KR20010047764A - 열차자동정지장치 및 그 제어방법 - Google Patents

열차자동정지장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 제어하는 열차자동정지장치 및 운전제어방법에 관한 것으로, 특히, 지상자의 설치 위치에 대한 정보 및 선행하는 열차의 선로 점유 상태에 대한 정보로부터 후행하는 열차와 선행하는 열차 사이의 거리를 검출하고, 후행하는 열차의 실제 속도 및 구간제한속도를 검출하여, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 상기 선행하는 열차와의 거리를 고려한 제동안전거리 이내일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하고, 또한, 경보신호발생시 열차가 감속중이면 확인스위치의 조작 없이도 경보신호의 발생을 정지토록 함으로써, 운행효율을 높이고 조작이 용이하도록 하기 위한 것으로, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제 1999-0046792호의 개량발명에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 열차의 운행효율을 최대로 높일 수 있음은 물론, 그 조작이 용이하게 되는 효과가 있다.

Description

열차자동정지장치 및 그 제어방법{SYSTEM AND CONTROL METHOD OF AUTOMATIC TRAIN STOPPER}
본 발명은 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 제어하는 열차자동정지장치(AUTOMATIC TRAIN STOPPER : 이하 ATS라 한다) 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히, 지상자의 설치 위치에 대한 정보와 선로 상태(예: 굴곡, 경사 등)에 대한 정보 및 선행하는 열차의 선로 점유 상태에 대한 정보로부터 후행하는 열차와 선행하는 열차 사이의 거리를 검출하고, 후행하는 열차의 실제 속도 및 구간제한속도를 검출하여, 열차의 실제속도가 구간제한 속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 상기 선행하는 열차와의 거리 및 선호 상태를 고려한 제동안전거리 이내일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하고, 또한, 경보신호발생시 열차가 감속중이면 확인스위치의 조작 없이도 경보신호의 발생을 정지토록 함으로써, 운행효율을 높이고 조작이 용이하도록 하기 위한 것으로, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제 1999-0046792호의 개량발명에 관한 것이다.
여기서, 선행하는 열차라 함은 현행 열차의 바로 앞에서 운행되고 있는 열차를 말하며, 후행하는 열차라함은 상기 선행하는 열차의 바로 뒤에 후속하여 운행되고 있는 현행 열차를 의미한다. 이하 같다.
주지하다시피 ATS는, 도1과 도2에서 도시되는 바와 같이, 콘덴서(C)와 코일(L)로 이루어져 LC공진회로를 구성하는 지상자(11)와; 소정의 제어신호에 의해 온(ON)/오프(OFF)되는 계전기(RL1,RL2,,,,RLn-1,RLn)와 콘덴서(C1,C2,,,,Cn-1,Cn)로 이루어지고, 상기 지상자(11)의 콘덴서(C)에 다수개 병렬로 접속되어, 소정의 제어신호에 의해 상기 지상자(11)의 정전용량을 가변시켜 공진주파수를 변경하는 지상자제어계전기(12)와; 상기 지상자제어계전기(12)에 선택적으로 접속되어 속도지령신호인 소정의 계전기 제어 신호를 발생함으로써, 상기 지상자제어계전기(12)의 계전기(RL1,RL2,,,,RLn-1,RLn)를 제어함과 동시에 신호등(미도시) 등을 제어하는 신호기(14)로 구성된 지상장치부(10)와;
1차코일과 2차코일이 소정의 결합도로 유도결합되어 있어 상기 지상자(11)의 공진주파수를 주파수 인입현상에 의해 감지하는 차상자(21)와; 증폭회로부와 발진회로부 등으로 이루어져, 소정의 주파수(예:78kHz)로 상시발진을 행하여 상기 차상자(21)의 코일을 통해 궤환시킴과 동시에 상기 차상자(21)의 코일에 응동된 주파수를 발진, 증폭하는 발진기(22)와; 다수개의 밴드패스필터(BAND PASS FILTER) 등으로 구성되며 상기 발진기(22)에 접속되어, 상기 발진기(22)에서 출력되는 주파수를 검출하여 출력하는 주파수검출기(24)와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기(23)와; 상기 주파수검출기(24)와 속도검출기(23)에서 입력되는 신호를 소정의 방법에 의해 비교판단하여 열차의 실제속도가 상기 지상장치부(10)에서 지령된 속도(구간제한속도)를 초과할 시 소정의 경보제어신호를 발생하는 논리판단제어장치(26)와; 상기 논리판단제어장치(26)에 접속되어, 상기 논리판단제어장치(26)에서 경보제어신호가 발생되었을 시, 소정의 시간동안 경보음 및 표시제어신호를 발생한 후 이 소정의 시간동안 열차의 실제속도가 운행지시속도보다 작아지지 않을 경우에는 소정의 제동신호를 발생하는 경보장치(27)와; 상기 경보장치(27)에 접속되어, 상기 경보장치에서 제동신호가 발생되었을 시 열차를 급제동 시키는 제동기(28)와; 상기 경보장치(27)와 논리판단제어장치(26) 사이에 접속되어, 상기 경보장치(27)에서 표시제어신호가 발생되었을 시에는 시각적인 경보표시를 해주며, 운전자에 의해 복구명령이 지령될 때에는 그 신호를 상기 논리판단제어장치(26)에 전달함과 동시에 상기 논리판단제어장치(26)에서 발생하는 소정의 신호를 표시해주는 표시제어장치(25)로 이루어진 차상장치부(20)로 구성되어, 선행열차의 선로점유상태 즉, 선행하는 열차와 후행하는 열차와의 거리를 계산하여 후행하는 열차의 운행속도를 계산하고, 이를 상기 지상자(11)의 공진주파수를 변화시켜 차상자에 전달함므로써 열차의 운행 속도를 제어하는 장치이다.
예를 들어, [표1]에서 도시되는 바와 같이, 5개의 신호형태(G신호, YG신호, Y신호, YY신호, R신호)를 갖는 ATS의 경우에는 도3과 같은 운전특성을 갖는다.
신 호 형 태 지상자의 공진주파수 구간별 운행 최고 속도
G 98±3KHz 150Km/h 이하에서 자유운전
YG 106±3KHz 105Km/h
Y 114±3KHz 65Km/h
YY 122±3KHz 25Km/h
R 130±3KHz 절대정지
도3은 상기 5개의 신호형태로 동작하는 국철용 ATS의 운전곡선을 나타낸 도면으로, 하나의 지상자가 설치된 선로구간을 하나의 단위로 하여 5개의 지상자가 서로 연동되어 열차의 운행 최고 속도(구간제한속도)를 제한하고 있음을 나타낸 것이다.
즉, 맨 우측의 지상자 설치구간(R신호 구간)에 선행하는 열차가 있다고 가정하였을 경우, 후행하는 열차가 상기 지상자 설치구간에 진입하려 하면, 소정의 시간(예: 5초) 이내에 열차를 정지시키라는 "R신호"가 발생하게 되며, 상기 5초 이내에 열차를 정지시키지 않았을 경우에는 상기 제동기(28)를 통해 열차를 비상 정지시키게 된다.
좀더 상세히 설명하면, 지상자는 이 지상자에 의해 구간제한속도가 제한되는 선로구간 진입 전 소정의 위치에 설치되게 된다. 예를 들어, 5현시 신호형태의 경우에는 약 25m 전방에 설치되며, 3현시 신호형태의 경우에는 1Km 정도의 전방에 설치된다.
따라서, 상기 "R신호"의 경우에는, 선행열차가 존재하는 "R 신호 구간" 진입 전 25m 지점에 설치된 지상자로부터 "절대 정지" 신호를 지령받게 되며, 상기 구간제한속도를 지령받고도 5초 이상이 경과하게 되면 열차를 비상정지시키게 된다.
이는, 각 신호형태(3현시, 4현시, 3현시)에 따라 그 제어방법에 약간의 차이가 있으나 기본적인 사항은 같고, 또한 공지 사항이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
한편, 선행하는 열차가 존재하는 바로 다음 구간인 "YY신호구간"에 열차가 진입하였을 경우에는 그 구간제한속도(운행 최고 속도)가 25Km/h로 제한 받게 되며, 이를 초과하였을 경우 5초 이내에 감속을 하지 않으면 상기 제동기(28)에 의해 열차가 비상 정지되게 된다.
상기 "YY신호구간"에 연속하는 "Y신호구간", "YG신호구간"에 대해서도 상기와 같은 동작원리에 의해 후행하는 열차의 최고 속도가 제한 받게 되며, 선행하는 열차가 존재하는 지상자 설치구간으로부터 4개의 설치구간을 사이에 둔 "G신호구간"에 가서야 열차의 안전운행 속도 내에서 그 최고 제한 속도가 자유롭게 된다.
즉, 도3의 운전곡선 ①에서 도시되는 바와 같이 열차가 각각의 신호구간에 진입하기 전에 진입하는 구간에서 허용하는 구간제한속도 이하로 운행하게 되면 정상적인 운행이 되나, 운전곡선 ②와 ③에서 되시되는 바와 같이 그 구간에서 허용하는 구간제한속도를 초과하여 진입하게 되면 경보장치(27)를 통해 경보신호를 발생하다가 경보신호가 발생된 후 소정의 시간(예: 5초)이 경과되도록 운전자의 확인 조작 및 열차의 속도가 규정된 구간제한속도 이하로 감속되지 않으면 제동기(28)를 작동시켜 열차의 운행을 강제 정지시킴으로써 열차의 과속으로 인한 사고를 방지한다.
상기 운전곡선 ②는 경보신호가 발생된 후 5초이내에 열차의 운행속도를 구간제한속도 이하로 감속하였을 경우를 나타낸 것이고, 운전곡선 ③은 경보신호가 발생된 후 5초가 경과되어 제동기(26)를 통해 비상제동이 실시될 때의 운전곡선을 나타낸 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 ATS 제어방법은, 열차의 실제속도가 지상자에서 지령된 구간제한속도를 초과하였을 경우에는 소정의 시간(5초) 이내에 구간제한속도 이내로 감속하여야 함으로 인해 그 운행 효율이 저하된다는 문제점이 있었다.
이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.
주지하다시피, 열차의 제동 안전거리를 확보하는 구간제한속도는, 그 구간을 벗어날때의 열차 속도가 상기 구간제한속도 이하가 될 것을 요구하는 속도이지, 그 구간 내내 상기 구간제한속도 이하가 될 것을 요구하는 속도가 아니다.
예를 들어, 어떤 구간의 길이가 1Km 이고, 현시된 신호가 65Km/h의 허용속도를 나타내는 "YY신호"일 경우, 열차는 상기 1Km를 주행한 후 다음 구간에 진입하기 전에 상기 65Km/h의 속도를 유지하면 되는 것이지, 상기 1Km 내내를 65Km/h의 속도로 유지할 필요가 없다.
그러나, 종래의 ATS 운전제어방법은 열차가 구간제한속도를 초과하는 순간 경보신호를 발생하고, 상기 경보신호를 발생한 후 소정의 시간(운전자 대응시간: 5초) 내에 열차의 속도가 지령된 허용속도 이하로 감속됨과 동시에 경보신호의 인지를 나타내는 확인스위치가 눌려지지 않으면 제동기를 작동시켜 열차의 운행을 강제 정지 시키는 방법이다. 즉, 어떤 구간을 운행하는 열차의 속도가 그 구간 내내 구간제한속도 이하가 될것을 강제하고 있으며, 이로인해 운행 효율을 저하시키게 된다는 문제점이 있었다.
이를 예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 어떤 구간의 길이가 1Km이고, 그 구간에 현시된 신호가 열차의 최고속도를 65Km/h로 제한하는 "YY신호"이며, 열차의 제동력이 100Km/h의 속도에서 65Km/h의 속도로 감속하는 데 2초가 소요된다고 가정하자.
그러면, 상기 1Km의 거리를 100Km/h의 속도로 주행하면 약 36초가 소요되며, 65Km/h의 속도로 주행하면 약 56초가 수행된다.
이때, 상기 구간을 가장 효율적으로 주행하는 방법은 34초 동안 100Km/h의 속도로 주행하고, 나머지 2초동안 제동을 실시하여 그 구간을 벗어날 때 65Km/h의 속도를 유지하도록 하는 방법이다. 그러면, 상기 1Km의 구간을 통과하는 데 소요되는 총 시간은 약 37초이다.
그러나, 종래의 방법에 있어서는 그 구간 모두를 65Km/h의 속도로 운행하도록 강제하고 있어 56초의 시간이 소요되게 된다.
즉, 종래의 방법은 신호 구간 내내 그 구간에 지령된 허용속도 이하로 운행되도록 함으로써 37초면 주행할 거리를 56초를 소요하여 주행하게 되고, 이로인해 열차의 운행 효율을 저하시키게 된다는 문제점이 있었다.
또한, 경보신호 제어방법에 있어서도, 제동을 시킴과 동시에 확인스위치를 눌려야만 발생중인 경보신호가 정지되도록 함으로써, 조작이 불편하다는 문제점이 있었다. 이는 돌발적인 위급상황이 발생하였을 시 운전자의 주의력을 분산시키고 행동을 제한하게 되어 사고 확률을 높이게 된다.
따라서, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제 1999-0046792호 "열차자동정지장치의 운전제어방법"에 있어서는, 열차의 실제 운행 속도가 지상자에서 지령된 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과된 속도가 구간제한속도의 일정 퍼센트(%) 이내일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하고, 또한, 경보신호발생시 열차가 감속중이면 확인스위치의 조작 없이도 경보신호의 발생을 정지토록 함으로써, 운행효율을 높이고 조작이 용이하도록 하였으나, 상기 본인의 선출원에 있어서는 선행하는 열차의 위치를 정확히 알 수 없어 정확한 위치 제어에 의한 운행 효율을 향상시킬 수 없다는 문제점이 있었다.
즉, 도4에서 되시되는 바와 같이, 열차의 실제속도와 구간제한속도를 검출하는 속도검출단계(S10)와; 상기 속도검출단계(S10)를 수행하여 검출한 열차의 실제속도와 구간제한속도를 비교하여 실제속도가 구간제한속도 이하일 경우에는 상기 속도검출단계로 복귀하고, 실제속도가 구간제한속도를 초과할 경우에는 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생단계(S20)와; 상기 경보신호발생단계(S20)를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하는 것으로 판단되어 경보신호를 발생하였을 경우에는, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 얼마나 초과하였는지를 산출하여, 그 초과한 값이 허용된 값 이하인지의 여부를 판단하는 초과비율판단단계(S30)와; 상기 초과비율판단단계(S30)를 수행한 결과 열차의 구간제한속도에 대한 실제속도의 초과분이 허용된 값 이하일 경우에는, 브레이크의 작동 여부를 판단하여 브레이크가 작동된 것으로 판단될 경우에는 경보신호의 발생을 정지시킨 후 속도검출단계(S10)로 복귀하고, 그렇지 않은 것으로 판단될 경우에는 바로 속도검출단계로 복귀하는 경보발생정지단계(S40)와; 상기 초과비율판단단계(S30)를 수행한 결과 열차의 구간제한속도에 대한 실제속도의 초과분이 허용된 값을 초과한 것으로 판단될 경우에는, 그 초과상태가 소정의 시간 이상 지속되는지의 여부를 판단하여, 상기 소정의 시간이 경과하도록 상기 허용된 값 이하가 되지 않을 경우에는 열차의 운행을 정지시키는 비상제동단계(S50)를 포함하도록 ATS의 운전제어방법을 구성하여, 도5에서 되시되는 바와 같이, 그 구간 내에서의 운행효율을 일정 퍼센트 이상 상향시켰으나, 이 경우 선행하는 열차의 위치를 정확히 알 수 없어 당해 운행 구간에 대한 효율만 향상시킬 뿐 통합적인 운행 효율을 향상시킬 수 없게 된다는 문제점이 있었다.
이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 ATS 지상자는, 선로의 경사, 굴곡, 주위 환경 등에 따라 통상 200m에서 2Km의 거리를 두고 설치된다. 즉, 지상자간의 간격이 짧게는 200m에서 길게는 2Km에 달하게 된다.
따라서, 신호 상태만 보고는 선행하는 열차와의 거리를 정확히 산출할 수 없고, 선행하는 열차의 위치를 산출할 수 없는 상황에서는 각 구간에서의 운행속도를 열차의 제동력이 허용하는 한도내에서 높일 수밖에 없어 최상의 운행효율을 이끌어 낼수 없다는 문제점 등이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 선행하는 열차의 선로 점유 상태에 대한 정보로부터 몇 개의 지상자를 격하여 선행하는 열차가 존재하는지의 여부를 검출하고, 또한, 각 지상자의 설치 위치에 대한 정보와 선로상태에 대한 정보로부터 선행하는 열차가 존재하는 위치까지의 거리를 산출하여 열차의 운행을 제어함으로써 최적의 효율 운전을 할 수 있는 "열차자동정지장치 및 그 제어방법"을 제공하는 데 있다.
즉, 지상자의 설치 위치에 대한 정보와 선로상태에 대한 정보 및 선행하는 열차의 선로 점유 상태에 대한 정보로부터 후행하는 열차와 선행하는 열차 사이의 거리를 검출하고, 후행하는 열차의 실제 속도 및 구간제한속도를 검출하여, 후행하는 열차의 실제속도가 지상자에서 지령된 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 상기 선행하는 열차와의 거리 및 선로상태를 고려한 제동안전거리 이내일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하고, 또한, 경보신호발생시 열차가 감속중이면 확인스위치의 조작 없이도 경보신호의 발생을 정지토록 함으로써, 운행효율을 높이고 조작이 용이하도록 하기 위한 것이다.
도 1 은 종래 열차자동정치장치의 일 구성예를 나타낸 블록도,
도 2 는 종래 열차자동정지장치 지상자의 일구성예를 나타낸 회로도,
도 3 은 종래 ATS 운전곡선의 일례를 나타낸 도면,
도 4 는 종래 "열차자동정지장치의 운전제어방법"을 나타낸 제어흐름도,
도 5 는 도 4에 따른 운전곡선의 일례를 나타낸 도면,
도 6 은 본 발명 "열차자동정지장치"의 구성을 나타낸 블록도,
도 7 은 본 발명 "열차자동정지장치의 제어방법"을 나타낸 제어흐름도,
도 8 은 본 발명에 따른 운전곡선의 일례를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110: 속도검출기 120: 지상자데이터베이스부
130: 구간제한속도검출부 140: 제어부
150: 경보신호발생부 160: 표시부
170: 제동검출부 180: 제동기
190: 송수신부 195: 조작스위치부
S110: 속도초과경보단계 S120: 안전거리비교단계
S130: 경보발생정지단계 S140: 감속제어단계
S150: 비상정지단계
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 "열차자동정지장치"의 구성1은, 콘덴서와 코일로 이루어져 LC공진회로를 구성하는 지상자와; 소정의 제어신호에 의해 온/오프되는 다수개의 계전기 및 다수개의 콘덴서로 이루어지며, 상기 지상자의 콘덴서에 다수개 병렬로 접속되어, 소정의 제어신호에 의해 상기 지상자의 정전용량을 가변시켜 공진주파수를 변경하는 지상자제어계전기와; 신호등과; 상기 지상자제어계전기에 선택적으로 접속되어 속도지령신호인 소정의 계전기 제어 신호를 발생함으로써, 상기 지상자제어계전기의 계전기를 제어함과 동시에 신호등 등을 제어하는 신호기를 포함하여 구성된 지상장치부와,
상기 지상장치부에서 전송되는 열차의 구간제한속도를 검출하는 구간제한속도검출부와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 지상자의 설치 위치, 설치 거리, 선로 상태 등에 관한 정보를 저장하는 지상자데이터베이스부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하고 있음을 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차의 운행상태 및 경보상태를 표시하는 표시부와; 브레이크의 작동여부를 검출하는 제동검출부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차를 상용제동, 또는 급제동시키는 제동기와; 사용자에 의해 조작되어, 후행하는 열차의 실제속도가 지상자에서 지령된 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 하지 않도록 하는 기능의 선택여부에 대한 신호를 출력하는 조작스위치부와; 상기 구간제한속도검출부와, 속도검출기와, 지상자데이터베이스부와, 경보신호발생부와, 표시부와, 제동검출부와, 제동기와, 조작스위치부 사이에 접속되어, 통상적인 ATS의 기능을 수행하다가 상기 조작스위치부에서 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하는 기능이 선택되었을 경우에는, 상기 구간제한속도검출기에서 입력되는 열차의 구간제한속도와 속도검출기에서 입력되는 열차의 실제속도를 지속적으로 비교하여 열차의 운행상태를 표시부를 통해 나타내주다가, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단되면, 선행하는 열차와의 거리를 검출하여, 상기 검출된 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않는 제어부를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 구간제한속도검출부는, 1차코일과 2차코일이 소정의 결합도로 유도결합되어 있어 지상장치부에서 출력되는 지상자의 공진주파수를 주파수 인입현상에 의해 검출하는 차상자와; 증폭회로부와 발진회로부 등으로 이루어져, 소정의 주파수(예:78kHz)로 상시발진을 행하여 상기 차상자의 코일을 통해 궤환시킴과 동시에 상기 차상자의 코일에 응동된 주파수를 발진, 증폭하는 발진기와; 다수개의 밴드패스필터(BAND PASS FILTER) 등으로 구성되며 상기 발진기에 접속되어, 상기 발진기에서 출력되는 주파수를 검출하여 출력하는 주파수검출기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 구간제한속도검출부는, 제1증폭부와 1차코일로 이루어져, 인가되는 소정 주파수의 입력신호를 증폭하여 상호자기유도결합 방식에 의해 지상자에 인가하는 신호입력수단과; 제2증폭부와 2차코일로 이루어져 상기 지상자에서 출력되는 출력신호를 주파수 인입현상에 의해 검출하는 신호검출수단과; 위상동기루프회로를 포함하여 이루어져, 상기 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 -90o(또는 +90o)로 고정한 후, 상기 위상차에 대한 입력신호의 주파수를 검출하여, 위상차가 -90o(또는 +90o)일때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하여 출력하는 공진주파수검출수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같이 위상차를 사용하여 지상자의 공진주파수를 검출하는 방법은 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제 99-0040318호에 그 상세한 구성 및 동작이 기술되어 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다.
또한, 상기 지상자데이터베이스부는. 지상자의 설치 상태에 대한 정보 및 선로 생태에 대한 정보를 저장하는 메모리카드(MEMORY CARD)로 구성됨을 특징으로 한다.
즉, 메모리카드에 지상자의 설치 위치 및 거리와 선로 상태(굴곡, 경사 등)에 대한 정보를 저장하여 사용하는 것으로, 상기 메모리카드는 필요에 따라 열차의 각 운행 노선별, 상행선, 하행선별로 구분하여 저장한 후, 열차 운행시 필요한 메모리카드를 삽입하여 장착하도록 구성한다.
또한, 상기 경보신호발생부는, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하는 기능이 선택되었을 경우에는, 실제속도가 구간제한속도를 초과하였을 시 발생하는 경보신호를 두 개 이상 사용하여 제동안전거리를 확보하였을 경우 발생하는 경보신호와, 제동안전거리가 확보되지 않았을 경우 발생하는 경보신호를 다르게 함을 특징으로 한다.
또한, 상기 송수신부는, 열차 운행에 대한 정보를 무선 송수신하는 무선송수신기로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부에서 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단될 경우에는, 첫째, 경보신호발생부와 표시부에 이를 나타내는 신호를 출력하고, 둘째, 지상자데이터베이스부에 저장된 지상자의 설치 위치에 관한 정보를 독출하여 선행하는 열차와의 거리를 산출하고, 셋째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이하이고, 그 상태가 소정의 시간 이상 지속될 경우에는 제동기를 작동시키고, 넷째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이하이더라도 열차가 감속중이고 그 감속률이 소정의 값 이상이어서 소정의 시간 내에 제동안전거리의 확보가 가능할 경우에는 경보신호의 발생을 정지시키고, 다섯째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않고, 여섯째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이상이며, 제동검출부로부터 열차의 제동을 나타내는 신호가 입력될 경우에는 경보신호의 발생을 정지함을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부에서 제동안전거리를 산출할 경우에는, 선로 상태를 고려하여 제동거리를 산출함을 특징으로 한다.
즉, 선로의 굴곡, 경사 정도를 포함시켜 제동안전거리를 산출하도록 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치"의 구성1은, 지상자의 설치 위치 및 거리에 대한 정보가 저장된 지상자데이터베이스부로부터 선행하는 열차와 후행하는 열차 사이에 존재하는 지상자의 위치, 거리, 선로 상태에 대한 정보를 독출하여 선행하는 열차와 후행하는 열차 사이의 거리를 산출한 후, 상기 산출된 거리에 따라 열차의 운행속도를 제어함으로써 운행 효율을 최적의 상태로 높일수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명 "열차자동정지장치"의 구성2는, 콘덴서와 코일로 이루어져 LC공진회로를 구성하는 지상자와; 소정의 제어신호에 의해 온/오프되는 다수개의 계전기 및 다수개의 콘덴서로 이루어지며, 상기 지상자의 콘덴서에 다수개 병렬로 접속되어, 소정의 제어신호에 의해 상기 지상자의 정전용량을 가변시켜 공진주파수를 변경하는 지상자제어계전기와; 신호등과; 상기 지상자제어계전기에 선택적으로 접속되어 속도지령신호인 소정의 계전기 제어 신호를 발생함으로써, 상기 지상자제어계전기의 계전기를 제어함과 동시에 신호등 등을 제어하는 신호기를 포함하여 구성된 지상장치부와,
상기 지상장치부에서 전송되는 열차의 구간제한속도를 검출하는 구간제한속도검출부와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 지상자의 설치 위치, 설치 거리, 선로 상태 등에 관한 정보를 송수신하는 송수신부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하고 있음을 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차의 운행상태 및 경보상태를 표시하는 표시부와; 브레이크의 작동여부를 검출하는 제동검출부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차를 급제동시키는 제동기와; 사용자에 의해 조작되어, 후행하는 열차의 실제속도가 지상자에서 지령된 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 하지 않도록 하는 기능의 선택여부에 대한 신호를 출력하는 조작스위치부와; 상기 구간제한속도검출부와, 속도검출기와, 송수신부와, 경보신호발생부와, 표시부와, 제동검출부와, 제동기와, 조작스위치부 사이에 접속되어, 통상적인 ATS의 기능을 수행하다가 상기 조작스위치부에서 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하는 기능이 선택되었을 경우에는, 상기 구간제한속도검출기에서 입력되는 열차의 구간제한속도와 속도검출기에서 입력되는 열차의 실제속도를 지속적으로 비교하여 열차의 운행상태를 표시부를 통해 나타내주다가, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단되면, 선행하는 열차와의 거리를 검출하여, 상기 검출된 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않는 제어부를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
상기 송수신부는, 지상자의 설치 위치, 거리 및 선로 상태에 대한 정보를 무선 송수신하는 무선 송수신기로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부에서 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단될 경우에는, 첫째, 경보신호발생부와 표시부에 이를 나타내는 신호를 출력하고, 둘째, 송수신부를 통해 입력되는 지상자의 설치 위치에 관한 정보를 독출하여 선행하는 열차와의 거리를 산출하고, 셋째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이하이고, 그 상태가 소정의 시간 이상 지속될 경우에는 제동기를 작동시키고, 넷째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이하이더라도 열차가 감속중이고 그 감속률이 소정의 값 이상이어서 소정의 시간 내에 제동안전거리의 확보가 가능할 경우에는 경보신호의 발생을 정지시키고, 다섯째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않고, 여섯째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이상이며, 제동검출부로부터 열차의 제동을 나타내는 신호가 입력될 경우에는 경보신호의 발생을 정지함을 특징으로 한다.
상기 구간속도검출부는 상기 구성1과 동일하므로 그 상세한 구성은 생략한다.
이와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치"의 구성2는, 지상자의 설치 위치 및 거리에 대한 정보를 송수신부를 통해 송수신하여 선행하는 열차와 후행하는 열차 사이의 거리를 산출한 후, 상기 산출된 거리에 따라 열차의 운행속도를 제어함으로써 운행 효율을 최적의 상태로 높일수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명 "열차자동정지장치의 제어방법"은, 지상자의 설치 위치 및 거리에 대한 정보를 저장하는 지상자데이터베이스부, 또는 지상자의 설치 위치 및 거리에 대한 정보를 송수신하는 송수신부를 포함하여 이루어져, 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 자동 제어하는 열차자동정지장치의 제어방법에 있어서,
상기 열차자동정지장치의 제어방법은, 열차의 실제속도와 지상자에서 지령된 구간제한속도를 검출, 비교하여 실제속도가 구간제한속도를 초과하였을 경우에는 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 속도초과경보단계와; 상기 속도초과경보단계를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단되어 경보신호를 발생하였을 경우에는 지상자데이터베이스부, 또는 송수신부를 통해 지상자의 설치 위치, 설치 거리 및 선로 상태에 대한 정보를 독출하여 선행하는 열차와의 거리를 검출한 후, 상기 검출된 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 이상인지의 여부를 판단하는 안전거리비교단계와; 상기 안전거리비교단계를 수행한 결과 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 이상인 것으로 판단될 경우에는, 브레이크의 작동 여부를 검출하여 브레이크가 작동된 것으로 판단되면 경보신호의 발생을 정지시킨 후 속도검출단계로 복귀하고, 브레이크가 작동되지 않은 것으로 판단되면 속도초과경보단계로 복귀하는 경보발생정지단계와; 상기 안전거리비교단계를 수행한 결과 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 미만인 것으로 판단될 경우에는, 브레이크의 작동여부를 검출하여 브레이크가 작동 중인 것으로 판단되면 열차의 감속률을 산출하고, 상기 산출된 감속률이 소정의 값 이상일 경우에는 경보신호의 발생을 정지시킨 후 속도초과경보단계로 복귀하는 감속제어단계와; 상기 감속제어단계를 수행한 결과 브레이크가 작동되지 않았거나, 또는 브레이크가 작동되더라도 그 감속률이 소정의 값 이상 되지 않은 것으로 판단되어, 그 상태가 소정의 시간이 경과하도록 지속되면 비상제동을 실시하여 열차의 운행을 정지시키는 비상제동단계를 포함하여 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 안전거리비교단계에서 제동안전거리를 산출할 경우에는, 선로 상태를 고려하여 제동거리를 산출함을 특징으로 한다.
또한, 상기 경보발생정지단계에서 경보신호의 발생을 정지시킨 후에는 일정시간 동안 지연동작을 수행한 후 속도검출단계로 복귀함을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치의 제어방법"은, 열차의 속도가 지상장치를 통해 지령된 구간제한속도를 초과하더라도 선행하는 열차와의 거리를 검출하여 상기 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않게 되고, 또한 경보신호발생시 열차가 감속중이면(또는 소정의 감속률 이상이면) 확인스위치가 눌려지지 않더라도 경보신호의 발생을 정지토록 함으로써 운행효율을 최대로 할수 있음은 물론, 그 조작이 용이하게 되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치의 제어방법"의 기술적 사상에 따른 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
<실시예>
본 실시예에 있어서는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 구성 중 구성1에 대한 실시예를 기술한다. 이는, 구성1과 구성2의 차이점이 지상자의 설치 위치, 거리 및 선로 상태에 대한 정보를 지상자데이터베이스부를 통해 제공받느냐, 아니면 송수신기를 통해 제공받느냐의 차이일뿐 나머지 구성은 비슷하며, 또한, 상기 구성1에 대한 실시예로부터 구성2에 대한 동작을 용이하게 유추할 수 있기 때문이다.
또한, 본 실시예에 있어서는 지상자데이터베이스부를 메모리카드와 카드리더(CARD READER)로 구성한다. 즉, 열차의 각 노선별로 지상자의 설치 위치, 거리 및 선로 상태를 저장하여 둔 후 운행시 카드리더가 설치된 차상장치부에 상기 메모리카드를 삽입하여 지상자에 대한 정보를 독출하도록 한다. 이는, 철도 노선망이 방대하며 지속적인 신설, 개설 작업이 진행되고 있어 그 모두에 대한 정보를 하나의 메모리카드, 또는 데이터베이스로 구축할 경우에는 그 유지 관리가 번거로워지기 때문이다.
또한, 본 실시예에 있어서는 구간제한속도검출부를 차상자와, 발진기 및 주파수검출기로 구성한다.
또한, 본 실시예에 있어서는 브레이크의 작동으로 경보신호 발생을 정지시킨 후에는 소정의 시간(예: 3초)이 경과된 후에 다시 실제속도와 구간제한속도를 비교하여 경보신호의 발생 여부를 판단하도록 구성한다.
또한, 본 실시예에서는 5현시로 동작하는 ATS를 그 예로 하여 설명하며, 열차의 실제속도가 제동안전거리를 확보하지 못하는 상태로 소정의 시간(예: 5초)이 경과되면 제동기가 작동되도록 구성한다.
이하, 본 실시예의 구성을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도6에서 도시되는 바와 같이, 속도검출기(110)와, 구간제한속도검출부(130)와, 제동검출부(170)와, 조작스위치부(195)의 신호출력단을 제어부(140)의 신호입력단에 접속하고, 경보시호발생부(150)와, 표시부(160)와, 제동기(180)를 상기 제어부(140)의 신호출력단에 각각 접속하며, 지상자데이터베이스부(120)의 신호입출력단을 제어부(140)의 신호입출력단에 접속하여 본 실시예의 차상장치부(100)를 구성한다.
여기서, 상기 지상자데이터베이스부(120)는 카드리더(121)와 메모리카드 (122)로 구성되며, 구간제한속도검출부(130)는 차상자(132)와, 발진기(131) 및 주파수검출기(133)로 구성된다.
도면중 미설명 부호 (190)은 송수신부를 나타낸 것으로, 본 실시예에 있어서는 상기 지상자지상자데이터베이스부(120)를 통해 지상자의 설치정보를 획득하므로 본 실시예와는 무관한 장치이다. 따라서 그 설명은 생략한다.
또한, 신호기(240)의 신호출력단에 신호등(230)과 지상자제어계전기(220)를 접속하고, 상기 지상자제어계전기(220)의 신호출력단에 지상자(210)를 접속하여 본 실시예의 지상장치부(200)를 구성한다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 도7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 실시예의 동작설명은, 상기 조작스위치부(195)를 통해 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하는 기능이 설정되었을 때의 동작을 설명한다.
이는 상기 기능이 선택되지 않은 통상의 ATS의 동작설명은 이미 공지된 사실이며 상기 공지된 사실과 비슷하기 때문이다.
먼저, 운행할 구간에 설치된 지상자(210)에 대한 설치 정보가 저장된 메모리카드(122)를 카드리더(121)에 삽입한 후 열차를 운행하면, 상기 제어부(140)는 구간제한속도검출부(130)와 속도검출기(110)를 통해 열차의 구간제한속도와 실제속도를 검출하여 비교하는 동작을 지속적으로 수행하여 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하였을 경우에는 경보신호발생부(150)와 표시부(160)를 통해 경보신호를 발생하는 속도초과경보단계(S110)를 수행하게 된다.
이때, 상기 속도초과경보단계(S110)를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단되어 경보신호를 발생하였을 경우에는 안전거리비교단계(S120)를 수행하여 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 이상인지의 여부를 판단하게 된다.
즉, 메모리카드(122)에 저장된 해당 지상자에 대한 정보를 독출하여 선행하는 열차와의 거리를 산출한 후 그 거리가 현재 속도에 대한 제동안전거리 이상인지의 여부를 판단하게 된다.
이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
열차가 구간제한 속도를 초과하는 경우에는 "G 신호"를 제외한 구간에서이다. 즉, "G 신호" 구간에서는 최고 속도(예: 150km/h) 범위 내에서 자유 운전을 실시하므로 구간제한속도를 초과하는 경우가 발생하지 않으며, 그 이외의 신호(YG 신호, Y 신호, YY 신호, R 신호)에서 구간제한 속도를 초과하는 경우가 발생하게 된다.
이때, 만약 현재 구간에 지령된 신호가 "YG 신호"일 경우에는 현재 구간을 포함하여 3개의 지상자 설치구간(지상자 설치 거리)을 격하여 선행하는 열차가 존재하며, "Y 신호"일 경우에는 2개, "YY 신호"일 경우에는 1개의 지상자 설치구간을 격하여 선행하는 열차가 존재하게 된다.
따라서, 상기 "YG 신호"일 경우에는 해당되는 3개의 지상자 설치 거리를 합산하여 선행하는 열차와의 거리를 산출하고, "Y 신호"일 경우에는 2개의 지상자 설치 거리를 합산하여 선행하는 열차와의 거리를 산출한다. 나머지 신호도 마찬가지이다.
이후, 열차의 실제속도(현재속도)에 대한 제동안전거리를 산출한 후, 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 이상인지의 여부를 판단하게 되는 것이다.
한편, 상기 안전거리비교단계(S120)를 수행한 결과 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 이상인 것으로 판단될 경우에는, 제동검출부(170)를 통해 브레이크의 작동 여부를 검출하여 브레이크가 작동된 것으로 판단될 경우에는 경보신호의 발생을 정지한 후 3초동안 지연동작을 수행한 후에 상기 속도초과경보단계(S110)로 복귀하고, 브레이크가 작동되지 않은 것으로 판단될 경우에는 경보신호의 발생을 유지한채 바로 속도초과경보단계(S110)로 복귀하여 상기 속도초과경보단계(S110) 이하를 재수행하는 경보발생정지단계(S130)를 수행하게 된다.
또한, 상기 안전거리비교단계(S120)를 수행한 결과 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 미만인 것으로 판단될 경우에는, 제동검출부(170)를 통해 브레이크의 작동 여부를 검출하여 브레이크가 작동된 것으로 판단될 경우에는 그 감속률을 산출하여, 상기 산출된 감속률이 소정의 값 이상일 경우에는 경보신호의 발생을 정지시킨 후 속도초과경보단계(S110)로 복귀하는 감속제어단계(S140)을 수행하게 된다.
여기서, 상기 소정의 감속률이란, 선행하는 열차와의 추돌사고를 방지할 수 있는 감속률을 말한다.
한편, 상기 감속제어단계를 수행한 결과 브레이크가 작동되지 않았거나, 또는 브레이크가 작동되더라도 그 감속률이 소정의 값 이상 되지 않은 것으로 판단될 경우에는, 비상제동단계(S150)를 수행하여 그 상태(제동안전거리를 확보하지 못하는 상태)가 5초이상 지속되는 지의 여부를 검출하여, 5초이상 지속된 것으로 판단될 경우에는 제동기(S180)를 작동시켜 열차를 비상 제동시키게 된다.
즉, 열차의 제동안전거리가 확보되지 않은 상태임에도 불구하고 열차의 속도가 저감되지 않거나, 또는 감속되더라도 그 감속률이 제동안전거리를 확보할 수 있는 값이 되지 않으면 비상제동을 실시하여 열차를 비상제동시킴으로써 추돌사고를 방지하게 되는 것이다.
따라서, 열차의 안전을 확보하는 한도내에서 운행효율을 최대한으로 높일 수 있는 것이며, 또한 경보신호의 발생을 용이하게 정지시킴으로써 조작을 편리성을 도모할 수 있게 되는 것이다.
도8은 본 실시예에 의한 운전곡선을 나타낸 것이다. 도면중 (가)는 구간제한속도에 따른 운전곡선을, (나)는 본 실시예에 따른 운전곡선을, (다)는 본 실시예에 따른 비상정지곡선을 각각 나타낸 것이다.
그러나, 상기의 실시예에 있어서는, 지상자데이터베이스부를 통해 지상자의 설치 정보를 독출하는 것으로 구성하였으나, 송수신부(무선 송수신기)를 통해 선행하는 열차와의 거리나, 또는 지상자의 설치정보를 수신하여 열차의 운행을 제어할 수 있음을 밝혀둔다.
예를 들면, 선행하는 열차의 위치에 대한 정보를 선행하는 열차, 또는 사령실로부터 수신하여 그 거리를 산출한 후, 상기 산출결과에 따라 열차의 운행을 제어할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 상기 구간제한속도검출부를 차상자와, 발진기 및 주파수검출기로 구성하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 적용되는 구간제한속도검출부는 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 상기 경보발생정지단계에서 경보신호의 발생을 정지시킨 후에는 일정시간 동안 지연동작을 수행한 후 속도검출단계로 복귀하도록 구성하였으나, 상기 지연동작없이 그 이후의 동작을 수행하도록 구성할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 상기 경보발생정지단계에서 브레이크의 작동여부를 판단하여 경보신호의 발생을 정지시킬때는 브레이크의 작동여부만을 판단하여 경보신호의 발생을 정지하도록 구성하였으나, 열차의 감속도를 검출하여 경보신호의 발생을 정지하도록 구상할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 설명의 편의상 상기 지연시간을 3초로 하고, 제동기의 발생을 5초이상의 초과 속도가 지속될 때 작동되도록 구성하였으나, 상기 시간에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 "열차자동정지장치 및 그 제어방법"은, 특히, 열차의 속도가 지상장치를 통해 지령된 구간제한속도를 초과하더라도 선행하는 열차와의 거리를 검출하여 상기 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않게 되고, 또한 경보신호발생시 열차가 감속중이면 확인스위치가 눌려지지 않더라도 경보신호의 발생을 정지토록 함으로써 운행효율을 최대로 할수 있음은 물론, 그 조작이 용이하게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (13)

  1. 콘덴서와 코일로 이루어져 LC공진회로를 구성하는 지상자와; 소정의 제어신호에 의해 온/오프되는 다수개의 계전기 및 다수개의 콘덴서로 이루어지며, 상기 지상자의 콘덴서에 다수개 병렬로 접속되어, 소정의 제어신호에 의해 상기 지상자의 정전용량을 가변시켜 공진주파수를 변경하는 지상자제어계전기와; 신호등과; 상기 지상자제어계전기에 선택적으로 접속되어 속도지령신호인 소정의 계전기 제어 신호를 발생함으로써, 상기 지상자제어계전기의 계전기를 제어함과 동시에 신호등 등을 제어하는 신호기를 포함하여 구성된 지상장치부와,
    상기 지상장치부에서 전송되는 열차의 구간제한속도를 검출하는 구간제한속도검출부와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 지상자의 설치 위치, 설치 거리, 선로 상태 등에 관한 정보를 저장하는 지상자데이터베이스부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하고 있음을 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차의 운행상태 및 경보상태를 표시하는 표시부와; 브레이크의 작동여부를 검출하는 제동검출부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차를 상용제동, 또는 급제동시키는 제동기와; 사용자에 의해 조작되어, 후행하는 열차의 실제속도가 지상자에서 지령된 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 하지 않도록 하는 기능의 선택여부에 대한 신호를 출력하는 조작스위치부와; 상기 구간제한속도검출부와, 속도검출기와, 지상자데이터베이스부와, 경보신호발생부와, 표시부와, 제동검출부와, 제동기와, 조작스위치부 사이에 접속되어, 통상적인 ATS의 기능을 수행하다가 상기 조작스위치부에서 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하는 기능이 선택되었을 경우에는, 상기 구간제한속도검출기에서 입력되는 열차의 구간제한속도와 속도검출기에서 입력되는 열차의 실제속도를 지속적으로 비교하여 열차의 운행상태를 표시부를 통해 나타내주다가, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단되면, 선행하는 열차와의 거리를 검출하여, 상기 검출된 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구간제한속도검출부는, 1차코일과 2차코일이 소정의 결합도로 유도결합되어 있어 지상장치부에서 출력되는 지상자의 공진주파수를 주파수 인입현상에 의해 검출하는 차상자와; 증폭회로부와 발진회로부 등으로 이루어져, 소정의 주파수로 상시발진을 행하여 상기 차상자의 코일을 통해 궤환시킴과 동시에 상기 차상자의 코일에 응동된 주파수를 발진, 증폭하는 발진기와; 다수개의 밴드패스필터 등으로 구성되며 상기 발진기에 접속되어, 상기 발진기에서 출력되는 주파수를 검출하여 출력하는 주파수검출기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구간제한속도검출부는, 제1증폭부와 1차코일로 이루어져, 인가되는 소정 주파수의 입력신호를 증폭하여 상호자기유도결합 방식에 의해 지상자에 인가하는 신호입력수단과; 제2증폭부와 2차코일로 이루어져 상기 지상자에서 출력되는 출력신호를 주파수 인입현상에 의해 검출하는 신호검출수단과; 위상동기루프회로를 포함하여 이루어져, 상기 신호입력수단에 입력되는 입력신호와 신호검출수단에서 출력되는 출력신호 사이의 위상차를 -90o(또는 +90o)로 고정한 후, 상기 위상차에 대한 입력신호의 주파수를 검출하여, 위상차가 -90o(또는 +90o)일때의 입력신호의 주파수를 공진주파수로 하여 출력하는 공진주파수검출수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지상자데이터베이스부는, 지상자의 설치정보를 저장하는 메모리카드로 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 경보신호발생부는, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하는 기능이 선택되었을 경우에는, 실제속도가 구간제한속도를 초과하였을 시 발생하는 경보신호를 두 개 이상 사용하여 제동안전거리를 확보하였을 경우 발생하는 경보신호와, 제동안전거리가 확보되지 않았을 경우 발생하는 경보신호를 다르게 함을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부에서 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단될 경우에는, 첫째, 경보신호발생부와 표시부에 이를 나타내는 신호를 출력하고, 둘째, 지상자데이터베이스부에 저장된 지상자의 설치 위치에 관한 정보를 독출하여 선행하는 열차와의 거리를 산출하고, 셋째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이하이고, 그 상태가 소정의 시간 이상 지속될 경우에는 제동기를 작동시키고, 넷째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이하이더라도 열차가 감속중이고 그 감속률이 소정의 값 이상이어서 소정의 시간 내에 제동안전거리의 확보가 가능할 경우에는 경보신호의 발생을 정지시키고, 다섯째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않고, 여섯째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이상이며, 제동검출부로부터 열차의 제동을 나타내는 신호가 입력될 경우에는 경보신호의 발생을 정지함을 특징으로 하는 열차자동정지장치
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부에서 제동안전거리를 산출할 경우에는, 선로의 경사, 굴곡등과 같은 선로 상태를 고려하여 제동안전거리를 산출함을 특징으로 하는 열차자동정지장치
  8. 콘덴서와 코일로 이루어져 LC공진회로를 구성하는 지상자와; 소정의 제어신호에 의해 온/오프되는 다수개의 계전기 및 다수개의 콘덴서로 이루어지며, 상기 지상자의 콘덴서에 다수개 병렬로 접속되어, 소정의 제어신호에 의해 상기 지상자의 정전용량을 가변시켜 공진주파수를 변경하는 지상자제어계전기와; 신호등과; 상기 지상자제어계전기에 선택적으로 접속되어 속도지령신호인 소정의 계전기 제어 신호를 발생함으로써, 상기 지상자제어계전기의 계전기를 제어함과 동시에 신호등 등을 제어하는 신호기를 포함하여 구성된 지상장치부와,
    상기 지상장치부에서 전송되는 열차의 구간제한속도를 검출하는 구간제한속도검출부와; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 지상자의 설치 위치, 설치 거리, 선로 상태 등에 관한 정보를 송수신하는 송수신부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하고 있음을 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차의 운행상태 및 경보상태를 표시하는 표시부와; 브레이크의 작동여부를 검출하는 제동검출부와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차를 급제동시키는 제동기와; 사용자에 의해 조작되어, 후행하는 열차의 실제속도가 지상자에서 지령된 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 하지 않도록 하는 기능의 선택여부에 대한 신호를 출력하는 조작스위치부와; 상기 구간제한속도검출부와, 속도검출기와, 송수신부와, 경보신호발생부와, 표시부와, 제동검출부와, 제동기와, 조작스위치부 사이에 접속되어, 통상적인 ATS의 기능을 수행하다가 상기 조작스위치부에서 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하더라도 그 초과한 속도가 제동안전거리를 확보하는 속도일 경우에는 비상제동을 실시하지 않도록 하는 기능이 선택되었을 경우에는, 상기 구간제한속도검출기에서 입력되는 열차의 구간제한속도와 속도검출기에서 입력되는 열차의 실제속도를 지속적으로 비교하여 열차의 운행상태를 표시부를 통해 나타내주다가, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단되면, 선행하는 열차와의 거리를 검출하여, 상기 검출된 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 송수신부는, 지상자의 설치 위치, 거리, 선로 상태 등에 대한 정보를 무선 송수신하는 무선 송수신기로 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제어부에서 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단될 경우에는, 첫째, 경보신호발생부와 표시부에 이를 나타내는 신호를 출력하고, 둘째, 송수신부를 통해 입력되는 지상자의 설치 위치에 관한 정보를 독출하여 선행하는 열차와의 거리를 산출하고, 셋째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이하이고, 그 상태가 소정의 시간 이상 지속될 경우에는 제동기를 작동시키고, 넷째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이하이더라도 열차가 감속중이고 그 감속률이 소정의 값 이상이어서 소정의 시간 내에 제동안전거리의 확보가 가능할 경우에는 경보신호의 발생을 정지시키고, 다섯째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이상일 경우에는 비상제동을 실시하지 않고, 여섯째, 상기 산출된 거리가 제동안전거리 이상이며, 제동검출부로부터 열차의 제동을 나타내는 신호가 입력될 경우에는 경보신호의 발생을 정지함을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  11. 지상자의 설치 위치 및 거리에 대한 정보를 저장하는 지상자데이터베이스부, 또는 지상자의 설치 위치 및 거리에 대한 정보를 송수신하는 송수신부를 포함하여 이루어져, 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 자동 제어하는 열차자동정지장치의 제어방법에 있어서,
    상기 열차자동정지장치의 제어방법은, 열차의 실제속도와 지상자에서 지령된 구간제한속도를 검출, 비교하여 실제속도가 구간제한속도를 초과하였을 경우에는 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 속도초과경보단계와; 상기 속도초과경보단계를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과한 것으로 판단되어 경보신호를 발생하였을 경우에는 지상자데이터베이스부, 또는 송수신부를 통해 지상자의 설치 위치, 설치 거리에 대한 정보를 독출하여 선행하는 열차와의 거리를 검출한 후, 상기 검출된 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 이상인지의 여부를 판단하는 안전거리비교단계와; 상기 안전거리비교단계를 수행한 결과 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 이상인 것으로 판단될 경우에는, 브레이크의 작동 여부를 검출하여 브레이크가 작동된 것으로 판단되면 경보신호의 발생을 정지시킨 후 속도검출단계로 복귀하고, 브레이크가 작동되지 않은 것으로 판단되면 속도초과경보단계로 복귀하는 경보발생정지단계와; 상기 안전거리비교단계를 수행한 결과 선행하는 열차와의 거리가 제동안전거리 미만인 것으로 판단될 경우에는, 브레이크의 작동여부를 검출하여 브레이크가 작동 중인 것으로 판단되면 열차의 감속률을 산출하고, 상기 산출된 감속률이 소정의 값 이상일 경우에는 경보신호의 발생을 정지시킨 후 속도초과경보단계로 복귀하는 감속제어단계와; 상기 감속제어단계를 수행한 결과 브레이크가 작동되지 않았거나, 또는 브레이크가 작동되더라도 그 감속률이 소정의 값 이상 되지 않은 것으로 판단되어, 그 상태가 소정의 시간이 경과하도록 지속되면 비상제동을 실시하여 열차의 운행을 정지시키는 비상제동단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치의 제어방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 안전거리비교단계에서 제동안전거리를 산출할 경우에는, 선로 상태를 고려하여 제동거리를 산출함을 특징으로 하는 열차자동정지장치의 제어방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 경보발생정지단계에서 경보신호의 발생을 정지시킨 후에는 일정시간 동안 지연동작을 수행한 후 속도검출단계로 복귀함을 특징으로 하는 열차자동정지장치의 제어방법.
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