KR200299556Y1

KR200299556Y1 - 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치

Info

Publication number: KR200299556Y1
Application number: KR2020020029036U
Authority: KR
Inventors: 주봉민
Original assignee: 주봉민
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2002-12-31

Abstract

무선으로 데이터를 송수신하기 위한 송신기(10)와 수신기(30)로 이루어지며, 상기한 송신기(10)는, 열차의 속력을 감지하기 위한 가속도 센서(11)와, 상기한 가속도 센서(11)의 신호를 디지털 신호로 변환하여 전달하기 위한 AD 컨버터(12)와, 사용자가 명령 및 데이터를 입력시키기 위한 키스위치(13)와, 지피에스 위성(20)의 신호를 수신하기 위한 지피에스 수신기(14)와, 상기한 지피에스 수신기(14)로부터 입력되는 신호로부터 송신기(10)의 위치를 산출하고 상기한 AD 컨버터(12)로부터 입력되는 신호로부터 열차정보를 산출하여 송신 데이터 신호로서 합성송출하는 송신 제어부(15)와, 반송파 신호를 생성하기 위한 오실레이터(16)와, 상기한 송신 데이터 신호와 반송파 신호를 변조시키는 모듈레이터(17)와, 송신안테나를 통하여 송신하는데 필요한 고주파 증폭을 하는 RF 앰프(19)를 포함하며, 상기한 수신기(30)는, 사용자가 명령 및 데이터를 입력시키기 위한 키스위치(33)와, 지피에스 위성(20)의 신호를 수신하기 위한 지피에스 수신기(34)와, 수신안테나를 통하여 감지되는 미약한 고주파 신호를 증폭하기 위한 LNA(39)와, 수신 데이터 신호와 반송파 신호를 분리하는 디모듈레이터(37)와, 디모듈레이터(37)에서 사용할 RF 신호를 만드는 오실레이터(36)와, 상기한 지피에스 수신기(34)로부터 입력되는 신호로부터 수신기(30)의 위치를 산출하고 상기한 디모듈레이터(37)로부터 입력되는 신호로부터 열차정보를 산출하여 이격거리와 라인정보를 계산하고 충돌위험이 있는 경우에 경보신호를 출력하는 수신 제어부(35)와, 경보신호를 표시하기 위한 경보부(31a,31b, 31c)를 포함하며,

지피에스 신호를 이용함으로써 송신기 및 수신기의 정확한 위치 산출이 용이하며, 라인구별도 함께 이루어지도록 함으로써 안전사고를 미연에 방지할 수 있는, 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치를 제공한다.

Description

지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치{Alarm device for approaching of train using GPS}

이 고안은 열차접근 경보 시스템 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 지피에스 신호를 이용함으로써 송신기 및 수신기의 정확한 위치 산출이 용이하며, 라인구별도 함께 이루어지도록 함으로써 안전사고를 미연에 방지할 수 있는, 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치에 관한 것이다.

철도는 사람과 물자를 운송하기 위하여 기계적 동력으로 운전되는 철도차량이 쇠로 만든 궤도위를 통행할 수 있도록 하는 특수 지상 교통로로서, 궤도의 수에 따라 단선, 복선, 복복선 등으로 구분된다.

한국의 철도는 1899년 9월 18일 경인선의 노량진과 제물포(인천)간 33Km가 개통됨으로써 철도의 효시를 이루었으며, 정부수립이후에 철도사업은 산업철도의 건설을 비롯하여 국산 객차의 다량생산, 차량 도입, 철도 침목의 PC화, 보선장비의 현대화, 신호 및 통신 시설의 과학화 등 각 분야에서 획기적인 발전을 이룩하고 있다.

일반적으로 철도는 일정한 거리(약 1Km~2Km)의 구간마다 절연이 되어 있고, 각 구간마다 직류 또는 교류의 전기적 신호가 흐르게 되는데, 만약 선로에 이상이 발생되어 상기한 전기적 신호가 교란되면 해당구간의 선로의 옆에 설치되어 있는비상등이 자동으로 점등되어 철도차량의 기관사에게 경고를 함으로써 철도차량이 해당구간으로 진입되어 안전사고가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 현재의 철도는 기존에 설치되었던 선로가 많은 부분에서 노후화되어 있어서 이를 보수하기 위한 작업이 병행되고 있는데, 이와 같이 작업자가 철도 선로를 보수하는 경우에, 작업구간의 양쪽 선로에 긴 도전체 막대를 걸쳐 놓아 전기적으로 쇼트시켜서 선로를 흐르는 전기적 신호를 의도적으로 교란시킴으로써 선로 옆에 설치되어 있는 비상등이 점등되도록 하여 철도차량이 작업구간으로 진입하는 것을 방지하도록 하여 작업자들이 안전사고로부터 보호될 수 있도록 한다.

그러나, 이와 같이 양쪽 선로를 강제적으로 쇼트시키는 방식은, 작업구간으로 차량이 진입되는 것을 금지하여 작업자들을 보호할 수는 있지만, 작업구간으로 차량이 근접되고 있음을 작업자가 인식할 수가 없어 미리 작업을 중단하고 차량이 통과할 수 있도록 피해 줄 수가 없기 때문에, 차량이 원활하게 소통되는 것을 방해하게 되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점 때문에, 기관차 및 기타 동력차(모터카, 검측차, 선로보수용 장비등)에 주행하는 진행방향으로 무선 전파 발신장치를 고정설치함으로써 지향성 안테나를 사용하여 열차가 이동하는 앞쪽으로 무선전파를 발신하고, 선로상에서 작업을 하는 작업원의 안전모나 안전띠에 착용할수 있는 소지품 형태의 단말장치를 상기한 무선전파의 수신장치로서 사용하는 기술이, 대한민국 실용신안 등록번호 219500호(등록일: 2001년 1월 29일)의 "열차 접근 경보 시스템"에서 개시된 바 있다.

그러나 상기한 열차접근 경보 장치는 단순히 무선전파만을 이용하기 때문에 송신기 및 수신기의 정확한 위치 산출이 상대적으로 어렵고, 라인구별도 이루어지지 않음으로써 안전사고의 발생율이 높은 문제점이 있다.

이 고안의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지피에스 신호를 이용함으로써 송신기 및 수신기의 정확한 위치 산출이 용이하며, 라인구별도 함께 이루어지도록 함으로써 안전사고를 미연에 방지할 수 있는, 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치의 사용 상태도이다.

도 2는 이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치의 송신기의 구성도이다.

도 3은 이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치의 수신기의 구성도이다.

도 4는 이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치의 제어방법의 송신 동작 흐름도이다.

도 5는 이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치의 제어방법의 수신 동작 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 송신기 11 : 가속도 센서

12, 32 : AD 컨버터 13, 33 : 키스위치

14, 34 : 지피에스 수신기 15 : 송신 제어부

16, 36 : 오실레이터 17 : 모듈레이터

18, 38 : 필터 19 : RF 앰프

35 : 수신 제어부 37 : 디모듈레이터

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 고안의 구성은,

무선으로 데이터를 송수신하기 위한 송신기(10)와 수신기(30)로 이루어지며,

상기한 송신기(10)는, 열차의 속력을 감지하기 위한 가속도 센서(11)와, 상기한 가속도 센서(11)의 신호를 디지털 신호로 변환하여 전달하기 위한 AD 컨버터(12)와, 사용자가 명령 및 데이터를 입력시키기 위한 키스위치(13)와, 지피에스 위성(20)의 신호를 수신하기 위한 지피에스 수신기(14)와, 상기한 지피에스 수신기(14)로부터 입력되는 신호로부터 송신기(10)의 위치를 산출하고 상기한 AD 컨버터(12)로부터 입력되는 신호로부터 열차정보를 산출하여 송신 데이터 신호로서 합성송출하는 송신 제어부(15)와, 반송파 신호를 생성하기 위한 오실레이터(16)와, 상기한 송신 데이터 신호와 반송파 신호를 변조시키는 모듈레이터(17)와, 송신안테나를 통하여 송신하는데 필요한 고주파 증폭을 하는 RF 앰프(19)를 포함하며,

상기한 수신기(30)는, 사용자가 명령 및 데이터를 입력시키기 위한 키스위치(33)와, 지피에스 위성(20)의 신호를 수신하기 위한 지피에스 수신기(34)와, 수신안테나를 통하여 감지되는 미약한 고주파 신호를 증폭하기 위한 LNA(39)와, 수신 데이터 신호와 반송파 신호를 분리하는 디모듈레이터(37)와, 디모듈레이터(37)에서 사용할 RF 신호를 만드는 오실레이터(36)와, 상기한 지피에스 수신기(34)로부터 입력되는 신호로부터 수신기(30)의 위치를 산출하고 상기한 디모듈레이터(37)로부터 입력되는 신호로부터 열차정보를 산출하여 이격거리와 라인정보를 계산하고 충돌위험이 있는 경우에 경보신호를 출력하는 수신 제어부(35)와, 경보신호를 표시하기 위한 경보부(31a, 31b, 31c)를 포함한다.

이하, 이 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 고안의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 고안의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 고안의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치의송신기(10)의 구성은, 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 열차의 속력을 감지하기 위한 가속도 센서(11)와, 상기한 가속도 센서(11)의 신호를 디지털 신호로 변환하여 전달하기 위한 AD 컨버터(12)와, 사용자가 명령 및 데이터를 입력시키기 위한 키스위치(13)와, 지피에스 위성(20)의 신호를 수신하기 위한 지피에스 수신기(14)와, 상기한 지피에스 수신기(14)로부터 입력되는 신호로부터 송신기의 위치를 산출하고 상기한 AD 컨버터(12)로부터 입력되는 신호로부터 열차정보를 산출하여 송신 데이터 신호로서 합성송출하는 송신 제어부(15)와, 반송파 신호를 생성하기 위한 오실레이터(16)와, 상기한 송신 데이터 신호와 반송파 신호를 변조시키는 모듈레이터(17)와, 노이즈를 걸러내기 위한 필터(18)와, 송신안테나를 통하여 송신하는데 필요한 고주파 증폭을 하는 RF 앰프(19)를 포함하여 이루어진다.

이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치의 수신기(30)의 구성은, 도 1 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 사용자가 명령 및 데이터를 입력시키기 위한 키스위치(33)와, 지피에스 위성(20)의 신호를 수신하기 위한 지피에스 수신기(34)와, 수신안테나를 통하여 감지되는 미약한 고주파 신호를 증폭하기 위한 LNA(39)와, 노이즈를 걸러내기 위한 필터(38)와, 수신 데이터 신호와 반송파 신호를 분리하는 디모듈레이터(37)와, 디모듈레이터(37)에서 사용할 RF 신호를 만드는 오실레이터(36)와, 디모듈레이터(37)로부터 입력되는 RSSI값을 디지털값으로 변환하는 AD 컨버터(32)와, 상기한 지피에스 수신기(34)로부터 입력되는 신호로부터 수신기의 위치를 산출하고 상기한 디모듈레이터(37)로부터 입력되는 신호로부터 열차정보를 산출하여 이격거리와 라인정보를 계산하고 충돌위험이 있는경우에 경보신호를 출력하는 수신 제어부(35)와, 경보신호를 촉각적, 청각적, 시각적 신호로 표시하기 위한 진동모터(31a), 부저(31b), 알림 LED(31c)를 포함하여 이루어진다.

상기한 송신기(10)는 열차의 진행방향 앞쪽에 설치되며, 상기한 수신기(30)는 사용자들이 휴대할 수 있도록 소형으로 제작된다.

이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보장치의 송신 제어방법의 구성은, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 동작이 시작되는 단계(S10)와, 지피에스 위성(20)으로부터 GPS 데이터를 수신하는 단계(S20)와, 수신된 GPS 데이터로부터 송신기(10)의 위치를 파악하는 단계(S30)와, 송신기(10)의 위치좌표를 설정하는 단계(S40)와, 장애 및 열차정보를 생성하는 단계(S50)와, 송신기(10)의 위치 및 열차정보에 관한 데이터를 암호화하고 저장하는 단계(S60)와, 송신요구가 있는지를 판단하는 단계(S70)와, 송신요구가 있는 경우에 데이터를 송신하는 단계(S80)와, 동작을 종료하는 단계(S90)를 포함하여 이루어진다.

이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보장치의 수신 제어방법의 구성은, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 동작이 시작되는 단계(S100)와, 지피에스 위성(20)으로부터 GPS 데이터를 수신하는 단계(S200)와, 수신된 GPS 데이터로부터 수신기(30)의 위치를 파악하는 단계(S300)와, 수신기(30)의 위치좌표를 설정하는 단계(S400)와, 데이터를 수신하는 단계(S500)와, 송수신기 위치정보 및 열차정보를 복원하는 단계(S600)와, 데이터 에러를 정정하는 단계(S700)와, 수신된 정보로부터 이격거리를 계산하는 단계(S800)와, 라인 정보를비교하는 단계(S900)와, 이격거리 및 라인정보로부터 충돌위험이 있는지를 판단하는 단계(S1000)와, 충돌위험이 있는 경우에 촉각적, 청각적, 시각적 경보동작을 하는 단계(S1100)를 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 고안의 일실시예에 따른 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치 및 그 제어방법의 작용은 다음과 같다.

송신기(10)의 동작이 시작되면(S10), 지피에스 수신기(14)는 지피에스 위성(20)으로부터 GPS 데이터를 수신하여 송신 제어부(15)로 전송한다(S20).

상기한 지피에스 수신기(14)는 3개 이상의 지피에스 위성(20)으로부터 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각 방법에 의하여 현 위치를 정확히 계산할 수 있는데, 이를 전체적으로 지피에스(GPS, Global Positioning System) 즉 위성항법시스템이라고 한다. 위성항법시스템은 나침반과 달리 위도·경도·고도의 위치뿐만 아니라 3차원의 속도정보와 함께 정확한 시간까지 얻을 수 있다. 위치의 정확도는 군사용과 민간용에 따라 차이가 있으며, 민간용은 수평·수직 오차가 10∼15m 정도이며 속도측정 정확도는 초당 3cm이다. 지피에스는 현재 단순한 위치정보 제공에서부터 항공기·선박·자동차의 자동항법 및 교통관제, 유조선의 충돌방지, 대형 토목공사의 정밀 측량, 지도제작 등 광범위한 분야에 응용되고 있으며, 지피에스 수신기는 개인 휴대용에서부터 위성 탑재용까지 다양하게 개발되어 있다.

송신 제어부(15)는 이와같이 지피에스 수신기(14)로부터 수신된 GPS 데이터로부터 송신기(10)의 위치를 파악한 뒤에(S30), 송신기(10)의 위치좌표를설정한다(S40).

이어서, 송신 제어부(15)는 가속도 센서(11)로부터 AD 컨버터(12)를 통하여 입력되는 열차의 속력에 대한 정보신호와 열차운행 제어부(도시되지 않음)로부터 입력되는 선로 라인에 대한 정보신호를 이용하여 장애 및 열차정보를 생성하여(S50), 송신기(10)의 위치 및 열차정보에 관한 데이터를 암호화하고 저장한다(S60). 이 경우에, 상기한 가속도 센서(11) 대신에 자일로그 센서를 사용하여도 무방하다.

다음에, 송신 제어부(15)는 송신요구가 있는지를 판단하여(S70), 송신요구가 있는 경우에 모듈레이터(17)를 이용하여 반송파 신호에 송신 데이터를 실어서 송신 안테나를 통하여 송신한 후에(S80), 동작을 종료한다(S90).

한편, 수신기(30)의 동작이 시작되면(S100), 지피에스 수신기(34)는 지피에스 위성(20)으로부터 GPS 데이터를 수신하여 수신 제어부(35)로 전송한다(S200).

수신 제어부(35)는 지피에스 수신기(34)로부터 입력되는 GPS 데이터로부터 수신기(30)의 위치를 파악한 뒤에(S300), 수신기(30)의 위치좌표를 설정한다(S400).

다음에 수신 제어부(35)는 수신 안테나에 의해 감지되어 LNA(39)를 거치면서 증폭되고 필터(38)를 거치면서 노이즈가 제거되어 디모듈레이터(37)에 의해 반송파와 분리된 데이터를 수신하여(S500), 송수신기 위치정보 및 열차정보를 복원한다(S600).

이와 동시에 수신제어부(35)는 데이터 에러를 정정한 뒤에(S700), 수신된 정보로부터 이격거리를 계산하고(S800), 라인 정보를 비교한다(S900).

수신 제어부(35)는 이와 같이 산출된 이격거리 및 라인정보로부터 충돌위험이 있는지를 판단하여(S1000), 충돌위험이 있는 경우에는 진동모터(31a), 부저(31b), 알림 LED(31c)를 이용하여 촉각적, 청각적, 시각적 경보동작을 함으로써 수신기(30)를 휴대하고 있는 사람이 열차가 다가오고 있음을 알 수 있도록 한다(S1100).

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 고안은, 지피에스 신호를 이용함으로써 송신기 및 수신기의 정확한 위치 산출이 용이하며, 라인구별도 함께 이루어지도록 함으로써 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims

무선으로 데이터를 송수신하기 위한 송신기(10)와 수신기(30)로 이루어지며,

상기한 송신기(10)는, 열차의 속력을 감지하기 위한 가속도 센서(11)와, 상기한 가속도 센서(11)의 신호를 디지털 신호로 변환하여 전달하기 위한 AD 컨버터(12)와, 사용자가 명령 및 데이터를 입력시키기 위한 키스위치(13)와, 지피에스 위성(20)의 신호를 수신하기 위한 지피에스 수신기(14)와, 상기한 지피에스 수신기(14)로부터 입력되는 신호로부터 송신기(10)의 위치를 산출하고 상기한 AD 컨버터(12)로부터 입력되는 신호로부터 열차정보를 산출하여 송신 데이터 신호로서 합성송출하는 송신 제어부(15)와, 반송파 신호를 생성하기 위한 오실레이터(16)와, 상기한 송신 데이터 신호와 반송파 신호를 변조시키는 모듈레이터(17)와, 송신안테나를 통하여 송신하는데 필요한 고주파 증폭을 하는 RF 앰프(19)를 포함하며,

상기한 수신기(30)는, 사용자가 명령 및 데이터를 입력시키기 위한 키스위치(33)와, 지피에스 위성(20)의 신호를 수신하기 위한 지피에스 수신기(34)와, 수신안테나를 통하여 감지되는 미약한 고주파 신호를 증폭하기 위한 LNA(39)와, 수신 데이터 신호와 반송파 신호를 분리하는 디모듈레이터(37)와, 디모듈레이터(37)에서 사용할 RF 신호를 만드는 오실레이터(36)와, 상기한 지피에스 수신기(34)로부터 입력되는 신호로부터 수신기(30)의 위치를 산출하고 상기한 디모듈레이터(37)로부터 입력되는 신호로부터 열차정보를 산출하여 이격거리와 라인정보를 계산하고 충돌위험이 있는 경우에 경보신호를 출력하는 수신 제어부(35)와,경보신호를 표시하기 위한 경보부(31a, 31b, 31c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 휴대용 열차접근 경보 장치.