KR20120014096A - 궤도정보표시기 - Google Patents

Abstract

침목 등 노반 위에 궤도위치정보, 위치보정정보, 궤도특성정보 등의 궤도정보를 RFID TAG에 기억시켜 설치하고, 철도 궤도상을 주행하는 각종 철도차량에 설치한 RFID지상장치가 이를 통과하는 순간 이를 읽어, 차량속도센서에서 얻는 주행거리 정보와 결합시켜 현재 주행 중인 궤도상의 위치를 포함한 다양한 궤도정보를 수집한 후, 이를 운전자에게 현시시켜주고 여타 관련장비에도 정보를 제공해주는, 운전실에 설치하는 궤도정보표시기에 관련한 발명이다.

Description

궤도정보표시기{Display Unit of Track Information}

본 발명은 철도궤도상을 운행하는 철도차량에 장착하여 현재 궤도상의 위치, 궤도의 종류, 궤도특성 등을 표시해주는 궤도정보표시기에 관한 것이다.

철도 궤도상을 주행하는 각종 철도차량에 있어서 현재 주행 중인 궤도상의 정확한 위치와 각종 궤도의 특성정보를 운전자에게 알려주는 시스템 및 표시기가 필요하다. 특히, 궤도를 검측하거나 궤도,전기,신호,토목 등 선로설비를 보수하는 작업차가 작업을 위해 출동하는 것은 야간인 경우가 많은데 이 경우 정확한 지점을 찾아가기 위한 궤도위치표시장치의 필요성은 크지만, 아직도 궤도 인접지역에 설치해 둔 위치표시푯말인 킬로포스트를 육안으로 확인하여 이를 기준으로 삼아 속도센서로 계산한 주행거리계를 참고하여 위치를 찾아가는 정도의 원시적인 수준에 머물고 있는 것이 현실이다.

현재 궤도상의 위치를 인식시키는 방법에 대한 더욱 구체적인 예를 들면, 철도 궤도용 모터카(작업차)의 경우 주행 중인 상태에서 운전자가 킬로포스트를 지날 시에 육안으로 확인하여 위치정보를 리세트 시키고 있으며, 철도 궤도용 검측차의 경우 검측의 기준점을 설정하기 위해 운전자가 차량주행 중에 킬로포스트 통과시점에 검측장치의 리세트스위치를 눌러서 설정하고 있으므로 많은 위치오차를 발생시키고 현재의 궤도상의 위치나 궤도정보를 제공받지 못하고 있는 것이 현실이다.

궤도상의 위치를 자동인식하는 기술을 개발하는데 있어서 GPS를 이용하는 방법이 검토되었으나, GPS는 고속으로 달리는 차량에서의 위치정확도가 만족스럽지 못할 뿐아니라 터널, 산악 등의 장애물로 인하여 기능장애가 빈발하므로 적합하지 못한 것으로 판단되었고, 이에 따라 본 발명의 출원인은 RFID를 이용하여 궤도위치를 인식하고 위치를 보정하는 방법에 대해 특허출원 중에 있다. (출원번호 : 10-2010-0076146 , 명칭-궤도위치인식 및 위치보정시스템, 출원일- 2010.08.07 )

본 발명에서는 상기의 출원한 궤도위치인식 및 위치보정시스템을 이용하여 생성한 궤도정보를 운전자 및 타 장비에 정보를 제공해주기 위한 궤도정보표시기를 고안하는데 그 목적이 있다.

레일 궤도상을 철도차량이 주행할 때, 자동적으로 궤도에 대한 정보를 인식하여, 이를 운전자가 알 수 있도록 표시해주고, 관련 기기에 정보를 제공해 주는

유니트를 고안하고자 한다.

첫째, 궤도정보를 자동적으로 인식하는 방법은, 본 출원인에 의해 고안되고 출원번호 10-2010-0076146 로 특허 출원된 방안에 의한다.(명칭-궤도위치인식 및 위치보정시스템, 출원일- 2010.08.07 )

즉, 노반에 설치된 RFID TAG에 궤도위치를 포함한 궤도정보를 저장해두고 이 상부를 철도차량이 통과하는 순간에 차량에 탑재된 차상장치가 이 정보를 수신하고, 이어서 차량에 설치된 속도센서의 펄스신호를 이용하여 차륜의 회전수를 측정하여 차량의 이동거리를 계산하여 상기 절대위치에서 가감하면 항상 현시점에서의 궤도위치를 인식할 수 있게 된다.

둘째, 궤도위치보정수단에 관한 사항 역시 상기에 언급한 본 출원인의 동일 특허 출원방안에 의한다.

즉, 인접한 두 개의 킬로포스트에 명시된 궤도위치의 차이인 기준거리(통상 1KM)에 대한 실제 주행거리의 비율 또는 차이를 RFID TAG에 저장해 두고 이를 송신받거나 , RFID차상장치 또는 데이터처리장치에 저장해두면, 이를 이용하여 주행거리를 보간법으로 보정하여 위치오차를 분산시키므로써 다음 킬로포스트에서의 위치의 불일치를 크게 줄여 위치보정을 행하는 방식이다.

셋째, 이렇게 얻어진 궤도정보를 운전자에게 알려주고, 타 시스템에 전달해 주는 장치를 고안하게 되었는 바, 이것이 본 발명의 범위이다. 본 궤도정보표시기는 RFID차상장치에서 디지털신호를 받기 위한 디지털입력부와 실리얼통신출력포트를 가지며, 속도센서신호를 받기 위한 PULSE 입력부, 계산과 판단을 위한 CPU (중앙연산부), 트리거신호출력을 위한 디지털출력포트, 전원부 및 스위치조작/램프표시부 등을 가지며, 운전자에게 정보를 현시해주는 방법으로 LED 에 의한 디지털표시기와 LCD 디스플레이 판넬에 의한 표시장치를 갖출 수 있다.

철도차량이 궤도상을 주행할 시에 자동적으로 궤도상의 위치에 대한 정보와 각종 궤도정보를 인식하여 이를 표시해주고, 관련자료를 타 장치에 전달해주는 궤도정보표시기를 고안함에 따라, 운전자는 한밤 중에도 창밖을 살펴 킬로포스트에 적힌 궤도위치를 살필 필요가 없이 항상 현재의 정확한 궤도상의 위치와 궤도에 관한 관련정보를 파악할 수 있으며, 또한 궤도검측장치, 차량운행장치 등에도 궤도에 관한 여러가지 정보를 제공할 수 있게 되었다.

도 1 은 궤도정보표시기 관련 시스템 연결도이다.
도 2 는 궤도정보표시기 신호흐름도이다.
도 3 은 궤도정보표시기에서 표시하는 정보의 한 예이다.

상기한 본 발명을 실시하기 위한 시스템의 연결도는 <도 1> 에 일 실시 예를 나타내고 있으며, 궤도정보표시기의 신호흐름도를 <도 2> 에, 궤도정보표시기의 표시정보의 한 예를 <도 3> 에 나타내었다.

<도 1> 에 대하여 설명하면, 궤도상을 주행하는 철도차량(1)의 차상에 RFID READER와 RFID PROCESSOR로 구성된 RFID차상장치(4)를 설치하고, 침목 등 노반(2)에 RFID TAG(3)을 설치하되 그 내부의 기억장치에 궤도상의 절대위치좌표(궤도위치정보) 등의 궤도정보를 기억시켜두고, 차륜 또는 차륜과 연계하여 회전운동하는 부재의 회전속도를 감지하여 차량의 속도를 검측하는 차량속도센서(5)를 설치하고, 차상의 운전실에 궤도정보표시기(6)를 설치하였다. 철도차량이 궤도 위를 주행하여 RFID TAG(3)를 통과할 때 RFID차상장치(4)가 RFID TAG에서 보내오는 궤도위치정보 등의 궤도정보를 수신받아 TAG설치 위치의 궤도상의 절대위치를 인식하여 궤도정보표시기(6)로 보내고, 이후로부터는 차량속도센서(5)에서 감지한 주행거리정보를 궤도정보표시기(6)로 보내어 이 둘을 합하여 주행중인 현 위치에서의 궤도위치를 인식하고, 궤도정보표시기의 표시장치에 현재의 궤도위치 등의 궤도정보를 표시하게 된다.

<도 2> 는 궤도정보표시기의 신호흐름도를 표시하고 있다.

레일 침목 또는 노반에 설치된 RFID TAG에는 주로 킬로포스트 지점이나 특수한 지점에 설치하는데, TAG 시리얼번호, 레일위치, KP간 구간기준거리, 실제거리(또는 기준거리와의 차이) 외에 궤도의 종류, 노선종류, 상/하행구분, 노반의 종류, 평지/교량/터널 구분, 궤도작업정보 등 다양한 궤도정보를 기억시킬 수가 있다. 철도차량의 하부에 장착한 RFID 차상장치는 RFID READER와 PROCESSOR로 구성되는데, RFID TAG에 접근하면 KHZ파로 에너지를 출력시켜 RFID TAG의 안테나회로에 전기를 유도시켜 전기회로를 활성화시키면 RFID TAG는 활성화되어 궤도정보를 송신하고 이를 RFID차상장치가 인지하면 즉각 TLS신호 (Tag 감지신호)를 디지털로 출력한다.이 신호를 궤도정보표시기가 받으면 그 순간 TAG를 통과한 것을 알게 된다. 이어서 시리얼통신을 통해 RFID차상장치는 궤도위치를 포함한 궤도정보를 궤도정보표시기로 보낸다. 한편 차량의 차축, 감속기어 또는 모터축에 장착된 차량속도센서는 차량의 주행에 따른 속도신호를 출력하게 되는데, 이는 엔코더 또는 펄스제너레이터 형식이며 일반적으로 사용되는 기술로서 속도센서의 종류에 따라 고속카운터나 아날로그입력회로로 신호를 받아들인다. 속도센서신호에 의해 궤도정보표시기는 차량의 속도와 주행거리를 계산하는데, TAG를 통과하는 순간에 TLS신호를 받아 TAG를 통과한 지점의 위치를 인지하지만, 이후에 시리얼통신까지의 시간적인 딜레이는 항상 일정하므로 이를 반영하여 소급하여 위치계산을 할 수 있으며, 킬로포스트간의 기준거리와 실제거리가 맞지 않을 경우에는 이를 보간하여 위치보정을 할 수도 있는 바 이는 상기에 언급한 본 출원인의 선 특허 출원 내용과 같다. 이렇게 감지하고 계산한 궤도정보는 표시부에 나타내는데, LED로 숫자로 표시하는 방법과, LCD화면에 표시해주는 방법은 일반적으로 쉽게 시행할 수 있는 기술로서 선택가능하다. 궤도정보표시기에는 표시기능 외에 추가로 디지털신호출력기능을 가지며 이를 여러 용도로 활용할 수 있는 바, 실제적인 예를 들면 RFID Tag를 통과하는 순간 TLS신호를 차상장치에서 받아 즉시 출력해주므로서 검측차에서 킬로포스트의 위치를 입력시키는 기능을 현재 수동으로 하고 있는 것을 자동적으로 수행할 수 있게 해준다. 또한 시리얼통신기능은 타 장비와 연계하여 수집된 정보를 보내주는 창구역할을 하게 된다.

< 도 3 > 은 궤도정보표시기의 표시정보의 예를 보여주고 있다. 이를 간단히 설명하면, Tag Serial No.는 감지된 Tag의 순번을 표시하며, 통과한 KP는 직전에 통과한 RFID Tag와 동일위치의 Kilo-Post (궤도위치푯말)에 적힌 것과 동일하게 입력된 궤도위치 정보를 표시하며,다음KP위치는 다음의 KP에 설치한 Tag의 궤도위치를, KP간 거리는 직전 KP위치 Tag부터 다음KP위치 Tag까지의 구간기준거리이고, 거리차이는 KP간 기준거리와 실제측정거리와의 차이를 표시하여 위치보정하는데 사용하기 위한 정보이며, 궤도주행위치는 직전 KP위치의 Tag 정보에서 속도센서에 의한 주행거리를 합산한 위치보정 전의 현재의 궤도위치를 표시하고, 궤도보정위치는 거리차이정보를 이용하여 구간내에서의 위치를 보정한 궤도위치정보이고, 여기에 추가로 현재의 차량속도를 표시할 수 있으며, 궤도정보로서 궤도의 노선정보(경부선,호남선 등등)과 상행/하행선 여부, 본선/지선/유치선 등의 구분, 자갈도상/콘크리트도상 구분, 토공노반/교량위/터널 등의 구분 등 다양한 정보를 운전자에게 제공할 수 있으며, 이런 정보는 RFID TAG에 저장해둔 정보이거나 차상장치에 저장해둔 정보 또는 궤도정보표시기 내부에 저장해둔 정보를 위치정보와 결합시켜 표시할 수가 있다.

========================================
<도 1>에서
1 : 철도차량
2 : 침목 등 노반
3 : RFID TAG
4 : RFID 차상장치
5 : 차량속도센서
6 : 궤도정보표시기

Claims (6)

1. 차륜 또는 차륜과 연계하여 회전운동하는 부재의 회전속도를 감지하여 차량의 속도를 검측하는 차량속도센서로부터 차량속도신호를 받고; 킬로포스트의 설치 위치에 인접한 침목 등 노반에 설치되는 RFID TAG에 내장된 궤도위치 등의 궤도정보를 철도차량에 탑재한 RFID차상장치(4)를 통해 수신받아; 궤도상의 위치 등의 궤도정보를 표시하는 기능을 가지며, 철도차량의 운전실에 설치되어 운전자에게 글자로서 궤도정보를 제공하는 궤도정보표시장치
   
2. 상기 1항에 있어서, 운전자에게 궤도상의 위치정보 등의 궤도정보를 LED 표시장치로 표시하는 궤도정보표시장치
   
3. 상기 1항에 있어서, 운전자에게 궤도상의 위치정보 등의 궤도정보를 LCD 디스플레이 화면으로 표시하는 궤도정보표시장치
   
4. 상기 2항 또는 3항에 있어서, 철도차량이 RFID TAG를 통과하는 순간에 트리거신호를 디지털신호로 출력하는 궤도정보표시장치
   
5. 상기 2항 또는 3항에 있어서, 시리얼 통신기능이 있어, 타 장비에 정보제공이 가능한 궤도정보표시장치
   
6. 상기 4항에 있어서, 시리얼 통신기능이 있어, 타 장비에 정보제공이 가능한 궤도정보표시장치
   

Images