KR20020011707A - 열차자동정지장치 및 그 운행 자동제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 제어하는 열차자동정지장치(AUTOMATIC TRAIN STOPPER : 이하 ATS라 한다) 및 그 운전제어방법에 관한 것으로, 특히, 지상자와, 지상자제어계전기와, 신호기 및 신호등으로 이루어져 선행하는 열차의 선로 점유상태를 검출하여 후행하는 열차의 구간제한속도를 지령하는 지상장치와, 상기 지상장치에서 지령된 구간제한속도를 검출하여 열차의 운행을 자동 제어하는 차상장치를 포함하여 이루어진 열차자동제어장치에 있어서,
상기 지상장치는, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하고, 상기 2개 이상의 지상자를 소정의 거리를 두고 선로에 설치함으로써, 각각의 ATS 구간, 또는 특정 ATS 구간에 대한 구간제한속도를 2개 이상의 지상자에서 동일하게 나타내도록 구성함을 특징으로 하는 열차자동정지장치 및 그 운행 자동제어방법이다.
이러한 본 발명은, 구간제한속도를 지시하는 지상자를 한 개의 신호기에 대해 두 개 이상 병렬로 접속하여 열차의 운행을 제어하며, 또한 그 감속 패턴을 변경함으로 인해, 열차의 안전 및 운행 효율을 높이고 무응동 상태를 방지하며, 숙련된 운전자(기관사)에 대한 의존성을 낮추어 용이하게, 또는 무인으로 열차를 운행할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

열차자동정지장치 및 그 운행 자동제어방법{ATS AND ATS CONTROL METHOD TO DRIVE TRAIN AUTOMATICALLY}
본 발명은 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 제어하는 열차자동정지장치(AUTOMATIC TRAIN STOPPER : 이하 ATS라 한다) 및 그 운전제어방법에 관한 것으로, 특히, 구간제한속도를 지시하는 지상자를 한 개의 신호에 대해 두 개 이상 병렬로 접속하여 열차의 운행을 제어함으로 인해, 열차의 안전 및 운행 효율을 높이고 무응동 상태를 방지하며 숙련된 운전자(기관사) 없이도 용이하게 열차를 운전할 수 있도록 한 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.
ATS는, 도1과 도2에서 예시한 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 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(14) 등을 제어하는 신호기(13)로 구성된 지상장치(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)에서입력되는 신호를 소정의 방법에 의해 비교 판단하여 열차의 실제속도가 상기 지상장치(10)에서 지령된 속도(구간제한속도)를 초과할 시 소정의 경보제어신호를 발생하고, 경보신호가 발생된 후 소정의 시간이 경과하도록 열차의 실제속도가 운행제한속도보다 작아지지 않을 경우에는 소정의 제동신호를 발생하며, 열차의 운행상태에 대한 신호를 발생하는 제어부(26)와; 상기 제어부(26)에 접속되어, 상기 제어부(26)에서 경보제어신호가 발생되었을 시, 이를 나타내는 경보음 및 표시제어신호를 발생하는 경보장치(27)와; 상기 제어부(26)에 접속되어, 상기 제어부에서 제동신호가 발생되었을 시 열차를 제동, 또는 급제동 시키는 제동기(28)와; 상기 제어부(26)에 접속되어, 상기 제어부(26)에서 표시제어신호가 발생되었을 시에는 시각적인 경보표시를 해주며, 운전자에 의해 복구명령이 지령되었을 시에는 그 신호를 상기 제어부(26)에 전달함과 동시에 상기 제어부(26)에서 발생하는 소정의 신호를 표시해주는 표시제어장치(25)로 이루어진 차상장치(20)로 구성되어, 선행열차의 선로점유상태 즉, 선행하는 열차와 후행하는 열차 사이의 거리를 계산하여 후행하는 열차의 운행속도를 계산하고, 이에 따라 지상자(11)의 공진주파수를 변화시켜 차상자에 전달함므로써 열차의 운행 속도를 자동 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 제동기(28)를 통해 열차를 비상 정지시키게 된다.
좀더 상세히 설명하면, 지상자는 이 지상자에 의해 구간제한속도가 제한되는 선로구간 진입 전 소정의 위치에 설치되게 되는데, 예를 들어, 5현시 신호형태를 갖는 ATS의 경우에는 약 25m 전방에 설치되며, 3현시 신호형태를 갖는 ATS의 경우에는 약 1.2Km 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 운행 속도가 자유롭게 된다.
즉, 도3의 운전곡선 ①에서 도시되는 바와 같이 열차가 각각의 신호구간에 진입하기 전에 진입하려는 구간에서 허용하는 구간제한속도 이하로 운행하게 되면 정상적인 운행이 되나, 운전곡선 ②와 ③에서 도시되는 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 5초 이내에 열차의 운행속도를 구간제한속도 이하로 감속하였을 경우를 나타낸 것이고, 운전곡선 ③은 경보신호가발생된 후 5초가 경과되어 제동기(26)를 통해 비상제동이 실시될 때의 운전곡선을 나타낸 것이다.
아래의 [표2]는 3개의 신호형태를 갖는 ATS(3현시 ATS)의 공진주파수 및 구간제한속도를 나타낸 것이고, 도4는 상기 3개의 신호형태를 갖는 ATS의 운전곡선을 각각 나타낸 것이다.
신 호 형 태 지상자의 공진주파수 구간별 운행 최고 속도
G 98±3KHz 150Km/h 이하에서 자유운전
Y 114±3KHz 65Km/h
R 130±3KHz 절대정지
3현시 ATS의 경우 "G신호"는 자유운전, "Y신호"는 주의운전, "R신호"는 정지를 나타내며, 이의 기본적인 동작원리는 5현시 ATS와 같다.
즉, 열차의 구간제한속도를 3가지 형태로 나누어 열차의 운행을 자동제어하는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 ATS는, 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 정지시킴으로 인해, 어떤 구간을 운행하는 열차의 속도가 그 구간 내내 구간제한속도 이하가 될 것을 강제하고 있으며, 이로 인해 운행 효율을 저하시키게 된다는 문제점 및, 기관사가 질병이나, 졸음, 기타의 원인으로 인하여 열차를 제어할 수 없을 경우에는 열차를 강제 급제동시켜 승객들을 놀라게 함은 물론, 급제동으로 인한사고(예: 급제동으로 인해 승객과 화물이 넘어지거나 부딪혀 발생하는 사고 등)가 발생하게 된다는 문제점 등이 있었다.
따라서, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제 99-0046792호 "열차자동정지장치의 운전제어방법"에서 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 용이하게 하는 방법을 제안하고, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제 99-0052128호 "열차자동정지장치 및 그 제어방법"에서 선행하는 열차의 선로 점유 상태에 대한 정보로부터 몇 개의 지상자를 격하여 선행하는 열차가 존재하는지의 여부를 검출하고, 또한, 각 지상자의 설치 위치에 대한 정보와 선로상태(예: 굴곡, 경사 등)에 대한 정보로부터 선행하는 열차가 존재하는 위치까지의 거리를 산출하여 열차의 운행을 제어함으로써 최적의 효율 운전을 할 수 있는 방법을 제안하였다.
그러나, 상기와 같은 본인의 선출원 발명은, 현재 선로에 설치된 ATS에 대해서는 최적의 효율 운전을 할 수 있는 방법이나, 지상자와 지상자 사이를 열차가 운행중일 경우에는 구간제한속도가 변경되더라도 이를 반영하여 열차를 효율적으로 운행할 수 없다는 문제점이 있고, 기관사가 열차를 제어하지 못할 경우에는 급제동을 하게 된다는 문제점 등이 있으며, 지상자가 제 기능을 수행하지 못해 무응동상태에 있을 때에는 선행열차와 추돌하게 된다는 문제점 등이 있었다.
이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.
상술한 바와 같이 ATS는, 지상장치(10)의 지상자(11)를 통해 전송되는 구간제한속도를 차상장치(20)에서 수신하여 열차의 속도를 자동 제어하는 장치(점제어방식)로, 상기 지상자(11)를 통해 구간제한속도를 전송받기 때문에 지상자와 지상자 사이의 구간에서는 새롭게 변화된 구간제한속도를 수신하여 열차 운행에 반영할 수 없다.
예를 들어, 열차가 어떤 지상자를 통과하면서 구간제한속도를 지령받으면, 다음 지상자를 통과할때까지는 그 값이 변화되지 않는데, 이로 인해, 열차가 지상자와 지상자 사이에 있을 때 선행하는 열차가 진행을 하여 구간제한속도가 변화되더라도 그 변화된 구간제한속도를 지령하고 있는 지상자에 도달하기 전에는 변화된 구간제한속도를 수신할 수 없어 효율운전을 할 수 없다는 문제점이 있었다. 이는 본인의 선출원 발명들에서도 마찬가지로 존재하는 문제로, 하나의 구간제한속도(하나의 신호구간)를 하나의 지상자를 통해 지령하는 종래의 ATS에 있어서는 어쩔수 없는 구조적인 문제이다.
또한, 상기와 같이 구간제한속도를 하나의 지상자를 통해 전송함으로 인해 정지신호인 "R신호"를 수신하여 열차를 정지시키고자 할 경우 기관사가 속도를 적절히 감하여 부드럽게 정지시키지 않으면 ATS의 논리에 의하여 급제동이 실시되어 급제동으로 인한 사고가 발생하고, 이로 인해 숙련된 운전자(기관사)가 반드시 팔요하다는 문제점이 있었다.
이는 3현시로 운행되는 ATS와 같이 지상자와 지상자의 거리가 먼 경우, 또는신호등으로 구분되는 구간에서(ATS의 제어논리에 의해 구분된 구간에서) 지상자가 신호등에서 멀리 떨어져 설치되어 있을 경우(3현시 ATS의 경우 약 1.2Km앞에 설치) 더욱 심각하게 된다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 구간제한속도를 지시하는 지상자를 한 개의 신호에 대해 두 개 이상 병렬로 접속하여 열차의 운행을 제어함으로 인해, 열차의 안전 및 운행 효율을 높이고 무인 자동운전을 할 수 있는 "열차자동정지장치 및 그 운행 자동제어방법"을 제공하는 데 있다.
즉, 하나의 신호기에 지상자제어계전기와 지상자를 2개 이상 병렬(또는 직렬)로 접속시켜 일정 거리를 두고 설치하거나, 또는 하나의 지상자제어계전기에 지상자를 2개 이상 병렬(또는 직렬)로 접속시켜 일정 거리를 두고 설치하여, 하나의 구간제한속도를 2개 이상의 지상자에서 일정 거리를 두고 차상장치에 전송함으로 인해, 하나의 신호구간에서 다음의 신호구간으로 열차가 진입하기 전에 구간제한속도가 변화되더라도 이를 검출하여 열차를 효율적으로 운행할 수 있고, 무응동 상태를 방지함은 물론, 급제동으로 인한 사고를 방지하여 숙련된 운전자 없이도 열차를 운행할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 1 은 종래 열차자동정치장치 중 차상장치의 구성예를 나타낸 블록도,
도 2 는 종래 열차자동정지장치의 지상장치 중 지상자와 지상자제어계전기의 일구성예를 나타낸 회로도,
도 3 은 5현시로 동작하는 종래 ATS 운전곡선의 일례를 나타낸 도면,
도 4 은 3현시로 동작하는 종래 ATS 운전곡선의 일례를 나타낸 도면,
도 5 는 본 발명에 따른 기술적 사상에 따른 열차자동정지장치 중 지상장치의 일 구성예를 나타낸 도면,
도 6 는 본 발명에 따른 기술적 사상에 따른 열차자동정지장치 중 지상장치의 다른 구성예를 나타낸 도면,
도 7 는 본 발명에 따른 기술적 사상에 따른 열차자동정지장치 중 지상장치의 또 다른 구성예를 나타낸 도면,
도 8 는 본 발명 "열차자동정지장치의 운행 자동제어방법"의 일례를 나타낸 제어흐름도,
도 9 는 도8에 의한 제어방법 중 운행속도경보단계의 일례를 나타낸 제어흐름도,
도 10 은 본 발명 "열차자동정지장치의 운행 자동제어방법"의 다른 예를 나타낸 제어흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110,120,210,220,230 : 지상자 130,140,240,250,260: 지상자제어계전기
150,270: 신호등 160,280: 신호기
S110: 속도검출단계 S120: 경보신호발생단계
S130: 속도경보제어단계 S131: 초과비율판단단계
S132: 경보발생제어단계 S133: 비상제동단계
S210: 속도거리검출단계 S220: 경보속도제어단계
S230: 비상제동단계
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 "열차자동정지장치"는, 지상자와, 지상자제어계전기와, 신호기 및 신호등으로 이루어져 선행하는 열차의 선로 점유상태를 검출하여 후행하는 열차의 구간제한속도를 지령하는 지상장치와, 상기 지상장치에서 지령된 구간제한속도를 검출하여 열차의 운행을 자동 제어하는 차상장치를 포함하여 이루어진 열차자동제어장치에 있어서,
상기 지상장치는, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하고, 상기 2개 이상의 지상자를 소정의 거리를 두고 선로에 설치함으로써, 각각의 ATS 구간, 또는 특정 ATS 구간에 대한 구간제한속도를 2개 이상의 지상자에서 동일하게 나타내도록 구성함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 1개의 신호기에 접속된 2개 이상의 지상자는, 열차의 진행방향에 대해 몇 번째 위치한 지상자인지를 나타내는 인식코드를 발생함을 특징으로 한다.
예를 들어, 구간제한속도를 나타내는 공진주파수외에 별도의 주파수를 출력하여 같은 구간내에 설치된(같은 신호기에 설치된) 지상자중 몇 번째 지상자인지를 나타내도록 할 수 있다.
이때, 공진주파수 외에 별도의 주파수를 출력할 수 있음은 물론이다.
즉, 지상자는 그 특성상 공진주파수를 통해 구간제한속도를 나타내나 공진주파수가 아니라 자체의 발진회로, 또는 기타의 통신수단을 이용하여 몇 번째 설치된 지상자인지를 나타낼 수 있다.
또한, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속할 경우에는, 신호기에 2개 이상의 지상자제어계전기를 접속한 후, 상기 각각의 지상자제어계전기에 지상자를 각각 접속하여서 구성함을 특징으로 한다.
예를 들어, 지상자제어계전기를 병렬접속한 후, 그 각각의 지상자제어계전기에 지상자를 각각 접속하거나, 또는 신호기의 구성을 변경하여 하나의 신호기에서 다수개의 지상자제어계전기를 동일한 신호로 제어할 수 있도록 한 후, 상기 신호기의 제어신호 출력단자 각각에 지상자제어계전기와 지상자를 접속하여 구성할 수 있다.
또한, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속할 경우에는, 지상자제어계전기에 2개 이상의 지상자를 접속하여 구성함을 특징으로 한다.
즉, 신호기에 하나의 지상자제어계전기를 접속한 후, 상기 지상자제어기에 2개 이상의 지상자를 병렬, 또는 직렬 접속하여 구성할 수 있다. 이때, 상기 지상자, 또는 지상자제어계전기의 콘덴서는, 지상자의 직렬접속, 또는 병렬접속으로 인하여 변화된 정전용량 값만큼 그 값을 변화시켜 보상하여 줌으로써 종래의 ATS 차상장치를 그대로 이용할 수 있도록 한다.
또한, 상기 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하여 선로에 설치할 경우 열차의 진행방향에 대해 첫 번째로 설치한 지상자 이후에 설치되는 그 다음번째 지상자, 또는 지상자들은, 소정의 거리를 단위로 하여 설치됨을 특징으로 한다.
예를 들어, 2번째 지상자는 1번째 지상자로부터 200m지점에, 3번째는 2번째 지상자로부터 100m되는 지점에 설치할 수 있는 것으로, 이는, 현재 선로에 설치된 지상자의 간격이 서로 상이하여 다음번 지상자까지의 거리를 별도의 장치 없이는 알 수 없고, 이로 인해 효율적인 운전을 할 수 없었던 문제점을 해소하기 위한 것이다.
즉, 현재 선로에 설치된 ATS의 경우에는 지상자간의 거리가 일정하지 않아각 구간의 길이(지상자 설치거리)를 알 수 없고, 이로 인해 다음번 선로구간에 진입하기 전에 지상자를 통해 지령된 구간제한속도로 무조건 감속하여야 하는데, 두 번째 지상자를 일정한 거리를 두고 설치함으로써 첫 번째 지상자와 두 번째 지상자 사이의 거리가 명확해져, 상기 거리를 기반으로 하여 부드럽고 효율적인 운전제어를 할 수 있게 된다.
예를 들어, 1개의 신호기에 2개의 지상자를 설치한다고 가정하고, 그 첫 번째 지상자에서 200m 위치에 두 번째 지상자를 설치하는 것으로 하였을 경우, 차상자가 첫 번째 지상자를 검출하게 되면 다음번 지상자를 검출하기 전까지는 최소한 200m의 거리가 확보된 상태이므로, 상기 200m의 거리 내에서 다음번 선로구간에서 지령된 속도로 변화시키면 된다. 이때, 감속곡선을 유선형으로 부드럽게 함으로써 승차감을 높임은 물론, 상기 200m의 거리에 대한 효율운전이 가능해지게 된다. 즉, 두 번째 지상자가 없을 경우에는 상기 200m의 거리도 구간제한속도를 유지한 채 운행하여야 하나, 그 거리동안 속도를 점감(漸減)시킴으로써 그만큼의 효율운전을 할 수 있게 된다.
또한, 상기 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하여 선로에 설치할 경우 열차의 진행방향에 대해 마지막 번째로 설치되는 지상자는, 다음번에 진입할 선로구간에 대한 제동안전거리를 확보하는 위치에 설치함을 특징으로 한다.
여기서 제동안전거리라 함은, 선로 상태가 허용하는 최대 속도에 대한 제동안전거리를 의미하며, 이는 ATS 비상제동에 의해 열차가 정지할 때까지의 필요거리를 말한다.
예를 들어, 자유운전상태(G신호)에서 선로가 허용하는 최대속도가 150Km/h 이고, 비상제동시의 제동안전거리가 150m라 하였을 경우의 마지막 지상자 설치위치는 다음번 선로구간이 시작되는 위치에서부터 150m 떨어진 거리이다.
한편, 본 발명 "열차자동정지장치의 운행 자동제어방법"의 구성1은, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하고, 상기 2개 이상의 지상자를 소정의 거리를 두고 선로에 설치함으로써, 각각의 ATS 구간, 또는 특정 ATS 구간에 대한 구간제한속도를 2개 이상의 지상자에서 동일하게 지령하는 지상장치와; 상기 지상장치에서 지령된 구간제한속도를 검출하여 열차의 운행을 자동 제어하는 차상장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 열차자동제어장치에 있어서,
상기 차상장치를 통해 지상자에서 지령된 열차의 구간제한속도와 열차의 실제속도를 검출하는 속도검출단계와; 상기 속도검출단계를 수행하여 검출한 열차의 실제속도와 구간제한속도를 비교하여 실제속도가 구간제한속도 이하일 경우에는 상기 속도검출단계로 복귀하여 실제속도를 검출하는 단계 이하를 수행하고, 실제속도가 구간제한속도를 초과할 경우에는 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생단계와; 상기 경보신호발생단계를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하는 것으로 판단되어 경보신호를 발생하였을 경우에는, 경보신호가 발생되어 경과된 시간이나, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 얼마나 초과하였는지의 여부 및 브레이크작동여부와 감속률 등을 판단하여 열차의 운행속도와 경보신호의 발생을 제어하는 속도경보제어단계를 포함하여 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 속도경보제어단계는, 상기 경보신호발생단계를 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 초과비율판단단계와; 상기 초과비율판단단계를 수행한 결과 열차의 구간제한속도에 대한 실제속도의 초과분이 허용된 값 이하일 경우에는, 브레이크의 작동 여부를 판단하여 브레이크가 작동된 것으로 판단될 경우에는 경보신호의 발생을 정지시킨 후 속도검출단계로 복귀하고, 그렇지 않은 것으로 판단될 경우에는 바로 속도검출단계로 복귀하는 경보발생제어단계와; 상기 초과비율판단단계를 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 허용된 값 이하가 되지 않았을 경우에는 열차의 운행을 정지시키는 비상제동단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 경보발생제어단계에서 브레이크의 작동여부를 판단하여 경보신호의 발생을 정지시키는 방법은, 소정의 시간동안 열차의 실제속도를 검출하여 상기 열차의 감속도가 일정값 이상일 경우에만 경보신호의 발생을 정지함을 특징으로 한다.
이때, 상기 열차의 감속도가 일정값 이상이어서 경보신호의 발생을 정지하였을 경우에는, 소정의 시간동안 지연동작을 수행한 후 속도검출단계로 복귀하도록 하고, 소정의 시간동안 열차의 감속도가 일정값 이상이 되지 않았을 경우에는 비상제동을 실시하도록 한다.
이는, 실제속도의 초과분이 허용된 값 이내이고 브레이크가 작동된 것으로 판단되었을 경우에는 일정시간이 지난 후에 속도검출단계로 복귀하도록 함으로써, 경보음이 다시 울리게 되는 것을 방지하기 위한 것이다.
즉, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 일정 퍼센트 이상 초과하였을 경우에는 열차의 감속도를 검출하여 그 값이 소정의 시간내에 일정값 이상이 되면 경보신호의 발생을 정지시키고, 상기 소정의 시간이 경과하도록 일정값 이상이 되지 않았을 경우는 열차를 비상제동시킴으로써 열차 운행의 안전을 확보하는 방법이다.
여기서, 상기 일정값 이상의 감속도란, 소정의 시간 내에 열차의 속도를 구간제한속도 이하로 감속하는데 필요한 감속도를 의미한다.
이와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치의 운행 자동제어방법"의 구성1은, 지상자의 설치순번을 나타내는 인식코드가 없는 지상자일경우에 사용하는 방법으로, 1개의 신호기에 대해 2개 이상 설치된 지상자로부터 구간제한속도를 전송받아 열차의 운행을 제어함으로써 선행하는 열차의 선로상태를 신속하게 파악하여 효율운전을 할 수 있음은 물론, 선행하는 열차의 선로점유상태를 신속하게 파악하므로 인해 그만큼의 안전운전을 할 수 있게 된다.
한편, 본 발명 "열차자동정지장치의 운행 자동제어방법"의 구성2는, 1개의 신호기에 각각의 인식코드를 발생하는 2개 이상의 지상자를 접속하고, 상기 2개 이상의 지상자를 소정의 거리를 두고 선로에 설치함으로써, 각각의 ATS 구간, 또는 특정 ATS 구간에 대한 구간제한속도를 2개 이상의 지상자에서 동일하게 지령하는 지상장치와; 상기 지상장치에서 지령된 구간제한속도를 검출하여 열차의 운행을 자동 제어하는 차상장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 열차자동제어장치에 있어서,
지상자에서 전송되는 구간제한속도와, 지상자의 설치순서를 나타내는 인식코드를 검출하고, 상기 인식코드로부터 다음번 지상자까지의 거리를 산출하며, 차상장치를 통해 열차의 실제속도를 검출하는 속도거리검출단계와; 상기 속도거리검출단계를 수행하여 검출한 구간제한속도와 실제속도를 비교하여 첫째, 실제속도가 구간제한속도를 초과하며 비상제동을 실시하는 요건이 충족되지 않았을 경우에는, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과함을 나타내는 경보신호를 발생하고, 상기 속도거리검출단계에서 산출한 다음번 지상자까지의 거리에 따른 점감적(漸減的) 속도제어를 하며, 둘째, 실제속도가 구간제한속도를 초과하지 않을 경우에는 상기 속도거리검출단계의 실제속도검출 기능 이하를 다음번 지상자가 검출될 때까지 지속적으로 수행하는 경보속도제어단계와; 상기 경보속도제어단계를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하며 비상제동을 실시하는 요건을 충족하였을 경우에는 비상제동을 실시하여 열차의 운행을 정지시키는 비상제동단계를 포함하여 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 경보속도제어단계에서 비상제동을 실시하는 방법은, 경보신호가 발생된지 소정의 시간이 경과하도록 대응조치가 취해지지 않았을 경우에 비상제동을 실시하도록 하거나, 또는, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 일정 퍼센트(%)이상 초과하고 감속률이 소정의 값 이하일 경우에 비상제동을 실시하도록 함을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치의 운행 자동제어방법"의 구성2는, 지상자의 설치순번을 나타내는 인식코드가 있는 지상자일 경우에 사용하는 방법으로, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 설치할 때 일정한 간격으로 나머지 지상자를 설치함으로 인해 다음번 지상자까지의 거리를 알 수 있게 되고, 이로인해 효율적인 운전을 할 수 있음은 물론 안전운전을 할 수 있게 된다.
예를 들어, 어떤 선로 전체에 대해 3개의 지상자를 설치하고, 두 번째 지상자를 첫 번째 지상자로부터 200m 떨어져 설치하고, 세 번째 지상자를 두 번째 지상자로부터 100m 떨어진 거리에 설치한다고 하였을 경우 첫 번째 지상자를 검출하게 되면 세 번째 지상자까지 최소한의 거리인 300m는 확보된 상태이므로 이를 기반으로 효율적인 운전을 할 수 있게 된다. 또한 이때, 마지막 지상자를 제동안전거리를 확보하는 위치에 설치하거나, 또는 다음 선로구간으로부터 일정거리 전방에 설치하게 되면 더욱 안전하며 효율적인 운행을 할 수 있게 된다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 "열차자동정지장치 및 그 운행 자동제어방법"의 기술적 사상에 따른 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
<실시예1>
본 실시예1은 본 발명 "열차자동정지장치의 운행 자동제어방법"의 구성1에 따른 실시예를 나타낸 것이다. 따라서 본 실시예1에서 사용하는 지상자는 인식코드를 발생하지 않는 지상자이다(실지에 있어서는 인식코드를 발생하는 지상자라도 무방하다. 이 경우 차상장치는 인식코드를 검출하지 않는다).
또한, 본 실시예1에서는 1개의 신호기에 대해 지상자를 2개 접속하는 것으로 한정하며, 상기 지상자를 신호기에 접속할 경우에는, 도5에서 도시되는 바와 같이, 각각의 신호기(160, 160')에 2개씩의 지상자제어계전기(130, 140, 130', 140')를 접속한 후 상기 각각의 지상자제어계전기(130, 140)에 지상자(110, 120, 120')를 접속한다.
이하, 본 실시예1의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도5에서 도시되는 바와 같이, 하나의 선로구간(B)에 2개의 지상자(110, 120)를 설치하고, 상기 지상자(110, 120) 각각에 지상자제어계전기 (130, 140)를 접속한 후, 상기 지상자제어계전기(130, 140) 각각과 신호등(150)을 신호기(160)에 접속하여 본 실시예1을 구성한다.
도면에 보는 바와 같이, "A구간"도 "B구간"과 마찬가지로 구성되며, 신호기들(160, 106')은 상호 접속되어 있다. 이는 도면에 표시되지 않은 다른 구간에 대해서도 마찬가지이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예1의 동작 및 효과를 도5와 도8 및 도9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
설명에 있어서 차상장치는 도1에서 나타낸 차상장치를 예로하여 설명한다. 여기서, 도1에 나타낸 차상장치를 사용하는 이유는, 본 실시예1에 사용되는 차상장치의 기본적인 동작원리 및 구성이 종래와 비슷하기 때문이다.
또한, 설명을 함에 있어서는 열차가 "A구간"에서 "B구간"으로 진입하는 것으로 하여 설명을 한다.
먼저, "A구간"을 운행하던 열차가 "B구간"에 진입하게 되면, 도8에서 도시되는 바와 같이, 속도검출단계(S110)를 수행하여 "B구간"에 대한 구간제한속도와 열차의 실제속도를 검출하게 된다.
즉, "B구간" 진입 전방에 설치된 첫 번째 지상자(110)로부터 "B구간"에 대한 구간제한속도를 지령받게 되며, 속도검출기(23)를 통해 열차의 실제속도를 검출하게 된다.
이후, 상기 속도검출단계(S110)에서 검출한 구간제한속도와 실제속도를 비교하여 실제속도가 구간제한속도를 초과할 경우에는 이를 나타내는 경보신호를 경보장치(27)를 통해 발생하고, 그렇지 않을 경우에는 상기 속도검출단계(S110)로 복귀하여 실제속도를 검출하는 단계 이하를 수행하는 경보신호발생단계(S120)를 수행하게 된다.
한편, 상기 경보신호발생단계(120)를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하여 경보신호를 발생하였을 경우에는, 경보신호가 발생되어 경과된 시간이나, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 얼마나 초과하였는지의 여부 및 브레이크작동여부와 감속률 등을 판단하여 열차의 운행속도와 경보신호의 발생을 제어하는 속도경보제어단계(S130)를 수행하게 된다.
즉, 경보신호가 발생되어 경과된 시간(기관사가 경보신호 발생을 듣고도 대응하지 않은 시간)이 얼마인지의 여부나, 또는 열차의 실제속도가 구간제한속도를 얼마나 초과하였는지의 여부 및 브레이크작동여부와 감속률 등을 판단하여 열차를 비상제동 시키거나 또는 그 운행속도를 자동제어 하게 된다.
예를 들어, 경보신호가 발생된지 소정 시간(예: 5초)이 지나도록 대응조치(브레이크 작동, 속도감속, 확인스위치 등)가 취해지지 않았을 경우 비상제동이 실시하도록 하거나, 또는 경보신호가 발생되더라도 그 속도 초과분이 허용된 값을 초과하였을 경우 비상제동이 실시되도록 하거나, 또는 열차의 감속률이 일정값 이하일 경우에 비상제동이 실시되도록 할 수 있는데, 이는 상황에 따라 선택하여 적용할 수 있다. 다시말해, 종래의 ATS 제어논리에 따라 열차의 운행을 제어하거나, 또는 본인의 선출원 발명들에 의한 ATS 제어논리에 따라 열차의 운행을 제어할 수 있는 것이다.
한편, 상기와 같은 제어논리에 의하여 첫 번째 지상자(110)가 설치된 구간을 운행한 후에는 두 번째 지상자(120)를 검출하여 상기와 같은 과정을 거쳐 1개의 신호기(160)에 대한 구간을 운행하게 된다.
이때, 상기 두 번째 지상자(120)는 첫 번째 지상자(110)와 동일한 구간제한속도를 지령하고 있으므로, 선행하는 열차가 동일 선로구간(후행열차가 첫 번째 지상자(110)를 검출할 때 운행하던 선로구간과 똑같은 선로구간)을 운행중일 경우에는 첫 번째 지상자(110)와 동일한 구간제한속도를 지령하며 이에 의해 후행열차의 운행이 제어되게 된다.
그러나, 선행열차가 운행하는 선로구간이 짧거나, 또는 선행열차의 속도가 빨라서 후행하는 열차가 첫 번째 지상자(110)와 두 번째 지상자(120) 사이를 운행할 때 그 다음 선로구간으로 진입한 경우에는 상기 두 번째 지상자(120)에는 이를 반영한 구간제한속도를 지령하게 되고, 이로 인해 열차의 운행속도를 높일 수 있게된다.
다시말해, 첫 번째 지상자(110)와 두 번째 지상자(120)는 동일한 구간제한속도를 지령하고 있지만 후행하는 열차가 첫 번째 지상자(110)와 두 번째 지상자(120) 사이를 운행할 때 선행하는 열차의 선로점유 상태가 변화되어 그 구간제한속도가 변화하게 되면, 이를 두 번째 지상자(120)를 통해 검출하여 열차의 운행을 제어함으로써 운행 효율을 높일 수 있게 되는 것이다. 이는 돌발사고로 인하여 열차의 속도를 저감시킬 경우에도 마찬가지이다.
또한, 동일한 구간제한속도를 두 개의 지상자(110, 120)를 통해 차상장치로 전송함으로 인해 어느 하나의 지상자가 무응동 상태에 있더라도 열차를 안전하게 운행할 수 있게 되는 것으로, 1개의 신호기에 접속되는 지상자의 수를 늘릴수록 효율적이며 안전한 운행을 할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예1에 의한 구성은 기존에 설치된 ATS 설비를 이용할 수 있으면서도 그 운행 효율을 높일 수 있음은 물론, 진입할 선로구간에 대한 정보를 신속히 알 수 있어 안전운전을 할 수 있고, 지상자의 무응동으로 인한 사고를 방지 할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.
참고로, 각각의 지상자제어계전기에 2개씩의 지상자를 접속하여 본 발명의 기술적 사상을 구현한 것의 일례를 나타낸 것으로, 그 동작 및 효과는 실시예1과 동일하다.
<실시예2>
본 실시예2는 본 발명 "열차자동정지장치의 운행 자동제어방법"의 구성2에따른 실시예를 나타낸 것이다. 따라서 본 실시예2에서 사용하는 지상자는 인식코드를 발생하는 지상자이다.
또한, 본실시예2에 있어서는 1개의 신호기에 지상자를 3개 설치하는 것으로 하여 두 번째 지상자는 첫 번째 지상자에서 300m 떨어진 거리에 일률적으로 설치하고, 세 번째 지상자는 다음에 진입할 선로구간에 대해 제동안전거리를 확보하는 위치에 설치하는 것으로 한다. 이때, 선로의 최고 운행 허용속도는 150Km로 가정하며, 상기 속도에 대한 제동안전거리는 200m로 가정한다. 따라서 세 번째 지상자는 다음에 진입할 선로구간 전방 200m 지점에 일률적으로 설치된다.
또한, 지상자를 신호기에 접속할 경우에는, 도7에서 도시되는 바와 같이, 신호기(280, 280')에 3개의 지상자제어계전기(240, 250, 260, 250', 260')를 병렬 접속한 후 상기 각각의 지상자제어계전기(240, 250, 260, 250', 260')에 지상자(210, 220, 230, 220', 230')를 접속한다.
이하, 본 실시예2의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도7에서 도시되는 바와 같이, 첫 번째 지상자(210)를 당해 선로구간(B'구간) 진입 전방 소정의 위치에 설치(예: 5현시 ATS의 경우 25m)에 설치하고, 두 번째 지상자(220)를 상기 첫 번째 지상자(210)로부터 300m 떨어진 위치에 설치하며, 세 번째 지상자(230)를 다음 선로구간(C'구간) 진입 200m 전방에 설치한다.
또한, 상기 각각의 지상자(210, 220, 230)에 지상자제어계전기(240, 250, 260)를 접속한 후, 상기 지상자제어계전기들(240, 250, 260)을 병렬접속하여 신호등(270)과 함께 신호기(280)에 접속하여 본 실시예2를 구성한다.
도면에 있어서 (A'구간)과 (C'구간)도 상기와 동일하게 구성되며, 신호기(280, 280')는 상호 접속되어 있다. 이는 도면에 표시되어 있지 않은 다른 구간에 대해서도 마찬가지이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예2의 동작 및 효과를 도7과 도10을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
설명에 있어서 차상장치는 도1에서 나타낸 차상장치를 예로하여 설명한다. 여기서, 도1에 나타낸 차상장치를 사용하는 이유는, 본 실시예2에 사용되는 차상장치의 기본적인 구성이 종래의 구성과 비슷하기 때문이다. 좀더 자세히 이야기하면 기본적인 구성요소는 같으나 그 제어방법이 틀리다.
또한, 설명을 함에 있어서는 열차가 (A'구간)에서 (B'구간)으로 진입하는 것으로 하여 설명을 한다.
먼저, 열차가 (A"구간)에서 (B"구간)으로 진행을 하면 차상장치(20)의 제어부(26)에서 속도거리검출단계(S210)를 수행하여 지상자의 설치순서를 나타내는 인식코드와 구간제한속도를 검출하여 지금 검출한 지상자가 같은 선로구간(같은 신호기)에 설치된 지상자 중 몇 번째 설치된 지상자인가를 판단하여 다음번 지상자까지의 거리를 산출하고, 속도검출기(23)를 통해 열차의 현재속도를 검출하게 된다.
이후, 상기 제어부(26)는 경보속도제어단계(S220)를 수행하여 구간제한속도와 실제속도를 비교한 후, 상기 비교결과에 따라 열차의 운행을 제어하게 된다.
즉, 상기 비교결과 실제속도가 구간제한속도를 초과하며 비상제동을 실시하는 요건이 충족되지 않았을 경우에는, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과함을 나타내는 경보신호를 발생하고, 상기 속도거리검출단계(S210)에서 산출한 다음번 지상자까지의 거리에 따른 점감적(漸減的) 속도제어를 하며, 실제속도가 구간제한속도를 초과하지 않을 경우에는 상기 속도거리검출단계(S210)의 실제속도검출 기능 이하를 다음번 지상자가 검출될 때까지 지속적으로 수행하게 된다.
예를 들어, 차상자(21)를 통해 검출한 지상자가 첫 번째 지상자(210)일 경우에는 두 번째 지상자까지는 300m, 다음 선로구간까지는 최소한 500m의 거리가 확보된 상태이므로 이를 계산하여 운행을 하게 된다. 실지에 있어서는 열차의 안전 운행상 두 번째 지상자(220)에 도달할 때까지 열차의 속도를 구간제한속도로 감속하는 것으로 하여 그 300m의 거리동안 열차속도를 점감(漸減)시켜 운행하게 된다.
다시말해, 상기 첫 번째 지상자(210)를 통과하면서 검출한 구간제한속도를 실제속도가 초과하였을 경우에는 상기 초과 속도분에 대한 감속제어를 두 번째 지상자(220)에 도달할때까지(즉 300m 거리내에) 점감적으로 실시하면 되는 것으로, 이로인해 부드러운 열차운행이 가능할 뿐만 아니라 종래의 제어방법에서와 같이 급격한 감속으로 인한 비효율적인 운행을 방지할 수 있게 되는 것이다.
이때 만약 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하며 비상제동을 실시하는 요건을 충족하였을 경우에는 비상제동을 실시하여 열차의 운행을 정지시키는 비상제동단계(S230)를 수행하게 된다.
여기서 비상제동을 실시하는 요건이란, 경보신호가 발생된지 소정의 시간이 경과하도록 대응조치가 취해지지 않았거나, 또는 열차의 실제속도가 구간제한속도를 일정 퍼센트(%)이상 초과하고 감속률이 소정의 값 이하일 경우를 말하는 것으로, 이는 ATS의 제어논리를 구성할 때 필요에 따라 선택하여 구성할 수 있다.
한편, 상기 경보속도제어단계(S220)를 수행한 결과 비상제동을 실시하지 않고 열차의 운행이 계속되어 차상자(21)가 두 번째 지상자(220)를 검출하게 되면, 상기 두 번째 지상자에서 지령된 구간제한속도로 운행을 지속하게 된다. 상기 두 번째 지상자(220)에 열차가 도달할때까지 선로정보가 변경되지 않았을 경우에는 상기 두 번째 지상자(220)에서 지령된 속도를 유지한채로 다음 세 번째 지상자(230)까지 운행하게 되며, 첫 번째 지상자(210)와 두 번째 지상자(220)를 운행하는 도중에 다음번에 진입할 선로에 대한 구간제한속도가 변화되었을 경우에는 이에 따른 속도로 제어를 하여 운행을 하게 된다. 이때, 검출한 지상자가 두 번째 지상자(220)인지의 여부는 인식코드로부터 판단하게 된다.
또한, 상기 두 번째 지상자(220)를 통과한 후에는 같은 원리로 세 번째 지상자(230)를 통과하게 된다. 이때, 상기 세 번째 지상자(230)의 설치위치는 제동안전거리를 확보하는 위치에 설치되어 있으므로 세 번째 지상자(230)에서 지령된 구간제한속도로 운행을 하거나 비상제동을 하는 것은 아무 문제가 없다.
열차가 두 번째 지상자(220)와 세 번째 지상자(230) 사이를 운행할 때 다음 선로구간에 대한 구간제한속도가 변화되었을 경우 이를 상기 세 번째 지상자(230)를 통해 지령받아 열차의 운행을 제어함은 두 번째 지상자(220)를 통과할때와 동일하다.
따라서, 실시예1에서와 마찬가지로 선로정보를 신속하게 전달할 수 있어 효율운전 및 안전운전을 할 수 있음은 물론, 지상자의 무응동으로 인한 사고를 방지할 수 있게 된다.
이때 본 실시예2에서는 각 지상자마다 인식코드가 부여되므로 무응동으로 인한 사고 발생의 방지는 물론, 어느 지상자가 무응동상태에 있는 지의 여부를 용이하게 검출할 수 있게 된다.
그러나, 상기의 실시예1과 실시예2에 있어서는, 1개의 신호기(선로구간)에 대해 지상자를 각각 2개와 3개 접속하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 더 많은 수의 지상자를 접속하여 제어함으로써 보다 나은 운행효율 및 안전 운행을 기할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예들에 있어서는 지상자 각각에 지상자제어계전기를 접속한 후, 상기 지상자제어계전기를 신호기에 접속하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 하나의 지상자제어계전기에 다수개의 지상자를 접속하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기 실시예들에 있어서는 ATS 차상자를 도1에서 구성된 바와 같은 ATS에 대해 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 도1에 나타낸 ATS에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 "열차자동정지장치 및 그 운행 자동제어방법"은, 특히, 구간제한속도를 지시하는 지상자를 한 개의 신호기에 대해 두 개 이상 병렬로 접속하여 열차의 운행을 제어하며, 또한 그 감속 패턴을 변경함으로인해, 열차의 안전 및 운행 효율을 높이고 무응동 상태를 방지하며, 숙련된 운전자(기관사)에 대한 의존성을 낮추어 용이하게, 또는 무인으로 열차를 운행할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 지상자와, 지상자제어계전기와, 신호기 및 신호등으로 이루어져 선행하는 열차의 선로 점유상태를 검출하여 후행하는 열차의 구간제한속도를 지령하는 지상장치와, 상기 지상장치에서 지령된 구간제한속도를 검출하여 열차의 운행을 자동 제어하는 차상장치를 포함하여 이루어진 열차자동제어장치에 있어서,
    상기 지상장치는, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하고, 상기 2개 이상의 지상자를 소정의 거리를 두고 선로에 설치함으로써, 각각의 ATS 구간, 또는 특정 ATS 구간에 대한 구간제한속도를 2개 이상의 지상자에서 동일하게 나타내도록 구성함을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 1개의 신호기에 접속된 2개 이상의 지상자는, 열차의 진행방향에 대해 몇 번째 위치한 지상자인지를 나타내는 인식코드를 발생함을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속할 경우에는, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자제어계전기를 접속한 후, 상기 각각의 지상자제어계전기에 지상자를 각각 접속하여서 구성함을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속할 경우에는,지상자제어계전기에 2개 이상의 지상자를 접속하여 구성함을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하여 선로에 설치할 경우 열차의 진행방향에 대해 첫 번째로 설치한 지상자 이후에 설치되는 그 다음번째 지상자, 또는 지상자들은, 소정의 거리를 단위로 하여 설치됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하여 선로에 설치할 경우 열차의 진행방향에 대해 마지막 번째로 설치되는 지상자는, 다음번에 진입할 선로구간에 대한 제동안전거리를 확보하는 위치에 설치함을 특징으로 하는 열차자동정지장치.
  7. 1개의 신호기에 2개 이상의 지상자를 접속하고, 상기 2개 이상의 지상자를 소정의 거리를 두고 선로에 설치함으로써, 각각의 ATS 구간, 또는 특정 ATS 구간에 대한 구간제한속도를 2개 이상의 지상자에서 동일하게 지령하는 지상장치와; 상기 지상장치에서 지령된 구간제한속도를 검출하여 열차의 운행을 자동 제어하는 차상장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 열차자동제어장치에 있어서,
    상기 차상장치를 통해 지상자에서 지령된 열차의 구간제한속도와 열차의 실제속도를 검출하는 속도검출단계와; 상기 속도검출단계를 수행하여 검출한 열차의실제속도와 구간제한속도를 비교하여 실제속도가 구간제한속도 이하일 경우에는 상기 속도검출단계로 복귀하여 실제속도를 검출하는 단계 이하를 수행하고, 실제속도가 구간제한속도를 초과할 경우에는 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생단계와; 상기 경보신호발생단계를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하는 것으로 판단되어 경보신호를 발생하였을 경우에는, 경보신호가 발생되어 경과된 시간이나, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 얼마나 초과하였는지의 여부 및 브레이크작동여부와 감속률 등을 판단하여 열차의 운행속도와 경보신호의 발생을 제어하는 속도경보제어단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치의 운행 자동제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 속도경보제어단계는, 상기 경보신호발생단계를 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 초과비율판단단계와; 상기 초과비율판단단계를 수행한 결과 열차의 구간제한속도에 대한 실제속도의 초과분이 허용된 값 이하일 경우에는, 브레이크의 작동 여부를 판단하여 브레이크가 작동된 것으로 판단될 경우에는 경보신호의 발생을 정지시킨 후 속도검출단계로 복귀하고, 그렇지 않은 것으로 판단될 경우에는 바로 속도검출단계로 복귀하는 경보발생제어단계와; 상기 초과비율판단단계를 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 허용된 값 이하가 되지 않았을 경우에는 열차의 운행을 정지시키는 비상제동단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치의 운행 자동제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 경보발생제어단계에서 브레이크의 작동여부를 판단하여 경보신호의 발생을 정지시키는 방법은, 소정의 시간동안 열차의 실제속도를 검출하여 상기 열차의 감속도가 일정값 이상일 경우에만 경보신호의 발생을 정지함을 특징으로 하는 열차자동정지장치의 운행 자동제어방법.
  10. 1개의 신호기에 각각의 인식코드를 발생하는 2개 이상의 지상자를 접속하고, 상기 2개 이상의 지상자를 소정의 거리를 두고 선로에 설치함으로써, 각각의 ATS 구간, 또는 특정 ATS 구간에 대한 구간제한속도를 2개 이상의 지상자에서 동일하게 지령하는 지상장치와; 상기 지상장치에서 지령된 구간제한속도를 검출하여 열차의 운행을 자동 제어하는 차상장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 열차자동제어장치에 있어서,
    지상자에서 전송되는 구간제한속도와, 지상자의 설치순서를 나타내는 인식코드를 검출하고, 상기 인식코드로부터 다음번 지상자까지의 거리를 산출하며, 차상장치를 통해 열차의 실제속도를 검출하는 속도거리검출단계와; 상기 속도거리검출단계를 수행하여 검출한 구간제한속도와 실제속도를 비교하여 첫째, 실제속도가 구간제한속도를 초과하며 비상제동을 실시하는 요건이 충족되지 않았을 경우에는, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과함을 나타내는 경보신호를 발생하고, 상기 속도거리검출단계에서 산출한 다음번 지상자까지의 거리에 따른 점감적(漸減的) 속도제어를 하며, 둘째, 실제속도가 구간제한속도를 초과하지 않을 경우에는 상기 속도거리검출단계의 실제속도검출 기능 이하를 다음번 지상자가 검출될 때까지 지속적으로 수행하는 경보속도제어단계와; 상기 경보속도제어단계를 수행한 결과 열차의 실제속도가 구간제한속도를 초과하며 비상제동을 실시하는 요건을 충족하였을 경우에는 비상제동을 실시하여 열차의 운행을 정지시키는 비상제동단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차자동정지장치의 운행 자동제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 또한, 상기 경보속도제어단계에서 비상제동을 실시하는 방법은, 경보신호가 발생된지 소정의 시간이 경과하도록 대응조치가 취해지지 않았을 경우에 비상제동을 실시하도록 하거나, 또는, 열차의 실제속도가 구간제한속도를 일정 퍼센트(%)이상 초과하고 감속률이 소정의 값 이하일 경우에 비상제동을 실시하도록 함을 특징으로 하는 열차자동정지장치의 운행 자동제어방법.
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