KR20020046291A - 씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템 및 그제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열차의 긴급상황을 당해 열차의 주위를 운행하는 열차에 알리는 열차의 방호 무선시스템에 관한 것으로, 특히, 무선통신을 이용한 열차제어시스템의 무선통신 네트워크(무선 LAN)를 이용하여 열차의 긴급상황을 주변의 열차에 알려줌으로써, 긴급상황을 수신할 타겟 열차에 대한 신호 전송이 가능하고, 전송거리에 제한이 없으며, 안전하고, 정확하며, 상황파악이 용이하도록 하기 위한 것이다.

즉, 열차들의 선로상의 위치를 지속적으로 파악하여 그 운행을 자동 제어하는 CBTC에 긴급 상황 전송 및 수신을 위한 장치를 설치한 후, CBTC의 무선통신 네트워크를 긴급상황 발생을 나타내는 신호의 전송 통로로 사용함으로 인해, 발생한 긴급상황에 관련 있는 특정 열차에 대한 타겟 전송이 가능하고, 그 전송 거리에 제한을 받지 않으며, 관리국을 통해 상황파악이 용이하고, 정확하며, 안전한 전송이 이루어도록 하기 위한 것이다.

Description

씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템 및 그 제어방법{TELEMETERING TRAIN PROTECTOR USING CBTC}

본 발명은 열차의 긴급상황을 당해 열차의 주위를 운행하는 열차에 알리는 열차의 방호 무선시스템에 관한 것으로, 특히, 무선통신을 이용한 열차제어시스템 (COMMUNICATION BASED TRAIN CONTROL SYSTEM: 이하 "CBTC"라 한다)의 무선통신 네트워크(무선 LAN)를 이용하여 열차의 긴급상황을 주변의 열차에 알려줌으로써, 긴급상황을 수신할 타겟(TARGET) 열차에 대한 신호 전송이 가능하고, 전송거리에 제한이 없으며, 안전하고, 정확하며, 상황파악이 용이하도록 하기 위한 것이다.

이는 본인의 선등록 발명인 대한민국 특허 제175108호 "열차의 방호 무선장치"와, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제2000-61242호 "무선통신을 이용한 열차자동제어시스템 및 그 제어방법"을 이용, 개량한 개량발명에 관한 것이다.

본인의 선등록 발명인 "열차의 방호 무선장치"는, 도1에서 도시되는 바와 같이, 사용자의 요구시, 긴급한 상황이 발생하였음을 나타내는 경보음 등을 발생하는 긴급신호발생부(11)와, 상기 긴급신호발생부(11)에서 발생된 긴급신호를 송신하는 송신부(12)와, 상기 긴급신호가 도달할 수 있는 거리를 제한하므로 인해 긴급 상황이 발생한 지점에서 소정의 근거리를 제외한 거리에 있는 열차에는 응급 신호가 도달되지 않도록 송신출력을 조절하는 송신출력조절부(13)와; 타 열차에서 위험을 인식할 수 있는 소정의 시간 동안만 긴급신호를 발신할 수 있도록 긴급신호의 송신동작을 일정 시간 후에 정지시키는 타이머부(15) 및 긴급신호 송출시 동일 노선을 운행하는 열차에 설치된 특정의 수신기에서만 신호를 수신할 수 있도록 인식코드를 부여하는 인식코드부여부(16)로 구성되어 긴급한 상황이 일어났음을 나타내는 경보음 등의 긴급신호를 발생하여 송신하는 송신기(10)와;

상기 송신기(10)에서 송신된 신호를 수신하는 수신부(21)와, 상기 수신부(21)의 출력단에 접속되어 수신 신호에 포함된 인식코드를 검사하므로 인해 상기 수신부(21)에 수신된 신호가 자국 수신기로 발신된 신호인가의 여부를 판단하여 자국 수신기로 발신된 신호일 경우는 상기 수신된 신호를 다음의 처리 과정으로 출력하는 인식코드검출부(22)와, 상기 인식코드검출부(22)의 출력단에 접속되어 상기 인식코드검출부(22)의 출력이 있을 시 상기 수신부(21)를 통해 수신한 신호가 긴급 상황을 알리는 신호인가를 검출하는 긴급신호검출부(23)와, 상기 긴급신호검출부(23)의 출력단에 접속되어 상기 긴급신호검출부(23)에서 긴급신호가 검출되었음을 알리는 신호가 출력되었을 시 긴급 상황을 알리는 신호가 수신되었음을 표시하는 긴급상황표시부(25)로 구성되어 상기 송신기(10)에서 송신된 신호를 수신하여 소정의 처리 과정을 수행하여 긴급 상황을 나타내는 신호가 수신되었음을 열차 운전자에게 인지시키는 긴급신호수신기(20)로 구성되었다.

이러한 본인의 선등록 발명은, 타 열차나 외부에 긴급한 도움을 요청하거나, 또는 타 열차의 안전운행을 위해 그 위험을 긴급히 알리고자 할 때, 이를 나타내는 신호를 긴급신호발생부(11)를 통해 발생하여 송신부(12)를 통해 전송하면, 이를 긴급신호수신기(20)에서 수신하여 나타내줌으로써, 긴급상황발생에 대한 대처를 신속히 처리하였다.

그러나, 상기와 같은 본인의 선등록 발명은, 긴급신호발생시 그 신호 발생 범위를 송신부(12)의 송신출력으로 제한함으로 인해, 첫째, 상기 송신출력이 포괄하는 지역내에 있는 모든 열차에 긴급상황을 나타내는 신호가 전송되어 필요 이상의 혼란을 야기시킨다는 문제점이 있고, 둘째, 긴급신호를 발생한 열차의 확인이 용이하지 않다는 문제점이 있고, 셋째, 송신출력이 포괄하는 지역 내에 열차가 존재하지 않을 경우에는 긴급상황에 대한 정보를 효과적으로 전달할 수 없다는 문제점이 있고, 넷째, 긴급신호를 수신하여야 하는 열차에서 긴급신호를 수신하였는지의 여부를 확인할 수 없다는 문제점이 있고, 다섯째, 신뢰성이 보장되지 않은 무선통신을 이용하여 긴급신호를 발생함으로 인해 전파음영지역이나, 기타의 장애물로 인하여 상기 긴급신호가 전송되거나, 또는 수신되지 않을 경우에는 긴급상황의 발생을 알릴 수 없다는 문제점 등이 있었다.

예를 들어, 역 주변이나 선로 교차 지점과 같이 주위에 열차가 많이 운행되는 곳에서는, 긴급신호를 발생하여도 그 발생 열차에 대한 확인이 용이하지 않음은 물론, 필요 이상의 열차에까지 상기 신호가 전송되어 이에 대한 혼란이 야기된다는 문제점이 있고, 반대로 긴급신호 송신 범위에 열차가 존재하지 않을 경우에는 긴급상황이 발생하여도 이를 알릴 수 없다는 문제점이 있으며, 터널, 빌딩, 산악지역과 같이 전파장애물이 존재하는 지역이나 전파음영지역내에 열차가 존재할 경우에는 긴급상황을 나타내는 신호를 무선 전송할 수가 없다는 문제점 등이 있었다.

한편, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제2000-61242호 "무선통신을 이용한 열차자동제어시스템 및 그 제어방법"은, 도2와 도3에서 도시되는 바와 같이, 선로를 따라 설치되어, 열차의 위치를 검출하기 위한 무선 통신을 수행하며, 열차의 목표운행속도 및 운행에 관한 정보를 무선 전송하는 다수개의 기지국(31)과; 두 개 이상의 기지국(31)을 그룹화 하여 그 동작을 관리, 제어하며, 기지국(31)과 열차와의 전파전송시간을 이용하여 현행하는 열차의 위치를 검출하고, 목표운행속도를 산출하여 전송하며, 해당 제어국 내에 있는 열차의 운행 속도와 선로 점유 상태에 대한 정보 및 열차 운행에 관한 정보를 전송하는 하나 이상의 제어국(32)과; 하나 이상의 제어국(32)의 데이터를 집중시켜 열차 운행 전반에 대한 상황보고, 열차추적, 관리 및, 제어기능을 수행하는 관리국(33)을 포함하여 이루어진 무선통신시스템(30)과,

기지국(31)에서 전송되는 위치검출을 위한 신호를 수신하여 재전송하며, 열차의 목표운행속도, 열차 운행 정보 등을 수신하는 이동국(41)과; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 실제 운행 속도(현재속도)를 검출하는 속도검출기(48)와; 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나, 또는 일정한 시간이 경과하도록 열차의 속도가 목표운행속도에 도달되지 않거나, 또는 신호 전송 상태가 불량함을 나타내는 신호가 입력될 경우 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생부(44)와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어 열차를 가속하거나 또는 감속하는 속도제어부 (47)와; 열차 운행 기록에 대한 정보, 선로 상태에 대한 정보 등을 저장하는 데이터베이스부(49)와; 선행하는 열차와의 거리, 현재운행속도, 목표운행속도 및 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 표시하는 운행상태표시부(45)와; 운전자의 조작명령을 입력하는 조작스위치부(46)와; 상기 데이터베이스부(49)와, 속도검출기(48)와, 경보신호발생부(44)와, 표시부(45)와, 속도제어부(47)와, 조작스위치부(46) 사이에 접속되어, 첫째, 상기 이동국(41)을 통해 수신되는 열차의 목표운행속도와 속도검출기(48)를 통해 검출되는 열차의 실제속도를 비교하여 속도제어부(47)를 통해 열차의 운행속도를 제어하고, 둘째, 선행하는 열차와의 거리, 현재운행속도, 목표운행 속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 운행상태표시부(45)를 통해 나타내고, 셋째, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나 또는 일정 시간이 경과하도록 열차의 실제 속도가 목표운행속도에 도달되지 않았을 경우 경보신호발생부(44)를 통해 이를 나타내는 신호를 출력하도록 제어하고, 넷째, 조작스위치부(46)를 통해 입력되는 운전자의 조작명령을 수행하고, 다섯째, 열차의 운행 기록에 대한 제어를수행하는 마이컴(43)과; 상기 마이컴(43)과 이동국(41) 사이에 접속되어, 이동국 (41)을 마이컴(43)에 인터페이스 시키는 인터페이스부(42)를 포함하여 이루어져 열차에 설치되는 열차제어시스템(40)으로 구성되었다.

이러한 본인의 선출원 발명은, 도4에서 도시되는 바와 같이, 기지국(31)과 이동국(41) 사이의 전파전송시간을 이용하여 현행열차와 선행열차 사이의 거리를 산출하여 제어국(32)과 관리국(33)으로 전송하고, 상기 산출 결과에 따른 현행열차의 목표운행속도를 산출하여 이동국(41)으로 전송하는 목표운행속도산출전송단계 (S11)와; 열차 운행 정보가 존재하는지의 여부를 지속적으로 검출하여 열차 운행 정보가 존재할 경우에는 기지국(31)을 통해 이동국(41)으로 전송하는 열차운행정보전송단계(S12)와; 각 제어국(32)을 통해 전송되는 열차들의 운행상태에 대한 상황보고, 열차추적, 제어, 관리 기능을 수행하며, 열차 운행 정보를 제어국(32)과 기지국(31)을 경유하여 이동국(41)으로 전송하는 관리국제어단계(S13)로 이루어진 무선통신시스템제어단계(S10)와,

속도검출기(48)를 통해 검출한 열차의 실제속도가 이동국(41)을 통해 수신한 목표운행속도가 되도록 열차의 속도를 가감속(加減速)시키는 속도제어기능을 수행하고, 소정의 시간이 경과되도록 열차의 실제속도가 목표운행속도가 되지 않거나, 또는, 열차 각 구성요소의 동작이 정상적이지 않거나, 또는, 기지국(31)과의 신호전송상태가 정상적이지 않을 경우 이를 경보하는 경보기능을 수행하며, 열차의 운행상태를 운행상태표시부(45)를 통해 표시하고, 데이터베이스부(49)에 저장하는 열차제어시스템제어단계(S20)를 수행하여 열차의 운행을 제어하였다.

즉, 선로변에 설치된 무선통신시스템(30)과 열차에 설치된 열차제어시스템 (40) 사이의 전파전송시간으로부터 현행 열차의 위치를 산출하고, 상기 산출된 현행 열차의 위치와 선행 열차의 위치로부터 양 열차 사이의 거리 및 현행 열차의 목표운행속도를 산출한 후, 상기 산출된 열차의 목표운행속도를 열차제어시스템에 전송하여 열차의 운행을 제어하였다.

그러나, 상기와 같은 본인의 선출원 발명의 경우에는 열차의 선로점유상태를 검출하여, 상기 선로점유 상태에 따른 열차 자동제어에 주목적이 있는 것으로, 열차의 긴급상황을 타 열차에 알리고자 할 경우에는 본인의 선등록 발명인 열차 방호 무선장치를 열차에 별도로 설치하여 그 상황 여부를 전송하여야 한다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 신뢰성이 확보된 CBTC의 무선통신 네트워크를 이용하여 긴급상황 발생에 대한 신호를 전송함으로 인해, 특정 열차에 대한 타겟 전송이 가능하고, 거리에 제한을 받지 않으며, 안전하고, 정확하며, 상황파악이 용이한 "씨비티시(CBTC)를 이용한 열차 방호 무선시스템 및 그 제어방법"을 제공하는 데 있다.

즉, 열차들의 선로상의 위치를 지속적으로 파악하여 그 운행을 자동 제어하는 CBTC에 긴급 상황 전송 및 수신을 위한 장치를 설치한 후, CBTC의 무선통신 네트워크를 긴급상황 발생을 나타내는 신호의 전송 통로로 사용함으로 인해, 발생한 긴급상황에 관련 있는 특정 열차에 대한 타겟 전송이 가능하고, 그 전송 거리에 제한을 받지 않으며, 관리국을 통해 상황파악이 용이하고, 정확하며, 안전한 전송이 이루어도록 하기 위한 것이다.

도 1 은 종래 열차 방호 무선장치의 구성을 나타낸 블록도,

도 2 는 CBTC의 구성 중 무선통신시스템의 구성을 나타낸 구성도,

도 3 은 CBTC의 구성 중 열차제어시스템의 구성을 나타낸 블록도,

도 4 는 CBTC의 제어방법을 나타낸 제어흐름도,

도 5 는 본 발명 "씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템"의 구성을 나타낸 블록 구성도,

도 6 은 본 발명 "씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템의 제어방법"을 나타낸 제어흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110: 무선통신시스템111: 기지국

112: 제어국113: 관리국

120: 열차제어시스템121: 이동국

122: 인터페이스부123: 마이컴

124: 경보신호발생부125: 운행상태표시부

126: 데이터베이스부127: 속도제어부

128: 속도검출기129: 조작스위치부

130: 긴급상황표시부140: 긴급신호발생제어부

S110: 긴급상황수신표시단계S120: 긴급상황발생표시단계

S130: 관리국전송단계S140: 타겟열차선정단계

S150: 타겟열차전송단계S160: 상황표시단계

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 "씨비티씨(CBTC)를 이용한 열차 방호 무선 시스템"은, 선로를 따라 설치되어 무선 통신을 수행하는 다수개의 기지국과, 두 개 이상의 기지국을 그룹화 하여 무선 통신을 통해 그 동작을 관리, 제어하는 제어국과, 각 제어국의 데이터를 집중시켜 열차 운행 전반에 관한 관리, 제어를 수행하는 관리국을 포함하여 이루어지며 이를 통해 무선통신 네트워크를 구축하여, 첫째, 기지국과 열차와의 전파전송시간을 이용하여 현행하는 열차의 위치를 검출하고, 둘째, 열차의 목표운행속도를 산출하여 전송하며, 셋째, 열차 운행 전반에 관한 상황보고, 열차 추적, 관리 및 제어기능을 수행하다가, 넷째, 열차에 긴급상황이 발생되었음을 나타내는 신호가 전송될 경우에는 긴급상황이 발생된 열차와 그 위치 및, 주위를 운행하는 열차들에 대한 운행 상황을 검출하여 나타내주고, 긴급상황이 발생된 열차로 인한 추돌 또는 충돌 위험이 있는 열차에 이를 통보하며, 발생된 긴급상황에 대한 수습이 용이한 열차에 이를 통보하는 무선통신시스템과;

사용자에 의해 조작되어 열차에 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 출력하는 긴급신호발생제어부와;

소정의 제어신호에 의해 동작되어 당해 열차, 또는 타 열차에 발생한 긴급상황을 표시하는 긴급상황표시부와;

기지국과의 무선통신을 수행하는 이동국과, 열차의 속도를 검출하는 속도검출기와, 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와, 열차의 속도를 가속 또는 감속시키는 속도제어부와, 열차 운행 기록에 대한 정보, 선로 상태에 대한 정보 등을 저장하는 데이터베이스부와, 운전자의 조작명령을 입력하는 조작스위치부와, 열차의 운행상태에 대한 정보를 표시하는 운행상태표시부와, 상기 각부의 동작을 관리, 제어하는 마이컴과, 이동국을 마이컴에 인터페이스 시키는 인터페이스부를 포함하여 이루어져, 첫째, 이동국을 통해 수신되는 열차의 목표운행속도와 속도검출기를 통해 검출되는 열차의 실제속도를 비교하여 속도제어부를 통해 열차의 운행속도를 제어하고, 둘째, 선행하는 열차와의 거리, 현재운행속도, 목표운행속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 운행상태표시부를 통해 나타내고, 셋째, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나 또는 일정 시간이 경과하도록 열차의 실제 속도가 목표운행속도에 도달되지 않거나, 또는 신호 전송 상태가 불량함을 나타내는 신호가 입력되었을 경우 경보신호발생부를 통해 이를 나타내는 신호를 출력하도록 제어하고, 넷째, 조작스위치부를 통해 입력되는 운전자의 조작명령을 수행하고, 다섯째, 열차의 운행 기록에 대한 제어를 수행하다가, 여섯째, 긴급상황발생제어부에서 당해 열차에 긴급한 상황이 발생하였음을 나타내는 신호가 입력될 경우에는, 긴급상황표시부의 동작을 제어하여 긴급한 상황이 발생하였음을 나타내주고, 이동국을 통해 무선통신시스템으로 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 전송하며, 일곱째, 타 열차의 긴급상황을 나타내는 신호가 무선통신시스템과 이동국을 통해 수신되었을 경우에는, 긴급상황표시부의 동작을 제어하여 이를 나타내주는 열차제어시스템을 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 상기 긴급신호발생제어부는, 각기 다른 신호를 출력하는 다수개의 긴급상황발생스위치를 포함하여 이루어져, 열차에서 발생하는 각각의 긴급상황을 구별하여 출력할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

예를 들어, 열차에서 발생할 수 있는 긴급상황의 종류를, "화재", "구급", "고장", "위난"등으로 분류하였을 경우에는, 상기 4가지의 상황에 대응되는 4개의 긴급상황발생스위치를 마련한 후 그 각각이 다른 신호를 출력하도록 하여 열차제어시스템의 마이컴에서 이를 식별하도록 할 수 있다.

이때, 상기 4개의 긴급상황발생스위치는, 마이컴의 입력 단자가 충분할 경우에는 각각의 입력단자에 상기 긴급상황발생스위치 각각을 접속하여 구성할 수 있고, 마이컴의 입력단자가 충분하지 않을 경우에는 키매트릭스(KEY MATRIX)를 구성하여 각기 구별되는 신호를 마이컴에 입력하도록 할 수 있다. 그러면 상기 마이컴에서는 입력되는 각각의 신호를 구별하여 해당되는 긴급신호를 무선통신시스템을 통해 타 열차에 전송할 수 있다. 이때, 발생된 긴급상황의 종류를 긴급상황표시부에 나타내줌은 물론이다.

상기 긴급상황표시부는, 발생된 긴급상황을 시각적으로 나타내는 시각표시장치와; 청각적으로 나타내는 청각표시장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

예를 들어, 상기 시각표시장치는 액정표시장치나 모니터, 또는 경광등이나 램프 등을 선택적으로 조합하여 구성할 수 있으며, 청각표시장치는 경보음발생회로의 스피커 등을 조합하여 구성할 수 있다.

이때, 상기 청각표시장치는 열차제어시스템의 경보신호발생부를 이용할 수도 있다.

한편, 본 발명 "씨비티씨(CBTC)를 이용한 열차 방호 무선 시스템의 제어방법"은, 타 열차에서 발생한 긴급상황을 나타내는 신호가 무선통신시스템을 경우하여 열차제어시스템에 수신되는 지의 여부를 검출하여, 타 열차에서 발생한 긴급상황을 나타내는 신호가 수신된 것으로 판단될 경우에는 긴급상황표시부에 타 열차에서 전송된 긴급상황 발생에 대한 정보를 표시하는 긴급상황수신표시단계와; 상기 긴급상황수신표시단계를 수행한 결과 타 열차에서 전송되는 긴급상황을 나타내는 신호가 수신되지 않는 것으로 판단될 경우에는, 당해 열차의 긴급신호발생제어부에서 긴급상황을 나타내는 신호가 입력되었는지의 여부를 검출하여 긴급상황을 나타내는 신호가 입력되지 않은 것으로 판단될 경우에는 상기 긴급상황수신표시단계로 복귀하고, 긴급상황을 나타내는 신호가 입력된 것으로 판단될 경우에는 긴급상황표시부에 긴급상황 발생에 대한 정보를 표시하는 긴급상황발생표시단계와; 상기 긴급상황발생표시단계를 수행한 후, 당해 열차에서 발생한 긴급상황을 나타내는 신호를 이동국을 통해 무선통신시스템의 관리국으로 전송하는 관리국전송단계와; 상기 관리국전송단계를 수행한 후 관리국의 제어하에, 긴급상황이 발생한 열차에 대한 자료와, 긴급상황에 대한 자료 및, 긴급상황이 발생한 열차 주위를 운행하는 열차에 대한 자료를 수집하여 긴급상황 발생 신호를 전송할 열차를 선정하는 타겟열차선정단계와; 상기 타겟열차선정단계를 수행하여 선정한 열차들에게 긴급상황을 나타내는 신호를 전송하는 타겟열차전송단계를 포함하여 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 상기 긴급상황표시단계에서 표시하는 긴급상황 발생에 대한 정보는, 긴급상황이 발생한 열차, 또는 열차까지의 거리, 또는 긴급상황의 내용(예: 화재, 구급, 고장, 위난 등) 중 하나 이상을 선택적으로 조합하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 타겟열차선정단계에서 긴급상황을 전송한 열차를 선정할 경우에는, 긴급상황이 발생한 열차로 인한 추돌, 또는 충돌 위험이 있는 열차인지의 여부와, 발생된 긴급상황에 가장 접합한 대응 능력을 갖는 열차인지의 여부를 검토하여 선정함을 특징으로 한다.

예를 들어, 긴급상황이 발생한 열차와 동일 선로를 이용하여 운행되는 열차 중 긴급상황이 발생한 열차 뒤에 후속하여 운행되는 열차인지의 여부와, 열차의 탈선사고 등으로 인한 충돌 위험이 있는 열차인지의 여부 및, 발생한 긴급상황에 효과적으로 대처할 능력이 있는 열차인지의 여부를 판단하여, 상기 조건을 만족하는 열차를 타겟열차로 선정한다.

이때, 추돌 및 충돌 위험이 있는 열차인지의 여부는 관리국에서 검출한 열차의 운행상태(선로점유상태)로부터 판단하며, 발생한 긴급상황에 효과적으로 대처할 능력이 있는지의 여부는 긴급상황의 종류(예: 화재, 구급, 고장, 위난 등)와 이를 해결할 장비나 인력이 탑재 또는 탑승한 열차인지의 여부를 판단하여 결정한다.

또한, 상기 긴급상황이 발생한 열차에 대한 자료라 함은, 긴급상황이 발생한 열차의 종류(예: 객차, 화차, 기관차, 고속철도, 지하철 등)와 긴급상황이 발생한 위치 등을 말하며, 긴급상황에 대한 자료라 함은, 발생된 긴급상황의 종류(예: 화재, 구급, 고장, 위난 등) 등을 말한다.

또한, 긴급상황이 발생한 열차 주위를 운행하는 열차에 대한 자료라 함은, 말 그대로 긴급상황이 발생한 열차의 주위를 운행하는 열차들의 운행 상태에 대한 자료를 말한다. 참고로, 긴급상황이 발생한 열차 주위를 운행하는 열차들의 운행상태에 대한 자료는 CBTC의 기본 동작으로부터 용이하게 획득할 수 있다. 즉, CBTC의 관리국은 CBTC의 제어하에 운행되는 모든 열차에 대한 운행상태를 파악하여 보유하므로 이로부터 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 상기 타겟열차선정단계, 또는 타겟열차전송단계를 수행한 후에는, 긴급상황이 발생한 열차 및 그 주변 상황과 대처 상황을 관리국의 표시장치를 통해 나타내주는 상황표시단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

즉, 관리국의 표시장치에 긴급상황이 발생한 열차 및 그 주변 열차의 운행상태나 긴급상황에 대한 대처 사항 등을 나타내줌으로써 발생한 긴급상황에 대한 상황파악이 용이하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명 "씨비티씨(CBTC)를 이용한 열차 방호 무선 시스템 및 그 제어방법"은, 특히, 신뢰성이 확보된 CBTC의 무선통신 네트워크를 이용하여 열차에서 발생한 긴급상황을 주변의 열차에 알려줌으로써, 긴급상황을 수신할 타겟 열차에 대한 신호 전송이 가능하고, 전송거리에 제한이 없으며, 안전하고, 정확하며, 상황파악이 용이하게 되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 "씨비티씨(CBTC)를 이용한 열차 방호 무선 시스템 및 그 제어방법"의 기술적 사상을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

<실시예>

본 실시예에 있어서는 긴급신호발생제어부에서 발생할 수 있는 긴급상황의 종류를 "화재", "구급", "고장", "위난"의 4가지로 구분한다.

따라서, 상기 긴급신호발생제어부는 4개의 각기 다른 스위치를 구비하여 구성된다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 긴급상황표시부의 시각표시장치를 액정표시장치 및 그 구동장치로 구성하여 긴급상황이 발생한 열차, 열차 종류, 열차까지의 거리, 긴급상황의 종류 등을 표시하도록 하며, 청각표시장치를 경보음을 발생하는 공지의 경보음 발생장치로 구성한다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 타겟열차전송단계를 수행한 후에 상황표시단계를 수행하여 관리국의 표시장치를 통해 긴급상황 발생에 대한 상황을 나타내주도록 한다.

이하, 본 실시예의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도5에서 도시되는 바와 같이, 열차제어시스템(120)의 마이컴(123)에 긴급상황표시부(130)와 긴급신호발생제어부(140)를 접속한 후, 상기 긴급신호발생제어부(140)에서 긴급상황을 나타내는 신호가 입력되면 이를 인터페이스부(122)와 이동국(121)을 통해 무선통신시스템(110)의 기지국(111)으로 전송하며 긴급상황표시부(130)를 통해 이를 나타내도록 프로그램하고, 상기 이동국(121)에 관리국(113)에서 전송된 타 열차의 긴급상황을 나타내는 신호가 수신되면, 이를 긴급상황표시부(130)에 표시하도록 프로그램 한다.

이때, 상기 긴급신호발생제어부(140)에 마련된 "화재", "구급", "고장", "위난"을 나타내는 각각의 스위치는 상기 마이컴(123)의 외부입력단자 각각에 독립적으로 접속되거나, 또는 키매트릭스를 이뤄 상기 각 상황을 나타내는 특정의 신호를 출력하도록 한다. 또한, 상기 마이컴(123)은 긴급신호발생제어부(140)에서 입력되는 신호의 종류를 구별하여 해당 제어신호를 발생할 수 있도록 한다.

여기서, 마이컴(123)의 외부단자 각각에 스위치를 연결하여 긴급상황 각각을 구별하도록 하는 기술이나, 또는 키매트릭스로 이루어진 일련의 신호를 발생하고 이를 구별하는 기술은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

도면중 미설명부호 (124)는 경보신호발생부를, (125)는 운행상태표시부를,(126)은 데이터베이스부를, (127)은 속도제어부를, (128)은 속도검출기를, (129)는 조작스위치부를 각각 나타낸다.

한편, 무선통신시스템은, 기지국(111)에 긴급상황 발생을 나타내는 신호가 수신되면 이를 제어국(112)을 통해 관리국(113)으로 전송하도록 프로그램 한다.

이때, 상기 제어국(112)에서는 CBTC의 제어논리에 의해 검출한 열차의 위치를 관리국(113)으로 함께 전송하도록 한다.

또한, 관리국(113)은, 상기 제어국(112)을 통해 긴급상황을 나타내는 신호가 전송되면 이를 표시장치(예: 스크린, 스크린 프로젝터, 모니터 등)(미도시)에 나타내주고, 긴급상황이 발생한 열차의 위치, 종류, 긴급상황의 종류, 주위를 운행하고 있는 열차의 운행상황 등을 파악하여, 추돌 및 충돌 위험이 있는 열차를 선정하도록 함과 동시에 발생된 긴급상황을 가장 효과적으로 수습할 수 있는 열차를 선정하도록 프로그램 한다. 이는 무선통신시스템에 데이터베이스화되어 있는 열차의 이력을 조회함으로써 가능하다.

또한, 상기의 과정에 의해 긴급상황이 발생한 열차로 인해 추돌 및 충돌 위험이 있는 열차와, 효과적으로 수습할 수 있는 열차를 선정한 후에는, 상기 선정한 열차들에게 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 제어국(112)과 기지국(111)을 통해 전송하도록 프로그램 한다. 이때, 전송되는 신호에는 긴급상황의 종류와 긴급상황이 발생한 열차의 종류 및 위치, 발생시간, 거리 등에 관한 정보를 함께 전송하도록 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 열차제어시스템(120)의 마이컴(123)은, 타 열차에서 발생한 긴급상황을 나타내는 신호가 무선통신시스템(110)의 관리국(113)과 제어국(112) 및 기지국(111)을 경유하여 이동국(121)에 수신되는 지의 여부를 검출하여, 타 열차의 긴급상황을 나타내는 신호가 수신된 것으로 판단되었을 경우에는, 긴급상황표시부 (130)의 동작을 제어하여 시각표시장치인 액정표시장치(미도시)에 긴급상황이 발생한 열차의 종류, 발생시간, 거리, 긴급상황의 종류 등을 나타내도록 하고, 청각표시장치(미도시)를 통해 이를 청각적(예: 경보음)으로 나타내도록 하는 긴급상황수신표시단계(S110)를 수행하게 된다.

상기 긴급상황표시단계(S110)를 수행한 결과 긴급상황을 나타내는 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면 상기 마이컴(123)은, 긴급상황발생표시단계(S120)를 수행하여 긴급신호발생제어부(140)의 긴급신호발생스위치("화재", "구급", "사고", "위난"을 나타내는 스위치) 중 어느 하나가 눌려졌는지의 여부를 검출하여(즉, 긴급상황을 나타내는 신호가 입력되었는지의 여부를 검출하여) 긴급상황을 나타내는 신호가 입력되지 않은 것으로 판단될 경우에는 상기 긴급상황수신표시단계(S110)로 복귀하고, 긴급상황을 나타내는 신호가 입력된 것으로 판단될 경우에는 긴급상황표시부(140)에 이를 나타내게 된다.

이때, 상기 긴급상황발생표시단계(S120)를 수행한 결과 당해 열차에 긴급상황이 발생하여 이를 표시한 후에는, 긴급상황을 나타내는 신호를 인터페이스부 (122)와 이동국(121)을 통해 무선통신시스템(110)의 관리국(113)으로 전송하는 관리국전송단계(S130)를 수행하게 된다.

그러면, 무선통신시스템(110)은, 기지국(111)과 제어국(112)을 통해 관리국 (113)으로 전송된 긴급상황을 나타내는 신호를 수신하여, 긴급상황이 발생한 열차에 대한 자료와, 긴급상황에 대한 자료 및, 긴급상황이 발생한 열차 주위를 운행하는 열차에 대한 자료를 수집하여 수신된 긴급상황 발생 신호를 전송할 열차를 선정하는 타겟열차선정단계(S140)를 수행하게 된다.

또한, 상기 타겟열차선정단계(S140)를 수행하여 긴급상황을 나타내는 열차를 선정한 후에는, 상기 선정된 열차들에게 긴급상황을 나타내는 신호를 전송하는 타겟열차전송단계(S140)를 수행하게 된다.

상기 타겟열차전송단계(S140)를 수행하여 선정된 타겟열차들에게 긴급상황을 나타내는 신호를 전송한 후에는, 관리국(113)의 표시장치를 통해 긴급상황 발생에 대한 전반적인 진행상황을 표시하여 주는 상황표시단계(S160)를 수행하게 된다.

즉, 긴급상황이 발생한 열차에서 전송되는 긴급상황 발생 신호를 수신하여 이를 수신?? 열차를 선정한 후, 상기 선정된 열차에 한하여 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 무선 전송하는 것으로, 이로 인해 안전하고 정확하게 타겟 열차에 대해서만 긴급상황을 나타내는 신호를 전송할 수 있음은 물론, 열차의 선정에 있어서도 거리에 제약을 받지 않고 대처를 할 수 있어 발생된 긴급상황에 대한 효과적인 대처를 할 수 있게 되는 것이다.

또한, 긴급상황에 대한 대처를 한 후에는 이를 관리국의 표시장치를 통해 나타내줌으로써 상황파악이 용이하게 되는 것이다.

즉, CBTC 및 신뢰성이 확보된 CBTC의 무선통신 네트워크를 통해 긴급상황을 나타내는 신호를 전송함으로 인해 그 구성이 간단하여 짐은 물론, 안전하고, 정확하게 타겟열차에만 긴급신호를 전송할 수 있게 되어 불필요한 혼란을 방지할 수 있으며, 발생한 긴급상황에 대한 상황파악이 용이하고, 그에 대한 대처를 빠르게 효과적으로 할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기의 실시예에 있어서는, 상기 긴급신호발생제어부를 4개의 스위치로 구분하여 열차제어시스템의 마이컴에 직결, 또는 키매트릭스 방식을 통해 접속하여 동작시켰으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 별도의 출력신호를 발생하는 키 조작 스위치 회로를 구성하거나, 또는 별도의 마이컴을 이용하여 이를 조작할 수 있음을 밝혀둔다.

예를 들어, 각각의 가압되는 스위치에 따라 서로 다른 신호를 발생하는 회로를 구성할 수 있으며, 또는 마이컴을 이용하여 각기 다른 신호가 출력되도록 할 수 있다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는 긴급신호발생제어부를 4개의 각기 다른 신호를 출력하는 4개의 스위치로 한정하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상기 4개로 한정되지 않으을 밝혀둔다. 즉, 상황에 따라 긴급상황의 종류를 더욱세분하거나, 또는 하나로 한정하여 묶을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 "씨비티씨(CBTC)를 이용한 열차 방호 무선 시스템 및 그 제어방법"은, 특히, 열차들의 선로상의 위치를 지속적으로 파악하여 그 운행을 자동 제어하는 CBTC에 긴급 상황 전송 및 수신을 위한 장치를 설치한 후, 신뢰성이 확보된 CBTC의 무선통신 네트워크를 긴급상황 발생을 나타내는 신호의 전송 통로로 사용함으로 인해, 발생한 긴급상황에 관련 있는 특정 열차에 대한 타겟 전송이 가능하고, 그 전송 거리에 제한을 받지 않으며, 관리국을 통해 상황파악이 용이하고, 정확하며, 안전한 전송이 이루어게 되는 효과가 있게 되는 것이다.

Claims (6)

1. 선로를 따라 설치되어 무선 통신을 수행하는 다수개의 기지국과, 두 개 이상의 기지국을 그룹화 하여 무선 통신을 통해 그 동작을 관리, 제어하는 제어국과, 각 제어국의 데이터를 집중시켜 열차 운행 전반에 관한 관리, 제어를 수행하는 관리국을 포함하여 이루어지며 이를 통해 무선통신 네트워크를 구축하여, 첫째, 기지국과 열차와의 전파전송시간을 이용하여 현행하는 열차의 위치를 검출하고, 둘째, 열차의 목표운행속도를 산출하여 전송하며, 셋째, 열차 운행 전반에 관한 상황보고, 열차 추적, 관리 및 제어기능을 수행하다가, 넷째, 열차에 긴급상황이 발생되었음을 나타내는 신호가 전송될 경우에는 긴급상황이 발생된 열차와 그 위치 및, 주위를 운행하는 열차들에 대한 운행 상황을 검출하여 나타내주고, 긴급상황이 발생된 열차로 인한 추돌 또는 충돌 위험이 있는 열차에 이를 통보하며, 발생된 긴급상황에 대한 수습이 용이한 열차에 이를 통보하는 무선통신시스템과;

   사용자에 의해 조작되어 열차에 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 출력하는 긴급신호발생제어부와;

   소정의 제어신호에 의해 동작되어 당해 열차, 또는 타 열차에 발생한 긴급상황을 표시하는 긴급상황표시부와;

   기지국과의 무선통신을 수행하는 이동국과, 열차의 속도를 검출하는 속도검출기와, 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와, 열차의 속도를 가속 또는 감속시키는 속도제어부와, 열차 운행 기록에 대한 정보, 선로 상태에 대한 정보 등을 저장하는 데이터베이스부와, 운전자의 조작명령을 입력하는 조작스위치부와, 열차의 운행상태에 대한 정보를 표시하는 운행상태표시부와, 상기 각부의 동작을 관리, 제어하는 마이컴과, 이동국을 마이컴에 인터페이스 시키는 인터페이스부를 포함하여 이루어져, 첫째, 이동국을 통해 수신되는 열차의 목표운행속도와 속도검출기를 통해 검출되는 열차의 실제속도를 비교하여 속도제어부를 통해 열차의 운행속도를 제어하고, 둘째, 선행하는 열차와의 거리, 현재운행속도, 목표운행속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 운행상태표시부를 통해 나타내고, 셋째, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나 또는 일정 시간이 경과하도록 열차의 실제 속도가 목표운행속도에 도달되지 않거나, 또는 신호 전송 상태가 불량함을 나타내는 신호가 입력되었을 경우 경보신호발생부를 통해 이를 나타내는 신호를 출력하도록 제어하고, 넷째, 조작스위치부를 통해 입력되는 운전자의 조작명령을 수행하고, 다섯째, 열차의 운행 기록에 대한 제어를 수행하다가, 여섯째, 긴급상황발생제어부에서 당해 열차에 긴급한 상황이 발생하였음을 나타내는 신호가 입력될 경우에는, 긴급상황표시부의 동작을 제어하여 긴급한 상황이 발생하였음을 나타내주고, 이동국을 통해 무선통신시스템으로 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 전송하며, 일곱째, 타 열차의 긴급상황을 나타내는 신호가 무선통신시스템과 이동국을 통해 수신되었을 경우에는, 긴급상황표시부의 동작을 제어하여 이를 나타내주는 열차제어시스템을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 긴급신호발생제어부는, 각기 다른 신호를 출력하는 다수개의 긴급상황발생스위치를 포함하여 이루어져, 열차에서 발생하는 각각의 긴급상황을 구별하여 출력할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템.
3. 선로를 따라 설치되어 무선 통신을 수행하는 다수개의 기지국과, 두 개 이상의 기지국을 그룹화 하여 무선 통신을 통해 그 동작을 관리, 제어하는 제어국과, 각 제어국의 데이터를 집중시켜 열차 운행 전반에 관한 관리, 제어를 수행하는 관리국을 포함하여 이루어지며 이를 통해 무선통신 네트워크를 구축하여, 첫째, 기지국과 열차와의 전파전송시간을 이용하여 현행하는 열차의 위치를 검출하고, 둘째, 열차의 목표운행속도를 산출하여 전송하며, 셋째, 열차 운행 전반에 관한 상황보고, 열차 추적, 관리 및 제어기능을 수행하다가, 넷째, 열차에 긴급상황이 발생되었음을 나타내는 신호가 전송될 경우에는 긴급상황이 발생된 열차와 그 위치 및, 주위를 운행하는 열차들에 대한 운행 상황을 검출하여 나타내주고, 긴급상황이 발생된 열차로 인한 추돌 또는 충돌 위험이 있는 열차에 이를 통보하며, 발생된 긴급상황에 대한 수습이 용이한 열차에 이를 통보하는 무선통신시스템과;

   사용자에 의해 조작되어 열차에 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를출력하는 긴급신호발생제어부와;

   소정의 제어신호에 의해 동작되어 당해 열차, 또는 타 열차에 발생한 긴급상황을 표시하는 긴급상황표시부와;

   기지국과의 무선통신을 수행하는 이동국과, 열차의 속도를 검출하는 속도검출기와, 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와, 열차의 속도를 가속 또는 감속시키는 속도제어부와, 열차 운행 기록에 대한 정보, 선로 상태에 대한 정보 등을 저장하는 데이터베이스부와, 운전자의 조작명령을 입력하는 조작스위치부와, 열차의 운행상태에 대한 정보를 표시하는 운행상태표시부와, 상기 각부의 동작을 관리, 제어하는 마이컴과, 이동국을 마이컴에 인터페이스 시키는 인터페이스부를 포함하여 이루어져, 첫째, 이동국을 통해 수신되는 열차의 목표운행속도와 속도검출기를 통해 검출되는 열차의 실제속도를 비교하여 속도제어부를 통해 열차의 운행속도를 제어하고, 둘째, 선행하는 열차와의 거리, 현재운행속도, 목표운행속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 운행상태표시부를 통해 나타내고, 셋째, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나 또는 일정 시간이 경과하도록 열차의 실제 속도가 목표운행속도에 도달되지 않거나, 또는 신호 전송 상태가 불량함을 나타내는 신호가 입력되었을 경우 경보신호발생부를 통해 이를 나타내는 신호를 출력하도록 제어하고, 넷째, 조작스위치부를 통해 입력되는 운전자의 조작명령을 수행하고, 다섯째, 열차의 운행 기록에 대한 제어를 수행하다가, 여섯째, 긴급상황발생제어부에서 당해 열차에 긴급한 상황이 발생하였음을 나타내는 신호가 입력될 경우에는, 긴급상황표시부의 동작을 제어하여 긴급한 상황이 발생하였음을 나타내주고, 이동국을 통해 무선통신시스템으로 긴급상황이 발생하였음을 나타내는 신호를 전송하며, 일곱째, 타 열차의 긴급상황을 나타내는 신호가 무선통신시스템과 이동국을 통해 수신되었을 경우에는, 긴급상황표시부의 동작을 제어하여 이를 나타내주는 열차제어시스템을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 "씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템"의 제어방법에 있어서,

   상기 제어방법은, 타 열차에서 발생한 긴급상황을 나타내는 신호가 무선통신시스템을 경우하여 열차제어시스템에 수신되는 지의 여부를 검출하여, 타 열차에서 발생한 긴급상황을 나타내는 신호가 수신된 것으로 판단될 경우에는 긴급상황표시부에 타 열차에서 전송된 긴급상황 발생에 대한 정보를 표시하는 긴급상황수신표시단계와; 상기 긴급상황수신표시단계를 수행한 결과 타 열차에서 전송되는 긴급상황을 나타내는 신호가 수신되지 않는 것으로 판단될 경우에는, 당해 열차의 긴급신호발생제어부에서 긴급상황을 나타내는 신호가 입력되었는지의 여부를 검출하여 긴급상황을 나타내는 신호가 입력되지 않은 것으로 판단될 경우에는 상기 긴급상황수신표시단계로 복귀하고, 긴급상황을 나타내는 신호가 입력된 것으로 판단될 경우에는 긴급상황표시부에 긴급상황 발생에 대한 정보를 표시하는 긴급상황발생표시단계와; 상기 긴급상황발생표시단계를 수행한 후, 당해 열차에서 발생한 긴급상황을 나타내는 신호를 이동국을 통해 무선통신시스템의 관리국으로 전송하는 관리국전송단계와; 상기 관리국전송단계를 수행한 후 관리국의 제어하에, 긴급상황이 발생한 열차에 대한 자료와, 긴급상황에 대한 자료 및, 긴급상황이 발생한 열차 주위를 운행하는 열차에 대한 자료를 수집하여 긴급상황 발생 신호를 전송할 열차를 선정하는 타겟열차선정단계와; 상기 타겟열차선정단계를 수행하여 선정한 열차들에게 긴급상황을 나타내는 신호를 전송하는 타겟열차전송단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템의 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 긴급상황표시단계에서 표시하는 긴급상황 발생에 대한 정보는, 긴급상황이 발생한 열차, 또는 열차까지의 거리, 또는 긴급상황의 종류 중 하나 이상을 선택적으로 조합하여 이루어짐을 특징으로 하는 씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템의 제어방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 타겟열차선정단계에서 긴급상황을 전송한 열차를 선정할 경우에는, 긴급상황이 발생한 열차로 인한 추돌, 또는 충돌 위험이 있는 열차인지의 여부와, 발생된 긴급상황에 가장 접합한 대응 능력을 갖는 열차인지의 여부를 검토하여 선정함을 특징으로 하는 씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템의 제어방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 타겟열차선정단계, 또는 타겟열차전송단계를 수행한 후에는, 긴급상황이 발생한 열차 및 그 주변 상황과 대처 상황을 관리국의 표시장치를 통해 나타내주는 상황표시단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 씨비티씨를 이용한 열차 방호 무선 시스템의 제어방법.