KR20140003975A - Ａｔｃ 모드에서의 열차 과주 방지 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20140003975A
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Abstract

본 발명은 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 시스템은, 승강장 선로에 설비되며 2 이상의 가상 궤도회로가 설정되어 있는 하나의 승강장 궤도회로; 및 상기 2 이상의 가상 궤도회로에 상응하는 2 이상의 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 ATC 신호발생기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＡＴＣ 모드에서의 열차 과주 방지 시스템 및 방법 {System and method for preventing train from over-going in ATC mode}
본 발명은 ATC(Automatic Train Control; 자동 열차 제어) 모드에서의 열차 과주 방지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ATC 모드에서 열차 운행 시 하나의 승강장(platform) 궤도회로에 대해 2 이상의 가상 궤도회로를 형성하여 2 이상의 속도 제어신호를 전송함으로써 열차의 과주를 방지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
철도 신호분야는 선로 주변의 위험요소들을 사전 점검하여 이를 제거함으로써 열차의 안전운행을 확보하는 것을 최우선 목표로 업무를 수행하는 분야이다. 열차의 안전운행을 위해서는 앞에 가는 열차의 위치가 어디인지, 어느 정도의 속도인지, 또는 정지하고 있는지 등을 확인할 필요가 있는데, 이러한 정보들은 선로의 레이더라 할 수 있는 "궤도회로(軌道回路)"를 통해 확인할 수 있다.
궤도회로는 선로의 양쪽 궤도에 약한 전류를 흐르게 하고 열차가 지나갈 경우 양쪽 궤도를 흐르는 전류가 단락되는 것을 감지함으로써 열차의 운행정보를 알 수 있는 설비인데, 이를 통해 열차의 위치 및 속도 등의 정보를 알 수 있으며 이에 기초하여 신호기와 경보기 등을 제어할 수 있다.
참고로, 도 1은 열차를 운행하는 선로에 대하여 여러 개의 궤도회로가 형성되어 있는 것을 나타낸 도면이다. 이 경우, 하나의 궤도회로는 하나의 폐색구간(閉塞區間)을 구성하게 되고, 각 궤도회로에 대해 열차의 점유 유무를 검지함으로써 열차 운행을 전반적으로 제어하게 된다.
한편, ATC(Automatic Train Control) 장치는 열차가 현재 점유하고 있는 궤도회로로부터 연속제어방식으로 운전정보(ATC 신호)를 수신 받아 그 구간을 운행할 수 있는 최대제한속도를 알아내고, 열차의 실제속도가 최대제한속도를 초과하는 경우 열차 내의 벨이나 경보등을 통해 기관사에게 경고하고, 만약 소정 시간이 경과한 후에도 최고제한속도 이하로 감속되지 않는 경우에는 열차를 자동으로 제동시키는 장치이다.
이와 관련하여, 도 2는 승강장 근처의 선로에 대하여 ATC 장치가 설치되어 있는 것(종래기술)을 개략적으로 나타낸 도면인데, 열차가 제1 임피던스 본드(10)를 지나 제2 폐색구간에 들어오게 되면 승강장의 궤도회로에 설정된 운전정보(ATC 신호)를 수신 받고 그 다음 임피던스 본드(20)를 통과할 때가지 그 정보를 유지하게 된다.
그러나, 기존의 철도 신호설비는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 승강장의 선로도 하나의 궤도회로(이하 "승강장 궤도회로"라 함)로 설비되어 하나의 폐색구간을 구성하기 때문에, 승강장 진입 후 승강장 궤도회로(2 폐색구간)에 대한 운전정보(예, 60km/h의 진입속도)가 정차지점까지 계속 현시되어 기관사가 착오로 승강장을 지나쳐 운전하는 경우(도 2의 "열차 과주" 참조)가 종종 발생하였다. 그리고, 이에 따라 승강장의 정차지점에 정차하기 위해 열차를 다시 역주행함으로써 승객에게 불안감을 유발하고 열차 운행에 차질을 유발하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 요구에 부합하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 ATC 모드에서 열차 운행 시 하나의 승강장(platform) 궤도회로에 대해 2 이상의 가상 궤도회로를 형성하여 2 이상의 서로 다른 운전정보를 순차적으로 전송함으로써 열차의 과주를 방지하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기존의 승강장 선로 설비를 크게 변경하지 않고 ATC 지상장치를 부분 변경하여 최소의 비용 및 설비로 열차의 과주를 방지할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 시스템은, 승강장 선로에 설비되며 2 이상의 가상 궤도회로가 설정되어 있는 하나의 승강장 궤도회로; 및 상기 2 이상의 가상 궤도회로에 상응하는 2 이상의 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 ATC 신호발생기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 형태에 따른 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 시스템은, 하나의 승강장 궤도회로에 대하여 적어도 2 이상의 가상 궤도회로를 설정하고, 각각의 가상 궤도회로에 대하여 서로 다른 최고제한속도를 설정하는 지상장치; 및 상기 지상장치로부터 상기 서로 다른 최고제한속도를 연속제어방식으로 수신하여 열차의 자동 제동을 수행하는 차상장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 형태에 따른 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 방법은, 하나의 승강장 궤도회로에 대해 열차 진행방향으로 전방에 설정되어 있는 제1 가상 궤도회로에 열차의 점유가 검지되면, ATC 신호발생기가 제1 최고제한속도를 포함하는 제1 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 단계; 및 상기 승강장 궤도회로에 대해 열차 진행방향으로 상기 제1 가상 궤도회로보다 후방에 설정되어 있는 제2 가상 궤도회로에 열차의 점유가 검지되면, 상기 ATC 신호발생기가 제2 최고제한속도를 포함하는 제2 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, ATC 모드에서 열차 운행 시 하나의 승강장(platform) 궤도회로에 대해 2 이상의 가상 궤도회로를 형성하여 2 이상의 서로 다른 운전정보를 순차적으로 전송함으로써 열차의 과주를 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존의 승강장 선로 설비를 크게 변경하지 않고 ATC 지상장치를 부분 변경하여 최소의 비용 및 설비로 열차의 과주를 방지할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 열차를 운행하는 선로에 대하여 여러 개의 궤도회로가 형성되어 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 승강장 근처의 선로에 대하여 ATC 장치가 설치되어 있는 것(종래기술)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 하나의 승강장 궤도회로에 대하여 3개의 가상 궤도회로를 설정한 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 방법의 흐름도이다.
이하에서는 첨부 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이, 기존의 철도 신호설비는 승강장 선로가 하나의 궤도회로로 설비되어 하나의 폐색구간을 구성한다. 그러므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 열차가 제1 임피던스 본드(10)를 지나 승강장에 진입하게 되면 승강장 궤도회로(2 폐색구간)에 대한 운전정보(예, 60km/h의 진입속도)가 정차지점까지 계속 현시되어 기관사가 착오로 승강장을 지나쳐 운전하는 경우가 종종 발생하였다.
이를 방지하기 위하여, 처음에는, 승강장 내에 많은 폐색구간을 구성하여 2 이상의 궤도회로를 설치함으로써 각 폐색구간별로 서로 다른 운전정보를 열차에 제공하도록 설비하는 방안을 고려하였다. 참고로, 현재의 철도 신호설비는 임피던스 본드에 의해 궤도회로가 구성되며, 운전정보가 각 궤도회로의 레일을 통해 연속제어방식으로 열차로 전송되는 구조이다.
그러나, 이와 같은 방안은 기존의 승강장 선로 설비를 많은 부분 변경해야 하고 또한 추가적으로 궤도회로를 설치하는 것도 기술적으로 쉽지 않기 때문에, 많은 비용과 노동 및 기술적 어려움으로 인하여 실효성이 낮은 것으로 판단되었다.
그래서, 이를 개선하여, 하나의 승강장 궤도회로를 2 이상의 가상 궤도회로로 설정하고 각각의 가상 궤도회로에 서로 다른 운전정보를 제공하는 방안을 창안하였다.
이와 관련하여, 도 3은 본 발명에 따라 하나의 승강장 궤도회로에 대하여 3개의 가상 궤도회로를 설정한 것을 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4는 승강장 선로에 본 발명에 따른 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 시스템이 설치되어 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 하나의 승강장 궤도회로에 대하여 2 이상의 가상 궤도회로를 설정하고, 각각의 가상 궤도회로를 열차가 지나갈 때 2 이상의 운전정보를 순차적으로 전송하도록 한다.
이를 상술하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 과주 방지 시스템은 지상장치로서 승강장 궤도회로, 열차검출센서(12, 14), ATC 신호발생기(30) 등을 포함한다.
승강장 궤도회로는 임피던스 본드(10, 20)에 의해 형성될 수 있는데, 본 발명의 경우 하나의 승강장 궤도회로에는 2 이상의 가상 궤도회로가 설정되어 있다.
특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 임피던스 본드(10)에서 승강장의 열차 정차지점에 대하여 116m 전방까지 제1 가상 궤도회로가 설정되고, 승강장의 열차 정차지점에 대하여 116m 전방에서 39m 전방까지 제2 가상 궤도회로가 설정되며, 승강장의 열차 정차지점에 대하여 39m 전방에서 다음의 제2 임피던스 본드(20)까지 제3 가상 궤도회로가 설정된다. 그리고, 제1 가상 궤도회로에 대하여는 최고제한속도 예컨대 60km/h의 제1 운전정보가 할당되고, 제2 가상 궤도회로에 대하여는 최고제한속도 예컨대 40km/h의 제2 운전정보가 할당되며, 제3 가상 궤도회로에 대하여는 예컨대 최고제한속도 25km/h의 제3 운전정보가 할당된다(도 4 참조). 참고로, 제1, 제2, 제3 운전정보는 기존에 운영하고 있는 ATC 장치에 기초하여 설정된 것이며, 제1, 제2, 제3 가상 궤도회로의 크기 및 위치는 상기 설정된 운전정보를 따를 때 최대한 안정적인 열차 정차가 가능하도록 설정된 것이다.
이와 같이 설비된 경우, 열차가 승강장에 진입하게 되어 제1 임피던스 본드(10)를 지나 제1 가상 궤도회로에 위치하게 되면, ATC 신호발생기(30)는 최고제한속도 60km/h의 제1 운전정보(ATC 신호)를 승강장 궤도회로로 전송하고, 이를 열차의 차상장치를 통해 수신하여 기관실에 현시되게 된다. 그리고, 열차가 제1 열차검출센서(12)를 통과하여 제2 가상 궤도회로에 위치하게 되면, ATC 신호발생기(30)는 최고제한속도 40km/h의 제2 운전정보(ATC 신호)를 승강장 궤도회로로 전송하고, 이를 열차의 차상장치를 통해 수신하여 기관실에 현시되게 된다. 이 경우, 만약 기관사가 승강장에 정차해야 하는 사실을 잊은 채 착오로 속도를 줄이지 않고 40km/h 이상의 속도로 계속하여 운행하면 차상경보를 울리고 소정의 시간(예, 3초)이 경과한 후에는 자동으로 비상 제동이 체결되어 기관사에게 정차해야 한다는 사실을 일깨워 준다. 마찬가지로, 열차가 제2 열차검출센서(14)를 통과하여 제3 가상 궤도회로에 위치하게 되면, ATC 신호발생기(30)는 최고제한속도 25km/h의 제3 운전정보(ATC 신호)를 승강장 궤도회로로 전송하고, 이를 열차의 차상장치를 통해 수신하여 기관실에 현시되게 된다. 이 경우 만약 기관사가 착오로 속도를 줄이지 않고 25km/h 이상의 속도로 계속하여 운행하면 차상경보를 울리고 소정의 시간(예, 3초)이 경과한 후에는 자동으로 비상 제동이 체결된다. 본 실시예의 경우, 이와 같이 2번의 차상경보 및 비상 제동을 통해 기관사에게 승강장 정차 사실을 일깨워 줌으로써 기관사가 착오로 승강장을 지나쳐 운행하는 것을 사전에 방지할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 제1 및 제2 열차검출센서(12, 14)를 이용하여 제2 및 제3 가상 궤도회로에 대한 열차 점유 여부를 판단하였지만, 대안적으로 센서를 이용하지 않고 소정의 시간이 경과되면 ATC 신호발생기(30)가 자동으로 제2 운전정보 및 제3 운전정보를 승강장 궤도회로로 전송하도록 구현될 수도 있다.
예컨대, 제1 임피던스 본드(10)를 통과하여 승강장 궤도회로에 대한 열차의 점유가 검지되면, ATC 신호발생기(30)는 최고제한속도 60km/h의 제1 운전정보(ATC 신호)를 제1 시간(예, 5초)동안 승강장 궤도회로로 전송한다. 그리고, ATC 신호발생기(30)는 최고제한속도 40km/h의 제2 운전정보(ATC 신호)를 제2 시간(예, 7초)동안 승강장 궤도회로로 전송하고, 그 후 ATC 신호발생기(30)는 최고제한속도 25km/h의 제3 운전정보(ATC 신호)를 제3 시간(예, 5.5초)동안 승강장 궤도회로로 전송한다. 참고로, 제1 시간, 제2 시간 및 제3 시간은 각 가상 궤도회로 구간에 대한 열차의 최고제한속도를 고려하여 계산된 것이며, 열차 이와 같이 구현할 경우에는 전술한 열차검출센서(12, 14)가 필요 없으므로 ATC 지상장치의 설비를 줄일 수 있다.
마지막으로, 도 5는 본 발명에 따른 ATC 모드에서의 열차 과주 방지 방법의 흐름도를 나타낸 것이다. 참고로, 본 발명에 따른 열차 과주 방지 방법은 전술한 본 발명에 따른 열차 과주 방지 시스템의 기술내용을 참조할 수 있으므로 이하에서는 간단히 설명하기로 한다.
참고로, 하나의 승강장 궤도회로에 대하여 열차 진행방향으로 제1, 제2, 제3 가상 궤도회로가 순차적으로 설정되어 있는 것을 전제로 하여 설명한다.
먼저, 단계 S510에서, 열차가 제1 임피던스 본스(10)를 통과하여 제1 가상 궤도회로에 대한 열차의 점유가 검지되면, ATC 신호발생기(30)는 제1 최고제한속도(예, 60km/h)를 포함하는 제1 운전정보(ATC 신호)를 승강장 궤도회로로 전송한다.
그리고, 단계 S520에서, 열차가 제1 열차검출센서(12)를 통과하여 제2 가상 궤도회로에 대한 열차의 점유가 검지되면, ATC 신호발생기(30)는 제2 최고제한속도(예, 40km/h)를 포함하는 제2 운전정보(ATC 신호)를 승강장 궤도회로로 전송한다. 이 경우, 만약 기관사가 승강장에 정차해야 하는 사실을 잊은 채 착오로 속도를 줄이지 않고 제2 최고제한속도를 초과하는 속도로 계속하여 운행하면 차상경보를 울리고 소정의 시간(예, 3초)이 경과한 후에는 자동으로 비상 제동이 체결되어 기관사에게 정차해야 한다는 사실을 일깨워 준다.
마지막으로, 단계 S530에서, 열차가 제2 열차검출센서(14)를 통과하여 제3 가상 궤도회로에 대한 열차의 점유가 검지되면, ATC 신호발생기(30)는 제3 최고제한속도(예, 25km/h)를 포함하는 제3 운전정보(ATC 신호)를 승강장 궤도회로로 전송한다. 이 경우 만약 기관사가 착오로 속도를 줄이지 않고 제3 최고제한속도를 초과하는 속도로 계속하여 운행하면 차상경보를 울리고 소정의 시간(예, 3초)이 경과한 후에는 자동으로 비상 제동이 체결된다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징들을 변경하지 않고서 다른 구체적인 다양한 형태로 실시할 수 있는 것이므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10, 20: 임피던스 본드
12, 14: 열차검출센서
30: ATC 신호발생기

Claims (14)

  1. ATC(Automatic Train Control) 모드에서의 열차 과주 방지 시스템에 있어서,
    승강장 선로에 설비되며, 2 이상의 가상 궤도회로가 설정되어 있는 하나의 승강장 궤도회로; 및
    상기 2 이상의 가상 궤도회로에 상응하는 2 이상의 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 ATC 신호발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ATC 신호발생기는 열차 진행방향으로 전방에 설정되어 있는 제1 가상 궤도회로에 제1 최고제한속도를 포함하는 제1 운전정보를 할당하고, 열차 진행방향으로 상기 제1 가상 궤도회로보다 후방에 설정되어 있는 제2 가상 궤도회로에 제2 최고제한속도를 포함하는 제2 운전정보를 할당하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가상 궤도회로의 열차 점유 여부를 검지하는 제1 센서; 및
    상기 제2 가상 궤도회로의 열차 점유 여부를 검지하는 제2 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 ATC 신호발생기는 열차 진행방향으로 상기 제2 가상 궤도회로보다 후방에 설정되어 있는 제3 가상 궤도회로에 제3 최고제한속도를 포함하는 제3 운전정보를 할당하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 최고제한속도는 40km/h이고, 상기 제3 최고제한속도는 25km/h인 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ATC 신호발생기는 상기 승강장 궤도회로의 열차 점유가 검지되면 제1 최고제한속도를 포함하는 제1 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하고, 소정 시간이 경과한 후 제2 최고제한속도를 포함하는 제2 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. ATC(Automatic Train Control) 모드에서의 열차 과주 방지 시스템에 있어서,
    하나의 승강장 궤도회로에 대하여 적어도 2 이상의 가상 궤도회로를 설정하고, 각각의 가상 궤도회로에 대하여 서로 다른 최고제한속도를 설정하는 지상장치; 및
    상기 지상장치로부터 상기 서로 다른 최고제한속도를 연속제어방식으로 수신하여 열차의 자동 제동을 수행하는 차상장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 지상장치는
    승강장 선로에 설비되며, 2 이상의 가상 궤도회로가 설정되어 있는 하나의 승강장 궤도회로; 및
    2 이상의 가상 궤도회로에 상응하는 2 이상의 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 ATC 신호발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 ATC 신호발생기는 열차 진행방향으로 전방에 설정되어 있는 제1 가상 궤도회로에 제1 최고제한속도를 포함하는 제1 운전정보를 할당하고, 열차 진행방향으로 상기 제1 가상 궤도회로보다 후방에 설정되어 있는 제2 가상 궤도회로에 제2 최고제한속도를 포함하는 제2 운전정보를 할당하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 ATC 신호발생기는 열차 진행방향으로 상기 제2 가상 궤도회로보다 후방에 설정되어 있는 제3 가상 궤도회로에 제3 최고제한속도를 포함하는 제3 운전정보를 할당하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ATC 신호발생기는 상기 승강장 궤도회로의 열차 점유가 검지되면 제1 최고제한속도를 포함하는 제1 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하고, 소정 시간이 경과한 후 제2 최고제한속도를 포함하는 제2 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. ATC(Automatic Train Control) 모드에서의 열차 과주 방지 방법에 있어서,
    하나의 승강장 궤도회로에 대해 열차 진행방향으로 전방에 설정되어 있는 제1 가상 궤도회로에 열차의 점유가 검지되면, ATC 신호발생기가 제1 최고제한속도를 포함하는 제1 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 단계; 및
    상기 승강장 궤도회로에 대해 열차 진행방향으로 상기 제1 가상 궤도회로보다 후방에 설정되어 있는 제2 가상 궤도회로에 열차의 점유가 검지되면, 상기 ATC 신호발생기가 제2 최고제한속도를 포함하는 제2 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 승강장 궤도회로에 대해 열차 진행방향으로 상기 제2 가상 궤도회로보다 후방에 설정되어 있는 제3 가상 궤도회로에 열차의 점유가 검지되면, 상기 ATC 신호발생기가 제3 최고제한속도를 포함하는 제3 운전정보를 상기 승강장 궤도회로로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 최고제한속도는 40km/h이고, 상기 제3 최고제한속도는 25km/h인 것을 특징으로 하는 방법.
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