KR102582351B1 - 열차운행상황의 변화에 따라 열차운행을 제어하는 열차운행 제어 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

열차운행상황의 변화에 따라 열차운행을 제어하는 열차운행 제어 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

열차운행 제어 시스템 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명에 따른 열차운행 제어 시스템은, 설정된 범위 이내로 진입하는 열차에 대응하여 열차가 진입한 선로, 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 측정하는 현장역 측정장치; 열차 내에 설치되며, 열차를 제어하는 기관사용 표시장치; 및 복수의 현장역 측정장치와 데이터를 송수신하며, 각각의 현장역 측정장치로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차의 위치 및 각각의 열차와 주변의 열차 사이의 거리를 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 각각의 열차에 대한 제어신호를 생성하며, 분석된 결과 및 생성된 제어신호를 각각의 열차에 대응하는 현장역 측정장치 및 기관사용 표시장치에 전송하는 중앙 관제장치;를 포함한다.

Description

열차운행상황의 변화에 따라 열차운행을 제어하는 열차운행 제어 시스템 및 그 제어방법{TRAIN OPERATION CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING TRAIN OPERATION ACCORDING TO CHANGES IN TRAIN OPERATION CONDITIONS}
본 발명은 열차운행 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기관사가 운행중인 열차의 전방의 상황을 실시간으로 인식하고 상황의 변화에 따라 즉각적인 대응을 취할 수 있도록 하며, 설령 기관사가 열차의 전방의 상황을 인지하지 못하더라도 현재 운행중인 노선에 대한 열차운행상황을 자동으로 판단하여 열차의 운행을 제어할 수 있는 열차운행 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열차속도를 제어하는 기관사는 열차속도정보를 표시하는 MMI(Man Machine Interface)장치를 통해 열차운행 속도를 제어한다.
기관사가 MMI(Man Machine Interface)장치를 열차를 제어하는 방식은 전방열차와의 안전을 확보하기 위한 일반적이며 가장 안전한 방식이기는 하지만, 열차운행이 정상 운행스케줄 대로 운행되지 못할 경우에 관제사와의 무선통신을 통하여 열차운행 간격을 제어하고 있는 실정이다.
또한, 어떠한 사유로 열차가 완전 수동운전을 할 경우에 기관사가 전방열차의 위치를 인지하지 못하여 추돌사고가 발생함으로써 대형사고를 초래한 사례가 있다.
따라서, 기관사가 운행중인 열차의 전방의 상황을 실시간으로 인식하고 상황의 변화에 따라 즉각적인 대응을 취할 수 있도록 하며, 설령 기관사가 열차의 전방의 상황을 인지하지 못하더라도 현재 운행중인 노선에 대한 열차운행상황을 자동으로 판단하여 열차의 운행을 제어할 수 있는 시스템의 구축이 필요한 실정이다.
공개특허공보 제10-2018-0085241호 (공개일자: 2018.07.26)
본 발명은 전술한 필요성에 부응하기 위하여 창안된 것으로서, 기관사가 운행중인 열차의 전방의 상황을 실시간으로 인식하고 상황의 변화에 따라 즉각적인 대응을 취할 수 있도록 하며, 설령 기관사가 열차의 전방의 상황을 인지하지 못하더라도 현재 운행중인 노선에 대한 열차운행상황을 자동으로 판단하여 열차의 운행을 제어할 수 있는 열차운행 제어 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열차운행 제어 시스템은, 설정된 범위 이내로 진입하는 열차에 대응하여 상기 열차가 진입한 선로, 상기 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 측정하는 현장역 측정장치; 상기 열차 내에 설치되며, 상기 열차를 제어하는 기관사용 표시장치; 및 복수의 상기 현장역 측정장치와 데이터를 송수신하며, 각각의 상기 현장역 측정장치로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차의 위치 및 각각의 열차와 주변의 열차 사이의 거리를 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 각각의 열차에 대한 제어신호를 생성하며, 상기 분석된 결과 및 상기 생성된 제어신호를 각각의 열차에 대응하는 상기 현장역 측정장치 및 상기 기관사용 표시장치에 전송하는 중앙 관제장치;를 포함한다.
여기서, 상기 현장역 측정장치는 설정된 범위 이내로 진입하는 열차가 복수인 경우에 각각의 상기 열차 사이의 거리의 변화를 계산하고, 계산되는 거리의 변화에 따라 각각의 상기 열차에 대한 제어신호를 출력한다.
또한, 상기 중앙 관제장치는 복수의 범위를 설정하고, 설정된 상기 복수의 범위를 선로를 따라 순차적으로 배열하되, 설정된 상기 복수의 범위 중 서로 인접한 범위가 설정된 거리 이상 중첩되도록 순차적으로 배열한다.
또한, 상기 기관사용 표시장치는 대응하는 상기 열차가 상기 복수의 범위 중 제1범위로부터 인접한 제2범위로 진입하는 경우에 상기 제1범위에 대응하는 분석신호 및 상기 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교하고, 그 결과에 따라 상기 중앙 관제장치 또는 상기 현장역 측정장치로부터 수신한 제어신호를 조절한다.
이때, 상기 기관사용 표시장치는, 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교하는 분석신호 비교부; 상기 분석신호 비교부에 의해 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 것으로 판단되면, 상기 제1범위에 대응하는 제어신호와 상기 제2범위에 대응하는 제어신호의 중간값을 산출하는 중간값 산출부; 및 상기 제1범위를 벗어나기 전까지 상기 중간값 산출부에 의해 산출된 중간값으로 상기 열차를 제어하는 열차 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분석신호 비교부에 의해 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값보다 작은 차이를 갖는 것으로 판단되면, 상기 열차 제어부는 상기 열차가 상기 제2범위에 진입하는 순간부터 상기 제2범위에 대응하는 제어신호에 기반하여 상기 열차를 제어할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열차운행 제어방법은, 설정된 범위 이내로 진입하는 열차에 대응하여 상기 열차가 진입한 선로, 상기 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 측정하는 현장역 측정장치; 상기 열차 내에 설치되며, 상기 열차를 제어하는 기관사용 표시장치; 및 복수의 상기 현장역 측정장치와 데이터를 송수신하며, 각각의 상기 현장역 측정장치로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차의 위치 및 각각의 열차와 주변의 열차 사이의 거리를 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 각각의 열차에 대한 제어신호를 생성하며, 상기 분석된 결과 및 상기 생성된 제어신호를 각각의 열차에 대응하는 상기 현장역 측정장치 및 상기 기관사용 표시장치에 전송하는 중앙 관제장치;를 포함하는 열차운행 제어 시스템에 의해 수행되는 열차운행 제어방법에 있어서, 상기 중앙 관제장치가, 복수의 범위를 설정하고, 설정된 상기 복수의 범위를 선로를 따라 순차적으로 배열하되, 설정된 상기 복수의 범위 중 서로 인접한 범위가 설정된 거리 이상 중첩되도록 순차적으로 배열하는 단계; 상기 기관사용 표시장치가, 상기 열차가 상기 복수의 범위 중 제1범위로부터 인접한 제2범위로 진입하는 경우에 상기 제1범위에 대응하는 분석신호 및 상기 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교하는 단계; 상기 기관사용 표시장치가, 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 것으로 판단되면, 상기 제1범위에 대응하는 제어신호와 상기 제2범위에 대응하는 제어신호의 중간값을 산출하는 단계; 및 상기 기관사용 표시장치가, 상기 제1범위를 벗어나기 전까지 상기 산출된 중간값으로 상기 열차를 제어하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 현장역 측정장치는 설정된 범위 이내로 진입하는 열차가 복수인 경우에 각각의 상기 열차 사이의 거리의 변화를 계산하고, 계산되는 거리의 변화에 따라 각각의 상기 열차에 대한 제어신호를 출력한다.
또한, 상기 기관사용 표시장치는 상기 제1범위에 대응하는 분석신호 및 상기 제2범위에 대응하는 분석신호의 비교결과에 따라 상기 현장역 측정장치 또는 상기 중앙 관제장치로부터 수신되는 제어신호를 조절한다.
또한, 전술한 열차운행 제어방법은, 상기 기관사용 표시장치가, 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값보다 작은 차이를 갖는 것으로 판단되면, 상기 열차가 상기 제2범위에 진입하는 순간부터 상기 제2범위에 대응하는 제어신호에 기반하여 상기 열차를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기관사가 운행중인 열차의 전방의 상황을 실시간으로 인식하고 상황의 변화에 따라 즉각적인 대응을 취할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 설령 기관사가 열차의 전방의 상황을 인지하지 못하더라도 현재 운행중인 노선에 대한 열차운행상황을 자동으로 판단하여 열차의 운행을 제어할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기관사용 열차운행정보 표시 및 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 범위 설정의 예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 기관사용 열차운행정보 표시 및 제어 시스템에 적용되는 현장역 측정장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 선로 전환제어의 예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5는 복수의 현장역 측정장치로부터 수신되는 정보에 기반하여 각각의 열차에 대해 중앙 관제하는 예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6은 임의의 열차에 대하여 순차적으로 열차운행정보를 표시하고, 열차운행을 제어하는 예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 기관사용 표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 3의 현장역 측정장치에 의해 수행되는 열차 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 기관사용 열차운행정보 표시 및 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기관사용 열차운행정보 표시 및 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기관사용 열차운행정보 표시 및 제어 시스템은 현장역 측정장치(100), 기관사용 표시장치(200) 및 중앙 관제장치(300)를 포함한다. 이때, 현장역 측정장치(100), 기관사용 표시장치(200) 및 중앙 관제장치(300)는 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 여기서, 네트워크(10)는 인터넷뿐만 아니라 CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA), LTE(Long Term Evolution) 등의 이동통신망을 포함할 수 있다. 또한, 네트워크(10)는 블루투스(Bluetooth), IrDA(Infrared Data Association), NB-IOT(Narrow Band Internet Of Things), LoRa(Long Range) 등의 다양한 무선통신방식을 통해 현장역 측정장치(100), 기관사용 표시장치(200) 및 중앙 관제장치(300) 사이의 상호간의 통신을 중개할 수도 있다.
현장역 측정장치(100)는 설정된 범위 이내로 진입하는 열차에 대응하여 상기 열차가 진입한 선로, 상기 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 측정한다. 즉, 현장역 측정장치(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 주변에 있는 선로에 대응하여 설정된 범위 이내로 열차가 진입하는 경우, 해당 열차가 진입한 선로의 식별정보, 해당 설정된 범위 이내에서의 열차의 속도, 가속도 등을 측정한다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 설정된 범위 내에서의 열차의 이동방향에 따라 설정된 거리 간격으로 열차가 해당 설정된 범위를 진출할 때까지 속도, 가속도 등을 반복적으로 측정할 수도 있다.
도 3은 도 1의 기관사용 열차운행정보 표시 및 제어 시스템에 적용되는 현장역 측정장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 현장역 측정장치(100)는 열차진입 감지부(102), 열차정보 확인부(104), 열차진출 감지부(106), 열차속도 측정부(108), 가속도 측정부(110), 무선신호 송출부(112), 통과정보 저장부(114), 열차정보 비교부(116), 제어신호 출력부(118), 전방열차 판단부(120), 열차 비교부(122), 거리변화 감시부(124), 장애물 판단부(126), 거리 계산부(128), 상태 감시부(130) 및 이상발생 판단부(132)를 포함할 수 있다.
열차진입 감지부(102)는 설정된 범위 이내로 진입하는 열차를 감지한다. 즉, 열차진입 감지부(102)는 현장역 측정장치(100)의 주변에 설치된 선로에 대하여 도 2에서 설명한 바와 같이, 설정된 범위 이내로 진입하는 열차를 감지한다. 이때, 열차진입 감지부(102)는 현장역 측정장치(100)의 주변에 설치된 선로가 복수인 경우, 각각의 선로에 대응하여 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 열차진입 감지부(102)는 설정된 범위의 초기 부분에 설치되어 설정된 값 이상의 무게를 감지하는 무게 감지센서를 이용하여, 해당 설정된 범위 이내로 진입하는 열차를 감지할 수 있다. 그러나, 열차진입 감지부(102)가 설정된 범위 이내로 열차의 진입을 감지하는 방법은 기재된 방법에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형된 방법을 이용하여 진입하는 열차를 감지할 수도 있다.
열차정보 확인부(104)는 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차의 식별정보, 진입한 선로, 진입한 시간 중의 적어도 하나를 확인한다. 이때, 열차정보 확인부(104)는 카메라를 포함하며, 열차진입 감지부(102)에 의해 열차가 감지되면 카메라를 이용하여 감지되는 열차의 식별정보를 촬영하여 확인할 수 있다. 또한, 열차정보 확인부(104)는 각각의 선로에 대응하여 설치된 복수의 열차진입 감지부(102) 중 어느 열차진입 감지부(102)에 의해 열차가 감지되었는지를 판단함으로써, 해당 열차가 진입한 선로를 확인할 수 있다. 또한, 열차정보 확인부(104)는 타이머를 포함하며, 열차진입 감지부(102)에 의해 열차가 감지된 시간을 확인함으로써, 열차의 진입시간을 확인할 수 있다.
열차진출 감지부(106)는 설정된 범위로부터 진출하는 열차를 감지한다. 이때, 열차진출 감지부(106)는 선로에 대응하여 설정된 범위의 마지막 부분에 설치될 수 있다. 또한, 열차진출 감지부(106)는 설정된 값 이상의 무게를 감지하는 무게 감지센서를 이용하여, 해당 설정된 범위로부터 진출하는 열차를 감지할 수 있다. 이 경우, 열차정보 확인부(104)는 열차진출 확인부(106)에 의해 감지되는 열차의 식별정보, 진출하는 선로, 진출하는 시간 중의 적어도 하나를 확인할 수도 있다.
열차속도 측정부(108)는 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차에 대하여, 설정된 범위 내에서의 속도를 측정한다. 이때, 열차속도 측정부(108)는 선로에 대하여, 일정한 간격으로 설정된 거리마다 해당 열차에 대한 속도를 측정할 수 있다.
가속도 측정부(110)는 열차진입 감비부(102)에 의해 감지되는 열차에 대하여, 설정된 범위 내에서의 가속도를 측정한다. 이때, 가속도 측정부(110)는 선로에 대하여, 일정한 간격으로 설정된 거리마다 해당 열차에 대한 가속도를 측정할 수 있다. 또한, 가속도 측정부(110)는 열차속도 측정부(108)에 의해 일정한 거리마다 측정되는 해당 열차의 속도에 기반하여, 해당 열차의 단위 시간당의 속도의 변화량을 계산함으로써 가속도를 산출할 수도 있다.
무선신호 송출부(112)는 열차진입 감지부(102)에 의해 감지된 열차에 대한 식별정보, 진입한 선로의 식별정보, 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차정보를 무선으로 송출한다. 이때, 무선신호 송출부(112)는 네트워크(10)를 통해 무선으로 열차정보를 송출하거나 블루투스(Bluetooth), IrDA(Infrared Data Association), NB-IOT(Narrow Band Internet Of Things), LoRa(Long Range) 등의 무선통신방식을 이용하여 열차정보를 직접 송출할 수도 있다.
통과정보 저장부(114)는 설정된 기간 동안에 주변의 설정된 범위를 통과하거나 해당 설정된 범위 이내에 정차할 것으로 예정되는 열차에 대한 식별정보, 통과 또는 정차에 대한 시간정보, 통과 또는 정차가 예정되는 열차에 대한 속도, 가속도 등을 포함하는 열차 통과정보를 저장한다.
일반적으로 열차는 특정의 설정된 기간 동안에 운행계획을 미리 설정하며, 설정된 운행계획에 따라 운행된다. 이때, 열차의 운행계획은 열차에 대한 식별정보, 해당 열차의 노선에 대한 선로정보, 각각의 역을 통과하거나 각각의 역에 정차하는 시간정보, 속도, 가속도 등에 대한 열차 통과정보를 포함한다. 예를 들어, A 노선에서 운행되는 지하철의 경우, 해당 지하철의 식별정보, A 노선에 해당하는 선로정보, 해당 지하철이 A 노선에 포함된 각각의 역을 통과하거나 각각의 역에 정차하는 시간정보, 속도, 가속도 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 해당 A 노선에 대응하여 설정된 구간마다 현장역 측정장치(100)가 복수로 설치될 수 있으며, 각각의 현장역 측정장치(100)의 통과정보 저장부(114)는 설정된 기간 동안에 기 설정된 범위 즉, 대응하는 구간을 통과하거나 정차하는 열차에 대하여 해당 구간에서의 열차 식별정보, 선로정보, 시간정보, 속도, 가속도 등에 대한 열차 통과정보를 저장할 수 있다.
열차정보 비교부(116)는 무선신호 송출부(112)에 의해 송출되는 열차정보를 수신하며, 수신되는 열차정보를 통과정보 저장부(114)에 저장된 열차 통과정보와 비교한다. 즉, 열차정보 비교부(116)는 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되고, 열차정보 확인부(104)에 의해 확인된 열차정보를 통과정보 저장부(114)에 저장된 열차 통과정보와 비교하여, 열차가 운행계획에 따라 정상적으로 운행되고 있는지의 여부를 판단한다.
제어신호 출력부(118)는 열차정보 비교부(116)에 의해 비교되는 결과에 따라 열차 및 선로전환 중의 적어도 하나에 대응하는 제어신호를 출력한다. 이때, 제어신호 출력부(118)는 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되고, 열차정보 확인부(104)에 의해 확인되는 열차정보에 대응하는 열차가 통과정보 저장부(114)에 저장된 열차 통과정보에 따라 정상적으로 운행되고 있지 않는 것으로 판단되는 경우, 해당 열차의 속도, 가속도 등을 제어하기 위한 제어신호를 출력하거나 도 4에 도시한 바와 같이, 해당 열차에 대응하는 선로를 전환하기 위한 선로전환 제어신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 제어신호 출력부(118)는 긴급상황이 발생하였음을 알리기 위한 긴급신호를 출력한 후, 그에 따른 열차 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다.
이를 통해, 현장역 측정장치(100)는 중앙 관제장치(300)가 각각의 열차를 제어하더라도 설정된 범위 이내에 진입한 열차에 긴급한 상황이 발생한 것으로 판단되는 경우에 중앙 관제장치(300)의 제어신호에 우선하여 해당 열차를 제어할 수 있도록 함으로써, 특정 지역에 발생한 긴급상황에 따라 신속한 대응을 할 수 있게 된다.
전방열차 판단부(120)는 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차의 진행방향에 대하여, 전방에 위치하는 전방열차를 판단한다. 이때, 전방열차 판단부(120)는 열차진입 감지부(102)에 의해 현재 감지되는 열차의 이전에 감지된 열차가 있는지의 여부를 판단하며, 이전에 감지된 열차가 있는 경우에 해당 열차가 설정된 범위를 벗어났는지의 여부를 판단하고, 현재 감지되는 열차의 이전에 열차가 감지되었고 해당 이전에 감지된 열차가 아직 설정된 범위 이내에 있는 것으로 판단되는 경우에 해당 이전에 감지된 열차를 전방열차로 판단할 수 있다. 즉, 전방열차 판단부(120)는 설정된 범위 내에서 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 동일한 진행방향의 열차가 복수인 경우, 후속하는 열차의 전방에 위치하는 열차를 전방열차로 판단할 수 있다.
열차 비교부(122)는 전방열차 판단부(120)에 의해 판단되는 전방열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나와, 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 비교한다. 즉, 열차 비교부(122)는 설정된 범위 이내에 있는 복수의 열차들 중 후속 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나와, 해당 열차의 전방에 진행하는 전방열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 비교한다.
거리변화 감시부(124)는 열차 비교부(122)에 의해 비교되는 값에 기초하여 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차와 전방열차 판단부(120)에 의해 판단되는 전방열차 사이의 거리변화를 감시한다. 이때, 거리변화 감시부(124)는 통과정보 저장부(114)에 저장된 전방열차의 설정된 주기별 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차 통과정보와, 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차에 대응하여 통과정보 저장부(114)에 저장된 해당 열차의 설정된 주기별 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차 통과정보에 기반하여, 열차운행예정에 따른 두 열차 사이의 거리의 변화를 계산할 수 있다. 또한, 거리변화 감시부(124)는 전방열차 판단부(120)에 의해 판단되는 전방열차에 대해 설정된 주기별로 측정되는 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차정보와, 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차에 대해 설정된 주기별로 측정되는 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차정보에 기반하여, 실제로 운행중인 두 열차 사이의 거리의 변화를 계산할 수도 있다.
이 경우, 제어신호 출력부(118)는 거리변화 감시부(124)에 의해 감시되는 거리변화에 대응하여 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차에 대한 제어신호를 출력한다. 예를 들어, 제어신호 출력부(118)는 후속 열차와 전방열차 사이의 열차운행예정에 따른 거리변화에 비하여 후속 열차와 전방열차 사이의 실제의 거리변화가 설정된 비율 이상으로 큰 경우, 후속 열차에 대한 속도 또는 가속도를 제어하거나 또는 후속 열차의 선로전환을 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 제어신호 출력부(118)는 긴급상황이 발생하였음을 알리기 위한 긴급신호를 출력한 후, 그에 따른 열차 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다.
장애물 판단부(126)는 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차의 진행방향에 대하여, 전방의 선로상에 장애물의 발생여부를 판단한다. 이때, 장애물 판단부(126)는 열차진입 감지부(102)에 의해 열차가 감지되면, 해당 선로를 따라 설정된 간격으로 설치된 복수의 카메라를 이용하여 전방의 진행방향에 장애물이 발생하였는지의 여부를 판단할 수 있다.
거리 계산부(128)는 장애물 판단부(126)에 의해 장애물이 판단되면, 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차로부터 판단되는 장애물까지의 거리를 계산한다. 즉, 거리 예산부(128)는 장애물 판단부(126)에 의해 장애물이 판단되면, 판단된 장애물의 위치를 분석하며, 분석되는 장애물의 위치와 열차진입 감지부(102)에 의해 열차가 감지되는 지점 사이의 거리를 계산할 수 있다. 이때, 장애물의 위치는 장애물이 감지되는 장애물 판단부(126)의 위치에 기반하여 분석될 수 있다.
이 경우, 제어신호 출력부(118)는 거리 계산부(128)에 의해 계산되는 거리에 기반하여 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차에 대한 속도, 가속도를 제어하거나 선로전환을 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 제어신호 출력부(118)는 거리 계산부(128)에 의해 계산되는 거리와, 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차의 속도 또는 가속도에 기반하여 열차를 감속 제어하도록 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 제어신호 출력부(118)는 긴급상황이 발생하였음을 알리기 위한 긴급신호를 출력한 후, 그에 따른 열차 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 제어신호 출력부(118)는 열차의 진행방향에 발생한 장애물에 의해 열차에 갑작스럽게 급제동이 걸리는 것을 방지하며, 장애물에 대응하여 최적의 대응을 할 수 있게 된다.
상태 감시부(130)는 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차의 진행방향에 대하여, 선로의 상태 및 주변상태를 감시한다. 이때, 상태 감시부(130)는 선로를 따라 설정된 간격으로 설치된 카메라를 이용하여, 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차의 진행방향에 대한 선로 및 선로주변의 상태를 주기적으로 촬영할 수 있다.
이상발생 판단부(132)는 상태 감시부(130)에 의해 감시되는 선로의 상태 또는 선로주변의 상태에 대하여 이상발생의 여부를 판단한다. 이때, 이상발생 판단부(132)는 정상상태의 선로 및 선로주변의 영상을 저장하며, 주기적으로 촬영되는 선로 및 선로주변의 영상을 정상상태의 영상과 비교함으로써, 선로에 휘어짐, 틀어짐, 단절 등이 발생하였는지의 여부를 자동으로 판단하거나, 선로에 이상이 없더라도 선로 주변에 지반의 붕괴, 산사태 등이 발생하거나 발생 가능성이 있는지의 여부를 자동으로 판단할 수 있다. 이상발생 판단부(132)가 영상비교법에 기반하여 선로 또는 선로주변의 상태에 대한 이상발생의 여부를 판단하는 방법은 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. 이 경우, 제어신호 출력부(118)는 이상발생 판단부(132)에 의해 선로의 상태 또는 선로주변의 상태에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 열차진입 감지부(102)에 의해 감지되는 열차에 대한 제어신호를 출력한다. 이때, 제어신호 출력부(118)는 긴급상황이 발생하였음을 알리기 위한 긴급신호를 출력한 후, 그에 따른 열차 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 제어신호 출력부(118)는 이상발생 판단부(132)에 의해 선로의 상태 또는 선로주변의 상태에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 열차의 속도를 감속 제어하거나 선로를 전환 제어함으로써, 사고의 발생을 사전에 방지할 수 있다.
한편, 제어신호 출력부(118)는 이하에서 설명하는 바와 같이, 선로를 따라 중앙 관제장치(300)에 의해 설정된 범위가 순차적으로 배열되고, 각각의 설정된 범위에 대응하여 현장역 측정장치(100)가 설치된 경우, 이전의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 범위와 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 범위가 겹치는 영역에 대하여 이전의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호와 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호를 비교할 수 있다. 이때, 분석신호는 이하에서 설명하는 중앙 관제장치(300)로부터 수신할 수 있다.
이 경우, 제어신호 출력부(118)는 이전의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호와 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 것으로 판단되면, 그 중간값을 계산하고 계산된 중간값으로 열차를 제어하도록 출력할 수 있다. 또한, 제어신호 출력부(118)는 이전의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호와 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호가 설정된 값보다 작은 차이를 갖는 것으로 판단되면, 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 설정 범위에 진입한 순간부터 현재의 제어신호에 따라 열차를 제어하도록 제어신호를 출력할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 기관사용 표시장치(200)는 열차 내에 설치되며, 현장역 측정장치(100) 또는 중앙 관제장치(300)로부터 수신되는 열차정보를 기관사가 인식할 수 있도록 표시하고, 열차를 제어한다. 이때, 기관사용 표시장치(200)는 현장역 측정장치(100) 또는 중앙 관제장치(300)와 무선으로 데이터를 송수신하기 위한 통신장치(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 또한, 기관사용 표시장치(200)는 사전에 현장역 측정장치(100)로부터 긴급신호가 수신되지 않은 경우에는 중앙 관제장치(300)로부터 수신되는 제어신호에 따라 열차를 제어하며, 현장역 측정장치(100)로부터 긴급신호가 수신되는 경우에는 현장역 측정장치(100)로부터 수신되는 제어신호에 따라 열차를 제어할 수 있다.
중앙 관제장치(300)는 복수의 현장역 측정장치(100)와 데이터를 송수신하며, 각각의 현장역 측정장치(100)로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차의 위치 및 각각의 열차와 주변의 열차 사이의 거리를 분석한다. 예를 들어, 중앙 관제장치(300)는 도 5에 도시한 바와 같이, 다양한 선로의 현장역에 설치된 현장역 측정장치(100)로부터 그에 대응하는 현장역의 설정된 범위 내에 진입한 열차에 대한 선로, 속도, 가속도 등의 측정신호를 수신하며, 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차와 그 주변의 열차 사이의 거리를 분석할 수 있다.
이때, 중앙 관제장치(300)는 각각의 현장역 측정장치(100)의 주변의 설정된 범위에 진입하는 열차의 수에 따라 각각의 현장역 측정장치(100)로부터 열차 식별정보, 현장역 측정장치(100)에 대응하는 식별정보, 각각의 열차에 대응하는 측정신호를 수신할 수 있다.
또한, 중앙 관제장치(300)는 현장역 측정장치(100)로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차와 그 주변의 열차 사이의 거리를 분석하며, 분석되는 결과에 대응하여 각각의 열차에 대한 제어신호를 생성한다. 이때, 중앙 관제장치(300)는 각각의 열차에 대한 분석신호 및 제어신호를 대응하는 열차(20)의 기관사용 표시장치(200), 및 해당 열차(20)가 진입한 설정범위에 대응하는 현장역 측정장치(100)에 전송할 수 있다. 이 경우, 기관사용 표시장치(200)는 기본적으로 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 분석신호 및 제어신호에 기반하여 열차(20)를 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 중앙 관제장치(300)는 도 6에 도시한 바와 같이, 임의의 선로에 대하여 복수의 범위를 설정하며, 설정된 복수의 범위를 해당 선로를 따라 순차적으로 배열할 수 있다. 이때, 중앙 관제장치(300)는 서로 인접한 범위가 설정된 거리 이상 중첩되도록 순차적으로 각각의 설정 범위를 배열하는 것이 바람직하다. 또한, 중앙 관제장치(300)는 각각의 설정된 범위에 대응하여, 각각의 설정된 범위를 관리 및 제어하기 위한 현장역 측정장치(100)를 설치하는 것이 바람직하다.
기관사용 표시장치(200)는 대응하는 열차(20)가 도 6에 도시한 바와 같이, 복수의 범위 중 제1범위로부터 인접한 제2범위로 진입하는 경우에 제1범위에 대응하는 분석신호 및 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교하고, 그 결과에 따라 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제어신호를 조절할 수 있다. 즉, 기관사용 표시장치(200)는 기본적으로 중앙 관제장치(300)로부터 열차(20)에 대한 제어신호를 수신하여 열차(20)를 제어하는데, 제1범위와 제2범위가 중첩되는 영역의 경우에 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제어신호가 정확성이 떨어질 수 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위하여, 기관사용 표시장치(200)는 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호를 서로 비교하며, 그 분석결과에 기반하여 자체적으로 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제어신호를 조절할 수 있다. 이때, 기관사용 표시장치(200)는 기본적으로 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제어신호에 따라 열차(20)를 제어하며, 현장역 측정장치(100)로부터 긴급신호가 수신된 후에 제어신호가 수신되는 경우에 현장역 측정장치(100)로부터 수신되는 제어신호에 따라 열차(20)를 제어하고, 현장역 측정장치(100)로부터 긴급신호 및 제어신호가 수신되지 않더라도 자체적으로 긴급한 상황이라고 판단되는 경우에는 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제어신호를 조절하여 열차(200)를 제어할 수 있다.
도 7은 기관사용 표시장치(200)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 기관사용 표시장치(200)는 분석신호 비교부(202), 중간값 산출부(206) 및 열차 제어부(206)를 포함할 수 있다.
분석신호 비교부(202)는 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교한다. 즉, 분석신호 비교부(202)는 열차(20)가 순차적으로 배열된 복수의 설정 범위 중 제1범위로부터 벗어나는 방향으로 제2범위로 진입하면서 제1범위와 제2범위가 중첩되는 영역에서 현장역 측정장치(100) 또는 중앙 관제장치(300)로부터 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호를 모두 수신하는 경우, 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교한다.
중간값 산출부(204)는 분석신호 비교부(202)에 의해 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 것으로 판단되면, 제1범위에 대응하는 제어신호와 제2범위에 대응하는 제어신호의 중간값을 산출한다. 예를 들어, 중앙 관제장치(300)로부터 제1범위에 대응하는 분석신호에 기반하여 열차(20)의 속도를 100km/h로 제어하기 위한 제어신호가 수신되었으며, 제2범위에 대응하는 분석신호에 기반하여 열차(20)의 속도를 200km/h로 제어하기 위한 제어신호가 수신되었고, 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호의 사이가 설정된 값 이상인 경우, 중간값 산출부(204)는 제1범위에 대응하는 제어신호와 제2범위에 대응하는 제어신호의 중간값인 속도값 150km/h를 산출할 수 있다.
열차 제어부(206)는 분석신호 비교부(202)에 의해 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 것으로 판단되는 경우, 제1범위를 벗어나기 전까지 중간값 산출부(204)에 의해 산출된 중간값으로 열차(20)를 제어할 수 있다.
이때, 분석신호 비교부(202)에 의해 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값보다 작은 차이를 갖는 것으로 판단되면, 열차 제어부(206)는 열차(20)가 제2범위에 진입하는 순간부터 제2범위에 대응하는 제어신호에 기반하여 열차(20)를 제어하는 것이 바람직하다.
도 8은 현장역 측정장치에 의해 수행되는 열차 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
현장역 측정장치(100)는 설정된 기간 동안에 주변의 설정된 범위를 통과하거나 해당 설정된 범위 이내에 정차할 것으로 예정되는 열차에 대한 식별정보, 통과 또는 정차에 대한 시간정보, 통과 또는 정차가 예정되는 열차에 대한 속도, 가속도 등을 포함하는 열차 통과정보를 저장한다(S102).
일반적으로 열차는 특정의 설정된 기간 동안에 운행계획을 미리 설정하며, 설정된 운행계획에 따라 운행된다. 이때, 열차의 운행계획은 열차에 대한 식별정보, 해당 열차의 노선에 대한 선로정보, 각각의 역을 통과하거나 각각의 역에 정차하는 시간정보, 속도, 가속도 등에 대한 열차 통과정보를 포함한다. 예를 들어, A 노선에서 운행되는 지하철의 경우, 해당 지하철의 식별정보, A 노선에 해당하는 선로정보, 해당 지하철이 A 노선에 포함된 각각의 역을 통과하거나 각각의 역에 정차하는 시간정보, 속도, 가속도 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 해당 A 노선에 대응하여 설정된 구간마다 현장역 측정장치(100)가 복수로 설치될 수 있으며, 각각의 현장역 측정장치(100)는 설정된 기간 동안에 기 설정된 범위 즉, 대응하는 구간을 통과하거나 정차하는 열차에 대하여 해당 구간에서의 열차 식별정보, 선로정보, 시간정보, 속도, 가속도 등에 대한 열차 통과정보를 저장할 수 있다.
현장역 측정장치(100)는 설정된 범위 이내로 진입하는 열차를 감지한다(S104). 즉, 현장역 측정장치(100)는 주변에 설치된 선로에 대하여 설정된 범위 이내로 진입하는 열차를 감지한다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 주변에 설치된 선로가 복수인 경우, 각각의 선로에 대응하여 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 현장역 측정장치(100)는 설정된 범위의 초기 부분에 설치되어 설정된 값 이상의 무게를 감지하는 무게 감지센서를 이용하여, 해당 설정된 범위 이내로 진입하는 열차를 감지할 수 있다. 그러나, 현장역 측정장치(100)가 설정된 범위 이내로 열차의 진입을 감지하는 방법은 기재된 방법에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형된 방법을 이용하여 진입하는 열차를 감지할 수도 있다.
현장역 측정장치(100)는 감지되는 열차의 식별정보, 진입한 선로, 진입한 시간 중의 적어도 하나를 확인한다(S106). 이때, 현장역 측정장치(100)는 카메라를 포함하며, 설정된 범위 이내로 진입하는 열차가 감지되면 카메라를 이용하여 감지되는 열차의 식별정보를 촬영하여 확인할 수 있다. 또한, 현장역 측정장치(100)는 각각의 선로에 대응하여 어느 선로에서 열차가 감지되었는지를 판단할 수도 있다. 또한, 현장역 측정장치(100)는 타이머를 포함하며, 열차가 감지된 시간을 확인함으로써 열차의 진입시간을 확인할 수도 있다.
현장역 측정장치(100)는 설정된 범위로부터 진출하는 열차를 감지할 수도 있다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 선로에 대응하여 설정된 범위의 마지막 부분에 설치될 수 있다. 또한, 현장역 측정장치(100)는 설정된 값 이상의 무게를 감지하는 무게 감지센서를 이용하여, 해당 설정된 범위로부터 진출하는 열차를 감지할 수 있다. 이 경우에도, 현장역 측정장치(100)는 설정된 범위로부터 진출이 감지되는 열차의 식별정보, 진출하는 선로, 진출하는 시간 중의 적어도 하나를 확인할 수도 있다.
현장역 측정장치(100)는 설정된 범위 내로 진입이 감지되는 열차에 대하여, 설정된 범위 내에서의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 측정한다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 선로에 대하여, 일정한 간격으로 설정된 거리마다 해당 열차에 대한 속도를 측정할 수 있다. 또한, 현장역 측정장치(100)는 일정한 거리마다 측정되는 해당 열차의 속도에 기반하여, 해당 열차의 단위 시간당의 속도의 변화량을 계산함으로써 가속도를 산출할 수도 있다.
현장역 측정장치(100)는 진입이 감지된 열차에 대한 식별정보, 진입한 선로의 식별정보, 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차정보를 무선으로 송출한다(S110). 이때, 현장역 측정장치(100)는 네트워크(10)를 통해 무선으로 열차정보를 송출하거나 블루투스(Bluetooth), IrDA(Infrared Data Association), NB-IOT(Narrow Band Internet Of Things), LoRa(Long Range) 등의 무선통신방식을 이용하여 열차정보를 직접 송출할 수도 있다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 각각의 센서를 통해 수집되는 열차정보를 해당 열차정보에 대응하는 열차로 송출하거나, 중앙 관제장치(300)로 송출할 수 있다.
현장역 측정장치(100)는 각각의 센서에 의해 수집되는 열차정보를 무선으로 수신하며, 수신되는 열차정보를 저장된 열차 통과정보와 비교한다(S112). 즉, 현장역 측정장치(100)는 설정된 범위 이내로 진입이 감지된 열차에 대해 측정된 속도, 가속도 등의 측정신호와, 해당 열차에 대해 확인된 식별정보 등을 포함하는 열차정보를 저장된 열차 통과정보와 비교하고, 해당 열차가 운행계획에 따라 정상적으로 운행되고 있는지의 여부를 판단한다.
현장역 측정장치(100)는 설정된 범위로 진입이 감지되는 열차의 진행방향에 대하여, 전방에 위치하는 전방열차를 판단한다(S114). 이때, 현장역 측정장치(100)는 현재 감지되는 열차의 이전에 감지된 열차가 있는지의 여부를 판단하며, 이전에 감지된 열차가 있는 경우에 해당 열차가 설정된 범위를 벗어났는지의 여부를 판단하고, 현재 감지되는 열차의 이전에 열차가 감지되었고 해당 이전에 감지된 열차가 아직 설정된 범위 이내에 있는 것으로 판단되는 경우에 해당 이전에 감지된 열차를 전방열차로 판단할 수 있다. 즉, 현장역 측정장치(100) 설정된 범위 내에서 감지되는 동일한 진행방향의 열차가 복수인 경우, 후속하는 열차의 전방에 위치하는 열차를 전방열차로 판단할 수 있다.
현장역 측정장치(100)는 판단되는 전방열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나와, 현재의 감지되는 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 비교한다(S116). 즉, 현장역 측정장치(100)는 설정된 범위 이내에 있는 복수의 열차들 중 후속 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나와, 해당 열차의 전방에 진행하는 전방열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 비교한다.
현장역 측정장치(100)는 비교되는 값에 기초하여 현재 진입이 감지되는 열차와 전방열차 사이의 거리변화를 감시한다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 저장된 전방열차의 설정된 주기별 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차 통과정보와, 진입이 감지되는 열차에 대응하여 저장된 해당 열차의 설정된 주기별 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차 통과정보에 기반하여, 열차운행예정에 따른 두 열차 사이의 거리의 변화를 계산할 수 있다. 또한, 현장역 측정장치(100)는 전방열차에 대해 설정된 주기별로 측정되는 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차정보와, 현재 감지되는 열차에 대해 설정된 주기별로 측정되는 시간, 속도, 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는 열차정보에 기반하여, 실제로 운행중인 두 열차 사이의 거리의 변화를 계산할 수도 있다.
이 경우, 현장역 측정장치(100)는 계산되는 거리변화에 대응하여 현재 감지되는 열차에 대한 제어신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 현장역 측정장치(100)는 후속 열차와 전방열차 사이의 열차운행예정에 따른 거리변화에 비하여 후속 열차와 전방열차 사이의 실제의 거리변화가 설정된 비율 이상으로 큰 경우, 후속 열차에 대한 속도 또는 가속도를 제어하거나 또는 후속 열차의 선로전환을 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 긴급상황이 발생하였음을 알리기 위한 긴급신호를 출력한 후, 그에 따른 열차 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다.
현장역 측정장치(100)는 설정된 범위 내로 진입이 감지되는 열차의 진행방향에 대하여, 전방의 선로상에 장애물의 발생여부를 판단한다(S118). 이때, 현장역 측정장치(100)는 열차가 감지되면, 해당 선로를 따라 설정된 간격으로 설치된 복수의 카메라를 이용하여 전방의 진행방향에 장애물이 발생하였는지의 여부를 판단할 수 있다.
현장역 측정장치(100)는 장애물이 판단되면, 진입이 감지되는 열차로부터 판단되는 장애물까지의 거리를 계산한다(S120). 즉, 현장역 측정장치(100)는 장애물이 판단되면, 판단된 장애물의 위치를 분석하며, 분석되는 장애물의 위치와 열차가 감지되는 지점 사이의 거리를 계산할 수 있다. 이때, 장애물의 위치는 기 설정된 카메라의 위치 값에 기반하여 분석될 수 있다.
이 경우, 현장역 측정장치(100)는 계산되는 거리에 기반하여 진입이 감지되는 열차에 대한 속도, 가속도를 제어하거나 선로전환을 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 계산되는 거리와, 진입이 감지되는 열차의 속도 또는 가속도에 기반하여 열차를 감속 제어하도록 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 현장역 측정장치(100)는 긴급상황이 발생하였음을 알리기 위한 긴급신호를 출력한 후, 그에 따른 열차 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 현장역 측정장치(100)는 열차의 진행방향에 발생한 장애물에 의해 열차에 갑작스럽게 급제동이 걸리는 것을 방지하며, 장애물에 대응하여 최적의 대응을 할 수 있게 된다.
현장역 측정장치(100)는 진입이 감지되는 열차의 진행방향에 대하여, 선로의 상태 및 주변상태를 감시한다(S122). 이때, 현장역 측정장치(100)는 선로를 따라 설정된 간격으로 설치된 카메라를 이용하여, 진입이 감지되는 열차의 진행방향에 대한 선로 및 선로주변의 상태를 주기적으로 촬영할 수 있다.
현장역 측정장치(100)는 감시되는 선로의 상태 또는 선로주변의 상태에 대하여 이상발생의 여부를 판단한다(S124). 이때, 현장역 측정장치(100)는 정상상태의 선로 및 선로주변의 영상을 저장하며, 주기적으로 촬영되는 선로 및 선로주변의 영상을 정상상태의 영상과 비교함으로써, 선로에 휘어짐, 틀어짐, 단절 등이 발생하였는지의 여부를 자동으로 판단하거나, 선로에 이상이 없더라도 선로 주변에 지반의 붕괴, 산사태 등이 발생하거나 발생 가능성이 있는지의 여부를 자동으로 판단할 수 있다. 현장역 측정장치(100)가 영상비교법에 기반하여 선로 또는 선로주변의 상태에 대한 이상발생의 여부를 판단하는 방법은 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
현장역 측정장치(100)는 선로의 상태 또는 선로주변의 상태에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 진입이 감지되는 열차에 대한 제어신호를 출력한다(S126). 이때, 현장역 측정장치(100)는 긴급상황이 발생하였음을 알리기 위한 긴급신호를 출력한 후, 그에 따른 열차 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 현장역 측정장치(100)는 선로의 상태 또는 선로주변의 상태에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 열차의 속도를 감속 제어하거나 선로를 전환 제어함으로써, 사고의 발생을 사전에 방지할 수 있다.
한편, 현장역 측정장치(100)는 선로를 따라 중앙 관제장치(300)에 의해 설정된 범위가 순차적으로 배열되고, 각각의 설정된 범위에 대응하여 복수의 현장역 측정장치(100)가 설치된 경우, 이전의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 범위와 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 범위가 겹치는 영역에 대하여 이전의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호와 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호를 비교할 수 있다. 이때, 분석신호는 중앙 관제장치(300)로부터 수신할 수 있다.
이 경우, 현장역 측정장치(100)는 이전의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호와 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 것으로 판단되면, 그 중간값을 계산하고 계산된 중간값으로 열차를 제어하도록 출력할 수 있다.
또한, 현장역 측정장치(100)는 이전의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호와 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 분석신호가 설정된 값보다 작은 차이를 갖는 것으로 판단되면, 현재의 현장역 측정장치(100)에 대응하는 설정 범위에 진입한 순간부터 현재의 제어신호에 따라 열차를 제어하도록 제어신호를 출력할 수 있다.
이를 통해, 현장역 측정장치(100)는 중앙 관제장치(300)가 각각의 열차를 제어하더라도 설정된 범위 이내에 진입한 열차에 긴급한 상황이 발생한 것으로 판단되는 경우에 중앙 관제장치(300)의 제어신호에 우선하여 해당 열차를 제어할 수 있도록 함으로써, 특정 지역에 발생한 긴급상황에 따라 신속한 대응을 할 수 있게 된다.
도 9는 기관사용 열차운행정보 표시 및 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
중앙 관제장치(300)는 임의의 선로에 대하여 복수의 범위를 설정하며, 설정된 복수의 범위를 해당 선로를 따라 순차적으로 배열할 수 있다(S202). 이때, 중앙 관제장치(300)는 서로 인접한 범위가 설정된 거리 이상 중첩되도록 순차적으로 각각의 설정 범위를 배열하는 것이 바람직하다. 또한, 중앙 관제장치(300)는 각각의 설정된 범위에 대응하여, 각각의 설정된 범위를 관리 및 제어하기 위한 현장역 측정장치(100)를 설치하는 것이 바람직하다.
중앙 관제장치(300)는 복수의 현장역 측정장치(100)와 데이터를 송수신하며, 각각의 현장역 측정장치(100)로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차의 위치 및 각각의 열차와 주변의 열차 사이의 거리를 분석한다. 예를 들어, 중앙 관제장치(300)는 다양한 선로의 현장역에 설치된 현장역 측정장치(100)로부터 그에 대응하는 현장역의 설정된 범위 내에 진입한 열차에 대한 선로, 속도, 가속도 등의 측정신호를 수신하며, 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차와 그 주변의 열차 사이의 거리를 분석할 수 있다.
이때, 중앙 관제장치(300)는 각각의 현장역 측정장치(100)의 주변의 설정된 범위에 진입하는 열차의 수에 따라 각각의 현장역 측정장치(100)로부터 열차 식별정보, 현장역 측정장치(100)에 대응하는 식별정보, 각각의 열차에 대응하는 측정신호를 수신할 수 있다.
또한, 중앙 관제장치(300)는 현장역 측정장치(100)로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차와 그 주변의 열차 사이의 거리를 분석하며, 분석되는 결과에 대응하여 각각의 열차에 대한 제어신호를 생성한다. 이때, 중앙 관제장치(300)는 각각의 열차에 대한 분석신호 및 제어신호를 대응하는 열차(20)의 기관사용 표시장치(200), 및 해당 열차(20)가 진입한 설정범위에 대응하는 현장역 측정장치(100)에 전송할 수 있다. 이 경우, 기관사용 표시장치(200)는 기본적으로 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 분석신호 및 제어신호에 기반하여 열차(20)를 제어하는 것이 바람직하다.
기관사용 표시장치(200)는 대응하는 열차(20)가 복수의 범위 중 제1범위로부터 인접한 제2범위로 진입하는 경우에 제1범위에 대응하는 분석신호 및 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교할 수 있다(ㄴ204). 즉, 기관사용 표시장치(200)는 기본적으로 중앙 관제장치(300)로부터 열차(20)에 대한 제어신호를 수신하여 열차(20)를 제어하는데, 제1범위와 제2범위가 중첩되는 영역의 경우에 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제어신호가 정확성이 떨어질 수 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위하여, 기관사용 표시장치(200)는 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호를 서로 비교할 수 있다.
이때, 기관사용 표시장치(200)는 기본적으로 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제어신호에 따라 열차(20)를 제어하며, 현장역 측정장치(100)로부터 긴급신호가 수신된 후에 제어신호가 수신되는 경우에 현장역 측정장치(100)로부터 수신되는 제어신호에 따라 열차(20)를 제어하고, 현장역 측정장치(100)로부터 긴급신호 및 제어신호가 수신되지 않더라도 자체적으로 긴급한 상황이라고 판단되는 경우에는 중앙 관제장치(300)로부터 수신한 제어신호를 조절하여 열차(200)를 제어할 수 있다.
바람직하게는, 기관사용 표시장치(200)는 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 경우, 제1범위에 대응하는 제어신호와 제2범위에 대응하는 제어신호의 중간값을 산출할 수 있다(S208).
또한, 기관사용 표시장치(200)는 제1범위에 대응하는 분석신호와 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값보다 작은 차이를 갖는 경우, 제2범위에 대응하는 제어신호를 선택할 수 있다(S210).
이 경우, 기관사용 표시장치(200)는 산출된 제어신호의 중간값 또는 선택된 제2범위에 대응하는 제어신호를 이용하여 해당 열차(20)를 제어한다(S212).
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

  1. 설정된 범위 이내로 진입하는 열차에 대응하여 상기 열차가 진입한 선로, 상기 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 측정하는 현장역 측정장치;
    상기 열차 내에 설치되며, 상기 열차를 제어하는 기관사용 표시장치; 및
    복수의 상기 현장역 측정장치와 데이터를 송수신하며, 각각의 상기 현장역 측정장치로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차의 위치 및 각각의 열차와 주변의 열차 사이의 거리를 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 각각의 열차에 대한 제어신호를 생성하며, 상기 분석된 결과 및 상기 생성된 제어신호를 각각의 열차에 대응하는 상기 현장역 측정장치 및 상기 기관사용 표시장치에 전송하는 중앙 관제장치;
    를 포함하며,
    상기 현장역 측정장치는 설정된 범위 이내로 진입하는 열차가 복수인 경우에 각각의 상기 열차 사이의 거리의 변화를 계산하고, 계산되는 거리의 변화에 따라 각각의 상기 열차에 대한 제어신호를 출력하며,
    상기 중앙 관제장치는 복수의 범위를 설정하고, 설정된 상기 복수의 범위를 선로를 따라 순차적으로 배열하되, 설정된 상기 복수의 범위 중 서로 인접한 범위가 설정된 거리 이상 중첩되도록 순차적으로 배열하고,
    상기 기관사용 표시장치는 대응하는 상기 열차가 상기 복수의 범위 중 제1범위로부터 인접한 제2범위로 진입하는 경우에 상기 제1범위에 대응하는 분석신호 및 상기 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교하고, 그 결과에 따라 상기 중앙 관제장치 또는 상기 현장역 측정장치로부터 수신한 제어신호를 조절하며, 상기 기관사용 표시장치는,
    상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교하는 분석신호 비교부;
    상기 분석신호 비교부에 의해 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 것으로 판단되면, 상기 제1범위에 대응하는 제어신호와 상기 제2범위에 대응하는 제어신호의 중간값을 산출하는 중간값 산출부; 및
    상기 제1범위를 벗어나기 전까지 상기 중간값 산출부에 의해 산출된 중간값으로 상기 열차를 제어하는 열차 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차운행 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분석신호 비교부에 의해 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값보다 작은 차이를 갖는 것으로 판단되면, 상기 열차 제어부는 상기 열차가 상기 제2범위에 진입하는 순간부터 상기 제2범위에 대응하는 제어신호에 기반하여 상기 열차를 제어하는 것을 특징으로 하는 열차운행 제어 시스템.
  3. 설정된 범위 이내로 진입하는 열차에 대응하여 상기 열차가 진입한 선로, 상기 열차의 속도 및 가속도 중의 적어도 하나를 측정하는 현장역 측정장치; 상기 열차 내에 설치되며, 상기 열차를 제어하는 기관사용 표시장치; 및 복수의 상기 현장역 측정장치와 데이터를 송수신하며, 각각의 상기 현장역 측정장치로부터 수신되는 측정신호에 기반하여 각각의 열차의 위치 및 각각의 열차와 주변의 열차 사이의 거리를 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 각각의 열차에 대한 제어신호를 생성하며, 상기 분석된 결과 및 상기 생성된 제어신호를 각각의 열차에 대응하는 상기 현장역 측정장치 및 상기 기관사용 표시장치에 전송하는 중앙 관제장치;를 포함하는 열차운행 제어 시스템에 의해 수행되는 열차운행 제어방법에 있어서,
    상기 중앙 관제장치가, 복수의 범위를 설정하고, 설정된 상기 복수의 범위를 선로를 따라 순차적으로 배열하되, 설정된 상기 복수의 범위 중 서로 인접한 범위가 설정된 거리 이상 중첩되도록 순차적으로 배열하는 단계;
    상기 기관사용 표시장치가, 상기 열차가 상기 복수의 범위 중 제1범위로부터 인접한 제2범위로 진입하는 경우에 상기 제1범위에 대응하는 분석신호 및 상기 제2범위에 대응하는 분석신호를 비교하는 단계;
    상기 기관사용 표시장치가, 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값 이상의 차이를 갖는 것으로 판단되면, 상기 제1범위에 대응하는 제어신호와 상기 제2범위에 대응하는 제어신호의 중간값을 산출하는 단계; 및
    상기 기관사용 표시장치가, 상기 제1범위를 벗어나기 전까지 상기 산출된 중간값으로 상기 열차를 제어하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 현장역 측정장치는 설정된 범위 이내로 진입하는 열차가 복수인 경우에 각각의 상기 열차 사이의 거리의 변화를 계산하고, 계산되는 거리의 변화에 따라 각각의 상기 열차에 대한 제어신호를 출력하며,
    상기 기관사용 표시장치는 상기 제1범위에 대응하는 분석신호 및 상기 제2범위에 대응하는 분석신호의 비교결과에 따라 상기 현장역 측정장치 또는 상기 중앙 관제장치로부터 수신되는 제어신호를 조절하는 것을 특징으로 하는 열차운행 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기관사용 표시장치가, 상기 제1범위에 대응하는 분석신호와 상기 제2범위에 대응하는 분석신호가 설정된 값보다 작은 차이를 갖는 것으로 판단되면, 상기 열차가 상기 제2범위에 진입하는 순간부터 상기 제2범위에 대응하는 제어신호에 기반하여 상기 열차를 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차운행 제어방법.
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