KR20020063766A - 열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선로에 설치된 열차운행 자동제어장치(ATS, ATC, ATO, ATP, CBTC)의 종류에 상관없이 열차를 운행할 수 있는 열차운행종합제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히, CBTC의 무선통신시스템에서 전송되는 신호를 처리할 수 있는 구성요소를 모듈화하여 카드형태로 구성하고, 발리스의 지상설비장치에서 전송되는 신호를 처리하고 송수신할 수 있는 구성요소를 모듈화하여 카드형태로 구성한 후, 이를 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 인터페이스 시킴으로써, CBTC의 무선통신시스템이 설치된 선로구간이나, 발리스의 지상설비장치가 설치된 선로구간에서도 다른 장치의 증설이나 보완 없이 열차를 운행 할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법{AUTOMATIC TOTAL TRAIN CONTROL SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 선로에 설치된 열차운행 자동제어장치{예: ATS(AUTOMATIC TRAIN STOPPER : 열차 자동 정지 장치), ATC(AUTOMATIC TRAIN CONTROL : 열차 자동 제어 장치), ATO(AUTOMATIC TRAIN OPERATING : 열차 자동 운전 장치), ATP(AUTOMATIC TRAIN PROTECTOR : 열차 자동 보호 장치) 등}의 종류에 상관없이 열차를 운행할 수 있는 열차운행종합제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히, CBTC(COMMUNI- CATION BASED TRAIN CONTROL SYSTEM: 무선통신을 이용한 열차제어시스템)의 열차제어시스템이나, 발리스(BALISE)의 차상설비장치를 모듈화하여 카드(CARD) 형태로 구성한 후 이를 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 인터페이스 시킴으로써, CBTC나 발리스가 설치된 선로에서도 다른 장치의 증설이나 보완 없이 열차를 운행 할 수 있도록 한 것이다.

이는 본인의 선등록 발명인 대한민국 특허 제154690호 "열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법"(이하, 선등록 발명이라 한다)과, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제2000-61242호 "무선통신을 이용한 열차자동제어시스템 및 그 제어방법"(이하, 선출원 발명이라 한다)을 이용, 개량한 개량발명에 관한 것이다.

여기서, 상기 발리스는, 선로에 설치되는 선로변코일(TRACK SIDE COUPLING COIL)과, 열차에 설치되는 차상결합코일(VEHICLE COUPLING COIL)과의 양방향 무선 통신을 통하여 선로 정보(예: 곡선, 경사 등)와 ,열차 운행 정보(예: 목표운행속도, 선행열차와의 거리, 다음 발리스 설치 위치까지의 거리 등) 및, 열차 상태 정보(예: 비정상 운행 정보, 비상스위치 조작 정보, 문열림 제어 정보, 역 구내 운행 정보 등 )를 교환하는 비콘(BEACON)의 일종으로, 상기와 같은 기능을 수행하는 비콘을 지칭하는 명칭이 명확하지 않고, 단지 그 제조원에 따라 유로 발리스, 제펜 발리스 등과 같이 불려 상표가 고유명사화 된 것으로, 본 명세서에 있어는 상기와 같이 열차에 설치된 시스템과의 양방향 통신을 수행하여 열차의 운행을 제어하는 비콘을 발리스라 지칭하여 사용한다. 이하 같다.

발리스는, 도1에서 도시되는 바와 같이, 신호등(13)과; 상기 신호등(13)의 동작을 제어하고, 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 전송하며, 열차의 목표운행속도, 열차운행정보 등을 전송하는 신호기모듈(12)과; 상기 신호기모듈(12)에 접속되어, LC공진회로로 이루어져 에너지채널(ENERGY CHANNEL)과 감시채널(MONITORING CHANNEL)과, 데이터링크채널(DATA LINK CHANNEL)을 구성하며, 저장수단(메모리)과 제어수단(마이컴)을 구비하여 신호기모듈(12) 및 차상결합코일(25)과의 통신을 수행하는 선로변결합코일(11)로 이루어져 선로를 따라 설치되는 지상장치부(10)와,

상기 선로변결합코일(11)과 대응되는 위치의 열차에 설치되며, 상기 선로변결합코일(11)과 함께 에너지채널, 감시채널, 데이터링크채널을 형성하는 차상결합코일(25)과; 소정의 제1주파수(예: 50kHz)를 상기 차상결합코일(25)을 통해 선로변결합코일(11)의 감시채널에 인가하고, 상기 차상결합코일(25)의 감시채널에 응동되는 주파수를 검출함으로써 선로변결합코일(11)의 존재 유무를 검출하도록 하는 감시신호송수신기(22)와; 소정의 제2주파수(예: 100kHz)를 발생하여 상기 차상결합코일(25)의 에너지채널을 통해 선로변결합코일(11)의 에너지채널에 인가함으로써 선로변결합코일(11)의 에너지를 생성하도록 하는 에너지신호발생기(23)와; 차상결합코일(25)의 데이터링크채널을 통해 수신되는 열차의 목표운행속도, 열차운행정보 등을 제3주파수(예: 850kHz)를 통해 수신하고, 열차의 운행상태에 대한 데이터를 상기 차상결합코일(25)을 통해 선로변결합코일(11)로 전송하는 데이터송수신기(24)와; 상기 감시신호송수신기(22)와 데이터송수신기에 접속되어, 감시신호송수신기 (22)의 동작을 제어하여 선로변결합코일(11)의 존재 유무를 판단하고, 데이터송수신기(24)를 통해 수신되는 목표운행속도와 열차운행정보를 처리하여 열차의 운행을 제어하고, 열차운행상태에 대한 데이터를 상기 데이터송수신기(24)를 통해 전송하는 제어부(21)로 이루어진 차상장치부(20)로 이루어졌다.

이러한 발리스는, 상기 차상장치부(20)의 에너지신호발생기(23)를 통해 소정의 제2주파수, 예를 들면 100kHz의 주파수를 발생하여 차상결합코일(25)의 에너지채널을 통해 전송하면, 이를 선로변결합코일(11)의 에너지채널을 구성하는 100kHz LC공진회로에서 수신하여 선로변결합코일(11)을 동작시키기 위한 에너지를 생성하고, 상기 차상결합코일(25) 및 신호기모듈(12)과의 데이터 통신을 통해 열차의 목표운행속도, 운행정보 및 열차 상태 정보를 송수신하여 열차의 운행을 제어하는 장치이다.

여기서, 상기 감시채널은 선로변결합코일(11)의 존재 유무를 판단하기 위한 것으로, 감시신호송수신기(22)에서 차상결합코일(25)의 감시채널을 통해 전송한제1주파수, 예를 들면 50kHz의 주파수에 응동하는 선로변결합코일(11)의 신호가 존재하면 상기 선로변결합코일(11)이 존재하는 것으로, 그렇지 않으면 존재하지 않는 것으로 판단하게 된다.

이러한 발리스는 현재 ATP에 주로 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 발리스를 이용하여 열차의 운행을 제어하는 열차운행 자동제어장치는, 발리스의 지상장치부가 설치된 선로구간만을 운행할 수 있다는 문제점이 있었다.

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 발명은, CBTC의 무선통신시스템(기지국, 제어국, 관리국)이 설치된 선로구간만을 운행할 수 있다는 문제점이 있었다.

한편, 본인의 선등록 발명인 "열차운행 종합제어장치"는, 도5와 도6에서 도시되는 바와 같이, 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 실제속도를 검출하는 속도검출기(110)와; 소정의 제어신호 및 제어방법에 의해 열차의 운행상태를 표시하여 줌과 동시에, 이상상태 발생 시 이상상태가 발생하였음을 나타내는 소정의 경보신호를 발생하는 표시/경보장치부(160)와; 소정의 제어신호 및 제어방법에 의해 열차를 추진시키거나 제동시키는 추진/제동장치부(170)와; 열차의 문 열림을 제어하는 문 제어 회로와 운전자 인터페이스 등의 열차 제어장치로 이루어진 기타제어장치부 (150)와; ATS, ATC,ATO 등의 지상장치에서 발생하는 열차운행에 관한 정보를 각각 수집할 수 있는 장치를 모듈화하여 카드형태로 구성한 다수개의 열차운행제어카드 (141, 142, 143, 144)로 이루어진 열차운행제어카드부(140)와; 상기 기타제어장치부(150)와 표시/경보장치부(160)와 추진/제동장치부(170)의 제어신호 입력단과, 상기 속도검출기(110)의 속도신호출력단 사이에 접속되어, 상기 속도검출기(110)에서 인가되는 열차의 실제속도에 대한 정보와, 상기 열차운행제어카드부(140)에서 소정의 접속방법 및 제어방법을 통해 인가되는 열차의 운행지시속도에 관한 정보 및 열차 운행에 관한 정보를 입력받아, 소정의 처리과정을 수행하므로 인해, 열차의 속도를 제어하는 소정의 제어신호를 상기 추진/제동장치부(170)에 인가하고, 열차의 운행상태를 나타내도록 하는 소정의 제어신호를 상기 표시/경보장치부(160)에 인가하며, 열차의 문 열림 등, 기타의 장치를 제어하는 소정의 제어신호를 상기 기타제어장치부(150)에 인가하는 열차운행종합제어부(120)와; 다수개의 I/O채널로 이루어져 상기 열차운행제어카드부(140)와 열차운행종합제어부(120) 사이에 설치되며, 상기 모듈화된 열차운행제어카드가 수납되도록 하므로써, 상기 열차운행제어카드부에 수신된 열차운행에 관한 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하는 인터페이스부 (130)로 구성되었다.

여기서, 상기 열차운행종합제어부(120)는, 도7에서 도시되는 바와 같이, 소정의 방법에 의해 수집된 정보를 소정의 방법에 의해 처리하여 열차운행종합제어부 (120) 각 부의 동작을 제어하는 마이컴(123)과; 마그네틱 디스크(MAGNETIC DISK), 광자기 디스크(MAGNETO OPTICAL DISK) 등의 데이터 저장 수단으로 구성되며, 상기 마이컴(123)의 제어에 의해 열차가 운전해야 할 운전기록과, 열차가 운행한 운행기록을 저장하는 데이터베이스(DATABASE)부(121)와; 다수개의 직렬통신장치(미도시)와 병렬통신장치(미도시)로 구성되며, 상기 마이컴(123)의 제어에 의해 상기 속도검출기(110)와, 인터페이스부(130)와, 기타제어장치부(150)와, 표시/경보장치부 (160)와, 추진/제동장치부(170)와, 마이컴(124) 사이의 통신을 수행하는 통신제어부(122)와; 사용자의 명령을 상기 마이컴(123)에 입력시키는 키보드(KEY- BOARD), 마우스(MOUSE), 라이트펜(LIGHTPEN), 터치스크린(TOUCH SCREEN) 등으로 이루어진 입력장치부(124)와; 플로피 디스크 드라이버(FLOPPY DISK DRIVER) 광디스크 드라이버 등으로 이루어져, 상기 마이컴(123)에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스부(121)에 저장된 데이터를 저장하거나 타 장치로 옮길 수 있는 출력장치부(126)와; 다수개의 I/O 채널로 이루어지며, 상기 통신제어부(122)에 접속되어, 상기 인터페이스부(130)에 접속되는 인터페이스장치(125)를 포함하여 구성되는 것으로, 일반적으로 컴퓨터로 구성된다.

이러한 본인의 선등록 특허는, 도8에서 도시되는 바와 같이, 열차운행종합제어부(120)의 각 기능을 소정의 회수 동안 셀프테스팅하여 정상동작여부를 검출하고, 상기 셀프테스팅을 수행한 결과 열차운행종합제어부(120)의 각 기능이 정상동작을 하지 않을 경우에는, 표시/경보장치부(160)에 이를 나타내는 소정의 제어신호를 인가하고, 상기 열차운행종합제어부(120)가 정상동작을 할 경우에는, 인터페이스부(130)를 통해 열차운행제어카드부(140)에 셋팅(SETTING)된 각 열차운행제어카드(141, 142, 143, 144)를 검출한 후, 상기 검출된 열차운행제어카드(141, 142, 143, 144)에 소정의 동작신호를 인가하여 각각의 열차운행제어카드(141, 142, 143, 144)가 정상적으로 동작하는지의 여부를 검사하여, 정상적으로 동작하지 않을 경우에는 이를 나타내는 소정의 제어신호를 상기 표시/경보장치에 인가하는 검사단계(210)와; 상기 검사단계(210)를 수행한 결과, 상기 열차운행종합제어부 (120) 및, 열차운행제어카드부(130)에 셋팅된 열차운행제어카드가 정상적으로 동작하는 것으로 판단될 경우에는, 선로에 설치된 각 열차운행 자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는, 열차운행 자동제어방식을 나타내는 소정의 인식코드를 검출하여, 당해 선로에 설치된 열차운행 자동제어장치가 ATS인지, ATC인지, ATO인지의 여부를 판단하여 해당하는 ATS카드(141)나, ATC카드(142)나, ATO카드(143)를 작동시키며, 상기 지상장치부에서 전송된 인식코드가 상기 열차운행제어카드부(140)에 셋팅된 열차운행 제어카드에 해당되지 않을 경우에는, 상기 표시/경보장치부(150)를 통해 이를 나타내는 소정의 제어신호를 출력하는 열차운행제어카드 작동단계(220); 상기 열차운행제어카드 작동단계(220)를 수행한 결과, 상기 ATS카드(141)나, ATC카드(142)나, ATO카드(143) 중에서 어느 하나의 열차운행제어카드가 작동하였을 경우에는, 상기 속도검출기(110)를 통해 열차의 주행속도를 검출하고, 소정의 지상장치부를 통해 전송되는 열차운행에 관한 정보를 검출하여, 상기 열차의 주행속도와 열차운행에 관한 정보를 소정의 방법에 의해 분석하는 정보처리단계(230)와; 상기 정보처리단계(230)를 수행한 후, 상기 정보처리단계(230)에서 처리된 결과에 따라, 상기 기타제어장치부(150)와 표시/경보장치부(160)와, 추진제동장치부(170)의 동작을 소정의 방법에 의해 제어하는 열차운행제어단계(240)를 순차적으로 수행하여 열차의 운행을 제어함으로써, 선로에 설치된 열차운행 자동제어장치(ATS, ATC, ATO,ATP 등)의 지상장치의 종류에 상관없이 모든 구간을 운행할 수 있음은 물론, 열차의 운전을 안전하고 용이하게 할 수 있고, 열차간의 호환성을 높여 열차의 이용 효율을 극대화시키며, 서로 다른 열차운행 자동제어장치가 설치된 선로를 운행하기 위한 고가의 별도 장치 설치로 인한 비용을 줄일 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 본인의 선등록 발명은, ATS, ATC, ATO 등의 열차운행 자동제어장치가 설치된 구간에서는 상호간의 호환성을 유지하여 특별한 부가 장치 없이 열차를 운행시킬 수 있으나, CBTC의 지상장치가 설치된 선로구간이나, 발리스(ATP)가 설치된 선로구간은 운행할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, CBTC의 무선통신시스템에서 전송되는 신호를 처리할 수 있는 구성요소를 모듈화하여 카드형태로 구성하고, 발리스의 지상설비장치에서 전송되는 신호를 처리하고 송수신할 수 있는 구성요소를 모듈화하여 카드형태로 구성한 후, 이를 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 인터페이스 시킴으로써, CBTC의 무선통신시스템이 설치된 선로구간이나, 발리스의 지상설비장치가 설치된 선로구간에서도 다른 장치의 증설이나 보완 없이 열차를 운행 할 수 있도록 한 "열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법"을 제공하는데 있다.

즉, 본인의 선등록 발명인 "열차운행 종합제어장치"의 열차운행제어카드부에수납하여 사용할 수 있도록 CBTC의 구성요소 중 일부와, 발리스에 의한 제어장치의 구성요소 중 일부를 모듈화하여 카드형태로 구성한 후, 열차운행종합제어부의 동작을 이에 맞게 프로그램 함으로써, ATS, ATC, ATO, ATP, CBTC 및 발리스가 설치된 선로구간을 운행할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 1 은 종래 발리스의 구성을 나타낸 도면,

도 2 는 종래 CBTC 무선통신시스템의 구성을 나타낸 구성도,

도 3 은 종래 CBTC 열차제어시스템의 구성을 나타낸 구성도,

도 4 는 종래 CBTC의 제어방법을 나타낸 신호흐름도,

도 5 는 종래 열차운행 종합제어장치의 구성을 나타낸 블록도,

도 6 은 종래 열차운행 종합제어장치 중 인터페이스부와 열차운행제어카드부의 구성을 나타낸 블록도,

도 7 은 종래 열차운행 종합제어장치 중 열차운행종합제어부의 구성을 나타낸 블록도,

도 8 은 종래 열차운행 종합제어장치의 제어방법을 나타낸 신호흐름도,

도 9 는 본 발명 열차운행종합제어장치 중 발리스카드의 구성을 나타낸 구성도,

도 10 은 본 발명 열차운행 종합제어장치 중 CBTC카드의 구성을 나타낸 구성도,

도 11 은 본 발명 열차운행 종합제어장치의 제어방법을 나타낸 제어흐름도,

도 12 는 본 발명 열차운행 종합제어장치의 제어방법 중 CBTC카드의 제어방법을 나타낸 제어흐름도,

도 13 은 본 발명 열차운행 종합제어장치의 제어방법 중 발리스카드의 제어방법을 나타낸 제어흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50: 발리스카드51: 차상결합코일

52: 감시신호송수신기53: 에너지신호발생기

54: 데이터송수신기55: 마이컴

56: 인터페이스장치60: CBTC카드

61: 이동국62: 마이컴

63: 인터페이스장치S110: 검사단계

S120: 열차운행제어카드작동단계S130: 정보처리단계

S140: 열차운행제어단계S210: 셀프테스팅단계

S220: CBTC카드기능수행단계S230: 인식코드검출단계

S310: 셀프테스팅단계S320: 발리스카드기능수행단계

S330: 인식코드검출단계

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 "열차운행 종합제어장치"는, 열차의 속도를 검출하는 속도검출기와; 열차의 운행상태를 표시하고, 이상 상태를 나타내주는 표시/경보장치부와; 열차를 추진시키거나 제동시키는 추진/제동장치부와; 열차의 문 열림을 제어하는 문 제어 회로와 운전자 인터페이스 등의 열차 제어장치로 이루어진 기타제어장치부와; ATS의 지상장치에서 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATS카드와, ATC의 지상장치로부터 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATC카드와, ATO의 지상장치로부터 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATO카드로 이루어진 열차운행제어카드부와; 상기 기타제어장치부와, 표시/경보장치부와, 추진/제동장치부와, 속도검출기 사이에 접속되어, 상기 속도검출기에서 인가되는 열차의 실제속도에 대한 정보와, 열차운행제어카드부를 통해 입력되는 열차의 목표운행속도에 대한 정보 및 열차 운행에 대한 정보를 입력받아, 상기 추진/제동장치부를 통해 열차의 운행 속도를 제어하고, 표시/경보장치를 통해 열차의 운행상태를 나타내며, 기타제어장치부를 통해 열차의 문 열림 등 기타의 장치를 제어하는 열차운행종합제어부와; 다수개의 I/O채널로 이루어져 상기 열차운행제어카드부와 열차운행종합제어부 사이에 설치되며, 상기 모듈화된 열차운행제어카드가 수납되도록 하므로써, 상기 열차운행제어카드부에 수신된 열차운행에 관한 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하는 인터페이스부를 포함하여 이루어진 열차운행 종합제어장치에 있어서,

상기 열차운행제어카드부는, 지상에 설치된 CBTC 무선통신시스템과의 열차 위치 검출을 위한 무선통신을 수행하고, 상기 무선통신시스템에서 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보 및 열차 상태에 대한 정보를 송수신하는 CBTC카드와; 지상에 설치되는 발리스 지상장치부와의 무선통신을 수행하여 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보 및 열차 상태에 대한 정보를 송수신하는 발리스카드를 더 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 상기 CBTC카드는, CBTC 무선통신시스템의 기지국에서 전송되는 열차 위치 검출을 위한 신호를 수신하여 재전송하며, 열차의 목표운행속도, 열차 운행 정보 등을 수신하는 이동국과; 상기 이동국을 통해 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행에 대한 정보를 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 전송하는 통신기능을 수행하고, 상기 열차운행종합제어부 마이컴의 정상 동작 여부를 지속적으로 검출하다가, 상기 열차운행종합제어부 마이컴의 동작이 정상적인 것이 아닌 것으로 판단될 경우에는 상기 속도검출기로부터 열차의 실제 속도에 대한 데이터를 입력받아 상기 기타제어장치부와, 표시/경보장치부와, 추진/제동장치부의 동작을 제어하는 마이컴과; 소정의 제어신호에 의해 동작하는 다수개의 스위치회로와, 버퍼회로와, 통신회로로 구성되며, 상기 마이컴과 인터페이스부 사이에 접속되어, 상기 마이컴을 인터페이스부에 접속시키는 인터페이스장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 CBTC카드는, 열차운행종합제어부의 동작이 정상적일 경우에는 이동국을 통해 수신한 열차의 목표운행속도와 운행 정보를 상기 인터페이스장치와 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 전송하여 상기 열차운행종합제어부의 제어 논리에 따라 열차의 운행을 제어하도록 하다가, 상기 열차운행종합제어부의 동작이 정상적인 것이 아닌 것으로 판단될 경우에는, CBTC카드의 마이컴이 속도검출기에서 출력되는 신호를 입력받아 열차의 운행을 제어함으로써 페일세이프(FAILSAFE) 기능을 수행하도록 하는 것이다.

한편, 상기 발리스카드는, 선로에 설치되는 선로변결합코일과 함께 감시채널과, 에너지채널 및, 데이터링크채널을 형성하는 차상결합코일과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 소정의 제1주파수(예: 50kHz)를 상기 차상결합코일을 통해 선로변결합코일의 감시채널에 인가하고, 상기 차상결합코일의 감시채널에 응동되는 주파수를 검출함으로써 선로변결합코일의 존재 유무를 검출하도록 하는 감시신호송수신기와; 소정의 제어신호에 의해 동작되며, 소정의 제2주파수(예: 100kHz)를 발생하여 상기 차상결합코일의 에너지채널을 통해 선로변결합코일의 에너지채널에 인가함으로써 선로변결합코일의 에너지를 생성하도록 하는 에너지신호발생기와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 상기 차상결합코일의 데이터링크채널을 통해 수신되는열차의 목표운행속도, 열차운행정보 등을 소정의 제3주파수(예: 850kHz)를 통해 수신하고, 열차의 운행상태에 대한 데이터를 상기 차상결합코일을 통해 선로변결합코일로 전송하는 데이터송수신기와; 상기 감시신호송수신기와, 에너지신호발생기 및, 데이터송수신기의 동작을 제어하여, 첫째, 차상결합코일의 감시채널을 통해 선로변결합코일의 존재 유무를 검출하고, 둘째, 에너지채널을 통해 선로변결합코일에 에너지를 공급하고, 셋째, 데이터링크채널을 통해 열차의 목표운행속도와 열차 운행에 대한 정보를 수신하여 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 전송하고, 열차 운행 상태에 대한 정보를 선로변결합코일로 전송하는 통신기능을 수행하다가, 상기 열차운행종합제어부 마이컴의 동작이 정상적인 것이 아닌 것으로 판단될 경우에는 상기 속도검출기로부터 열차의 실제 속도에 대한 데이터를 입력받아 상기 기타제어장치부와, 표시/경보장치부와, 추진/제동장치부의 동작을 제어하는 마이컴과; 소정의 제어신호에 의해 동작하는 다수개의 스위치회로와, 버퍼회로와, 통신회로로 구성되며, 상기 마이컴과 인터페이스부 사이에 접속되어, 상기 마이컴을 인터페이스부에 접속시키는 인터페이스장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 발리스카드는, 열차운행종합제어부의 동작이 정상적일 경우에는 차상결합코일을 통해 수신한 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 상기 인터페이스장치와 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 전송하여 상기 열차운행종합제어부의 제어 논리에 따라 열차의 운행을 제어하도록 하다가, 상기 열차운행종합제어부의 동작이 정상적인 것이 아닌 것으로 판단될 경우에는, 발리스카드의 마이컴에서 속도검출기에서 출력되는 신호를 입력받아 열차의 운행을 제어함으로써 페일세이프 기능을 수행하도록 하는 것이다.

한편, 본 발명 "열차운행 종합제어장치의 제어방법"은, 열차의 속도를 검출하는 속도검출기와; 열차의 운행상태를 표시하고, 이상 상태를 나타내주는 표시/경보장치부와; 열차를 추진시키거나 제동시키는 추진/제동장치부와; 열차의 문 열림을 제어하는 문 제어 회로와 운전자 인터페이스 등의 열차 제어장치로 이루어진 기타제어장치부와; ATS의 지상장치에서 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATS카드와, ATC의 지상장치로부터 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATC카드와, ATO의 지상장치로부터 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATO카드와, 지상에 설치된 CBTC 무선통신시스템과의 열차 위치 검출을 위한 무선통신을 수행하고, 상기 무선통신시스템에서 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보 및 열차 상태에 대한 정보를 송수신하는 CBTC카드와; 지상에 설치되는 발리스 지상장치와의 무선통신을 수행하여 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보 및 열차 상태에 대한 정보를 송수신하는 발리스카드로 이루어진 열차운행제어카드부와; 상기 기타제어장치부와, 표시/경보장치부와, 추진/제동장치부와, 속도검출기 사이에 접속되어, 상기 속도검출기에서 인가되는 열차의 실제속도에 대한 정보와, 열차운행제어카드부를 통해 입력되는 열차의 목표운행속도에 대한 정보 및 열차 운행에 대한 정보를 입력받아, 상기 추진/제동장치부를 통해 열차의 운행 속도를 제어하고, 표시/경보장치를 통해 열차의 운행상태를 나타내며, 기타제어장치부를 통해 열차의 문 열림 등 기타의 장치를 제어하는 열차운행종합제어부와; 다수개의 I/O채널로 이루어져 상기 열차운행제어카드부와 열차운행종합제어부 사이에 설치되며, 상기 모듈화된 열차운행제어카드가 수납되도록 하므로써, 상기 열차운행제어카드부에 수신된 열차운행에 관한 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하는 인터페이스부를 포함하여 이루어진 열차운행 종합제어장치의 제어방법에 있어서,

상기 제어방법은, 열차운행종합제어부의 각 구성요소에 대한 셀프테스팅을 수행하여 그 동작이 정상적이지 않을 경우에는 표시/경보장치부를 통해 이를 나타내고, 열차운행종합제어부 각 구성요소의 동작이 정상적일 경우에는 인터페이스부를 통해 열차운행제어카드부에 셋팅된 각 열차운행제어카드를 검출한 후, 상기 검출된 열차운행제어카드에 소정의 동작신호를 인가하여 각각의 열차운행제어카드가 정상적으로 동작하는지의 여부를 검사하여, 정상적으로 동작하지 않을 경우에는 상기 표시/경보장치를 통해 이를 나타내는 검사단계와; 상기 검사단계를 수행한 결과, 상기 열차운행종합제어부와 각각의 열차운행제어카드가 정상적으로 동작하는 것으로 판단될 경우에는, 선로에 설치된 각 열차운행자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는 열차운행 자동제어방식을 나타내는 소정의 인식코드로부터 당해 선로에 설치된 열차운행자동제어장치가 ATS, ATC, ATO, CBTC, 또는 발리스의 제어에 의해 동작하는 열차운행자동제어장치 중 어느 것인지를 판단하여 해당 카드(ATS카드, ATC카드, ATO카드, CBTC카드, 발리스카드 중 어느 하나)를 작동시키고, 상기 지상장치부에서 전송된 인식코드가 열차운행제어카드부에 셋팅된 열차운행제어카드에해당되지 않을 경우에는, 상기 표시/경보장치부를 통해 이를 나타내는 열차운행제어카드 작동단계와; 상기 열차운행제어카드 작동단계를 수행한 결과, 상기 ATS카드, ATC카드, ATO카드, CBTC카드, 발리스카드 중에서 어느 하나의 열차운행제어카드가 작동하였을 경우에는, 그 카드의 기능을 이용하여 지상장치부에서 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 수신하고, 속도검출기를 통해 열차의 실제속도를 검출하여 비교 분석하는 정보처리단계와; 상기 정보처리단계를 수행한 결과에 따라 상기 기타제어장치부와 표시/경보장치부와, 추진제동장치부의 동작을 제어하여 열차의 운행을 제어하는 열차운행제어단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 열차운행제어카드 작동단계의 CBTC카드의 제어방법은, CBTC카드를 작동시키라는 제어신호가 인가되었는지를 지속적으로 검출하여, CBTC카드를 작동시키라는 제어신호가 인가된 것으로 판단되었을 경우에는, CBTC카드의 마이컴을 소정의 횟수동안 셀프테스팅하므로써 상기 CBTC카드의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 판단하여, 정상적으로 동작하지 않을 경우에는, 열차운행종합제어부에 이를 나타내는 제어신호를 인가하는 셀프테스팅단계와; 상기 셀프테스팅단계를 수행한 결과, 상기 CBTC카드의 마이컴이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되었을 경우에는, 인터페이스부를 통해 상기 열차운행종합제어부의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 검출하여, 정상적으로 동작할 경우에는 이동국을 통해 검출한 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하고, 그렇지 않을 경우에는 소정의 페일세이프기능을 수행하여 열차의 운행을 제어하는 CBTC카드기능수행단계와; 상기 CBTC카드기능수행단계를 수행한 후, CBTC가 아닌 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는 신호가 존재하는지의 여부를 검출하여 CBTC 이외의 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부가 설치된 선로구간에 진입한 것으로 판단될 경우에는 상기 표시/경보장치부와 열차운행종합제어부에 이를 나타내는 제어신호를 인가하고 CBTC카드의 작동을 정지시키며, 그렇지 않을 경우에는 상기 CBTC카드기능수행단계로 복귀하는 인식코드검출단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 CBTC카드기능수행단계에 있어서 열차운행종합제어부의 마이컴이 정상동작여부를 판단하는 방법은, 열차운행종합제어부의 마이컴에서 출력되는 시스템 클럭의 작동상태를 상기 인터페이스부를 통해 검출하므로써 판단함을 특징으로 한다.

한편, 상기 열차운행제어카드 작동단계의 발리스카드의 제어방법은, 발리스카드를 작동시키라는 제어신호가 인가되었는지를 지속적으로 검출하여, 발리스카드를 작동시키라는 제어신호가 인가된 것으로 판단되었을 경우에는, 발리스카드의 마이컴을 소정의 횟수동안 셀프테스팅 함으로써 상기 발리스카드의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 판단하여, 정상적으로 동작하지 않을 경우에는, 열차운행종합제어부에 이를 나타내는 제어신호를 인가하는 셀프테스팅단계와; 상기 셀프테스팅단계를 수행한 결과, 상기 발리스카드의 마이컴이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되었을 경우에는, 인터페이스부를 통해 상기 열차운행종합제어부의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 검출하여, 정상적으로 동작할 경우에는 차상결합코일을 통해 검출한 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하고, 그렇지 않을 경우에는 소정의 페일세이프기능을 수행하여 열차의 운행을 제어하는 발리스카드기능수행단계와; 상기 발리스카드기능수행단계를 수행한 후, 발리스를 이용하는 열차운행자동제어장치가 아닌 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는 신호가 존재하는지의 여부를 검출하여, 열차가 발리스를 이용하는 열차운행자동제어장치 이외의 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부가 설치된 선로구간에 진입한 것으로 판단될 경우에는 상기 표시/경보장치부와 열차운행종합제어부에 이를 나타내는 제어신호를 인가하고 발리스카드의 작동을 정지시키며, 그렇지 않을 경우에는 상기 발리스카드기능수행단계로 복귀하는 인식코드검출단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 발리스드기능수행단계에 있어서 열차운행종합제어부의 마이컴의 정상작동여부를 판단하는 방법은, 열차운행종합제어부의 마이컴에서 출력되는 시스템 클럭의 작동상태를 상기 인터페이스부를 통해 검출하므로써 판단함을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 "열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법"은, 특히, CBTC의 무선통신시스템에서 전송되는 신호를 처리하는 열차제어시스템의 주요 구성요소를 모듈화하여 CBTC카드로 구성하고, 발리스의 지상장치부에서 전송되는 신호를 처리하는 차상장치부의 주요 구성요소를 모듈화하여 발리스카드로 구성하여 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 인터페이스 시킴으로써, ATS, ATC,ATO, ATP 및 CBTC의 지상장치가 설치된 모든 선로구간을 하나의 차상장치로 자동 운행할 수 있게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 "열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법"의 기술적 사상을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

<실시예>

본 실시예에서 설명하는 열차운행 종합제어장치의 기본적인 구성요소는, 본인의 선등록 발명과 동일하므로, 도1을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예를 설명함이 있어서는, 본 발명의 특징인 CBTC카드와, 발리스카드의 동작을 주로하여 설명한다. 즉, 열차운행 종합제어장치의 전반적인 동작 설명은 선등록 발명과 크게 다를 것 없고, 본 발명의 요지를 혼동되게 할 수 있으며, 이에 대한 동작 설명은 본인의 선등록 발명에 자세히 기술되어 있으므로 설명의 편의상 이에 대한 것은 생략한다.

이하, 본 실시예의 구성을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도10에서 도시되는 바와 같이, 이동국(61)의 안테나를 제외한 구성요소와 마이컴(62) 및 인터페이스장치(63)를 카드형태로 구성하여 인터페이스부(130)에 삽입, 장착시킬 수 있도록 하여 CBTC카드(60)를 구성한다.

또한, 도9에서 도시되는 바와 같이, 감시신호송수신기(52)와, 에너지신호발생기(53)와, 데이터송수신기(54)와, 마이컴(55) 및 인터페이스장치(56)를 카드형태로 구성하여 인터페이스부(130)에 삽입, 장착시킬 수 있도록 하여 발리스카드(50)를 구성한다.

이후, 상기 CBTC카드(60)와 발리스카드(50)를 열차운행제어카드부(40)에 장착하고, 이동국의 안테나(61)를 열차의 일측에 부착하며, 선로변결합코일과 대응되는 위치의 열차에 차상결합코일(51)을 장착하여 본 실시예에 의한 구성을 완료한다.

또한, CBTC카드(60)와 발리스카드(50)의 장착여부를 검출하여 그 동작을 감시하며, CBTC의 무선통신시스템이 설치된 선로를 운행할 시에는 상기 CBTC카드(60)를 작동시켜 이로부터 열차 목표운행속도 및 열차 운행 정보를 검출하여 열차의 운행을 제어할 수 있도록 하고, 발리스의 지상장치부가 설치된 선로구간을 운행할 경우에는 상기 발리스카드(50)를 작동시켜 이로부터 목표운행속도 및 열차운행 정보를 검출하여 열차의 운행을 제어할 수 있도록 열차운행종합제어부(120)의 프로그램을 변경한다.

이하, 상기와 같은 CBTC카드(60)와 발리스카드(50)를 탑재한 본 발명 "열차운행 종합제어장치"의 동작을 도11 내지 도13을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 열차운행종합제어부(120)의 마이컴(미도시)은, 도11에서 도시되는 바와 같이, 검사단계(S110)를 수행하여 열차운행 종합제어장치의 각 구성요소에 대한 셀프테스팅을 수행하여 그 동작이 정상적이지 않을 경우에는 표시/경보장치부(160)를 통해 이를 나타내고, 열차운행 종합제어장치 각 구성요소의 동작이 정상적일 경우에는 인터페이스부(130)를 통해 열차운행제어카드부(140)에 장착된 각 열차운행제어카드를 검출한 후, 상기 검출된 열차운행제어카드에 소정의 동작신호를 인가하여 각각의 열차운행제어카드가 정상적으로 동작하는지의 여부를 검사하여, 정상적으로 동작하지 않을 경우에는 상기 표시/경보장치(160)를 통해 이를 나타내게 된다.

상기 열차운행제어카드부(140)에 셋팅되는 열차운행제어카드는, 열차 운행 구간에 설치된 지상장치의 종류에 따라 선별하여 장착할 수 있는 것으로, 이에는 ATS카드, ATC카드, ATO카드, CBTC카드, 발리스카드 등이 있다.

예를 들어, 서울에서 부산에 이르는 선로구간에 설치된 지상장치가 ATC와 CBTC일 경우에는 ATC카드와 CBTC카드만 장착한다.

한편, 상기 검사단계(S110)를 수행한 결과, 상기 열차운행종합제어부(120)와 각각의 열차운행제어카드(예: ATS카드, ATC카드, ATO카드, CBTC카드, 발리스카드)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단될 경우에는, 선로에 설치된 각 열차운행자동제어장치(예: ATS, ATC, ATO, ATP, CBTC, 발리스 제어에 의한 열차운행자동제어방치)의 지상장치부에서 전송되는 열차운행 자동제어방식을 나타내는 소정의 인식코드로부터 당해 선로에 설치된 열차운행자동제어장치가 ATS, ATC, ATO, CBTC, 또는 발리스의 제어에 의해 동작하는 열차운행자동제어장치 중 어느 것인지를 판단하여 해당 카드(ATS카드, ATC카드, ATO카드, CBTC카드, 발리스카드 중 어느 하나)를 작동시키고, 상기 지상장치부에서 전송된 인식코드가 열차운행제어카드부(140)에 장착된 열차운행제어카드에 해당되지 않을 경우에는, 상기 표시/경보장치부(160)를 통해 이를 나타내는 열차운행제어카드 작동단계(S120)를 수행하게 된다.

또한, 상기 열차운행제어카드 작동단계(S120)를 수행한 결과, 상기 ATS카드, ATC카드, ATO카드, CBTC카드(60), 발리스카드(50) 중에서 어느 하나의 열차운행제어카드가 작동하였을 경우에는, 그 카드의 기능을 이용하여 지상장치부에서 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 수신하고, 속도검출기를 통해 열차의 실제속도를 검출하여 비교 분석하는 정보처리단계(S130)와, 상기 정보처리단계(S130)를 수행한 결과에 따라 상기 기타제어장치부(150)와 표시/경보장치부(160)와, 추진제동장치부(170)의 동작을 제어하여 열차의 운행을 제어하는 열차운행제어단계(S140)를 순차적으로 수행하게 된다.

이하, 상기 CBTC카드(60)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 열차운행제어카드 작동단계(S120)를 수행하여 검출한 결과, 선로에 설치된 지상장치가 CBTC의 무선통신시스템인 것으로 판단되면, 열차운행종합제어부(120)의 마이컴은, CBTC카드(60)를 작동시키라는 제어신호를 인터페이스부 (130)와 인터페이스장치(62)를 통해 상기 CBTC카드(60)에 인가하게 된다.

그러면, 상기 CBTC카드(60)의 마이컴(62)은, 도12에서 도시되는 바와 같이, 셀프테스팅단계(S210)를 수행하여 CBTC카드(60)의 각 구성요소에 대한 셀프테스팅을 실시하게 된다. 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단될 경우에는 열차운행종합제어부(120)에 이를 나타내는 신호를 전송하게 된다.

한편, 상기 셀프테스팅단계(S210)를 수행한 결과, CBTC카드(60)의 각 구성요소가 정상적으로 동작하는 것으로 판단되었을 경우에는, CBTC카드기능수행단계 (S220)를 수행하여 열차운행종합제어부(120)의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 검출하게 된다.

이때, 상기 열차운행종합제어부(120)의 마이컴이 정상적으로 동작하는 것으로 판단될 경우에는 이동국(61)을 통해 검출한 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 인터페이스장치(63)와 인터페이스부(130)를 통해 상기 열차운행종합제어부 (120)에 전송하고, 그렇지 않을 경우에는 소정의 페일세이프 기능을 수행하여 열차의 운행을 제어하게 된다.

여기서, 소정의 페일세이프 기능이라 함은, CBTC카드(60)의 마이컴(62)이 열차의 운행을 제어하는 것을 말한다.

즉, CBTC카드(60)의 마이컴(62)이, 속도검출기(110)를 통해 검출한 열차의 실제 운행속도를 CBTC카드(60)에서 수신하여 이동국(61)을 통해 검출한 열차의 목표운행속도 및 열차 운행에 대한 정보와 비교 분석하여 기타제어장치부(150)와 표시/경보장치부(160) 및 추진/제동장치부(170)의 동작을 제어하여 열차를 운행하는 것을 말한다.

다시 말해, 열차종합제어부(120)의 동작이 정상적이지 않을 경우에는, 상기 속도검출기(110)를 통해 검출한 열차의 실제 운행속도를 CBTC카드(60)의 마이컴 (62)에서 입력받아 이동국(61)을 통해 검출한 열차의 목표운행속도와 비교하여 열차를 가속 및 감속시켜 운행하게 되는 것으로, 이로 인해 상기 열차운행종합제어부 (120)의 동작이 정상적이지 않을 경우에도 열차를 정상적으로 운행할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 CBTC카드기능수행단계(S220)를 수행한 후에는, CBTC가 아닌 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는 신호가 존재하는지의 여부를 검출하여 CBTC 이외의 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부가 설치된 선로구간에 진입한 것으로 판단될 경우에는 상기 표시/경보장치부(160)와 열차운행종합제어부 (120)에 이를 나타내는 제어신호를 인가하여 CBTC카드(60)의 작동을 정지시키며, 그렇지 않을 경우에는 상기 CBTC카드기능수행단계(S220)로 복귀하는 인식코드검출단계(S230)를 수행하게 된다.

즉, 열차가 CBTC의 무선통신시스템이 설치된 구간에 진입하면, 이의 진입여부를 열차운행종합제어부에서 검출하여 CBTC카드(60)를 작동시키게 된다.

그러면, 상기 CBTC카드(60)의 마이컴(62)이 이동국(61)을 통해 수신한 열차의 목표운행속도와 운행 정보를 인터페이스장치(63)와 인터페이스부(130)를 통해 열차운행종합제어부(120)로 전송하여 열차의 운행을 제어하게 된다.

이때, 상기 열차운행종합제어부(120)의 동작이 정상적이지 않으면, 즉, 열차운행종합제어부의 마이컴이 정상동작하지 않으면, 이를 CBTC카드(60)의 마이컴(62)에서 검출하여 열차운행종합제어부(120)의 역할을 대신함으로써 페일세이프 기능을 수행하게 된다.

상기에 있어서, 열차가 CBTC의 무선통신시스템이 설치된 구간으로 진입하였는지의 여부는, 이동국에 수신되는 신호를 지속적으로 검출하거나, 또는 열차운행종합제어부(120)의 데이터베이스부(미도시)에 저장된 선로정보로부터 판단하게 된다.

이하, 발리스카드(50)의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 열차운행제어카드 작동단계(S120)를 수행하여 검출한 결과, 선로에 설치된 지상장치가 발리스의 지상장치인 것으로 판단되면, 열차운행종합제어부 (120)의 마이컴은, 발리스(60)를 작동시키라는 제어신호를 인터페이스부(130)와 인터페이스장치(56)를 통해 발리스카드(50)에 인가하게 된다.

그러면, 상기 발리스카드(50)의 마이컴(55)은, 도13에서 도시되는 바와 같이, 셀프테스팅단계(S310)를 수행하여 발리스카드(50)의 각 구성요소에 대한 셀프테스팅을 실시하게 된다. 이때 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단될 경우에는 열차운행종합제어부(120)에 이를 나타내는 신호를 전송하게 된다.

한편, 상기 셀프테스팅단계(S310)를 수행한 결과, 발리스카드(50)의 각 구성요소가 정상적으로 동작하는 것으로 판단되었을 경우에는, 발리스카드기능수행단계 (S320)를 수행하여 열차운행종합제어부(120)의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 검출하게 된다.

이때, 상기 열차운행종합제어부(120)의 마이컴이 정상적으로 동작하는 것으로 판단될 경우에는 차상결합코일(51)을 통해 검출한 열차의 목표운행속도와 열차운행 정보를 인터페이스장치(56)와 인터페이스부(130)를 통해 상기 열차운행종합제어부(120)에 전송하고, 그렇지 않을 경우에는 소정의 페일세이프 기능을 수행하여 열차의 운행을 제어하게 된다.

여기서, 소정의 페일세이프 기능이라 함은, 발리스카드(50)의 마이컴(55)이 열차의 운행을 제어하는 것을 말한다.

즉, 속도검출기(110)를 통해 검출한 열차의 실제 운행속도를 발리스카드 (50)의 마이컴(55)에서 수신하여 차상결합코일(51)을 통해 검출한 열차의 목표운행속도 및 열차 운행에 대한 정보와 비교 분석하여 기타제어장치부(150)와 표시/경보장치부(160) 및 추진/제동장치부(170)의 동작을 제어하여 열차를 운행하는 것을 말한다.

다시말해, 열차종합제어부(120)의 동작이 정상적이지 않을 경우에는, 상기 속도검출기(110)를 통해 검출한 열차의 실제 운행속도를 발리스카드(50)의 마이컴(55)에서 입력받아 차상결합코일(51)의 데이터링크채널을 통해 검출한 열차의 목표운행속도와 비교하여 열차를 가속 및 감속시켜 운행하게 되는 것으로, 이로 인해 상기 열차운행종합제어부(120)의 동작이 정상적이지 않을 경우에도 열차를 정상적으로 운행할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 발리스카드기능수행단계(S320)를 수행한 후에는, 발리스를 이용한 열차운행자동제어장치가 아닌 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는 신호가 존재하는지의 여부를 검출하여 발리스 이외의 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부가 설치된 선로구간에 진입한 것으로 판단될 경우에는, 상기 표시/경보장치부(160)와 열차운행종합제어부(120)에 이를 나타내는 제어신호를 인가하여 발리스카드(50)의 작동을 정지시키며, 그렇지 않을 경우에는 상기 발리스카드기능수행단계(S320)로 복귀하는 인식코드검출단계(S330)를 수행하게 된다.

이를 다시 설명하면 다음과 같다.

먼저, 열차가 발리스의 지상장치가 설치된 구간에 진입하면, 이의 진입여부를 열차운행종합제어부에서 검출하여 발리스카드(50)를 작동시키게 된다.

그러면, 상기 발리스카드(50)의 마이컴(55)이 감시신호송수신기(52)와 에너지신호발생기(53) 및 데이터송수신기(54)의 동작을 제어하여 차상결합코일(51)의 감시채널과, 에너지채널 및 데이터링크채널을 형성하여 선로변결합코일에서 전송되는 열차의 목표운행속도와 운행 정보를 인터페이스장치(56)와 인터페이스부(130)를 통해 열차운행종합제어부(120)로 전송하여 열차의 운행을 제어하게 된다.

이때, 상기 열차운행종합제어부(120)의 동작이 정상적이 않으면, 즉, 열차운행종합제어부의 마이컴이 정상동작하지 않으면, 이를 발리스카드(50)의 마이컴(55)에서 검출하여 열차운행종합제어부(120)의 역할을 대신함으로써 페일세이프 기능을 수행하게 된다.

상기에 있어서, 열차가 발리스의 지상장치가 설치된 구간으로 진입하였는지의 여부는, 감시신호송수신기(52)에 수신되는 신호를 지속적으로 검출하거나, 또는 열차운행종합제어부(120)의 데이터베이스부(미도시)에 저장된 선로정보로부터 판단하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명 "열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법"은, CBTC카드와 발리스카드를 통해 CBTC 열차제어시스템의 역할과 발리스의 차상장치부의 역할을 수행하도록 함으로써, 발리스의 지상장치부나 CBTC의 무선통신시스템이 설치된 선로구간에서도 용이하게 운행할 수 있게 된다.

그러나, 상기의 실시예에 있어서는, CBTC카드 구성 시 이동국의 안테나를 제외한 구성요소를 상기 CBTC카드에 일체화시켜 구성하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 "열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법"은 특히, CBTC의 무선통신시스템에서 전송되는 신호를 처리할 수 있는 구성요소를 모듈화하여 카드형태로 구성하고, 발리스의 지상설비장치에서 전송되는 신호를 처리하고 송수신할 수 있는 구성요소를 모듈화하여 카드형태로 구성한 후, 이를 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 인터페이스 시킴으로써, CBTC의 무선통신시스템이 설치된 선로구간이나, 발리스의 지상설비장치가 설치된 선로구간에서도 다른 장치의 증설이나 보완 없이 열차를 운행 할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 열차의 속도를 검출하는 속도검출기와; 열차의 운행상태를 표시하고, 이상 상태를 나타내주는 표시/경보장치부와; 열차를 추진시키거나 제동시키는 추진/제동장치부와; 열차의 문 열림을 제어하는 문 제어 회로와 운전자 인터페이스 등의 열차 제어장치로 이루어진 기타제어장치부와; ATS의 지상장치에서 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATS카드와, ATC의 지상장치로부터 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATC카드와, ATO의 지상장치로부터 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATO카드로 이루어진 열차운행제어카드부와; 상기 기타제어장치부와, 표시/경보장치부와, 추진/제동장치부와, 속도검출기 사이에 접속되어, 상기 속도검출기에서 인가되는 열차의 실제속도에 대한 정보와, 열차운행제어카드부를 통해 입력되는 열차의 목표운행속도에 대한 정보 및 열차 운행에 대한 정보를 입력받아, 상기 추진/제동장치부를 통해 열차의 운행 속도를 제어하고, 표시/경보장치를 통해 열차의 운행상태를 나타내며, 기타제어장치부를 통해 열차의 문 열림 등 기타의 장치를 제어하는 열차운행종합제어부와; 다수개의 I/O채널로 이루어져 상기 열차운행제어카드부와 열차운행종합제어부 사이에 설치되며, 상기 모듈화된 열차운행제어카드가 수납되도록 하므로써, 상기 열차운행제어카드부에 수신된 열차운행에 관한 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하는 인터페이스부를 포함하여이루어진 열차운행 종합제어장치에 있어서,

   상기 열차운행제어카드부는, 지상에 설치된 CBTC 무선통신시스템과의 열차 위치 검출을 위한 무선통신을 수행하고, 상기 무선통신시스템에서 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보 및 열차 상태에 대한 정보를 송수신하는 CBTC카드와; 지상에 설치되는 발리스 지상장치부와의 무선통신을 수행하여 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보 및 열차 상태에 대한 정보를 송수신하는 발리스카드를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차운행 종합제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 CBTC카드는, CBTC 무선통신시스템의 기지국에서 전송되는 열차 위치 검출을 위한 신호를 수신하여 재전송하며, 열차의 목표운행속도, 열차 운행 정보 등을 수신하는 이동국과; 상기 이동국을 통해 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행에 대한 정보를 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 전송하는 통신기능을 수행하고, 상기 열차운행종합제어부 마이컴의 정상 동작 여부를 지속적으로 검출하다가, 상기 열차운행종합제어부 마이컴의 동작이 정상적인 것이 아닌 것으로 판단될 경우에는 상기 속도검출기로부터 열차의 실제 속도에 대한 데이터를 입력받아 상기 기타제어장치부와, 표시/경보장치부와, 추진/제동장치부의 동작을 제어하는 마이컴과; 소정의 제어신호에 의해 동작하는 다수개의 스위치회로와, 버퍼회로와, 통신회로로 구성되며, 상기 마이컴과 인터페이스부 사이에 접속되어, 상기 마이컴을 인터페이스부에 접속시키는 인터페이스장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차운행 종합제어장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 발리스카드는, 선로에 설치되는 선로변결합코일과 함께 감시채널과, 에너지채널 및, 데이터링크채널을 형성하는 차상결합코일과; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 소정의 제1주파수를 상기 차상결합코일을 통해 선로변결합코일의 감시채널에 인가하고, 상기 차상결합코일의 감시채널에 응동되는 주파수를 검출함으로써 선로변결합코일의 존재 유무를 검출하도록 하는 감시신호송수신기와; 소정의 제어신호에 의해 동작되며, 소정의 제2주파수를 발생하여 상기 차상결합코일의 에너지채널을 통해 선로변결합코일의 에너지채널에 인가함으로써 선로변결합코일의 에너지를 생성하도록 하는 에너지신호발생기와; 소정의 제어신호에 의해 동작되어, 상기 차상결합코일의 데이터링크채널을 통해 수신되는 열차의 목표운행속도, 열차운행정보 등을 소정의 제3주파수를 통해 수신하고, 열차의 운행상태에 대한 데이터를 상기 차상결합코일을 통해 선로변결합코일로 전송하는 데이터송수신기와; 상기 감시신호송수신기와, 에너지신호발생기 및, 데이터송수신기의 동작을 제어하여, 첫째, 차상결합코일의 감시채널을 통해 선로변결합코일의 존재 유무를 검출하고, 둘째, 에너지채널을 통해 선로변결합코일에 에너지를 공급하고, 셋째, 데이터링크채널을 통해 열차의 목표운행속도와 열차 운행에 대한 정보를 수신하여 인터페이스부를 통해 열차운행종합제어부에 전송하고, 열차 운행 상태에 대한 정보를 선로변결합코일로 전송하는 통신기능을 수행하다가, 상기 열차운행종합제어부 마이컴의 동작이 정상적인 것이 아닌 것으로 판단될 경우에는 상기 속도검출기로부터 열차의 실제 속도에 대한 데이터를 입력받아 상기 기타제어장치부와, 표시/경보장치부와, 추진/제동장치부의 동작을 제어하는 마이컴과; 소정의 제어신호에 의해 동작하는 다수개의 스위치회로와, 버퍼회로와, 통신회로로 구성되며, 상기 마이컴과 인터페이스부 사이에 접속되어, 상기 마이컴을 인터페이스부에 접속시키는 인터페이스장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차운행 종합제어장치.
4. 열차의 속도를 검출하는 속도검출기와; 열차의 운행상태를 표시하고, 이상 상태를 나타내주는 표시/경보장치부와; 열차를 추진시키거나 제동시키는 추진/제동장치부와; 열차의 문 열림을 제어하는 문 제어 회로와 운전자 인터페이스 등의 열차 제어장치로 이루어진 기타제어장치부와; ATS의 지상장치에서 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATS카드와, ATC의 지상장치로부터 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATC카드와, ATO의 지상장치로부터 전송되는 열차 운행에 대한 정보를 수신하는 ATO카드와, 지상에 설치된 CBTC 무선통신시스템과의 열차 위치 검출을 위한 무선통신을 수행하고, 상기 무선통신시스템에서 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보 및 열차 상태에 대한 정보를 송수신하는 CBTC카드와; 지상에 설치되는 발리스 지상장치와의 무선통신을 수행하여 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보 및 열차 상태에 대한 정보를 송수신하는 발리스카드로 이루어진 열차운행제어카드부와; 상기 기타제어장치부와, 표시/경보장치부와, 추진/제동장치부와, 속도검출기 사이에 접속되어, 상기 속도검출기에서 인가되는 열차의 실제속도에 대한 정보와, 열차운행제어카드부를 통해 입력되는 열차의 목표운행속도에 대한 정보 및 열차 운행에 대한 정보를 입력받아, 상기 추진/제동장치부를 통해 열차의 운행 속도를 제어하고, 표시/경보장치를 통해 열차의 운행상태를 나타내며, 기타제어장치부를 통해 열차의 문 열림 등 기타의 장치를 제어하는 열차운행종합제어부와; 다수개의 I/O채널로 이루어져 상기 열차운행제어카드부와 열차운행종합제어부 사이에 설치되며, 상기 모듈화된 열차운행제어카드가 수납되도록 하므로써, 상기 열차운행제어카드부에 수신된 열차운행에 관한 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하는 인터페이스부를 포함하여 이루어진 열차운행 종합제어장치의 제어방법에 있어서,

   상기 제어방법은, 열차운행종합제어부의 각 구성요소에 대한 셀프테스팅을 수행하여 그 동작이 정상적이지 않을 경우에는 표시/경보장치부를 통해 이를 나타내고, 열차운행종합제어부 각 구성요소의 동작이 정상적일 경우에는 인터페이스부를 통해 열차운행제어카드부에 셋팅된 각 열차운행제어카드를 검출한 후, 상기 검출된 열차운행제어카드에 소정의 동작신호를 인가하여 각각의 열차운행제어카드가 정상적으로 동작하는지의 여부를 검사하여, 정상적으로 동작하지 않을 경우에는 상기 표시/경보장치를 통해 이를 나타내는 검사단계와; 상기 검사단계를 수행한 결과, 상기 열차운행종합제어부와 각각의 열차운행제어카드가 정상적으로 동작하는 것으로 판단될 경우에는, 선로에 설치된 각 열차운행자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는 열차운행 자동제어방식을 나타내는 소정의 인식코드로부터 당해 선로에 설치된 열차운행자동제어장치가 ATS, ATC, ATO, CBTC, 또는 발리스의 제어에 의해 동작하는 열차운행자동제어장치 중 어느 것인지를 판단하여 해당 카드(ATS카드, ATC카드, ATO카드, CBTC카드, 발리스카드 중 어느 하나)를 작동시키고, 상기 지상장치부에서 전송된 인식코드가 열차운행제어카드부에 셋팅된 열차운행제어카드에 해당되지 않을 경우에는, 상기 표시/경보장치부를 통해 이를 나타내는 열차운행제어카드 작동단계와; 상기 열차운행제어카드 작동단계를 수행한 결과, 상기 ATS카드, ATC카드, ATO카드, CBTC카드, 발리스카드 중에서 어느 하나의 열차운행제어카드가 작동하였을 경우에는, 그 카드의 기능을 이용하여 지상장치부에서 전송되는 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 수신하고, 속도검출기를 통해 열차의 실제속도를 검출하여 비교 분석하는 정보처리단계와; 상기 정보처리단계를 수행한 결과에 따라 상기 기타제어장치부와 표시/경보장치부와, 추진제동장치부의 동작을 제어하여 열차의 운행을 제어하는 열차운행제어단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차운행 종합제어장치의 제어방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 열차운행제어카드 작동단계의 CBTC카드의 제어방법은, CBTC카드를 작동시키라는 제어신호가 인가되었는지를 지속적으로 검출하여, CBTC카드를 작동시키라는 제어신호가 인가된 것으로 판단되었을 경우에는, CBTC카드의 마이컴을 소정의 횟수동안 셀프테스팅하므로써 상기 CBTC카드의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 판단하여, 정상적으로 동작하지 않을 경우에는, 열차운행종합제어부에 이를 나타내는 제어신호를 인가하는 셀프테스팅단계와; 상기 셀프테스팅단계를 수행한 결과, 상기 CBTC카드의 마이컴이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되었을 경우에는, 인터페이스부를 통해 상기 열차운행종합제어부의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 검출하여, 정상적으로 동작할 경우에는 이동국을 통해 검출한 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하고, 그렇지 않을 경우에는 소정의 페일세이프기능을 수행하여 열차의 운행을 제어하는 CBTC카드기능수행단계와; 상기 CBTC카드기능수행단계를 수행한 후, CBTC가 아닌 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는 신호가 존재하는지의 여부를 검출하여 CBTC 이외의 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부가 설치된 선로구간에 진입한 것으로 판단될 경우에는 상기 표시/경보장치부와 열차운행종합제어부에 이를 나타내는 제어신호를 인가하고 CBTC카드의 작동을 정지시키며, 그렇지 않을 경우에는 상기 CBTC카드기능수행단계로 복귀하는 인식코드검출단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차운행 종합제어장치의 제어방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 열차운행제어카드 작동단계의 발리스카드의 제어방법은, 발리스카드를 작동시키라는 제어신호가 인가되었는지를 지속적으로 검출하여, 발리스카드를 작동시키라는 제어신호가 인가된 것으로 판단되었을 경우에는, 발리스카드의 마이컴을 소정의 횟수동안 셀프테스팅 함으로써 상기 발리스카드의마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 판단하여, 정상적으로 동작하지 않을 경우에는, 열차운행종합제어부에 이를 나타내는 제어신호를 인가하는 셀프테스팅단계와; 상기 셀프테스팅단계를 수행한 결과, 상기 발리스카드의 마이컴이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되었을 경우에는, 인터페이스부를 통해 상기 열차운행종합제어부의 마이컴이 정상적으로 동작하는지의 여부를 검출하여, 정상적으로 동작할 경우에는 차상결합코일을 통해 검출한 열차의 목표운행속도와 열차 운행 정보를 상기 열차운행종합제어부에 전송하고, 그렇지 않을 경우에는 소정의 페일세이프기능을 수행하여 열차의 운행을 제어하는 발리스카드기능수행단계와; 상기 발리스카드기능수행단계를 수행한 후, 발리스를 이용하는 열차운행자동제어장치가 아닌 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부에서 전송되는 신호가 존재하는지의 여부를 검출하여, 열차가 발리스를 이용하는 열차운행자동제어장치 이외의 다른 열차운행자동제어장치의 지상장치부가 설치된 선로구간에 진입한 것으로 판단될 경우에는 상기 표시/경보장치부와 열차운행종합제어부에 이를 나타내는 제어신호를 인가하고 발리스카드의 작동을 정지시키며, 그렇지 않을 경우에는 상기 발리스카드기능수행단계로 복귀하는 인식코드검출단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열차운행 종합제어장치의 제어방법.