(34)의 현재압력을 압력맵의 기준압력과 비교하여, 현재압력보다 작은 기준압력의 동작시간과 현재압력보다 큰 기준압력의 동작시간 사이에서 보간하여 동작시간을 선택할 수 있다.
예를 들어, 브레이크(34)의 현재압력이 38kPa인 경우, 고압충기맵의 기준압력을 참조하면 25kPa와 50kPa 사이에 현재압력이 위치한다. 제어모듈(20)은, 기준압력 25kPa에 매칭된 동작시간 9.432838ms과 기준압력 50kPa에 매칭된 동작시간 7.676589ms를 평균한 값으로 동작시간을 선택할 수 있다. 또는, 제어모듈(20)은 기준압력 25kPa와 50kPa 사이의 브레이크(34)의 현재압력 38kPa에 비례하도록, 기준압력 25kPa에 매칭된 동작시간 9.432838ms과 기준압력 50kPa에 매칭된 동작시간 7.676589ms 사이의 동작시간을 산출할 수 있다.
밸브 작동단계(S60)는 제어모듈(20)에서 출력한 밸브제어신호에 따라 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)가 동작시간만큼 동작(open)하는 과정이다. 충기밸브(33)가 동작하면 브레이크(34)의 압력이 증가하고, 배기밸브(35)가 동작하면 브레이크(34)의 압력이 감소한다.
제1 밸브 작동단계(S61)는 저압배기맵에 따라 결정된 동작시간동안 배기밸브(35)가 작동하여 제2 기준값만큼의 압력이 브레이크(34)에서 감소된다. 제2 밸브 작동단계(S62)는 고압배기맵에 따라 결정된 동작시간동안 배기밸브(35)가 작동하여 제1 기준값만큼의 압력이 브레이크(34)에서 감소된다.
제3 밸브 작동단계(S63)는 저압충기맵에 따라 결정된 동작시간동안 충기밸브(33)가 작동하여 제2 기준값만큼의 압력이 브레이크(34)에서 증가된다. 제4 밸브 작동단계(S64)는 고압충기맵에 따라 결정된 동작시간동안 충기밸브(33)가 작동하여 제1 기준값만큼의 압력이 브레이크(34)에서 증가된다.
충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)가 동작시간만큼 동작하면, 실제로 브레이크(34)의 압력 변화가 제1 기준값 또는 제2 기준값만큼 변화하였는지 확인하고, 제1 기준값 또는 제2 기준값만큼 압력이 변화하지 않은 경우, 학습률을 이용하여 압력맵의 동작시간을 조정하는 학습이 수행될 수 있다. 먼저 변화량을 기준값과 비교하고, 학습이 수행된다.
변화량 비교단계(S70)는 제1 내지 제4 변화량 비교단계(S71, S72, S73, S74)를 포함할 수 있다.
제1 변화량 비교단계(S71)는, 저압배기맵을 참조하여 배기밸브(35)가 작동한 경우, 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제2 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않을 수 있다.
제2 변화량 비교단계(S72)는, 고압배기맵을 참조하여 배기밸브(35)가 작동한 경우, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않을 수 있다.
제3 변화량 비교단계(S73)는, 저압충기맵을 참조하여 충기밸브(33)가 작동한 경우, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제2 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않을 수 있다.
제4 변화량 비교단계(S74)는 고압충기맵을 참조하여 충기밸브(33)가 작동한 경우, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않을 수 있다.
변화량 비교단계(S70)에서, 학습률을 감산적용하도록 판단하는 경우는 충기 또는 배기를 수행하여 실제로 변화한 브레이크(34)의 압력 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 큰 경우이다. 변화량 비교단계(S70)에서, 학습률을 가산적용하도록 판단하는 경우는 충기 또는 배기를 수행하여 실제로 변화한 브레이크(34)의 압력 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 작은 경우이다. 변화량 비교단계(S70)에서, 학습률을 적용하지 않도록 판단하는 경우는 충기 또는 배기를 수행하여 실제로 변화한 브레이크(34)의 압력 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값과 같은 경우이다.
동작시간에 따라 충기밸브(33) 또는 배기밸브(35)가 동작하였으나 변화량과 기준값이 달라지는 이유는 다양하게 존재할 수 있다. 브레이크(34) 패드의 열화, 계절에 따른 온도의 차이, 눈 또는 비와 같은 기상현상에 따른 영향 등에 의해 변화량과 기준값에 차이가 발생할 수 있다.
일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 방법은 학습을 통해 변화량과 기준값에 차이가 발생하는 현상을 학습률을 이용하여 동작시간을 점진적으로 보정하여 학습하는 방식으로 대응할 수 있다. 따라서 각 브레이크(34)의 상태가 다른 경우에도 브레이크(34)마다 정확한 압력을 제공하여 목표압력에 도달할 수 있다.
학습률 적용단계(S80)는 제1 내지 제4 학습률 적용단계(S81, S82, S83, S84)를 포함할 수 있다.
제1 학습률 적용단계(S81)는 배기를 수행하고 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 작은 경우 수행되며, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간에 학습률을 곱한 값을, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간에 더하는 학습률 가산적용을 수행할 수 있다.
제2 학습률 적용단계(S82)는 배기를 수행하고 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 큰 경우 수행되며, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간에 학습률을 곱한 값을, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간에 차감하는 학습률 감산적용을 수행할 수 있다.
제3 학습률 적용단계(S83)는 충기를 수행하고 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 작은 경우 수행되며, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간에 학습률을 곱한 값을, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간에 더하는 학습률 가산적용을 수행할 수 있다.
제4 학습률 적용단계(S84)는 충기를 수행하고 브레이크(34)의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 큰 경우 수행되며, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간에 학습률을 곱한 값을, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간에 차감하는 학습률 감산적용을 수행할 수 있다.
학습률 적용단계(S80)를 수행하거나, 학습을 하지 않은 경우, 밸브 선택단계(S30)를 다시 수행할 수 있다. 열차의 제동을 제어하는 방법은 밸브 선택단계(S30)부터 학습률 전용단계까지를 반복하면서 브레이크(34)의 현재압력을 목표압력에 일치시킬 수 있다.
도 4는 일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 방법에 따라 제어되는 브레이크(34)의 압력을 나타내는 그래프이다. 도 1, 도 2, 도 3, 도 4를 함께 참조한다.
운행제어실(10)에서 1s에서 50kPa의 목표압력으로 제동신호를 출력하면, 제동신호 수신단계(S20)에서 제어모듈(20)은 제동신호를 수신한다. 밸브 선택단계(S30)에서 목표압력(50kPa)이 현재압력(0kPa)보다 크기 때문에 충기밸브(33)를 제어하도록 선택한다. 맵 선택단계(S40)에서 목표압력(50kPa)과 현재압력(0kPa)의 차이가 제1 기준값(10kPa)보다 크므로, 고압충기맵을 선택한다. 동작시간 선택단계(S50)에서 고압충기맵의 기준압력 0kPa에 매칭된 동작시간 9.436838ms를 선택한다. 밸브 작동단계(S60)에서 제어모듈(20)은 선택된 동작시간만큼 충기밸브(33)가 동작하도록 밸브제어신호를 생성하여 충기밸브(33)에 출력하고, 충기밸브(33)는 동작시간만큼 동작(open)한다. 충기밸브(33)가 동작하면 고압탱크(32)에서 브레이크(34)로 공기압이 전달되어, 브레이크(34)의 압력이 증가한다. 압력센서(37)는 변화된 브레이크(34)의 압력을 측정하여 제어모듈(20)로 제공한다. 변화된 브레이크(34)의 압력이 11kPa라고 가정한다. 변화량 제어단계에서 브레이크(34)의 압력의 변화량(11kPa)이 제1 기준값보다 크기 때문에, 학습률을 감산적용하도록 학습률 적용단계(S80)를 수행한다. 학습률 적용단계(S80)에서, 동작시간 선택단계(S50)에서 참조한 동작시간 9.436838ms에 학습률인 0.0001을 곱한 값(0.0009436838ms)을 동작시간 9.436838ms에서 차감한다. 변경된 고압충기맵의 기준압력 0kPa에 매칭된 동작시간은 9.435894ms 가 된다. 압력충기맵을 학습률에 따라 변경하였으므로, 다시 밸브 선택단계(S30)를 수행한다. 다음 제동 과정에서 기준압력 0kPa에 매칭된 동작시간에 따라 충기를 수행하면, 학습에 의해 동작시간이 줄어들었으므로, 11kPa보다 적은 압력이 충기될 것이다. 이러한 학습을 반복하면, 최종적으로 브레이크의 현재압력이 0kPa일 때 충기를 수행하면 정확히 10kPa가 충기될 수 있다.
밸브 선택단계(S30)에서 목표압력(50kPa)이 현재압력(11kPa)보다 여전히 크기 때문에 충기밸브(33)를 제어하도록 선택하고, 그 이후의 과정은 위에서 설명한 과정과 같이 반복될 수 있다. 충기는 5번 수행될 수 있고, 그에 따라 목표압력(50kPa)이 현재압력보다 작아지게 되는 경우, 배기를 수행할 수 있고, 그에 따라 목표압력(50kPa)이 현재압력보다 커지는 경우 다시 충기를 수행할 수 있다.
충기와 배기를 반복하여 목표압력과 브레이크(34)의 현재압력이 동일하게 되는 경우, 제동과정은 종료될 수 있다.
50kPa의 목표압력으로 브레이크(34)가 동작한 상태에서, 운행제어실(10)로부터 3s에서 100kPa의 목표압력으로 제동신호가 출력하면, 제어모듈(20)은 브레이크(34)의 현재압력이 100kPa에 도달하도록 위에서 설명한 과정을 반복할 수 있다.
제동신호의 목표압력이 브레이크(34)의 현재압력보다 낮을 수 있다. 즉, 제동을 해제하는 과정에서 제동신호는 브레이크(34)의 현재압력보다 낮은 목표압력을 포함할 수 있다. 5s에서 제동신호의 목표압력이 75kPa이고, 브레이크(34)의 현재압력이 150kPa인 경우, 위에서 설명한 과정을 통해 배기가 여러번 반복 수행되고, 충기와 배기가 수행되는 과정을 거쳐, 브레이크(34)의 현재압력이 목표압력인 75kPa에 도달할 수 있다.
제동신호의 목표압력이 0kPa가 되면 배기를 반복하여 브레이크(34)의 현재압력이 0kPa가 되도록 조절될 수 있다.
설명한 바와 같이, 일 구현예에 따른 열차의 제동을 제어하는 장치(1) 및 방법을 이용하면, 브레이크(34)의 현재압력을 목표압력까지 증가 또는 감소시키는 과정에서 정해진 양의 압력을 반복하여 증가 또는 감소시키므로, 급격한 오버슈팅이 발생하지 않을 수 있다. 그리고, 증가 또는 감소시키려는 압력의 양과 실제 증가 또는 감소한 압력의 양을 비교하고, 학습률을 이용하여 밸브의 가동시간을 점진적으로 증감시키는 학습과정을 수행하므로, 브레이크(34)의 압력의 변화량이 원하는 변화량과 일치될 수 있다. 따라서, 브레이크(34) 각각의 특성이 다르더라도 브레이크(34)마다 정확한 압력을 제공할 수 있어서, 정확한 제동이 수행될 수 있다.
이상 본 개시를 구체적인 구현예를 통하여 상세히 설명하였다. 구현예는 본 개시를 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 본 개시의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 개시의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 개시의 영역에 속하는 것으로 본 개시의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 열차의 제동을 제어하는 장치
10: 운행제어실
20: 제어모듈
31: 펌프
32: 고압탱크
33: 충기밸브
34: 브레이크
35: 배기밸브
36: 외부
37: 압력센서
21: 프로세서
22: 저장부
23: 통신부
24: 신호생성회로

Claims (10)

  1. 브레이크의 현재 압력을 측정하는 압력센서; 및
    운행제어실로부터 제동신호를 수신하면, 제동신호에 따라 브레이크에 압력을 제공하도록 충기밸브 또는 배기밸브를 동작시키는 밸브제어신호를 생성하여 출력하는 제어모듈을 포함하고,
    상기 제어모듈은
    상기 브레이크가 목표압력에 도달하도록 압력맵을 참조하여 상기 충기밸브 또는 배기밸브의 동작시간을 선택하고 상기 밸브제어신호를 생성하며, 상기 브레이크의 압력 변화량에 따라 학습률을 이용하여 상기 압력맵을 보정하는, 열차의 제동을 제어하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력맵은
    상기 브레이크에 압력을 충전하기 위해 상기 충기밸브를 동작시키는 시간을 기준압력에 따라 나열한 충기맵; 및
    상기 브레이크의 압력을 해제하기 위해 상기 배기밸브를 동작시키는 시간을 기준압력에 따라 나열한 배기맵을 포함하며,
    상기 충기맵은
    상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 참조하는 고압충기맵; 및
    상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 참조하는 저압충기맵을 포함하고,
    상기 배기맵은
    상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 참조하는 고압배기맵; 및
    상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 참조하는 저압배기맵을 포함하는, 열차의 제동을 제어하는 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어모듈은
    상기 목표압력이 상기 브레이크의 현재압력과 동일한 경우 제동과정을 종료하고, 상기 목표압력이 상기 브레이크의 현재압력보다 큰 경우 충기밸브를 동작시키고, 상기 목표압력이 상기 브레이크의 현재압력보다 작은 경우 배기밸브를 동작시키도록 밸브제어신호를 생성하되, 상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰 경우 고압충기맵 또는 고압배기맵을 참조하여 동작시간을 선택하고, 상기 목표압력과 상기 브레이크의 현재압력의 차이가 제1 기준값보다 작은 경우 저압충기맵 또는 저압배기맵을 참조하여 동작시간을 선택하는, 열차의 제동을 제어하는 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어모듈은
    상기 브레이크의 현재압력을 압력맵의 기준압력과 비교하여, 현재압력보다 작은 기준압력의 동작시간과 현재압력보다 큰 기준압력의 동작시간 사이에서 보간하여 동작시간을 선택하는, 열차의 제동을 제어하는 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어모듈은
    상기 압력맵에 따라 충기밸브 또는 배기밸브를 동작시킨 다음, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 같거나 큰 경우 상기 동작시간을 학습률만큼 증가시키고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 작은 경우 상기 동작시간을 학습률만큼 감소시키는 학습을 수행하는, 열차의 제동을 제어하는 장치.
  6. 제어모듈이 운행제어실로부터 제동신호를 수신하는 제동신호 수신단계;
    제어모듈이 목표압력과 브레이크의 현재압력을 비교하여 충기밸브의 동작, 배기밸브의 동작, 제동과정의 종료 중에서 하나를 선택하는 밸브 선택단계;
    제어모듈이 충기밸브 또는 배기밸브의 동작시간을 결정하기 위해 참조할 압력맵을 선택하기 위하여 상기 현재압력과 상기 목표압력의 차이가 제1 기준값보다 같거나 큰지 판단하는 맵 선택단계;
    상기 맵 선택단계에서 선택된 압력맵을 참조하여, 상기 충기밸브 또는 배기밸브의 동작시간을 선택하는 동작시간 선택단계; 및
    상기 동작시간 선택단계에서 선택된 동작시간에 따라 상기 충기밸브 또는 배기밸브를 동작시키는 밸브제어신호를 생성하여 출력하는 밸브 작동단계를 포함하는, 열차의 제동을 제어하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 맵 선택단계는
    상기 목표압력이 현재압력보다 작은 경우, 상기 브레이크의 현재압력에서 상기 목표압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 같거나 큰 경우라면 고압배기맵을 선택하고, 상기 브레이크의 현재압력에서 상기 목표압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 작은 경우라면 저압배기맵을 선택하는 제1 맵 선택단계; 및
    상기 목표압력이 현재압력보다 큰 경우, 상기 목표압력에서 상기 브레이크의 현재압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 같거나 큰 경우라면 고압충기맵을 선택하고, 상기 목표압력에서 상기 브레이크의 현재압력을 차감한 값이 제1 기준값보다 작은 경우라면 저압배기맵을 선택하는 제2 맵 선택단계를 포함하는, 열차의 제동을 제어하는 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 충기밸브 또는 배기밸브의 동작에 따른 상기 브레이크의 압력의 변화량과 상기 맵 선택단계에서 선택된 압력맵의 기준값을 비교하여 학습률을 감산으로 적용할 것인지 가산으로 적용할 것인지 판단하는 변화량 비교단계; 및
    상기 변화량이 상기 기준값보다 큰 경우 동작시간에 학습률만큼의 시간을 감산하고, 상기 변화량이 상기 기준값보다 작은 경우 동작시간에 학습률만큼의 시간을 가산하되, 상기 변화량이 상기 기준값과 같은 경우 동작시간을 변경하지 않는 학습률 적용단계를 더 포함하는, 열차의 제동을 제어하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 변화량 비교단계는
    저압배기맵을 참조하여 배기밸브가 작동한 경우, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않는 제1 변화량 비교단계;
    고압배기맵을 참조하여 배기밸브가 작동한 경우, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않는 제2 변화량 비교단계;
    저압충기맵을 참조하여 충기밸브가 작동한 경우, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제2 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않는 제3 변화량 비교단계;
    고압충기맵을 참조하여 충기밸브가 작동한 경우, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 큰 경우 학습률을 감산적용하고, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값보다 작은 경우 학습률을 가산적용하며, 상기 브레이크의 압력의 변화량이 제1 기준값과 같은 경우 학습률을 적용하지 않는 제4 변화량 비교단계를 포함하는, 열차의 제동을 제어하는 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제동신호 수신단계 이전에, 제어모듈이 학습률의 값을 입력받는 학습률 설정단계를 더 포함하며,
    상기 학습률 설정단계는 열차의 운행 전에 수행되는, 열차의 제동을 제어하는 방법.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005047386A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Toyota Motor Corp 車輌の制動力制御装置
KR20050060905A (ko) * 2003-12-17 2005-06-22 현대자동차주식회사 자동 변속기의 충진시간 학습장치 및 방법
JP2011068182A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Advics Co Ltd 車両の制動制御装置
KR20120047695A (ko) * 2010-11-04 2012-05-14 현대자동차주식회사 Ｃｖｖｌ기구 탑재 엔진간 밸브리프트 편차 보상방법
KR101182465B1 (ko) 2008-07-24 2012-09-12 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 열차 브레이크 장치
JP5069742B2 (ja) * 2006-05-03 2012-11-07 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 圧力制限弁によるブレーキ圧力の制御装置および方法
KR20190065618A (ko) * 2017-12-04 2019-06-12 현대자동차주식회사 친환경자동차의 제동 제어 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005047386A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Toyota Motor Corp 車輌の制動力制御装置
KR20050060905A (ko) * 2003-12-17 2005-06-22 현대자동차주식회사 자동 변속기의 충진시간 학습장치 및 방법
JP5069742B2 (ja) * 2006-05-03 2012-11-07 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 圧力制限弁によるブレーキ圧力の制御装置および方法
KR101182465B1 (ko) 2008-07-24 2012-09-12 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 열차 브레이크 장치
JP2011068182A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Advics Co Ltd 車両の制動制御装置
KR20120047695A (ko) * 2010-11-04 2012-05-14 현대자동차주식회사 Ｃｖｖｌ기구 탑재 엔진간 밸브리프트 편차 보상방법
KR20190065618A (ko) * 2017-12-04 2019-06-12 현대자동차주식회사 친환경자동차의 제동 제어 방법

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