KR20110101951A - 열차제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열차제어시스템에 관한 것으로, 열차에 설치되며, 열차운행정보를 무선송신하고, 무선수신한 열차제어정보에 따라 열차를 제어하는 차상장치, 선로를 따라 설치되며, 열차의 유무를 감지하여 열차위치정보를 제공하는 센싱장치부, 선로를 따라 설치되며, 상기 차상장치로부터 무선수신한 상기 열차운행정보를 정보중계장치에 제공하고, 상기 정보중계장치로부터 제공받은 상기 열차제어정보를 상기 차상장치로 무선송신하는 지상장치, 선로를 따라 설치되며, 상기 센싱장치부로부터 제공받은 상기 열차위치정보와 상기 지상장치로부터 제공받은 상기 열차운행정보를 지상관제부에 제공하며, 상기 지상관제부로부터 제공받은 상기 열차제어정보를 상기 지상장치에 제공하는 상기 정보중계장치를 포함한다.

Description

열차제어시스템{TRAIN CONTROL SYSTEM}
본 발명은 열차제어시스템에 관한 것으로, 특히 초음파 센서를 이용하여 열차의 위치를 감지하고, 감지된 열차의 위치에 따라 열차를 제어하는 열차제어시스템에 관한 것이다.
열차는 고도의 안전성이 최우선적으로 확보되어야 하는 대량 운송 교통수단으로, 열차의 안전성을 확보하고 운행 효율을 높이기 위해 많은 장치들이 지속적으로 개발되어 사용되고 있다.
이렇게 기술이 발전함에 따라 열차의 안전성을 더욱 확고히 하고 열차 운전의 편리성 더 나아가 무인 자동 운전을 위하여 지상장치에서 차상장치로 전송하는 정보의 종류가 다양해짐에 따라 자동열차제어장치(ATC:Automatic Train Control Device)와 자동열차운전장치(ATO:Automatic Train Operation Device)가 개발되어 사용되고 있다.
이러한 자동열차제어장치와 자동열차운전장치는 열차운행을 제어하고 승객에게 행선지, 전역출발정보, 출입문 개폐정보등을 제공한다.
그러나 현재의 자동열차제어장치 및 자동열차운전장치는 AF송수신기 및 출입문 개방루프등의 지상시설물이 설치된 지점에서만 열차속도정보, 출입문 개폐정보, 스크린도어 개폐정보와 같은 열차운행정보의 송수신이 가능하였으며, 열차가 승강장의 정위치에 정차해야만 열차운행정보를 송수신하는 기능을 수행하였다.
때문에 지상관제부에서 열차의 정확한 위치 추적이 불가능하였고, 현재 운행되고 있는 열차의 운행정보를 정확히 파악하기가 어려워 열차위치를 검출하고 이에 따라 열차운행을 제어하는데 많은 오차가 발생하였다. 또한 기관사의 업무 집중도 및 숙련도에 따라 열차가 승강장의 정위치에 정차하지 못했을 경우 열차운행정보 송수신에 오류가 발생하여 열차운행을 제어하는데 오차가 발생하였다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 초음파센서를 통해 열차의 정확한 위치를 파악하고, 선로에 설치된 복수개의 지상장치로부터 열차운행정보를 지속적으로 제공받음으로써, 오차없이 열차운행을 제어하도록 하는 열차제어시스템을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열차제어시스템은 열차에 설치되며, 열차운행정보를 무선송신하고, 무선수신한 열차제어정보에 따라 열차를 제어하는 차상장치, 선로를 따라 설치되며, 열차의 유무를 감지하여 열차위치정보를 제공하는 센싱장치부, 선로를 따라 설치되며, 상기 차상장치로부터 무선수신된 상기 열차운행정보를 정보중계장치에 제공하고, 상기 정보중계장치로부터 제공받은 상기 열차제어정보를 상기 차상장치로 무선송신하는 지상장치, 선로를 따라 설치되며, 상기 센싱장치부로부터 제공받은 상기 열차위치정보와 상기 지상장치로부터 제공받은 상기 열차운행정보를 지상관제부에 제공하며, 상기 지상관제부로부터 제공받은 상기 열차제어정보를 상기 지상장치에 제공하는 상기 정보중계장치를 포함한다.
또한 상기 정보중계장치로부터 상기 열차운행정보 및 상기 열차위치정보를 제공받고, 그에 따른 상기 열차제어정보를 제공하는 상기 지상관제부를 포함한다.
상기 차상장치는 상기 지상장치 중 운행 중인 열차와 가장 가까운 위치에 설치된 지상장치와 무선통신을 수행하고, 상기 센싱장치부는 초음파센서를 포함하여 이루어진다.
상기 차상장치 및 상기 지상장치는 근거리 전용통신(DSRC:Dedicated Short Range Communication)방식을 통해 무선통신을 수행하고, 상기 근거리 전용통신방식에서 오류가 발생할 경우 와이브로(WiBro: Wireless Broadband)방식을 통해 무선통신을 수행한다.
상기 열차운행정보는 열차번호, 열차운행속도, 열차의 출입문 모드정보, 출입문 고장정보, 승강장에서의 출입문 개폐 및 스크린도어 개폐정보 중 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 열차위치정보는 상기 센싱장치부에 할당된 고유코드번호이거나, 선로의 상선 또는 하선정보 및 선로위치정보 중 어느 하나 이상을 포함한다.
본 발명은 선로를 따라 설치된 센싱장치부를 통해 운행중인 열차의 위치를 정확히 파악할 수 있으며, 이를 통해 열차의 위치에 따라 열차의 운행을 올바르게 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한 선로를 따라 설치된 지상장치와 무선통신을 수행하여, 열차운행정보를 지속적으로 제공받음으로써, 열차의 위치 및 열차의 운행상태를 고려하여 열차를 제어할 수 있어 열차제어에서 발생할 수 있는 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열차제어시스템 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차상장치의 내부 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센싱장치부의 내부 구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지상장치의 내부 구성도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센싱장치부의 동작 과정을 나타낸 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지상관제부의 동작 과정을 나타낸 흐름도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열차제어시스템의 구성도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차상장치, 센싱장치부 및 지상장치의 내부구성도이다.
먼저, 도 1을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 열차제어시스템은 적어도 두 개의 차상장치(100), 센싱장치부(200), 지상장치(300), 정보중계장치(400), 지상관제부(500)를 포함한다.
차상장치(100)는 열차의 전부 및 후부에 각각 설치되며, 열차의 운행방향에 따라 전부 또는 후부의 차상장치(100)가 활성화된다.
그리고 차상장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 차상장치(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 차상장치제어부(110), 열차의 운행상태정보(이하, 열차운행정보라함)를 수집하기 위한 운행정보수집부(120)를 포함한다. 또한 차상장치(100)는 수집한 열차운행정보를 지상장치(300)로 무선송신하고, 그에 따른 열차제어정보를 지상장치(300)로부터 무선수신하기 위한 무선통신부(130)를 포함하며, 수신한 열차제어정보를 바탕으로 열차를 제어하기 위한 차량제어부(140)를 포함한다.
이때 열차의 운행상태를 수집한 열차운행정보는 열차번호, 열차운행속도, 열차의 출입문 모드정보, 출입문 고장정보, 승강장에서의 출입문 개폐 및 스크린도어 개폐정보 중 어느 하나를 포함하며, 열차제어정보는 상기 열차운행정보에 대응되어 열차의 운행을 제어하는 정보이다.
센싱장치부(200)는 선로를 따라 설치되며, 도 3에 도시된 바와 같이 센싱장치부(200)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 센싱장치제어부(210)를 포함한다. 또한 센싱장치부(200)는 선로를 지나가는 열차를 감지하기 위한 센서(230)를 포함하고, 센서(230)를 통해 열차가 감지될 경우 열차감지여부와 선로위치정보를 포함하는 열차위치정보를 정보중계장치(400)에 제공하기 위한 유선통신부(220)를 포함한다.
이때 센서는 초음파센서로 구성될 수 있으며, 초음파 센서는 초음파를 지속적으로 송출하는 중에 열차가 선로를 지나가면, 이때 송출된 초음파가 되돌아온 시간차를 분석하여 열차의 유무를 판단한다.
이러한 방식을 통해 열차의 유무가 판단되면 센싱장치부(200)는 열차감지여부와 센싱장치부(200)의 위치정보를 포함하는 선로위치정보를 정보중계장치(400)를 통해 지상관제부(500)에 제공한다.
이때 선로위치정보는 센싱장치부(200)에 할당된 고유코드번호일 수 있으며, 예를 들어 강남역에서 역삼역 사이의 선로에 센싱장치부(200)를 10개 설치하고, 설치한 센싱장치부(200)에 k1, k2, k3, k4...k10의 고유코드번호를 할당한다.
그 후 k2에 해당하는 센싱장치부(200)가 열차 유무를 감지하고, 열차감지여부와 함께 고유코드번호 k2를 포함하는 열차위치정보를 지상관제부(500)에 제공한다. 이렇게 할 경우 지상관제부(500)는 제공받은 열차위치정보를 통해 강남역과 역삼역 사이에 위치한 k2 센싱장치부(200)에 열차가 위치함을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 열차위치정보가 열차감지여부와 고유코드번호인 것으로 설명하였으나, 선로의 상선정보, 선로의 하선정보 및 다른 형태의 선로위치정보가 포함될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 센싱장치부(200)가 초음파센서로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 이는 선로를 따라 설치되어 열차의 유무를 판단할 수 있는 센서라면 어느 것이든 적용될 수 있음은 물론이다.
지상장치(300)는 선로를 따라 설치되며, 도 4에 도시된 바와 같이 지상장치(300)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 지상장치제어부(310)를 포함한다.
또한 지상장치(300)는 차상장치(100)와 무선통신을 수행하기 위한 무선통신부(330), 정보중계장치(400)와 유선통신을 수행하기 위한 유선통신부(320)를 포함한다. 지상장치(300)는 무선통신부(330)를 통해 선로를 지나가는 열차의 차상장치(100)로부터 열차운행정보를 무선수신하면, 무선수신한 열차운행정보를 정보중계장치(400)에 제공한다. 그리고 지상장치(300)는 정보중계장치(400)로부터 열차제어정보를 제공받으면, 제공받은 열차제어정보를 선로를 지나가는 열차의 차상장치(100)로 무선송신하는 기능을 수행한다.
한편, 차상장치(100) 및 지상장치(300)는 근거리 전용통신(DSRC: Dedicated Short Range Communication)방식을 이용하여 무선통신을 수행하고, 근거리 전용통신방식으로 무선통신을 수행하는 중에 근거리 전용통신방식에서 오류가 발생하면 와이브로(WiBro: Wireless Broadband)방식을 이용하여 무선통신을 수행할 수 있다.
정보중계장치(400)는 선로를 따라 설치되며, 선로를 따라 복수개 설치되어 있는 센싱장치부(200) 및 지상장치(300)와 유선통신을 수행하고, 지상관제부(500)와 유선통신을 수행한다. 이를 통해 정보중계장치(400)는 센싱장치부(200)로부터 열차위치정보를 제공받고 지상장치(300)로부터 열차운행정보를 제공받아, 열차위치정보 및 열차운행정보를 지상관제부(500)에 제공한다.
또한 정보중계장치(400)는 지상관제부(500)로부터 열차제어정보를 제공받아 해당 지상장치(300)에 제공하는 기능을 수행한다.
지상관제부(500)는 정보중계장치(400)와 유선통신을 수행하며, 정보중계장치(400)로부터 열차위치정보 및 열차운행정보를 제공받는다. 지상관제부(500)는 제공받은 열차위치정보 및 열차운행정보를 바탕으로 전,후방 열차의 위치를 연산하고, 이를 고려하여 열차제어정보를 생성한다. 또한 지상관제부(500)는 생성된 열차제어정보를 차상장치(100)로 제공하기 위해 열차위치정보를 이용하여 열차와 가장 가까이에 위치한 지상장치(300)를 탐색한다.
그리고 지상관제부(500)는 탐색된 지상장치(300)로 열차제어정보가 제공되도록 정보중계장치(400)에 제공한다.
이하 도 5 및 도 6을 참조하여 열차제어시스템의 동작에 대해 자세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센싱장치부의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 센싱장치부(200)는 S501단계에서 열차의 유무를 감지하기 위해 주기적으로 초음파를 발생시켜 송출하고, 선로로 열차가 지나가면 S502단계에서 열차가 감지되었는지 판단한다.
S502단계에서 센싱장치부(200)의 판단하에 열차가 감지된 것으로 판단되면, 센싱장치부(200)는 S503단계로 진행하여 열차의 감지여부와 센싱장치부(200)의 고유코드번호를 포함하는 열차위치정보를 정보중계장치(400)로 제공한다.
이를 통해 지상관제부(500)는 정보중계장치(400)를 통해 센싱장치부(200)에서 감지한 열차위치정보를 제공받아 열차의 정확한 위치를 파악할 수 있으며, 이를 바탕으로 열차를 제어하여 불명확한 열차의 위치파악으로 발생할 수 있는 오류를 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지상관제부의 동작과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 정보중계장치(400)가 지상관제부(500)로 열차위치정보를 제공하면, 지상관제부(500)는 S600단계에서 이를 판단하고, S601단계에서 제공받은 열차위치정보를 분석하여 열차의 위치를 파악한다. 이때 S600단계에서 열차위치정보가 수신되지 않은 것으로 판단되면 지상관제부(500)는 S602단계로 진행하여 열차운행정보를 제공받았는지 판단한다.
S601단계에서 열차위치정보를 통해 열차의 위치가 파악되면 지상관제부(500)는 S602단계에서 열차운행정보를 제공받았는지 판단한다.
이때 지상관제부(500)의 판단하에 열차운행정보를 제공받은 것으로 판단되면, 지상관제부(500)는 S603단계로 진행하여 제공받은 열차운행정보를 통해 열차의 운행상태를 분석한다. 이때 지상관제부(500)는 제공받은 열차운행정보를 통해 열차번호, 열차운행속도, 출입문 모드정보, 출입문 고장정보등 열차의 전반적인 운행상태를 파악할 수 있다.
지상관제부(500)는 S603단계에서 열차의 운행상태가 파악되면, S604단계로 진행하여 분석된 열차의 위치와 분석된 열차의 운행상태를 바탕으로 열차제어정보를 생성한다.
이때 열차제어정보는 열차의 위치와 열차의 운행상태를 고려하여 열차의 속도 및 열차의 출입문 모드정보, 승강장에서의 출입문 개폐정보등과 같은 열차 운행의 전반적인 동작을 제어하는 정보를 포함한다.
상기와 같이 S604단계에서 열차제어정보를 생성하면 지상관제부(500)는 S605단계에서 열차의 위치를 파악하여, 열차와 통신가능한 지상장치(300)를 탐색한다.
이후 지상관제부(500)는 S606단계로 진행하여 열차와 통신 가능한 지상장치로 생성된 열차제어정보가 제공되도록 정보중계장치(400)에 제공한다.
이렇게 함으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 열차제어시스템은 선로를 따라 설치된 센싱제어부를 통해 정확한 열차의 위치를 파악할 수 있으며, 선로를 따라 설치된 지상장치를 통해 열차의 운행상태를 실시간 파악하여 열차를 운행하는데 발생할 수 있는 오류를 줄일 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100: 차상장치 200: 센싱장치부
300: 지상장치 400: 정보중계장치
500: 지상관제부

Claims (7)

  1. 열차에 설치되며, 열차운행정보를 무선송신하고, 무선수신한 열차제어정보에 따라 열차를 제어하는 차상장치;
    선로를 따라 설치되며, 열차의 유무를 감지하여 열차위치정보를 제공하는 센싱장치부;
    선로를 따라 설치되며, 상기 차상장치로부터 무선수신한 상기 열차운행정보를 정보중계장치에 제공하고, 상기 정보중계장치로부터 제공받은 상기 열차제어정보를 상기 차상장치로 무선송신하는 지상장치; 및
    선로를 따라 설치되며, 상기 센싱장치부로부터 제공받은 상기 열차위치정보와 상기 지상장치로부터 제공받은 상기 열차운행정보를 지상관제부에 제공하며, 상기 지상관제부로부터 제공받은 상기 열차제어정보를 상기 지상장치에 제공하는 상기 정보중계장치를 포함하는 열차제어시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 정보중계장치로부터 상기 열차운행정보 및 상기 열차위치정보를 제공받고, 그에 따른 상기 열차제어정보를 제공하는 상기 지상관제부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차제어시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 차상장치는,
    상기 지상장치 중 운행 중인 열차와 가장 가까운 위치에 설치된 지상장치와 무선통신하는 것을 특징으로 하는 열차제어시스템.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 센싱장치부는,
    초음파센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열차제어시스템.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 차상장치 및 상기 지상장치는,
    근거리 전용통신(DSRC:Dedicated Short Range Communication)방식을 통해 무선통신을 수행하고, 상기 근거리 전용통신방식에서 오류가 발생할 경우 와이브로(WiBro: Wireless Broadband)방식을 통해 무선통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 열차제어시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 열차운행정보는,
    열차번호, 열차운행속도, 열차의 출입문 모드정보, 출입문 고장정보, 승강장에서의 출입문 개폐 및 스크린도어 개폐정보 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차제어시스템.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 열차위치정보는,
    상기 센싱장치부에 할당된 고유코드번호, 선로의 상선정보, 선로의 하선정보 및 선로위치정보 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차제어시스템.
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