KR20070043336A - Radio communication system by frequency hopping spectrum spread for atc - Google Patents

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Abstract

본원발명은 이동폐색방식에 의한 열차제어를 위해 지상장치와 차상장치간의 통신을 원활히 하기 위한 RF(Radio Frequency) 무선통신시스템에 관한 것으로서,The present invention relates to a radio frequency (RF) wireless communication system for smoothly communicating between the ground and the on-vehicle device for the train control by the mobile occlusion method,
본원발명은 지상무선통신장치(32)를 각 역에 설치되어 있는 역제어장치(31)와 연결하고, 각 역에 설치된 역제어장치(31)는 링백본 망(39)으로 통합하여 연결한 후 이를 종합사령실(30)과 연결되도록 하는 한편, The present invention connects the terrestrial radio communication device 32 with the station control device 31 installed in each station, and the station control device 31 installed in each station is connected to the ring backbone network 39 after integration While this is connected to the general command room (30),
열차에는 차상무선통신장치(33)를 설치하고, 이를 차상장치(34)와 연결한 다음, After installing the onboard wireless communication device 33 and connecting it with the onboard device 34,
상기 지상무선통신장치(32)와 상기 차상무선통신장치(33)를 매개로 무선통신방식에 의해 선로 상을 운행하는 모든 열차의 위치를 추적하면서 열차의 운행을 제어할 수 있도록 함을 특징으로 한다. The ground wireless communication device 32 and the on-board wireless communication device 33 is characterized in that it is possible to control the operation of the train while tracking the positions of all trains running on the track by a wireless communication method. .
또한 본원발명은 상기와 같은 제어방식에 의해 폐색구간의 길이 및 열차간의 간격에 대한 하드웨어적인 제한이 없이 오직 열차의 속도에 대한 제동거리만 확보되면 열차간의 간격을 최소로 줄일 수가 있도록 함으로서 열차의 운전시격을 최소화하여 열차의 운행 밀도를 최대로 높이는 한편, Traffic Regulation의 향상을 도모하여 열차의 운행속도를 향상시킬 수 있도록 함을 특징으로 한다.In addition, the present invention is to operate the train by reducing the distance between the trains to a minimum if only the braking distance for the speed of the train is secured without the hardware restrictions on the length of the closed section and the interval between trains by the control method as described above By minimizing the speed of the train to maximize the operating density of the train, while improving the traffic regulation is characterized in that it can improve the operating speed of the train.
또 본원발명은 상기 이동폐색방식 신호시스템 구현을 위한 기반이 되는 무선통신장치를 이용하여 차상장치(34)와 지상장치(종합사령실, 역제어장치 등)간에 연속적인 양방향 통신을 제공함으로써, 역제어장치(31)로부터 열차의 이동권한을 수신한 차상장치(34)가 이를 이용하여 열차의 위치를 결정하고 이동방향, 운행속도를 제어하며, 또한 차량상태 등에 관한 정보(데이터)를 무선통신장치를 통해 종합사령실(30)로 전달할 수 있도록 하여 원격으로 열차의 제어가 가능하게 함을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a continuous two-way communication between the vehicle 34 and the ground device (general command room, reverse control device, etc.) by using a wireless communication device that is the basis for implementing the mobile occlusion signal system, the reverse control The on-vehicle device 34, which has received the right to move the train from the device 31, uses the same to determine the location of the train, control the direction of movement and the speed of the train, and also transmit information (data) on the vehicle status to the wireless communication device. It can be delivered to the general command room 30 through the remote control of the train is characterized in that it is possible.
이동폐색방식, 차상무선통신장치, 열차제어, 지상무선통신장치, 역제어장치, 링백본 망, 위치추적, 제동거리, 운전시격, 운행정보 Mobile occlusion system, on-board radio communication device, train control, ground radio communication device, reverse control device, ring backbone network, location tracking, braking distance, driving interval, driving information

Description

주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치 {Radio Communication System by Frequency Hopping Spectrum Spread for ATC}Radio Communication System by Frequency Hopping Spectrum Spread for ATC using Frequency Hopping Spread Spectrum System

도 1은 본원발명의 일실시예에 따른 RF무선통신을 이용한 열차자동제어시스템의 구성도1 is a block diagram of an automatic train control system using RF wireless communication according to an embodiment of the present invention

도 2는 본원발명에 따른 지상무선통신장치를 설명하기 위한 구성도2 is a block diagram illustrating a terrestrial wireless communication device according to the present invention;

도 3은 본원발명에 따른 차상무선통신장치를 설명하기 위한 구성도3 is a block diagram for explaining the on-board wireless communication apparatus according to the present invention

도 4는 본원발명에 따른 지상무선통신장치와 차상무선통신장치간의 초기통신접속방법을 설명하기 위한 흐름도4 is a flowchart illustrating an initial communication connection method between the terrestrial wireless communication device and the on-board wireless communication device according to the present invention.

도 5는 본원발명에 따른 열차이동시 지상무선통신장치와 차상무선통신장치간 통신접속방법을 설명하기 위한 흐름도5 is a flowchart illustrating a communication connection method between the ground radio communication device and the on-board radio communication device when moving a train according to the present invention.

도 6은 본원발명에 따른 RF무선통신을 이용한 CBTC(Communication Based Train Control) 시스템 기반 열차제어시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도6 is a flowchart illustrating a control method of a communication based train control (CBTC) system based train control system using RF wireless communication according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

30: 종합사령실 31: 역제어장치 30: General Command Room 31: Reverse Control Unit

32: 지상무선통신장치 33: 차상무선통신장치 32: terrestrial radio communication device 33: on-board radio communication device

34: 차상장치 35: 위치정보센서 34: In-vehicle device 35: Position information sensor

36: 정위치정차검지기센서 37: 위치정보기 36: Position stop detector sensor 37: Position information

38: 정위치정차검지기 39: Ring방식의 광백본 네트워크설비38: Position stop detector 39: Ring type optical backbone network equipment

40: 가속도계 41:회전속도계40: accelerometer 41: tachometer

본원발명은 열차 자동 제어를 위해 이동성과 확장성을 갖춘 무선LAN(Wireless Local Area Network : WLAN) 통신을 이용하여 열차제어에 필요한 데이터를 전달하는 통신기반열차제어시스템(Communication Based Train Control System : 이하 CBTC)에 사용하는 무선통신장치 및 그 무선통신장치의 운용시스템에 관한 것이다.The present invention provides a Communication Based Train Control System (hereinafter referred to as CBTC) for transmitting data required for train control using a wireless LAN (Wireless Local Area Network) with mobility and scalability for automatic train control. The present invention relates to a wireless communication device used in the above and an operating system of the wireless communication device.

19세기 초 열차가 운행되기 시작한 이후부터 열차를 안전하고 효용성 있게 운영하기 위한 여러 가지 기술들이 꾸준히 개발되어 실용화되어 왔다. 열차의 운행빈도가 비교적 적었던 초창기에는 열차제어에 있어서 안전운행만이 가장 중요시 되었을 뿐 열차의 운행빈도나 속도는 그다지 중요시 되지 않았다. 그러나 교통의 발달과 함께 열차의 수송분담률이 점차 커지면서 열차의 운행 빈도도 아울러 높아지게 되었다. 이에 따라 한정된 선로 용량에서 열차를 고속·고밀도로 운행할 필요성이 점차 증대되었으며, 이를 위해 새롭게 개발된 열차제어기술이 궤도회로를 이용 한 고정폐색 신호방식이다. 상기 신호방식이 열차제어기술에 도입되면서 열차의 제어기술은 비약적인 발전을 하게 되었으며, 그와 동시에 열차의 고속·고밀도 운행도 가능하게 되었다. Since the train began operation in the early 19th century, various technologies for operating the train safely and efficiently have been developed and put into practical use. In the early days when the frequency of operation of trains was relatively small, only safe driving was the most important in controlling trains, but the frequency and speed of trains were not so important. However, with the development of transportation, the share of the train gradually increased, so the frequency of operation of the train also increased. As a result, the necessity of operating a train at high speed and high density in a limited track capacity has gradually increased. For this purpose, a newly developed train control technology is a fixed occlusion signal method using a track circuit. As the signal system is introduced into the train control technology, the control technology of the train has made rapid progress, and at the same time, the high speed and high density operation of the train has become possible.

궤도회로를 이용한 고정폐색 신호방식은 과거 역과 역간에 의해 구분되어지던 폐색구간을 궤도회로를 이용하여 선로를 여러 개의 폐색구간으로 조밀하게 나눈 다음, 열차의 궤도회로 점유 여부에 따라 열차의 유무를 판단할 수 있도록 하는 것으로서, 열차가 궤도회로를 점유하고 있는지 여부를 역이나 사령실 내에 있는 열차운행표시판에 표시함으로서 원격지에서 열차의 운행상황을 종합적으로 판단할 수 있도록 하는 기술이다. The fixed occlusion signal system using the track circuit divides the track section, which was divided by the station and the station, in the past by using the track circuit, and divides the track into several occlusion sections, and then determines whether the train is occupied according to whether the train occupies the track circuit. It is a technology that enables the comprehensive determination of the operating status of a train at a remote location by displaying whether or not the train occupies a track circuit on a train operation display board in a station or command room.

이 기술의 도입으로 각 폐색구간 별로 일정한 시간간격을 두고 열차를 출발시키거나(시간간격법) 혹은 열차와 열차사이에 항상 일정한 공간을 확보하면서 열차를 출발시키는(공간간격법) 열차제어방법의 채택이 가능해졌으며, 이에 따라 동일한 거리 내에서 운행되는 열차의 수를 그 만큼 증가시킬 수 있었고 아울러 열차의 운행시격을 획기적으로 단축할 수 있게 되었다.With the introduction of this technology, the train control method is adopted to start the train at a certain time interval for each occlusion section (time interval method) or to start the train while always securing a certain space between the train and the train (space interval method). This makes it possible to increase the number of trains operating within the same distance, and to drastically shorten the operating time of the train.

상기 궤도회로를 이용한 고정폐색방식은 열차검지와 속도명령코드 전송을 각각의 궤도회로에서 수행하는 방식으로 열차가 궤도회로구간 즉, 해당 폐색구간을 점유하였을 때에 궤도계전기 낙하에 의하여 궤도회로 점유상태를 검지하고, 열차검지신호에 의한 전방 조건에 따라 ATP Logic Pattern에 의하여 해당 점유궤도회로에 속도명령코드를 송신하면, 열차에 설치된 차상장치에서는 지상의 궤도회로로부터 상기 속도명령코드를 수신하고 상기 수신된 속도명령코드와 열차의 실지속도를 비교하여 열차를 가·감속하거나 열차를 제동함으로서 열차의 속도제어를 할 수 있도록 하고 있다.The fixed occlusion method using the track circuit performs a train detection and a speed command code transmission in each track circuit. When the train occupies the track circuit section, that is, the occlusion section, the track circuit occupies the state by the track relay drop. When the speed command code is transmitted to the occupying track circuit by the ATP Logic Pattern according to the forward condition by the train detection signal, the on-vehicle device installed in the train receives the speed command code from the track circuit on the ground and receives the received speed command code. By comparing the speed command code with the actual speed of the train, it is possible to control the speed of the train by accelerating or decelerating the train or braking the train.

상기와 같은 고정폐색방식은 궤도회로에서 연속적으로 차상으로 속도명령을 송신하기 때문에 점제어 방식인 ATS(Automatic Train Stop) 방식에 비해 안전성이나 신뢰성이 매우 뛰어나다는 장점이 있다.The fixed occlusion method as described above has an advantage in that safety or reliability is very excellent compared to the ATS (Automatic Train Stop) method, which is a point control method, since the speed command is continuously transmitted in the track circuit.

반면, 상기 방식은 속도제어가 오직 궤도회로를 기반으로 하여 이루어지는 관계로, 열차의 운행밀도를 높이고 속도제어를 보다 세밀히 하기 위해서는 궤도회로를 보다 짧게 구획해서 궤도회로의 수를 늘리지 않으면 안된다. On the other hand, since the speed control is based solely on the track circuit, in order to increase the running density of the train and to further control the speed, the track circuit must be divided into shorter tracks to increase the number of track circuits.

그러나 이 경우 늘어나는 궤도회로의 수에 비례해서 궤도회로 장치, 임피던스 본드, 인덕티브 루프, 선로변 접속단자함 및 각종 케이블 등과 같은 각종 기반시설이 증가하게 되기 때문에 그 만큼 설치비용이 증가할 뿐만 아니라 그 설비를 유지보수하기 위한 비용 또한 대단히 커진다는 단점이 있다.In this case, however, the installation cost increases as well as the installation cost because the infrastructure such as the track circuit device, impedance bond, inductive loop, line side terminal box and various cables increases in proportion to the number of track circuits. There is a disadvantage that the cost for the maintenance is also very large.

또한 열차의 운전시격을 아무리 조밀하게 편성한다고 하더라도 설치된 폐색구간(궤도회로)의 특성상 운전시격을 2분 이하로 확보하는 것이 불가능하다. 따라서 기존의 고정폐색방식에 의해서 열차를 고밀도로 운행하는 것은 일정한 한계를 가지게 되며, 이로 인해 열차의 선로 이용률의 향상도 한계에 부닥치게 되었고, 열차의 운전시격의 조정도 유연하지 못하게 되었다. In addition, no matter how tightly a train's driving time is organized, it is impossible to secure a driving time of less than 2 minutes due to the characteristics of the occlusion section (track circuit) installed. Therefore, the operation of the train at a high density by the conventional fixed occlusion method has a certain limit, which leads to an improvement in the rail utilization rate of the train, and also makes the adjustment of the driving time of the train inflexible.

한편, 인구의 도시집중 및 도시의 광역화와 함께 지하철의 보급이 확대되면서 열차에 의한 수송수요는 급격히 증가하게 되었고, 이와 동시에 열차의 운행빈도를 더 높여야(열차를 한층 더 고속·고밀도로 운행하여야)한다는 사회적 요구가 더욱 거세지고 있다. On the other hand, as the population of cities increased and the metropolitan area became wider, the demand for transportation by trains rapidly increased, and at the same time, the frequency of operation of trains had to be increased (higher and higher density trains). The social demand for more is increasing.

그러나 고정폐색방식으로서는 위에서 언급한 단점으로 인해 위와 같은 새로운 기술적 수요를 충족할 수 없다는 문제가 있다. However, there is a problem that the fixed occlusion method cannot meet the above new technical demands due to the above-mentioned disadvantages.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 최근 CBTC(Communication Based Train Control) 기반의 이동폐색방식에 의한 열차제어방식의 개발이 활발히 추진되고 있다. In order to solve the above problems, the development of a train control method based on CBTC (Communication Based Train Control) based mobile occlusion method has been actively promoted.

이는 지상의 일정한 거점에 위치한 통신장치가 각 열차로부터 열차의 위치와 속도를 주기적으로 수집하고, 선행 열차와 속도제한지점까지의 거리를 후행 열차로 전송하면, 차상의 컴퓨터가 이를 연산하여 열차의 상황에 맞는 최적의 속도로 열차가 운행될 수 있도록 열차의 속도를 제어함으로서 고밀도로 열차를 운행할 수 하도록 하기 위한 것이다.This is because the communication device located at a certain point on the ground periodically collects the position and speed of each train from each train, and transmits the distance between the preceding train and the speed limit to the following train, and the computer in the vehicle calculates the situation of the train. It is to control the speed of the train so that the train can run at the optimum speed to ensure that the train can run at a high density.

상기 이동폐색방식에 의한 열차제어방식이 실용화되기 위해서는 필연적으로 인공위성이나 무선통신 시스템을 이용하여 열차의 속도를 제어할 수 있는 RF(Radio Frequency) 무선통신시스템의 개발이 선행되어야만 한다. In order for the train control method based on the mobile occlusion method to be put into practical use, the development of an RF (Radio Frequency) radio communication system capable of controlling the speed of a train by using a satellite or a radio communication system must be preceded.

그러나 이동폐색방식에 의한 열차제어는 그 필요성이 긴요함에도 불구하고 총괄적이고 추상적인 개념정립의 단계에 머무르고 있을 뿐, 아직까지 그 방식을 구현하기 위한 구체적인 기술 수단의 개발이 이루어지지 않고 있기 때문에 현재 상용화(실용화)되지는 못하고 있다.However, despite the necessity, the train control based on the mobile occlusion method is only at the stage of comprehensive and abstract concept establishment, and since it has not developed any technical means to implement the method, it is currently commercialized. It is not practical.

본원발명은 상기와 같은 기술적 요구를 충족하기 위해 개발된 것이다.The present invention has been developed to meet the above technical needs.

이동폐색방식에 의한 열차제어를 가능하게 하기 위해 시급하고 긴요하게 개발되어야 하는 구체적인 기술 수단 중의 하나가 바로 지상장치와 차상장치간의 통신을 원활히 하기 위한 RF(Radio Frequency) 무선통신시스템이다.One of the specific technical means that must be developed urgently and critically to enable the train control by the mobile occlusion method is an RF (Radio Frequency) radio communication system for facilitating communication between the ground apparatus and the onboard apparatus.

본원발명은 상기와 같은 새로운 기술 수요에 부응하기 위하여 이동폐색방식에 의한 열차제어시스템의 가장 기본이 되는 장치의 하나인 열차제어시스템의 무선통신장치에 관한 구체적인 기술적 구성을 안출한 것으로서, The present invention devised a specific technical configuration of the wireless communication device of the train control system, which is one of the most basic devices of the train control system by the mobile occlusion system in order to meet the new technology demand as described above,

본원발명의 목적은, The purpose of the present invention,

지상무선통신장치(32)를 각 역에 설치되어 있는 역제어장치(31)와 연결하고 각 역에 설치된 역제어장치(31)는 링백본 망(39)으로 통합하여 연결한 후, 이를 종합사령실(30)과 연결되도록 하는 한편, Connect the terrestrial radio communication device 32 with the station control device 31 installed at each station, and the station control device 31 installed at each station is integrated with the ring backbone network 39, and then connected thereto. To 30, while

열차에는 차상무선통신장치(33)를 설치하고, 이를 차상장치(34)와 연결한 다음, After installing the onboard wireless communication device 33 and connecting it with the onboard device 34,

상기 지상무선통신장치(32)와 상기 차상무선통신장치(33)를 매개로 무선통신방식에 의해 선로 상을 운행하는 모든 열차의 위치를 추적하면서 열차의 운행을 제어할 수 있도록 함을 목적으로 한다. An object of the present invention is to control the operation of a train while tracking the positions of all trains running on a track by a wireless communication method through the terrestrial wireless communication device 32 and the on-board wireless communication device 33. .

또 본원발명은 상기와 같은 제어방식에 의해 폐색구간의 길이 및 열차간의 간격에 대한 하드웨어적인 제한이 없이 오직 열차의 속도에 대한 제동거리만 확보되면 열차간의 간격을 최소로 줄일 수가 있도록 함으로서 열차의 운전시격을 최소화하여 열차의 운행 밀도를 최대로 높이는 한편, Traffic Regulation의 향상을 도모하여 열차의 운행속도를 향상시킬 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is to operate the train by reducing the distance between the trains to a minimum if only the braking distance to the speed of the train is secured without the hardware restrictions on the length of the closed section and the interval between trains by the above control method Another aim is to increase the operating density of trains by minimizing the speed of the train and to improve the traffic regulation by improving traffic regulation.

또한 본원발명은 상기 이동폐색방식 신호시스템 구현을 위해 기반이 되는 무선통신장치를 이용하여 차상장치(34)와 지상장치(종합사령실, 역제어장치 등)간에 연속적인 양방향 통신을 제공함으로써, 역제어장치(31)로부터 열차의 이동권한을 수신한 차상장치(34)가 이를 이용하여 열차의 위치를 결정하고 이동방향, 운행속도를 제어하며, 또한 차량상태 등에 관한 정보(데이터)를 무선통신장치를 통해 종합사령실(30)로 전달할 수 있도록 하여 원격으로 열차의 제어가 가능하게 함을 또 다 른 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a continuous two-way communication between the vehicle 34 and the ground (general command room, reverse control device, etc.) by using a wireless communication device that is the basis for implementing the mobile occlusion signal system, reverse control The on-vehicle device 34, which has received the right to move the train from the device 31, uses the same to determine the location of the train, control the direction of movement and the speed of the train, and also transmit information (data) on the vehicle status to the wireless communication device. Another purpose is to enable the control of the train remotely by allowing the transfer to the general command room (30).

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원발명의 구성을 관련 도면을 참조하여 설명한다.The configuration of the present invention for achieving the above object will be described with reference to the accompanying drawings.

본원발명의 구성은 우선 크게 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)로 이루어진다.The configuration of the present invention is largely composed of a terrestrial radio communication device 32 and a vehicle radio communication device (33).

상기 지상무선통신장치(32)는 선로변의 필요한 개소마다 설치되어 종합사령실(30)과 역제어장치(31)에서 제공하는 열차의 운행에 필요한 제어정보를 무선으로 차상무선통신장치(33)를 통해 차상장치(34)로 전송하거나 차상무선통신장치(33)로부터 전송되어 오는 열차의 운행에 관한 정보를 수신하기 위한 통신장치이고,The terrestrial radio communication device 32 is installed at each necessary location of the track side and wirelessly controls the information necessary for the operation of the train provided by the general command room 30 and the station control device 31 through the on-board radio communication device 33. It is a communication device for receiving information on the operation of the train transmitted to the onboard device 34 or transmitted from the onboard wireless communication device 33,

상기 차상무선통신장치(33)는 차량에 설치되어 지상무선통신장치(32)로부터 무선으로 전송되어 오는 열차의 운행에 필요한 제어정보를 수신하여 차상장치(34)로 전달하여 열차의 운행을 제어할 수 있도록 하도록 하거나, 차상장치(34)로부터 열차의 운행에 관한 정보를 수신하여 동 정보를 무선으로 지상무선통신장치(32)로 전송함으로서 동 정보가 종합사령실(30)이나 역제어장치(31)로 전달될 수 있도록 하기 위한 통신장치이다. The on-board wireless communication device 33 is installed in a vehicle to receive the control information necessary for the operation of the train that is transmitted wirelessly from the terrestrial wireless communication device 32 and transfer to the on-board device 34 to control the operation of the train. Or by receiving the information on the operation of the train from the on-vehicle device 34 and transmitting the information wirelessly to the terrestrial wireless communication device 32, the information is transmitted to the general command room 30 or the station control device 31. It is a communication device to be transmitted to.

상기 지상무선통신장치(32)의 구성은 도2에서와 같이,The configuration of the terrestrial wireless communication device 32 is as shown in FIG.

Daisy Chain Switch(Media Converter)와 Ethernet으로 접속하여 열차의 차상무선통신장치(33)와 2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선접속이 가능하도록 하도록 하는 RF모듈(1)과;An RF module (1) for connecting a daisy chain switch (Media Converter) to an Ethernet to enable a 2.4 GHz band IEEE802.11 wireless connection with the on-vehicle wireless communication device 33 of a train;

상기 RF 모듈에서 전송된Ethernet Data를 Single-mode Fiber를 통하여 전송하거나 역제어장치(31)로부터 Fiber를 통해 전송된 Data를 Ethernet Data로 변환하여 RF 모듈로 전송하는 기능을 수행하며, 2개의 광 포트(입력/출력용)로 트렁킹 기능을 이용한 Daisy Chain Switch 역할을 수행하고 SNMP(Simple Network Management Protocol : 간단한 네트워크 관리 프로토콜) 관리자에 의한 원격관리가 가능하도록 하는 광전변환기(2)와;Ethernet data transmitted from the RF module is transmitted through a single-mode fiber or data transmitted through the fiber from the inverse control device 31 is converted into Ethernet data and transmitted to the RF module, and two optical ports A photoelectric converter (2) which serves as a daisy chain switch using a trunking function (for input / output) and enables remote management by a Simple Network Management Protocol (SNMP) manager;

지상무선통신장치(32)에 필요한 5VDC 출력 전압을 제공하며 광전변환기(2)에 12VDC 출력을 제공하기 위해 85∼264VAC 급 범용 입력을 가지고 있는 전원공급기(6)와;A power supply 6 providing a 5 VDC output voltage required for the terrestrial radio communication device 32 and having a universal input of 85 to 264 VAC class to provide a 12 VDC output to the photoelectric converter 2;

85℃이상의 고온 조건 발생 시 외함 내의 메인 AC 공급을 차단시켜주는 고온차단스위치(8)와;A high temperature cut-off switch 8 to cut off the main AC supply in the enclosure when a high temperature condition of 85 ° C. or higher occurs;

외함 내 컴포넌트의 온도를 높여 외부 온도가 3.9℃ 미만일 경우에도 정상 동작이 가능하게 하는 히터(9)와;A heater 9 which increases the temperature of the components in the enclosure to enable normal operation even when the external temperature is less than 3.9 ° C .;

미약한 수신 신호를 증폭하여 무선 신호를 송신하는 전력증폭기(3)와;A power amplifier 3 for amplifying the weak received signal and transmitting a wireless signal;

지상무선통신장치 외함 내에 있는 내부 컴포넌트를 보호하면서 대량 전류 서지와 전압 스파이크를 처리하는 서지보호장치(7)와;A surge protection device (7) for handling large current surges and voltage spikes while protecting internal components within the terrestrial wireless communication device enclosure;

배선 및 지상무선통신장치 외함 내 컴포넌트들을 단락이나 기타 전류 급증 으로부터 기기를 보호하는 기능을 하는 회로차단기(10)와; A circuit breaker (10) which functions to protect the equipment from short-circuits or other surges in components in the wiring and terrestrial radio communication device enclosures;

선로변 상의 기주나 정류장 내 구조물 위에 설치하는 무선안테나(5)와;A wireless antenna (5) installed on a host or a structure in a stop on the track side;

지상무선통신장치 외함에서 안테나로 연결되는 메인 케이블과 나란히 설치되어 안테나를 통해 유입되는 서지를 차단하는 서지차단기(4)로; 이루어짐을 특징으로 한다.A surge breaker (4) installed in parallel with the main cable connected to the antenna in the terrestrial wireless communication device enclosure to block the surge flowing through the antenna; Characterized in that made.

또한 상기 차상무선통신장치(33)의 구성은 도3에서와 같이, In addition, the configuration of the on-board wireless communication device 33 is as shown in FIG.

상기 지상무선통신장치(32)와 무선접속을 하기 위한 안테나(25)와;An antenna (25) for wireless connection with the terrestrial wireless communication device (32);

서지로부터 장치를 보호하기 위한 어레스터(24)와;An arrester 24 for protecting the device from surges;

수신된 신호를 증폭하여 전송하는 전력증폭기(22)와;A power amplifier 22 for amplifying and transmitting the received signal;

지상무선통신장치(32)와 2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선접속이 가능하도록 하도록 하는 RF모듈(20)과;An RF module 20 for enabling the 2.4 GHz band IEEE802.11 wireless connection to the terrestrial wireless communication device 32;

차량장치로부터 전원을 공급받아 이를 안정화된 전원으로 변환하여 차상무선통신장치(33)로 공급하기 위한 전원공급기(23)와;A power supply 23 for receiving power from the vehicle device and converting the power into a stabilized power supply to supply the on-vehicle wireless communication device 33;

지상무선통신장치(32)로부터 차상무선통신장치(33)의 RF모듈(20)로 수신되는 데이터 또는 차상장치(34)로부터 역제어장치(31)나 종합사령실(30)로 송신되는 열차의 상태, 위치, 방향, 속도 정보 등을 암호화 하여 안전하게 데이터를 전송하기 위해 IPSEC 표준방식을 적용한 보안장치(21)로; 이루어짐을 특징으로 한다. Data received from the terrestrial radio communication device 32 to the RF module 20 of the onboard radio communication device 33 or the state of the train transmitted from the onboard device 34 to the reverse control device 31 or the general command room 30. To the security device 21 applying the IPSEC standard method to securely transmit data by encrypting the location, direction, speed information, etc .; Characterized in that made.

상기와 같이 구성된 본원발명은 도1과 같이 구성된 열차자동제어시스템에서 구현되게 된다.The present invention configured as described above is implemented in a train automatic control system configured as shown in FIG.

도 1은 본원발명의 일실시예에 따른 RF무선통신을 이용한 열차자동제어 시스템 구성을 도시한 것이다. 이들의 결합관계와 동작과정을 설명하면 다음과 같다.Figure 1 shows the configuration of the automatic train control system using RF wireless communication according to an embodiment of the present invention. The following describes the coupling relationship and operation process.

우선 지상무선통신장치(32)는 선로변 요소요소의 필요한 개소에 일정한 거리를 확보한 채 설치된다. 상기 지상무선통신장치(32)간의 이격거리는 설치 장소의 지리적 환경에 따라 달라지게 되나 무선통신에 필요한 최소한의 거리가 확보되도록 하여야 한다. First, the ground radio communication device 32 is installed while securing a certain distance at a necessary location of the element on the track side. The distance between the terrestrial wireless communication devices 32 depends on the geographic environment of the installation site, but the minimum distance required for wireless communication should be ensured.

또한 상기 지상무선통신장치(32)는 각 역에 설치되어 있는 역제어장치(31)와 Fiber로 연결된다. In addition, the terrestrial wireless communication device 32 is connected to the reverse control device 31 is installed in each station by Fiber.

또 상기 각 역에 설치된 역제어장치(31)는 링방식의 광백본 네트워크설비(39)에 연결되어 통합되며, 상기 광백본 네트워크설비는 종합사령실(30)의 서버와 Fiber로 연결된다. In addition, the reverse control device 31 installed in each station is connected to the ring-back optical backbone network facility 39 is integrated, and the optical backbone network facility is connected to the server of the general command room 30 by Fiber.

또한 열차에는 상기 지상장치(각 역의 역제어장치 및 종합사령실의 역제어장치)로부터 수신된 제어신호를 수신하여 동 신호를 차상장치(34)로 전달하기 위한 차상무선통신장치(33)와, 상기 차상무선통신장치(33)로부터 전송된 제어신호를 수신하여 실제로 열차의 운행을 제어하는 차상장치(34)가 설치되어 있고, 상기 차상장치(34)와 차상무선통신장치(33)는 유선으로 연결되어 있다.In addition, the train receives a control signal received from the ground apparatus (reverse control device of each station and the general command room) and the on-board wireless communication device 33 for transmitting the signal to the on-vehicle device 34, The on-vehicle device 34 that receives the control signal transmitted from the on-board radio communication device 33 and actually controls the operation of the train is installed, and the on-vehicle device 34 and the on-board radio communication device 33 are wired. It is connected.

또 열차에는 열차의 운행과 관련된 정보(예를 들면 운행속도와 가속도 등)를 측정하기 위한 가속도계(40)와 회전속도계(41), 그리고 지상의 위치정보기(37)와 교신하여 열차의 운행위치를 인지할 수 있는 열차위치정보센서(35) 등이 설치되어 있으며, 열차의 운행과 관련된 정보는 이들로부터 실시간으로 획득되어져 상기 지상장치(역제어장치 및 종합사령실)로 전송된다.In addition, the train communicates with the accelerometer 40, the tachometer 41, and the ground position information 37 for measuring information related to the operation of the train (for example, the driving speed and the acceleration), and the operating position of the train. The train location information sensor 35 and the like are installed, and information related to the operation of the train is obtained in real time from them and transmitted to the ground apparatus (reverse control device and general command room).

또한 선로 상의 필요한 지점에는 열차의 위치정보센서(35)로 열차의 위치에 관한 정보를 제공하기 위한 위치정보기(37)가 설치되어 있고, 역사의 일정한 지점에는 열차가 정위치에 정지하였는지 여부를 검지할 수 있는 열차 정위치정차검지기(38)가 설치되어 있다. In addition, the necessary position on the track is provided with a position information 37 for providing information on the position of the train to the position information sensor 35 of the train, and at a certain point in the history whether or not the train stopped at the correct position. The train fixed position stop detector 38 which can detect is provided.

본원발명에 의한 RF무선통신을 이용한 열차제어시스템은 바로 상기와 같은 이동폐색방식을 구성하여 운용되게 된다.Train control system using RF wireless communication according to the present invention will be configured to operate the mobile occlusion system as described above.

이어서 본원발명에 의한 무선통신시스템이 이동폐색방식의 열차제어장치에서 동작되는 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. Subsequently, a process of operating the wireless communication system according to the present invention in a train control device of a mobile occlusion type is as follows.

먼저 차상에 설치된 가속도계(40), 회전속도계(41), 위치정보센서(35)와 지상에 설치된 위치정보기(37), 정위치정차검지기(38) 등을 통해 획득된 각 열차의 운행정보가 차상장치(34)로 수집되며, 이 정보는 차상무선통신장치(33)을 통해 무선으로 지상무선통신장치(32)로 전달되고, 이 정보는 각 역의 역제어장치(31)로 전송된다. 또한 각 역의 역제어장치(31)은 수신된 열차의 운행정보를 광백본 네트워크를 통해 종합사령실(30)로 전송한다. First, the operation information of each train obtained through the accelerometer 40, the tachometer 41, the position information sensor 35 and the position information device 37 installed on the ground, the stop position detector 38, etc. Collected by the onboard device 34, this information is wirelessly transmitted to the terrestrial wireless communication device 32 via the onboard wireless communication device 33, and this information is transmitted to the reverse control device 31 of each station. In addition, the station control device 31 of each station transmits the operation information of the received train to the general command room 30 through the optical backbone network.

한편, 각 역의 역제어장치(31)과 종합사령실(30)에서는 상기 과정을 거쳐 수집된 각 열차의 정보를 종합한다. On the other hand, the station control device 31 and the general command room 30 of each station synthesizes the information of each train collected through the above process.

이 정보는 다시 관할 역제어장치(31)에서 지상무선통신장치(32)를 통해 차상무선통신장치(33)로 전달되고, 동 신호는 차상무선통신장치(33)를 통해서 차상장치(34)로 수신된다. 동 신호를 수신한 차상장치(34)는 수신된 데이터를 분석하여 열차의 제동거리 및 가ㆍ감속 패턴을 자동으로 계산하여 운전시격을 조정함으로서 열차를 안전하게 제어할 수 있다.This information is again transmitted from the jurisdiction station control device 31 to the on-board wireless communication device 33 through the terrestrial wireless communication device 32, and the signal is transferred to the on-board device 34 through the on-board wireless communication device 33. Is received. The on-vehicle device 34 receiving the same signal can safely control the train by analyzing the received data and automatically calculating the braking distance and acceleration / deceleration pattern of the train to adjust the driving time.

본원발명에 적용되는 이동폐색방식의 CBTC(RF 무선통신기반)를 기본으로 한 열차제어시스템은 다음의 3가지 주요기능을 수행한다. The train control system based on the mobile occlusion type CBTC (RF wireless communication based) applied to the present invention performs the following three main functions.

①자동열차방호기능(Automatic Train Protection ; ATP) : 열차의 안전거리 확보, 속도제한, 이동방향 감시 및 Vital 기능을 수행함.① Automatic Train Protection (ATP): Secures safe distance, speed limit, direction of movement and vitals.

②자동열차운전기능(Automatic Train Operation ; ATO) : 열차 속도조절, 출발/정차, 승강장스크린도어 인터페이스 및 Non-Vital 기능을 수행함.② Automatic Train Operation (ATO): Train speed control, start / stop, platform screen door interface and Non-Vital function.

③자동열차감시기능(Automatic Train Supervision ; ATS) : 열차 운행제어, 사용자인터페이스, 장애관리 및 이동최적화 기능을 수행함.③ Automatic Train Supervision (ATS): Performs train operation control, user interface, fault management and movement optimization.

상기 각 기능 중 ATS 기능은 종합사령실(30)이 수행하고, ATP기능은 역제어장치(31) 및 차상장치(34)의 서브 장치인 ATP장치가 수행하며, ATO기능은 종합사령 실(30)와 차상장치(34)의 서브 장치인 ATO장치가 수행한다.Among the above functions, the ATS function is performed by the general command room 30, and the ATP function is performed by the ATP device, which is a sub-device of the reverse control device 31 and the on-vehicle device 34, and the ATO function is performed by the general command room 30. And the ATO device which is a sub device of the on-vehicle device 34 is performed.

이들 기능은 모두 본원발명에 의한 지상무선통신장치(32) 및 차상무선통신장치(33)를 매개로 하여 모든 운행정보와 제어정보가 수수됨으로서 수행 가능하게 된다.All of these functions can be performed by receiving all operation information and control information via the ground radio communication device 32 and the on-board radio communication device 33 according to the present invention.

FHSS방식을 이용한 무선통신장치에 의한 이동폐색방식에 의한 열차자동제어방식을 운용함에 있어서, 열차의 제어 및 운행 정보의 흐름은 도 6과 같은 단계로 이루어진다. 이를 설명하면,In operating the automatic train control method according to the mobile occlusion method by the wireless communication device using the FHSS method, the control of the train and the flow of operation information is made in the steps shown in FIG. To explain this,

종합사령실(30)에서 운행계획에 따른 자동운행제어명령을 백본망(39)을 통해 역제어장치에 전송한다.(T-1단계)The general command room 30 transmits the automatic operation control command according to the operation plan to the reverse control apparatus through the backbone network 39. (T-1 step)

다음 차상/자상무선통신장치(32/33)에는 양방향 무선데이터통신이 이루어지며 이를 통해 열차간의 안전거리 확보를 위한 데이터 송수신이 이루어진다. (T-2단계)The next car / auto wireless communication device (32/33) is a two-way wireless data communication is made through this data transmission and reception for securing a safe distance between trains. (T-2 steps)

한편 차량의 진입을 확인한 역제어장치(31)에서 이동권한을 지상/차상무선통신장치(32/33)를 통해 차상장치(34)로 전송하면, (T-3단계)On the other hand, if the station control apparatus 31 confirming the entry of the vehicle transmits the authority to the vehicle 34 through the ground / vehicle wireless communication device 32/33, (T-3 step)

차상장치(34)는 이동권한 정보를 바탕으로 열차속도프로파일을 산출한다.(T-4단계)The on-vehicle device 34 calculates a train speed profile based on the movement authority information. (T-4 step)

이와 동시에 위치정보센서(35)가 위치정보기(37)의 정보를 기초로 현재의 위치를 검지(위치정보기들의 식별자(IDn))하여 이를 전송하면, (T-5단계)At the same time, if the location information sensor 35 detects the current location (identifier of location information IDID) based on the information of the location information 37 and transmits it (step T-5).

이를 수신한 차상장치(34)는 차상장치 내에 있는 차상데이터베이스(미도시)로 (위치정보기들의 식별자(IDn))의 거리값을 조회한 다음, (T-6단계)Upon receiving this, the on-vehicle device 34 inquires the distance value of (identifier IDn of the location information devices) into the on-vehicle database (not shown) in the on-vehicle device (step T-6).

차상의 회전속도계(41)의 제동산정 거리값을 산출하고, (S-1단계)The braking calculation distance value of the on-vehicle tachometer 41 is calculated (step S-1).

상기 두 값을 비교한 다음, (T-7단계)Compare the two values above (step T-7)

그 결과를 판단한 후, (T-8단계)After judging the result, (T-8 step)

제동거리가 허용오차를 벗어나면(NO), 이동권한에 따른 비상 제동거리 이내에서 비상제동을 체결하고, (S-2단계)If the braking distance is out of tolerance (NO), the emergency braking distance is concluded within the emergency braking distance according to the movement authority, (step S-2).

제동거리가 허용오차 내에 있으면(Yes) 위치정보기 ID값으로 회전속도계값을 보정한다. (T-9단계)If the braking distance is within tolerance (Yes), the tachometer value is corrected by the position information ID value. (T-9 steps)

이어서 차상/지상무선통신장치(33/32)를 통해 역제어장치(31)로 열차의 위치, 속도, 이동방향을 무선으로 전송하고, (T-10단계)Subsequently, the position, speed, and direction of movement of the train are wirelessly transmitted to the reverse control apparatus 31 through the on-vehicle / ground wireless communication device 33/32 (step T-10).

역제어장치(31)에서는 백본망(39)을 통해 열차의 운행정보를 종합사령실(30)로 전송하며, (T-12단계)The station control apparatus 31 transmits the operation information of the train to the general command room 30 through the backbone network 39 (step T-12).

종합사령실(30)에서는 동 정보를 상황표시반(미도시)에 표시하게 된다. (T-12단계)In the general command room 30, the information is displayed on a situation display panel (not shown). (T-12 steps)

이어서 본원발명에 따른 상기 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spectrum Spread : FHSS)방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치의 보다 구체적인 구성요소간 결합관계 및 동작과정에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Next, a detailed description will be made with reference to the accompanying drawings about the coupling relationship and operation process between the components of the wireless communication device for a train automatic control system using the frequency hopping spectrum spread (FHSS) method according to the present invention. .

먼저 본원발명에서 주파수 도약 확산 대역(FHSS)방식을 채택하고 있는 이유는 주파수 도약 확산 대역(FHSS)방식을 이용한 무선통신장치가 가진 다음과 같은 특징을 이용하기 위해서이다. First, the present invention adopts the frequency hopping spreading band (FHSS) method in order to use the following features of the wireless communication device using the frequency hopping spreading band (FHSS) method.

본원발명의 지상 및 차상무선통신장치(33)는 2.4GHz에서 IEEE802.11 Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) 무선 컴포넌트들을 사용하여 실외 철도 시스템과 같이 전자기적으로 열악한 환경 하에서 강력한 액세스 솔루션을 갖는다. The terrestrial and on-board radio communication apparatus 33 of the present invention has a powerful access solution under electromagnetically harsh environments such as outdoor railway systems using IEEE 802.11 Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) wireless components at 2.4 GHz.

또한 선택된 FHSS방식을 이용한 무선통신장치들은 이동 중인 차량 속도 100Km/hr 이상에서 Cell 간 무선 로밍이 가능하다. 2.4GHz 대역은 특히 철도, 지하철 및 경량전철의 무선 네트워크 통신 회선 구축에 적합하다. 또 이 대역에서는 우천으로 인한 영향이 거의 없다. FHSS 기술은 다른 무선 통신 기술에 비해 실내외 신호 간섭에 대한 안전성이 뛰어나다는 특징을 갖고 있다. In addition, wireless communication devices using the selected FHSS method can wirelessly roam between cells at the speed of a moving vehicle of 100 km / hr or more. The 2.4 GHz band is particularly suited to the construction of wireless network communication lines for railways, subways and light rail. In addition, there is little effect from rain in this band. FHSS technology is characterized by superior safety against indoor and outdoor signal interference compared to other wireless communication technologies.

본원발명에 적용되는 RF CBTC 시스템은 산업과학의료(ISM : Industrial, Scientific and Medical) 대역이라 불리우는 주파수대의 일부 대역인 2.400∼2.4835GHz 대역을 사용하고 있는데, 이 대역은 산업, 과학 및 의료 목적 이외에도 전자렌인지와 같은 가정용 기기 및 무선 LAN(주로IEEE 802.11b/g), Bluetooth(IEEE 802.15.1), Zigbee(IEEE 802.15.4) 등의 소출력 무선기기에 사용되고 있다. ISM 대 역을 사용하는 무선 통신 시스템은 타 무선시설에 전파간섭을 주지 않는 스펙트럼 확산(Spread Spectrum) 방식을 적용함에 따라 상호 간섭 영향이 없이 주파수를 공유할 수 있도록 한다. 2.4GHz ISM대역을 사용하는 주요 무선기기를 예로 들면 다음과 같다.The RF CBTC system applied to the present invention uses a band of 2.400 to 2.4835 GHz, which is part of a band called the Industrial, Scientific and Medical (ISM) band. It is used in home appliances such as Renji and low-power wireless devices such as wireless LAN (mainly IEEE 802.11b / g), Bluetooth (IEEE 802.15.1), and Zigbee (IEEE 802.15.4). Wireless communication systems using the ISM band allow for the sharing of frequencies without the influence of mutual interference by applying the spread spectrum method that does not interfere with other radio facilities. For example, the main wireless devices using the 2.4GHz ISM band are as follows.

-. 가정용 기기 : 전자레인지, Plasma 전구 등-. Household appliances: microwave ovens, Plasma bulbs, etc.

-. 도서통신용 (2308∼2387MHz, 2402∼2481MHz)-. Island communication (2308 ~ 2387MHz, 2402 ~ 2481MHz)

-. 특정 소출력 무선기기용-. For specific low-power radios

1) 무선통신 기기(무선 LAN, Bluetooth, Zigbee, RFID 등) 용 : 2400∼2480MHz1) For wireless communication devices (Wireless LAN, Bluetooth, Zigbee, RFID, etc.): 2400 ~ 2480MHz

2) 이동체 식별용 : 2427∼2470MHz2) Moving object identification: 2427 ~ 2470MHz

3) 영상 전송용 : 2410, 2430, 2450, 2470MHz3) Video transmission: 2410, 2430, 2450, 2470MHz

한편, 국제전기통신연합(ITU)의 전파규칙(RR: Radio Regulations)은 2.4GHz 대역 (2400∼2500 MHz)을 ISM(산업, 과학, 의료) 대역으로 지정하여 세계적으로 공용 사용함에 따라 국내외적으로 항만, 항행 등에 사용되지 않으므로 인근 공항 및 항만 시설에 대한 간섭 영향은 상호 존재하지 않는다. Meanwhile, the Radio Regulations (RR) of the International Telecommunication Union (ITU) designate the 2.4 GHz band (2400-2500 MHz) as the ISM (industrial, scientific, medical) band, Since they are not used for harbors, navigation, etc., interference effects on nearby airports and port facilities do not exist.

또한 RF CBTC에서 사용하는 주파수 대역은 정보통신부고시 제2001-117호의 무선설비규칙에 준하는 무선LAN용 특정 소출력 무선기기의 용도로 사용하면 별도의 무선국 허가없이 사용이 가능하기 때문에 별도의 무선국 허가나 전파사용료를 지불할 필요가 없다. In addition, the frequency band used by RF CBTC can be used without the permission of a separate radio station if it is used for a specific low-power radio device for a wireless LAN in accordance with the Radio Equipment Regulations of 2001-117 of the Ministry of Information and Communication. There is no need to pay the fee.

이러한 장점에도 불구하고 무선 네트워크는 2.4GHz의 개방형 통신시스템이므로, 데이터가 근본적으로 암호화되지 않고 무선으로 전송하여 보안 침해의 위협성을 지니고 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 보안장치를 고안하였다.Despite these advantages, since the wireless network is an open communication system of 2.4 GHz, the data is transmitted wirelessly without being encrypted, which poses a threat of a security breach. Therefore, the present invention has devised a security device to solve this problem.

열차제어시스템에서 역제어장치(31)의 일부인 데이터 통신장치내의 보안장치와 차상무선통신장치(33)내에 있는 보안장치(21)는 유/무선망에서 전송되는 데이터 트래픽들을 일일이 확인하여 IPSEC 포맷으로 캡슐화하여 정확한 인증을 거친 트래픽만을 통과할 수 있게 한다.In the train control system, the security device in the data communication device which is part of the reverse control device 31 and the security device 21 in the on-board wireless communication device 33 check the data traffic transmitted from the wired / wireless network in IPSEC format. Encapsulation ensures that only authorized traffic can pass.

(IPSEC이란 이름은 이 방식의 표준화를 추진해 온 IETF(Internet Engineering Task Force)의 해당 워킹 그룹의 이름(IPSEC WG)에서 따왔음) 으로 IPSEC 포맷의 데이터는 네트워크 계층의 IP 패킷보호를 위한 인터넷 표준방식이다.(The name IPSEC is derived from the name of the working group (IPSEC WG) of the Internet Engineering Task Force (IETF), which has pursued standardization of this method.) The data in IPSEC format is an Internet standard method for protecting IP packets at the network layer. to be.

즉 IP 패킷의 무결성(Integrity), 인증(Authentication), 기밀성(Confidentiality) 등의 보안 서비스를 지원하는 보안 프로토콜과 후술하는 암호 알고리즘을 표준화하여 패킷이 전달되는 도중 제3자가 그 내용을 들여다 볼 수 없도록 암호화할 수 있는 보안장치를 본원 발명의 역제어장치내에 있는 데이터 통신장치(미도시)와 차상 무선통신장치(33)에 적용하여, 무선 네트워크의 보안 침해 요소를 제거함으로써 RF CBTC 시스템 기반 열차제어시스템 적용에 있어 신뢰성 및 안 전성을 보장한다.In other words, the security protocols that support security services such as Integrity, Authentication, and Confidentiality of IP packets and the encryption algorithms described below are standardized so that third parties cannot see the contents while the packets are being delivered. RF CBTC system-based train control system by applying an encryption security device to the data communication device (not shown) and the on-board wireless communication device 33 in the reverse control device of the present invention, thereby removing the security breach of the wireless network. It ensures reliability and safety in the application.

본원발명의 지상무선통신 장치는 상기와 같은 주파수 도약 확산 대역 방식의 특징을 유효하게 이용한 장치이며, 따라서 IEEE 802.11 표준을 준수한다. 또한 고성능 무선 LAN 시스템으로 최대 3Mbps 데이터 속도로 운용되며 열차 속도에 따라 자동으로 2∼1Mbps로 속도가 저하된다. The terrestrial radio communication device of the present invention effectively utilizes the characteristics of the frequency hopping spread spectrum scheme as described above, and thus complies with the IEEE 802.11 standard. It is a high-performance wireless LAN system that operates at data rates up to 3Mbps and automatically reduces to 2-1Mbps depending on train speed.

본원발명에 의한 무선통신장치의 무선접속시스템은 광 백본망(39)에 접속되어 2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선 변환을 통해 종합사령실(30)과 열차와의 무선통신 경로를 설정하는 시스템으로서, 선로변에 설치되는 지상무선통신장치(32)와 열차내부에 설치되는 차상무선통신장치(33)로 구성되며, 이들의 세부 구성요소 및 기능은 앞에서 이미 설명한 바와 같다. A wireless access system of a wireless communication device according to the present invention is a system connected to an optical backbone network 39 to establish a wireless communication path between a general command room 30 and a train through a 2.4 GHz band IEEE802.11 wireless conversion. It is composed of a terrestrial wireless communication device 32 is installed on the side and the on-board wireless communication device 33 installed in the train, the detailed components and functions thereof are as described above.

먼저 지상무선통신장치(32)의 결합 및 작용관계를 설명한다.First, the coupling and action relationship of the ground radio communication device 32 will be described.

본원발명에 따른 지상무선통신장치(32)는 종합사령실(30)과 각 역에 위치한 역제어장치(31) 상호간 연결을 위한 광 백본망(39)을 기반으로 한 유선 접속시스템과, 역제어장치(31)와 차상장치(34)간 상호 연결을 위한 무선 접속시스템으로 대별된다. The ground radio communication device 32 according to the present invention is a wired connection system based on the optical backbone network 39 for interconnection between the general command room 30 and the station control device 31 located at each station, and a reverse control device. It is roughly divided into a wireless access system for interconnection between the 31 and the onboard devices 34.

따라서 종합사령실(30)에서 운행계획에 따른 자동열차제어 명령이 송신되면, 광 백본망을 통해 각 역의 역제어장치(31)로 전송된다.Therefore, when the automatic train control command according to the driving plan is transmitted from the general command room 30, it is transmitted to the reverse control apparatus 31 of each station through the optical backbone network.

동 정보는 지상무선통신장치(32)의 Daisy Chain Switch(광전변환기)(2)로 수신되며, 동 신호를 수신한 지상무선통신장치(32)의 Daisy Chain Switch(광전변환기)(2)는 Fiber를 통해 전송되어 온 Data를 Ethernet Data로 변환하여 Radio Link로 전송하거나 반대로 Radio Link에서 전송되어 온 Ethernet Data를 Single-mode Fiber를 통하여 전송하는 기능을 수행하며, 2개의 광 포트(입력/출력용)로 트렁킹 기능을 이용한 Daisy Chain Switch 역할을 수행한다. 또한 SNMP Manager에 의한 원격관리 기능을 수행하기도 한다. The information is received by a daisy chain switch (photoelectric converter) 2 of the terrestrial wireless communication device 32, and the daisy chain switch (photoelectric converter) 2 of the terrestrial wireless communication device 32 that receives the signal is made of fiber. It converts data transmitted through Ethernet to Ethernet Link and transmits Ethernet Data transmitted from Radio Link through Single-mode Fiber, and to two optical ports (input / output). Functions as Daisy Chain Switch using trunking function. It also performs remote management function by SNMP Manager.

또한 상기 광전변환기(2)에서 변환된 데이터는 RF모듈(1)로 수신되며, 상기 RF모듈(1)은 수신된 신호를 서지차단기(4)와 안테나(5)를 거쳐 차상무선통신장치(33)로 무선으로 전송한다. (한편 반대로 차상무선통신장치(33)로부터 수신된 신호는 반대로 안테나(5)와 서지차단기(4)를 거쳐 RF모듈(1)로 수신된다.) In addition, the data converted by the photoelectric converter (2) is received by the RF module (1), the RF module (1) via the surge breaker (4) and the antenna (5) on-board wireless communication device 33 Wirelessly). (On the other hand, the signal received from the on-board wireless communication device 33 is received by the RF module 1 via the antenna 5 and the surge breaker 4 on the contrary.)

이때 송수신할 데이터의 출력범위(거리)가 250m(신호를 송수신할 수 있는 최대거리)를 넘을 경우 RF모듈(1)과 서지차단기(4)의 중간에 전력증폭기(3)를 연결하여 데이터의 손실을 보상하도록 한다. At this time, if the output range (distance) of the data to be transmitted / received exceeds 250 m (the maximum distance that can transmit and receive a signal), loss of data is caused by connecting the power amplifier 3 between the RF module 1 and the surge breaker 4. To compensate.

한편 전원공급기(6)는 상용전원 110V AC 또는 220V AC의 전원을 공급받아 지상무선통신장치(32)의 내부 모듈의 작동에 필요한 전원(5V DC)으로 변환하여 공급한다. On the other hand, the power supply 6 receives the power of the commercial power supply 110V AC or 220V AC is converted into a power supply (5V DC) required for the operation of the internal module of the terrestrial wireless communication device 32 is supplied.

상기 지상무선통신장치(32)의 내부의 회로 보호를 위해 상용전원 측에는 회로차단기(10)와 서지보호장치(7)가 설치된다. The circuit breaker 10 and the surge protection device 7 are installed on the commercial power supply side to protect the circuit inside the terrestrial wireless communication device 32.

또한 지상무선통신장치(32)의 내부는 빗물이 스며들지 못하도록 방우처리가 되어 있어, 기구물이 밀폐된 상태이므로 특별한 방열수단이 필요하다. 특히 전원공급기가 전체 모듈에서 가장 열이 많이 발생하므로 이의 효과적인 방열을 위해 기구 뒷면 냉각판(미도시)에 전원공급기 모듈을 밀착하여 부착하고 온도 변화에 따른 장비 소손을 방지하기 위한 고온차단스위치(8) 및 히터(9)가 별도로 구비된다. In addition, the inside of the terrestrial wireless communication device 32 is rainproof so that rain water does not seep, because the apparatus is in a sealed state requires a special heat dissipation means. In particular, since the power supply generates the most heat in the entire module, the high-temperature cut-off switch for attaching the power supply module closely to the cooling plate (not shown) on the back of the apparatus for effective heat dissipation and to prevent equipment burnout due to temperature change (8) And the heater 9 are provided separately.

상기 서지차단기(4)는 안테나(5)로부터 인입될 수 있는 서지로부터 장치를 보호하기 위해 설치된 것이다.The surge interrupter 4 is provided to protect the device from surges that may be drawn from the antenna 5.

본원발명에서 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 무선접속 시스템을 구축하기 위해서는 지상무선통신장치(32)를 기준으로 양쪽으로 지향성을 갖는 평면타입의 지향성 Patch Array Antenna를 사용하는 것이 유리하다.In the present invention, in order to construct a wireless connection system between the terrestrial radio communication device 32 and the on-board radio communication device 33, a planar patch antenna having a planar type having directivity to both sides with respect to the terrestrial radio communication device 32 is used. It is advantageous to.

상기 지향성 Patch Array Antenna를 사용하는 경우에 송수신이 동시에 이루어지는 Antenna Port에 Divider를 사용하여 분기시키고, 분기된 각각의 Port에 Antenna를 접속하여 지상무선통신장치(32)를 기준으로 양쪽 선로방향으로 Beam이 형성될 수 있도록 한다. In the case of using the directional patch array antenna, the antenna port which transmits / receives at the same time is diverged, and the antenna is connected to each branched port so that the beam can be beamed in both line directions based on the terrestrial wireless communication device 32. To be formed.

도 4는 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 초기 통신접속 방법(단계)을 설명하기 위한 것이다. 이를 설명하면 다음과 같다. 4 illustrates an initial communication connection method (step) between the terrestrial wireless communication device 32 and the on-board wireless communication device 33. This is described as follows.

먼저 열차에 있는 차상무선통신장치(33)는 주기적으로 지상무선통신장치(32)에 접속요구 메세지를 전송한다. (A-1단계) First, the on-board radio communication device 33 in the train periodically transmits a connection request message to the terrestrial radio communication device 32. (Step A-1)

이 접속요구 데이터에 열차의 이동방향으로부터 가장 가까운 지상무선통신장치(32)가 응답을 하면, (B-1단계) When the ground radio communication device 32 closest to the moving direction of the train responds to the connection request data, (step B-1)

차상무선통신장치(33)는 다시 인증요구 메세지를 전송하고, (A-2단계) The on-board wireless communication device 33 transmits an authentication request message again, and performs step A-2.

지상무선통신장치(32)는 이러한 인증요구 메세지를 검토한 후, 인증된 차량일 경우 인증 확인을 해 주고 차상장치(34)를 등록한다. (B-2단계) After reviewing the authentication request message, the terrestrial wireless communication device 32 confirms the authentication in the case of an authenticated vehicle and registers the on-vehicle device 34. (Step B-2)

이때 인증 확인한 차상무선통신장치(33)는 지상무선통신장치(32)에 통신망 최종 접속 요구 메시지를 전송하게 되며, (A-3단계) At this time, the on-vehicle wireless communication device 33 confirming the authentication transmits a communication network final connection request message to the terrestrial wireless communication device 32, (A-3).

이에 대한 응답으로 지상무선통신장치(32)에서 최종 접속을 확인하고, 차상무선통신장치(33)를 등록한다. (B-3단계) In response, the terrestrial wireless communication device 32 confirms the final connection and registers the next-generation wireless communication device 33. (Step B-3)

지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 최종접속확인이 되면 역제어장치(31)에서 비로소 열차의 이동권한을 부여하고, (C-1단계)When the final connection between the terrestrial wireless communication device 32 and the on-board wireless communication device 33 is confirmed, the station control device 31 finally grants the authority to move the train, and (step C-1).

이동 권한 부여에 대한 정보가 지상무선통신장치(32)로부터 차상무선통신장치(33)로 전송되면, (B-4단계) When information on the granting authority is transmitted from the terrestrial wireless communication device 32 to the on-board wireless communication device 33, (step B-4).

상기 전송된 데이터를 수신한 차상무선통신장치(33)는 동 데이터를 차상장치(34)로 전송하고, (C-2단계) Upon receiving the transmitted data, the on-vehicle wireless communication device 33 transmits the data to the on-vehicle device 34 (step C-2).

이에 따라 차상장치(34)는 열차를 이동시킴과 동시에 열차위치메시지(운행방향, 차량길이, 편성, 상태정보 등)를 차상무선통신장치(33)로 전송하고, (C-3단계) Accordingly, the on-vehicle device 34 moves the train and at the same time transmits a train location message (operation direction, vehicle length, organization, status information, etc.) to the on-board wireless communication device 33, (step C-3).

이를 수신한 차상무선통신장치(33)는 동 정보를 지상무선통신장치(32)로 전송하게 된다. (A-4단계)The on-vehicle wireless communication device 33 receiving this transmits the information to the terrestrial wireless communication device 32. (Steps A-4)

도 5는 열차이동시 선로변의 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 상호 통신 접속 흐름(단계)을 나타낸 것이다. 이를 설명하면 다음과 같다. FIG. 5 illustrates a flow (step) of the mutual communication connection between the ground radio communication device 32 and the on-board radio communication device 33 on the track side when the train moves. This is described as follows.

열차의 진행방향이 임의의 지상무선통신장치1에서 임의의 지상무선통신장치2로 이동할 때 차상무선통신장치(33)는 인접 지상무선통신장치(32)의 접속상태를 파악하고 최상의 지상무선통신장치(32)를 선택한다. (D-1단계) When the traveling direction of the train moves from any terrestrial radio communication device 1 to any terrestrial radio communication device 2, the on-board radio communication device 33 grasps the connection state of the adjacent terrestrial radio communication device 32, and the best terrestrial radio communication device. Select (32). (Step D-1)

차상무선통신장치(33)는 다음 통신망으로 선택한 지상무선통신장치2에게 재접속요구를 한다. (D-2단계) The on-board wireless communication device 33 requests reconnection to the terrestrial wireless communication device 2 selected as the next communication network. (Step D-2)

이때 지상무선통신장치2는 접속을 여부를 확인하고 차상무선통신장치(33)를 등록한다. (D-3단계) At this time, the terrestrial wireless communication device 2 confirms the connection and registers the next-generation wireless communication device 33. (Step D-3)

한편 지상무선통신장치2는 지상무선통신장치1에게 차상무선통신장치(33)와의 재접속한 상황을 알려준다. (D-4단계) Meanwhile, the terrestrial radio communication device 2 informs the terrestrial radio communication device 1 of the reconnection with the on-board radio communication device 33. (Step D-4)

그러면 지상무선통신장치1은 지상무선통신장치2에게 저장된 패킷자료를 전송하고 차량통신장치와 등록상태를 해제한다. (D-5단계) The terrestrial radio communication device 1 then transmits the stored packet data to the terrestrial radio communication device 2 and releases the registration state from the vehicle communication device. (Step D-5)

도 3은 본원발명에 따른 차상무선통신장치(33)를 설명하기 위한 구성도이다.3 is a configuration diagram for explaining the on-board wireless communication device 33 according to the present invention.

본원발명의 무선접속시스템인 차상무선통신장치(33)는 지상무선통신장치(32)와 무선접속하고 차상장치(34)와 Ethernet 접속을 하여 종합사령실(30)과 차상장치(34) 상호 Data 전송이 가능하도록 한다. 차상무선통신장치(33)는 열차의 선두부 및 후두부에 각각 설치되는데 상호간 직렬 데이터 통신으로 연결된다. 이는 열차의 양방향 운전과 데이터 커버리지를 위한 것이다. The on-board wireless communication device 33, which is a wireless access system of the present invention, transmits data to the general command room 30 and the on-board device 34 by wirelessly connecting the terrestrial wireless communication device 32 and making an Ethernet connection with the on-vehicle device 34. Make this possible. The on-board wireless communication device 33 is installed at the head and the back of the train, respectively, and is connected to each other through serial data communication. This is for bidirectional driving and data coverage of the train.

본원발명의 차상무선통신장치(33)의 구성은 기본적으로 지상무선통신장치(32)와 상응하는 구조를 가지고 있다. 즉 차상무선통신장치(33)로부터는 현재 운행되는 열차의 운행에 관한 정보가 RF모듈(20)에서 어레스터(24)와 안테나(25)를 거쳐 지상무선통신장치(32)로 전송되고, 지상무선통신장치(32)로부터 전송되어 온 열차를 제어하는데 필요한 정보는 안테나(25)와 어레스터(24)를 거쳐 RF모듈(20)로 수신되어 차상장치(34)로 보내져서 열차를 제어하는데 활용되게 된다. 또한 어레스터(24)와 RF모듈(20)의 사이에는 필요할 경우 신호의 감쇄를 보상하기 위한 전력증폭기(22)가 개재되게 된다. 다만 차상무선통신장치(33)에는 별도의 방우장치가 필요치 않은 관계로 이를 위해 지상무선통신장치(32)에서 반드시 구비되어야 하는 서지보호장치(7), 고온차단스위치(8), 히터(9), 회로차단기(10)가 반드시 구비될 필요는 없다. 다만 차상무선통신장치(33)에는 지상무선통신장치(32)에는 없는 보안장치(21)가 추가로 포함되게 된다. 상기 보안장치(21)는 IPSEC 표준방식을 채택하여 개방형 통신 시스템의 약점인 보안 침해의 위험성을 차단하기 위한 기능을 수행하기 위한 것이다. 또한 차상무선통신장치(33)내의 전원공급장치(23)는 차량 내부에서 공급되는 100V DC의 전원을 장치의 내부 모듈에서 사용 가능한 5V DC로 변환하는 기능을 수행한다. The configuration of the on-board wireless communication device 33 of the present invention basically has a structure corresponding to the terrestrial wireless communication device 32. That is, from the on-vehicle wireless communication device 33, the information on the operation of the currently operating train is transmitted from the RF module 20 to the terrestrial wireless communication device 32 via the arrester 24 and the antenna 25, and the ground The information necessary to control the train transmitted from the wireless communication device 32 is received by the RF module 20 via the antenna 25 and the arrester 24 and sent to the onboard device 34 to control the train. Will be. In addition, a power amplifier 22 is interposed between the arrester 24 and the RF module 20 to compensate for the attenuation of the signal if necessary. However, since the on-vehicle wireless communication device 33 does not need a separate rainproof device, a surge protection device 7, a high temperature cut-off switch 8, and a heater 9 that must be provided in the ground wireless communication device 32 for this purpose. The circuit breaker 10 does not necessarily have to be provided. However, the on-vehicle wireless communication device 33 will further include a security device 21 that is not present in the terrestrial wireless communication device (32). The security device 21 is to perform a function to block the risk of security breaches, which is a weak point of the open communication system by adopting the IPSEC standard method. In addition, the power supply device 23 in the on-board wireless communication device 33 performs a function of converting the power of 100V DC supplied from inside the vehicle to 5V DC that can be used in the internal module of the device.

차량에 설치되는 차상무선통신장치(33)의 안테나(25)는 이동환경에서 서비스 커버리지 확보를 위해 차량 앞과 뒤로 지향성을 갖는 Bi-Directional Antenna(Gain : 약 6dBi)를 사용한다. Bi-Directional Antenna는 지향성 평면 안테나에 비해 이득이 떨어지지만 차량 지붕에 설치해야 하는 조건에서는 가장 적합하다. 차량안테나(25)는 차량 전후에 존재할 수 있는 지상무선통신장치(32)와 가시거리 확보를 위해 차량외부(지붕)에 설치하고, 차량 세척 등의 외부 마찰에 의한 손상을 최소화할 수 있도록 별도의 기구물(미도시)을 구성할 필요가 있다.The antenna 25 of the on-board wireless communication device 33 installed in a vehicle uses a Bi-Directional Antenna (Gain: about 6 dBi) having directivity in front of and behind the vehicle to secure service coverage in a mobile environment. Bi-Directional Antennas have less gain than directional planar antennas, but they are most suitable for the conditions that need to be installed on a vehicle roof. The vehicle antenna 25 is installed on the outside of the vehicle (roof) to secure the visible distance with the ground radio communication device 32 that may exist before and after the vehicle, and separate to minimize damage due to external friction such as washing the vehicle. It is necessary to construct a mechanism (not shown).

본원발명에 따른 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spectrum Spread : FHSS)방식을 이용한 열차 자동 제어 시스템용 무선통신 장치는 RF CBTC 기반의 열차 자동 제어 시스템에 적용하여 열차를 안전하고 효율적으로 제어할 수 있게 된다. The wireless communication device for the automatic train control system using the frequency hopping spectrum spread (FHSS) method according to the present invention can be applied to the automatic train control system based on the RF CBTC to safely and efficiently control the train. .

이에 따라 보다 유연한 열차운영으로 선로이용률이 증대되어 수송능력을 증대할 수 있고 열차제어를 위한 선로변 설비의 단순화로 인한 유지보수 비용절감을 가능케 하는 효과가 있다.Accordingly, the rail utilization rate can be increased by more flexible train operation, which can increase the transportation capacity, and the maintenance cost can be reduced by simplifying the trackside equipment for the train control.

Claims (8)

  1. 이동폐색방식에 의한 열차제어시스템을 운용함에 있어서,In operating the train control system by the mobile occlusion method,
    열차를 제어하기 위한 열차의 운행 및 제어정보를 정보의 수수는,The transfer of information to the operation and control information of the train to control the train,
    선로변의 필요한 개소마다 설치되어 종합사령실(30)과 역제어장치(31)에서 제공하는 열차의 운행에 필요한 제어정보를 무선으로 차상장치로 전송하거나 차상장치로부터 전송되어 오는 열차의 운행에 관한 정보를 수신하는 지상무선통신장치(32)와;It is installed at each necessary place along the track and transmits the control information necessary for the operation of the trains provided by the general command room 30 and the station control device 31 to the onboard device wirelessly, or the information on the operation of the trains transmitted from the onboard device. A terrestrial wireless communication device 32 for receiving;
    차량에 설치되어 지상으로부터 전송되어 오는 열차의 운행에 필요한 제어정보를 무선으로 수신하여 차상장치로 전달하여 열차의 운행을 제어할 수 있도록 하도록 하거나, 차상장치로부터 열차의 운행에 관한 정보를 수신하여 동 정보를 지상장치로 무선으로 전송함으로서 동 정보가 종합사령실(30)이나 역제어장치(31)로 전달될 수 있도록 하는 차상무선통신장치(33)로;Receive the control information necessary for the operation of the train installed in the vehicle and transmit it from the ground to the onboard device to control the operation of the train, or to receive the information on the operation of the train from the onboard device The on-board wireless communication device 33 for transmitting the information wirelessly to the ground apparatus so that the information can be transmitted to the general command room 30 or the reverse control apparatus 31;
    구성됨을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치.Wireless communication device for automatic train control system using a frequency hopping spread-band method characterized in that the configuration.
  2. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 지상무선통신장치(32)는,The terrestrial wireless communication device 32,
    Daisy Chain Switch(Media Converter)와 Ethernet으로 접속하여 열차의 차상 무선통신장치(33)와 2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선접속이 가능하도록 하도록 하는 RF모듈(1)과;An RF module (1) for connecting a daisy chain switch (Media Converter) and an Ethernet so as to enable a 2.4 GHz band IEEE802.11 wireless connection with the on-vehicle wireless communication device 33 of a train;
    상기 RF 모듈에서 전송된Ethernet Data를 Single-mode Fiber를 통하여 전송하거나 역제어장치(31)로부터 Fiber를 통해 전송된 Data를 Ethernet Data로 변환하여 RF 모듈로 전송하는 기능을 수행하며, 2개의 광 포트(입력/출력용)로 트렁킹 기능을 이용한 Daisy Chain Switch 역할을 수행하고 SNMP(Simple Network Management Protocol : 간단한 네트워크 관리 프로토콜) 관리자에 의한 원격관리가 가능하도록 하는 광전변환기(2)와;Ethernet data transmitted from the RF module is transmitted through a single-mode fiber or data transmitted through the fiber from the inverse control device 31 is converted into Ethernet data and transmitted to the RF module, and two optical ports A photoelectric converter (2) which serves as a daisy chain switch using a trunking function (for input / output) and enables remote management by a Simple Network Management Protocol (SNMP) manager;
    지상무선통신장치(32)에 필요한 5VDC 출력 전압을 제공하며 광전변환기(2)에 12VDC 출력을 제공하기 위해 85∼264VAC 급 범용 입력을 가지고 있는 전원공급기(6)와;A power supply 6 providing a 5 VDC output voltage required for the terrestrial radio communication device 32 and having a universal input of 85 to 264 VAC class to provide a 12 VDC output to the photoelectric converter 2;
    85℃이상의 고온 조건 발생 시 외함 내의 메인 AC 공급을 차단시켜주는 고온차단스위치(8)와;A high temperature cut-off switch 8 to cut off the main AC supply in the enclosure when a high temperature condition of 85 ° C. or higher occurs;
    외함 내 컴포넌트의 온도를 높여 외부 온도가 3.9℃ 미만일 경우에도 정상 동작이 가능하게 하는 히터(9)와;A heater 9 which increases the temperature of the components in the enclosure to enable normal operation even when the external temperature is less than 3.9 ° C .;
    미약한 수신 신호를 증폭하여 무선 신호를 송신하는 전력증폭기(3)와; 지상무선통장치 외함 내에 있는 내부 컴포넌트를 보호하면서 대량 전류 서지와 전압 스파이크를 처리하는 서지보호장치(7)와;A power amplifier 3 for amplifying the weak received signal and transmitting a wireless signal; A surge protection device (7) for handling large current surges and voltage spikes while protecting internal components within the terrestrial wireless communication system enclosure;
    배선 및 지상무선통신장치 외함 내 컴포넌트들을 단락이나 기타 전류 급증으로부터 기기를 보호하는 기능을 하는 회로차단기(10)와;A circuit breaker (10) which functions to protect the equipment from short-circuits or other surges in the components of the wiring and terrestrial wireless communication device enclosures;
    선로변 상의 기주나 정류장 내 구조물 위에 설치하는 무선안테나(5)와;A wireless antenna (5) installed on a host or a structure in a stop on the track side;
    지상무선통신장치 외함에서 안테나로 연결되는 메인 케이블과 나란히 설치하는 서지차단기(4)로; A surge breaker (4) installed in parallel with the main cable connected to the antenna in the terrestrial wireless communication device enclosure;
    구성됨을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치.Wireless communication device for automatic train control system using a frequency hopping spread-band method characterized in that the configuration.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 차상무선통신장치(33)는,The in-vehicle wireless communication device 33,
    상기 지상무선통신장치(32)와 무선접속을 하기 위한 안테나(25)와;An antenna (25) for wireless connection with the terrestrial wireless communication device (32);
    안테나를 통해 유입되는 서지로부터 장치를 보호하기 위한 어레스터(24)와;An arrester 24 for protecting the device from surges entering through the antenna;
    수신된 신호를 증폭하는 전력증폭기(22)와;A power amplifier 22 for amplifying the received signal;
    2.4GHz 대역 IEEE802.11 무선접속이 가능하도록 하도록 하는 RF모듈(20)과;An RF module 20 for enabling a 2.4 GHz band IEEE802.11 wireless connection;
    차량장치로부터 공급되는 전원을 차상무선통신장치(33)로 안정화된 전원을 공급하기 위한 전원공급기(23)와;A power supply 23 for supplying stabilized power to the on-board wireless communication device 33 from the power supplied from the vehicle device;
    지상무선통신장치(32)로부터 차상무선통신장치(33)의 RF모듈(20)로 수신되는 데이터 또는 차상장치(34)로부터 역제어장치(31)나 종합사령실(30)로 송신되는 열차의 상태, 위치, 방향, 속도 정보 등을 암호화 하여 안전하게 데이터를 전송하기 위해 IPSEC 표준방식을 적용한 보안장치(21)로; Data received from the terrestrial radio communication device 32 to the RF module 20 of the onboard radio communication device 33 or the state of the train transmitted from the onboard device 34 to the reverse control device 31 or the general command room 30. To the security device 21 applying the IPSEC standard method to securely transmit data by encrypting the location, direction, speed information, etc .;
    구성됨을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어 시스템용 무선통신장치.Wireless communication device for automatic train control system using a frequency hopping spread-band method characterized in that the configuration.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, The method according to claim 1 or 3,
    상기 무선통신장치가 RF CBTC 시스템에 적용하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치Wireless communication device for automatic train control system using a frequency hopping spread spectrum method, characterized in that the wireless communication device is applied to the RF CBTC system
  5. 제1항에 또는 청구항 4있어서, The method according to claim 1 or claim 4,
    상기 RF CBTC 시스템에 적용하는 무선통신장치는 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spectrum Spread : FHSS) 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치The radio communication apparatus applied to the RF CBTC system is a radio hopping spectrum system using a frequency hopping spread spectrum method, characterized in that it adopts a frequency hopping spectrum spread (FHSS) method.
  6. FHSS방식을 이용한 무선통신장치에 의한 이동폐색방식에 의한 열차자동제어방식을 운용함에 있어서,In operating the train automatic control method by the mobile occlusion method by the wireless communication device using the FHSS method,
    FHSS방식을 이용한 무선통신장치간 초기 통신 접속 방법은,The initial communication connection method between wireless communication devices using the FHSS method,
    종합사령실(30)에서 운행계획에 따른 자동운행제어명령을 백본망(39)을 통해 역제어장치에 전송하는 단계와; Transmitting, in the general command room (30), an automatic operation control command according to the operation plan to the reverse control apparatus through the backbone network (39);
    다음 지상/차상무선통신장치(32/33)에는 양방향 무선데이터통신이 이루어지 며 이를 통해 열차간의 안전거리 확보를 위한 데이터 송수신하는 단계와; Next, the two-way wireless data communication is performed on the ground / car radio communication device 32/33, and the data transmission / reception is performed to secure a safety distance between trains.
    한편 차량의 진입을 확인한 역제어장치(31)에서 이동권한을 지상/차상무선통신장치(32/33)를 통해 차상장치(34)로 전송하는 단계와; On the other hand, the reverse control device 31 confirming the entry of the vehicle transfers the authority to the vehicle 34 through the ground / vehicle wireless communication device (32/33);
    차상장치(34)는 이동권한 정보를 바탕으로 열차속도프로파일을 산출하는 단계와; The on-vehicle device 34 calculates a train speed profile based on the movement authority information;
    이와 동시에 위치정보센서(35)가 위치정보기(37)의 정보를 기초로 현재의 위치를 검지(IDn)하여 이를 전송하는 단계와; At the same time, the position information sensor 35 detects (IDn) the current position based on the information of the position information device 37 and transmits it;
    이를 수신한 차상장치(34)는 차상장치 내에 있는 차상데이터베이스로 ID(n)의 거리값을 조회하는 단계와; Receiving the on-vehicle device 34, querying the distance value of ID (n) to the on-vehicle database in the on-vehicle device;
    차상의 회전속도계(41)의 제동산정 거리값을 산출하는 단계와; Calculating a braking calculation distance value of the on-vehicle tachometer 41;
    상기 두 값을 비교하는 단계와; Comparing the two values;
    그 결과를 판단하는 단계와; Determining the result;
    제동거리가 허용오차를 벗어나면(NO), 이동권한에 따른 비상 제동거리 이내에서 비상제동을 체결하는 단계와;If the braking distance is out of tolerance (NO), engaging an emergency braking within an emergency braking distance according to the movement right;
    제동거리가 허용오차 내에 있으면(Yes) 위치정보기 ID값으로 회전속도계값을 보정하는 단계와;If the braking distance is within tolerance (Yes), correcting the tachometer value with the position information ID value;
    이어서 차상/지상무선통신장치(33/32)를 통해 역제어장치(31)로 열차의 위치, 속도, 이동방향을 무선으로 전송하는 단계와; Then wirelessly transmitting the position, speed, and direction of movement of the train to the reverse control device 31 via the onboard / ground wireless communication device 33/32;
    역제어장치(31)에서는 백본망(39)을 통해 열차의 운행정보를 종합사령실(30)로 전송하는 단계와; The station control apparatus 31 transmits the operation information of the train to the general command room 30 through the backbone network 39;
    종합사령실(30)에서는 동 정보를 상황표시반에 표시하는 단계로; In the general command room 30, displaying the information on the situation display panel;
    이루어짐을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치의 운용방법.Operation method of a wireless communication device for automatic control system for trains using a frequency hopping spread spectrum method.
  7. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6,
    지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 초기 통신접속 방법은,The initial communication connection method between the terrestrial wireless communication device 32 and the on-board wireless communication device 33,
    열차에 있는 차상무선통신장치(33)는 주기적으로 지상무선통신장치(32)에 접속요구 메세지를 전송하는 단계와;The on-board wireless communication device 33 in the train periodically transmits a connection request message to the terrestrial wireless communication device 32;
    이 접속요구 데이터에 열차의 이동방향으로부터 가장 가까운 지상무선통신장치(32)가 응답하는 단계와;Responding to the connection request data by the ground radio communication device 32 closest to the moving direction of the train;
    차상무선통신장치(33)는 다시 인증요구 메세지를 전송하는 단계와;The on-board wireless communication device 33 again transmitting an authentication request message;
    지상무선통신장치(32)는 이러한 인증요구 메세지를 검토한 후, 인증된 차량일 경우 인증 확인을 해 주고 차상장치(34)를 등록하는 단계와;The terrestrial wireless communication device 32, after reviewing the authentication request message, confirming the authentication in the case of an authenticated vehicle and registering the on-vehicle device 34;
    이때 인증 확인한 차상무선통신장치(33)는 지상무선통신장치(32)에 통신망 최종 접속 요구 메시지를 전송하는 단계와;At this time, the on-vehicle wireless communication device 33 confirmed the authentication step of transmitting a communication network final connection request message to the terrestrial wireless communication device 32;
    이에 대한 응답으로 지상무선통신장치(32)에서 최종 접속을 확인하고, 차상무선통신장치(33)를 등록하는 단계와;Confirming the final connection in the terrestrial wireless communication device 32 and registering the on-vehicle wireless communication device 33 in response thereto;
    지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 최종접속확인이 되면 역제어장치(31)에서 비로소 열차의 이동권한을 부여하는 단계와;When the final connection between the terrestrial wireless communication device 32 and the on-board wireless communication device 33 is confirmed, granting the right to move the train in the reverse control device 31;
    이동 권한 부여에 대한 정보가 지상무선통신장치(32)로부터 차상무선통신장치(33)로 전송하는 단계와;Transmitting the information on the granting authority from the terrestrial wireless communication device 32 to the on-board wireless communication device 33;
    상기 전송된 데이터를 수신한 차상무선통신장치(33)는 동 데이터를 차상장치(34)로 전송하는 단계와;The on-board wireless communication device (33) receiving the transmitted data transmits the data to the on-board device (34);
    차상장치(34)는 열차를 이동시킴과 동시에 열차위치메시지(운행방향, 차량길이, 편성, 상태정보 등)를 차상무선통신장치(33)로 전송하는 단계와;The on-vehicle device 34 moves the train and at the same time transmits a train location message (operation direction, vehicle length, organization, status information, etc.) to the on-vehicle wireless communication device 33;
    이를 수신한 차상무선통신장치(33)는 동 정보를 지상무선통신장치(32)로 전송하는 단계로;The on-vehicle wireless communication device 33 receiving this step transmits the information to the terrestrial wireless communication device 32;
    이루어짐을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치의 운용방법.Operation method of a wireless communication device for automatic control system for trains using a frequency hopping spread spectrum method.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서,The method according to claim 6 or 7,
    열차이동시 선로변의 지상무선통신장치(32)와 차상무선통신장치(33)간 상호 통신 접속 단계는,The intercommunication connection step between the ground radio communication device 32 and the on-board radio communication device 33 on the side of the track when the train moves,
    열차의 진행방향이 임의의 지상무선통신장치1에서 임의의 지상무선통신장치2로 이동할 때 차상무선통신장치(33)는 인접 지상무선통신장치(32)의 접속상태를 파악하고 최상의 지상무선통신장치(32)를 선택하는 단계와;When the traveling direction of the train moves from any terrestrial radio communication device 1 to any terrestrial radio communication device 2, the on-board radio communication device 33 grasps the connection state of the adjacent terrestrial radio communication device 32, and the best terrestrial radio communication device. Selecting (32);
    차상무선통신장치(33)는 다음 통신망으로 선택한 지상무선통신장치2에게 재접속요구하는 단계와;The on-board wireless communication device 33 requesting reconnection to the terrestrial wireless communication device 2 selected as the next communication network;
    이때 지상무선통신장치2는 접속을 여부를 확인하고 차상무선통신장치(33)를 등록하는 단계와;At this time, the terrestrial wireless communication device 2 confirms the connection and registers the next-generation wireless communication device 33;
    한편 지상무선통신장치2는 지상무선통신장치1에게 차상무선통신장치(33)와의 재접속한 상황을 알려주는 단계와;On the other hand, terrestrial wireless communication device 2 and the step of notifying the ground wireless communication device 1 and the re-connection with the next-generation wireless communication device 33;
    그러면 지상무선통신장치1은 지상무선통신장치2에게 저장된 패킷자료를 전송하고 차량통신장치와 등록상태를 해제하는 단계로;The terrestrial radio communication device 1 then transmits the stored packet data to the terrestrial radio communication device 2 and releases the registration state from the vehicle communication device;
    이루어짐을 특징으로 하는 주파수 도약 확산 대역 방식을 이용한 열차자동제어시스템용 무선통신장치의 운용방법.Operation method of a wireless communication device for automatic control system for trains using a frequency hopping spread spectrum method.
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