KR200234233Y1 - 무선통신을 이용한 열차자동정지장치 - Google Patents

무선통신을 이용한 열차자동정지장치 Download PDF

Info

Publication number
KR200234233Y1
KR200234233Y1 KR2020000025599U KR20000025599U KR200234233Y1 KR 200234233 Y1 KR200234233 Y1 KR 200234233Y1 KR 2020000025599 U KR2020000025599 U KR 2020000025599U KR 20000025599 U KR20000025599 U KR 20000025599U KR 200234233 Y1 KR200234233 Y1 KR 200234233Y1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
train
speed
control
information
signal
Prior art date
Application number
KR2020000025599U
Other languages
English (en)
Inventor
김봉택
Original Assignee
김봉택
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김봉택 filed Critical 김봉택
Priority to KR2020000025599U priority Critical patent/KR200234233Y1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR200234233Y1 publication Critical patent/KR200234233Y1/ko

Links

Landscapes

  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 고안은 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 제어하는 열차자동정지장치(ATS)에 관한 것으로, 특히, 선로를 따라 설치되어 열차의 위치 검출 및 운행에 관한 정보를 무선 전송하는 다수개의 기지국(110)과; 하나 이상의 기지국(110)과의 무선 통신을 수행하여 열차 운행에 관한 정보를 관리, 제어, 전송하는 하나 이상의 제어국(120)과; 상기 하나 이상의 제어국(120)의 데이터를 집중시켜 열차 운행 전반에 대한 상황보고, 관리, 제어를 수행하는 관리국(130)을 포함하여 이루어진 무선통신시스템(100)과,
상기 무선통신시스템(100)에서 전송되는 기지국의 위치와, 위치 전송 시각에 대한 정보로부터 열차의 현재 위치를 산출하여 출력하고, 열차운행에 대한 정보를 수신하여 출력하는 이동국(210)과; 속도검출기(260)와; 상기 이동국(210)을 통해 입력되는 선행열차의 위치에 대한 정보와, 열차의 현재 위치에 대한 정보를 분석하여, 첫째, 열차의 목표 운행 속도를 산출하고, 둘째, 상기 산출된 목표 운행 속도에 도달하기 위한 제어신호를 출력하고, 셋째, 선행하는 열차와의 거리, 현재 운행속도, 목표 운행 속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 표시하는 제어신호를 출력하고, 넷째, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나 또는 일정 시간이 경과하도록 열차의 속도가 목표 운행 속도에 도달되지 않았을 경우 이를 나타내는 신호를 출력하고, 다섯째, 열차의 운행 기록에 대한 제어를 수행하는 마이컴(220)과; 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나, 또는 일정한 시간이 경과하도록 열차의 속도가 목표 운행 속도에 도달되지 않았거나, 또는 신호 전송 상태가 불량함을 나타내는 신호가 입력될 경우 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생부(230)와; 입력된 신호에 따라 열차를 가속하거나 또는 감속하는 속도제어부(270)와; 열차 운행에 대한 기록을 저장하거나, 또는 선로 상태에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스부(280)와; 선행하는 열차와의 거리, 현재 운행속도, 목표 운행 속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 표시하는 표시부(240)와; 운전자의 조작명령을 상기 마이컴(220)에 입력하는 조작스위치부(250)를 포함하여 이루어져 열차에 설치되는 열차제어시스템을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 무선통신을 이용한 열차자동정지장치이다.
이러한 본 고안은, 지상장치의 설치가 불필요하고, 별도의 상행선 장치와 하행선 장치의 설치가 불필요하며, 유지보수가 용이하고, 안전하며, 수송밀도가 높아 효율운전이 가능함은 물론, 무인 자동운전이 가능하게 되고, 열차의 신호형태 및 종류에 적절하게 적응이 가능하다는 효과가 있다.

Description

무선통신을 이용한 열차자동정지장치{AUTOMATIC TRAIN STOPPER USING TELEMETERING SYSTEM}
본 고안은 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 제어하는 열차자동정지장치(AUTOMATIC TRAIN STOPPER : 이하 ATS라 한다)에 관한 것으로, 특히, 선로를 따라 다수개의 무선통신장치를 설치한 후, 상기 무선통신장치를 통해 선행하는 열차의 선로점유상태 및 운행 정보를 제공받아 후행하는 열차의 운행을 제어함으로써, 지상장치의 설치가 불필요하고, 유지보수가 용이하고, 안전하며, 수송밀도가 높아 효율운전이 가능하도록 하기 위한 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 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 후행하는 열차의 운행을 제어하는 장치로, 이는 도1과 도2에서 예로든 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 있다.
이러한 종래의 ATS는, 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 동작을 수행한다.
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, 선로를 다수개의 구간으로 나누고, 상기 각각의 구간에 대한 구간제한속도를 지상장치를 통해 차상장치로 전달하므로 인해, 첫째, 지상장치(지상자, 지상자제어계전기, 신호기 등)의 설치, 유지, 관리 및, 보수 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있고, 둘째, 지상장치의 어느 일부분(지상자나 지상자제어계전기, 또는 신호기 등)에 이상이 있어 구간제한속도를 지령하지 못할 경우에는(예: 지상자 무등동상태) 추돌사고가 발생하게 된다는 문제점이 있고, 셋째, 선로를 일정 구간으로 나누어 열차의 운행을 제어함으로 인해 수송밀도(선로효율)가 낮다는 문제점이 있고, 넷째, 열차의 제어방식(3현시, 4현시, 5현시 등)에따른 호환성이 없다는 문제점이 있고, 다섯째, 열차의 여러 가지 종류(예: 열차의 종류에 따라 편성차량의 길이가 달라짐)에 정확하게 대응하여 제어할 수 없다는 문제점이 있고, 여섯째, 열차의 구간제한속도 이외의 정보를 제공할 수 없다는 문제점 및 일곱째, 선로 양방향(예: 상행선, 하행선)을 제어하려면 별도의 지상장치를 각각의 선로에 설치하여야 한다는 문제점 등이 있었다.
본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 시각에 대한 정보와 위치에 대한 정보 및 열차 운행에 관한 정보를 무선통신하는 무선통신장치를 선로를 따라 다수개 설치한 후, 상기 무선통신장치에서 전송되는 정보를 열차에서 수신하여 후행하는 열차의 위치 및 선행하는 열차의 위치를 계산하고, 상기 계산된 값에 따라 열차의 운행속도를 산출하여 그 운행을 자동 제어함으로써, 지상장치의 설치가 불필요하고, 유지보수가 용이하고, 안전하며, 수송밀도가 높아 효율운전이 가능함은 물론, 양방향 선로에 대한 제어가 가능하고, 무인 자동운전이 가능한 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'를 제공하는 데 있다.
즉, 다수의 무선통신장치(이하 '기지국'이라 한다)와, 상기 무선통신장치를 일정 숫자 단위로 관리하는 제어국과, 상기 제어국을 집중시켜 관리하는 관리국을 선로를 따라 설치하고, 열차에 상기 무선통신장치(기지국)와의 통신을 수행하는 무선통신장치(이하 '이동국'이라 한다)를 하나 이상 설치한 후, 3개 이상의 기지국에서 전송되는 해당 기지국의 위치와 시간에 대한 정보 및, 선행열차의 위치에 대한 정보를 수신하여 당해 열차의 위치 및 선행열차와의 거리를 산출하고, 상기 산출된거리에 따라 열차의 속도를 자동 제어함으로써, 설치 및 유지 보수가 저렴 용이하고, 수송밀도가 높으며, 안전하고 무인 자동운전이 가능하도록 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 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'의 구성을 나타낸 시스템도,
도 6 은 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치' 중 열차제어시스템의 구성을 나타낸 시스템 블록도,
도 7 은 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치' 중 무선통신시스템의 구성을 나타낸 구성도,
도 8 은 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'의 제어방법을 나타낸 제어흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 열차제어시스템 110: 기지국
120: 제어국 130: 관리국
200: 무선통신시스템 210: 이동국
220: 마이컴 230: 경보신호발생부
240: 표시부 250: 조작스위치부
260: 속도검출기 270: 속도제어부
280: 데이터베이스부 S10: 목표속도산출단계
S20: 속도제어단계 S30: 경보신호발생단계
S40: 표시단계 S50: 데이터베이스갱신단계
S60: 위치전송단계
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'는, 선로를 따라 설치되어 열차의 위치 검출 및 운행에 관한 정보를 무선 전송하는 다수개의 기지국과; 하나 이상의 기지국과의 무선 통신을 수행하여 열차 운행에 관한 정보를 관리, 제어, 전송하는 하나 이상의 제어국과; 상기 하나 이상의 제어국의 데이터를 집중시켜 열차 운행 전반에 대한 상황보고, 관리, 제어를 수행하는 관리국을 포함하여 이루어진 무선통신시스템과,
상기 무선통신시스템에서 전송되는 기지국의 위치와, 위치 전송 시각에 대한 정보로부터 열차의 현재 위치를 산출하여 출력하고, 열차운행에 대한 정보를 수신하여 출력하는 이동국과; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 실제 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 상기 이동국을 통해 입력되는 선행열차의 위치에 대한 정보와, 열차의 현재 위치에 대한 정보를 분석하여, 첫째, 선행하는 열차와의 거리에 따른 열차의 목표 운행 속도를 산출하고, 둘째, 상기 산출된 목표 운행 속도에 도달하기 위한 열차의 속도 제어에 대한 제어신호를 출력하고, 셋째, 선행하는 열차와의 거리, 현재 운행속도, 목표 운행 속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 표시하는 제어신호를 출력하고, 넷째, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나 또는 일정 시간이 경과하도록 열차의 속도가 목표 운행 속도에 도달되지 않았을 경우 이를 나타내는 신호를 출력하고, 다섯째, 열차의 운행 기록에 대한 제어를 수행하는 마이컴과; 상기 마이컴에 접속되어, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나, 또는 일정한 시간이 경과하도록 열차의 속도가 목표 운행 속도에 도달되지 않았거나, 또는 신호 전송 상태가 불량함을 나타내는 신호가 입력될 경우 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와; 상기 마이컴에 접속되어, 열차 속도 제어에 대한 신호가 입력될 경우 상기 입력된 신호에 따라 열차를 가속하거나 또는 감속하는 속도제어부와; 상기 마이컴에 접속되어, 상기 마이컴의 제어에 따라 열차 운행에 대한 기록을 저장하거나, 또는 선로 상태에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스부와; 상기 마이컴에 접속되어, 상기 마이컴의 제어에 따라 선행하는 열차와의 거리, 현재 운행속도, 목표 운행 속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 표시하는 표시부와; 상기 마이컴에 접속되어, 운전자의 조작명령(예: 경보신호 발생 정지 등)을 상기 마이컴에 입력하는 조작스위치부를 포함하여 이루어져 열차에 설치되는 열차제어시스템을 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 기지국에서 전송되는 열차의 위치 검출 및 운행에 관한 정보는, 기지국의 설치위치와, 설치위치에 대한 정보를 전송하는 전송 시각 및, 선행하는 열차의 위치에 대한 정보를 필수구성요소 하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어국은, 기지국과의 무선 통신을 위한 무선통신장치와, 선행열차의 위치에 대한 정보와 후행하는 열차의 위치에 대한 정보 및 열차운행에 대한 정보를 저장, 관리, 제어하는 컴퓨터로 구성됨이 바람직하다.
상기 제어국을 구성하는 컴퓨터는 2대 이상으로 구성되어 1대는 백업(BACK-UP) 기능을 수행함이 바람직하다.
또한, 상기 관리국은, 컴퓨터, 표시장치(예: 스크린, 스크린 프로젝터, 모니터 등), 출력장치(예: 프린터) 등으로 이루어져 각 선로에 대한 열차의 운행 상황을 표시, 관리, 제어함을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동국은 3개 이상의 기지국에서 전송되는 기지국의 위치와 신호전송 시각에 대한 정보를 수신하여 열차의 현재 위치를 산출함을 특징으로 한다.
또한, 상기 열차제어시스템의 마이컴은, 3 이상의 기지국에 대한 신호가 입력되지 않을 경우 열차의 운행을 정지시킴을 특징으로 한다.
상기 속도제어부는, 열차 속도 가속기와 제동기의 동작을 제어하여 열차를 가속시키거나 감속시킴이 바람직하다.
한편, 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'는, 3개 이상의 기지국에서 전송되는 각 기지국의 위치와, 위치에 대한 신호 전송시의 시각을 수신하여 열차의 현재위치를 산출한 후, 선행하는 열차의 위치에 대한 정보를 수신하여 선행하는 열차까지의 거리를 산출하고, 상기 산출된 선행열차까지의 거리로부터 목표 운행 속도를 산출하는 목표속도산출단계와; 상기 목표속도산출단계를 수행한 후, 속도검출기를 통해 열차의 현재속도를 검출하여 상기 검출된 현재속도에 따라 열차를 가속, 또는 감속하여 열차의 운행 속도가 목표 운행 속도가 되도록 제어하는 속도제어단계와; 상기 속도제어단계를 수행한 후 일정시간 내에 열차의 속도가 목표 운행 속도가 되는지의 여부와, 열차 각 구성요소의 동작상태 및, 신호 전송상태를 검출하여, 상기 일정시간 내에 열차의 실제속도가 목표 운행 속도가 되지 않거나, 또는 열차 구성요소에 이상이 발생하거나, 또는 신호 전송상태가 정상적이지 않으면 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생단계와; 상기 경보신호발생단계를 수행한 후, 열차 운행에 관한 정보를 표시부에 표시하는 표시단계와; 상기 표시단계를 수행한 후 열차의 운행에 대한 정보를 데이터베이스부에 기록하는 데이터베이스갱신단계와; 상기 데이터베이스갱신단계를 수행한 후 열차의 현재위치에 대한 정보를 기지국으로 전송하는 위치전송단계를 순차적으로 수행하여 운행되게 된다.
이때, 상기 경보신호발생단계에서 경보신호를 발생할 경우에는, 경보신호 발생 시간을 계수하여 경보신호가 발생된 지 일정시간이 지나도록 경보신호 발생 원인이 치유되지 않을 경우에는 열차의 운행을 자동 정지시키게 된다.
또한, 상기 경보신호발생단계에서 신호 전송상태의 정상여부를 판단할 경우에는, 3개 이상의 기지국에서 신호가 전송되는지의 여부를 판단하여, 3개 이상의 기지국과 교신할 수 없을 경우에는 이를 정상이 아님으로 판정하게 된다.
이는, 항상 3개 이상의 기지국과 교신하여 열차의 운행을 제어하도록 함으로써 기지국의 작동불량으로 인한 사고 등을 방지하기 위한 것이다.
또한, 상기 위치전송단계를 수행하여 기지국으로 전송한 열차의 현재위치에 대한 정보는 제어국 및 관리국에 전송하여 후속하는 열차의 운행 제어에 사용함은 물론, 열차 운행에 관한 상황보고, 제어, 관리에 사용된다.
이와 같이 구성된 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'는, 특히, 무선통신장치를 이용하여 열차의 위치를 파악 및 운행 제어를 함으로써, 지상장치의 설치가 불필요하고, 유지보수가 용이하고, 안전하며, 수송밀도가 높아 효율운전이 가능함은 물론, 무인 자동운전이 가능하게 된다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'의 기술적 사상을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
<실시예>
본 실시예에 있어서는 선로를 따라 1km 마다 기지국을 설치하고, 상기 20개의 기지국마다 제어국을 설치하여 상기 20개의 기지국을 관리하도록 하며, 상기 제어국을 관리국에서 총괄하여 관리하도록 한다. 이때, 상기 기지국과 제어국은 무선 통신을 이용하여 상호 정보를 주고받으며, 제어국과 관리국은 유선(예: 광케이블)을 통해 상호 정보를 주고받도록 한다.
또한, 본 실시예에 있어서는 열차의 선두와 후미에 이동국을 각각 설치하는 것으로 한다. 이때, 상기 이동국 사이의 신호 전송은 유선을 사용하도록 한다(무선을 사용하여 이동국 사이의 신호를 전송할 수도 있다).
또한, 본 실시예에 있어서 기지국에서 전송하는 정보는, 각 기지국의 설치위치에 대한 정보와, 설치위치에 대한 정보를 전송하는 시각과, 선행열차의 위치정보로 한정한다.
이때, 상기 기지국과 이동국 및 제어국 각각에 각자를 나타내는 인식코드가 할당되어 있음은 물론이다. 이는 일반적인 사항이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도5와 도7에서 도시되는 바와 같이, 선로(가)를 따라 1km 마다기지국(110)을 설치하고, 20개의 기지국(110)마다 제어국(120)을 설치하며, 제어국(120)을 광케이블로 관리국(130)에 접속하여 본 실시예에 의한 무선통신시스템(100)을 구성한다. 즉, 하나의 관리국(130) 아래에 다수개의 제어국(120)을 설치하며, 상기 각각의 제어국(120)에는 20개씩의 기지국(110)을 설치한다.
이때, 상기 기지국(110)(이동국 포함)은 제어국(120)을 통해 관리국(130)에서 전송되는 시각 데이터에 의해 시간이 자동으로 교정되도록 하여 모든 기지국(110)이 항상 같은 시간을 표시하도록 한다. 즉, 상기 기지국(110)의 시간은 제어국(120)을 통해 전송되는 관리국(130)의 시간에 항상 세팅(SETTING) 되도록 한다.
여기서, 상기 기지국(110)과, 제어국(120)과, 관리국(130) 및 이동국(210)의 시간을 동일하게 유지하는 이유는, 전파 도달시간에 의해 기지국과 이동국의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리에 의거하여 열차의 위치를 파악하기 때문이다.
또한, 상기 기지국을 설치할 경우에는 기지국(110) 내에 설치 위치에 대한 정보를 입력하여 일정시간 단위로 상기 위치에 대한 정보와 위치 전송 시각에 대한 정보를 출력하도록 한다.
한편, 도5와 도6에서 도시되는 바와 같이, 열차의 선두와 후미에 이동국(210)을 각각 설치하고(도면에서는 선두에 설치한 것만 표기), 상기 이동국(210)을 마이컴(220)에 접속한 후, 상기 마이컴(220)에 경보신호발생부(230)와, 표시부(240)와, 조작스위치부(250)와, 속도검출기(260)와, 속도제어부(270) 및 데이터베이스부(280)를 각각 접속하여 본 실시예에 의한 열차제어시스템(200)을 구성한다.
이때, 상기 이동국(210)의 시간은 기지국(110)과 동일한 방법에 의해 기지국(110)과 동일한 시간을 나타내도록 한다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 실시예에 의한 장치가 동작을 하게 되면, 기지국(110)에서는 주기적으로 해당 기지국의 위치에 대한 정보와, 위치를 전송한 시각에 대한 정보 및 선행열차가 존재하는 위치에 대한 정보를 출력하게 된다.
이후, 열차가 운행을 시작하게 되면 상기 열차에 설치된 열차제어시스템의 마이컴(220)이 3개 이상의 기지국에서 전송되는 각 기지국(110)의 위치와, 전송 시각에 대한 정보를 수신하여 열차의 현재위치를 산출하고, 선행열차의 위치에 대한 정보를 수신하여, 선행하는 열차까지의 거리를 산출한 후, 상기 산출된 거리에 따른 당해 열차의 목표 운행 속도를 산출하는 목표속도산출단계(S10)를 수행하게 된다.
즉, 기지국에서 전송된 신호의 도달시간을 측정하여 그 기지국까지의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리를 반지름으로 하는 원을 그리는 동작을 3개의 기지국에 대해서 수행하면 그 교차점이 열차(정확히는 해당 이동국)가 존재하는 위치가 되며, 상기의 과정에서 구한 열차의 위치와, 선행하는 열차의 위치(기지국을 통해서 전송된 위치)로부터 선행하는 열차까지의 거리를 알 수 있게 된다. 그러면, 선행하는 열차까지의 거리로부터 제동안전거리를 계산한 당해 열차의 운행속도(목표운행 속도)를 산출할 수 있게 된다.
여기서, 기지국에서 이동국까지의 도달시간은, 기지국에서 당해 기지국의 위치에 대한 신호 전송시 함께 전송된 시각에 대한 정보와, 신호 도달시의 시간을 측정하여 산출하는 것으로, 상기 도달시간에 전파의 속도(빛의 속도)를 곱하면 해당 기지국까지의 거리가 된다. 이는 주지하는 바와 같다.
상기의 위치 산출단계에서 3개의 기지국(110)에 대한 신호를 수신하는 이유는 기지국의 오동작, 또는 기지국의 동작불능에 대비하기 위한 것이다. 다시말해, 2차원 평면상에서의 위치 결정은 2개의 기지국까지의 거리를 알면 되나, 위치 산출시의 안전성을 위하여 3개의 기지국 신호를 사용한다.
한편, 상기 목표속도산출단계(S10)를 수행하여 열차의 목표 운행 속도를 산출한 후에는, 속도검출기(260)를 통해 열차의 현재속도를 검출하여 상기 검출된 현재속도에 따라 열차를 가속, 또는 감속하여 열차의 운행 속도가 목표 운행 속도가 되도록 제어하는 속도제어단계(S20)를 수행하게 된다.
즉, 열차의 실제 속도가 목표 운행 속도보다 빠를 때에는 제동을 실시하여 속도를 낮추고, 그렇지 않을 경우에는 가속을 하여 속도를 높이게 된다.
이때, 목표 운행 속도를 산출하고, 상기 산출된 값에 열차의 실제 속도를 맞추기 위한 속도 제어 동작은 그 열차의 운행 종료시까지 빠른 주기로 지속적으로 수행되므로, 열차는 항상 최적의 운행속도를 유지함은 물론, 상기 최적의 운행 속도를 유지하기 위한 승차감 역시 최적이 된다.
한편, 상기 속도제어단계(S20)를 수행하여 열차의 실제속도를 목표 운행 속도가 되도록 제어한 후에는, 상기 실제 속도가 목표 운행속도가 되는지의 여부를 검출하여 일정한 시간이 경과하도록 열차의 실제 속도가 상기 목표 운행 속도에 도달하지 않으면 경보신호발생부(230)를 통해 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생단계(S30)를 수행하게 된다.
이때, 상기 실제 속도와 목표 운행 속도가 일정 시간이 경과하도록 일치하지 않아 이를 나타내는 경보신호를 발생할 경우에는 실제 속도가 목표 운행 속도를 초과한 경우에만 경보신호를 발생하도록 한다.
또한, 상기 경보신호발생단계(S20)에서는 열차에 속도에 대한 경보와는 별도로 열차 각 구성요소의 동작상태나, 신호 전송상태를 검출하여 각 구성요소(예: 압력, 브레이크, 전기장치 등등)의 동작이 정상적이지 않거나, 또는 이동국(210)과 기지국(110)의 신호 전송상태가 정상적이지 않으면 이를 나타내는 경보신호를 발생하게 된다.
여기서, 이동국(210)과 기지국(110)의 신호 전송 상태가 정상적이지 않다 함은, 이동국(210)에 수신되는 기지국(110) 신호가 적어도 3개가 되지 않았을 경우를 의미한다.
한편, 상기 경보단계(S30)를 수행한 후 마이컴(220)은, 열차운행에 관한 정보(운행기록, 열차상태 등)를 표시부(240)에 표시하고, 데이터베이스부(280)에 저장하는 표시단계(S40)와, 데이터베이스갱신단계(S50)를 순차적으로 수행하게 된다.
또한, 상기 데이터베이스갱신단계(S50)를 순차적으로 수행한 후에는 열차의 현재위치를 기지국(110)으로 전송하는 위치전송단계(S60)를 수행하게 된다.
그러면, 상기 이동국(210)에서 전송된 열차의 현재위치가 기지국(110)을 거쳐 제어국(120)과 관리국(130)에 전송되게 된다.
제어국(120)에서는 상기 위치전송단계(S60)를 수행하여 전송된 열차의 현재 위치에 대한 정보를 저장함은 물론 주위의 다른 제어국에 이 위치를 전송하여 후속하는 열차에게 제공하게 되며, 관리국(130)에서는 모든 제어국(120)에서 전송되는 열차의 위치에 대한 상황을 표시하여 선로 운행 상태에 대한 전반적인 상황표시 등을 하게 된다. 이때, 관리국(130)에서 운행되는 열차에 대한 어떤 명령을 하고자 할 경우에는 이를 제어국(120)을 통해 기지국(110)으로 전송하게 된다.
한편, 본 실시예에서처럼 열차의 선두와 후미 차량에 이동국(210)을 설치하였을 경우에는 상기 선두에 설치된 이동국과, 후미에 설치된 이동국을 통해 열차의 길이를 산출, 표시하게 되는데, 이때에는 선두에 설치된 이동국과 후미에 설치된 이동국간의 통신을 통하여 위치에 대한 확인을 재차 할 수도 있다.
또한, 선로변에 설치한 기지국은 상행선과 하행선 모두의 열차에서 공유하여 사용하게 되므로, 종래에서와 같이 상행선과 하행선을 분리하여 지상장치를 설치할 필요가 없다.
즉, 이동국 고유의 인식코드를 통해 상행선인지 또는 하행선인지의 여부를 구별하거나, 또는 해당 이동국의 이동상태를 통해 상행선의 운행인지 또는 하행선의 운행인지의 여부를 구별할 수 있는데, 이렇게 함으로써 동일한 기지국을 가지고 상행선과 하행선 제어 모두에 사용할 수 있게 된다.
참고로, 이동국 고유의 인식코드를 통해 그 여부를 결정함이 바람직하다.
또한, 상기 데이터베이스부(280)에 저장된 운행에 대한 정보는 열차의 보수, 이력관리 등에 사용된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'는, 선로를 따라 기지국과, 제어국 및 관리국으로 이루어진 무선통신시스템을 설치하고, 열차에 이동국과, 마이컴 및, 경보신호발생장치, 표시부, 조작스위치부, 속도검출기, 속도제어부, 데이터베이스부 등으로 이루어진 열차제어시스템을 설치하여 당해 열차의 위치 검출 및 선행열차의 위치를 파악하여 열차의 운행을 실시간으로 제어함으로써, 설치 및 유지, 관리, 보수가 용이하고, 안전하며, 운행 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.
그러나, 상기의 실시예에 있어서는 기지국 설치 시 그 설치 위치에 대한 정보를 기지국 내에 저장하도록 하였으나, 제어국에서 기지국의 위치에 대한 데이터를 저장하였다가 기지국에서 신호 전송 시 상기 제어국에 저장된 위치에 대한 데이터를 전송받아 시각에 대한 데이터와 함께 전송할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는 이동국과 기지국, 기지국과 제어국의 무선 통신 시 그 통신 방법에 대해 일정한 언급을 하지 않았으나, 코드분할다중통신(Code Division Multiple Access: CDMA), 주파수분할 다중통신(Frequency Division Multiple Access: FDMA), 시분할다중통신(Time Division Multiple Access: TDMA)방법을 필요에 따라 선택 조합하여 본 고안의 기술적 사상을 구현할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는 하나의 열차에 대해 이동국을 2개 설치한것을 예로하여 설명하였으나, 상황에 따라 하나, 또는 3개 이상 설치할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는 경보신호발생단계와, 표시단계와, 데이터베이스갱신단계 및 위치전송단계의 수행을 속도제어단계 이후에 순차적으로 수행하도록 구성하였으나, 필요에 따라 그 수행 위치를 바꿀 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는 기지국 간의 거리를 1km로 하고, 상기 기지국 20개 마다 제어국을 설치하도록 구성하였으나 본 고안의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 기지국에서 이동국으로 전송되는 정보를, 기지국의 위치와 시각에 대한 정보 및 선행열차의 위치에 대한 정보로 한정하여 설명하였으나, 기타의 정보(선로정보, 날씨 정보, 생활정보 등)를 전송하여 처리할 수 있음을 밝혀둔다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안 '무선통신을 이용한 열차자동정지장치'는, 특히, 시각에 대한 정보와 위치에 대한 정보 및 열차 운행에 관한 정보를 무선통신하는 무선통신장치를 선로를 따라 다수개 설치한 후, 상기 무선통신장치에서 전송되는 정보를 열차에서 수신하여 열차의 위치 및 선행열차의 위치를 산출하고, 상기 산출된 값에 의해 열차의 운행속도를 산출하여 그 운행을 자동 제어함으로써, 지상장치의 설치가 불필요하고, 별도의 상행선 장치와 하행선 장치의 설치가 불필요하며(동일한 장치를 상행선과 하행선 모두에서 사용할 수 있다), 유지보수가 용이하고, 안전하며, 수송밀도가 높아 효율운전이 가능함은 물론, 무인 자동운전이 가능하게 되고, 열차의 신호형태 및 종류에 적절하게 적응이 가능하다는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 선로를 따라 설치되어 열차의 위치 검출 및 운행에 관한 정보를 무선 전송하는 다수개의 기지국과; 하나 이상의 기지국과의 무선 통신을 수행하여 열차 운행에 관한 정보를 관리, 제어, 전송하는 하나 이상의 제어국과; 상기 하나 이상의 제어국의 데이터를 집중시켜 열차 운행 전반에 대한 상황보고, 관리, 제어를 수행하는 관리국을 포함하여 이루어진 무선통신시스템과,
    상기 무선통신시스템에서 전송되는 기지국의 위치와, 위치 전송 시각에 대한 정보로부터 열차의 현재 위치를 산출하여 출력하고, 열차운행에 대한 정보를 수신하여 출력하는 이동국과; 열차의 차륜 측에 부착되어 열차의 실제 운행 속도를 검출하는 속도검출기와; 상기 이동국을 통해 입력되는 선행열차의 위치에 대한 정보와, 열차의 현재 위치에 대한 정보를 분석하여, 첫째, 선행하는 열차와의 거리에 따른 열차의 목표 운행 속도를 산출하고, 둘째, 상기 산출된 목표 운행 속도에 도달하기 위한 열차의 속도 제어에 대한 제어신호를 출력하고, 셋째, 선행하는 열차와의 거리, 현재 운행속도, 목표 운행 속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 표시하는 제어신호를 출력하고, 넷째, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나 또는 일정 시간이 경과하도록 열차의 속도가 목표 운행 속도에 도달되지 않았을 경우 이를 나타내는 신호를 출력하고, 다섯째, 열차의 운행 기록에 대한 제어를 수행하는 마이컴과; 상기 마이컴에 접속되어, 열차 각 구성요소의 동작에 이상이 발생하거나, 또는 일정한 시간이 경과하도록 열차의 속도가 목표 운행 속도에 도달되지않았거나, 또는 신호 전송 상태가 불량함을 나타내는 신호가 입력될 경우 이를 나타내는 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와; 상기 마이컴에 접속되어, 열차 속도 제어에 대한 신호가 입력될 경우 상기 입력된 신호에 따라 열차를 가속하거나 또는 감속하는 속도제어부와; 상기 마이컴에 접속되어, 상기 마이컴의 제어에 따라 열차 운행에 대한 기록을 저장하거나, 또는 선로 상태에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스부와; 상기 마이컴에 접속되어, 상기 마이컴의 제어에 따라 선행하는 열차와의 거리, 현재 운행속도, 목표 운행 속도, 열차의 각 구성요소에 대한 상태를 표시하는 표시부와; 상기 마이컴에 접속되어, 운전자의 조작명령을 상기 마이컴에 입력하는 조작스위치부를 포함하여 이루어져 열차에 설치되는 열차제어시스템을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 무선통신을 이용한 열차자동정지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기지국에서 전송되는 열차의 위치 검출 및 운행에 관한 정보는, 기지국의 설치위치와, 설치위치에 대한 정보를 전송하는 전송 시각 및, 선행하는 열차의 위치에 대한 정보를 필수구성요소 하여 구성됨을 특징으로 하는 무선통신을 이용한 열차자동정지장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이동국은 3개 이상의 기지국에서 전송되는 기지국의 위치와 신호전송 시각에 대한 정보를 수신하여 열차의 현재 위치를 산출함을 특징으로 하는 무선통신을 이용한 열차자동정지장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 열차제어시스템의 마이컴은, 3 이상의 기지국에 대한 신호가 입력되지 않을 경우 열차의 운행을 정지시킴을 특징으로 하는 무선통신을 이용한 열차자동정지장치.
KR2020000025599U 2000-09-08 2000-09-08 무선통신을 이용한 열차자동정지장치 KR200234233Y1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2020000025599U KR200234233Y1 (ko) 2000-09-08 2000-09-08 무선통신을 이용한 열차자동정지장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2020000025599U KR200234233Y1 (ko) 2000-09-08 2000-09-08 무선통신을 이용한 열차자동정지장치

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000052032A Division KR100751056B1 (ko) 2000-09-04 2000-09-04 무선통신을 이용한 열차자동정지장치 및 그 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR200234233Y1 true KR200234233Y1 (ko) 2001-10-29

Family

ID=73088523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR2020000025599U KR200234233Y1 (ko) 2000-09-08 2000-09-08 무선통신을 이용한 열차자동정지장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR200234233Y1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100866613B1 (ko) 2007-09-12 2008-11-03 주식회사 포스콘 열차바퀴 직경 자동설정장치 및 그 방법
US11345379B2 (en) 2017-05-15 2022-05-31 Mitsubishi Electric Corporation Train location measurement system, onboard device, ground device, and train location measurement method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100866613B1 (ko) 2007-09-12 2008-11-03 주식회사 포스콘 열차바퀴 직경 자동설정장치 및 그 방법
US11345379B2 (en) 2017-05-15 2022-05-31 Mitsubishi Electric Corporation Train location measurement system, onboard device, ground device, and train location measurement method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100751056B1 (ko) 무선통신을 이용한 열차자동정지장치 및 그 제어방법
AU2018202848B2 (en) Improved automatic train control system and corresponding method
US8548654B2 (en) Signaling system
US6732023B2 (en) Train control method and apparatus
KR101019146B1 (ko) 열차 자동 제어 시스템의 차상 신호 장치 및 그 동작 방법
CN109532955B (zh) 一种微轨调度控制方法及系统
JP4998071B2 (ja) 路車間通信システム、車載機、車両および交通信号制御機
CN108146471A (zh) 采用基于车车通信的cbtc系统应对潮汐客流的运行方法
CN109278807A (zh) 基于车车通信列控系统的列车跳停方法
CN114475729B (zh) 一种磁悬浮列车自主运算移动授权方法、系统
KR101606646B1 (ko) 도로교통시스템과 연계하여 동작하는 트램우선신호제어시스템
KR100858119B1 (ko) 열차 자동 제어 시스템 및 그 제어 방법
KR101001540B1 (ko) 열차 자동 제어 시스템의 차상 신호 장치 및 그 데이터 처리 방법
CN114684222B (zh) 一种基于应答器双向传输的列车控制方法及系统
JP5300366B2 (ja) 自動列車制御装置
KR100644227B1 (ko) 열차운행 종합제어장치 및 그 제어방법
JPH09193804A (ja) 列車制御システム
KR200234233Y1 (ko) 무선통신을 이용한 열차자동정지장치
KR100381043B1 (ko) 열차자동정지장치 및 그 제어방법
JPH05330432A (ja) 案内情報装置
JP4025954B2 (ja) 車上主体型自動列車制御装置
JP2007135292A (ja) 鉄道車両のブレーキシステム
CN109367583B (zh) 一种有轨电车进路防错办系统及方法
KR100598002B1 (ko) 열차자동정지장치 및 그 운행 자동제어방법
JP4070125B2 (ja) 車両制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
U107 Dual application of utility model
REGI Registration of establishment
T701 Written decision to grant on technology evaluation
G701 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070510

Year of fee payment: 7

EXTG Ip right invalidated