KR20040060261A

KR20040060261A - 열차접근 검출 및 경보 장치

Info

Publication number: KR20040060261A
Application number: KR1020020086807A
Authority: KR
Inventors: 정해철
Original assignee: 주식회사 삼삼
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2004-07-06
Also published as: KR100505745B1

Abstract

본 발명은 열차 운행위치를 실시간으로 추적 관리하여 선로에서 작업중인 보선요원에게 열차 접근을 자동 경보하여 선로 작업이나 선로도보중에 발생되는 각종 재해 사고를 미연에 방지하도록 한 휴대용 열차접근 검출 및 경보장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 기관차에 탑재된 송신기는 위성항법장치인 GPS로부터 기관차의 현재 위치의 좌표를 송신기 내부에 수용된 GPS수신기로부터 수신하고, 이 데이터를 메인 컨트롤 유니트(MCU)의 컨트롤에 의해 무선송신장치인 고주파 트랜스미터를 통해 열차를 운행하면서 주기적으로(일정시간마다) 송신하게 되며, 작업자가 휴대하며 송신기로부터 전송된 정보를 수신한 수신기는, GPS수신기로부터 수신한 자체 데이터와 비교하여 송신기와 수신기간의 거리를 산출하고, 송신기의 이동진로가 수신기의 방향으로 근접하고 있는지를 체크하여 그럴 경우 근접 거리에 따라 알람의 형태나 문자 및 표시를 달리하여 열차 접근에 대한 경고를 수행해주어, 작업자(보선요원)가 신속히 대피하도록 도모해준다.

Description

열차접근 검출 및 경보 장치{Train approach detection and warning device}

본 발명은 휴대용 열차접근 검출 및 경보 장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 열차 운행위치를 실시간으로 추적 관리하여 선로에서 작업중인 보선요원(작업자)에게 열차 접근을 자동 경보하여 선로 작업이나 선로도보중에 발생되는 각종 재해 사고를 미연에 방지하도록 한 휴대용 열차접근 검출 및 경보장치에 관한 것이다.

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

이러한 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 있는 색등식 신호등의 작동으로 철도차량의 기관사에게 경고를 함으로써 철도차량이 해당구간으로 진입되어 안전사고가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 되어있다.

한편, 철도는 선로가 노출되어 있으며, 시간이 경과하면서 노후화가 진행되므로, 이를 보수하기 위한 작업이 수시로 이루어지고 있는 데, 이와 같이 작업자(보선요원)가 철도 선로를 보수하는 경우에 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지하기 위해서 종래에 몇가지 열차접근 검지장치가 제안되었다.

첫 번째로는, 선로의 일정거리의 지점(선로 양 옆방향)에 이동용 초음파에 의한 검지센스를 설치하여 열차가 접근하면 이를 검지하여 무선으로 작업자나 휴대하고있는 수신기에 경고음 등을 발생시켜 열차가 접근하고있다는 경고를 해줌으로써, 열차가 접근하기 이전에 대비를 하여 사고를 미연에 방지하도록 한 방식이다.

두 번째로는, 철길(선로-레일)에 점프 선을 연결하여 평상시 흐르는 주파수나 아니면 궤도전압을 수신하여 대기상태로 수신기가 동작하고 있다가 열차가 오면 주파수가 수신되지 않는다든지 아니면 궤도전압이 다운되는 것을 검지하여 작업자나 휴대하고있는 수신기에 알람(경고)을 하여 열차가 접근하고있다는 것을 알려줌으로써, 대피토록 하여 사전에 사고를 방지하도록 한 방식이다.

그러나 이러한 종래의 열차 접근 검지 방식중 첫 번째 방식은, 작업현장에서 수키로미터 전, 후방에 초음파 센서와 무선장치를 설치하여 사용해야하므로, 사소한 작업을 할 경우에는 불필요한 인력낭비가 발생하고, 번거로움 및 설치의 곤란성이 제기되어 사용을 회피하는 문제점이 발생하였다.

또한, 두 번째 방식은, 작업자가 순회한다던 지 소작업 이동시는 사용이 불가능하므로 소수인력 즉, 단독작업이나 2인1조 작업으로 순간순간 접검하면서 이동해야하는 작업자에게는 전혀 무용지물이 되는 문제점을 초래하였다.

따라서 상기와 연유로 상기 두 가지의 열차접근 검지방식을 현장에서는 거의 사용하지 않고 있으며, 이로 인해 선로에서 작업하는 작업자는 항상 불안함 속에 작업을 수행하게 되므로 작업에 만전을 기할 수 없으며, 때로는 접근하는 열차를 미쳐 피하지 못하여 중대한 인명사고가 자주 발생하였다.

한편, 종래에 아동 보호용 위치 추적장치와 조난 구조용 위치 추적장치등을 휴대용 전화기와 연계하여 사용하는 방법도 제안되었으나, 이러한 방식은 중계기에 의한 수신기와 중계기간 교신위치 데이터를 기초로하여 중계기와 중계기간 삼각법에 의해 거리를 산출하는 방식이므로, 위치추적의 오차가 크고, 대략적인 위치가 검지 되므로 해당 위치가 표시되어도 정밀 수색해야 정확한 위치를 탐색할 수 있으므로, 위치 탐색 시간이 많이 소요되고 사용이 불편하다는 문제점을 유발하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 열차접근 검지 방식에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 열차 운행위치를 실시간으로 추적 관리하여 선로에서 작업중인 보선요원에게 열차 접근을 자동 경보하여 선로 작업이나 선로도보중에 발생되는 각종 재해 사고를 미연에 방지하도록 한 휴대용 열차접근 검출 및 경보장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

기관차에 탑재된 송신기는 위성항법장치인 GPS로부터 기관차의 현재 위치의 좌표를 송신기 내부에 수용된 GPS수신기로부터 수신하고, 이 데이터를 메인 컨트롤 유니트(MCU)의 컨트롤에 의해 무선송신장치인 고주파 트랜스미터를 통해 열차를 운행하면서 주기적으로(일정시간마다) 송신하게 된다.

송신기로부터 전송된 정보를 수신한 수신기는, GPS수신기로부터 수신한 자체 데이터와 비교하여 송신기와 수신기간의 거리를 산출하고, 송신기의 이동진로가 수신기의 방향으로 근접하고 있는지를 체크하여 그럴 경우 근접 거리에 따라 알람의 형태나 문자 및 표시를 달리하여 열차 접근에 대한 경고를 수행해주어, 작업자(보선요원)가 신속히 대피하도록 도모해준다.

도 1은 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치의 개념을 설명하기 위한 개념도이고,

도 2는 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치중 열차에 탑재되는 송신기의 구성을 보인 블록도이고,

도 3은 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치중 작업자(보선요원)가 휴대하는 수신기의 구성을 보인 블록도이고,

도 4는 터널구간에서 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보장치를 가동하는 경우, 필요한 중계장치의 구성을 보인 도면이고,

도 5는 곡선구간에서 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보장치를 가동하는 경우, 필요한 중계장치의 구성을 보인 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 위성 200 : 송신기

300 : 수신기 201, 301 : GPS안테나

202, 302 : GPS수신기 203, 303 : 범용 비동기형 송수신기

204 : 운행정보 저장부 304 : 진행경로 저장부

205, 305 : 키보드 206, 306 : 전원 공급부

207 : 메모리 208, 309 : 메인 컨트롤 유니트(MCU)

209, 310 : LCD표시기 211, 312 : 경보음 송출부

213 : RF송수신기 315 : RF수신기

404 : 중계기

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.

여기서 참조부호 100은 GPS 데이터를 출력하는 위성(satellite)을 나타내고, 참조부호 200은 상기 위성(100)으로부터 송출되는 위성 좌표를 수신하여 현재의 자신의 위치를 판단하고, 판단한 위치 정보와 해당 열차의 운행정보를 주기적으로 무선신호로 변환하여 송신하는 송신기를 나타내며, 참조부호 300은 상기 위성(100)으로부터 송출되는 위성 좌표를 수신하여 현재의 자신의 위치를 판단하고, 상기 송신기(200)로부터 전송된 무선신호를 수신하여 자신의 위치 정보와 비교하고, 상기 열차가 자신의 위치로 접근하는 경우 선택적으로 경보음, 경고등, 안내 멘트 및 문자 메시지를 통해 열차 접근을 작업자에게 경고해주는 수신기를 나타낸다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치는, 먼저 위성(100)에서 실 시간적으로 위성 좌표 정보 및 시각 정보를 기관차에 탑재된 상기 송신기(200) 및 수신기(300)로 전송해준다.

상기 기관차에 탑재된 송신기(200)는 내부에 수용된 GPS수신기로 상기 위성항법장치인 위성(100)으로부터 전송된 현재 위치의 좌표 정보 및 시각 정보를 수신하게 되고, 메인 컨트롤 유니트(MCU)의 제어에 의해 자신의 위치 정보와 기관차의 운행 정보를 무선신호(RF신호)로 변환한 후 고주파 트랜스미터를 통해 열차를 운행하면서 주기적으로(약1초간격) 송신하게 된다.

한편, 작업자(보선요원)가 휴대한 수신기(300)에서는, 상기 송신기(200)에서 전송한 데이터를 수신하여 송신기(200)의 위치를 파악하고, 내부에 장착된 GPS수신기를 통해 자신의(수신기의) 현재 위치 좌표를 수신한다. 아울러 수신기(300)는 송신기(200)로부터 송신되는 열차 운행 정보(현재시간, 열차번호, 위치, 열차운행의 행선지경로(MAP), 열차종류 등)를 수신하면, 자신의 현재 위치 좌표와 접근하는 열차의 운행 경로(MAP)를 비교하여 같은 지역을 통과하는 열차로 인정되면 열차 접근에 대한 경고음, 문자 및 안내 멘트를 통해 열차 접근을 보선요원에게 알려주어, 보선요원이 신속히 대피하도록 해준다.

도 2는 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치중 열차에 위치하는 송신기의 구성을 보인 블록도이다.

여기서 참조부호 201은 위성(100)으로부터 송신된 신호를 수신하는 GPS안테나를 나타내고, 참조부호 202는 상기 GPS안테나(201)로부터 수신한 신호를 원래의 신호로 복원하고, 필요한 정보를 추출하여 출력하는 GPS수신기를 나타내며, 참조부호 203은 상기 GPS수신기(202)에서 출력되는 데이터를 시스템에 필요한 포맷으로 변환하여 출력하는 범용 비동기형 송수신기(UART)를 나타내며, 참조부호 204는 열차 운행에 관한 정보가 저장되는 운행정보 저장부를 나타내며, 참조부호 205는 운행 준비, 운행 시작, 장비 점검 등에 관련한 기능을 입력하기 위한 키보드를 나타내며, 참조부호 206은 송신기(200)의 각 블록에 필요한 구동 전원을 공급해주는 전원 공급부를 나타내며, 참조부호 207은 시스템 운영 및 제어에 관한 프로그램이 내장되고, 시스템 운영중에 발생되는 데이터를 저장하는 메모리를 나타낸다.

또한, 참조부호 208은 상기 전원 공급부(206)에서 공급하는 전원으로 구동하고, 상기 메모리(207)에 저장된 운영 및 제어 프로그램에 따라 송신기(200)의 전체 동작을 제어하는 메인 컨트롤 유니트(MCU)를 나타내며, 참조부호 209는 메시지를 화면에 디스플레이하는 LCD표시기를 나타내고, 참조부호 211은 상기 메인 컨트롤 유니트(208)의 제어에 대응하여 경보음을 스피커(210)를 통해 외부로 송출하는 경보음 송출부를 나타내며, 참조부호 214는 데이터 버스(Data Bus)와 연결되어 열차의 현재 위치 정보와 열차의 운행 정보를 적절한 형태로 변환하여 출력하는 범용 비동기형 송수신기를 나타내며, 참조부호 213은 상기 범용 비동기형 송수신기(214)에서 출력되는 열차의 현재 위치 정보와 열차의 운행 정보를 RF신호로 변조한 후 전력 증폭하여 안테나(212)를 통해 공간상에 무선신호로 송출하는 RF 송수신기를 나타낸다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치중 열차에 위치하는 송신기의 구성을 보인 블록도이다.

먼저 전원 스위치(도면에는 미도시)가 온(on)상태가 되면 전원 공급부(206)는 송신기(200)의 각 블록에 필요한 구동 전원을 공급해주게 된다. 이때 전원 공급은 밧데리를 사용하며, 상기 밧데리는 일반적인 상용 전원을 충전할 수도 있으며, 다른 방법으로는 태양열을 전기적인 에너지로 변환하는 태양전지를 이용하여 전원을 충전할 수도 있다.

한편, 송신기(200)가 활성화되면 GPS수신기(202)는 GPS안테나(201)를 통해 위성(100)으로부터 송신된 신호를 수신하여 원래의 신호로 복원하고, 필요한 정보(예를 들어, 위성좌표, 현재 시각 등)를 추출하여 범용 비동기형 송수신기(203)에 전달한다.

상기 범용 비동기형 송수신기(203)는 상기 GPS수신기(202)에서 출력되는 데이터를 시스템에 필요한 포맷으로 변환하여 데이터 버스(Data Bus)상에 출력함으로써, 메인 컨트롤 유니트(208)에서 이를 수신할 수 있도록 한다.

다음으로 키보드(205)는 송신기(200)의 운영을 위한 기능 및 장비 점검을 위한 기능을 입력하여 메인 컨트롤 유니트(208)에 전달되고, 메인 컨트롤 유니트(208)는 상기 키보드(205)를 통해 입력되는 기능에 대응하게 메모리(207)에저장된 운영 및 제어 프로그램을 이용하여 송신기(200)의 전체 동작을 제어하게 된다.

예를 들어, 운행중 열차 접근에 대한 경보 동작을 수행하는 경우에는, 상기 범용 비동기형 송수신기(203)에서 획득한 현재 송신기의 위치 정보 및 현재 시간 정보를 범용 비동기형 송수신기(214)로 전달하게 되고, 운행정보 저장부(204)를 컨트롤하여 열차의 운행정보(열차번호, 열차운행의 행선지 경로(MAP), 열차 종류 등)를 상기 범용 비동기형 송수신기(214)로 전달하도록 제어한다.

상기 범용 비동기형 송수신기(214)는 전송되는 각종 정보를 RF송수신기(213)로 전달하게 되고, 상기 RF송수신기(213)는 전달되는 각종 정보를 변조한 후 RF신호로 만들어 전력 증폭한 후 안테나(212)를 통해 공간상에 방사하게 된다.

아울러 상기 메인 컨트롤 유니트(208)는 상기와 같은 동작을 주기적으로(약1초간격) 전송하게 된다.

이렇게 공간상에 송출되는 송신기(200)의 정보는 철로에서 작업을 하는 작업자(보선요원)가 휴대하는 수신기(300) 및 역사에 설치된 수신기(도면에는 미도시) 및 건널목에 설치된 수신기 및 다른 열차의 수신기로 전달된다.

한편, 상기 송신기(200)의 키보드의 조작에 대응하는 메뉴로는 운행 준비, 운행 시작, 장비 점검 등의 메뉴가 존재하며, 운행 시작 메뉴가 조작되는 경우에는 GPS수신, GPS전송, MAP전송 등의 기능이 수행된다. 아울러 이때 발생되는 데이터는 LCD표시기(209)를 통해 메시지 형태로 화면에 디스플레이된다.

또한, 운행 준비 메뉴가 조작되는 경우에는 운행 자료, 수신준비완료, 자료전송 시작 등의 기능이 수행된다.

아울러 장비 점검 메뉴가 조작되는 경우에는, 통과 지점, 500M지점, 1KM지점, 1.5KM지점, 2KM지점, 전구간 등에 대한 서브 메뉴가 표시되고, 각 지점에 대응하는 경도와 위도의 위치 정보가 디스플레이된다.

그리고 송신기(200)는 다른 열차로부터 송출된 무선 신호를 안테나(212)를 통해 수신하고, RF 송수신기(213)에서 원래의 신호로 복조한 후 범용 비동기형 송수신기(214)를 통해 메인 컨트롤 유니트(208)에 전달한다.

상기 메인 컨트롤 유니트(208)는 전달되는 다른 열차의 정보(예를 들어, 위치정보, 열차속도, 운행경로 등)를 LCD표시기(209)에 문자 형태로 디스플레이해주게 되고, 열차가 접근하는 경우에는 경보음 송출부(211)를 통해 경보음을 발생하여 스피커(210)로 송출토록 하여 기관사가 충분히 주의 운전을 하도록 해준다.

도 3은 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치중 작업자(보선요원)가 휴대하는 수신기의 구성을 보인 블록도이다.

여기서 참조부호 301은 위성(100)으로부터 송신된 신호를 수신하는 GPS안테나를 나타내고, 참조부호 302는 상기 GPS안테나(301)로부터 수신한 신호를 원래의 신호로 복원하고, 필요한 정보를 추출하여 출력하는 GPS수신기를 나타내며, 참조부호 303은 상기 GPS수신기(302)에서 출력되는 데이터를 시스템에 필요한 포맷으로 변환하여 출력하는 범용 비동기형 송수신기(UART)를 나타내며, 참조부호 304는 열차의 진행 경로 정보가 저장되는 진행경로 저장부를 나타내며, 참조부호 305는 대기 모드, 작업 시작, 장비 점검 등에 관련한 기능을 입력하기 위한 키보드를 나타내며, 참조부호 306은 수신기(300)의 각 블록에 필요한 구동 전원을 공급해주는 전원 공급부를 나타내며, 참조부호 307 및 308은 시스템 운영 및 제어에 관한 프로그램이 내장되고, 시스템 운영중에 발생되는 데이터를 저장하는 메모리인 롬(ROM)과 램(RAM)을 나타낸다.

또한, 참조부호 309는 상기 전원 공급부(306)에서 공급하는 전원으로 구동하고, 상기 롬(307)에 저장된 운영 및 제어 프로그램에 따라 수신기(300)의 전체 동작을 제어하는 메인 컨트롤 유니트(MCU)를 나타내며, 참조부호 310은 열차 접근에 관련한 메시지를 화면에 디스플레이하는 LCD표시기를 나타내고, 참조부호 312는 상기 메인 컨트롤 유니트(309)의 제어에 대응하여 열차 접근에 대한 경보음을 스피커(311)를 통해 외부로 송출하는 경보음 송출부를 나타내며, 참조부호 314는 상기 송신기(200)에서 송출하는 무선 신호를 수신하기 위한 VHF 안테나를 나타내며, 참조부호 315는 상기 안테나(314)로부터 수신한 무선 신호를 원래의 신호로 복조하는 RF수신기를 나타내며, 참조부호 316은 상기 RF수신기(315)에서 수신한 송신기(200)의 정보를 적절한 형태로 변환하여 데이터 버스(Data Bus)로 출력하는 범용 비동기형 송수신기를 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보 장치중 작업자(보선요원)가 휴대하는 수신기의동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 전원 스위치(도면에는 미도시)가 온(on)상태가 되면 전원 공급부(306)는 수신기(300)의 각 블록에 필요한 구동 전원을 공급해주게 된다.

이와 같은 상태에서 GPS수신기(302)는 GPS안테나(301)를 통해 수신한 GPS신호를 이용하여 현재의 위치 좌표를 추출하고, 이를 범용 비동기형 송수신기(303)를 통해 메인 컨트롤 유니트(309)에 전달한다.

아울러 RF수신기(315)는 안테나(314)를 통해 상기 송신기(200)에서 전송한 위치 정보 및 열차 정보를 수신하고, 그 수신한 RF신호를 원래의 신호로 복조한 후 상기 범용 비동기형 송수신기(316)를 통해 데이터 버스로 전송한다.

상기 메인 컨트롤 유니트(309)는 송신기(200)로부터 송신되는 열차 운행 정보(현재시간, 열차번호, 위치, 열차운행의 행선지경로(MAP), 열차종류 등)를 수신하면, 이를 진행경로 저장부(304)에 저장하고, 자신의 현재 위치 좌표와 접근하는 열차의 운행 경로(MAP)를 비교하여 같은 지역을 통과하는 열차로 인정되면 LCD표시기(310)를 제어하여 열차 접근에 대한 문자 메시지를 표시토록 하고, 아울러 경보음 송출부(312)를 제어하여 열차 접근에 대한 경고음 및 안내 멘트가 송출되도록 하여, 보선요원이 신속히 대피하도록 해준다.

여기서 메인 컨트롤 유니트(309)는 최초 송신기(200)로부터 송신되는 데이터가 수신되고, 그 다음 데이터가 수신되면 열차의 운행속도를 연산 처리하여 이를 LCD표시기(310)에 표시해줌으로써, 작업자가 열차의 속도를 인지하도록 해준다.

여기서 한 구간(송신기 통달거리내)에 여러 대의 송신기와 수신기가 동시에 운집하여 있더라도 정지중인열차, 운행중인열차로 구분하여 처리할 수 있으며, 수신기 자체 처리 기능으로 열차의 거리 및 속도 추적, 알람 및 안내멘트를 유효 적절하게 처리할 수 있다.

또한 경보음 송출부(312)는 상기 메인 컨트롤 유니트(309)의 제어에 따라 단선에서 상, 하행선 운행이나 복선에서의 교행운행시는 양옆에서 열차가 접근해 오므로 상행선 접근과 하행선 접근의 경고음을 달리하고, 안내 멘트를 별도로 해줌으로써 작업자가 용이하게 현 상황을 인지토록 해준다.

또한, 경보음 송출부(312)는 거리에 따라 경고 및 안내멘트는 달리할 수 있다. 즉, 최초 통달거리내 접근, 3km접근, 2.5km접근, 2km접근, 1.5km접근, 1km접근, 0.5km접근 등으로 분류하여 별도로 안내 멘트 및 경고음을 달리하고, LCD표시기(310)도 거리에 따라 표시되는 문자 메시지를 달리 표시할 수 있다.

또한, 수신기(300)는 기관차(열차)의 번호, 위치, 열차종류와 행선지 운행경로(MAP) 및 목적지 등을 포함한 데이터를 수신하므로, 선로(철길)의 삼거리나 사거리 등 아주 복잡한 선로에서도 수신기(300)는 송신기(200)로부터 전송되는 열차의 이동경로 검색(MAP)으로 현재 자기 좌표와 이동해 오는 열차의 경로와 이동해오지만 다른 경로로 지나가는 열차를 구별하여, 별도로 타경로로 이동중인 열차에 대해서는 경고음을 발생하지 않도록 제어한다.

그러나 열차의 최초 접근은 거리에 관계없이 송, 수신기의 통달거리내 접근을 어느 수신기나 알려주어 혹시나 발생될 수신기, 송신기 장애시 대처할 수 있도록 한다. 즉, 최초 접근 경고 알람인 셈이다.

한편, 각 역사에 설치된 수신장치는 상기 송신기(200)로부터 무선으로 전송되는 신호를 수신하여, 플랫홈에서 열차를 타기 위해 기다리는 승객을 위해서 안내방송을 통해서 자동으로 열차의 접근을 방송함으로써, 승객이 안전하게 열차에 승차할 수 있도록 도와준다.

여기서 열차의 접근거리에 비례하여 경고음, 경고등, 경고 메시지, 안내멘트를 달리 표시하여 위험의 정도와 열차의 접근 거리를 안내해준다.

도 4는 터널구간에서 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보장치를 가동하는 경우, 필요한 중계장치의 구성을 보인 도면이다.

이는 송신기(200)를 탑재한 열차가 긴 터널을 통과하거나 또는 작업자(보선요원)이 터널 내부에서 작업을 하는 경우, 송신기(200)와 수신기(300)간의 통신 두절이 발생하게 되어, 위험을 초래하게 된다. 따라서 이러한 경우에도 통신 두절이 없이 원활하게 통신이 이루어지도록 하기 위한 구성이다.

이에 도시된 바와 같이, 터널의 상부에 위치하며 태양열을 전기적인 에너지로 변환하는 태양전지(402)와, 상기 태양전지(402)에 의해 생성된 전기 에너지를 충전하기 위한 축전지(403)와, 터널의 상부에 위치하며 수신기(300)와 무선으로 데이터를 인터페이스하기 위한 안테나(401)와, 터널의 상부에 위치하며 송신기(200)와 무선으로 데이터를 인터페이스하기 위한 안테나(405)와, 상기 송신기(200)와 수신기(300)간의 무선 신호를 중계해주는 중계기(404)와, 상기 중계기(404)와 연결되며 상기 터널 내부에 장착되어 상기 송신기(200) 또는 수신기(300)와의 무선 신호를 송수신하는 실내 안테나(406)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 터널구간에서의 본 발명에 의한 열차접근 검출 및 경보장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

예를 들어, 수신기(300)를 휴대한 작업자가 정면에서 터널을 보았을 때 터널 왼쪽 바깥쪽에 위치하여 작업을 하고 있으며, 송신기(200)를 탑재한 열차는 터널내부로 진입한다고 가정했을 때, 터널 외부에서 송신기(200)로부터 송출되는 무선 신호는 안테나(405)를 통해 중계기(404)에 전달되고, 안테나(401)를 통해 송신기(200)의 송신 신호는 수신기(300)에 전달된다.

다음으로 터널 내부에서 송신기(200)로부터 송신된 무선 신호는 실내 안테나(406)에서 수신되어 중계기(404)로 전달되고, 중계기(404)의 제어에 따라 안테나(401)를 통해 수신기(300)로 전송된다.

물론, 수신기(300)를 휴대한 작업자가 터널 내부에 위치하고, 송신기(300)를 탑재한 열차가 터널 외부에 있는 경우, 수신기(300)를 휴대한 작업자가 터널 내부에 위치하고 송신기(200)를 탑재한 열차도 터널 내부에 존재하는 경우에도 전술한 중계장치를 이용하여 통신 두절이 없이 항상 송신기(200)와 수신기(300)간의 통신이 원활히 이루어지므로, 작업자의 안전 사고를 미연에 방지하게 된다.

기본적인 중계장치의 구성은 도 4에 도시한 터널구간에서의 중계장치와 동일하며, 단지 안테나(401)(405)의 설치 위치만 곡선구간의 맨 처음 위치와 맨 끝 위치에 위치하도록 하여, 송신기(200)와 수신기(300)간의 통신에 단절이 없이, 항상 통신이 원활히 이루어지도록 한 것이다. 각 블록의 구체적인 동작은 도 4에 도시한 중계장치의 동작과 동일하므로, 중복 기재를 회피하기 위해서 그의 자세한 설명은 생략한다.

이상 본 발명에서 개시되는 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀둔다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 열차 운행위치를 실시간으로 추적 관리하여 선로에서 작업중인 보선요원(작업자)에게 열차 접근을 자동 경보해줌으로써 선로 작업이나 선로도보중에 발생되는 각종 재해 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 열차 접근시 작업자에게 열차 접근 거리에 대응하여 경고 및 안내멘트는 달리해줌으로써, 작업자가 정확히 열차의 위치를 인지토록 하여, 대피에 만전을 기하도록 도모해주는 효과가 있다.

Claims

열차접근 검출 및 경보 장치에 있어서,

GPS 데이터를 출력하는 위성(satellite)으로부터 송출되는 위성 좌표를 수신하여 현재 자신의 위치를 판단하고, 판단한 위치 정보와 해당 열차의 운행정보를 무선신호로 변환하여 송신하는 열차에 탑재되는 송신기와;

상기 위성으로부터 송출되는 위성 좌표를 수신하여 현재의 자신의 위치를 판단하고, 상기 송신기로부터 전송된 무선신호를 수신하여 자신의 위치 정보와 비교하고, 상기 열차가 자신의 위치로 접근하는 경우 선택적으로 경보음, 경고등, 안내 멘트 및 문자 메시지를 통해 열차 접근을 휴대한 작업자에게 경고,안내해주는 수신기;를 포함하고

각각의 송신기로부터 송출되는 열차의 위치정보를 이용하여 열차의 트레킹장치(Tracking) 및 궤도점유정보를 활용하므로서 비 궤도회로화를 통한 선로이용율을 향상시킴을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제1항에 있어서, 상기 송신기는,

위성으로부터 송신된 신호를 수신하는 GPS안테나와; 상기 GPS안테나로부터 수신한 신호를 원래의 신호로 복원하고, 필요한 정보를 추출하여 출력하는 GPS수신기와; 상기 GPS수신기에서 출력되는 데이터를 시스템에 필요한 포맷으로 변환하여출력하는 제1 범용 비동기형 송수신기(UART)와; 열차 운행에 관한 정보가 저장되는 운행정보 저장부와; 운행 준비, 운행 시작, 장비 점검에 관련한 기능을 입력하기 위한 키보드와; 송신기의 각 블록에 필요한 구동 전원을 공급해주는 전원 공급부와; 시스템 운영 및 제어에 관한 프로그램이 내장되고, 시스템 운영중에 발생되는 데이터를 저장하는 메모리와; 상기 전원 공급부에서 공급하는 전원으로 구동하고, 상기 메모리에 저장된 운영 및 제어 프로그램에 따라 송신기의 전체 동작을 제어하는 메인 컨트롤 유니트(MCU)와; 메시지를 화면에 디스플레이하는 LCD표시기와; 상기 메인 컨트롤 유니트의 제어에 대응하여 경보음을 스피커를 통해 외부로 송출하는 경보음 송출부와; 데이터 버스(Data Bus)와 연결되어 열차의 현재 위치 정보와 열차의 운행 정보를 적절한 형태로 변환하여 출력하는 제2 범용 비동기형 송수신기와; 상기 제2 범용 비동기형 송수신기에서 출력되는 열차의 현재 위치 정보와 열차의 운행 정보를 RF신호로 변조한 후 전력 증폭하여 안테나를 통해 공간상에 무선신호로 송출하는 RF 송수신기로 구성된 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제1항에 있어서, 상기 송신기는 자신의 위치 정보와 열차의 운행 정보를 주기적으로(약1초간격) 송신하는 것을 특징으로 하며, 다수개의 송신기에서 송출되는 열차의 정보를 수신장치에서 수신하여 각 열차의 위치정보와 최적의 위치에 있는 열차(기관차)에게 작업지시(운행지시)를 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제1항에 있어서, 상기 수신기는,

위성으로부터 송신된 신호를 수신하는 GPS안테나와; 상기 GPS안테나로부터 수신한 신호를 원래의 신호로 복원하고, 필요한 정보를 추출하여 출력하는 GPS수신기와; 상기 GPS수신기에서 출력되는 데이터를 시스템에 필요한 포맷으로 변환하여 출력하는 제1 범용 비동기형 송수신기(UART)와; 열차의 진행 경로 정보가 저장되는 진행경로 저장부와; 대기 모드, 작업 시작, 장비 점검에 관련한 기능을 입력하기 위한 키보드와; 수신기의 각 블록에 필요한 구동 전원을 공급해주는 전원 공급부와; 시스템 운영 및 제어에 관한 프로그램이 내장되고, 시스템 운영중에 발생되는 데이터를 저장하는 메모리인 롬(ROM) 및 램(RAM)과; 상기 전원 공급부에서 공급하는 전원으로 구동하고, 상기 롬에 저장된 운영 및 제어 프로그램에 따라 수신기의 전체 동작을 제어하는 메인 컨트롤 유니트(MCU)와; 열차 접근에 관련한 메시지를 화면에 디스플레이하는 LCD표시기와; 상기 메인 컨트롤 유니트의 제어에 대응하여 열차 접근에 대한 경보음을 스피커를 통해 외부로 송출하는 경보음 송출부와; 상기 송신기에서 송출하는 무선 신호를 수신하기 위한 VHF 안테나와; 상기 안테나로부터 수신한 무선 신호를 원래의 신호로 복조하는 RF수신기와; 상기 RF수신기에서 수신한 송신기의 정보를 적절한 형태로 변환하여 데이터 버스(Data Bus)로 출력하는 범용 비동기형 송수신기로 구성된 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제4항에 있어서, 상기 메인 컨트롤 유니트는,

상기 송신기로부터 송신되는 열차 운행 정보(현재시간, 열차번호, 위치, 열차운행의 행선지경로(MAP), 열차종류 등)를 수신하면, 이를 진행경로 저장부에 저장하고, 자신의 현재 위치 좌표와 접근하는 열차의 운행 경로(MAP)를 비교하여 같은 지역을 통과하는 열차로 인정되면 LCD표시기를 제어하여 열차 접근에 대한 문자 메시지를 표시토록 하고, 아울러 경보음 송출부를 제어하여 열차 접근에 대한 경고음 및 안내 멘트가 송출되도록 제어하는 것과, 열차의 각종운행정보를 이용하여 이를 출력하는 운행(주행)기록장치를 포함한 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제4항에 있어서, 상기 메인 컨트롤 유니트는,

상기 송신기로부터 최초로 송신되는 데이터를 수신하고, 그 다음 데이터가 수신되면 열차의 운행속도를 연산 처리하여 이를 상기 LCD표시기에 표시해주어 작업자가 열차의 속도를 용이하게 인지토록 하며, 이를 건널목제어장치에 장착한 수신기장치에는 건널목을 통과하는 열차의 속도에 비례하여 작동하게 하는 건널목정시간제어장치를 제어해주는 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제4항에 있어서, 상기 경보음 송출부는,

상기 메인 컨트롤 유니트의 제어에 따라 단선에서 상, 하행선 운행이나 복선에서의 교행운행시는 양옆에서 열차가 접근해 오므로 상행선 접근과 하행선 접근의 경고음을 달리하고, 안내 멘트를 별도로 해줌으로써 작업자가 용이하게 현 상황을 인지토록 해주는 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제4항 또는 제7항에 있어서, 상기 경보음 송출부는,

열차와 수신기간의 거리를 최초 통달거리내 접근, 3km접근, 2.5km접근, 2km접근, 1.5km접근, 1km접근, 0.5km접근 등으로 분류하여 별도로 안내 멘트 및 경고음을 달리하는 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제4항에 있어서, 상기 수신기는,

상기 송신기로부터 전송된 기관차(열차)의 번호, 위치, 열차종류와 행선지 운행경로(MAP) 및 목적지 등을 포함한 데이터를 수신하고, 상기 열차의 이동경로 검색(MAP)으로 선로(철길)의 삼거리나 사거리 등 아주 복잡한 선로에서도 현재 자기 좌표와 이동해 오는 열차의 경로와 이동해오지만 다른 경로로 지나가는 열차를 구별하여, 별도로 타경로로 이동중인 열차에 대해서는 경고음을 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
열차접근 검출 및 경보 장치에 있어서,

GPS 데이터를 출력하는 위성(satellite)으로부터 송출되는 위성 좌표를 수신하여 현재 자신의 위치를 판단하고, 판단한 위치 정보와 해당 열차의 운행정보를 무선신호로 변환하여 송신하는 열차에 탑재되는 송신기와;

상기 위성으로부터 송출되는 위성 좌표를 수신하여 현재의 자신의 위치를 판단하고, 상기 송신기로부터 전송된 무선신호를 수신하여 자신의 위치 정보와 비교하고, 상기 열차가 자신의 위치로 접근하는 경우 선택적으로 경보음, 경고등, 안내 멘트 및 문자 메시지를 통해 열차의 접근됨을 건널목제어유니트의 수신장치를 통해 건널목 경보장치를 제어함과 아울러 작업자에게 경고해 주도록 건널목제어유니트가 장착된 휴대용 수신기와;

상기 송신기를 탑재한 열차가 긴 터널을 통과하거나 또는 수신기를 휴대한 작업자(보선요원)가 터널 내부에서 작업을 하는 경우, 상기 송신기와 수신기간의 무선 데이터를 중계해주는 중계장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.
제10항에 있어서, 상기 중계장치는,

터널의 상부에 위치하며 태양열을 전기적인 에너지로 변환하는 태양전지와;

상기 태양전지에 의해 생성된 전기 에너지를 충전하기 위한 축전지와;

터널의 상부에 위치하며 수신기와 무선으로 데이터를 송수신하기 위한 안테나 및 터널의 상부에 위치하며 송신기와 무선으로 데이터를 송수신하기 위한 안테나와;

상기 송신기와 수신기간의 무선 신호를 중계해주는 중계기와;

상기 중계기와 연결되며 상기 터널 내부에 장착되어 상기 송신기 또는 수신기와의 무선 신호를 송수신하는 실내 안테나로 구성된 것을 특징으로 하는 열차접근 검출 및 경보 장치.