KR20120118653A

KR20120118653A - 열차 운행 제어시스템

Info

Publication number: KR20120118653A
Application number: KR1020110036151A
Authority: KR
Inventors: 김봉택; 김효상
Original assignee: 샬롬엔지니어링 주식회사; 김봉택
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-10-29
Also published as: KR101233250B1

Abstract

지상의 ATP 운영구간에 설치되는 ATP 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 수신하는 ATP 신호 수신부와, 지상의 ATC 운영구간에 설치되는 ATC 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 수신하는 ATC 신호 수신부와, 지상의 ATP 운영구간, ATC 운영구간 및 ATO 운영구간의 정차구간에 설치되는 ATO 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 포함하는 운행정보 신호를 수신하는 ATO 신호 수신부와, 운행되는 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검지부와, 열차의 운행구간에서 ATC 신호 수신부와 ATP 신호 수신부 및 ATO 신호 수신부 중에서 어느 하나로 수신된 속도신호와 속도 검지부에서 검지된 운행속도와 비교하여 열차의 운행속도를 제어하며 차상장치의 열차 출입문 개폐신호가 발생되면, 상기 속도 검지부로부터 열차의 속도를 입력받아 역사의 스크린도어(PSD)와 열차의 출입문이 동시에 오픈될 수 있는 동조 지연속도(PSD로 신호를 전송하면 실제 도어를 구동하는데 까지 걸리는 시간을 t1이라고 하면, 시간 t1 후에 속도가 0으로 될 수 있는 속도)에 도달할 때, PSD의 열림신호를 무선으로 출력하는 PSD 제어출력부 및, 열차의 정차구간에서 정위치 정지제어신호를 출력하는 정위치 정지신호 출력부를 포함하는 차상제어부와, 차상제어부에서 출력되는 PSD 열림신호를 전달받아 PSD의 구동을 제어하는 PSD 제어부 및, 차상제어부에서 출력되는 정위치 정지제어신호를 전달받아 열차의 제동부를 제어하는 정위치 정지제어부를 포함하며, 차상제어부는 제1정위치 정지패턴 및 제2정위치 정지패턴을 정지위치에 접근하는 지점에 따라서 단계적으로 발생하여 상기 정위치 정지신호 출력부를 통해 출력하며, 동조 지연속도는 제2정위치 정지패턴을 기준으로 계산되어 전송되는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템이 개시된다.

Description

열차 운행 제어시스템{TRAIN RUNNING CONTROLL SYSTEM}

본 발명은 열차 운행 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 ATC/ATP/ATO 차상제어 및 역사의 피에스디(PSD) 제어를 하여 안전한 열차 운행이 가능하도록 하는 열차 운행 제어시스템에 관한 것이다.

도로의 정체나 유가의 급등 등으로 인하여, 정시 출발 및 도착이나, 대량의 화물운송 등과 같은 열차 고유의 특성 부각으로 인하여 최근에는 열차를 이용하는 빈도가 늘어나는 추세에 있다.

그러나 한정된 선로 및 선로 증설에 따른 기간 소요 등으로 인하여 기존 한정된 선로를 최대한 이용하면서 열차 편성을 증대시키는 방법, 열차 사고방지 또는 열차를 자동으로 운행하기 위한 방법이 제안되고 있다.

이러한 방법 중 자동열차제어시스템(ATC: Automatic Train Control), 자동열차정지장치(ATP: Automatic Train Protection) 및 자동열차 운행 시스템(ATO: Automatic Train Operation) 방식이 제안되고 있다. 상기 ATC는 지상 선로에 기설치된 ATC pick-up coil과 같은 지상설비로부터 해당 선로에서의 최대속도 신호를 차상장치에서 이를 수신하여 최대속도 신호보다 현재 열차의 운행속도가 빠른 경우 자동으로 감속되도록 제어하는 시스템이며, ATP는 지상설비로부터 해당 선로에서의 최대속도 신호를 차상장치에서 수신하여 최대속도 신호보다 현재 열차의 운행속도가 빠른 경우 열차를 자동으로 정지되도록 제어하는 시스템이며, ATO는 열차의 운행시 열차의 가감속 제어뿐만 아니라 역을 포함하는 정차구간에서 정위치에 정차하거나, 출입문 개폐를 자동으로 제어하는 시스템을 말한다.

여기서, ATC 및 ATP 시스템과 ATO 시스템을 비교하면, 열차의 운행제어 기술의 발달은 ATC 및 ATP가 ATO보다 먼저 개발되어 현장에서 운행되고 있으며, 이후 ATO 시스템이 개발되어 현장에서 운행되고 있다.

이러한 기술발달 및 그 설치기간의 차이로 인하여, 어느 구간에서는 ATC 또는 ATP 시스템이 설치되고, 어느 구간에는 ATO 시스템이 설치되어 있어서 ATC, ATP 및 ATO 각각의 구간에서 전환되는 경우에는 열차의 제어모드를 전환하여야 하는 문제가 있다. 이러한 전환은 기존 ATC 차상장치와는 별개로 ATP 차상장치 및 ATO 차상장치를 설치하거나, ATP 차상장치와는 별개로 ATC 차상장치 및 ATO 차상장치를 설치하였으나, 이들 차상장치들 간 전환이 용이하게 이루어지지 않는 문제가 있으며, 또한 ATC 및 ATP 시스템은 열차의 운행구간에서만 활용되고 정차구간에서는 수동으로 열차를 정차하여야 하므로 ATO 차상장치를 별도로 설치할 경우 ATO 시스템에 대한 자동운행을 하지 못하여 비효율적인 문제가 있다.

또한, 서로 다른 시스템 운행구간마다 ATC, ATP 및 ATO 지상설비를 모두 설치할 수도 있으나, 이 경우 중복설치로 인한 비용증가는 물론, 신호간 혼선이 발생할 수 있는 문제가 있다.

한편, ATO 시스템은 앞서 설명한 바와 같이 운전자의 개입이 없이 컴퓨터 및 중앙제어 시스템의 제어에 따라서 자동으로 운행되므로, 출발, 정지, 문열림 등이 컴퓨터에 의해 제어되는 것은 물론, 승강장에 스크린도어(PSD: Platform Screen Door)가 설치된 경우, 열차의 출입문과 PSD를 정확히 연동시키면서 정차시켜야 한다.

여기서 PSD는 승강장에 설치되어 승객의 추락사 등의 사고 방지를 위하여 반드시 필요한 장치인데, 일반적으로 스크린도어 시스템은 지하철이나 경전철 승강장 위에 선로와 격리되는 고정벽(스크린)과 가동문을 설치, 전동차의 문과 연동하여 개폐되는 장치로서 승강장 안전 시스템이다. 이러한 PSD는 승객의 안전확보는 물론 전동차로 인한 소음과 먼지를 현저히 줄이고 승강장의 냉, 난방 효과를 증대시켜 쾌적성 등을 한층 향상시켜줄 수 있다.

이러한 승강장 스크린도어(PSD) 시스템에서는 전동차 출입문의 개.폐(OPEN/CLOSE)에 따라 스크린도어가 같이 연동하여 움직이는 것이 무엇보다 중요하다. 그러나 기존의 운영구간에서 전동차의 신호시스템은 운영상의 문제점으로 전동차와 스크린도어를 연계해서 제어하는데 어려움이 있고, 스크린도어를 전동차 출입문과 연동 제어하기 위해서는 선로에 설치되는 신호설비 등의 개수 또는 보완으로 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

현재 국내 및 국외에서 PSD가 설치된 경우는 정위치 정차는 물론 전동차 출입문 개?폐 정보를 송?수신할 수 있는 기능이 있는 ATO 시스템 방식이 적용되어 운행되고 있으나, 기존 선로에서는 스크린도어 설치를 고려하지 않은 ATC, ATP 시스템이 설치 운영되고 있다.

이와 같이 ATC, ATP 시스템은 전동차의 출입문 개?폐 정보를 승강장 측에 설치된 스크린도어 시스템에서 직접적으로 이용하기 위한 수단이 없다. 따라서 기존선로에 스크린도어를 설치하고자 할 경우 설치가 용이하지 않으며 고가의 신호설비가 필요하다는 문제점이 있다.

또한, ATO 시스템에 의존하는 열차라 하더라도 미리 PSD를 고려하지 않은 시스템에서는 PSD와 열차의 도어의 개폐시점을 정확하게 일치시키기 힘들어 이를 해결하기 위한 별도의 장치가 필요하다.

또한, ATO 시스템을 이용하여 정차 구간에서 정차할 때, 정확한 정차위치에 정차할 수 있도록 열차의 운행속도를 감속함에 있어서, 최대한 승차감을 유지하면서도 안정성과 정확성을 확보함으로써, 운행시간을 정확하게 유지함은 물론 PSD와의 연계동작이 보다 정확하게 일치될 수 있도록 하는 시스템에 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, ATC, ATP 운행구간에서도 열차자동운전(ATO) 모드로 운행이 가능하며, 열차자동운전 모드에 따라 운행되면서 역에서 정차시 PSD와 열차의 출입문의 연동율을 정확하게 일치시킬 수 있도록 개선된 열차 운행 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열차 운행 제어시스템은, 지상의 ATP 운영구간에 설치되는 ATP 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 수신하는 ATP 신호 수신부와; 지상의 ATC 운영구간에 설치되는 ATC 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 수신하는 ATC 신호 수신부와; 지상의 ATP 운영구간, ATC 운영구간 및 ATO 운영구간의 정차구간에 설치되는 ATO 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 포함하는 운행정보 신호를 수신하는 ATO 신호 수신부와; 운행되는 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검지부와; 상기 열차의 운행구간에서, ATC 신호 수신부와 ATP 신호 수신부 및 ATO 신호 수신부 중에서 어느 하나로 수신된 속도신호와 상기 속도 검지부에서 검지된 운행속도와 비교하여 열차의 운행속도를 제어하며, 차상장치의 열차 출입문 개폐신호가 발생되면, 상기 속도 검지부로부터 열차의 속도를 입력받아 역사의 스크린도어(PSD)와 열차의 출입문이 동시에 오픈될 수 있는 동조 지연속도(PSD로 신호를 전송하면 실제 도어를 구동하는데 까지 걸리는 시간을 t1이라고 하면, 시간 t1 후에 속도가 0으로 될 수 있는 속도)에 도달할 때, 상기 PSD의 열림신호를 무선으로 출력하는 PSD 제어출력부 및, 열차의 정차구간에서 정위치 정지제어신호를 출력하는 정위치 정지신호 출력부를 포함하는 차상제어부와; 상기 차상제어부에서 출력되는 PSD 열림신호를 전달받아 PSD의 구동을 제어하는 PSD 제어부; 및 상기 차상제어부에서 출력되는 정위치 정지제어신호를 전달받아 열차의 제동부를 제어하는 정위치 정지제어부;를 포함하며, 상기 차상제어부는 제1정위치 정지패턴 및 제2정위치 정지패턴을 상기 정지위치에 접근하는 지점에 따라서 단계적으로 발생하여 상기 정위치 정지신호 출력부를 통해 출력하며, 상기 동조 지연속도는 상기 제2정위치 정지패턴을 기준으로 계산되어 전송되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지상에 설치되는 ATO 지상설비는, 상기 열차의 다음 정차구역에 진입하기 전의 위치에 설치되는 제1ATO 지상설비와; 상기 제1ATO 지상설비를 통과하여 상기 다음 정차구역 내에 설치되는 제2ATO 지상설비와; 상기 열차의 상기 정차구역에서의 정위치 정차위치에 설치되는 정차위치 ATO 지상설비; 및 상기 제2ATO 지상설비와 상기 정차위치 ATO 지상설비 사이에 설치되는 제3ATO 지상설비;를 포함하며, 상기 차상제어부는 상기 제1ATO 지상설비를 수신한 시점에 상기 제1정위치 정지패턴을 발생하고, 상기 제2ATO 지상설비를 수신한 시점에 상기 제2정위치 정지패턴을 발생하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차상제어부는, 상기 제1ATO 지상설비를 수신하지 못할 것을 예상하여 상기 제1ATO 지상설비의 수신위치보다 이전에 지상설비 미수신용 백업패턴을 발생하고, 상기 제1ATO 지상설비를 정상적으로 수신시 상기 지상설비 미수신용 백업패턴을 상기 제1정위치 정지패턴으로 변환하는 것이 좋다.

또한, 상기 제1정위치 정지패턴은 상기 제1ATO 지상설비 수신시점으로부터 감속되어 상기 제3ATO 지상설비 위치에서 열차가 정지되는 것을 기준으로 하는 기울기 값으로 발생되며, 상기 제2정위치 정지패턴은 상기 제2ATO 지상설비 수신시점에서의 열차속도로부터 감속하여 상기 정차위치 ATP 지상설비의 위치에서 열차가 정지되는 것을 기준으로 하는 기울기 값으로 발생되는 것이 좋다.

또한, 상기 제2ATO 지상설비와 상기 정차위치 ATO 지상설비와의 거리는, 상기 제1ATO 지상설비와 상기 정차위치 ATO 지상설비와의 거리의 10배 이상의 거리로 설정되고, 상기 제1ATO 지상설비와 상기 정차위치 ATO 지상설비와의 거리의 1/10 이하로 설정되는 것이 좋다.

또한, 상기 제1정위치 정지패턴은, 상기 제1ATP 지상설비 수신시점을 기준으로 ATO 주행목표 이상의 주행속도로부터 일정한 기울기로 감속되어 상기 제3ATO 지상설비 수신지점에서 열차속도가 제로가 되는 패턴으로 발생되는 것이 좋다.

또한, 상기 차상제어부는, 상기 제2ATO 지상설비를 수신하는 시점에서 상기 제1정위치 정지패턴을 상기 제2정위치 정지패턴으로 변환하여 발생하는 것이 좋다.

또한, 상기 제1정위치 정지패턴은 감속기울기가 직선형으로 이루어지는 패턴이고, 상기 제2정위치 정지패턴은 감속기울기가 곡선형으로 이루어지는 패턴인 것이 좋다.

또한, 상기 차상제어부는, 상기 제1정위치 정지패턴의 발생시점으로부터 ATO 주행목표 속도 이하로 단계적으로 감속운행되도록 제어신호는 발생하는 것이 좋다.

본 발명의 실시예에 따른 열차 운행 제어시스템에 따르면, ATC 시스템에 설치되는 구간, ATP 시스템이 설치되는 구간 및 ATO 시스템이 설치되는 구간에서 별도의 추가장비나 복잡한 처리 없이도 하나의 시스템으로 병용할 수 있게 된다.

또한, ATC 구간, ATP 구간에서도 열차의 정위치 정차나 출입문 개폐 및 PSD 개폐 등을 자동으로 제어 할 수 있는 ATO 모드를 구현 할 수 있게 된다.

또한, 정차구역에서 ATO 모드를 통한 정위치 정지제어를 수행함으로써, 승차감을 최상의 상태로 확보하면서도 정지위치에 정확하게 정지할 수 있도록 정지제어할 수 있게 되며, 이와 같이 정지위치에 정확하게 정지제어할 수 있게 됨으로써, 열차의 출입문의 개폐동작과 역사의 PSD의 오픈동작을 더욱 정확하게 동조화시킬 수 있게 된다.

즉, 열차의 출입문 개폐신호를 열차의 속도와 연동하여 PSD 개폐신호로 출력함으로써 PSD와 열차의 출입문의 연동율을 상승시켜서 안전사고를 예방함은 물론 사용자에게 신뢰성을 줄 수 있게 된다.

도 1은 열차의 운행구간을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열차 운행 관리시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열차 운행 관리시스템을 이용하여 ATP/ATO 주행제어를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 부산지하철 1호선의 실시예를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 부산지하철 2선의 실시예를 보인 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열차 제어시스템을 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열차 제어시스템은, ATP 수신부(110)와, ATC 수신부(120)와, ATO 수신부(130)와, 속도 검지부(140)와, 차상제어부(150)와, PSD 제어부(160) 및, 정위치 정지제어부(170)를 구비한다.

본 발명의 실시예를 설명하면서, 열차가 운행되는 구간은 열차 운행구간(A,A',A")으로 설명하고, 열차가 역에서 정지하기 위한 구간을 열차 정차구간(B,B',B")으로 설명한다. 또한, ATC 시스템이 운영되는 구간은 ATC 운영구간으로 설명하고, ATP 시스템이 운영되는 구간은 ATP 운영구간으로 설명하며, ATO 시스템이 운영되는 구간은 ATO 운영구간으로 설명한다.

상기 ATP 수신부(110)는, 지상의 ATP 운영구간에 설치된 ATP 지상설비(210)로부터 해당 운행구간(A)에서의 열차운행 속도신호를 수신하고, 수신된 정보를 차상제어부(150)로 전달한다. ATP 지상설비(210)는 열차의 궤도회로에 의하여 검지되면 제한속도 신호를 궤도회로 또는 불연속 전송루프를 통하여 ATP 수신부(110)로 해당 구간에서 운행속도 신호를 전송한다. ATP 시스템은 열차의 운행시 해당 구간에서의 제한 운행속도를 위반하는 경우 강제로 열차를 정지시키도록 제어하는 것이므로, ATP 지상설비(210)는 열차의 운행구간(A)에만 설치되고, 정차구간(B)에는 설치되지 않는다.

상기 ATC 수신부(120)는 지상의 ATC 운영구간에 설치되는 ATC 지상설비(220)로부터 해당 운행구간(A')에서의 열차운행 속도신호를 수신하고, 수신된 정보를 차상제어부(150)로 전달하다. 즉, ATC 지상설비(120)는 열차의 궤도회로에 의하여 검지되면 제한속도 신호를 궤도회로 또는 불연속 전송 루프를 통하여 ATC 수신부(120)로 해당 구간에서 운행속도 신호를 전송한다. 여기서 ATC 시스템은 열차의 운행시 해당 구간에서의 제한 운행속도를 위반하는 경우 강제로 감속을 하도록 제어하는 것이므로 ATC 지상설비(220)는 열차의 운행구간(A')에만 설치되고 정차구간(B')에는 설치되지 않는다.

상기 ATO 수신부(130)는 ATO 운영구간(운행구간(A") 및 정차구간(B") 포함)과, ATP 운영구간과 ATC 운영구간의 정차구간들(B,B')에 설치되는 ATO 지상설비(230)로부터 운행정보를 수신하는 것으로서, 운행정보에는 운행구간(A")에서 제한 운행속도 및 정차 구간(B,B',B")에서에서의 열차의 정위치 정차 정지를 위한 정보를 수신한다. 상기 ATO 수신부(130)는 상시 발진 주파수를 발진하여 지상의 ATO 지상설비(230)로부터 열차운행 정보를 수신한다. 여기서 ATO 시스템은 열차의 운행구간(A") 뿐만 아니라 정차구간(B,B',B")에서도 정위치 정차를 위하여 제어되어야 하므로 ATO 지상설비(230)는 ATO 운영구간에서 운행구간(A") 및 정차구간(B") 뿐만 아니라, ATC 구간의 정차구간(B')과 ATP 구간의 정차구간(B)에도 설치된다. 이로써, 후술하는 바와 같이 ATP 운영구간, ATO 운영구간에서도 열차의 정위치 제어 및 출입문 개폐 등과 같은 열차 자동 운행모드(ATO)를 구현할 수 있게 된다.

상기 속도 검지부(140)는 현재 열차의 운행속도를 검지하는 것으로서, 속도 발전부(141) 및 속도 산출부(142)를 구비한다. 속도 발전부(141)에서 열차의 운행속도에 따른 펄스신호가 출력되면 속도 산출부(142)에서는 차륜에 따라 이를 열차의 운행속도로 연산하여 차상제어부(150)로 출력한다.

상기 차상 제어부(150)는 상기 ATP 수신부(110), ATC 수신부(120), ATO 수신부(130) 중에서 어느 하나로 수신된 제한 운행속도 신호와 속도 검지부(140)에서 검지된 열차의 운행속도를 비교하여, 열차의 운행속도가 제한 운행속도보다 빠른 경우 열차를 감속제어하거나, 열차를 정지제어한다. 또한, 정차구간에서는 ATO 수신부(130)로 수신된 열차 운행정보에 따라 열차의 정위치에 정착되도록 제어하기 위한 정위치 제어신호 즉, 정위치 정지패턴을 발생하여 출력한다.

따라서 출력된 정위치 정지패턴은 정위치 정지제어부(170)로 전달되고, 정위치 정지제어부(170)는 전달받은 정위치 정지패턴에 따라서 제동부(173)를 제어함으로써 열차를 정위치에 정지시킬 수 있게 된다.

또한, 후술하겠지만, 차상 제어부(150)는 정차구간에서 정위치 제어패턴의 발생정보 및 ATO 수신부(130)에서의 수신정보를 근거로 하여 적절한 시점에 PSD 제어신호를 출력함으로써, 열차가 정위치에 정차하는 시점에 맞춰 열차 출입문의 개폐 및 PSD의 개폐동작이 서로 동조되어 수행될 수 있도록 한다.

이를 위해 차상제어부(150)는 PSD 열림신호를 무선으로 출력시키는 PSD 제어출력부와, ATO 지상설비의 수신신호를 근거로 하여 정차구간에서 정위치 정지패턴을 발생시키는 정위치 정지신호 출력부를 포함할 수 있다. 따라서 후술하겠지만, 차상제어부(150)는 다음의 정차구역(역사)으로 진입시 정위치 정차지점에 접근하는 동안 단계적으로 지상설비 미수신용 백업패턴(A3)와, 제1 및 제2정위치 정지패턴(A1,A2)을 발생시키는 한편, 정위치 정차지점에 거의 접근한 지점에서는 PSD 열림신호를 출력하게 됨으로써, 정위치 정지제어가 가능함은 물론, 열차 출입문의 개폐동작과 PSD의 개폐동작을 최대한 동조화시킬 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, ATP 운행구간, ATC 운행구간 및 ATO 운행구간에서 별도의 독립적인 장치의 추가 없이도 병행 운행할 수 있으며, ATC 운행구간 및 ATP 운행구간에서도 자동 열차 운행(ATO)을 할 수 있다.

또한, 차상제어부(150)는 ATP 운행구간에서 ATP 수신부(110)에서 수신된 ATP 주행 목표치 즉, 제한 운행속도 조건으로부터 ATO 주행 목표속도를 설정하여 ATO 운행조건으로 전환하여 운행할 수도 있다. 예를 들어, ATO 목표속도를 ATP 수신부(110)에서 수신된 ATP 신호(열차 제한 운행속도)에서 소정 속도(대략 3.0Km/h)를 줄인 속도로 설정할 수 있다. 즉, ATO 목표속도 = ATP 속도 - 3.0Km/h 로 설정하여 자동 열차 운행을 할 수 있다. 따라서 ATP 운행구간에서 ATP 속도(신호)가 하위변화 또는 상향변화함에 따라서 ATO 목표속도 또한 그에 연동하여 하위 또는 상위 결정하여 열차운행을 할 수 있다.

그리고 각각의 운행구간(A,A',A")에서는 ATO 지상설비들(210)로부터 전달받은 신호를 근거로 하여 정위치 정지제어가 수행된다.

여기서 정차구간(B,B',B")을 포함하여 그 전후 일정 구간에는 다수의 ATO 지상설비(211,212,213,214)가 특정위치별로 설치될 수 있다. 구체적으로, 다수의 ATO 지상설비는 제1정위치 정지패턴(A1)의 개시시점의 기준이 되는 제1ATO 지상설비(211)와, 제2정위치 정지패턴(A2)의 개시시점의 기준이 되는 제2ATO 지상설비(212)와, 상기 제1정위치 정지패턴(A1)을 기준으로 하는 가상의 정지위치에 설치되는 제3ATO 지상설비(213)와, 상기 제2정위치 정지패턴(A2)을 기준으로 하는 실제 정위치 정지위치의 기준이 되는 정차위치 ATO 지상설비(214)를 구비한다. 즉, 열차의 진행방향을 기준으로 하여 제1ATO 지상설비(211), 제2ATO 지상설비(212), 제3ATO 지상설비(213) 및 정차위치 ATO 지상설비(214)가 차례로 설치되며, 제2 및 제3ATO 지상설비(212,213)는 정차위치 ATO 지상설비(214)에 인접하게 설치된다.

상기 제1ATO 지상설비(211)는 열차가 정차구역(B,B',B")에 접근하는 지점에 설치되며, ATO 수신부(110)에서 제1ATO 신호를 수신하면, 차상 제어부(150)는 제1정위치 정지패턴(A1)을 발생한다. 이러한 제1ATO 지상설비(211)는 정차위치 ATO 지상설비(214) 즉, 정차위치로부터 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에 설치되며, 본 발명의 실시예에서는 대략 240m에 설치된다. 이러한 제1ATO 지상설비(211)의 설치위치는 이전에 출발지령을 발생한 이전의 정차구역(정차역)에 설치된 정차위치 ATO 지상설비(214')로부터 제공된다. 즉, 이전의 정차위치 ATO 지상설비(214')는 출발지령과 함께 다음의 정차구역에 대한 정보를 함께 제공함으로써, 차상제어부(150)는 다음의 정차구역에 접근시 미리 정위치 정차를 위한 준비를 할 수 있게 된다.

여기서, 차상제어부(150)는 열차가 제1ATO 지상설비(211)에 접근시, 제1ATO 지상설비(211)를 수신하지 못할 경우를 대비하여 제1ATO 지상설비(211) 수신 예상지점보다 소정 거리 전방에 진입시 백업 정지패턴(A3)을 미리 발생한다.

따라서 차상제어부(150)는 백업 정지패턴(A3)을 기준으로 열차의 운행이 이루어질 수 있도록 수행하다가 제1ATO 지상설비(211)를 정상적으로 수신하면, 백업 정지패턴(A3)을 제1정위치 정지패턴(A1)으로 변환하여 열차 운행을 수행하게 된다.

상기 제1정위치 정지패턴(A1)은 제1ATO 지상설비(211) 수신시점을 기준으로 하여 열차 운행속도를 점진적으로 감속시켜 운행하도록 하여 상기 제3ATO 지상설비(213)를 수신하는 지점에서 정지할 수 있도록 하는 감속기울기를 갖는다. 즉, 실제 정지위치인 정지위치 ATO 지상설비(214)보다 소정 거리 전방에서 정지할 수 있도록 하는 제1정위치 정지패턴(A1)에 따라서 정위치 정지제어부(170)에서는 제동부(173)를 적절히 제어하여 정위치 정지제어 운행이 이루어진다. 이를 위해 제3ATO 지상설비(213)는 정지위치 ATO 지상설비(214)와 대략 2m의 거리에 이격되도록 그 전방에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1정위치 정지패턴(A1)의 감속 개시시점의 속도는 실제로 ATO 제한속도 이상에서부터 감속할 경우에 제3ATO 지상설비(213)의 위치에서 정차하도록 하는 기준속도 및 기울기를 갖는다.

따라서 차상제어부(150)는 제1정위치 정지패턴(A1) 발생시점으로부터 급격하게 운행속도를 감속하지 않고, 일정 거리구간에서는 제1정위치 정지패턴(A1)보다 완만한 감속을 통해 열차의 승차감을 확보하면서 제1정위치 정지패턴(A1)에 매칭시켜 정위치 정지제어 운행을 수행할 수 있게 된다.

상기 제2ATO 지상설비(212)는 열차가 제3ATO 지상설비(213)에 도착하기 전에 제2정위치 정지패턴(A2)을 발생시킬 수 있도록 신호를 제공하며, 제3ATO 지상설비(213)의 전방에 설치되며, 바람직하게는 제3ATO 지상설비(213)와 정지위치 ATO 지상설비(214)의 거리(약 2m)와 비교하여 정지위치 ATO 지상설비(214)로부터 10배 이상의 거리(약 20m)에 위치되도록 설치되는 것이 좋다. 따라서 열차가 제2ATO 지상설비(212)의 수신위치에 도달하면, 차상제어부(150)는 제2정위치 정지패턴(A2)을 발생함으로써 이전의 제1정위치 정지패턴(A1)을 대체하게 된다.

따라서 정위치 정지제어부(170)는 제2ATO 지상설비(212)를 수신한 시점부터는 제2정위치 정지패턴(A2)의 제어신호에 근거하여 정지위치 ATO 지상설비(214)를 정지위치로 인식하고 열차를 감속제어한다.

여기서 상기 제2정위치 정지패턴(A2)은 제2ATO 지상설비(212)에서 정지위치 ATO 지상설비(214)까지의 열차의 감속기울기가 비선형(非線型) 즉, 곡선형태를 가진다. 따라서 정위치 정지제어부(170)는 제1정위치 정지패턴(A1)에 의해 정지제어보다 제2정위치 정지패턴(A2)에 의한 정지제어 운행시보다 천천히 감속제어하여 승차감을 향상시키면서 정지위치 ATO 지상설비(214)의 위치에서 열차가 정확하게 정지할 수 있도록 제어할 수 있게 된다.

정지위치 ATO 지상설비(214',214)는 정위치 위치정보와 함께, 다음 정차구역에 대한 정보를 ATO 수신부(110)로 전송하며, 열차의 출발지령도 함께 전송하게 된다.

이와 같이 정차구역에서 복수의 ATO 지상설비(211,212,213,214)를 수신한 신호를 근거로 하여 정위치 정지제어를 수행함으로써, 열차의 승차감을 최상의 상태로 유지하면서도 정위치에 정확하게 정지시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 PSD 제어부(160)는 차상제어부(150)로부터 출입문 개폐신호를 전달받아서 정차구역의 PSD 개폐 신호로 활용하여 PSD(161)의 개폐동작을 제어하게 된다.

상기 열차의 출입문 개폐신호는 열차의 주행시 역사 진입 전에 차상제어부(150)의 PSD 열림신호 출력부로부터 발생되는데, 그 이유는 역사마다 출입문(왼쪽, 오른쪽) 곡면, 경사도 등 출입문 조건이 다르므로 기타 고려 요소를 감안하여 다음 역사에 진입 전(통상 전동차의 출발시에 미리) 차상의 준비상태는 완료되었음을 전송하는 신호이다. 따라서 차상 제어부(150)에서는 열차의 출입문 개폐신호를 발생시켜 다음 역사에서 이 신호를 전송받아 이용할 수 있게 한다. (상기 열차의 출입문 개폐신호는 주행 중인 열차의 출입문을 개방시키는 신호가 아니라, 열차의 정차시 출입문을 개폐시키기 위한 필요조건 중 하나로 이해되어야 한다) 즉, 상기 열차의 출입문 개폐신호는 열차의 출입문을 개폐시키는데 필요한 여러 가지 신호를 포함한, 차상제어부(열차)가 준비해야 하는 단계의 신호에 불과하며, 기타 지상(역사) 장치에서 발생되는 신호 등 여타 신호와 함께 출입문을 개폐시키는 조건 중 하나가 된다. 상기 차상제어부(150)의 열차의 출입문 개폐신호에는 열차의 주행속도 정보가 포함된다.

한편, 본 발명의 경우 각기 다른 지하철 등의 노선별 특성에 무관하게 차상제어부(150)에서 발생되는 열차의 출입문 개폐신호를 PSD의 개폐신호로 활용하기 위한 것으로서, 그 조건으로 동조 지연속도(PSD로 신호를 전송할 때 실제 도어가 구동하는데 까지 걸리는 지연시간을 속도로 환산한 값)을 개입시키는 특징이 있다.

지하철과 같은 열차의 경우에는 역사의 진입 전, 전기적 제동이 먼저 발생되고 역사 내 특정위치(예를 들어 제1정위치 정지패턴 발생시에는 전기적 제동이 이루어지고, 제2정위치 정지패턴 발생시에는 기계적 제동이 후속될 수 있다.)에 도달되면 기계적 제동이 후속되므로, 역사에 진입 전에 전기적 제동에 의한 감속 가속도는 자동으로 차상제어부(150)의 시그널에 포함된다. (열차의 출입문 개폐신호에 속도 정보가 포함돼 있음) 일반적인 의미에서의 상기 지연속도는 열차가 역사(정차구역)로 진입할 때, 상기 감속 가속도에 의하여 속도가 감속되므로, v(t) = at(v; 속도, a; 감속가속도)에 의하여 속도가 표시될 것이다. 그런데 열차에 있어서는 PSD 열림신호가 발생되어도 기타 센서들과의 신호처리를 위하여 필요한 시간이 있으며, 이 시간을 t1이라고 하면, 전동차의 속도가 v(t1)일 때 t1 시간 이후 속도가 0이 되어 완전 정차되며 이때, 열차의 출입문과 PSD가 동시에 개방되어야 할 것이다.

즉, PSD를 구동하기 위한 시간 t1을 얻기 위하여 지연속도 v(t1)를 감지하여 이용하며, 열차의 감속 주행 중, 속도가 v(t1)에 도달되면 PSD 열림신호를 발생시키는 것을 일반적인 원칙으로 한다.

이러한 일반적인 원칙을 기본으로, 각 지하철 노선의 특성에 따라 발생되어지는 센서 시그널의 종류와 양이 모두 다르므로 상기 시간 t1 또는 속도 v(t1)는 각 지하철 노선에 따라 달리 특정한다.

즉, 부산지하철 1호선을 예로 들면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 PSD를 구동시키기 위해서는 DOPR(출입문 구분센서), 5KRR(5km 속도감지 센서), PG3-2R(정위치 도착센서-기계적 제동 개시시점 또는 정지위치 ATO 지상설비 수신시점), ATO 등의 요건 신호가 충족되어야 하는데, 이러한 신호는 동시에 인가되는 것들이 아니어서 신호처리가 필요한 시간이 충족되어야 한다. 이와 같은 지연시간은 각 지하철(후술하는 부산지하철 2호선을 포함하여, 대구, 서울, 각 도시의 호선마다 모두 다르다)마다 필요한 요건의 선정이 틀리므로, 각 지하철의 특성에 따라 별도로 미리 선정돼 입력되어야 한다. 본 발명의 경우 이러한 각 지하철의 특성을 고려하여 지연속도를 편리하게 구하기 위하여, 실제의 시운전을 통한 지연속도를 측정하고 이를 피드백하여 이용하는 특징이 있다.

한편, 본 발명의 경우 지연시간 t1을 직접적으로 제어수단으로 사용하지 않고 지연속도 v(t1) 개념으로 사용하는 이유는 열차의 운전시스템인 ATO, ATP, ATC 등에서 공히 속도를 감지하여 제어수단으로 이용하고 있기 때문에 열차의 출입문 개폐신호에 속도정보가 포함되어 있으므로, 속도를 제어수단으로 이용하는 것이 더욱더 편리하기 때문이다.

이하 부산의 지하철 1호선을 실시예로 들어 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, PSD 열림 신호 출력은 DOPR(출입문 구분 센서), 5KRR(5km 속도감지센서, 제2정위치 정지패턴 발생 이후를 기준으로 감지하는 것이 바람직함), PG3-2R(정위치 도착 센서-기계적 제동 개시시점 또는 정지위치 ATO 지상설비 수신시점) 계전기가 여자되고, ATO 고장유무에 관한 체크신호인 ATO-CR이 여자 되지 않은 조건이 출입문을 열 수 있는 조건이다.

이때, 부산지하철 1호선의 경우에는 열차의 속도가 시속 5km로 감속되는 시점(본 발명의 지연속도를 5km로 한 실시예)에 상기 PSD 열림신호를 출력시키는데, 상기 차상제어부(150)에서 열차 속도가 5km임을 검지하여 PSD 열림신호를 송신하면, 지상장치에서는 상기한 4가지 조건의 신호를 순차적으로 확인하고 상기 PSD 열림신호의 유효성을 판단하여 역사에 설치된 PSD를 구동시킨다.

본 발명의 경우 상기 PSD 열림신호는 열차가 역으로 진입하여 제1정위치 정지패턴(A1)에서 제2정위치 정지패턴(A2) 구간으로 변환된 상태에서 발생되도록 하는 것이 바람직하며, 제2정위치 정지패턴(A2)이 발생되기 전에 열차의 속도가 예를 들어 기준속도인 5km 이하가 되더라도 PSD 열림신호는 발생하지 않게 함으로써, PSD의 오동작을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같은 PSD의 구동이유는 PSD 열림신호가 열차의 출입문 열림신호와 동일하게 출력되면 열차의 출입문보다 늦게 PSD가 동작하기 때문에 미리 지연시간을 감안하여 신호를 주기 위한 것이며, 이에 따라 열차의 도어와 역사의 도어 간 개폐 공조가 정밀하게 이루어질 수 있으며, 특히 열차가 정차위치에 정확하게 정차하도록 정지제동함으로써, 열차 출입문과 PSD가 서로 어긋나지 않고 일치하는 위치에서 동시에 개폐될 수 있도록 제어할 수 있게 된다.

상기 PSD 제어부(160)는 차상 제어부(150)의 PSD 열림신호를 전달받으면 PSD(161)를 구동시키는 회로부이다.

또한, 실제 열차를 시운전하면서 PSD와 열차 출입문의 개폐시점을 동조시키기 위하여 지상장치로부터 PSD의 개폐 구동상태에 관한 정보(PSD를 개폐시키는데 필요한 시간 값 t1이 될 것이다)를 피이드백 받아 이를 상기 지연속도의 설정에 반영되도록 구성할 수 있다.

이하 도 5를 참조하여 부산의 지하철 2호선에 대한 출입문 구동에 관하여 살펴보기로 한다.

부산의 지하철 2호선의 경우에는 상기 출입문 개폐신호는 역구내 진입완료 신호인 PSM2, 정차 정위치 신호인 PSM-3, PSM1-2가 차례로 인식이 되고 출입문 방향신호인 EIE신호가 수신되고 속도신호를 검지하여 정차가 확인되면 발생된다.

이때, PSD 열림신호는, 차상제어부(150)에서 상기 조건중 PSM 검지와 출입문 방향의 정보를 수신하여 지상장치로 전송하고, 차상제어부(150)에서 열차의 속도가 시속 5km 이하를 검출하여 PSD 열림데이터를 지상장치로 전송하면, 지상장치에서 앞의 조건을 확인 한 후, PSD 열림 신호를 출력하게 된다.

PSD 검지는 열차의 ATO 수신부(130)에서 실시간으로 정차구역에서의 ATO 지상설비들(211,212,213,214)을 수신하여 순서대로 지상장치로 송신하게 되며, 이때 지상장치에서는 신호가 순서대로 수신되지 않으면, 차상제어부(150)로 재송신을 요구하여 차상제어부(150)를 포함한 차상장치(ATO 수신부, ATP 수신부, ATC 수신부 포함)의 이상 유무를 확인하고, 신호 이상 유무 확인 오류 발생에 대처하도록 한다. 열차의 속도는 속도검지부(140)에서 PSD 제어부(160)에서 판단할 수 있는 신호로 변환한 후, 전송된다.

이러한 부산의 지하철 2호선에서도 기본적인 열차의 출입문 개폐신호가 발생되면, 이를 지연속도와 피이드백 회로를 통하여 1호선 열차와 마찬가지로 실제의 운전을 통하여 최적의 지연 속도를 확인하여 선정하게 된다.

한편, 본 발명에서는 부산 지하철 1호선과 2호선을 예로 들어 열차 출입문 개폐동작과 PSD의 개폐동작을 동조화시키는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 이외에 다른 지하철에 대하여도 본 발명의 적용이 가능한 것을 이해되어야 한다.

또한, 본 발명에 있어서 차상제어부(150)를 포함하는 차상장치와 지상신호의 연결은 무선으로 전달되며, 그 인터페이스를 무선장치를 통한 통신 프로토콜로 정의한다. 상기 무선의 방식은 짧은 접속구동 시간이 보장되는 지그비(zigbee)를 이용함으로써, 접속고장에 의한 재발신시 사고의 위험을 방지하는 것이 바람직하며, 통신 프로토콜은 RS232C 의 전기적 규격을 따르고 내용상 프로토콜은 사용무선장치의 ID를 가지고 연결되게 하여 구체적으로 인식방법을 구성한다.

또한, 이상에서 설명한 바와 같이, 정차구역에서의 열차 출입문 개폐와 PSD 개폐신호의 동조화에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것은, 열차 운영시스템의 서로 다른 운영구간에서도 공통적으로 ATO 운영제어를 통한 정위치 정지제어를 정밀하게 수행할 수 있는 본 발명의 구성을 기본바탕으로 하기 때문이다. 따라서 현재 다양한 열차 운영시스템이 적용되는 서로 다른 운영구간에서도 공통적으로 ATO 운영제어가 가능하도록 하여 추가적인 시설 투자비용을 최소화하면서도, ATO 운행제어를 통해 정차구역에서 승차감을 최대한 확보하면서도 정위치 정지제어는 물론, 열차 출입문과 PSD 개폐의 동조화를 이룰 수 있도록 할 수 있게 된다.

도 3은 ATP 신호를 근거로 하여 열차의 운전제어는 물론, 정차구역에서의 ATO 운행제어를 통한 정위치 정지제어동작을 설명하기 위한 개략적인 ATP/ATO 주행제어 설명도이다. 이를 통해 ATP/ATO 주행제어 동작을 설명하기로 한다.

먼저, A역에 정차하고 있는 열차의 ATO 수신부(130)는 역 정지위치에 설치되어 있는 정지위치 ATO 지상설비(214)로부터 다음 역(B역) 코드 등 역 사이의 주행에 필요한 데이터를 전송받는다. 여기서 상기 정지위치 ATO 지상설비(214)는 ATO Local의 유전원 지상설비이다.

① 열차는 정지위치 ATO 지상설비(214)로부터 출발지령을 수신하면, 차상 제어부(150)는 전동방지 브레이크를 해제하여 ATO 목표속도를 향해 가속제어를 행한다. 이때 ATO 주행 목표속도는 ATP 신호에 근거하여 결정한다. 예를 들어, ATP 신호가 60km/h 인 경우, ATO 목표속도 = ATP 신호(60km/h) - 3km/h = 57km/h 이 된다. 물론, 운행구간이 ATC 운행구간인 경우에는 ATC 신호에 근거하여 ATO 주행 목표속도을 결정할 수도 있다.

② 열차가 ATO 목표속도에 가까워지면 차상제어부(150)는 서서히 역행 노치(Notch)를 좁혀서 목표속도에의 이행제어를 행한다.

③ 목표속도로 이행 후 ATO 목표속도에 따르도록 역행/타행/브레이크의 제어를 실시한다(정속운전제어).

④ ATP 신호가 하위변화하는 지점에서는 신호 변화점의 전방 L1에서 ATP 신호 하위 변화점까지 시한진단식(時限進段式)의 감속제어로 승차감을 확보하면서 감속시킨다. 감속시에는 ATP 제한을 적용하지 않고 하위 변화 구간을 통과하도록 운행제어 하는 것을 기본으로 한다.

⑤ ATP 신호가 상위 변화했을 경우에는 재 역행제어를 행한다. ATO 목표속도를 향해 가속제어를 행하지만 역행 노치(Notch)는 시한진단식 (jerk 제어)로 진단시키고 재 가속시의 jerk 완화를 도모한다.

⑥ 필요에 따라서 에너지 절약, 승차감 확보 등을 목적으로 하여 강제적으로 역행 Off시키는 타행제어를 행한다.

⑦ 제1ATO 지상설비(211)를 수신하면 제1정위치 정지패턴(A1)을 발생한다. 또한, 제1ATO 지상설비(211)를 수신하지 못하는 경우에 오버런(Overrun)을 방지하기 위하여 제1ATO 지상설비(211)의 소정 거리 전방(바람직하게는 5m 전방; 역간 거리 245m 기준으로 할 때)의 지점(P1')로부터 정점정지 위치까지 지상설비 미수신용 백업패턴(A3)을 발생한다. 그리고 정상적으로 제1ATO 지상설비(211)를 수신했을 경우에는 지상설비 미수신용 백업패턴(A3)을 제1정위치 정지패턴(A1)으로 변환한다.

⑧ 한편, 제1정위치 정지패턴(A1)을 발생한 다음에도 제1정위치 정지패턴(A1)에 일정속도까지 가까워지기 전까지는 정속 운전제어(CSC)를 계속할 수 있다.

⑨ 열차가 제1정위치 정지패턴(A1)에 접근하면, 타행 -> 제1정위치 정지패턴 접근제어 브레이크 -> 제1정위치 정지패턴 브레이크와 같이 승차감을 확보하면서 역 정위치 정지제어로 이행한다.

⑩ 정위치 정지제어 1(TASC; Train automatic stopping controll)

- 제1정위치 정지패턴(A1) 제어

역 전방 240m에 설치된 제1ATO 지상설비(211)를 수신하면 정점 정지위치 2m 전방의 제3ATO 지상설비(213)를 종료점으로 하는 제1정위치 정지패턴(A1)을 발생한다.

제1정위치 정지패턴(A1)에 접근하면 정속 운전제어(CSC) -> 접근제어⑨ -> 제1정위치 정지패턴(A1)에 의한 정지제어와 같이 제어동작을 변환하여 자연스럽게 승차감을 확보하면서 정지제어로 이행한다.

⑪ 정위치 정지제어 2

- 제2정위치 정지패턴(A2) 제어(계속 정지제어)

B역 정점 정지위치 전방 20m에 설치된 제2ATO 지상설비(212)를 수신하면 정점 정지위치(정지위치 ATO 지상설비 설치위치)를 종료점으로 하는 제2정위치 정지패턴(A2)을 발생하여, 제1정위치 정지패턴(A1)에 의한 정지 브레이크 제어에서 제2정위치 정지패턴(A2)에 의한 정지 브레이크 제어로 이행한다. 저감속도인 제2정위치 정지패턴(A2)으로 정지제어를 행하여 정지 정확성의 향상 및 승차감의 향상을 도모할 수 있다.

한편, 이러한 제2정위치 정지패턴에 의한 이행구간에서 PSD 열림신호를 출력함으로써, 열차가 정위치에 정차하는 시점에 열차의 출입문과 역사의 PSD의 개폐시점을 더욱 정확하게 동조화시킬 수 있게 된다.

⑫ 전동 방지 브레이크 제어

열차가 정점 정지위치 전방 2m에 설치된 제3ATO 지상설비(213)를 수신하면 정지점에 접근한 것을 검출하여 마지막 정지제어로 이동한다.

또한, 제3ATO 지상설비(213)를 수신하고 나서 정지했을 때는 전동 방지 브레이크(약)를 잡는다. 그 외의 지점에서 정지했을 경우에는 전동 방지 브레이크(강)를 잡는다.

⑬ 인칭(Inching) 제어

만약 제2ATO 지상설비(212)와 정지위치 ATO 지상설비(214) 사이에 열차가 정차했을 경우(전방 정지: Shortrun)에는 전동 방지 브레이크를 잡아서 정지한다. 그 후 ATO 데이터 전송장치 경유로 송신되는 인칭 지령에 의해 자동적으로 재출발하고 인칭제어에 의해 정점 정지위치로 조금씩 이동을 행한다.

⑭ ATP 신호에 의해 열차가 역 사이에 정지했을 경우에는 ATP 신호를 코드 업(Code up) 하면 자동으로 열차가 재출발하게 된다. 비상 브레이크에 의해 역 사이에 정지했을 경우는 비상 브레이크가 리셋(reset) 된 후, ATO 데이터 전송장치 경유로 송신되는 재발진지령에 의해 재출발을 행한다.

또한, 역 사이 도중정지의 경우는 오름 구배에서의 후퇴억제를 위해 홀딩 브레이크(Holding Brake)를 이용하여 구배 기동제어를 행한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 역 사이를 운행하는 열차의 경우, 정차구역인 역에 진입하면서 제1 및 제2정위치 정지패턴(A1,A2)을 단계적으로 발생시켜 그에 따라서 자동 정지제어를 수행함으로써, 승차감을 확보하면서도 정점 정지위치에 정확하게 정지하도록 제어할 수 있게 된다.

또한, 운행구간에서의 제한속도를 근거로 하여 ATO 목표속도로 변환하여 자동 운전제어를 수행할 수 있기 때문에, 다양한 운행시스템이 적용되는 운행구간에서도 ATO 운행제어 및 정지제어가 가능하게 된다.

또한, 제1 및 제2정위치 정지패턴(A1,A2)을 통해 정지제어를 수행함으로써, 열차의 출입문 개폐신호와 역사의 PSD 개폐신호를 동조화시키는 것이 보다 용이하고, 정확한 동조화를 이루도록 할 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며 특허청구범위를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능하다 할 것이다.

110..ATP 수신부 120..ATC 수신부
130..ATO 수신부 140..속도 검지부
150..차상 제어부 160..PSD 제어부
161..PSD 170..정위치 정지제어부
173..제동부 210..ATP 지상설비
220..ATC 지상설비 230..ATO 지상설비

Claims

지상의 ATP 운영구간에 설치되는 ATP 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 수신하는 ATP 신호 수신부와;
지상의 ATC 운영구간에 설치되는 ATC 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 수신하는 ATC 신호 수신부와;
지상의 ATP 운영구간, ATC 운영구간 및 ATO 운영구간의 정차구간에 설치되는 ATO 지상설비로부터 열차운행 속도신호를 포함하는 운행정보 신호를 수신하는 ATO 신호 수신부와;
운행되는 열차의 운행속도를 검지하는 속도 검지부와;
상기 열차의 운행구간에서, ATC 신호 수신부와 ATP 신호 수신부 및 ATO 신호 수신부 중에서 어느 하나로 수신된 속도신호와 상기 속도 검지부에서 검지된 운행속도와 비교하여 열차의 운행속도를 제어하며, 차상장치의 열차 출입문 개폐신호가 발생되면, 상기 속도 검지부로부터 열차의 속도를 입력받아 역사의 스크린도어(PSD)와 열차의 출입문이 동시에 오픈될 수 있는 동조 지연속도(PSD로 신호를 전송하면 실제 도어를 구동하는데 까지 걸리는 시간을 t1이라고 하면, 시간 t1 후에 속도가 0으로 될 수 있는 속도)에 도달할 때, 상기 PSD의 열림신호를 무선으로 출력하는 PSD 제어출력부 및, 열차의 정차구간에서 정위치 정지제어신호를 출력하는 정위치 정지신호 출력부를 포함하는 차상제어부와;
상기 차상제어부에서 출력되는 PSD 열림신호를 전달받아 PSD의 구동을 제어하는 PSD 제어부; 및
상기 차상제어부에서 출력되는 정위치 정지제어신호를 전달받아 열차의 제동부를 제어하는 정위치 정지제어부;를 포함하며,
상기 차상제어부는 제1정위치 정지패턴 및 제2정위치 정지패턴을 상기 정지위치에 접근하는 지점에 따라서 단계적으로 발생하여 상기 정위치 정지신호 출력부를 통해 출력하며,
상기 동조 지연속도는 상기 제2정위치 정지패턴을 기준으로 계산되어 전송되는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.
제1항에 있어서, 상기 지상에 설치되는 ATO 지상설비는,
상기 열차의 다음 정차구역에 진입하기 전의 위치에 설치되는 제1ATO 지상설비와;
상기 제1ATO 지상설비를 통과하여 상기 다음 정차구역 내에 설치되는 제2ATO 지상설비와;
상기 열차의 상기 정차구역에서의 정위치 정차위치에 설치되는 정차위치 ATO 지상설비; 및
상기 제2ATO 지상설비와 상기 정차위치 ATO 지상설비 사이에 설치되는 제3ATO 지상설비;를 포함하며,
상기 차상제어부는 상기 제1ATO 지상설비를 수신한 시점에 상기 제1정위치 정지패턴을 발생하고, 상기 제2ATO 지상설비를 수신한 시점에 상기 제2정위치 정지패턴을 발생하는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.
제2항에 있어서,
상기 차상제어부는,
상기 제1ATO 지상설비를 수신하지 못할 것을 예상하여 상기 제1ATO 지상설비의 수신위치보다 이전에 지상설비 미수신용 백업패턴을 발생하고, 상기 제1ATO 지상설비를 정상적으로 수신시 상기 지상설비 미수신용 백업패턴을 상기 제1정위치 정지패턴으로 변환하는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1정위치 정지패턴은 상기 제1ATO 지상설비 수신시점으로부터 감속되어 상기 제3ATO 지상설비 위치에서 열차가 정지되는 것을 기준으로 하는 기울기 값으로 발생되며,
상기 제2정위치 정지패턴은 상기 제2ATO 지상설비 수신시점에서의 열차속도로부터 감속하여 상기 정차위치 ATP 지상설비의 위치에서 열차가 정지되는 것을 기준으로 하는 기울기 값으로 발생되는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.
제4항에 있어서,
상기 제2ATO 지상설비와 상기 정차위치 ATO 지상설비와의 거리는,
상기 제1ATO 지상설비와 상기 정차위치 ATO 지상설비와의 거리의 10배 이상의 거리로 설정되고,
상기 제1ATO 지상설비와 상기 정차위치 ATO 지상설비와의 거리의 1/10 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.
제5항에 있어서, 상기 제1정위치 정지패턴은,
상기 제1ATP 지상설비 수신시점을 기준으로 ATO 주행목표 이상의 주행속도로부터 일정한 기울기로 감속되어 상기 제3ATO 지상설비 수신지점에서 열차속도가 제로가 되는 패턴으로 발생되는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.
제6항에 있어서, 상기 차상제어부는,
상기 제2ATO 지상설비를 수신하는 시점에서 상기 제1정위치 정지패턴을 상기 제2정위치 정지패턴으로 변환하여 발생하는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1정위치 정지패턴은 감속기울기가 직선형으로 이루어지는 패턴이고,
상기 제2정위치 정지패턴은 감속기울기가 곡선형으로 이루어지는 패턴인 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.
제8항에 있어서, 상기 차상제어부는,
상기 제1정위치 정지패턴의 발생시점으로부터 ATO 주행목표 속도 이하로 단계적으로 감속운행되도록 제어신호는 발생하는 것을 특징으로 하는 열차 제어시스템.