KR20000075021A

KR20000075021A - 철도 건널목 보안장치

Info

Publication number: KR20000075021A
Application number: KR1019990019321A
Authority: KR
Inventors: 김봉택; 이명관
Original assignee: 김봉택
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR100327676B1

Abstract

본 발명은 철도 건널목의 안전을 확보하기 위한 건널목 보안장치에 관한 것으로, 특히, 2개 이상의 차륜검출장치를 통해 건널목에 진입하는 열차의 방향, 속도, 길이 및 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간 및 경보개시점을 산출하여 건널목경보장치와 건널목차단기를 작동시키고, 열차의 건널목 도착 시간 및 통과 예정시간을 통행자에게 알려주며, 차단봉의 도로차단상태와 보판내의 장애물 존재 여부 및 긴급상황 발생에 대한 신호를 건널목에 진입하는 열차의 기관사에게 전송하고, 열차의 건널목 통과시의 영상을 저장하는 건널목제어수단(100)과; 상기 건널목 제어수단에서 전송되는 차단봉의 도로 차단 상태와 보판내의 장애물 존재 여부를 나타내다가, 건널목차단기의 작동 불량을 나타내는 신호가 수신되거나, 또는 보판내에 장애물이 존재함을 나타내는 신호가 수신되거나, 또는 긴급상황의 발생을 나타내는 신호가 수신되었을 경우에는, 상기 각각의 상황에 대한 경보신호를 발생한후, 기관사의 대응을 기다려 소정의 시간이 경과되도록 기관사의 대응 조치가 없을 경우에는 열차의 운행을 자동 제어하여 열차의 속도를 저감시키거나, 또는 열차의 운행을 정지시키는 열차제어수단(200)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치이다.

이러한 본 발명은, 열차검지수단을 통해 건널목에 진입하는 열차의 방향, 속도, 길이, 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간, 경보개시점을 산출하여, 건널목 차단기와 건널목경보장치를 정시간 제어하다가, 차단봉의 도로차단 상태가 불량하거나, 보판내에 장애물이 존재하거나, 또는 긴급상황을 나타내는 신호가 입력될 경우에는 이를 기관사에게 인지시킴은 물론 필요시 열차의 운행을 자동 정지시킴으로써, 건널목 사고를 방지할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다. 또한, 건널목차단기의 도로차단동작을 가변속도로 제어함으로써 도로차단동작을 신속히 수행할 수 있고, 열차의 건널목 통과에 대한 영상을 저장함으로써 사고 발생시 그 원인 분석 및 책임 규명이 용이하게 되는 효과가 있는 것이다.

Description

철도 건널목 보안장치{SAFETY SYSTEM OF A RAILROAD CROSSING GATE}

본 발명은 철도 건널목의 안전을 확보하기 위한 건널목 보안장치에 관한 것으로, 특히, 첫째, 열차의 속도 및 차량길이를 검출하여 열차의 건널목 도달시간 및 통과소요시간을 산출한 후 이를 이용하여 건널목차단기를 작동시킴으로 인해 건널목차단기를 정시간 동작시키고, 둘째, 건널목차단기가 동작을 할 경우에는 건널목차단기 차단봉의 하강동작(하강속도)을 가변제어하여 신속한 차단동작이 이루어지도록 하며, 셋째, 상기 차단봉이 건널목 차단동작을 시작한 경우에는 그 작동상태(건널목 차단상태)를, 차단기의 도로차단이 완료된 경우에는 보판내의 장애물존재여부를, 보판내에서 차량 고장등과 같은 위험한 상황이 발생였을 경우에는 그 긴급상황을 기관사에게 인지시키고, 필요시 열차의 운행을 제어하며, 주위에 운행되는 열차에 방호시스템을 통해 알리고, 넷째, 열차의 건널목 통과 상황을 영상으로 저장하여 사고 발생시 그 원인분석이 가능하도록 하기 위한 것으로, 특히, 본인의 선등록 고안인 대한민국 실용신안등록 제107325호와, 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제98-27504호 및, 대한민국 특허출원 제98-28086호를 개량한 개량발명에 관한 것이다.

주지하다시피 건널목 보안장치는 철도와 도로가 평면교차하는 곳(건널목)에 설치되는 안전 설비로, 열차가 건널목을 통과하기 일정 시간 전에 열차가 접근하고 있음을 미리 통행자에게 알려준 후 모든 차량과 보행자가 멈추도록 하여 건널목 사고를 방지하기 위한 것이다.

도1은 종래 건널목 보안장치의 구성을 나타낸 것으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 건널목에 접근하는 열차를 검지하는 열차검지장치(1)와; 경보음과 경보등으로 열차의 접근을 도로 통행자에게 경고해주는 건널목경보장치(2)와; 열차가 건널목에 접근하여 통과할때까지 도로 통행을 일시적으로 차단하는 건널목차단기(3)와; 건널목 보판위에 고장난 자동차 등의 장애물이 있을 때 이를 검지하는 장애물 검지장치(4) 등으로 구성된다.

이러한 종래의 건널목 보안장치는, 상기 열차검지장치(1)를 통해 건널목에 진입하는 열차의 유무를 검지하여, 건널목경보장치(2)와 건널목차단기(3)의 동작을 제어하여 열차 퉁과시 통행자의 건널목 진입을 차단함으로써 건널목사고를 방지하는 것이다. 상기 장애물검지장치(4)는 건널목 보판내에 장애물이 있을 경우 이를 검지하여 운행중인 열차의 기관사에게 알려주는 역활을 수행한다.

이하, 종래 건널목 보안장치 각각의 구성, 동작, 효과 및 문제점에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

(1) 열차검지장치

열차검지장치는 건널목에 접근하는 열차를 검지하는 장치로, 일반적으로 궤도회로, 또는 건널목제어자를 이용하여 열차의 진입을 검지한다.

궤도회로를 이용하는 연속제어방법은, 경보개시점과 경보종점 사이를 단일 궤도회로로 구성하여 열차의 유무를 검지하는 방식으로, 회로의 구성이 단순하고 보수유지가 쉬우며 연속적으로 제어할 수 있어 안전도가 높고 입환차량 등에 의한 제어에 효과적으로 사용할 수 있는 방법이다.

건널목제어자를 이용하는 점제어방법은, 고주파 발진회로의 궤환회로 일부로 레일을 사용하여 열차의 유무에 따라 발진여부를 결정하여 열차를 검지하는 방식으로, 궤도절연없이 10m ∼ 20m 정도의 제어거리를 가지며, 건널목이 2 ∼ 3개소씩 중첩된 구간, 전철구간 등 궤도회로를 사용하기 곤란한 장소에 사용할 수 있는 방법이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 열차검지장치는, 첫째, 열차검지장치를 궤도회로를 이용하여 구성하였을 경우에는, 그 열차검지방법이 차륜과 레일의 단락상태를 이용하는 것이므로 인해, 열차검지장치의 조정불량, 열차중량에 의한 진동, 레일부식, 합성제륜자의 가루 등으로 차축에 의한 단락(SHORT)감도가 저하되어 경차량(經車輛)인 경우 단락전류가 흐르지 않게 되므로 열차를 검지하지 못하게 된다는 문제점 및, 하나의 검지장치가 1개의 열차를 여러번 검지하는 경우에는 조건에 따라 계속경보, 무경보 등의 고장으로 전이될 수 있다는 문제점이 있고, 둘째, 열차검지장치를 건널목제어자로 구성하였을 경우에는, 건널목제어자의 주파수가 2채널(CHANNEL)뿐이므로 인해 건널목이 밀집된 곳에서는 다른 제어자와 혼신되거나, 또는 주위의 노이즈(NOISE) 등으로 인하여 불안정 동작을 있으키게 된다는 문제점이 있으며, 셋째, 계전기 동작 횟수가 증가할수록 접점동작이 불완전하고, 채터링(CHATTING) 현상이 발생하여 건널목차단기가 제대로 동작하지 않는 다는 문제점이 있고(즉, 온(ON), 오프(OFF) 동작이 불확실하다는 문제점이 있고), 넷째, 열차의 위치를 정확히 파악할 수 없다는 문제점 등이 있었다.

(2) 건널목경보장치, 건널목차단기

건널목경보장치와 건널목차단기는, 상기 열차검지장치(1)에서 건널목에 진입하는 열차를 검지하였을 시 발생하는 신호에 의해 동작하여 경보등과 경광등을 동작시켜 통행자의 주위를 환기시킴과 동시에 차단봉을 내려 도로를 차단하는 역할을 수행한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 건널목경보장치와 건널목차단기는, 열차의 속도나 길이에 관계없이 획일적으로 일정시간만큼 동작하도록 되어 있기 때문에(통상 고속열차를 기준으로 30초간 동작하도록 설정됨) 열차의 길이가 짧거나 그 속도가 느렬경우에는 필요 이상의 긴시간동안 작동되어 도로를 차단하므로 인해, 교통체증을 유발함은 물론, 통행자(보행자, 차량 등)에게 신호에 대한 불신을 일으켜 무단횡단을 하게 함으로써 사고를 유발하게 된다는 문제점이 있었다.

이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.

건널목의 사고발생 대상은 자동차가 91%로 가장 많고, 다음이 2륜차, 보행자순이며, 사고 원인은, 아래의 [표1]에서 도시되는 바와 같이, 경보를 무시하고 열차 통과 직전에 횡단하다 발생하는 사고가 전체의 70 ∼ 82%를 차지하고 있으며, 그 외에는 운전 부주의와 차량고장 등이다.

열차가 통과하기 직전에 횡단하는 것으로 인한 사고가 발생하는 이유는 신호의 신뢰성 저하에 기인하는 경우가 대부분이다.

즉, 종래의 건널목경보장치는, 건널목이 있는 구간에 운행되는 열차의 최고속도를 감안하여 경보가 울릴 수 있는 거리에 경보개시점을 설치하는 정거리 방식이기 때문에, 열차가 최고속도 이하로 통과하거나, 또는 저속열차가 통과하게 될 경우에는 도로 차단시간이 필요이상으로 길어져, 통행자로 하여금 지루함 및 저항감을 느끼게 하거나 경보기의 고장으로 잘못 인식시키게 된다.

따라서, 경보신호가 울리며, 건널목차단기가 작동중임에도 불구하고 횡단을 하게 됨으로써 차단봉을 파괴함은 물론, 사고를 발생시키게 된다는 문제점이 있었다. 실질적으로, 철도청에서 관리하고 있는 전국의 총 1918개소의 건널목 중 100개소에 대하여 경보시간을 조사한 결과 최장 경보시간은 110초, 최소 경보시간은 28초로 경보시간의 편차가 82초이며 평균적으로 49초의 편차를 가지고 있다.

특히 최근에는 선로 및 신호설비의 개량, 차량성능의 향상 등에 따라 이런 현상은 더욱 가중되고 있다.

그러므로, 본인의 선등록 고안 대한민국 실용신안등록 제107325호 "철도 건널목의 자동 차단장치"에서는 건널목에 진입하는 열차의 속도 및 길이를 검출하여 건널목경보장치와 건널목차단기를 동작시킴으로써 정시간 제어가 이루어지도록 하였으나, 상기 선등록 고안에서는, 열차가 도달하는 정보(건널목 통과소요시간 등)를 통행인에게 제공할 수 없다는 문제점이 있었다.

즉, 건널목경보장치와 건널목차단기를 열차의 속도 및 길이에 따라 정시간 동작시키는 것은 가능하나, 열차의 건널목 통과소요시간과 같은 열차의 건널목 통과에 대한 정보는 제공할 수 없다는 문제점이 있었다.

한편, 열차가 통과하기 직전에 횡단하는 것으로 인한 사고가 발생하는 다른 이유 중에 하나는 건널목차단기를 동작시키라는 신호를 발생했음에도 불구하고, 차단봉이 도로를 차단하지 못하기 때문이다.

즉, 차단봉이 파손되거나, 또는 건널목차단기 자체가 고장나 열차검지장치(1)에서 차단봉을 내리라는 신호(열차검지신호)가 발생했음에도 불구하고, 도로를 차단하지 못해 횡단을 허용하는 경우이다.

따라서, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제98-27504호 "열차 건널목차단기 작동 상태 표시/경보장치 및 방법"과, 대한민국 특허출원 제98-28086호 "열차의 건널목 설치 구간 운행 자동제어장치 및 방법"에서는, 차단봉이 도로를 실질적으로 차단하였는지의 여부를 검출하는 장치 또는, 도로 차단 상태를 감지하는 장치를 통해 차단봉의 도로 차단상태를 검출하여 기관사에게 전송하다가, 열차검지 장치에서 차단봉을 내리라는 신호(열차검지신호)가 발생된후 소정의 시간이 경과되도록 차단봉의 도로차단동작이 완료되지 않았을 경우에는, 경보신호를 발생하거나, 또는 열차의 운행을 자동 제어 함으로써, 차단봉의 도로 차단 실패(차단봉 파손, 또는 건널목차단기의 고장)로 인한 사고를 방지하였다.

그러나, 상기와 같은 본인의 선출원 발명은, 차단봉의 도로 차단 실패로 인한 사고를 방지할 수 있으나, 보판내에 존재하는 장애물에 의한 사고는 방지할 수 없다는 문제점 및, 사고발생시 그 시비를 가릴 수 없다는 문제점 등이 있었다.

또한, 종래의 건널목차단기에 있어서는, 차단봉을 하강시키는 속도가 일정함으로 인해, 신속한 도로 차단동작을 수행할 수 없다는 문제점이 있었다.

즉, 차단봉을 하강시킬 경우에는, 차단봉의 하강 동작으로 인한 안전사고가 일어나지 않는 범위(예: 최초 높이에서 보행자의 키, 또는 차량의 높이 만큼 하강하는 범위)내에서는 하강동작을 빠르게 함으로써 신속한 도로차단효과를 거둘 수 있음에도 불구하고, 이를 실현할 수 없다는 문제점이 있었다.

(3) 장애물검지장치

장애물검지장치(4)는 건널목 보판내에 장애물이 존재하는 지의 여부를 검출하여 이를 운행중인 열차의 기관사에게 알려주는 장치이다.

이때, 보판내에 장애물이 존재하는 지의 여부는 레이저(LASER)를 보판 주위에 종횡방향, 또는 대각선 방향으로 다수개 설치하여 검사한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 장애물검지장치는, 첫째, 고가의 레이저를 다수개 설치하여야 함으로 인해 설치비가 증가한다는 문제점이 있고, 둘째, 열차의 통과로 인한 진동으로 그 발광부와 수광부의 각도가 어긋나 점검을 자주하여야 한다는 문제점이 있으며, 셋째, 레이저 광이 통과하는 공간 외의 공간에 존재하는 장애물은 검지할 수 없다는 문제점이 있으며, 넷째, 기관사가 경보신호를 인지하고도 적절한 대응조치를 취하지 아니하면 열차의 운행을 제어할 수 없다는 문제점 등이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 첫째, 열차의 차륜을 검출함으로써 열차의 존재 유무를 검지하는 차륜검지장치를 통해 열차의 속도, 방향 및 차량길이를 검출하여 열차의 건널목 도달시간 및 통과소요시간, 경보개시점을 산출한 후, 이를 이용하여 건널목경보기와 건널목차단기를 작동시킴으로 인해, 건널목경보기와 건널목차단기의 정시간 동작이 가능하도록함과 동시에 열차 통과에 대한 정보를 통행자에게 표시하여 주고, 둘째, 건널목차단기가 동작을 할 경우에는 차단봉의 하강동작(하강속도)을 가변제어하여 신속한 차단동작이 이루어지도록 하고, 셋째, 상기 차단봉이 건널목 차단동작을 시작한 경우에는 그 작동상태(건널목 차단상태)를 지속적으로 검출하여 기관사에게 인지시킴은 물론 필요시 열차의 운행을 제어하고, 넷째, 상기 건널목차단기의 차단동작이 완료된 후에는 보판내에 장애물이 존재하는지의 여부를 검출하여 기관사에게 인지시킴은 물론 필요시 열차의 운행을 제어하고, 다섯째, 건널목차단기의 동작시 건널목에서 차량 고장등과 같이 위험한 상황이 발생하였을 경우에는 이를 기관사에게 인지시킴은 물론 필요시 열차의 운행을 제어하고, 여섯째, 건널목의 차단상황을 영상으로 저장하여 사고 발생시 그 원인분석이 가능할 수 있도록 하고, 일곱째, 열차가 정지되었을 경우에는 방호시스템을 통해 주위(예: 2Km)에 운행되는 열차에게 이를 나타내는 신호를 자동 발송하도록 한 "철도 건널목 보안장치"를 제공하는 데 있다.

도 1 은 종래 철도 건널목 보안장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,

도 2 는 본 발명 "철도 건널목 보안장치"의 구성을 나타낸 블록도,

도 3 은 본 발명 "철도 건널목 보안장치"의 설치상태를 나타낸 도면,

도 4 는 본 발명 "철도 건널목 보안장치"에 따른 건널목차단기의 가변속도 제어의 일례를 나타낸 도면,

도 5 는 본 발명 "철도 건널목 보안장치"에 따른 차륜검출장치의 일 구성예를 나타낸 회로도,

도 6 은 본 발명 "철도 건널목 보안장치"에 따른 차륜검출장치 안테나부의 설치상태의 일례를 나타낸 도면,

도 7 은 본 발명 "철도 건널목 보안장치"에 따른 차단봉위치검출수단의 일례를 나타낸 도면,

도 8 은 본 발명 "철도 건널목 보안장치"에 따른 차단봉위치검출수단의 다른예를 나타낸 도면,

도 9 는 본 발명 "철도 건널목 보안장치"에 따른 장애물검출/기록수단의 카메라와 적외선 조명의 설치상태의 일례를 나타낸 도면,

도 10 은 본 발명 "철도 건널목 보안장치"에 따른 열차정보표시수단의 설치 상태의 일례를 나타낸 도면,

도 11 은 본 발명 "철도 건널목 보안장치"에 따른 차단봉상태표시단과, 장애물상태표시수단과, 경보수단의 구성예를 나타낸 도면,

도 12 는 본 발명 "철도 건널목 보안장치" 중 건널목제어수단의 작동상태를 나타낸 제어 흐름도,

도 13 은 본 발명 "철도 건널목 보안장치" 중 건널목제어수단의 열차 속도, 방향, 길이, 건널목도착시간, 통과소요시간, 경보개시점 산출과정을 나타낸 제어 흐름도,

도 14 는 본 발명 "철도 건널목 보안장치" 중 열차제어수단의 작동상태를 나타낸 제어 흐름도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 건널목제어수단

110: 열차검지수단 111:제1차륜검출장치

111a: 안테나부 111b: 차륜검출부

111c: 홀드부 11ld: 레귤레이터부

112: 제2차륜검출장치 120: 차단봉위치검출수단

121: 지지물 122: 스위칭수단

123: 유리관 124: 스위치접점

125: 수은 130: 장애물검출/기록수단

131: 카메라부 131a: 적외선카메라

131b: 적외선조명 132: 데이터저장수단

140: 송신수단 141: 송신코드설정부

142: 인코딩부 143: 송신부

150: 마이컴 160: 비상스위치

170: 건널목경보장치 180: 건널목차단기

190: 열차정보표시수단 191: 문자표시장치

192: 음성안내장치 200: 열차제어수단

210: 수신수단 211: 수신부

212: 디코딩부 213: 수신코드설정부

220: 경보확인스위치 230: 속도검출수단

240: 마이컴 250: 차단봉상태표시수단

260: 장애물상태표시수단 270: 경보수단

271: 경광등 272: 부저

280: 속도제어수단 290: 데이터저장수단

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 "철도 건널목 보안장치"는, 2개 이상의 차륜검출장치를 통해 건널목에 진입하는 열차의 방향, 속도, 길이 및 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간 및 경보개시점을 산출하여 건널목경보장치와 건널목차단기를 작동시키고, 열차의 건널목 도착 시간 및 통과 예정시간을 통행자에게 알려주며, 차단봉의 도로차단상태와 보판내의 장애물 존재 여부 및 긴급상황 발생에 대한 신호를 건널목에 진입하는 열차의 기관사에게 전송하고, 열차의 건널목 통과시의 영상을 저장하는 건널목제어수단과;

상기 건널목제어수단에서 전송되는 차단봉의 도로 차단 상태와 보판내의 장애물 존재 여부를 나타내다가, 건널목차단기의 작동 불량을 나타내는 신호가 수신되거나, 또는 보판내에 장애물이 존재함을 나타내는 신호가 수신되거나, 또는 긴급상황의 발생을 나타내는 신호가 수신되었을 경우에는, 상기 각각의 상황에 대한 경보신호를 발생한 후, 기관사의 대응을 기다려 소정의 시간이 경과되도록 기관사의 대응 조치가 없을 경우에는 열차의 운행을 자동 제어하여 열차의 속도를 저감시키거나, 또는 열차의 운행을 정지시키는 열차제어수단을 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 상기 건널목제어수단은, 열차의 차륜을 검출함으로써 열차의 존재 유무를 판단하는 2개 이상의 차륜검출장치로 구성된 열차감지수단과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 차단봉의 도로 차단 상태를 검출하는 차단봉위치검출수단과; 카메라부와 데이터저장수단으로 이루어지고, 건널목의 일측에 설치되며, 소정의 제어신호에 의해 동작하여, 장애물이 존재하지 않는 영상과, 건널목차단기 작동 후의 영상으로부터 건널목 보판 내에 장애물이 존재하는 지의 여부를 판단하고, 열차가 건널목을 통과할때까지의 건널목 상황에 대한 영상을 상기 데이터저장수단에 기록하는 장애물검출/기록수단과; 입력되는 소정의 신호를 송신하는 송신수단과; 건널목 보판 일측에 설치되며, 통행자에 의해 조작되어, 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 출력하는 비상스위치와; 소정의 제어신호에 의해 동작하는 건널목경보 장치와; 소정의 제어신호에 의해 동작하는 건널목차단기와; 열차의 건널목 통과에 대한 정보를 나타내는 열차정보표시수단과; 상기 열차검지수단과, 차단봉위치검출 수단과, 비상스위치의 신호 출력단과, 장애물검출/기록수단의 신호 입/출력단과, 송신수단과, 건널목경보장치와, 건널목차단기와, 열차정보표시수단의 신호 입력단 사이에 접속되어, 상기 열차검지수단에서 입력되는 차륜검출신호를 분석하여 열차의 방향, 속도, 길이, 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간 및, 경보개시점을 산출하여, 상기 건널목경보장치와 건널목차단기를 정시간 제어하고, 열차의 도착시간과 통과소요시간을 열차정보표시수단을 통해 나타내며, 차단봉 위치에 대한 신호와, 장애물 존재 유무에 대한 신호와, 긴급상황 발생신호를 송신수단을 통해 전송하는 마이컴을 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

상기 차단봉위치검출수단은, 건널목차단기의 차단봉이 완전히 내려졌을 때 온, 또는 오프 되는 스위칭 수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

예를 들어, 도7에서 도시되는 바와 같이, 차단봉(3a)이 완전히 내려졌을 때 차단봉(3a)이 안착되도록 하는 지지물(121)을 지면에 설치한 후, 첫째, 상기 구조물(121)의 상부에 차단봉(3a)의 안착에 따라 동작되는 접촉스위치를 부착하여 구성하거나, 둘째, 상기 지지물(121)과 차단봉(3a)에 자석스위치의 각 단자를 설치하여 구성하거나, 셋째, 상기 지지물(121)과 차단봉(3a)에 수광부와 발광부를 갖는 광센서를 부착하여 구성함으로써, 상기 차단봉(3a)이 완전히 내려졌는지의 여부를 검출할 수 있도록 구성한다.

이러한 차단봉위치검출수단은, 건널목차단기의 도로 차단 동작이 실시된 후, 상기 지지물(121)에 설치된 스위칭수단(접촉스위치, 광센서, 자석스위치 등)(122)의 출력신호를 검출하여 차단봉(3a)의 도로 차단 동작이 완료되었는지의 여부를 검출하는 것으로, 소정의 시간(차단봉의 하강동작이 완료되는 시간)이 경과하도록 상기 스위칭수단(122)으로부터 차단봉(3a) 안착 신호가 검출되지 않으면, 이를 차단봉(3a)의 파괴, 또는 건널목차단기의 작동불량으로 인지하게 되는 것이다.

상기 차단봉위치검출수단은, 건널목차단기의 차단봉이 움직이는 각 순간의 위치를 검출하는 다접점 스위칭 수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

예를 들어, 도8에서 도시되는 바와 같이, 원통형의 유리관(123)내에 일정 간격을 두고 다수개의 스위치접점(124)을 설치한 후, 수은(125)을 밀봉입하여 차단봉의 끝에 설치하여 구성한다. 그러면, 차단봉(3a)의 하강동작에 따라 유리관(123)이 기울어져, 밀봉입된 수은(125)에 의해 스위칭접점(124)이 순차적으로 닫히는 것으로, 이로인해 차단봉(3a)의 도로차단 상태를 검출할 수 있게 되는 것이다. 즉, 상기 스위치접점(124)이 하나도 닫혀있지 않으면 차단봉(3a)이 수직인 상태(도로 개방상태)이고, 상기 스위치접점(124)이 모두 닫히면 차단봉(3a)이 수평인 상태(도로 차단상태)이다. 또한, 건널목차단기의 도로 차단 동작이 실시된 후, 소정의 시간(차단봉의 하강으로 인해 최초의 스위치접점이 닫히는 시간)이 경과하도록 상기 스위치접점(124)이 하나도 닫히지 않았을 경우에는 차단봉(3a)이 파괴되거나, 또는 건널목차단기(3)가 오동작상태(또는 작동불능상태)인 것이다.

상기 장애물검출/기록수단은, 보판내의 영상을 획득하는 카메라부와; 상기 카메라부에서 획득한 영상을 저장하는 데이터저장수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 카메라부는, 적외선 조명과 적외선 카메라를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 데이터저장수단에 영상을 저장할 경우에는, 획득한 영상을 A/D변환(아날로그/디지털변환)하여 디지털 신호로 저장함을 특징으로 한다.

상기 데이터저장수단은, 컴퓨터의 하드디스크(HARD DISK)로 구성됨이 바람직하다.

이러한 장애물검출/기록수단은, 열차의 건널목 통과가 정상적으로 이루어졌을 경우에는 그 데이터를 지속적으로 갱신하여 저장함으로써, 추가적인 기록매체의 공급없이도 반 영구적으로 사용할 수 있다.

상기 송신수단은, 입력되는 신호를 인코딩하는 인코딩부와; 상기 인코딩부에 접속되어, 상기 인코딩부에서 입력되는 신호를 인코딩할 시 특정의 인식코드를 부여하는 송신코드설정부와; 상기 인코딩부에서 입력되는 신호를 전송하는 송신부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

즉, 입력된 신호를 인코딩할 시 특정의 인식코드를 부여함으로 인해, 상기 인식코드와 동일한 인식코드를 갖는 수신기에서만 신호를 수신할 수 있도록 구성하는 것으로, 입력된 신호는 무선 전송함이 바람직하다.

상기 건널목차단기는, 차단봉의 도로 차단 동작으로 인한 안전사고가 일어나지 않는 범위내에서는 도로 차단동작이 신속히 이루어지도록 그 하강속도를 가변제어함을 특징으로 한다.

상기 건널목차단기는, 도로의 중앙선을 기준으로 도로 양편에서 도로를 차단하도록 도로 양측에 각각 설치함을 특징으로 한다.

상기 도로 양측에 각각 설치된 건널목차단기는, 상기 비상스위치를 통해 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호가 입력되었을 시, 통행자(사람, 차량)의 진행 방향 전방에 위치한 건널목차단기의 도로차단동작을 해소시키도록 동작함을 특징으로 한다.

이는, 보판내에 차량이 존재하는 상태에서 도로가 차단되었을 시 상기 차량이 진행하는 방향 전방에 위치한 차단봉을 상승시킴으로써 보판내에 갇힌 차량이 빠져나가도록 하기 위한 것이다.

상기 열차정보표시수단은, 열차의 건널목 도착시간과 통과소요시간 등과 같은 정보를 문자로 나타내는 문자표시장치와; 열차 통과에 대한 정보를 음성으로 나타내는 음성안내장치로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 문자표시장치는 공지의 전광판, 또는 액정표시장치로 구성됨이 바람직하며, 음성안내장치는 공지의 음성합성장치로 구성됨이 바람직하다.

상기 비상스위치는, 건널목 보판 양측에 각각 설치되어 비상상황의 발생과 해제를 나타내는 온/오프 스위치로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 열차제어수단은, 건널목제어수단에서 전송되는 신호를 수신하는 수신수단과; 열차의 속도를 검출하는 속도검출수단과; 차단봉의 도로차단상태를 나타내는 차단봉상태표시수단과; 보판내에 장애물이 존재하는 지의 여부를 나타내는 장애물상태표시수단과; 차단봉의 도로차단 동작이 소정의 시간이 경과하도록 완료되지 않았다는 신호가 입력되거나, 또는 보판내에 장애물이 존재함을 나타내는 신호가 입력되거나, 또는 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호가 입력되었을 시, 이를 나타내는 소정의 경보신호를 발생하는 경보수단과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 열차의 속도를 저감시키거나, 또는 열차의 운행을 정지시키는 속도제어 수단과; 열차의 건널목 설치 구간 운행에 필요한 데이터를 저장하는 데이터저장수단과; 기관사의 의해 조작되어, 경보신호의 발생을 기관사가 인지하였음을 나타내는 경보확인스위치와; 상기 데이터저장수단의 신호 입/출력단과, 상기 수신수단과, 속도검출수단과, 경보확인스위치의 신호출력단과, 상기 차단봉상태표시수단과, 장애물상태표시수단과, 경보수단과, 속도제어수단의 신호 입력단 사이에 접속되어, 상기 수신수단에서 입력되는 차단봉의 도로차단 상태에 대한 신호와, 장애물 존재유무에 대한 신호를 검출하여 차단봉상태표시수단과 장애물상태표시수단에 각각 출력시키다가, 차단봉의 도로차단 동작이 시작된 후 소정의 시간(차단봉이 도로차단동작을 완료하는 시간)이 경과되도록 차단봉의 도로차단동작이 완료음을 나타내는 신호가 입력되지 않거나, 또는 보판내에 장애물이 존재함을 나타내는 신호가 검출되거나, 또는 긴급상황을 나타내는 신호가 검출되었을 경우에는 경보신호를 발생한라는 제어신호를 상기 경보수단에 입력한 후, 상기 경보수단이 동작된 후 소정의 시간(건널목차단기의 작동 불량을 나타내는 경보신호를 듣고 기관사가 대응 조치를 취하는데 소요되는 시간 : 이하 대응시간이라 한다.)이 경과하도록 상기 경보확인 스위치를 통해 기관사의 경보 인지를 나타내는 신호가 입력되지 않았을 경우에는 상기 속도검출수단을 통해 현재 열차의 속도를 검출하여, 그 속도에 대한 제동안전거리가 확보되도록 열차의 운행속도를 저감시키거나, 또는 열차의 운행을 정지시키라는 제어신호를 상기 속도제어수단에 입력하는 마이컴을 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

상기에 있어서 열차의 운행을 정지시켰을 경우에는 열차의 방호시스템을 자동 작동시켜 주위의 열차에게 경보신호를 발생함을 특징으로 한다.

또한, 상기 수신수단은, 건널목제어수단에서 전송된 신호를 수신하여 출력하는 수신부와; 상기 수신부에서 입력된 신호를 디코딩하는 디코딩부와; 상기 디코딩부의 신호 입력단에 접속되어, 상기 디코딩부에서 입력되는 신호를 디코딩할 시 특정의 인식코드를 부여하는 수신코드설정부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이는, 송신코드설정부를 갖는 송신수단에서 전송된 신호를 수신할 경우, 수신코드설정부에서 설정된 신호와 동일한 송신코드를 갖는 신호를 수신하기 위한 것으로, 이로인해, 자국으로 송출된 신호가 아닌 신호를 수신함으로 인해 발생하는 오류를 제거할 수 있게 되는 것이다.

상기 속도검출수단은, 열차의 차륜측에 설치된 속도검출기로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 속도제어수단은, 열차의 비상제동기로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 속도제어수단은, ATS(AUTOMATIC TRAIN STOPPER : 열차 자동 정지 장치 : 이하 ATS라 한다.)로 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 속도제어수단은, ATS에 비상제동신호를 발생하라는 제어신호를 입력하면, 상기 ATS에서 비상제동신호를 발생하여 열차의 비상제동기를 작동시킴으로써 제동을 실시하는 것이다.

상기 데이터저장수단은, 마이컴의 내부메모리, 또는 마이컴의 제어를 받는 외부메모리로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 데이터저장수단의 외부메모리는 마그네틱 디스크(MGNETIC DISK), 또는 광자기 디스크(MAGNETO OPTICAL DISK) 등으로 구성함이 바람직하다.

상기 데이터저장수단에 저장되는 열차의 건널목 설치 구간 운행에 필요한 데이터는, 건널목차단기의 작동 불량을 나타내는 경보신호를 듣고 기관사가 대응 조치를 취하는데 소요되는 시간인 대응시간에 대한 데이터, 또는 돌발적인 건널목 사고에 대비하여 열차를 안전하게 제동시킬 수 있는 안전운행속도에 대한 데이터, 또는 건널목차단기의 차단봉이 하강 동작을 시작하여 완료하는데 소요되는 평균 동작시간에 소정의 오차 범위를 설정하여 정한 시간인 차단동작완료시간에 대한 데이터, 또는 작동 불량을 나타내는 건널목차단기에 대한 데이터 중 일부, 또는 전부를 필요에 따라 취사선택하여 구성함을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 "철도 건널목 보안장치"는, 열차검지수단을 통해 건널목에 진입하는 열차의 방향, 속도, 길이, 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간, 경보개시점을 산출하여, 건널목차단기와 건널목경보장치를 정시간 제어하다가, 차단봉의 도로차단 상태가 불량하거나, 보판내에 장애물이 존재하거나, 또는 긴급상황을 나타내는 신호가 입력될 경우에는 이를 기관사에게 인지시킴은 물론 필요시 열차의 운행을 자동 정지시킴으로써, 건널목 사고를 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 건널목차단기의 도로차단동작을 가변속도로 제어함으로써 도로차단동작을 신속히 수행할 수 있고, 열차의 건널목 통과에 대한 영상을 저장함으로써 사고 발생시 그 원인 분석 및 책임 규명이 용이하게 되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 "철도 건널목 보안장치"의 기술적 사상에 따른 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

<실시예>

본 실시예에서는, 차륜검출장치 2개를 사용하여 열차의 방향, 속도, 길이, 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간 및 경보개시점을 검출하는 것으로 하며, 차단봉의 위치는 지속적으로 검출하는 것으로 한다.

또한, 본 실시예에서는, 적외선 조명과 적외선 카메라를 사용하여 건널목의 열차 통과 상황에 대한 영상을 획득하도록 하며, 상기 획득된 영상은 하드디스크에 2회분씩 자동 갱신하여 저장하도록 한다.

또한, 문자표시장치는 전광판을 사용하며, 비상스위치는 건널목의 중간지점 양측에 각각 설치하여 각각의 방향으로 통행하던 통행자가 용이하게 사용할 수 있도록 구성한다.

또한, 본 실시예에서는, 열차의 차륜측에 설치된 속도검출기를 속도검출수단으로 하며, 속도제어수단으로 ATS를 사용한다.

또한, 본 실시예에 있어서는 경광등과 부저를 사용하여 경보수단을 구성한다.

먼저, 도2와 도3에서 도시되는 바와 같이, 건널목차단기 4개(181 ∼ 184)를 철로를 사이에 두고 도로 양측에 설치하여, 그 각가의 차단봉(181a ∼ 184a) 끝에 제1차단봉위치검출수단 내지 제4차단봉위치검출수단(121 ∼ 124)를 설치한다.

여기서, 상기 건널목차단기(181 ∼ 184)는, 차단봉을 동작시키는 모터(미도시)의 동작속도를 가변 제어하여, 차단봉의 하강동작으로 인한 안전사고가 발생되지 않는 범위내에서는 빠른 하강동작이 이루어지도록 제어한다. 도4는 차단봉의 하강속도 곡선을 나타낸 일례이다.

또한, 상기 차단봉위치검출수단(121 ∼ 124)은, 도8에서 도시되는 바와 같이, 원통형의 유리관(123)내에 일정 간격을 두고 다수개의 스위치접점(124)을 설치한후, 수은(125)을 밀봉입하여 구성한다. 그러면, 차단봉(3a)의 하강동작에 따라 유리관(123)이 기울어져, 밀봉입된 수은(125)에 의해 스위칭접점(124)이 순차적으로 닫히는 것으로, 상기 스위칭접점(124)의 스위칭상태를 마이컴(150)에서 검출하여 차단봉(3a)의 도로차단상태를 검출하도록 한다.

한편, 건널목 전방에 제1차륜검출장치(111)와 제2차륜검출장치(112)를 일정한 거리(L1)를 두고 설치하고, 문자표시장치(191)인 전광판과 음성안내장치(192)를 통행자의 진행방향 우측에 설치한다. 본 실시예에서는 건널목경보장치(170)의 지주를 사용하여 설치한다.

여기서, 상기 차륜검출장치(111, 112)는, LC발진회로에 금속물체가 근접하게 되면 인덕턴스의 변화로 발진주파수의 이득이 작아지는 효과를 이용하여 차륜을 검지하는 공지의 차륜검출장치로, 도5와 도6에서 도시되는 바와 같이, LC발진회로로 이루어져 철로에 설치되는 안테나부(111a)와; 상기 안테나부에 열차의 차륜이 접근하였을 시 변화되는 인덕턴스의 변화로 인한 이득 변화를 감지하는 차륜검출부(111b)와; 홀드(HOLD)부(111c) 멎 레귤레이터(REGULATOR)부(111d)로 구성된다.

이러한 차륜검출장치(111, 112)는, 상기 차륜검출부(111b)로부터 전원을 공급받아 LC발진을 행하다가 열차의 차륜(금속물체)이 접근하면 인덕턴스의 변화로 인한 이득이 변화되는 것으로, 상기 이득변화를 차륜검출부(111b)에서 검출하여 이를 나타내는 신호를 출력하는 동작을 수행한다. 상기 홀드부(111c)는 차륜검출부(111b)에서 출력되는 신호를 소정의 시간(약 3초)동안 유지시킴으로써 계전기를 제어하는 신호로 사용하기 위한 것이다. 도6은 상기 차륜검출장치 안테나부(111a)의 부착상태를 나타낸 것이다.

또한, 건널목의 중앙 양측에 비상스위치(161, 162)를 각각 설치하고, 건널목 중앙 일측 상공에 적외선카메라(131a)와 적외선조명(132b)을 설치한 후, 열차검지수단(110)의 신호출력단과, 차단봉위치검출수단(120)과, 비상스위치(160)의 신호출력단을 마이컴(150)의 신호 입력단에 접속하고, 상기 마이컴(150)의 신호출력단에 건널목경보장치(170)와, 건널목차단기(180)와, 열차정보표시수단(192)과, 송신수단(140)의 신호입력단을 접속하며, 장애물검출/기록수단(130)의 신호 입/출력단을 마이컴(150)의 신호 입/출력단에 접속하여, 본 실시예에 의한 건널목제어수단(100)을 구성한다. 도9는 상기 적외선카메라(131a)와 전외선조명(131b)의 설치상태의 일례를 나타낸 것이다.

또한, 수신수단(210)과, 경보확인스위치(220)와, 속도검출수단(230)의 신호출력단을 마이컴(240)의 신호 입력단에 접속하고, 상기 마이컴(240)의 신호출력단에 차단봉상태표시수단(250)과, 장애물상태표시수단(260)과, 경보수단(270)의 신호입력단을 접속하고, 데이터저장수단(290)을 접속하여 본 실시예에 의한 열차제어수단(200)을 구성한다.

이때, 상기 데이터저장수단(290)에 저장되는 열차의 건널목 설치 구간 운행에 필요한 데이터는, 건널목차단기의 작동 불량을 나타내는 경보신호를 듣고 기관사가 대응 조치를 취하는데 소요되는 시간인 대응시간에 대한 데이터와, 돌발적인 건널목 사고에 대비하여 열차를 안전하게 제동시킬 수 있는 안전운행속도에 대한 데이터와, 건널목차단기의 차단봉이 하강 동작을 시작하여 완료하는데 소요되는 평균 동작 시간에 소정의 오차 범위를 설정하여 정한 시간인 차단동작완료시간에 대한 데이터로 구성되며, 작동 불량을 나타내는 건널목차단기에 대한 데이터가 새로이 자동저장된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 건널목제어수단의 동작을 도3, 도12, 및 도13을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

열차가 건널목으로부터 "L1 + L2" 지점을 지나 L2 지점에 도달하게 되면, 상기 제1차륜검출장치(111)와 제2차륜검출장치(112)가 열차의 차륜을 검출하여 열차의 진행방향, 속도, 길이, 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간등을 산출하게 된다(S1단계).

상기 열차의 진행방향, 속도, 길이, 도착시간, 통과소요시간을 산출하는 과정은 도13에서 도시되는 바와 같다.

즉, 열차의 첫 번째 차륜이 상기 제1차륜검출장치(111)를 통과하게 되면, 마이컴(150)은 타이머(미도시)를 동작시켜 제2차륜검출장치(112)에서 열차의 첫 번째 차륜이 검출될때까지의 시간 T1을 산출한다.

이때, 상기 제1차륜검출장치(111)에서 첫 번째 차륜이 검출된 시간과 마지막번째 차륜이 검출될때까지의 소요시간 T2를 함께 산출한다. 마지막번째 차륜인지의 여부는, 첫 번째 차륜이 검출된 후 소정 시간안에 검출되는 차륜이 일정시간이상 검출되지 않을 때 상기 마지막에 검출된 차륜을 마지막 차륜으로 판단한다.

또한, 상기 T1과 T2를 검출한 후에는, 제2차륜검출장치(112)가 설치된 위치L2와, 제1차륜검출장치(111)와 제2차륜검출장치(112) 사이의 거리 L1으로부터 열차의 속도, 길이, 도착시간, 통과소요시간, 경보개시점을 다음과 같이 산출한다.

열차속도 V = T1/L1

열차길이 TL = T2 × V

건널목 도착시간 T3 = L2/V

열차통과소요시간 T4 = T2

경보개시점 P = V ×(T5 + T6)

여기서, 상기 T5는 건널목을 횡단하는 데 소요되는 시간을 나타내며, T6는 여유시간을 나타낸 것이다.

상기 건널목횡단시간 T5는 다음과 같이 산출한다.

T5 = [2L₁+ L₂(n-1) + L₃]/P_V+ P_T[sec]

L₁: 바깥쪽 레일의 중심으로 통행인의 정지 위치까지의 거리[m]

L₂: 복선 이상인 때의 선로간격[m]

L₃: 자동차의 길이[m]

n : 선로의 수

P_T: 안전 확인에 요하는 시간[sec]

P_V: 건널목 횡단 속도 [m/sec]

한편, 열차의 진행방향, 속도, 길이, 건널목 도착시간, 통과소요시간을 산출한 후에는, 열차의 건널목 도착시간과, 통과소요시간 및 열차의 도착을 나타내는 문구를 문자표시장치(191)인 전광판을 통해 출력시키게 된다(S2단계).

여기서, 열차의 진행방향을 산출하는 이유는, 열차가 건널목 구간에서 역행할 경우나, 또는 단선구간인 경우 등과 같이 건널목 보안장치를 동작시킬 필요가 없는 경우를 검출하기 위한 것이다. 본 실시예에서는 열차가 역행하는 경우는 고려하지 않기로 한다. 이는, 열차가 역행하는 것으로 판단될 경우에는 건널목 보안장치의 제동작을 수행시키지 않으면 되는 것으로, 별도의 부가설명이 필요없기 때문이다.

상기 S2단계를 수행한 후 마이컴(150)은, 기산출된 열차의 속도와 경과시간으로부터 열차가 경보개시점에 도착하였는지의 여부를 판단하여(S3단계), 경보개시점에 도착한 것으로 판단될 경우에는 건널목경보장치(170)와, 건널목차단기(180)와, 차단봉위치검출수단(120)을 동작시킴과 동시에, 상기 음성안내장치(192)를 통해 열차의 진입을 나타내는 음성안내를 행하게 된다(S4단계).

상기 S4단계를 수행한 후에는, 통행자에 의해 비상스위치(160)가 작동되었는지의 여부를 지속적으로 검출하여, 비상스위치가 작동된 것으로 판단될 경우에는 이를 나타내는 신호를 송신수단(140)을 통해 열차제어수단(200)으로 전송함과 동시에, 통행자의 진행방향 전방에 존재하는 건널목차단기의 도로차단동작을 해제한다 (S5단계).

또한, 상기 S4단계를 수행한 후에는, 상기 차단봉위치검출수단(120)에서 입력되는 차단봉의 도로차단상태를 송신수단(140)을 통해 열차제어수단(200)으로 전송한 후(S6단계), 차단봉의 도로차단동작이 완료되었는지의 여부를 지속적으로 검출하여(S7단계), 도로차단동작이 완료되었을 경우에는 이를 나타내는 신호를 송신수단(140)을 통해 열차제어수단(200)으로 전송하고(S9단계), 차단동작완료시간이 경과하도록 도로차단동작이 완료되지 않았을 경우에는 도로차단동작이 불량함을 나타내는 신호를 상기 열차제어수단(200)으로 전송한다(S8단계).

한편, 상기 S8단계, 또는 S9단계를 수행한 후에는, 상기 장애물검출/기록수단(130)을 동작시켜 보판내에 장애물이 존재하는 지의 여부를 열차의 건널목 통과가 완료될때까지 지속적으로 검출하여, 이의 결과를 상기 열차제어수단(200)으로 전송하게 된다(S10단계).

상기 장애물 존재 여부는 건널목에 장애물이 존재하지 않을 때의 영상과, 차단봉의 도로차단 후의 영상을 차분한 차분영상을 분석하여 판단하는 것으로, 이는 공지된 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

이때, 차분영상에 존재하는 잔여 영상(즉, 보판위에 새로이 생긴 영상)의 크기를 산출하여, 그 크기가 소정의 값 이하일 경우에는 장애물로 판단하지 않는다.

이는, 낙엽, 휴지 등과 같은 것을 장애물로 판단하게 되는 오류를 방지하기 위한 것이다.

한편, 열차의 건널목 통과가 완료된 경우에는 열차의 건널목 통과소요시간 동안 획득한 영상을 데이터저장수단(132)에 저장한 후, 건널목 보안장치를 원 상태로 복귀시키게 된다(S11단계). 상기 영상을 저장할 경우에는, 2회분을 갱신해가며 저장하도록 함으로써, 데이터저장수단인 하드디스크의 용량을 줄이고, 또한 별도의 추가 없이 영구적으로 사용할 수 있게 된다.

이하, 열차제어수단의 동작을 도14를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 마이컴(240)은, 수신수단(210)을 통해 차단봉의 도로차단상태를 나타내는 신호가 수신되는 지의 여부를 지속적으로 검출하여 차단봉의 도로차단상태를 나타내는 신호가 수신되었을 경우에는 차단봉상태표시수단(250)에 이를 나타내게 된다(R1단계).

이후, 차단봉의 도로차단 완료를 나타내는 신호, 또는 도로차단 불량을 나타내는 신호가 수신되는 지의 여부를 판단하게 된다(R2단계).

이때, 차단봉의 도로차단 불량을 나타내는 신호가 수신될 경우에는 경광등(271)과 부저(272)를 작동시켜 기관사의 주의를 환기 시키다가, 기관사가 경보신호를 듣고 대처하는 시간인 대응시간이 경과되도록 경보확인스위치(220)가 작동되지 않으면, 속도검출수단(230)을 통해 열차의 현재속도를 검출하여 열차가 제동안전거리를 확보하는 안전운행속도 이하가 되도록 속도제어수단(280)을 통해 열차의 속도를 제어한 후, 불량 동작하는 건널목차단기 목록에 현재 위치의 건널목차단기를 추가 등록하여 저장한다(R3단계). 본 실시예에 있어서 상기 속도제어수단(280)은, ATS를 사용함으로, 실질적으로는 ATS의 비상제동기를 통해 열차의 속도를 제어하게 된다.

한편, 상기 R2단계를 수행한 결과 차단봉의 도로차단 완료를 나타내는 신호가 수신되었을 경우에는, 장애물의 존재 여부를 나타내는 신호가 수신되기를 기다려 이를 장애물상태표시수단(260)에 나타내게 된다(R4단계).

도12는 상기 차단봉위치표시수단(250)과, 장애물상태표시수단(260)과, 경보수단(270)의 일 구성예를 나타낸 것으로, 미설명 부호 (251)은 차단봉의 도로차단 상태를 나타내고, (252)는 도로차단 완료를 나타내고, (253)은 도로차단 불량을 각각 나타내는 램프이며, (261)은 장애물이 존재하지 않음을 나타내고, (262)는 장애물이 존재함을 각각 나타내는 램프이다.

이때, 장애물이 존재함을 나타내는 신호가 수신되거나, 또는 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호가 수신되었을 경우에는, 경광등(271)과 부저(272)를 작동시켜 기관사의 주의를 환기 시키다가, 대응시간이 경과되도록 경보확인스위치(220)가 작동되지 않으면, 속도검출수단(230)을 통해 열차의 운행을 정지시키게 되는 것으로(R5단계), 이로인해 건널목 사고를 방지할 수 있게 되는 것이다.

즉, 열차가 건널목에 진입할 경우, 첫째, 열차의 진입 상황을 통행자에게 시각표시장치와 청각표시장치로 안내하고, 둘째, 도로차단상태와, 장애물 존재 여부 및, 보판내에서의 차량고장과 같은 긴급상황을 기관사에게 인지시킴은 물론 필요시 열차의 운행을 자동제어함으로써, 건널목사고를 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기의 과정에서 열차의 운행을 정지시켰을 경우에는 마이컴(240)이 열차의 방호시스템(미도시)을 자동작동시켜 주위의 열차에 경보신호를 발생하는 것으로, 이로인해 타 열차의 기관사에게 당행 건널목의 상황을 인지시킬 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기의 실시예에 있어서는, 차륜검출장치 2개를 사용하였으나, 2개 이상의 차륜검출장치를 사용하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 건널목 보안장치의 동작과 종료를 열차의 속도, 길이, 건널목 도착시간, 건널목 통과시간으로부터 산출하여 제어하였으나, 별도의 차륜검출장치를 건널목을 지난 지점에 설치하여 경보개시점으로 사용하여 보안장치의 종료를 제어할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 적외선 조명 및 적외선 카메라를 하나씩 사용하여 본 실시예를 구성하였으나, 하나 이상의 적외선 조명과 적외선 카메라를 사용하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 문자표시장치로 전광판을 사용하고, 그 표시내용을 문자로 한정하여 설명하였으나, 전광판 외의 기타 화면표시장치(예: 액정 표시장치 등)를 사용할 수 있음은 물론, 표시되는 내용도 문자에 한정되지 않음을 (예:그래픽) 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 속도제어수단으로 ATS를 사용하였으나, 기타 열차자동제어장치(ATC, ATO 등)를 사용할 수 있음은 물론, 직접 비상제동기의 동작을 제어하여 그 기능을 수행할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 차단봉의 하강동작을, 처음에는 빠르게, 나중에는 느리게 동작시켰으나, 차단봉의 하강 동작을 제어하는 가변속도 제어방법은 이에 국한되지 않음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는, 카메라부를 통해 획득한 영상을 데이터저장수단에 그냥 저장하는 것으로 설명하였으나, 실지에 있어서는 MPEG 장치등을 통해 압축하여 저장할 수 있음을 밝혀둔다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 "철도 건널목 보안장치"는, 특히, 열차 검지수단을 통해 건널목에 진입하는 열차의 방향, 속도, 길이, 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간, 경보개시 점을 산출하여, 건널목차단기와 건널목경보장치를 정시간 제어하다가, 차단봉의 도로차단 상태가 불량하거나, 보판내에 장애물이 존재하거나, 또는 긴급상황을 나타내는 신호가 입력될 경우에는 이를 기관사에게 인지시킴은 물론 필요시 열차의 운행을 자동 정지시킴으로써, 건널목 사고를 방지할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다. 또한, 건널목차단기의 도로차단동작을 가변속도로 제어함으로써 도로차단동작을 신속히 수행할 수 있고, 열차의 건널목 통과에 대한 영상을 저장함으로써 사고 발생시 그 원인 분석 및 책임 규명이 용이하게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims

2개 이상의 차륜검출장치를 통해 건널목에 진입하는 열차의 방향, 속도, 길이 및 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간 및 경보개시점을 산출하여 건널목경보장치와 건널목차단기를 작동시키고, 열차의 건널목 도착 시간 및 통과 예정시간을 통행자에게 알려주며, 차단봉의 도로차단상태와 보판내의 장애물 존재 여부 및 긴급상황 발생에 대한 신호를 건널목에 진입하는 열차의 기관사에게 전송하고, 열차의 건널목 통과시의 영상을 저장하는 건널목제어수단과;

상기 전널목제어수단에서 전송되는 차단봉의 도로 차단 상태와 보판내의 장애물 존재 여부를 나타내다가, 건널목차단기의 작동 불량을 나타내는 신호가 수신되거나, 또는 보판내에 장애물이 존재함을 나타내는 신호가 수신되거나, 또는 긴급상황의 발생을 나타내는 신호가 수신되었을 경우에는, 상기 각각의 상황에 대한 경보신호를 발생한 후, 기관사의 대응을 기다려 소정의 시간이 경과되도록 기관사의 대응 조치가 없을 경우에는 열차의 운행을 자동 제어하여 열차의 속도를 저감시키거나, 또는 열차의 운행을 정지시키는 열차제어수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 1 항에 있어서, 상기 건널목제어수단은, 열차의 차륜을 검출함으로써 열차의 존재 유무를 판단하는 2개 이상의 차륜검출장치로 구성된 열차감지수단과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 차단봉의 도로 차단 상태를 검출하는 차단봉위치검출수단과; 카메라부와 데이터저장수단으로 이루어지고, 건널목의 일측에 설치되며, 소정의 제어신호에 의해 동작하여, 장애물이 존재하지 않는 영상과, 건널목차단기 작동 후의 영상으로부터 건널목 보판 내에 장애물이 존재하는 지의 여부를 판단하고, 열차가 건널목을 통과할때까지의 건널목 상황에 대한 영상을 상기 데이터저장 수단에 기록하는 장애물검출/기록수단과; 입력되는 소정의 신호를 송신하는 송신수단과; 건널목 보판 일측에 설치되며, 통행자에 의해 조작되어, 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 출력하는 비상스위치와; 소정의 제어신호에 의해 동작하는 건널목경보장치와; 소정의 제어신호에 의해 동작하는 건널목차단기와; 열차의 건널목 통과에 대한 정보를 나타내는 열차정보표시수단과; 상기 열차검지수단과, 차단봉위치검출수단과, 비상스위치의 신호 출력단과, 장애물검출/기록수단의 신호 입/출력단과, 송신수단과, 건널목경보장치와, 건널목차단기와, 열차정보표시수단의 신호 입력단 사이에 접속되어, 상기 열차검지수단에서 입력되는 차륜검출신호를 분석하여 열차의 방향, 속도, 길이, 건널목 도착시간, 건널목 통과소요시간 및, 경보개시점을 산출하여, 상기 건널목경보장치와 건널목차단기를 정시간 제어하고, 열차의 도착시간과 통과소요시간을 열차정보표시수단을 통해 나타내며, 차단봉 위치에 대한 신호와, 장애물 존재 유무에 대한 신호와, 긴급상황 발생신호를 송신수단을 통해 전송하는 마이컴을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 2 항에 있어서, 상기 차단봉위치검출수단은, 건널목차단기의 차단봉이 완전히 내려졌을 때 온, 또는 오프 되는 스위칭 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 2 항에 있어서, 상기 차단봉위치검출수단은, 건널목차단기의 차단봉이 움직이는 각 순간의 위치를 검출하는 다접점 스위칭 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 4 항에 있어서, 상기 다접점 스위칭 수단은, 원통형의 유리관내에 일정간격을 두고 다수개의 스위치접점을 설치한 후, 수은을 밀봉입하여 구성함을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 2 항에 있어서, 상기 장애물검출/기록수단은, 보판내의 영상을 획득하는 카메라부와; 상기 카메라부에서 획득한 영상을 저장하는 데이터저장수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 6 항에 있어서, 상기 카메라부는, 적외선 조명과 적외선 카메라를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 6 항에 있어서, 상기 데이터저장수단에 영상을 저장할 경우에는, 획득한 영상을 A/D변환하여 디지털 신호로 저장함을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 2 항에 있어서, 상기 송신수단은, 입력되는 신호를 인코딩하는 인코딩부와; 상기 인코딩부에 접속되어, 상기 인코딩부에서 입력되는 신호를 인코딩할 시 특정의 인식코드를 부여하는 송신코드설정부와; 상기 인코딩부에서 입력되는 신호를 전송하는 송신부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 2 항에 있어서, 상기 건널목차단기는, 차단봉의 도로 차단 동작으로 인한 안전사고가 일어나지 않는 범위내에서는 도로 차단동작이 신속히 이루어지도록 그하강속도를 가변제어함을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 2 항에 있어서, 상기 건널목차단기는, 도로의 중앙선을 기준으로 도로 양편에서 도로를 차단하도록 도로 양측에 각각 설치함을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 11 항에 있어서, 상기 도로 양측에 각각 설치된 건널목차단기는, 상기 비상스위치를 통해 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호가 입력되었을 시, 통행자의 진행 방향 전방에 위치한 건널목차단기의 도로차단동작을 해소시키도록 동작함을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 2 항에 있어서, 상기 열차정보표시수단은, 열차의 건널목 도착시간과 통과소요시간 등과 같은 정보를 문자로 나타내는 문자표시장치와; 열차 통과에 대한 정보를 음성으로 나타내는 음성안내장치로 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 1 항에 있어서, 상기 열차제어수단은, 건널목제어수단에서 전송되는 신호를 수신하는 수신수단과; 열차의 속도를 검출하는 속도검출수단과; 차단봉의 도로 차단상태를 나타내는 차단봉상태표시수단과; 보판내에 장애물이 존재하는 지의 여부를 나타내는 장애물상태표시수단과; 차단봉의 도로차단 동작이 소정의 시간이 경과하도록 완료되지 않았다는 신호가 입력되거나, 또는 보판내에 장애물이 존재함을 나타내는 신호가 입력되거나, 또는 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호가 입력되었을 시, 이를 나타내는 소정의 경보신호를 발생하는 경보수단과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 열차의 속도를 저감시키거나, 또는 열차의 운행을 정지시키는 속도제어수단과; 열차의 건널목 설치 구간 운행에 필요한 데이터를 저장하는 데이터저장수단과; 기관사의 의해 조작되어, 경보신호의 발생을 기관사가 인지하였음을 나타내는 경보확인스위치와; 상기 데이터저장수단의 신호 입/출력단과, 상기 수신수단과, 속도검출수단과, 경보확인스위치의 신호출력단과, 상기 차단봉상태표시수단과, 장애물상태표시수단과, 경보수단과, 속도제어수단의 신호 입력단 사이에 접속되어, 상기 수신수단에서 입력되는 차단봉의 도로차단 상태에 대한 신호와, 장애물 존재 유무에 대한 신호를 검출하여 차단봉상태표시수단과 장애물상태표시수단에 각각 출력시키다가, 차단봉의 도로차단 동작이 시작된 후 소정의 시간이 경과되도록 차단봉의 도로차단동작이 완료음을 나타내는 신호가 입력되지 않거나, 또는 보판내에 장애물이 존재함을 나타내는 신호가 검출되거나, 또는 긴급상황을 나타내는 신호가 검출되었을 경우에는 경보신호를 발생한라는 제어신호를 상기 경보수단에 입력한 후, 상기 경보수단이 동작된 후 소정의 시간이 경과하도록 상기 경보확인스위치를 통해 기관사의 경보 인지를 나타내는 신호가 입력되지 않았을 경우에는 상기 속도검출수단을 통해 현재 열차의 속도를 검출하여, 그 속도에 대한 제동안전거리가 확보되도록 열차의 운행속도를 저감시키거나, 또는 열차의 운행을 정지시키라는 제어신호를 상기 속도제어수단에 입력하는 마이컴을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 14 항에 있어서, 속도제어수단을 통해 열차의 운행을 정지시켰을 경우에 열차의 방호시스템을 자동 작동시켜 주위의 열차에게 경보신호를 발생함을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 14 항에 있어서, 상기 수신수단은, 건널목제어수단에서 전송된 신호를 수신하여 출력하는 수신부와; 상기 수신부에서 입력된 신호를 디코딩하는 디코딩부와; 상기 디코딩부의 신호 입력단에 접속되어, 상기 디코딩부에서 입력되는 신호를 디코딩할 시 특정의 인식코드를 부여하는 수신코드설정부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 14 항에 있어서, 상기 속도검출수단은, 열차의 차륜측에 설치된 속도검출기로 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 14 항에 있어서, 상기 속도제어수단은, 열차의 비상제동기로 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 14 항에 있어서, 상기 데이터저장수단은, 마이컴의 내부메모리, 또는 마이컴의 제어를 받는 외부메모리로 구성됨을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.
제 14 항에 있어서, 상기 데이터저장수단에 저장되는 열차의 건널목 설치 구간 운행에 필요한 데이터는, 건널목차단기의 작동 불량을 나타내는 경보신호를 듣고 기관사가 대응 조치를 취하는데 소요되는 시간인 대응시간에 대한 데이터, 또는 돌발적인 건널목 사고에 대비하여 열차를 안전하게 제동시킬 수 있는 안전운행속도에 대한 데이터, 또는 건널목차단기의 차단봉이 하강 동작을 시작하여 완료하는데 소요되는 평균 동작 시간에 소정의 오차 범위를 설정하여 정한 시간인 차단동작완료시간에 대한 데이터, 또는 작동 불량을 나타내는 건널목차단기에 대한 데이터 중 일부, 또는 전부를 필요에 따라 취사선택하여 구성함을 특징으로 하는 철도 건널목 보안장치.