KR20040083160A - 속도와 분기기 및 휠 정보를 이용한 철도차량의위치추적방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 속도와 분기기 및 휠 정보를 이용하여 철도차량의 위치를 보다 정확하게 추적할 수 있도록 한 방법에 관한 것으로, 철도차량의 이동시 그 속도와 이동에 따른 시간을 통해 산출된 이동거리를 계산하고, 이와 동시에 위치관제시스템으로부터 전송된 해당 차량의 휠정보를 통해 산출된 이동거리를 보정하는 제1과정과; 상기 제1과정에서 이동거리가 최종 산출되면 분기기정보를 통해 직진여부를 판단하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 판단된 분기기정보가 직진일 경우에는 그 직진에 따른 위치추적이 행해지도록 하며, 곡선일 경우에는 곡선주행에 따른 위치추적이 행해지도록 하고 이에 상기 제1과정에서 산출된 이동거리 정보를 결합하여 철도차량의 위치를 실시간적으로 정확하게 추적하는 제3과정으로 이루어진다.

본 발명에 따르면, DGPS에 의한 철도차량 위치추적방법으로는 해결할 수 없었던 GPS 신호 수신불가 지역에 대해서도 정확한 위치를 추적할 수 있고, 또한 궤도회로장치를 통한 절대위치의 재설정이 가능하여 보다 정확한 위치추적이 가능하게 된다.

Description

속도와 분기기 및 휠 정보를 이용한 철도차량의 위치추적방법{METHOD FOR DETECTING RAILWAY VEHICLES BY USING DATA OF VELOCITY,TURNOUT AND WHEEL}

본 발명은 속도와 분기기 및 휠 정보를 이용하여 철도차량의 위치를 보다 정확하게 추적할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소의 구내 철도 관련 차량은 대략 기관차 27대와 TCL 107대로 운행되고 있으며, 주요작업은 고로에서 수선한 용선을 제강까지 운반하는 것을 담당하고 있다.

이러한 철도수송에 있어 기관차의 배차계획, 적절한 진로설정에 따른 차량운용은 수송시간의 단축이라는 측면에서 철도수송의 효율화를 꾀할 수 있게 하여 준다.

특히, 철도차량의 위치를 추적기능은 작업자에게 정확한 차량정보를 제공하여 수송관리에 있어 도움을 주는 것 이외에도 철도수송의 주요 계획들을 설정하고 지원하며 그 운행실적정보를 점검할 수 있게 하여 준다.

이와 같은 철도차량의 위치를 추적하기 위해 종래에는 차량번호검지장치(AVI)와 궤도회로 정보를 상호보완하여 실시하였다.

그러나, 철도조업조건 및 차량번호검지장치의 특성 때문에 철도차량의 정확한 위치정보를 파악(수신)할 수 없어 철도차량의 운용, 관리 및 용선수송작업의 비효율화가 초래되어 왔다.

최근에는 DGPS(DIFFERENTIAL GLOBAL POSITIONING SATELLITE)를 이용한 철도차량의 위치추적방법이 본 출원인에 의해 선출원(출원번호:10-2001-0018802) 공개되어 상술한 종래 문제를 보완하고자 하였다.

즉, 도 1의 도시와 같이, 철도차량(T) 각각에 탑재되어 3개 이상의 위성(600)으로부터 GPS(GLOBAL POSITIONING SATELLITE) 데이터를 수신하고, 이 GPS데이타에 포함된 위치 및 시간정보를 가지고 기하학적 삼각법을 이용하여 해당 철도차량(T)의 절대위치를 산출하고 탑재된 철도차량(T)의 고유 식별번호를 상기 RM 절대위치정보와 함께 무선으로 전송하는 차량탑재시스템(300)과; 궤도회로에서의 차량 점유위치, 전철기 상태 및 신호기 상태를 검출하는 궤도회로 상태검출부(200)와; 상기 차량탑재시스템(300)의 안테나(ANT2)와 무선교신하는 안테나(ANT1)를 갖춘 기지국시스템(400)과; 상기 기지국시스템(400)에서 수신된 신호를 입력받아 이 수신신호에 포함된 차량의 고유 식별번호를 확인하고 이 확인된 차량의 절대위치에 대한 보정을 제어하고, 이 보정된 절대위치에 해당하는 선로상의 위치를 사전에 마련된 데이터베이스에서 찾아와서 해당 차량에 대한 선로상의 현재 위치를 결정하는 차량제어시스템(100)과; 사전에 설정된 기준위성(위성A)으로부터 GPS 데이터를 수신하여 절대위치의 보정데이타를 설정하고, 상기 차량제어시스템(100)의 제어에 응답하여 상기 보정데이타를 이용하여 상기 차량제어시스템(100)으로부터의 절대위치를 보정한후 이 보정된 절대위치를 상기 차량제어시스템(300)으로 전송하는 기준국시스템(500)을 구비하여 철도차량의 위치를 추적하였다.

그러나, 이와 같은 DGPS를 사용할 경우에도 위성으로부터 GPS수신기(GANT1,2)를 통해 신호를 수신하므로 그 수신신호가 미약하고, 조그마한 장애물에 의해서도 신호를 수신하지 못하는 문제가 있는 바, 특히 제철소 구내에서는 실내작업장과 같은 장애물이 많아 DGPS 만으로 정확한 위치를 추적할 수 없는 구간이 많게 된다.

뿐만 아니라, 제철소 구내에서 철도차량(T)이 운행되는 지역은 분진이 과다하므로 GPS수신기(GANT1,2)의 유지보수비용이 과하다게 소요되게 된다.

따라서, 이러한 DGPS를 이용한다고 할지라도 철도차량(T)의 위치를 정확하게 추적할 수 없다는 단점은 여전히 남아 있게 되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 철도차량의 속도계정보와 철도차량을 분기시켜 이동방향을 결정하는 분기기정보 및 철도차량의 휠정보를 이용하여 차량의 이동거리 및 방향을 계산하고 이를 토대로 철도차량의 위치를 추적한 후 오차발생시 궤도회로장치의 정보를 이용하여 철도차량의 절대위치를 및 그 이동경로를 정확하게 추적가능함은 물론 이를 실시간으로 표시하여 철도차량의 운용에 따른 효율성을 극대화시킬 수 있도록 한 속도와 분기기 및 휠 정보를 이용한 철도차량의 위치추적방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 철도차량의 위치추적 방법을 보인 예시적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 철도차량의 위치추적 방법을 보인 구성블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 분기기의 사용상태 사진,

도 4는 본 발명에 따른 궤도회로장치의 구성블럭도,

도 5는 본 발명에 따른 플로우챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

701....속도계 702....분기기

703....위치추적장치 800....궤도회로장치

801....철도선로 900....프로세스컴퓨터

T....철도차량

본 발명의 상기한 목적은, 철도차량의 이동시 그 속도와 이동에 따른 시간을 통해 산출된 이동거리를 계산하고, 이와 동시에 위치관제시스템으로부터 전송된 해당 차량의 휠정보를 통해 산출된 이동거리를 보정하는 제1과정과; 상기 제1과정에서 이동거리가 최종 산출되면 분기기정보를 통해 직진여부를 판단하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 판단된 분기기정보가 직진일 경우에는 그 직진에 따른 위치추적이 행해지도록 하며, 곡선일 경우에는 곡선주행에 따른 위치추적이 행해지도록 하고 이에 상기 제1과정에서 산출된 이동거리 정보를 결합하여 철도차량의 위치를 실시간적으로 정확하게 추적하는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 속도와 분기기 및 휠 정보를 이용한 철도차량의 위치추적방법을 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 위치추적방법을 설명하기 위한 추적장치의 구성블럭도이다.

도시와 같이, 본 발명은 각 철도차량(T)에 부착설치된 위치추적장치(703)를 통해 철도차량(T)의 이동거리를 산출하고, 차량휠의 마모나 슬립에 의한 오차를 궤도회로장치(800)를 통해 보상한 후 분기기(702)로부터 송출되는 정보와 이동거리를 결합하여 철도차량(T)의 절대위치를 용이하게 추적할 수 있도록 한 것이다.

이때, 위치추적장치(703)는 철도차량(T)의 이동거리를 산출하기 위해 철도차량(T)에 구비된 속도계(701)로부터 그 속도정보를 얻고, 그 속도정보를 수집하는데 걸리는 시간을 고려하여 속도와 시간의 곱을 통해 철도차량(T)의 이동거리를 산출하게 된다.

그런데, 이 이동거리는 철도차량(T)에 설치된 휠의 마모도에 따라 실제 이동거리와 이론상의 이동거리가 다를 수 있으므로 보정이 요구되는 바, 그 보정을 위해 휠의 삭정작업시 그 작업정보를 휠정보(704)로 하여 삭정된 정도만큼의 보정을 행하여 줌이 바람직하다.

이는, 휠이 일정이상 사용되었을 때 마모를 균일화시키기 위해 별도의 작업과정을 거쳐 휠의 삭정이 행해지는데 그때 휠직경의 변화가 발생되므로 삭정 전,후의 휠이 굴러간 거리에는 차이가 발생하게 되는 점을 감안한 것이다.

이러한 휠정보(704)는 위치관제시스템(705)으로 송출되고, 상기 위치추적장치(703)로부터 산출된 이동거리도 위치관제시스템(705)으로 송출되어 이 위치관제시스템(705)에서는 제철소내 모든 철도차량(T)의 위치를 실시간으로 관리하게 된다.

이와 같은 위치관제시스템(705)은 통상 각 철도차량(T)에 설치된 위치추적장치(703)와 휠정보(704), 차량의 이동방향을 지시하는 분기기(702), 차량의 절대위치를 설정하는데 사용되는 궤도회로장치(800) 그리고 프로세스컴퓨터(900)로 이루어진다.

상기 위치관제시스템(705)은 위치추적장치(703)로부터 전송되어져 오는 제철소내 모든 철도차량(T)의 이동거리 및 차량의 고유번호 정보를 수신받아 모든 철도차량(T)의 이동거리를 관리하게 된다.

그러나, 철도차량(T)은 방향성을 갖기 때문에 아무리 정확하게 보정된 이동거리를 정보로 활용한다고 하더라도 그 위치를 정확하게 추적할 수는 없다.

본 발명에서는 이와 같은 방향성의 성분을 분기기(702) 정보를 통해 획득할 수 있다는 것에 주목하였다.

이는 본 발명의 중요한 착안사항으로서, 도 3에서와 같이 철도선로(801)를 1차원적인 구성으로 고려하였는데 이렇게 하면 분기기(702) 정보만을 방향정보로 사용해도 정확한 위치를 계산할 수 있다.

즉, 철도선로(801)의 방향은 직선이나 곡선 만으로 구성되고 고저의 차이가무시할 수 있을 정도이기 때문에 차량이 분기기(702)에 진입하기 전에 분기기(702) 정보를 인식할 수 있다면 전체 철도선로(801)는 1차원으로 볼 수 있기 때문이다.

실제, 철도차량(T)이 분기기(702)로 진입하기 전에 진로는 미리 설정되게 되어 있으므로 철도선로(801)가 직선이냐 곡선이냐에 상관없이 분기기(702) 정보만으로도 그 이동하려는 방향, 즉 위치를 정확히 산출할 수 있게 된다.

따라서, 위치관제시스템(705)은 이렇게 해서 얻어진 실시간적인 차량위치정보를 프로세스컴퓨터(900)에 제공함으로서 프로세스컴퓨터(900)에서 수행하는 철도차량 제어를 위한 정보로 활용할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 방법으로 철도차량(T)의 위치를 추적하더라도 철도차량(T)의 슬립(미끄러짐) 등으로 인하여 발생되는 절대위치의 오차를 보정할 수가 없고 이러한 오차가 누적되면 커다란 위치 차이를 보이게 되어 문제가 발생된다.

따라서, 이러한 문제를 해소하기 위하여 일반적으로 GPS정보를 이용하는 시스템을 구성하기도 하나 제철소에서는 앞에서 살펴본 바와 같이 GPS를 사용하는 것은 문제점이 많으므로 본 발명에서는 궤도회로장치(800)를 이용하여 절대위치를 설정하는 방법을 취하였다.

도 4를 참조하면, 궤도회로장치(800)는 실외설비와 실내설비로 이루어지는데, 실외설비는 철도차량(T)의 이동통로인 철도선로(801), 상기 철도선로(801)에 바이어스전압을 공급하는 궤도송신기(802), 상기 철도선로(801)의 차량진입 유무를 검지하여 전송하기 위한 궤도계전기(803)와 신호전송을 위한 궤도반응계전기(804)로 이루어진다.

실내설비는 계전기장치의 정보를 수집하여 통신하기 위한 DO(DIGITAL OUTPUT)(805), 상기 DO(805)와 통신하기 위한 네트워크(N), 수집된 데이터를 철도차량(T)의 위치로 변경하는 프로세스컴퓨터(900) 및 차량의 위치를 표시하는 철도조업화면(D)로 구성된다.

궤도회로장치(800)를 이용한 철도차량(T)의 진입 검지방법을 설명하면 다음과 같다.

통상, 철도선로(801)는 필요에 의하여 적당한 구간으로 나뉘어 있으며, 그 구간을 트랙(TRACK)이라고 하고, 트랙 상호간은 전기가 흐르지 않도록 절연체로 차단되어 있다.

따라서, 궤도송신기(802)로부터 전원을 공급받아 철도선로(801)는 항상 직류 1.42 볼트를 유지하고 있다.

만약, 철도차량(T)이 해당 트랙에 진입하게 되면 철도차량(T)의 바퀴인 휠이 스위치 역할을 하여 단락회로가 구성되고, 철도선로(801)의 전압은 0 볼트가 되면서 궤도계전기(803)는 철도선로(801)의 차량 진입상태를 검지하여 궤도반응계전기(804)와, DO(205) 및 네트워크(N)를 통해 프로세스컴퓨터(900)로 궤도회로 진입신호를 발생시키게 되므로 쉽게 그 진입을 검지할 수 있게 된다.

즉, 궤도회로장치(800)중 철도차량(T)의 출입이 잦은 몇 개소의 절대위치를 사전에 위치관제시스템(705)에 입력시켜 놓은 상태에서 차량이 트랙을 점유하여 궤도회로 신호가 출력되면 프로세스컴퓨터(900)에서는 해당 발생신호 정보를 위치관제시스템(705)으로 전송하고 위치관제시스템(705)에서는 해당 발생신호의 절대위치를 위치추적장치(703)로 전송함으로써 위치추적장치(703)에서는 자신이 계산치로서 관리하고 있던 차량의 위치를 절대위치로 재설정함으로써 편차발생을 없앨 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 추적방법을 도 5에 도시된 플로우챠트를 통해 정리하면 다음과 같다.

먼저, 철도차량(T)의 이동이 발생되면 그에 설치된 위치추적장치(703)로 위치관제시스템(705)에 입력되어 있던 그 철도차량(T)(고유번호가 있어 쉽게 관리될 수 있음)의 휠정보(704)가 전송되고, 상기 위치추적장치(703)에서는 속도와 시간 및 속도특성치를 이용하여 이동거리를 계산하는 과정을 거치게 된다(S11,S12).

이후, 진행중에 절대치가 설정된 궤도회로장치(800) 신호가 입력되면 위치관제시스템(705)에서는 절대위치를 위치추적장치(703)로 전송하고, 상기 위치추적장치(703)에서는 절대위치를 재설정하게 된다(S1,S14).

그런데, 이와 같은 절대위치 재설정과정은 궤도회로장치(800)가 모든 선로상에 설치된 것이 아니라 출입이 잦은 몇군데에 설치되어 있기 때문에 그 곳의 출입시에만 실시되게 된다.

만약, 궤도회로신호가 입력되지 않으면 곧바로 분기기정보를 통해 직진여부를 판단하게 된다(S15).

분기기정보의 판단결과 직진이라면 그 직진에 따른 위치추적이 행해지고, 직진이 아닌 곡선일 경우에는 곡선주행에 따른 위치추적이 행해지도록 제어함으로써철도차량(T)의 위치를 실시간적으로 정확하게 추적할 수 있게 된다(S16,S17).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 DGPS에 의한 철도차량 위치추적방법으로는 해결할 수 없었던 GPS 신호 수신불가 지역에 대해서도 정확한 위치를 추적할 수 있고, 또한 궤도회로장치를 통한 절대위치의 재설정이 가능하여 보다 정확한 위치추적이 가능하게 된다.

Claims (2)

1. 철도차량의 이동시 그 속도와 이동에 따른 시간을 통해 산출된 이동거리를 계산하고, 이와 동시에 위치관제시스템으로부터 전송된 해당 차량의 휠정보를 통해 산출된 이동거리를 보정하는 제1과정과;

   상기 제1과정에서 이동거리가 최종 산출되면 분기기정보를 통해 직진여부를 판단하는 제2과정과;

   상기 제2과정에서 판단된 분기기정보가 직진일 경우에는 그 직진에 따른 위치추적이 행해지도록 하며, 곡선일 경우에는 곡선주행에 따른 위치추적이 행해지도록 하고 이에 상기 제1과정에서 산출된 이동거리 정보를 결합하여 철도차량의 위치를 실시간적으로 정확하게 추적하는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 속도와 분기기 및 휠 정보를 이용한 철도차량의 위치추적방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1과정중 철도차량이 진행되는 과정에서 절대치가 설정된 궤도회로장치로부터 신호가 입력될 경우 상기 위치관제시스템에서는 절대위치를 위치추적장치로 전송하고, 위치추적장치에서는 수신된 절대위치를 재설정하도록 하며;

   상기 궤도회로장치로부터의 신호입력이 없을 경우에는 곧바로 상기 제2과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 속도와 분기기 및 휠 정보를 이용한 철도차량의 위치추적방법.