KR20070063646A - 열차탈선방지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열차탈선방지장치에 관한 것으로, 특정구간으로 접근하는 열차를 감지하고, 특정구간에서의 제한속도에 대한 정보를 출력하는 접근감지 지상자; 특정구간을 통과한 열차를 감지하는 통과감지 지상자; 선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하며, 상기 접근감지 지상자로부터 열차가 특정구간에 접근함을 인식하면 그 특정구간에서의 속도를 제한하는 신호를 현시하고, 상기 통과감지 지상자로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 정상운행신호를 현시하는 지상장치; 및 상기 접근감지 지상자로부터 열차가 특정구간에 접근함을 인식하고 제한속도에 대한 정보를 전달받으면 그 제한속도 이하로 감속운행명령을 출력하고, 상기 통과감지 지상자로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 상기 지상장치로부터 전달받은 정상운행명령을 출력하는 차상장치를 포함한다.
본 발명에 따르면, 선로의 특정구간에서 그 특정구간의 제한속도를 열차의 속도제어신호로 우선 적용함으로써 열차의 속도를 조절하여 열차의 탈선을 방지할 수 있게 된다.
열차, 탈선, 특정구간, 지상자, GPS, 속도

Description

열차탈선방지장치{ A device for preventing a train from derailing }
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열차탈선방지장치를 나타낸 개략적 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 차상장치를 나타낸 구성도,
도 3은 도 1에 도시된 열차탈선방지장치의 작동상태를 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 열차탈선방지장치를 나타낸 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 접근감지 지상자 20 : 통과감지 지상자
30 : 지상장치 31 : 지상자
32 : 신호기 33 : 신호등
40 : 차상장치 50 : GPS수신기
본 발명은 열차탈선방지장치에 관한 것으로, 특히 곡선구간이나 내리막구간 등에서의 속도조절을 통해 열차의 탈선을 방지하는 열차탈선방지장치에 관한 것이 다.
일반적으로, 열차는 고속화를 이루기 위해 차체의 성능을 향상시키는 기술이 크게 향상되었으나, 선로의 환경, 배차간격 등에 따라 차체의 성능이 제한되어 운행된다. 오늘날 한정된 선로상에서 고속화와 함께 안전성을 동시에 높이기 위해 운행을 통제하는 다양한 장치와 방법들이 개발되고 있다.
예를 들어, 자동열차제어장치(Automatic Train Control : ATC)는 열차 이동의 제어 및 열차의 안전성과 열차 운영 명령을 자동으로 실행하는 장치로, 자동열차보호장치(Automatic Train Protection : ATP), 열차자동제어장치(Automatic Train Protection : ATO), 열차자동정지장치(Automatic Train Stop : ATS) 등의 하부 시스템을 구비하고 있다.
이러한 하부 시스템들은 열차에 주어진 최대 허용 속도를 초과하지 않도록 실제 속도와 제한된 최고 속도를 비교하여 열차의 속도를 제한하거나, 동일 선로 상에서 열차 추돌을 피하기 위해 선행 열차와 후행 열차 사이에 충분한 이격 거리를 유지하는 기능으로 속도를 제한하고 있다.
한편, 기관사에게 현시되는 지상 신호기는 현시하는 방법에 따라 색등 신호기, 등렬 신호기, 완목 신호기, 임시 신호기 등으로 크게 구분할 수 있다.
색등식 신호기는 열차의 속도를 더욱 세분하여 운행함으로써 선로를 최대로 이용하고자 신호를 구분하여 현시하는 방식이 주로 사용되고 있는데, 정지, 주의, 진행의 3현시 방식과, 정지, 경계, 주의, 감속, 진행의 5현시 방식이 있다. 이와 같은 신호기를 이용하여 소정구간 내의 다른 열차의 존재 유무나 선행열차와의 거 리에 따른 제어신호를 현시하고 있다.
열차의 속도는 설정된 진로 내에서 다른 열차의 존재 유무나 선행열차와의 거리에 따라 지상장치로부터 차상장치로 전달되는 신호에 의해 제어된다.
기관사의 수동제어의 경우에도, 선행열차와의 거리에 따라 현시되는 신호가 달라지므로 구간의 지형적 특성에 따른 요소가 고려되지 않아 신호만을 보고 무작정 속도를 높일 수는 없었다.
예를 들면, 5현시의 신호방식에서 진행신호가 현시된 구간이라도 지형에 따라 속도를 감속해야 하는 경우가 있다.
특히, 더욱 고속화 되어가는 경향에 따라 곡선구간에서는 관성에 의해 탈선의 위험이 높아지고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 열차탈선방지장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 선로의 곡선구간이나 내리막구간과 같은 탈선위험구간에서 열차의 속도를 조절하여 열차의 탈선을 방지할 수 있는 열차탈선방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 열차탈선방지장치는, 선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하는 지상장치; 특정구간을 통과하는 열차를 감지하는 적어도 1개 이상의 감지 지상자; 상기 감지 지상자로부터 열차가 특정구간을 통과하고 있음을 인식하 면 감속운행명령을 출력하는 차상장치; 및 선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하며, 상기 감지 지상자로부터 열차가 특정구간을 통과하고 있음을 인식하면 그 특정구간에서의 속도를 제한하는 신호를 현시하는 지상장치;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 감지 지상자는, 특정구간으로 접근하는 열차를 감지하는 접근감지 지상자; 및 특정구간을 통과한 열차를 감지하는 통과감지 지상자;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 차상장치는, 상기 통과감지 지상자로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 상기 지상장치로부터 전달받은 운행신호를 출력한다.
바람직하게는, 상기 감지 지상자는 특정구간에서의 제한속도에 대한 정보를 출력하고, 상기 차상장치는 상기 특정구간에서의 제한속도로 감속운행명령을 출력한다.
바람직하게는, 상기 차상장치는, 상기 지상장치에 의해 선행열차와의 거리에 따라 설정되는 상기 구간별 운행속도와 특정구간의 제한속도를 비교하여 낮은 쪽으로 열차의 속도를 제한하는 운행명령을 출력한다.
바람직하게는, 상기 차상장치는, 특정구간에서의 제한속도에 대한 정보를 저장하고, 그 저장된 제한속도와 상기 지상장치에 의해 선행열차와의 거리에 따라 설정되는 상기 구간별 운행속도를 비교하여 낮은 쪽으로 열차의 속도를 제한하는 운행명령을 출력한다.
바람직하게는, 상기 감지 지상자로부터 출력되는 특정구간은 곡선구간이고, 그 제한속도는 곡선구간의 곡률에 따라 서로 다른 값으로 설정된다.
또한, 본 발명은 열차의 위치를 파악하여 열차가 특정구간으로 접근하고 통과하는 것을 감지하는 GPS수신기; 선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하며, 상기 GPS수신기로부터 열차가 특정구간에 접근함을 인식하면 그 특정구간에서의 속도를 제한하는 신호를 현시하고, 상기 GPS수신기로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 정상운행신호를 현시하는 지상장치; 및 상기 GPS수신기로부터 열차가 특정구간에 접근함을 인식하고 감속운행명령을 출력하고, 상기 GPS수신기로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 정상운행명령을 출력하는 차상장치;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 특정구간은 곡선구간이나 내리막길과 같이 탈선의 위험이 높은 구간을 가리킨다. 이하 곡선구간을 예로 들어 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열차탈선방지장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열차탈선방지장치는, 곡선구간(C)으로 접근하는 열차를 감지하고 곡선구간(C)에서의 제한속도에 대한 정보를 출력하는 접근감지 지상자(10), 곡선구간(C)을 통과한 열차를 감지하는 통과감지 지상자(20), 상기 접근감지 지상자(10)로부터 열차가 곡선구간(C)에 접근함을 인식하여 그 곡선구간(C)에서의 속도를 제한하는 신호를 현시하는 지상장치(30), 및 상기 접근감지 지상자(10)로부터 열차가 곡선구간(C)에 접근함을 인식하고 제한속도에 대한 정보를 전달받아 그 제한속도 이하로 감속운행명령을 출력하는 차상장 치(40)를 포함한다.
상기 접근감지 지상자(10)는 곡선구간(C)이 시작되는 지점으로부터 소정의 거리를 두고 앞쪽으로 설치되어 열차가 곡선구간(C)으로 진입하기 전에 속도를 줄일 수 있도록 유도한다.
상기 접근감지 지상자(10)는 곡선구간(C)의 곡률과 같은 특성으로부터 연산된 최대허용속도에 대한 정보를 출력한다.
상기 통과감지 지상자(20)는 곡선구간(C)의 종점에 설치되어 열차가 곡선구간(C)을 통과하자마자 곧바로 정상속도로 운전할 수 있도록 한다.
본 실시예에서 상기 접근감지 지상자(10)와 통과감지 지상자(20)는 지상장치(30)의 각 폐색구간별 지상자(31)와 별도로 구비된다. 그러나, 상기 지상장치(30)의 지상자(31)가 상기 접근감지 지상자(10)와 통과감지 지상자(20)의 역할을 수행하는 것도 가능하다.
상기 지상장치(30)는 선행 열차의 위치, 운행 진로 등 선로의 제반 조건에 따른 정보를 지상자(31)를 통해 차상장치(40)로 전송하고, 차상장치(40)에서는 지상장치(30)에서 전송된 정보를 표시제어장치를 통해 표시한다.
상기 지상장치(30)는 각 폐색구간별로 구비된 지상자(31)를 통해 선행열차의 선로 점유 상태를 측정한 후, 각 지상자(31)와 연동하는 신호기(32)와 신호등(33)을 구비하여 후행열차의 구간별 운행신호를 현시한다.
상기 지상장치(30)는 5현시, 4현시, 3현시에 따라 구간별 신호를 다르게 현시하게 된다. 예를 들어, 5현시의 경우 정지, 경계, 주의, 감속, 진행을 나타내는 신호를 현시하게 되는데, 후행열차가 곡선구간(C)을 지날 때 그 곡선구간(C)의 신호가 5개의 신호 중 어느 하나를 나타내게 된다.
상기 지상장치(30)는 상기 접근감지 지상자(10)로부터 열차가 곡선구간(C)에 접근함을 인식하면 그 곡선구간(C)에 현시되고 신호를 감속신호로 현시한다.
즉, 열차가 곡선구간(C)에 접근할 때 그 구간의 신호가 진행인 경우에는 감속신호로 변경하여 현시하고, 감속신호일 경우에는 그대로 현시한다.
여기서, 감속신호보다 속도를 더 줄여야 하는 주의신호나 경계신호, 정지신호와 같은 경우에는 그 정지신호를 그대로 현시한다.
상기 지상장치(30)는 상기 통과감지 지상자(20)로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 선행열차와의 거리에 따른 정상운행신호를 곡선구간(C)에 현시한다.
상기 차상장치(40)는 상기 지상장치(30)로부터 구간별 운행정보를 전달받아 정상운행명령을 출력하다가, 상기 접근감지 지상자(10)로부터 열차가 곡선구간(C)에 접근함을 인식하고 곡선구간(C)에서의 제한속도에 대한 정보를 수신하면 그 제한속도 이하로 감속운행명령을 출력한다.
상기 차상장치(40)는 상기 지상장치(30)에 의해 선행열차와의 거리에 따라 설정되는 상기 구간별 운행속도와 곡선구간(C)의 제한속도를 비교하여 낮은 쪽으로 열차의 속도를 제한하는 운행명령을 출력한다.
여기서, 곡선구간(C)의 제한속도는 상기 접근감지 지상자(10)로부터 차상장치(40)로 전달될 수도 있고 차상장치(40)에 곡선구간(C)에서의 제한속도에 대한 정 보를 기 저장하는 것도 가능하다. 후자의 경우에는 차상장치(40)에 기 저장된 제한속도와 상기 지상장치에 의해 선행열차와의 거리에 따라 설정되는 상기 구간별 운행속도를 비교하여 낮은 쪽으로 열차의 속도를 제한하는 운행명령을 출력한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 차상장치(40)는 열차가 곡선구간(C)에 진입하면 수신한 곡선구간(C)의 제한속도와 현재의 열차속도를 비교한다. 비교결과 현재속도가 제한속도보다 클 경우 감속운행명령을 출력한다. 열차의 속도는 속도검출기로부터 측정하며 열차의 속도가 곡선구간(C)의 제한속도로 낮아지면 곡선구간(C)을 통과할 때까지 제한속도를 유지한다. 감속운행명령이 출력되고 일정시간이 경과한 후에도 감속되지 않는 경우에는 경보기를 작동시키게 되고 제동기를 작동시켜 열차를 비상 정지시키게 된다. 즉, 상기 차상장치(40)는 열차자동정지장치(ATS)나 열차자동보호정지장치(ATPS)와 연동하여 열차를 정지시킬 수 있게 된다.
상기 차상장치(40)는 상기 통과감지 지상자(20)로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 상기 지상장치(30)로부터 전달받은 정상운행명령을 출력한다.
도 4를 참조하여 본 발명의 다른 일실시예에 따른 열차탈선장치를 설명한다.
본 실시예는 열차의 위치를 파악하여 열차가 특정구간으로 접근하고 통과하는 것을 감지하는 GPS수신기(50)를 구비하고 있다.
상기 GPS수신기(50)는 GPS(Global Positioning System)에 의해 열차의 위치정보를 차상장치(40)에 제공한다.
상기 차상장치(40)는 상기 GPS수신기(50)로부터 제공받은 정보를 통해 열차가 곡선구간(C)에 접근함을 인식하고 감속운행명령을 출력한다.
즉, 상기 차상장치(40)는 지상장치(30)가 GPS수신기(50)와 함께 구비될 경우, 지상장치(30)를 통해 위치정보를 제공받고 GPS수신기(50)로부터 제공받은 정보와 매칭시켜 열차가 곡선구간(C)에 접근하거나 통과하고 있다는 사실을 인식하게 된다. 이때, 상기 지상장치(30)는 구간에서의 단순한 위치정보를 제공한다. 따라서, 이 경우의 지상장치(30)는 상기 GPS수신기(50)와 함께 구비되어야 한다.
한편, 상기 차상장치(40)에 곡선구간(C)에 대한 정보를 저장하게 두면 GPS수신기(50)로부터의 신호와 그 정보를 매칭시켜 열차가 곡선구간(C)을 접근하거나 통과하는 사실을 인식할 수 있게 된다. 이 경우 지상장치(30)는 불필요하나 이 경우에도 GPS수신기(50)와 함께 병렬적으로 구비되어 GPS수신기(50)와 선택적으로 운영될 수 있다.
상기 차상장치(40)는 상기 GPS수신기(50)로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 정상운행명령을 출력한다.
또한, 상기 지상장치(30)는 선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하며, 상기 GPS수신기(50)로부터 열차가 특정구간에 접근함을 인식하면 그 특정구간에서의 속도를 제한하는 신호를 현시하고, 상기 GPS수신기(50)로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 정상운행신호를 현시한다.
도면의 미설명 부호는 다른 실시예와 동일한 구성을 나타내는 것으로 그 설명을 생략한다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 및 수정이 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경 및 수정은 본 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 열차탈선방지장치에 의하면, 선로의 특정구간에서 그 특정구간의 제한속도를 열차의 속도제어신호로 우선 적용함으로써 열차의 속도를 조절하여 열차의 탈선을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하는 지상장치;
    특정구간을 통과하는 열차를 감지하는 적어도 1개 이상의 감지 지상자; 및
    상기 감지 지상자로부터 열차가 특정구간을 통과하고 있음을 인식하면 감속운행명령을 출력하는 차상장치;를 포함하는 열차탈선방지장치.
  2. 특정구간을 통과하는 열차를 감지하는 적어도 1개 이상의 감지 지상자; 및
    선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하며, 상기 감지 지상자로부터 열차가 특정구간을 통과하고 있음을 인식하면 그 특정구간에서의 속도를 제한하는 신호를 현시하는 지상장치;를 포함하는 열차탈선방지장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 감지 지상자는,
    특정구간으로 접근하는 열차를 감지하는 접근감지 지상자; 및 특정구간을 통과한 열차를 감지하는 통과감지 지상자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차탈선방지장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 차상장치는,
    상기 통과감지 지상자로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 상기 지상장치로부터 전달받은 운행신호를 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 열차탈선방지장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감지 지상자는 특정구간에서의 제한속도에 대한 정보를 출력하고,
    상기 차상장치는 상기 특정구간에서의 제한속도로 감속운행명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 열차탈선방지장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 차상장치는,
    상기 지상장치에 의해 선행열차와의 거리에 따라 설정되는 상기 구간별 운행속도와 특정구간의 제한속도를 비교하여 낮은 쪽으로 열차의 속도를 제한하는 운행명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 열차탈선방지장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차상장치는,
    특정구간에서의 제한속도에 대한 정보를 저장하고, 그 저장된 제한속도와 상기 지상장치에 의해 선행열차와의 거리에 따라 설정되는 상기 구간별 운행속도를 비교하여 낮은 쪽으로 열차의 속도를 제한하는 운행명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 열차탈선방지장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감지 지상자로부터 출력되는 특정구간은 곡선구간이고, 그 제한속도는 곡선구간의 곡률에 따라 서로 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 열차탈선방지장치.
  9. 선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하는 지상장치;
    열차의 위치를 파악하여 열차가 특정구간으로 접근하고 통과하는 것을 감지하는 GPS수신기; 및
    상기 GPS수신기로부터 열차가 특정구간에 접근함을 인식하고 감속운행명령을 출력하고, 상기 GPS수신기로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 구간별 운행명령을 출력하는 차상장치;를 포함하는 열차탈선방지장치.
  10. 열차의 위치를 파악하여 열차가 특정구간으로 접근하고 통과하는 것을 감지하는 GPS수신기; 및
    선행열차의 선로 점유 상태를 측정하고 신호기로 후행열차의 구간별 운행신호를 현시하며, 상기 GPS수신기로부터 열차가 특정구간에 접근함을 인식하면 그 특정구간에서의 속도를 제한하는 신호를 현시하고, 상기 GPS수신기로부터 열차가 특정구간을 벗어남을 인식하면 상기 구간별 운행신호를 현시하는 지상장치;를 포함하는 열차탈선방지장치.
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