KR20080107845A - 열차 운행 시뮬레이션 시스템 - Google Patents

Abstract

기관사의 운전능력 측정 및 운전교육을 위한 열차 운행 시뮬레이션 시스템에 있어서, 열차 운행 시 발생할 수 있는 돌발상황을 포함하는 이벤트영상을 포함하는 시뮬레이션 영상을 스크린으로 제공하는 시뮬레이터와; 기관사가 시뮬레이터를 운행 시 시뮬레이션 영상에서 이벤트가 발생할 때, 기관사가 그 발생된 이벤트 상황별로 대처하는 능력을 측정하기 위한 반응시간을 측정하는 반응시간 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템이 개시된다.

열차, 운행, 시뮬레이션, 반응시간, 심장박동수, 집중력, 연료소모량

Description

열차 운행 시뮬레이션 시스템{A simulation system for operating train}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열차 운행 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록 구성도.

도 2는 도 1의 관리서버에 저장되는 룩업테이블의 예를 나타내 보인 도면.

도 3은 스트레스 측정부에서 제공하는 설문지의 예를 나타내 보인 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10..스크린 20..시뮬레이터

30..반응시간 측정부 31..이벤트시간 산출부

32..대처방법 입력부 33..반응시간 감지부

34..반응시간 산출부 35..반응시간 측정데이터 저장부

36..대처방법 저장부 37..비교/판단부

40..심장박동수 측정부 41..감지부

42..카운트부 43..심장박동수 저장부

50..집중력 측정부 51..동공변화 측정수단

52..화상 처리수단 53..연산부

54..측정데이터 저장부 55..눈깜박임 촬영부

56..눈깜박임 카운터 57..눈깜박임 시간 산출부

60..연료소모량 산출부 61..운행데이터 산출부

62..연산부 70..서버

71..기준데이터 DB 72..룩업테이블 DB

80..중앙처리장치 90..바이오리듬 측정부

100..심전도 측정부 110..스트레스 측정부

본 발명은 열차 운행 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기관사의 능력을 향상시키며, 기관사의 운행습관을 모니터링 할 수 있는 열차 운행 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.

열차는 일반 차량에 비하여 많은 승객을 운송시킬 수 있으며 동시에 많은 화물을 실어 날을 수 있기 때문에, 교통 및 물류에 있어서 매우 중요한 운송수단이다.

따라서 최근에는 물류량이 많아지고 고속열차가 등장함에 따라서 열차 이용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

이러한 열차는 전방의 동력차에 다수의 종동차를 연결하여 레일 위를 고속으로 운행하도록 되어 있기 때문에, 사고 발생 시 많은 인명피해와 물적 피해를 볼 수 있다. 따라서 열차 운행에 있어서는 안전예방이 무엇보다도 중요하게 대두되고 있다.

그런데 열차가 운행되는 레일은 수십에서 수천 km의 거리로 전국적으로, 또는 국가 간 및 대륙 간에 연결되어 있기 때문에, 기관사는 장시간 동안 열차를 운행하게 되어 지속적으로 집중력을 유지하면서 운전능력을 일정하게 유지하기가 쉽지 않게 된다.

따라서 항공사의 기장이나 승무원과 같이 기관사의 경우에도 육체적, 정신적으로 건강한 상태를 항상 유지하면서 근무를 할 때에만, 장시간의 열차 운행 시 집중력과 주의력을 유지하면서 긴급 상황에 신속히 대처함으로써 안전한 열차 운행이 이루어지도록 할 수 있게 된다. 즉, 열차 운행의 경우에는 기관사의 역할이 매우 중요하므로, 기관사의 운행 습관이나 운행 능력에 따라서 열차의 안전운행은 물론, 연료의 소모량에도 많은 차이가 발생된다.

따라서 기관사의 능력을 향상시킴은 물론, 기관사의 운행습관을 모니터링 하여 교정할 수 있는 데이터를 얻고, 기관사의 능력을 주기적으로 체크하여 안전한 열차 운행이 될 수 있도록 관리하는 것이 매우 중요한다.

결과적으로, 기관사에 대한 관리에 있어서, 상기와 같은 기관사 능력, 운행 습관 등을 쉽게 모니터링 할 수 있는 시스템의 개발 및 보급이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 열차를 운행하는 기관사의 돌발상황에 대한 반응시간을 모니터링 할 수 있는 열차 운행 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 그 첫 번째 목적이 있다.

또한, 본 발명은 열차를 운행하는 기관사의 집중력을 모니터링 할 수 있는 열차 운행 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 그 두 번째 목적이 있다.

또한, 본 발명은 열차를 운행하는 기관사의 반응시간과 함께 신체적인 변화를 모니터링 할 수 있는 열차 운행 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 그 세 번째 목적이 있다.

또한, 본 발명은 열차를 운행하는 기관사의 운전습관에 따른 열차 소모량을 모니터링 할 수 있는 열차 운행 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 그 네 번째 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열차 운행 시뮬레이션 시스템은, 기관사의 운전능력 측정 및 운전교육을 위한 열차 운행 시뮬레이션 시스템에 있어서, 열차 운행 시 발생할 수 있는 돌발상황을 포함하는 이벤트영상을 포함하는 시뮬레이션 영상을 스크린으로 제공하는 시뮬레이터와; 기관사가 상기 시뮬레이터를 운행 시 상기 시뮬레이션 영상에서 이벤트가 발생할 때, 상기 기관사가 그 발생된 이벤트 상황별로 대처하는 능력을 측정하기 위한 반응시간을 측정하는 반응시간 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 시뮬레이터를 운행하는 상기 기관사의 심장박동수의 변화를 측정하는 심장박동수 측정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시뮬레이터를 운행하는 동안에 상기 기관사의 집중력을 측정하기 위한 집중력 측정부를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 시뮬레이터를 운행 시 실제 열차 운행과 대응시켜 발생할 수 있 는 연료소모량을 산출하는 연료소모량 산출부를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 반응시간 측정부는, 상기 시뮬레이션 영상에서의 이벤트 상황별 발생시간을 산출하는 이벤트 시간 산출부와; 상기 시뮬레이션 영상에서의 이벤트 상황에 따라서 상기 대상자가 선택할 수 있는 대처방법에 대한 메뉴를 제공하는 대처방법 입력부와; 상기 대처방법 입력부를 통해 상기 이벤트 상황별 대처를 위한 입력시간을 감지하는 반응시간 감지부와; 상기 이벤트 시간 산출부에서 산출된 이벤트 발생시간과 상기 반응시간 감지부에서 감지된 입력시간을 기초로 하여 이벤트 상황별로 반응시간을 산출하는 반응시간 산출부; 및 상기 반응시간 산출부에서 산출된 반응시간을 상기 대상자 및 이벤트 상황별로 집계하여 저장하는 반응시간 측정데이터 저장부;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 반응시간 측정부는, 상기 이벤트 상황별로 적합한 대처방법에 대한 데이터가 저장된 대처방법 저장부와; 상기 대처방법 입력부를 통해 입력된 대처방법과 상기 대처방법 저장부에 저장된 데이터를 비교하여, 정확한 대처방안이 입력되었는지를 판단하는 비교/판단부;를 더 포함하며, 상기 반응시간 산출부는, 상기 비교/판단부의 결과에 따라 대처방법이 정확하게 입력된 이벤트 상황에 대한 입력시간만 별도로 산출하는 것이 좋다.

또한, 상기 반응시간 측정데이터 저장부에는, 상기 기관사 및 이벤트 상황별로 상기 비교/판단부에서 비교/판단한 이벤트 상황별 대처방법의 정확성에 대한 결과값이 더 저장되는 것이 좋다.

또한, 상기 심장박동수 측정부는, 상기 기관사의 심장박동을 감지하기 위한 감지부와; 상기 감지부에서 감지되는 심장박동을 카운트하는 카운트부와; 상기 카운트에서 카운트된 심장박동수를 시간대별로 저장하는 심장박동수 저장부;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 집중력 측정부는, 상기 시뮬레이션 영상을 응시하는 기관사의 수축 이완되는 동공의 넓이 변화를 화상으로 실시간 측정하는 동공변화 측정수단과; 일정시간 동안 측정된 동공변환에 대한 신호를 시간 변화에 따른 신호로 처리하는 화상처리수단과; 상기 화상 처리수단을 통해 인가되는 시간에 따른 동공 넓이 변화에 대한 신호를 동공 넓이로 유추하여 계산하고 상기 계산된 동공 넓이에 대한 데이터를 시계열 분석하고, 분석된 데이터로부터 소정의 프로그램 데이터를 이용하여 눈의 피로도를 유추 연산하는 연산부; 및 상기 연산부의 운용에 대한 전반적인 프로그램 데이터와 눈의 피로도 검출을 위한 기준데이터가 설정되어 저장되고, 상기 연산부에서 연산된 피로도에 대한 데이터가 저장되는 시력 측정데이터 저장부;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 집중력 측정부는, 상기 대상자의 눈의 깜박임을 화상으로 실시간 측정하는 눈깜박임 촬영부와; 상기 눈깜박임 촬영부에서 촬영된 화상으로부터 일정 시간동안 눈이 깜박인 횟수를 카운트 하는 눈 깜박임 카운터와; 상기 눈깜박임 카운터에서 카운트된 눈 깜박임의 평균시간을 산출하는 눈깜박임 시간 산출부;를 더 포함하며, 상기 시력 측정부 저장부에는, 상기 눈깜박임 카운터 카운트된 데이터와 상기 눈깜박임 시간 산출부에서 산출된 시간대별 눈깜박임 평균시간에 대한 데이터가 저장되는 것이 좋다.

또한, 상기 연료소모량 산출부는, 상기 시뮬레이터의 운행 시 대상자의 운행습관에 따라 연료소모에 영향을 주는 열차 운행데이터들을 산출하는 운행데이터 산출부와; 상기 운행데이터 산출부에서 산출된 데이터들을 소정 프로그램에 적용하여 실제 열차 운행 시 소모되는 연료량을 유추 연산하는 연산부;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 반응시간 측정부, 상기 심장박동수 측정부, 상기 집중력 측정부 및 상기 연료소모량 산출부 각각에서 측정된 측정데이터와 비교할 기준데이터들이 저장되고, 상기 기준데이터와 비교한 결과에 따라서 대상자의 운행능력, 운행습관 및 기관사 교육지침에 대한 룩업테이블이 저장된 관리서버; 및 상기 시뮬레이터를 구동 제어하며, 상기 관리서버에 저장된 대상자별 측정데이터들을 상기 기준데이터들과 비교하고, 그 비교결과에 따라서 상기 룩업테이블상의 데이터를 기관사별로 매칭시켜 기관사들을 평가하는 중앙처리장치;를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열차 운행 시뮬레이션 시스템은, 기관사가 열차 운행 시뮬레이터를 운행시 제공되는 시뮬레이션 영상에서 이벤트가 발생할 때, 상기 기관사가 그 발생된 이벤트 상황별로 대처하는 능력을 측정하기 위한 반응시간을 측정하는 반응시간 측정부와; 상기 시뮬레이터를 운행 시 상기 기관사의 심장박동수의 변화를 측정하는 심장박동수 측정부와; 상기 시뮬레이터를 운행하는 동안에 상기 대상자의 집중력을 측정하기 위한 집중력 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다른 측면에 따른 열차 운행 시 뮬레이션 시스템은, 기관사가 열차 운행 시뮬레이터를 운행시 제공되는 시뮬레이션 영상에서 이벤트가 발생할 때, 상기 기관사가 그 발생된 이벤트 상황별로 대처하는 능력을 측정하기 위한 반응시간을 측정하는 반응시간 측정부와; 상기 시뮬레이터를 운행 시 상기 기관사의 심장박동수의 변화를 측정하는 심장박동수 측정부와; 상기 시뮬레이터를 운행 시 실제 열차 운행과 대응시켜 발생할 수 있는 연료 소모량을 산출하는 연료 소모량 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기관사의 바이오리듬을 측정하기 위한 바이오리듬 측정부를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 시뮬레이터를 운행하는 기관사의 심전도를 측정하기 위한 심전도 측정부를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 기관사의 스트레스를 측정하기 위한 스트레스 측정부를 더 포함하는 것이 좋다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열차 운행 시뮬레이션 시스템을 자세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열차 운행 시뮬레이션 시스템은, 대상자가 열차 운행을 위한 시뮬레이션 영상을 스크린(10)으로 제공하는 시뮬레이터(20)와, 제공되는 시뮬레이션 영상에서 발생하는 이벤트에 대해서 기관사의 대처능력을 측정하기 위해서 반응시간을 측정하는 반응시간 측정부(30)와, 상기 기관사의 심장박동수의 변화를 측정하는 심장박동수 측정부(40)와, 상기 기관사의 집중력을 측정하기 위한 집중력 측정부(50)와, 상기 시뮬레이터(20)를 운행하는 기관사의 운행습관에 따른 연료소모량을 산출하는 연료소모량 산출부(60)와, 관리서버(70) 및 중앙처리장치(80)를 구비한다.

상기 시뮬레이터(20)는 통상적인 시뮬레이터의 구성으로서, 시뮬레이션 영상을 스크린(10)으로 제공하는 프로젝터 또는 디스플레이어 등을 구비한다. 또한, 시뮬레이터(20)는 상기 시뮬레이션 영상을 다양한 상황 및 숙련단계별로 제공할 수 있도록 다양한 종류의 시뮬레이션 영상이 저장된 영상 저장부를 구비한다. 즉, 상기 영상 저장부에는 열차의 운행 시 기관사의 전방 시야를 배경으로 하여 발생할 수 있는 다양한 이벤트 상황이 다양하게 발생할 수 있는 다양한 종류의 시뮬레이션 영상들이 저장될 수 있다.

여기서, 상기 시뮬레이션 영상에서 발생되는 이벤트 상황으로는, 차량 화재발생, 선로 진입, 선로 변환, 전방 장애물 발견, 사고 발생, 선로 파손, 곡선 구간 통과, 폭우 또는 폭설 상황 발생, 단선, 역 진입, 출발 등과 같이, 선로 상에서 열차를 실재 운행할 때 발생할 수 있는 다양한 종류의 이벤트 상황을 포함할 수 있다.

상기 반응시간 측정부(30)는 스크린(10)을 통해 제공되는 시뮬레이션 영상에서 이벤트 상황 발생 시 기관사가 열차정지, 감속, 비상경보 작동 등과 같은 조치(동작)를 취하는 대처능력을 측정하기 위해서 동작 반응시간을 측정하기 위한 것이다. 이러한 반응시간 측정부(30)는, 이벤트시간 산출부(31), 대처방법 입력부(32), 반응시간 감지부(33), 반응시간 산출부(34), 반응시간 측정데이터 저장부(35), 대처방법 저장부(36) 및 비교/판단부(37)를 구비한다.

상기 이벤트시간 산출부(31)에서는 상기 스크린(10)을 통해 제공되는 시뮬레이션 영상에서 이벤트 상황별로 발생되는 시간을 산출한다. 이러한 이벤트 발생시간은 상기 영상 저장부에 저장된 시뮬레이션 영상에 포함될 수 있으며, 상기 이벤트시간 산출부(31)는 상기 시뮬레이션 영상데이터로부터 이벤트 발생시간들을 상황별로 산출할 수 있게 된다.

상기 대처방법 입력부(32)는 제공되는 시뮬레이션 영상에서의 이벤트 상황에 대응하여 상기 기관사가 선택할 수 있는 대처방법에 대한 여러 가지 메뉴를 제공한다. 상기 대처방법 입력부(32)는 터치스크린, 버튼, 작동레버, 스위치 등과 같은 여러 가지 형태로 제공될 수 있으며, 그 구체적인 방법에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 바람직하게는 상기 대처방법 입력부(32)를 통해 제공되는 메뉴들은 실제 열차의 기관실과 같은 모형의 시뮬레이터 공간 내에서 실제 기관실과 같은 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 따라서 이러한 대처방법 입력부(32)의 구성은 한정되지 않으며, 열차의 종류에 따라 다양하게 제공될 수 있음은 당연하다. 예를 들어서, 상기 메뉴로는 열차 정지버튼, 감속버튼, 비상경보 발생버튼, 화재발생 경보 버튼 등이 있다.

상기 반응시간 감지부(33)는 상기 대처방법 입력부(32)를 통해 상기 이벤트 상황별로 대처를 위해서 입력한 시간을 감지한다. 이러한 반응시간 감지부(33)는 대처방법 입력부(32)에 기관사가 대처방법을 입력한 신호를 감지하여 체크할 수 있게 된다.

상기 반응시간 산출부(34)는 이벤트시간 산출부(31)에서 산출된 이벤트 발생 시간과 상기 반응시간 감지부(33)에서 감지된 입력시간을 기초로 하여 이벤트 상황별로 기관사의 반응시간을 산출한다. 예를 들어서, 시뮬레이션 영상에서 화재가 발생하고, 그 화재발생 시간이 t1인 것으로 산출되고, 그 화재발생 상황에 대해서 기관사가 대처방법 입력부(32)를 통해 화재발생 경보를 작동한 시간이 t2라고 감지된 경우, 반응시간 산출부(34)에서는 화재발생에 대한 기관사의 반응시간을 t1-t2로 연산하여 산출할 수 있게 된다. 상기 반응시간 산출부(34)는 상기와 같은 방법으로, 다양한 이벤트 상황에 대해서 각각의 반응시간을 산출하여 기관사의 대처능력을 측정하는 데이터로 사용할 수 있게 된다.

상기 반응시간 측정데이터 저장부(35)에는 상기와 같이 이벤트 상황별로 측정된 기관사의 반응시간을 저장한다. 바람직하게는 기관사별로 이벤트 상황별로, 반응시간 측정데이터를 구분하여 저장하는 것이 좋다.

또한, 상기 대처방법 저장부(36)는 시뮬레이션 영상에서 발생되는 이벤트 상황별로 적절한 대처방법에 대한 데이터가 저장된다. 예를 들어, 다음과 같이 이벤트 상황별 절절한 대처방안에 대한 매뉴얼이 저장될 수 있다.

-. 이벤트 상황별 매뉴얼

(1) 폭우 상황시

1단계 : 열차 감속버튼 작동

2단계 : 열차를 평균 주행속도의 50% 내지 60%로 유지

3단계 : 상위 사령실에 이벤트 상황 보고

4단계 : 상위 사령실 지시 수령

(2) 화재 발생시

1단계 : 화재 발생위치 파악

2단계 : 화재 발생정도 파악

3단계 : 화재발생 경보버튼 작동 -> 상위 사령실에 화재발생 보고

4단계 : 상위 사령실 지시 수령 또는 긴급 상황으로 판단 시 열차 비상운행

* 예) 비상운행요령 : 승객 하차 가능한 위치로 열차 운행 후 정지-> 승객 대피-> 화재 진화 시도 ---> 기타 상황별 수칙대로 행동

상기 비교/판단부(37)는 상기 대처방법 입력부(32)를 통해 입력된 대처방법과 상기 대처방법 저장부(36)에 저장된 데이터들을 비교한다. 그리고 비교/판단부(37)는 이벤트 상황별로 기관사가 입력한 대처방법이 정확한지, 즉 어느 정도 적절하게 대처하였는지를 판단하게 된다.

상기와 같이 비교/판단부(37)에서 판단한 결과 적절한 대처 방법으로 판단된 경우에 대해서만, 상기 반응시간 산출부(34)에서 추가적으로 반응시간을 산출하여 상기 저장부(35)에 저장할 수 있게 된다.

따라서 이벤트 상황별로 기관사의 반응시간을 모니터링 할 수 있을 뿐만 아니라, 얼마나 정확하게 대처하여 반응하였는지를 평가할 수 있는 데이터를 확보함으로써, 기관사의 대처능력을 측정할 수 있게 된다.

상기 심장박동수 측정부(40)는 시뮬레이터를 운행 시 기관사의 심장박동수의 변화를 측정하기 위한 것이다. 이러한 심장박동수 측정부(40)는 기관사의 심장박동 을 감지하기 위한 감지부(41)와, 상기 감지부(41)에서 감지되는 심장박동을 카운트하는 카운트부(42)와, 상기 카운트부(42)에서 카운트된 심장박동수를 시간대별로 저장하는 심장박동수 저장부(43)를 구비한다.

상기 감지부(41)는 기관사의 몸에 부착되어 심장박동을 센싱하는 접촉식 센서 또는 청진기 등을 포함할 수 있다. 이러한 감지부(41)는 통상적으로 스포츠 재활센터 또는 의료기관에 구비되어 사람의 심장박동을 체크할 때 사용되는 센서가 채용될 수 있다.

상기 카운트부(42)는 상기 감지부(41)에서 감지되는 심장박동수를 카운트하는 것이다. 이러한 카운트부(42)는 예를 들어서, 상기 청진기에 의해 포착된 유도음의 높낮이, 단속음 등의 음파진동을 계수함으로써 심장박동수를 카운트할 수 있다.

그리고 상기 심장박동수 저장부(43)는 상기 카운트부(42)에서 시간대별로 카운트된 심장박동수를 저장하게 된다.

이와 같이 시뮬레이션 영상을 제공하는 동안 기관사의 심장박동수를 카운트하고, 그 심장박동수의 변화를 체크함으로써, 상기 중앙처리장치(80)에서는 상기 이벤트 상황별로 기관사의 심장박동수가 얼마나 변화하는지, 그리고 얼마만큼 빨리 정상 심장박동수로 되돌아오는지 등을 판단할 수 있게 된다. 따라서 긴급상황 발생 시 기관사별로 얼마나 빨리 침착하게 대처할 수 있는지에 대한 데이터를 획득하여 기관사의 능력 평가, 능력 배양 및 관리에 사용할 수 있게 된다.

상기 집중력 측정부(50)는 상기 시뮬레이터(20)를 운행하는 동안에 기관사의 집중력을 측정하기 위한 것이다. 이러한 집중력 측정부(50)는 동공변화 측정수단(51), 화상처리수단(52), 연산부(53), 안구 측정데이터 저장부(54), 눈깜박임 측정부(55), 눈깜박임 카운터(56) 및 눈깜박임 시간 산출부(57)를 구비한다.

상기 동공변환 측정수단(51)은 상기 시뮬레이션 영상을 제공하는 동안 그 영상을 응시하는 기관사의 수축 이완되는 동공의 넓이 변화를 화상으로 실시간 측정한다. 구체적으로 보면, 동공변화 측정수단(51)은 수축 이완되는 동공의 넓이 변화를 촬영하는 화상 입력수단 즉, 화상 측정 카메라를 구비할 수 있다.

상기 화상처리수단(52)은 상기 동공변화 측정수단(51)을 통해 일정 시간 동안 측정된 동공변화에 대한 신호를 시간 변화에 따른 신호로 처리한다. 구체적으로는 화상처리수단(52)은 일정시간 동안 검출되는 n개의 동공 변화 정보를 프레임 단위로 처리할 수 있다.

상기 연산부(53)는 상기 화상처리수단(52)에서 인가되는 시간에 따른 동공 넓이 변화에 대한 신호를 동공 넓이로 유추하여 계산하고, 상기 계산된 동공 넓이에 대한 데이터를 시계열 분석하고, 분석된 데이터로부터 소정의 프로그램 데이터를 이용하여 눈의 피로도를 소정 기준단위로 유추하여 연산할 수 있다.

상기 측정데이터 저장부(54)는 상기 연산부(53)의 운용에 대한 전반적인 프로그램 데이터와, 눈의 피로도 검출을 위한 기준데이터가 설정되어 저장되고, 또한 연산부(53)에서 연산된 피로도에 대한 데이터가 저장된다.

상기 눈깜박임 촬영부(55)는 기관사의 눈의 깜박임을 화상으로 실시간으로 측정하기 위한 것으로, 카메라를 포함할 수 있다. 이 눈깜박임 촬영부(55)는 눈 또 는 눈을 포함한 얼굴을 지속적으로 포착하여 촬영한다.

상기 눈깜박임 카운터(56)는 상기 눈깜박임 촬영부(55)에서 촬영한 화상을 분석하여, 일정 시간 동안 눈이 깜박인 횟수를 카운트한다. 즉, 상기 눈깜박임 촬영부(55)에서 촬영된 화상에서 눈꺼풀의 변화량을 감지하고, 그 변화가 감지된 횟수를 카운트함으로써 일정 시간 동안 기관사의 눈이 몇 번이나 깜박였는지를 알 수 있게 된다.

상기 눈깜박임 산출부(57)는 상기 눈깜박임 카운터(56)에서 눈 깜박임의 평균시간을 산출하기 위한 것으로서, 일정 시간 동안에 눈이 깜박인 횟수와, 상기 각각의 눈 깜박임 동작을 카운트하는데 소요된 시간을 기초로 하여 평균 깜박임 시간을 알 수 있게 된다.

즉, 눈꺼풀이 감겼다가 다시 떠진 상태를 1회로 카운트할 수 있으며, 이와 같이 1회 카운트하는데 소요된 시간을 별도로 산출함으로써, 일정 시간 동안의 눈 깜박임 횟수와 그 평균 눈 깜박임 시간을 산출할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 집중력 측정부(50)를 통해서 기관사의 안구변화 및 눈 깜박임을 모니터링 함으로써, 해당 기관사의 집중력이 어느 정도 유지될 수 있는지를 판단할 수 있는 데이터를 확보할 수 있게 된다. 따라서 해당 기관사를 예를 들어 장시간 운행 또는 단시간 운행, 단독 운행, 복수 운행 등 다양한 운행 라인 중에서 적합한 운행 라인에 배치하여 사고나 돌발 상황을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

상기 연료 소모량 산출부(60)는 시뮬레이터(20)의 운행 시 실제 열차 운행과 대응시켜서 발생할 수 있는 연료 소모량을 산출하기 위한 것이다. 이러한 연료 소모량 산출부(60)는 운행데이터 산출부(61)와, 연산부(62)를 구비한다.

상기 운행데이터 산출부(61)는 시뮬레이터(20)의 운행 시 기관사의 운행습관에 따라 연료 소모에 영향을 주는 열차 운행 데이터를 산출하게 된다. 구체적으로 상기 연료 소모에 영향을 주는 데이터로는, 시뮬레이션 영상을 통한 열차 운행 시 선로 상황에 따른 열차의 감속, 가속, 급정거, 급가속 등의 동작신호를 포함할 수 있게 된다. 또한, 날씨상황, 밤낮, 계절적인 요인을 감안하였을 때 상기 동작신호와 연관하여 연료 소모에 영향을 주는 데이터들을 산출할 수 있게 된다. 이러한 운행 데이터 산출부(61)는 상기 시뮬레이터(20)와 상기 반응시간 측정부(30) 등으로 입력된 동작신호 등을 토대로 유추 및 산출할 수 있게 된다.

상기 연산부(62)는 상기 운행데이터 산출부(61)에서 산출된 운행데이터들을 소정 연료 소모량 산출을 위해 프로그래밍 된 프로그램에 적용하여 실제 열차 운행 시 소모되는 연료량을 유추하여 연산하게 된다.

상기와 같이 시뮬레이터(20)를 이용한 모의 주행 시 실제 주행에서의 연료 소모량 유사한 모의 주행 연료 소모량 함수(프로그램)로 계산하여 기관사의 모의 주행 시 어느 정도의 연료가 소모되는지 판단할 수 있게 된다. 이와 같이 판단된 결과를 가지고 연료소모가 적게 발생하도록 기관사가 효율적으로 운행할 수 있게 운전습관을 교정하건, 훈련시킬 수 있는 기초 데이터로 활용할 수 있게 된다.

상기 서버(70)는 상기 반응시간 측정부(30), 심장박동수 측정부(40), 집중력 측정부(50), 연료 소모량 산출부(60) 각각에서 측정된 측정데이터들과 비교할 기준 데이터들이 저장되는 기준데이터 DB(71)와, 룩업테이블 DB(72)를 구비한다. 상기 룩업테이블 DB(72)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기준데이터 DB(71)에 기 저장된 기준데이터들과 상기 측정데이터와 비교한 결과에 따라서 상기 기관사별 운행능력, 운행습관, 및 기관사 교정 및 교육지침 등에 대한 데이터가 룩업테이블 형식으로 저장되어 관리된다.

상기 중앙처리장치(80)는 상기 시뮬레이터(20)의 구동은 물론, 반응시간 측정부(30), 심장박동수 측정부(40), 집중력 측정부(50), 연료 소모량 산출부(60) 각각의 구동 및 제어를 관장하며, 각각의 구성요소들 간의 데이터의 송/수신을 제어하게 된다. 또한 중앙처리장치(80)는 상기 서버(70)에 저장된 대상자별 측정데이터와 기준데이터들과 비교하고, 그 비교결과에 따라서 상기 룩업테이블 상의 데이터를 기관사별로 매칭시켜서 소정의 출력부(인쇄기기) 또는 별도의 디스플레이부(LCD 모니터)를 통해 제공할 수 있게 된다.

또한, 중앙처리장치(80)는 시기별로 측정된 기관사별 측정데이터를 이전의 측정데이터와 비교하고, 그 결과를 업그레이드 내지는 축적하여 서버(70)에 저장하여 관리하도록 제어할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 열차 운행 시뮬레이션 시스템은, 기관사의 바이로 리듬을 측정하기 위한 바이오리듬 측정부(90)와, 심전도 측정부(100) 및 스트레스 측정부(110)를 더 구비하는 것이 좋다.

상기 바이오리듬 측정부(90)는 기관사가 시뮬레이터(20)를 운행하는 날짜별로 바이오리듬을 측정하여 데이터로 축정하여 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 바이오리듬 측정부(90)는 기관사의 생년월일 등을 입력할 수 있도록 하는 메뉴를 제공하고 제공된 메뉴를 통해 데이터를 입력할 수 있도록 하는 데이터 입출력부(91)와, 상기 입출력부(91)를 통해 출력된 메뉴데이터가 저장된 제1데이터 저장부(92)와, 입출력부(91)를 통해 입력된 데이터를 가지고 기관사의 바이오리듬을 산출해해는 바이오리듬 산출부(93) 및 산출된 기관사별 바이오리듬을 저장하는 제2데이터 저장부(94)를 구비한다.

상기 입출력부(91)는 디스플레이부와 메뉴버튼을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 터치패널을 포함하는 것이 좋다. 상기 터치패널을 통해서 기관사에 대한 신상정보를 입력할 수 있게 된다.

그리고 상기 바이오리듬 산출부(93)는 입력된 기관사의 신상정보를 가지고 시뮬레이터(20)를 운행하는 날의 바이오리듬을 산출하게 된다. 그리고 산출된 바이오리듬은 상기 제2데이터 저장부(94)에 저장되며, 시뮬레이터(20)를 운행하는 횟수별로 축정되어 저장될 수 있다.

따라서 상기 중앙처리장치(80)에서는 상기 바이오리듬 측정부(90)에서 측정된 기관사의 바이오리듬을 감안하여 상기 반응시간 측정부(30), 집중력 측정부(50), 심장박동수 측정부(40) 및 연료소모량 측정부(60) 각각에서 측정된 데이터를 보다 객관적으로 평가할 수 있는 보조 데이터로 사용할 수 있게 된다. 따라서 바이오리듬에 따라서 기관사의 운행능력의 변화를 예측하여 운행시기와 운행구간 등을 결정하는데 활용할 수 있게 된다.

상기 심전도 측정부(100)는, 기관사가 시뮬레이터(20)를 운행하는 동안의 심 전도를 측정하기 위한 것이다. 이러한 심전도 측정부(100)는, 심전도 측정을 위한 센서부(101)와, 센서부(101)에서 전달된 신호를 처리하여 분석하는 분석부(102) 및 분석부(102)에서 분석된 결과는 저장하는 심전도 저장부(103) 및 결과를 출력하는 출력부(104)를 구비할 수 있다. 상기 센서부(101)는 통상적으로 의료기관이나 스포츠재활기관 등에서 널리 사용되는 접착식 또는 부착식이 사용될 수 있다. 그리고 상기 분석부(102)는 통상의 심전도 측정장비의 본체부분에 해당되는 것으로서, 의료 기관 등에서 널리 사용되는 심전도 측정기에 해당될 수 있다.

그리고 상기 심전도 저장부(103)에는 기관사별로 심전도를 측정한 결과가 저장된다. 그리고 상기 출력부(103)는 측정된 결과를 모니터와 같은 디스플레이부를 통해 실시간으로 보여주는 디스플레이부와, 인쇄하여 나타내 보여 주는 인쇄기기를 포함할 수 있다.

상기와 같이 기관사의 심전도를 시뮬레이터(20)를 운행하는 동안 측정하게 되면, 열차 운행 시 기관사의 신체적 변화를 보다 정확하게 예측하고, 평가할 수 있게 된다. 따라서 기관사의 운행능력을 보다 정확하게 평가 및 관리할 수 있게 된다.

또한, 상기 스트레스 측정부(110)는 시뮬레이터(20)를 운행하기 전후 각각에 있어서 스트레스 지수를 측정하기 위한 것이다. 이러한 스트레스 측정부(110)는, 스트레스를 측정하기 위한 설문항목을 제공하고 선택하도록 하는 입출력부(111)와, 상기 입출력부(111)로 제공될 설문데이터가 저장된 제1데이터 저장부(112)와, 상기 입출력부(111)를 통해 입력된 내용을 가지고 기관사의 스트레스 지수를 분석하는 분석부(113) 및 분석된 결과를 기관사별로 저장하는 제2데이터 저장부(114)를 구비한다.

상기 입출력부(111)는 앞서 설명한 바와 같이 터치패널을 구비하는 것이 좋다. 따라서 터치패널을 통해서 설문지를 제공하고, 그 제공된 설문지에 기관사가 해당항목을 선택하여 입력하도록 할 수 있다.

상기 분석부(113)는 항목별로 입력된 데이터를 가지고 기관사별로 스트레스 지수를 분석하게 된다. 여기서, 스트레스 체크를 위한 설문내용과 그 설문내용에 대한 답변을 가지고 스트레스를 분석하는 것은, 미리 설정된 프로그램에 따라 이루어질 수 있다. 그리고 그 프로그램은 제공하는 기관별로 조금씩 차이가 있을 수 있음은 당연하다. 상기 설문지의 일예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 항목이 터치패널을 통해 제공되면, 기관사가 항목별 수치를 선택할 수 있게 된다.

그리고 상기 제2데이터 저장부(114)에는 기관사별로 측정되어 분석된 스트레스 결과가 축적되어 저장된다. 이와 같이 제2데이터 저장부(114)에 저장된 기관사별 스트레스 측정데이터는, 다른 여러 가지 측정데이터와의 상관관계를 가지게 되므로, 이를 감안하여 기관사의 열차 운행능력을 보다 정확하고, 객관화하여 분석 및 관리할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 열차 운행 시뮬레이션 시스템에 따르면, 열차 운행을 시뮬레이터를 통해 모의로 운행함에 있어서, 열차 운행 시 기관사에게 발생할 수 여러 가지 신체적인 변화 및 운행능력 등을 측정할 수 있다.

구체적으로는, 시뮬레이션 시스템을 통해서 기관사의 긴급 상황별 반응시간을 측정하고, 이에 따라 기관사를 교육 및 훈련시킴으로써 운전습관이나 능력을 배양 및 교정할 수 있으며, 기관사의 심장박동수를 측정함으로써 열차 운행 시 발생하는 긴급 상황 시 얼마나 침착하게 대처할 수 있는 지 등을 예측하여 능력 배양 및 관리에 필요한 데이터를 얻을 수 있게 된다.

또한, 기관사의 안구 등을 통해 운행 시 집중력의 정도를 측정함으로써, 장시간 또는 단시간 운행 라인별로 기관사를 적절히 배치할 수 있게 되어 사고나 돌발 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 모의 운행을 통해서 기관사별로 실제 운행시 연료 소모량을 예측함으로써, 실제 운행 시 연료 소모량을 줄일 수 있도록 기관사별로 운전습관이나 능력을 교정하고 교육시킬 수 있는 데이터를 확보할 수 있게 된다.

또한, 바이오리듬 측정부와 심전도 측정부 및 스트레스 측정부를 통해서 기관사의 신체적인 상황을 보다 정확하게 파안할 수 있으며, 그 측정된 데이터를 감안하여 다른 측정데이터를 평가할 수 있게 됨으로써, 결국 기관사별로 보다 정확하고 객관화된 운행능력을 측정, 평가 및 관리할 수 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능할 것이 다.

Claims (17)

1. 기관사의 운전능력 측정 및 운전교육을 위한 열차 운행 시뮬레이션 시스템에 있어서,

   열차 운행 시 발생할 수 있는 돌발상황을 포함하는 이벤트영상을 포함하는 시뮬레이션 영상을 스크린으로 제공하는 시뮬레이터와;

   기관사가 상기 시뮬레이터를 운행 시 상기 시뮬레이션 영상에서 이벤트가 발생할 때, 상기 기관사가 그 발생된 이벤트 상황별로 대처하는 능력을 측정하기 위한 반응시간을 측정하는 반응시간 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 시뮬레이터를 운행하는 상기 기관사의 심장박동수의 변화를 측정하는 심장박동수 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 시뮬레이터를 운행하는 동안에 상기 기관사의 집중력을 측정하기 위한 집중력 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 시뮬레이터를 운행 시 실제 열차 운행과 대응시켜 발 생할 수 있는 연료소모량을 산출하는 연료소모량 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응시간 측정부는,

   상기 시뮬레이션 영상에서의 이벤트 상황별 발생시간을 산출하는 이벤트 시간 산출부와;

   상기 시뮬레이션 영상에서의 이벤트 상황에 따라서 상기 대상자가 선택할 수 있는 대처방법에 대한 메뉴를 제공하는 대처방법 입력부와;

   상기 대처방법 입력부를 통해 상기 이벤트 상황별 대처를 위한 입력시간을 감지하는 반응시간 감지부와;

   상기 이벤트 시간 산출부에서 산출된 이벤트 발생시간과 상기 반응시간 감지부에서 감지된 입력시간을 기초로 하여 이벤트 상황별로 반응시간을 산출하는 반응시간 산출부; 및

   상기 반응시간 산출부에서 산출된 반응시간을 상기 대상자 및 이벤트 상황별로 집계하여 저장하는 반응시간 측정데이터 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 반응시간 측정부는,

   상기 이벤트 상황별로 적합한 대처방법에 대한 데이터가 저장된 대처방법 저장부와;

   상기 대처방법 입력부를 통해 입력된 대처방법과 상기 대처방법 저장부에 저장된 데이터를 비교하여, 정확한 대처방안이 입력되었는지를 판단하는 비교/판단부;를 더 포함하며,

   상기 반응시간 산출부는, 상기 비교/판단부의 결과에 따라 대처방법이 정확하게 입력된 이벤트 상황에 대한 입력시간만 별도로 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 반응시간 측정데이터 저장부에는,

   상기 기관사 및 이벤트 상황별로 상기 비교/판단부에서 비교/판단한 이벤트 상황별 대처방법의 정확성에 대한 결과값이 더 저장되는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 심장박동수 측정부는,

   상기 기관사의 심장박동을 감지하기 위한 감지부와;

   상기 감지부에서 감지되는 심장박동을 카운트하는 카운트부와;

   상기 카운트에서 카운트된 심장박동수를 시간대별로 저장하는 심장박동수 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
9. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 집중력 측정부는,

   상기 시뮬레이션 영상을 응시하는 기관사의 수축 이완되는 동공의 넓이 변화 를 화상으로 실시간 측정하는 동공변화 측정수단과;

   일정시간 동안 측정된 동공변환에 대한 신호를 시간 변화에 따른 신호로 처리하는 화상처리수단과;

   상기 화상 처리수단을 통해 인가되는 시간에 따른 동공 넓이 변화에 대한 신호를 동공 넓이로 유추하여 계산하고 상기 계산된 동공 넓이에 대한 데이터를 시계열 분석하고, 분석된 데이터로부터 소정의 프로그램 데이터를 이용하여 눈의 피로도를 유추 연산하는 연산부; 및

   상기 연산부의 운용에 대한 전반적인 프로그램 데이터와 눈의 피로도 검출을 위한 기준데이터가 설정되어 저장되고, 상기 연산부에서 연산된 피로도에 대한 데이터가 저장되는 시력 측정데이터 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 집중력 측정부는,

    상기 대상자의 눈의 깜박임을 화상으로 실시간 측정하는 눈깜박임 촬영부와;

    상기 눈깜박임 촬영부에서 촬영된 화상으로부터 일정 시간동안 눈이 깜박인 횟수를 카운트 하는 눈 깜박임 카운터와;

    상기 눈깜박임 카운터에서 카운트된 눈 깜박임의 평균시간을 산출하는 눈깜박임 시간 산출부;를 더 포함하며,

    상기 시력 측정부 저장부에는, 상기 눈깜박임 카운터 카운트된 데이터와 상기 눈깜박임 시간 산출부에서 산출된 시간대별 눈깜박임 평균시간에 대한 데이터가 저장되는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
11. 제4항에 있어서, 상기 연료소모량 산출부는,

    상기 시뮬레이터의 운행 시 대상자의 운행습관에 따라 연료소모에 영향을 주는 열차 운행데이터들을 산출하는 운행데이터 산출부와;

    상기 운행데이터 산출부에서 산출된 데이터들을 소정 프로그램에 적용하여 실제 열차 운행 시 소모되는 연료량을 유추 연산하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 반응시간 측정부, 상기 심장박동수 측정부, 상기 집중력 측정부 및 상기 연료소모량 산출부 각각에서 측정된 측정데이터와 비교할 기준데이터들이 저장되고,

    상기 기준데이터와 비교한 결과에 따라서 대상자의 운행능력, 운행습관 및 기관사 교육지침에 대한 룩업테이블이 저장된 관리서버; 및

    상기 시뮬레이터를 구동 제어하며, 상기 관리서버에 저장된 대상자별 측정데이터들을 상기 기준데이터들과 비교하고, 그 비교결과에 따라서 상기 룩업테이블상의 데이터를 기관사별로 매칭시켜 기관사들을 평가하는 중앙처리장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
13. 기관사가 열차 운행 시뮬레이터를 운행시 제공되는 시뮬레이션 영상에서 이벤트가 발생할 때, 상기 기관사가 그 발생된 이벤트 상황별로 대처하는 능력을 측정하기 위한 반응시간을 측정하는 반응시간 측정부와;

    상기 시뮬레이터를 운행 시 상기 기관사의 심장박동수의 변화를 측정하는 심장박동수 측정부와;

    상기 시뮬레이터를 운행하는 동안에 상기 대상자의 집중력을 측정하기 위한 집중력 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
14. 기관사가 열차 운행 시뮬레이터를 운행시 제공되는 시뮬레이션 영상에서 이벤트가 발생할 때, 상기 기관사가 그 발생된 이벤트 상황별로 대처하는 능력을 측정하기 위한 반응시간을 측정하는 반응시간 측정부와;

    상기 시뮬레이터를 운행 시 상기 기관사의 심장박동수의 변화를 측정하는 심장박동수 측정부와;

    상기 시뮬레이터를 운행 시 실제 열차 운행과 대응시켜 발생할 수 있는 연료 소모량을 산출하는 연료 소모량 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기관사의 바이오리듬을 측정하기 위한 바이오리듬 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 시뮬레이터를 운행하는 기관사의 심전도를 측정하기 위한 심전도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.
17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기관사의 스트레스를 측정하기 위한 스트레스 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 운행 시뮬레이션 시스템.

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