KR200420054Y1 - 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템 - Google Patents

열차의 안전 주행을 위한 경고시스템 Download PDF

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KR200420054Y1 KR2020060010213U KR20060010213U KR200420054Y1 KR 200420054 Y1 KR200420054 Y1 KR 200420054Y1 KR 2020060010213 U KR2020060010213 U KR 2020060010213U KR 20060010213 U KR20060010213 U KR 20060010213U KR 200420054 Y1 KR200420054 Y1 KR 200420054Y1
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Abstract

열차의 안전 주행을 위한 경고시스템이 개시된다. 본 고안의 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템은, 철도 건널목상에 진입 가능한 위험요소를 검지할 수 있도록 센서방식이 상호 다른 복수 개의 센서부를 구비하며, 위험요소에 대한 정보를 수집하는 정보수집부; 복수 개의 센서부들에 의해 각각 검지된 검지신호를 융합하여 철도 건널목의 상황을 분석한 상황 분석 데이터를 생성하고 철도 건널목상에 진입하는 열차 및 종합사령실 중 적어도 어느 하나에 상황 분석 데이터를 송신하는 정보처리부; 및 정보처리부로부터의 상황 분석 데이터를 수신하여 열차의 운전사 및 종합사령실의 운영자 중 적어도 어느 하나에 상황 분석 데이터를 제공하는 정보제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의하면, 센서방식이 상호 다른 복수 개의 센서부를 통해 철도 건널목상에 진입 가능한 다양한 형태의 위험요소를 검지하고 이를 융합 및 분석함으로써 종래보다 사각지대 없이 정확하고 효율적으로 위험상황에 능동적으로 대응할 수 있으며, 이에 따라 열차와 위험요소간의 충돌로 야기되는 안전사고를 예방할 수 있다.

Description

열차의 안전 주행을 위한 경고시스템{The Train Safety System}
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템의 전체적인 운영 상황을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 철도 건널목의 위험도에 따라 취할 수 있는 대응 방안을 단계별로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 고안의 일 실시 예에 따른 열차의 안전 주행을 위한 경고 시스템의 기능적 흐름을 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템
2 : 열차 3 : 위험요소
4 : 철도 건널목 5 : 센서설치대
6 : 현장제어기 7 : 무선AP 신호등
8 : 열차 운전실 9 : 종합사령실
10 : 정보수집부 11 : 카메라센서부
12 : 음파센서부 20 : 정보처리부
21 : 현장제어서버 22 : 무선통신서버
30 : 정보제공부 31 : 열차 정보제공부
32 : 종합사령실 정보제공부 31b: 열차 임베디드PC
32b: 종합사령실서버 31c: 열차내 표출부
32c: 종합사령실 표출부 31d: 열차 ATC제어장치
32d: 신호등제어장치
본 고안은, 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 센서방식이 상호 다른 복수 개의 센서부를 통해 철도 건널목상에 진입 가능한 다양한 형태의 위험요소를 검지하고 이를 융합 및 분석함으로써, 종래보다 사각지대 없이 정확하고 효율적으로 위험상황에 대응할 수 있으며, 이에 따라 열차와 위험요소간의 충돌로 야기되는 안전사고를 예방할 수 있는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템에 관한 것이다.
현재 우리나라의 국철은 도시간의 장거리 노선을 운영하고 있으며, 도시철도는 도시 내의 대량 교통수단으로 운영되고 있다. 철도 및 지하철의 운영을 통해서 교통문제가 상당히 해결되었고, 정해진 시간에 원하는 목적지까지 도달할 수 있는 장점으로 인해 국철 및 지하철은 대중에게 가장 애용되는 교통수단으로 자리잡았다.
이러한 국철 및 지하철(이하 열차라고 함. 열차에는 기차도 포함)은 도로를 운행하는 차량과는 달리 사고가 빈번하게 발생하지는 않지만, 가끔 일어나는 사고는 대형사고로 이어지는 경우가 대부분이다. 열차는 수많은 사람을 태우는 교통수단 또는 물품의 운송수단으로 이용되기 때문에 사고 발생시 그에 따른 손실은 상당히 크다. 따라서 사고발생의 원인을 정확히 파악하여 이에 대한 안전시스템 구축 및 대응 방안을 마련하여야 한다.
사고 발생의 원인으로는 열차의 선로 이탈, 신호등의 오작동, 운전사의 전방 주시의 소홀, 열차의 분리와 같은 여러 원인이 있지만, 우리 나라의 경우에 사고 발생의 가장 큰 분포를 차지하는 원인은 철도 건널목에 진입하는 위험요소(사람, 동물, 자동차, 경운기, 이륜차, 리어카와 같은 물체를 총체적으로 나타내는 용어)와 열차와의 충돌이다. 예를 들면, 2003년 총 65건의 철도운전사고 중 61건이 철도 건널목에서 발생한 사고였다. 94%에 달하는 사고 비율을 차지하고 있을 정도로 철도의 건널목상에서 사고가 빈번하게 발생하고 있다.(건널목 종합 개선 대책 수립 연구, 건설교통부, 2005년)
철도의 건널목에서 발생하는 사고를 없애는 가장 좋은 방법은, 위험요소들이 통행할 수 있는 다리 또는 지하통로를 개설하는 것이다. 그러면 열차와 철도 건널목에 진입하는 위험요소와의 충돌을 완전히 배제할 수 있다. 하지만 이 방법은 건설비용, 인력 및 시간 등이 상당히 소요되기 때문에 모든 철도의 건널목에 적용시킬 수 없다.
이에 따라 철도의 건널목상에 설치되어 위험요소를 정확하게 검지할 수 있 는, 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템이 매우 필요한 실정이다.
현재 철도 건널목에서 위험요소의 정보를 수집한 후에 위험정보를 제공하여 열차와 위험요소간의 충돌을 사전에 방지하고자 하는 목적으로 설치되는 건널목 안전검지시스템에는 루프검지기방식, 레이저센서방식, 초음파센서방식, 화상카메라방식 등이 있다
상기 방식들에 대해 간략히 설명하면, 먼저 루프검지기방식은 철도 노면에 루프코일을 매설하고 루프코일에 흐르는 신호주파수의 변화를 통해 위험요소를 검지하는 방식이다. 이 방식은 보통 땅 속에 매설하는 방식이므로 정확성을 지니고 있고, 날씨와 같은 외부 환경의 변화에 큰 영향을 받지 않는다는 장점이 있다.
그런데, 이러한 루프검지기 방식은, 자성이 있는 금속성 물체는 정확한 검지가 가능하지만 자성이 없거나 미미한 물체는 검지하지 못한다. 또한 땅에 매설되어 있기 때문에 노면이 파괴되는 경우에 코일까지 파괴되어 정상 동작을 유지하지 못하는 문제점이 있다.
한편, 레이저방식은, 위험요소를 정확히 검지하는 정확성을 지니고 있기 때문에 널리 사용되지만, 눈이 많이 오는 경우 투광기 및 수광기가 눈 속에 묻혀버리게 되어 위험요소를 검지하지 못하는 문제점이 있으며, 정상동작을 위해서는 지속적으로 투광기와 수광기의 유리면을 청소해야 하는 불편이 있다. 또한 레이저센서의 빔 폭이 좁기 때문에 차량 등 큰 물체는 감지가 가능하나 인체, 이륜차 등 작은 물체는 감지를 하지 못하는 구역이 있는 단점이 있다.
초음파방식은, 철도 노면으로부터 8~8.5m 높이에 초음파센서를 설치한 후에 초음파의 반사파를 이용하여 위험요소를 검지하는 방식이다. 이 방식은 센서의 수를 충분히 늘려 설치한다면, 사각지대 없이 철도 건널목상의 모든 장소에 있는 위험요소를 인지할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 높은 위치에 설치되기 때문에 설치장소에 한계가 있으며, 설치비용 및 유지보수가 용이하지 않은 문제점이 있다.
이상과 같이, 종래의, 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템들에 있어서는, 철도 건널목의 위험요소를 각각의 방식으로 검지하고는 있지만, 해당 방식이 단일의 센서만을 사용하고 있기 때문에 철도 건널목상에 진입 가능한 다양한 형태의 위험요소를 사각지대 없이 정확하게 검지할 수 없어 열차 안전사고에 대해 능동적으로 대응하지 못한다는 문제점이 있다. 특히 위험요소를 검지하는 곳이 철도 건널목 구간에 한정되어 있고, 진입하는 차량 등 위험요소를 사전에 차단하고자 하는 목적으로만 운영되고 있어, 이미 진입한 위험요소 예를 들어 자동차 등이 돌발상황 예컨대 고장 등의 상황이 발생 시에는 열차를 정지시킬 수 없어 대형사고의 원인이 되는 문제점이 있다.
본 고안의 목적은, 센서방식이 상호 다른 복수 개의 센서부를 통해 철도 건널목상에 진입 가능한 다양한 형태의 위험요소를 검지하고 이를 융합 및 분석함으로써 종래보다 사각지대 없이 정확하고 효율적으로 위험상황에 능동적으로 대응할 수 있으며, 이에 따라 열차와 위험요소간의 충돌로 야기되는 안전사고를 예방할 수 있는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 고안에 따라, 철도 건널목상에 진입 가능한 위험요소를 검지할 수 있도록 센서방식이 상호 다른 복수 개의 센서부를 구비하며, 상기 위험요소에 대한 정보를 수집하는 정보수집부; 상기 복수 개의 센서부들에 의해 각각 검지된 검지신호를 융합하여 상기 철도 건널목의 상황을 분석한 상황 분석 데이터를 생성하고 상기 철도 건널목상에 진입하는 열차 및 종합사령실 중 적어도 어느 하나에 상기 상황 분석 데이터를 송신하는 정보처리부; 및 상기 정보처리부로부터의 상기 상황 분석 데이터를 수신하여 상기 열차의 운전사 및 상기 종합사령실의 운영자 중 적어도 어느 하나에 상기 상황 분석 데이터를 제공하는 정보제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템에 의해 달성된다.
여기서, 상기 복수 개의 센서부는, 카메라촬영에 의한 영상을 이용하여 상기 위험요소를 검지하는 카메라센서부; 및 소정의 음파를 이용하여 상기 위험요소를 검지하는 음파센서부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 카메라센서부는, 상기 철도 건널목 또는 상기 철도 건널목의 주변에 설치되어 상기 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득하는 카메라센서; 및 상기 영상정보를 분석하여 영상검지신호를 생성하는 카메라센서제어기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 카메라센서는 영상카메라, 스테레오카메라, 및 적외선카메라센서 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 음파센서부는, 상기 철도 건널목 또는 상기 철도 건널목의 주변에 설치되어 상기 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 향해 음파를 발사하고 반사파를 분 석하여 음파정보를 획득하는 음파센서; 및 상기 음파정보를 분석하여 음파검지신호를 생성하는 음파센서제어기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 음파센서는 초음파, 초단파, 레이저, 레이다 및 적외선센서 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 정보처리부는, 상기 상황 분석 데이터에 기초하여 위험도를 더 판단하고, 상기 위험도에 기초하여 영상 및 위험메세지를 상기 열차 및 상기 종합사령실 중 적어도 어느 하나에 전송하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 정보처리부는, 상기 복수 개의 센서부로부터 입수되는 상기 영상 및 음파검지신호를 융합하여 상기 열차 전방의 상황을 분석하고 위험도를 판단하며, 상기 위험도에 기초하여 상기 열차 및 상기 종합사령실 중 적어도 어느 하나에 전송할 영상 및 위험메세지를 생성하는 현장제어서버; 및 상기 현장제어서버에서 생성된 상기 영상 및 위험메세지를 상기 열차 및 상기 종합사령실 중 적어도 어느 하나에 무선으로 전송하는 무선통신서버를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정보제공부는, 상기 열차에 정보를 제공하는 열차 정보제공부; 및 상기 종합사령실에 정보를 제공하는 종합사령실 정보제공부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열차 정보제공부는, 상기 무선통신서버로부터의 영상 및 위험메세지를 상기 열차로 전송하기 위한 열차 무선AP; 상기 영상 및 위험메세지를 상기 열차 운전사가 인지할 수 있도록 화면 또는 스피커를 통해 위험상황을 표출하는 열차내 표출부; 상기 열차 무선AP를 통해 전송받은 상기 영상 및 위험메세지를 상기 열차내 표출부로 전달하는 열차 임베디드PC; 및 상기 열차 임베디드PC와 접속하여 상기 철도 건널목상에 상기 위험요소가 존재할 시 자동으로 상기 열차를 감속시키거나 정지시키는 열차 ATC제어장치를 포함할 수 있다.
상기 종합사령실 정보제공부는, 상기 무선통신서버로부터 건널목 위치와 위험메세지를 상기 종합사령실로 전송하기 위한 종합사령실 무선AP; 상기 건널목 위치 및 위험메세지를 상기 종합사령실의 운영자가 인지할 수 있도록 화면 또는 스피커를 통해 위험상황을 표출하는 종합사령실 표출부; 상기 종합사령실 무선AP를 통해 전송받은 상기 건널목의 위치와 위험메세지를 상기 종합사령실 표출부로 전달하거나 상기 상황 분석 데이터에 대한 통계자료를 저장하는 종합사령실서버; 및 상기 종합사령실서버와 연계하여 위험신호 발생시 신호등을 조작하여 상기 열차의 진입을 저지하는 신호등제어장치를 포함할 수 있다.
본 고안과 본 고안의 동작상의 이점 및 본 고안의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 고안을 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템의 전체적인 운영 상황을 설명하기 위하여 도시한 도면이며, 도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이며, 도 3은 철도 건널목의 위험도에 따라 취할 수 있는 대응 방안을 단계별 로 나타내는 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시 예에 따른 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템(1)은, 철도 건널목(4)에 위험요소(3)가 진입하거나 진입 가능성이 있을 경우에, 카메라센서부(11) 및 음파센서부(12)를 통해 위험요소(3)를 검지하고, 검지된 신호를 융합하여 철도 건널목(4) 및 그 부근의 상황을 분석하고, 위험도를 판단하여 최종적으로 열차(2)의 운전사 및 종합사령실(9)의 운영자에게 철도 건널목(4) 및 그 부근의 상황에 대한 정확하고도 신속한 정보를 제공하는 시스템이다.
여기서, 위험요소(3)란, 철도 건널목(4)상에서 열차(2)와 충돌 가능한 모든 요소를 말한다. 예를 들면, 사람, 동물, 자동차, 경운기, 이륜차 및 리어카 등과 같은 것들로, 열차(2)의 원활한 진행을 방해하고 안전사고를 야기시킬 수 있는 물체를 총체적으로 나타내는 용어이다.
본 고안의 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템(1)은, 위험요소(3)에 대한 정보를 검지 및 수집하는 정보수집부(10)와, 검지신호를 융합 및 처리하는 정보처리부(20)와, 열차(2)의 운전사 및 종합사령실(9)의 운영자에게 위험요소(3)에 대한 정보를 제공하는 정보제공부(30)를 구비한다.
먼저 정보수집부(10)는, 카메라촬영에 의해서 검지신호를 생성하는 카메라센서부(11)와, 음파를 이용하여 검지신호를 생성하는 음파센서부(12)를 구비한다.
카메라센서부(11)는, 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역을 촬영하는 카메라센서(11a)와, 카메라센서(11a)에 의해 검지된 영상정보를 검지신호로 변환한 후에 현 장제어서버(21)로 검지신호를 전송하는 카메라센서제어기(11b)를 구비한다.
카메라센서(11a)는 사람, 동물, 물체 등의 존재 여부 및 형태, 또는 이동속도를 검지하는 센서이다. 카메라센서(11a)는 센서의 검지영역내에 일정 시간동안 지속적으로 검지되는 물체의 화상 분석을 통하여 물체의 종류를 판별하거나 물체의 이동속도 및 이동방향을 검지하여 카메라센서제어기(11b)에 영상정보를 전송함으로써 영상검지신호를 생성한다.
카메라센서(11a)에는 영상카메라, 스테레오카메라, 적외선카메라센 등이 있어서 철도 건널목(4)의 조건에 따라 선별적으로 사용되며, 이 중, 적외선카메라는 야간에도 촬영이 가능하여 야간에 사람, 동물, 차량과 같은 물체의 진입이 잦은 철도 건널목(4)에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 카메라센서(11a)는 철도 건널목(4)의 네 코너에 설치되어 있는 센서설치대(5)에 설치된다. 카메라센서(11a)의 설치 개수는 많을수록 좋겠지만, 설치 비용이 증대하는 문제가 발생하기 때문에 네 코너에 설치하는 것을 기본으로 한다. 이 때, 카메라센서(11a)가 센서설치대(5)의 일정 부분 높이에 설치됨으로써 사각지대를 최소화할 수 있고, 후술할 음파센서(12a)와의 상호 작용으로 인해 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역에 진입 가능한 모든 위험요소(3)를 검지할 수 있다.
한편 음파센서부(12)는, 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역의 위험요소(3)를 향해 음파를 발사하고 위험요소(3)에 부딪혀 반사되는 반사파를 분석함으로써 음파정보를 생성하는 음파센서(12a)와, 음파센서(12a)로부터 전달되는 음파정보를 음파 검지신호로 변환한 후에 현장제어서버(21)로 검지신호를 전송하는 음파센서제어기(12b)를 구비한다.
음파센서(12a)는 철도 건널목(4)에 진입 가능한 위험요소(3)의 존재 여부를 검지하는 센서이다. 음파센서(12a)의 검지영역내에 일정 시간동안 위험요소(3)가 지속적으로 검지되면 위험요소(3)가 존재하는 것으로 판단하고 그에 따른 음파정보를 음파센서제어기(12b)에 전송하여 음파검지신호를 생성한다. 음파센서(12a)에서 사용되는 음파의 종류로는 초음파, 초단파, 레이저, 레이다, 적외선 등이 있으며, 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역의 조건에 따라 적절한 음파가 선택되어 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 음파센서부(12) 또한 카메라센서부(11)가 설치되어 있는 센서설치대(5)에 설치된다. 철도 건널목(4)의 네 코너의 일정 높이에서 설치되어서 철도 건널목(4)에 진입하는 위험요소(3)에 음파를 보내었다가 되돌아오는 반사파를 분석해서 위험요소(3)의 존재 여부 및 형태를 검지한다.
본 실시 예에서는 카메라센서(11a) 및 음파센서(12a)가 철도 건널목(4)의 네 코너의 일정 높이에 설치되지만, 카메라센서(11a) 및 음파센서(12a)가 위험요소(3)의 검지를 효율적으로 할 수 있는 장소라면 어디라도 설치 가능할 것이다.
이러한 구성을 통해 카메라센서(11a) 및 음파센서(12a)에서 생성되는 영상정보와 음파정보는 카메라센서제어기(11b) 및 음파센서제어기(12b)에 의해 검지신호로 변환된 후에 정보처리부(20)로 송신된다.
정보처리부(20)는, 현장제어서버(21)와, 무선통신서버(22)를 구비한다.
이 중, 현장제어서버(21)는 카메라센서제어기(11b)와 음파센서제어기(12b)로 부터 입수되는 검지신호를 융합한다. 융합된 정보를 기초로 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역의 상황을 분석하고 위험도를 판단한다. 또한 이를 바탕으로 열차(2)의 운전사에게 전송할 영상 및 위험메세지를 생성하거나, 종합사령실(9)의 운영자에게 전송할 건널목 위치 및 위험메세지를 생성한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 철도 건널목(4)에 진입 및 진입 가능한 물체의 크기 및 속도, 열차(2) 도착 전의 통과여부 등에 따라 위험도는 판단되며, 판단되어진 위험도에 따라 대응 방안을 달리 한다. 본 실시 예는 검지되는 위험요소(3)의 특성에 따라 3단계로 대응 방안을 마련하다.
1단계는, 철도 건널목(4)에서 열차(2)의 진행이 가능할 정도의 소규모 물체 및 형태를 카메라센서(11a) 및 음파센서(12a)가 검지할 경우에, 열차(2) 운전사는 주의 및 서행운전하면서 계속 열차(2)를 진행시킬 수 있는 단계이다.
2단계는, 열차(2)의 진행이 불가능할 정도의 큰 물체, 가령 자동차, 이륜차와 같은 물체이지만 열차(2)의 도착 전에 철도 건널목(4)을 통과할 수 있을 정도의 움직임을 카메라센서(11a) 및 음파센서(12a)가 검지할 경우에, 열차(2) 운전사는 즉시 서행운전하고 위험정보를 주의 깊게 관찰하며, 필요시 열차(2)를 정차하고 위험상황을 종합사령실(9)에 보고해야 하는 단계이다.
3단계는, 열차(2)의 진행이 불가능할 정도의 큰 물체가 열차(2)의 도착 전에 철도 건널목(4)을 통과하지 못할 것이라고 데이터가 전송되는 경우에, 운전사는 열차(2)를 즉시 정차하여 위험정보를 확인하고, 필요시 열차(2)를 하차하여 위험상황을 직접 관측하고, 이를 종합사령실(9)에 보고한 후에 종합사령실(9)의 추후 지시 가 있은 다음에 다시 열차(2)를 진행할 수 있는 단계이다.
이러한 단계에 따라 열차(2)의 운전사 및 종합사령실(9)의 운영자가 적절한 대응을 취함으로써 발생할 수 있는 안전사고를 예방할 수 있다.
이어서 무선통신서버(22)는 현장제어서버(21)에서 생성된 위험메세지 및 영상을 열차(2)와 종합사령실(9)에 무선으로 보내기 위한 서버로서, 일반적으로 무선랜 또는 CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 등이 사용된다. 이때 열차 임베디드PC(31b)에는 무선랜과 같은 고속무선통신이 이용되어 영상 및 위험메세지가 전송되고, 종합사령실서버(32b)에는 CDMA 통신과 같은 텍스트 통신을 이용하여 위험메세지를 전송한다.
도 1에 도시된 현장제어기(6)는 현장제어서버(21)와 무선통신서버(22)를 탑재한다. 철도의 선로를 따라 소정의 장소에 마련된 현장제어기(6)는 철도 건널목(4)의 네 코너에 설치된 센서설치대(5)의 센서부(11, 12)에서 생성되는 검지신호를 전송받는다. 전술한 일련의 과정을 통해 융합된 데이터를 생성한 후에 철로를 따라 소정의 간격으로 배열된 무선AP(31a, 31b)에 의해 열차(2) 및 종합사령실(9)로 생성된 데이터가 전송된다.
무선통신서버(22)에 의해 전송된 영상 및 위험메세지는 최종적으로 정보제공부(30)에 의해 열차(2) 및 종합사령실(9)에 마련된 출력장치를 통해 표출된다.
정보제공부(30)는, 상황 분석 데이터에 기초한 여러 정보를 열차(2)의 운전사에게 제공하는 열차 정보제공부(31)와, 종합사령실(9)의 운영자에게 제공하는 종합사령실 정보제공부(32)를 구비한다. 정보제공부(30)에 의해 전달되는 정보를 통 해 열차(2)의 운전사 및 종합사령실(9)의 운영자는 위험상황을 인지하고 그에 따른 대응을 할 수 있다
여기서 열차 정보제공부(31)는, 무선통신서버(22)로부터 영상 및 위험메세지를 열차 임베디드PC(31b)로 전송하기 위한 무선기지인 열차 무선AP(31a)와, 열차 임베디드PC(31b)와, 정보를 청각 및 시각으로 인지할 수 있도록 출력하는 열차내 표출부(31c)와, 열차(2)의 속도를 제어하는 열차 ATC제어장치(31d)를 구비한다.
열차 임베디드PC(31b)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열차 운전실(8)에 탑재된다. 열차 임베디드PC(31b)는 무선통신서버(22)로부터 영상 및 위험메세지를 전송받아 영상을 표출하고 스피커로는 위험메세지를 출력하여 열차(2)의 운전사가 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역의 위험 상황을 인지할 수 있도록 열차내 표출부(31c)로 표출할 준비를 하는 PC이다.
이러한 열차 임베디드PC(31b)는 임베디드 시스템(Embedded System)에 의해 운영되는데, 임베디드 시스템이란 사람의 간섭없이 독자적인 기능을 하는 시스템으로 하드웨어와 소프트웨어로 구성되어 있으며, 교통관리 시스템, 주차관리 시스템과 같이 일련의 유기적인 흐름이 요구되는 다양한 분야에 적용되어 우리의 생활에 아주 밀접하게 관련되어 도움을 주는 시스템이다.
열차 임베디드PC(31b)에 의해 표출 준비된 정보는 열차내 표출부(31c)를 통해 열차(2)의 운전사에게 인지된다. 열차(2)내에는 위험상황을 알리기 위해서 여러 종류의 열차내 표출부(31c)가 여러 방식에 의해 설치되는데, 그 중 대표적인 것으로는 화면으로 위험상황을 보여주는 모니터와 사이렌 및 방송에 의해 위험상황을 전달하는 스피커가 있다. 두 방법이 병합되어서 열차(2)의 운전사는 위험상황을 즉시 인지할 수 있다.
또한 열차(2)내에는 ATC제어장치(31d, Automatic Train Control Device)가 탑재되어 있어서 열차(2)를 자동으로 정지 또는 속도를 가감시킬 수 있다. ATC제어장치(31d)는 열차 임베디드PC(31b)와 접속하여 건널목(4) 위험신호시 자동으로 열차(2)의 속도를 제어하는 기능을 담당한다. 이 장치의 원리는 속도발전기에서 검출되는 속도 출력과 수신기의 신호 출력을 비교하여 속도 초과인 경우에 브레이크가 자동으로 작동하여 속도를 제어하는 원리이다. 이러한 ATC제어장치(31d)에 의해 이전에 가속으로 인해 발생했던 사고를 방지할 수 있게 되었는데, 실제로 지하철 등에 탑재되어 널리 사용되고 있다.
한편, 종합사령실 정보제공부(32)는, 무선통신서버(22)로부터 건널목 위치 및 위험메세지를 종합사령실서버(32b)로 전송하기 위한 무선기지인 종합사령실 무선AP(32a)와, 종합사령실서버(32b)와, 위험요소(3)의 정보를 시각 및 청각으로 인지할 수 있도록 표출하는 종합사령실 표출부(32c)와, 신호등제어장치(32d)를 구비한다.
종합사령실서버(32b)는,도 1에 도시된 바와 같이, 무선통신서버(22)로부터 건널목 위치 및 위험메세지를 전송받아 이에 대한 정보를 종합사령실(9) 운영자가 인지할 수 있도록 종합사령실 표출부(32c)로 표출할 준비를 하는 서버이다. 아울러, 종합사령실서버(32b)는 전송받은 정보를 저장하여서 통계적으로 자료를 체계화하기도 한다.
종합사령실서버(32b)에 의해 표출 준비된 정보는 종합사령실 표출부(32c)를 통해서 종합사령실(9)의 운영자가 위험상황을 인지하게 된다. 종합사령실 표출부(32c)는, 열차내 표출부(31c)와 마찬가지로, 시각적인 정보를 전달하는 모니터와 청각적인 정보를 전달하는 스피커 등으로 구성된다.
또한, 종합사령실(9)에는 신호등제어장치(32d)가 탑재되어 철로를 따라 소정의 간격으로 설치된 무선AP 신호등(7)을 조작할 수 있으며, 종합사령실서버(32b)와 연계하여 위험신호 발생시 무선AP 신호등(7)을 조작하여 열차(2)의 진입을 예방함으로써 안전사고를 방지할 수 있다. 여기서, 무선AP 신호등(7)이란, 열차에 신호를 주는 신호등으로써, 그 상부에는 무선 전송을 위한 무선AP(31a, 32a)를 탑재하고 있다.
이러한 구성을 갖는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템(1)의 기능적 흐름에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 개략적으로 설명하기로 한다. 도 4는 본 고안의 일 실시 예에 따른 열차의 안전 주행을 위한 경고 시스템의 기능적 흐름을 나타내기 위한 블록도이다.
먼저, 카메라센서(11a)가 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역의 영상정보를 검지한다(S11a). 검지된 영상정보는 카메라센서제어기(11b)에서 영상검지신호로 생성된다(S12a). 상기 과정과 실질적으로 동시에 음파센서(12a)는 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역에서 위험요소(3)에 대한 음파정보를 검지한다(S11b). 검지된 음파정보는 음파센서제어기(12b)에 의해서 음파검지신호로 변환 생성된다(S12b).
정보수집부(10)에서 생성된 검지신호는 현장제어기(6)에 탑재되어 있는 현장 제어서버(21)에 의해서 융합된다(S13). 또한 현장제어서버(21)는 융합된 데이터에 의해서 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역의 상황을 분석한다(S14). 상황 분석을 통해 위험도를 판단하고(S15), 현장제어서버(21)에서 상황 분석을 통해 생성된 위험메세지/영상/건널목의 위치 등의 상황 분석 데이터는 무선통신서버(22)에 의해 무선으로 열차(2) 및 종합사령실(9)에 전송된다(S16).
열차 운전실(8)에 마련되어 있는 열차 임베디드PC(31b)는 영상 및 위험메세지를 수신하여 열차(2) 운전사에게 영상 및 위험메세지를 표출할 준비를 하고, 열차내 표출부(31c)인 복수 개의 모니터 및 스피커로 열차(2) 운전사에게 표출된다(S17a). 또한, 열차 ATC제어장치(31d)는 열차 임베디드PC(31b)와 연계되어 상황에 따라 열차(2)를 감속하거나 정지시킨다(S17b).
한편, 종합사령실(9)에 마련되어 있는 종합사령실서버(32b)는 건널목 위치 및 위험메세지를 수신하여 종합사령실(9)의 운영자에게 건널목 위치 및 위험메세지를 표출할 준비를 하고, 종합사령실 표출부(32c)인 복수 개의 모니터 및 스피커로 운영자에게 위험상황에 대한 정보를 제공한다(S17c). 종합사령실(9)에는 신호등제어장치(32d)가 탑재되어 있어서 상황 분석 데이터에 따라 신호등(7)을 조작한다(S17d).
이와 같이, 본 고안에 따른 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템(1)은, 정보수집부(10)의 각 구성요소에서부터 정보제공부(30)의 각 구성요소에 이르기까지 상호 유기적인 기능을 가지고 연결되기 때문에 종래보다 명확하고 신속하게 위험상황에 대한 인지 및 대응을 할 수 있다.
또한, 영상장치 및 음파의 성질을 이용한 복수 개의 센서부(11, 12)를 구축함으로써 철도 건널목(4) 및 그 인근 지역에서 발생할 수 있는 모든 위험요소(3)를 검지 및 수집할 수 있다.
아울러, 복수 개의 센서부(11, 12)로부터 검지되는 신호를 융합한 후에 상황 분석을 통해 위험도를 판단하기 때문에, 위험도의 단계에 따라 명확한 대응 방안을 가질 수 있다.
전술한 실시 예에서는, 카메라센서부(11)와 음파센서부(12)가 복합적으로 설치된 센서부에 대해서 상술하였지만, 카메라센서부(11) 및 음파센서부(12)의 설치가 용이하지 않은 지역이나, 다른 센서부, 예를 들면 루프코일식 센서부 등에 의해 더 큰 효과를 창출할 수 있는 철도 건널목(4)에서는 다른 조합의 센서부들을 사용할 수도 있을 것이다.
이와 같이 본 고안은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 센서방식이 상호 다른 복수 개의 센서부를 통해 철도 건널목상에 진입 가능한 다양한 형태의 위험요소를 검지하고 이를 융합 및 분석함으로써 종래보다 사각지대 없이 정확하고 효율적으로 위험상황에 능동적으로 대응할 수 있으며, 이에 따라 열차와 위험요소간의 충돌로 야기되는 안전사고를 예방할 수 있다.
또한, 정보처리부에서 검지신호를 융합하여 상황 분석 및 위험도를 판단함으로써, 종래보다 체계적이면서도 명확한 대응 방안을 마련할 수 있다.
또한, 상호 단점을 보완해주는 카메라센서부와 음파센서부를 구비함으로써, 철도 건널목 및 열차 전방에 진입 가능한 위험요소를 종래보다 정확하게 검지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 철도 건널목상에 진입 가능한 위험요소를 검지할 수 있도록 센서방식이 상호 다른 복수 개의 센서부를 구비하며, 상기 위험요소에 대한 정보를 수집하는 정보수집부;
    상기 복수 개의 센서부들에 의해 각각 검지된 검지신호를 융합하여 상기 철도 건널목의 상황을 분석한 상황 분석 데이터를 생성하고 상기 철도 건널목상에 진입하는 열차 및 종합사령실 중 적어도 어느 하나에 상기 상황 분석 데이터를 송신하는 정보처리부; 및
    상기 정보처리부로부터의 상기 상황 분석 데이터를 수신하여 상기 열차의 운전사 및 상기 종합사령실의 운영자 중 적어도 어느 하나에 상기 상황 분석 데이터를 제공하는 정보제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 센서부는,
    카메라촬영에 의한 영상을 이용하여 상기 위험요소를 검지하는 카메라센서부; 및
    소정의 음파를 이용하여 상기 위험요소를 검지하는 음파센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 카메라센서부는,
    상기 철도 건널목 또는 상기 철도 건널목의 주변에 설치되어 상기 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득하는 카메라센서; 및
    상기 영상정보를 분석하여 영상검지신호를 생성하는 카메라센서제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 카메라센서는 영상카메라, 스테레오카메라, 및 적외선카메라센서 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 음파센서부는,
    상기 철도 건널목 또는 상기 철도 건널목의 주변에 설치되어 상기 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 향해 음파를 발사하고 반사파를 분석하여 음파정보를 획득하는 음파센서; 및
    상기 음파정보를 분석하여 음파검지신호를 생성하는 음파센서제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 음파센서는 초음파, 초단파, 레이저, 레이다 및 적외선센서 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정보처리부는, 상기 상황 분석 데이터에 기초하여 위험도를 더 판단하고, 상기 위험도에 기초하여 영상 및 위험메세지를 상기 열차 및 상기 종합사령실 중 적어도 어느 하나에 전송하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 정보처리부는,
    상기 복수 개의 센서부로부터 입수되는 상기 영상 및 음파검지신호를 융합하여 상기 열차 전방의 상황을 분석한 데이터를 생성하고 위험도를 판단하며, 상기 위험도에 기초하여 상기 열차 및 상기 종합사령실 중 적어도 어느 하나에 전송할 영상 및 위험메세지를 생성하는 현장제어서버; 및
    상기 현장제어서버에서 생성된 상기 영상 및 위험메세지를 상기 열차 및 상기 종합사령실 중 어느 하나에 무선으로 전송하는 무선통신서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정보제공부는,
    상기 열차에 정보를 제공하는 열차 정보제공부; 및
    상기 종합사령실에 정보를 제공하는 종합사령실 정보제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열차 정보제공부는,
    상기 무선통신서버로부터의 상기 영상 및 위험메세지를 상기 열차로 전송하기 위한 열차 무선AP;
    상기 영상 및 위험메세지를 상기 열차 운전사가 인지할 수 있도록 화면 또는 스피커를 통해 위험상황을 표출하는 열차내 표출부;
    상기 열차 무선AP를 통해 전송받은 상기 영상 및 위험메세지를 상기 열차내 표출부로 전달하는 열차 임베디드PC; 및
    상기 열차 임베디드PC와 접속하여 상기 철도 건널목상에 상기 위험요소가 존재할 시 자동으로 상기 열차를 감속시키거나 정지시키는 열차 ATC제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 종합사령실 정보제공부는,
    상기 무선통신서버로부터 건널목 위치와 위험메세지를 상기 종합사령실로 전송하기 위한 종합사령실 무선AP;
    상기 건널목 위치 및 위험메세지를 상기 종합사령실의 운영자가 인지할 수 있도록 화면 또는 스피커를 통해 위험상황을 표출하는 종합사령실 표출부;
    상기 종합사령실 무선AP를 통해 전송받은 상기 건널목의 위치와 위험메세지를 상기 종합사령실 표출부로 전달하거나 상기 상황 분석 데이터에 대한 통계자료를 저장하는 종합사령실서버;
    상기 종합사령실서버와 연계하여 위험신호 발생시 신호등을 조작하여 상기 열차의 진입을 저지하는 신호등제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차의 안전 주행을 위한 경고시스템.
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