KR20140069063A - 안내식 차량을 위한 레인의 가용성을 결정하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레인의 가용성을 결정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은 상류-하류 방향으로 레인(2) 상에서 이동할 수 있는 안내식 차량(1) 상에 제공되며, 상기 시스템은 상기 레인(2)의 하류 섹션의 적어도 하나의 이미지(311)를 취득할 수 있는 적어도 하나의 카메라(31)를 포함하고, 상기 하류 섹션은 안내식 차량(1)으로부터 하류에 위치된 상기 레인(2)의 제1 지점(P1)으로부터 상기 안내식 차량(1)으로부터 하류에 위치된 상기 레인(2)의 제2 지점(P2)까지 연장하는 레인의 부분이며, 카메라(31)와 제2 지점(P2) 사이의 거리는 제1 지점(P1)과 카메라 사이의 거리보다 크고, 적어도 하나의 이미지 처리 및 분석 장치(32)는 각 카메라(31)에 의해 취득된 각 이미지(311)를 분석하고, 그 내부에 상기 하류 섹션을 위치확인하며, 안전한 하류 거리 및 상기 제1 지점(P1)과 상기 제2 지점(P2) 사이의 레인(2)의 가용성의 상태를 결정할 수 있다.
Description
본 발명은 청구항 1 및 14의 전제부에 따른 안내식 차량을 위한 트랙 가용성을 결정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
"안내식 차량"은 안전성이 매우 중요한 인자이며, 특히 적어도 하나의 레일에 의해 안내되는, 특히, 버스, 트롤리버스, 스트리트카, 지하철, 기차 또는 트레인 유닛 같은 공중 수송 수단과, 예로서 오버헤드 이동 크레인 같은 화물 수송 수단을 지칭하며, 상기 적어도 하나의 레일은 적어도 하나의 트랙, 즉, 상기 수송 수단이 따르는 적어도 하나의 경로를 형성한다. 특히, 본 발명은 철도 영역, 특히, 전자동 수송 수단 및 원격 통신에 기초한 제어 시스템이 장착된 수송 수단, 예로서, 일반적으로 "통신 기반 열차 제어"(CBTC)라 지칭되는 무선 열차 제어 시스템을 구비한 열차에 관한 것이다.
안내식 차량의 이동에 관한 중요한 안전 기준은 상기 안내식 차량에 의해 점유되기 이전에 트랙 섹션의 가용성을 점검하는 것을 포함한다. 사실, 각 안내식 차량은 그 트랙 섹션이 가용한 경우, 즉, 상기 안내식 차량의 이동을 방해하거나 그 안전성을 위협할 수 있는 모든 장애물이 없는 경우에만 트랙 섹션 상에서 이동하는 것만이 허가된다. 이 방식의 트랙 섹션의 가용성 점검은 특히 두 개의 안내식 차량 사이의 최소 이격 거리를 보증하고, 수송 네트워크 상에서 안내식 차량 트래픽을 관리하는 핵심 기준이다.
트랙의 가용성은 본 기술 분야의 숙련자에게 알려진 다양한 방식을 사용하여 점검될 수 있다. 예로서, 트랙 회로는 트랙 섹션의 제1 레일과 안내식 차량의 제1 휠의 접촉 및 제1 및 제2 레일 사이의 전기적 접속을 형성하기 위한 목적 등으로 상기 제1 휠과 동일 축에 부착되어 있는(휠 및 축은 전도성임) 제2 휠과 상기 트랙 섹션의 제2 레일의 접촉을 사용하여 트랙 섹션의 레일 상의 안내식 차량의 존재를 검출할 수 있는 장치이며, 상기 접속은 상기 트랙 회로에 의해 검출될 수 있는 단락 회로를 유발하여 상기 트랙 섹션 상의 상기 안내식 차량의 존재가 신호될 수 있게 한다. 불행하게도, 트랙 회로의 정확한 동작은 상기 트랙 섹션의 길이, 트랙의 레일과 안내식 차량의 휠 사이의 전도 상태 및 주변 조건에 의존하며, 이는 또한 트랙의 잔여부로부터 전기적으로 격리되어 있으면서 전기 회로를 형성하도록 적어도 두 개의 레일을 포함하는 트랙 섹션을 필요로 한다. 트랙 섹션의 가용성을 점검하기 위해 사용되는 본 기술 분야의 숙련자들에게 알려진 다른 장치는 축 카운터이다. 이 장치는 두 개의 검출기, 즉, 트랙 섹션의 일 단부에 배치된 제1 검출기 및 트랙 섹션의 다른 단부에 배치된 제2 검출기를 포함하고, 각 검출기는 이를 통과하는 축의 수를 계수할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 검출기를 통과하는 축의 수를 비교함으로써, 안내식 차량이 상기 트랙 섹션 상에 여전히 있는지 또는 상기 트랙 섹션을 벗어났는지 여부를 결정하는 것이 가능하다. 트랙 회로와는 달리, 축 카운터는 감시 대상 트랙 섹션의 길이에 영향을 받지 않는다. 다른 한편, 동일한 길이의 트랙 섹션을 위해, 이는 트랙 회로보다 구현에 더 많은 비용이 소요된다. 또한, 안내식 차량의 특정 부분이 잘못된 축 계수치를 발생시킬 수 있으며, 그에 의해, 트랙 섹션을 불필요하게 차단할 수 있다.
본 발명의 일 목적은 간단하고, 안전하면서 신뢰성있고, 모든 유형의 안내식 차량 및 트랙에 쉽게 적용될 수 있고, 가격이 양호하며, 트랙 회로 및 축 카운터의 단점을 극복하는 트랙 또는 트랙 섹션의 가용성을 점검하기 위한 시스템 및 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 특히 안전 레벨 SIL 2 내지 SIL 4에 달하는 안전레벨, 즉, 10-6과 10-9 사이의 시간당 위험한 고장의 가능성을 갖는 안전 레벨에 달하는 트랙 또는 트랙 섹션의 가용성의 결정을 보증하는 것이다.
이 목적을 위해, 청구항 1과 청구항 14의 내용에 의해 시스템 및 방법이 제안된다. 또한, 종속 청구항의 세트는 본 발명의 장점을 기재한다.
본 발명은 트랙(2) 상의 하류에서 이동하는 안내식 차량에 설치되도록 설계된 실시간으로 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템을 제안하며, 상기 시스템은
- 상기 트랙의 하류 섹션의 적어도 하나의 이미지를 실시간으로 포착할 수 있는 적어도 하나의 카메라로서, 상기 하류 섹션은 상기 안내식 차량의 하류에 위치된 상기 트랙의 제1 지점으로부터 상기 안내식 차량의 하류에 위치된 상기 트랙의 제2 지점까지 연장하는 트랙 부분이고, 상기 카메라는 특히, 상기 안내식 차량의 일 단부에, 예로서, 열차의 전방에 장착될 수 있고, 카메라, 그리고, 이에 따라 안내식 차량을 제2 지점으로부터 분리시키는 거리는 이를 상기 제1 지점으로부터 분리시키는 거리보다 크고, 상기 트랙은 특히 하나 이상의 지점 세트에 의해 모델링될 수 있으며, 각 지점은 각 지점 세트가 상기 트랙의 적어도 하나의 요소를 모델링할 수 있는 적어도 하나의 기하학적 형상을 형성할 수 있도록 , 예로서, 상기 트랙이 곡선을 형성하는, 그리고, 상기 레일을 나타내는 지점의 세트에 의해 형성되도록하는 위치(또는 좌표)를 특징으로 하는, 적어도 하나의 카메라와,
- 먼저, 안내식 차량 및 그 이동 특징의 함수로서 하류 안전 거리를, 두 번째로, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 트랙의 가용성 상태를 실시간으로 결정하기 위해 내부의 상기 하류 섹션을 위치확인하도록 각 카메라에 의해 취해지는 각 이미지를 자동으로 분석할 수 있는 적어도 하나의 이미지 분석 및 처리 장치를 포함한다.
또한, 본 발명은 하류에서 이동하는 안내 차량을 위한 트랙의 가용성을 결정하도록 설계된 실시간으로 트랙 가용성을 결정하기 위한 방법을 제안하며, 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다:
- 상기 트랙의 하류 섹션의 적어도 하나의 이미지의 카메라에 의한 포착 단계로서, 상기 하류 섹션은 상기 안내 차량의 하류에 위치된 상기 트랙의 제1 지점으로부터 상기 안내식 차량의 하류에 위치된 상기 트랙의 제2 지점까지 연장하는 트랙 부분이고, 제2 지점으로부터 카메라를 분리시키는 거리는 상기 제1 지점으로부터 카메라를 분리시키는 거리보다 큰, 포착 단계, 및
- 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 트랙의 가용성과 하류 안전 거리를 결정하기 위해 포착된 각 이미지에서 상기 트랙을 위치확인 하도록 상기 카메라에 의해 포착된 각 이미지를 자동으로 처리 및 분석하는 단계.
바람직하게는, 각 이미지의 상기 처리 및 상기 분석은 특히 이하의 단계 중 적어도 하나를 포함한다:
- 상기 포착된 이미지를 상기 트랙을 위치확인하기 위해 사용될 수 있는 포맷으로 변환하기 위해 포착된 각 이미지를 디지털화하는 단계,
- 대상물 인식 알고리즘에 의한 상기 카메라에 의해 취득된 상기 이미지에서의 상기 하류 섹션의 인식 및 상기 카메라에 관한 상기 하류 섹션의 위치확인 단계, 및
- 하류 안전 거리의 결정 및 상기 크랙의 상기 하류 섹션을 상기 카메라에 관하여 위치확인함으로써 얻어진 위치확인을 사용하여 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 트랙의 가용성 상태의 결정단계.
바람직하게는 인식 알고리즘은 특히 트랙 섹션에 형상 인식 기술을 사용하여, 예로서, 부스팅 같은 자동 학습 기술을 사용하여 각 이미지 내의 상기 트랙의 상기 하류 섹션의 적어도 하나의 부분을 인식할 수 있으며, 상기 인식 기술은 카메라에 관하여 트랙 섹션의 각 지점을 위치확인하기 위해, 위치확인 기술과 협력하며, 즉, 카메라에 관한 각 지점의 상대적 배치 또는 위치가 본 발명에 따른 상기 위치확인 기술을 사용하여 결정됨으로써 안내식 차량에 관한 그 배치 또는 위치가 결정될 수 있게 한다.
바람직하게는, 카메라에 의해 취득된 이미지의 상기 하류 섹션을 위치확인하기 위해, 상기 인식 알고리즘은 특히 트랙의 특징의 세트와 트랙의 상기 하류 섹션 중 일부 또는 모두를 나타내는 상기 카메라에 의해 포착된 이미지의 화소의 세트 사이의 교정 또는 정합을 수행할 수 있게 하며, 상기 특징은 본 발명에 따른 시스템의 데이터베이스에 이전에 저장될 수 있고, 예로서, 상기 트랙 또는 그 섹션 중 하나가 인식될 수 있게 하는 목적으로 상기 트랙의 특정 기하학적 형상을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 방법은 특히 상기 데이터베이스를 생성하기 위한 목적의 초기 학습 페이즈를 포함할 수 있다. 이 경우, 이 데이터베이스는 인식 알고리즘을 사용하여, 특히, 상기 부스팅 기술에 따라 하류 섹션의 인식에 관련한 자동 학습 공정에서 사용되는 트랙 섹션의 이미지의 적어도 일부 예를 포함한다. 이 데이터베이스는 예로서 상기 하류 섹션을 포함하는 상기 트랙을 따라 상기 초기 학습 페이즈 동안 이 안내식 차량이 이동할 때 상기 안내식 차량 상에 장착된 상기 카메라에 의해 취득된 이미지의 세트를 포함할 수 있으며, 상기 취득된 이미지는 후속하여 상기 안내식 차량이 주행할 수 있는 상기 트랙 섹션의 예시 이미지로서 사용되고(즉, 트랙 섹션, 특히, 상기 하류 섹션을 나타내는 통상적 이미지) 상기 학습 공정 동안 사용된다. 이들 예시 이미지는 특히 그후 트랙 섹션의 일부 또는 모두를 인식하기 위해 학습을 위한 인식 알고리즘에 의해 사용되며, 후속하여, 상기 트랙의 하류 섹션을 인식하기 위해 사용된다.
특히, 상기 학습 페이즈가 완료되고 나면, 상기 데이터베이스는 그후 바람직하게는 트랙의 하류 섹션의 가용성 상태를 실시간으로 결정하기 위해 사용되며, 상기 데이터베이스 내의 데이터는 특히 상기 트랙 섹션을 신속하게 인식 및 위치확인하기 위해 사용된다. 유리하게는, 상기 데이터베이스는 업그레이드될 수 있고, 상기 초기 학습 페이즈가 완료되고 나면, 상기 트랙을 따른 상기 안내식 차량의 후속 주행 동안 상기 카메라에 의해 취득되는 다른 이미지를 사용하여 실시간으로 갱신될 수 있다는 점에서 적응성이다.
상기 하류 섹션이 카메라에 관하여 위치확인되는 단계는 바람직하게는 상기 하류 트랙 섹션이 카메라에 의해 취득된 이미지로부터 완전히 인식되고 나서 또는 상기 하류 트랙 섹션의 일부가 완전히 인식되고 나서 후술된 위치확인 기술 중 적어도 하나를 사용하여 수행될 수 있다. 위치 확인은 특히 상기 카메라에 관한 하류 섹션의 각 지점의 위치의 결정을 의미한다.
제1 양호한 실시예에 따라서, 상기 데이터베이스는 상기 트랙을 형성하는 지점들의 지상 위치를 그리고 결정하도록 의도된 지리적 좌표의 세트를 포함한다. 특히, 지리적 좌표의 이러한 세트는 유리하게는 예로서, 예를 들어, 안내식 차량의 제어 시스템에 의해 본 발명에 따른 상기 시스템에 통신되는 상기 안내식 차량으로부터의 이동 속도 데이터를 사용하여 실시간으로 상기 트랙 상의 상기 안내식 차량의 위치를 결정할 수 있게 한다. 바람직하게는, 상기 인식 알고리즘은 그 이동 속도와 상기 지리적 좌표를 사용하여, 또는, 바람직하게는, 안내식 차량에 내장된 또는 본 발명에 따른 시스템에 내장될 수 있는 GPS 시스템 같은 안내식 차량의 위치를 실시간으로 나타낼 수 있는 위치확인 시스템에 의해 제공되는 위치확인 데이터를 사용하여 실시간으로 상기 트랙 상의 상기 안내식 차량의 위치를 고려할 수 있다. 따라서, 상기 트랙 상의, 그리고, 상기 좌표 세트에 대한 상기 안내식 차량의 위치는 본 발명에 따른 시스템에 의해 실시간으로 결정될 수 있다. 바람직하게는, 상기 하류 섹션은 그후 상기 하류 섹션의 적어도 일부의 인식이 지리적 좌표의 상기 세트 및 하류 섹션의 상기 부분 사이에 정합이 이루어질 수 있게 하고나면 적어도 하나의 위치확인 데이터를 사용하여 상기 안내식 차량에 대해 위치확인될 수 있다. 따라서, 상기 하류 섹션의 인식과 조합된 상기 안내식 차량의 실시간 위치설정은 유리하게는 상기 하류 섹션의 각 지점을 지리적 좌표와 연계시킬 수 있게 하고, 따라서, 상기 카메라에 관해, 특히, 상기 안내식 차량에 관해 상기 지점의 위치를 나타내도록 의도된 위치확인 데이터를 결정할 수 있게 한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 처리 및 분석 장치는 따라서 상기 하류 섹션의 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이에 위치된 적어도 하나의 제3 지점으로부터 상기 카메라, 그리고, 따라서, 상기 안내식 차량을 분리시키는 트랙 길이를 결정할 수 있다. 트랙 길이의 이러한 결정은 특히 상기 안내식 차량의 하류의 안전 거리를 감시 및 유지하기 위해, 예로서, 상기 안내식 차량과 다른 안내식 차량 사이의 충돌을 방지하기 위해, 또는, 하류 안전 거리보다 작은 상기 대상물로부터 상기 안내식 차량을 분리시키는 트랙 길이를 형성하는 위치에 트랙 상의 대상물이 존재하는 경우 비상 제동 절차를 트리거하기 위해 사용된다. 특히, 상기 하류 안전 거리는 상기 안내식 차량의 이동 속도 또는 상기 안내식 차량의 제동 특징의 함수로서 변할 수 있으며, 특히, 자동으로 평가되고 본 발명에 따른 처리 및 분석 장치에 의해 계산된 트랙 길이에 비교된다.
제2 양호한 실시예에 따라서, 처리 및 분석 장치는 상기 처리 및 분석 장치에 알려진(즉, 본 발명에 따른 상기 시스템의 상기 데이터베이스 내에 저장된), 불변의 적어도 하나의 치수 특징을 갖는 적어도 하나의 대상물을 특히, 상기 인식 알고리즘을 사용하여, 상기 포착된 이미지 내에서, 결정 및 인식함으로써, 상기 치수 특징 및 상기 카메라의 적어도 하나의 광학적 특징에 기초하여 상기 대상물과 상기 카메라 사이의, 달리 말하면 상기 대상물과 상기 안내식 차량 사이의 거리를 결정한다.
예로서, 이런 대상물은 슬리퍼의 간격이나 레일의 게이지 같은 그 치수 특징이 불변이면서 알려져 있는 트랙 자체일 수 있다. 또한, 이런 대상물은 적어도 하나의 알려진 불변의 치수 특징을 갖는 다른 안내식 차량 또는 상기 거리를 결정하기 위해 사용될 수 있는 기하학적 형상을 나타내도록 구성되고 상기 다른 안내 차량에 부착되거나 트랙사이드 상에 배열될 수 있는 거리를 측정하기 위해 사용되는 표지판일 수 있다. 특히, 트랙 자체의 공지된 불변의 치수 특징과 카메라의 광학적 특징에 기초하여, 처리 및 분석 장치는 상기 트랙의 각 지점을 위해 상기 위치확인 데이터를 계산함으로써 상기 트랙의 상기 하류 섹션을 위치확인할 수 있고, 상기 위치확인 데이터는 예로서, 상기 지점으로부터 카메라 또는 안내식 차량을 분리시키는 트랙 길이 또는 바람직하게는 카메라 또는 안내식 차량에 관한 상기 지점의 지리적 위치이다. 따라서, 제2 양호한 실시예에 따르면, 하나 이상의 트랙 부분이 상기 이미지에서 인식되고 나서, 트랙의 공지된 불변의 치수 특징은 상기 카메라에 관하여 상기 하류 섹션을 위치확인하기 위해, 즉, 상기 카메라에 관하여 하류 섹션의 지점의 위치를 결정하기 위해 사용된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 처리 및 분석 장치는 특히, 상기 하류 섹션의 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이에 배치된 적어도 하나의 제3 지점으로부터 상기 카메라, 그리고, 이에 따라, 상기 안내식 차량을 분리시키는 상기 트랙 길이를 결정할 수 있다. 특히, 인식 알고리즘은 그후 안내식 차량과 상기 제3 지점 사이에 대상물이 존재하는지 여부를 결정할 수 있다.
특히, 데이터베이스 내에 포함된 치수 특징을 갖는 처리 및 분석 장치에 의해 인식된 임의의 대상물, 예로서, 다른 안내식 차량과 상기 카메라 사이의 트랙 길이는 본 발명에 따른 시스템에 의해 식별될 수 있다. 특히, 상기 안내식 차량은 상기 다른 안내식 차량으로부터 상기 안내식 차량을 분리시키는 상기 트랙 길이를 결정하기 위해 상기 처리 및 분석 장치와 협력하도록 의도된 상기 표지판을 구비할 수 있다. 따라서, 처리 및 분석 장치는 상기 데이터베이스에 포함된 공지된 불변의 치수 특징을 갖는 카메라에 의해 취득된 상기 이미지에서 인식된 대상물로부터 상기 카메라를 분리시키는 거리를 결정할 수 있다.
바람직하게는, 공지된 불변의 치수 특징을 갖는, 트랙과 연계될 수 있는, 즉, 트랙의 및/또는 안내식 차량의 환경에 속하는 각 대상물은 예로서 본 발명에 따른 상기 시스템의 상기 데이터베이스 내에 기하학적 파라미터의 형태로 나열됨으로써, 상기 카메라에 의해 취득된 상기 이미지의 인식된 부분이 상기 인식 알고리즘에 의해 상기 카메라에 의해 취득될 수 있게 하고, 두 번째로, 카메라로부터 상기 대상물을 분리시키는 거리가 그 치수 특징(들) 및 카메라의 광학적 특징을 사용하여 평가되는 것을 보증한다.
바람직하게는, 하류 트랙 섹션의 가용성 상태는 특히 처리 및 분석 장치에 의해 다음과 같이 결정될 수 있다:
- 처리 및 분석 장치에 의해 계산될 수 있는, 상기 제2 지점으로부터 상기 제1 지점을 분리시키는 상기 안내식 차량의 하류의 트랙 길이가 상기 하류 안전 거리와 같거나 그 보다 크고 상기 안내식 차량의 이동을 방해할 수 있는 임의의 대상물을 포함하지 않는 경우, 이때, 상기 하류 트랙 섹션이 가용하고,
- 처리 및 분석 장치에 의해 계산될 수 있는, 상기 제1 지점을 상기 제2 지점으로부터 분리시키는 상기 안내식 차량의 하류의 트랙 길이가 상기 안전 거리보다 작은 경우 또는 트랙 길이에서 상기 안내식 차량의 이동을 방해할 수 있는 대상물이 하류 안전 거리보다 가까이에 존재하는 경우, 이때, 상기 하류 트랙 섹션은 가용하지 않으며, 특히, 상기 비가용성은 상기 안내식 차량을 제동하고 예로서, 트랙 가용성 상태 신호를 안내식 차량의 감시 시스템에 전송하는 것 같은 자동 프로세스를 트리거할 수 있다.
바람직하게는, 상기 안내식 차량의 이동을 방해할 수 있는 상기 안내식 차량의 하류의 상기 트랙 상의 대상물로부터 상기 안내식 차량을 분리시키는 트랙 길이는, 상기 대상물의 치수 특징이 알려져 있고 불변인 경우 상기 안내식 차량으로부터 상기 대상물을 분리시키는 거리를 측정함으로써 또는 안내식 차량에 관한 상기 지점의 위치를 나타내는 위치확인 데이터에 트랙의 각 지점이 관련될 수 있는 경우, 트랙의 지점들 중 하나의 위치와 트랙 상의 상기 대상물의 위치를 정합시킴으로써 결정될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 시스템은 상기 트랙의 하류 섹션의 적어도 하나의 다른 이미지를 상기 이미지가 상기 카메라에 의해 포착되는 것과 동시에 포착할 수 있는 다른 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 카메라 및 상기 다른 카메라는 따라서 상기 이미지와 상기 하류 섹션의 상기 다른 이미지를 포함하는 스테레오 이미지를 생성하도록 서로 협력할 수 있다. 상기 하류 섹션의 스테레오 이미지는 유리하게는 상기 하류 섹션을 위해 3차원 표현 기술을 사용하여 상기 하류 섹션의 하나 이상의 지점에 관한 대상물의 위치와 하류 섹션의 위치를 직접적으로 결정할 수 있게 하며, 먼저, 하류 섹션의 가용성 상태를 확인하고 두 번째로, 상기 하류 섹션의 정확한 위치확인을 안전하게 보증하기 위해 상술한 위치확인 방법과 조합하여 사용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 시스템은 상기 안내식 차량의 이동을 잠재적으로 방해할 수 있는 상기 하류 섹션을 점유하는 임의의 대상물을 검출하기 위해 상기 카메라 또는 상기 다른 카메라와 협력할 수 있는 레이더 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다. 유리하게는, 특히, 상기 카메라로부터 상기 대상물을 분리시키는 거리를 결정함으로써, 상기 레이더 시스템은 하류 섹션의 안정성 상태의 상기 결정을 확실하게 확인할 수 있다. 특히, 상기 카메라에 의해 취득된 이미지에서 대상물이 인식되고 나면, 본 발명에 따른 상기 시스템의 이동 장치는 특히, 상기 트랙 상에 중심설정된 상기 이미지를 유지하기 위해 카메라에 의해 포착된 상기 이미지 내의 상기 대상물의 또는 상기 하류 섹션의 위치의 함수로서 상기 카메라 및/또는 상기 레이더 시스템의 위치설정을 제어할 수 있다.
바람직하게는, 안내식 차량의 이동을 방해할 수 있는 대상물의 검출은 상기 하류 섹션의 트랙의 불연속성의 검출에 상관될 수 있다. 사실, 상기 처리 및 분석 장치는 특히 카메라에 의해 취득된 상기 분석에 의해 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 상기 트랙의 불연속성을 검출할 수 있다. 상기 트랙의 임의의 불연속성은 특히 대상물에 의한 상기 트랙의 점유에 의해 유발되는지 여부를 결정하기 위해 상기 처리 및 분석 장치에 의해 분석될 수 있다. 불연속성은 예로서, 상기 트랙의 적어도 하나의 레일의 또는 상기 하류 섹션에서 트랙의 두 레일의 연속성의 분석을 지칭한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 시스템은 또한 처리 및 분석 장치가 상기 안내식 차량의 하류의 접지 신호를 검출할 수 있는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 인식 알고리즘은 상기 카메라에 의해 취해진 이미지에서 나타나는 각 접지 신호를 식별할 수 있다. 또한, 처리 및 분석 장치는 특히 식별된 상기 접지 신호에 의해 주어지는 정보를 해석하고 상기 정보를 안내식 차량의 감시 시스템 또는 제어기에 통신할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 시스템은 상기 하류 섹션의 사용성 상태를 특징지을 수 있는 트랙 가용성 상태 신호를 생성할 수 있는 신호처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 상태 신호는 상기 트랙이 상기 안내식 차량을 위해 가용할 때 제1 값을 가지고, 상기 트랙이 가용하지 않을 때, 예로서, 트랙이 다른 안내식 차량에 의해 또는 상기 안내식 차량의 이동을 방해할 수 있는 대상물에 의해 점유되었을 때 제2 값을 갖는다. 특히, 본 발명에 따른 상기 시스템은 상기 상태 신호를 적어도 하나의 다른 통신 장치에 전송할 수 있는 통신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 적어도 하나의 다른 통신 장치는 특히 다른 안내식 차량에 설치되도록 설계된 트랙 가용성을 결정하기 위한 다른 시스템의 통신 장치 또는 예로서 하나 이상의 안내식 차량의 중앙 제어 위치에 설치된, 지면 상의 통신 장치일 수 있다. 유리하게는, 상기 상태 신호의 안내식 차량들 사이의 교환은 본 발명에 따른 시스템이 설치된 안내식 차량이 주행할 수 있는 트랙의 네트워크의 상태를 본 발명에 따른 시스템이 실시간으로 갱신할 수 있게 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 시스템은 상기 트랙의 상류 섹션의 적어도 하나의 이미지를 포착하도록 구성된 적어도 하나의 보조 카메라를 포함하며, 상기 상류 섹션은 상기 안내식 차량의 상류에 위치된 상기 트랙의 다른 제1 지점으로부터 상기 안내식 차량의 상류에 위치된 상기 트랙의 다른 제2 지점으로 연장하는 트랙 부분이며, 상기 다른 제2 지점으로부터 안내식 차량을 분리시키는 거리는 상기 다른 제1 지점으로부터 이를 분리시키는 거리보다 크다. 특히, 처리 및 분석 장치는 안내식 차량이 상기 하류 섹션을 벗어났는지 여부를 결정하기 위해 상기 보조 카메라에 의해 취득된 각 이미지를 분석할 수 있다. 유리하게는, 그리고, 특히, 처리 및 분석 장치는 상기 통신 장치를 통해 다른 안내식 차량에 상기 안내식 차량이 상기 하류 트랙 섹션을 벗어났다는 것을 나타낼 수 있는 신호를 통신할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 트랙 가용성을 결정하기 위한 상기 시스템과, 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템과 협력하고 트랙 외측 또는 다른 안내식 차량의 표면, 예로서, 외부 표면의 지지 요소에 부착되도록 설계된, 거리를 측정하기 위해 사용되는 표지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 안내식 차량을 청구하며, 이는 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템이 상기 표지판과 상기 안내식 차량 사이의 거리를 결정할 수 있게 하도록 치수설정된 기하학적 형상을 포함하고, 예로서, 삼각형의 상단에 3개의 디스크의 세트가 각각 배열되어 있고 그 높이 및 폭은 상기 표지판과 상기 카메라 사이를 분리시키는 거리를 결정하기 위해 추후 사용될 수 있다.
마지막으로 본 발명의 예시적 실시예와 용례는 이하의 도면에 의해 제공된다.
도 1은 안내식 차량에 설치되도록 의도된 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템의 본 발명에 따른 예시적 실시예이다(평면도).
도 2는 도 1에 따른 주어진 구성의 본 발명에 따른 시스템의 카메라에 의해 취해진 예시적 이미지이다.
도 1은 안내식 차량에 설치되도록 의도된 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템의 본 발명에 따른 예시적 실시예이다(평면도).
도 2는 도 1에 따른 주어진 구성의 본 발명에 따른 시스템의 카메라에 의해 취해진 예시적 이미지이다.
예로서, 도 1은 트랙(2) 상의 하류에서 이동하는 안내식 차량(1)의 평면도를 도시하며, 상기 안내식 차량(1)은 본 발명에 따른 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템을 포함하며, 상기 시스템은
- 상기 트랙(2)의 하류 섹션의, 도 2에 도시된 바와 같은, 적어도 하나의 이미지(311)를 포착할 수 있는 적어도 하나의 카메라(31)로서, 상기 하류 섹션은 상기 안내식 차량(1)의 하류에 위치된 상기 트랙의 제1 지점(P1)으로부터 상기 안내식 차량(1)의 하류에 위치된 상기 트랙의 제2 지점(P2)으로 연장하는 트랙 부분이고, 제2 지점(P2)으로부터 카메라(31)를 분리시키는 거리는 상기 제1 지점(P1)으로부터 카메라를 분리시키는 거리보다 큰, 적어도 하나의 카메라와,
- 각 카메라(31)에 의해 취해진 각 이미지(311)(도 2 참조)를 분석하고, 상기 하류 섹션을 내부에서 위치확인하고, 이동 속도 및 제동 성능 같은 특히 안내식 차량과 그 이동 특징의 함수로서 먼저 하류 안전 거리를 결정하고, 두 번째로 상기 제1 지점(P1)과 상기 제2 지점(P2) 사이의 트랙의 가용성 상태를 결정할 수 있는 적어도 하나의 이미지 처리 및 분석 장치(32)를 포함한다.
특히, 처리 및 분석 장치(32)는 카메라(31)에 의해 취해진 것 같은 이미지(311)(도 2 참조)를 인식할 수 있는 인식 알고리즘과, 상기 트랙(2) 같은 적어도 하나의 대상물과, 제1 신호(4)와 제2 신호(5)와 같은 하나 이상의 신호를 포함한다. 유리하게는, 처리 및 분석 장치는 또한 신호(4, 5)와 트랙(2) 같은 상기 대상물의 불변의 치수 특징을 나열하는 데이터베이스를 포함한다. 상기 치수 특징에 기초하여, 처리 및 분석 장치(32)는 상기 대상물로부터 상기 카메라(31)를 분리시키는 거리, 예로서, 제1 신호(4)로부터 상기 카메라(31)를 분리시키는 거리(D1), 제2 신호(5)로부터 상기 카메라(31)를 분리시키는 거리(D2) 및 상기 트랙(2)의 제3 지점(P3)으로부터 상기 카메라(31)를 분리시키는 거리(D3)를 결정할 수 있다. 따라서, 그 치수 특징이 상기 데이터베이스 내에 나열되어 있는 대상물의, 인식 알고리즘을 사용한, 인식은 처리 및 분석 장치(32)가 상기 이미지의 상기 트랙(2)의 표현과 연계될 수 있는 규모의 거리를 형성할 수 있게 하고, 그 이유는 제1 신호(4) 및 제2 신호(5) 같이 각 지점(P1, P2, P3)과 각 대상물은 거리에 대응한다. 결과적으로, 처리 및 분석 장치(32)는 특히 상기 제3 지점(P3)으로부터 상기 카메라(31)를 분리시키는 트랙 길이를 계산하고, 먼저 상기 안내식 차량과 상기 제3 지점(P3) 사이의 트랙의 가용성 상태를 실시간으로 감시하고, 두 번째로 상기 트랙 길이가 상기 하류 안전 거리와 같거나 그보다 큰 것을 점검할 수 있게 한다.
바람직하게는, 인식 알고리즘은 본 발명에 따른 상기 시스템의 데이터베이스 내에 이전에 저장된 상기 트랙의 이미지와 상기 카메라(31)에 의해 포착된 상기 이미지(311) 사이의 상호상관 함수를 사용한다. 상기 상호상관 함수는 예로서, 급속 푸리에 변환 또는 웨이블릿 변환이다. 예로서, 상기 초기 학습 페이즈 동안 이전에 저장된 상기 이미지는 특히 상기 안내식 차량이 따를 수 있는 다양한 경로를 따른 안내식 차량의 이전 구동 동안 상기 카메라(31)에 의해 취득된 이미지의 세트이다. 상기 이전에 취득된 이미지는 바람직하게는 내장 데이터베이스, 즉, 상기 안내식 차량에 내장 수반되는 데이터베이스 내에 저장된다. 상기 내장 데이터베이스는 그후 상기 안내식 차량의 하류의 트랙의 가용성을 결정하기 위해, 그리고, 상기 안내식 차량을 위치확인하기 위해 이전에 취득되어 상기 데이터베이스 내에 저장되어 있는 이미지와 상기 카메라(31)에 의해 실시간으로 취득된 이미지(311)를 비교하기 위해 사용된다.
바람직하게는, 상기 데이터베이스를 형성하기 위한 목적의 이미지의 취득 빈도수는 상기 안내식 차량의 속도에 의존한다. 유리하게는, 상기 데이터베이스 내에 저장되는 상기 이미지의 취득의 임의의 분산을 제거하기 위해, 각 안내식 차량에 특정한 데이터베이스가 사용되는 것이 바람직하며, 따라서, 특정 데이터베이스가 특정 안내식 차량에 설치된다. 특히, 상기 데이터베이스를 형성하기 위해 미리 취득된 각 이미지는 날씨, 기후 또는 상기 이미지가 취득된 시간에 따라 변하는, 조도 변화, 그림자 이동, 취득된 이미지의 특징에 영향을 줄 수 있는 천체의 위치의 변동(연중 또는 하루 중 카메라에 또는 트랙에 관한 태양의 위치), 계절 변화 등 같은 외부적 조건의 영향을 방지하거나 적어도 감소시키기 위해 사전처리된다. 사실, 상기 외부적 조건의 변동은 상기 트랙 가용성의 검출 및 인식 알고리즘에 의한 상기 안내식 차량의 위치의 결정(위치확인)을 교란시킬 수 있다. 이런 교란을 피하기 위해, 본 발명은 예로서, 인식 알고리즘이 그림자를 예측하고 안내식 차량이 주행할 때 실시간으로 취득된 이미지로부터 이들을 제거하기 위해, 또는 이들을 특히 상기 초기 학습 페이즈 동안 데이터베이스의 이미지에 추가하기 위해 포착된 장면의 릴리프와 하늘의 태양의 위치를 고려할 수 있다는 것을 제안한다. 또한, 상기 안내식 차량의 상기 위치확인 및 트랙 가용성의 검출시 상기 외부적 조건의 영향을 방지 또는 적어도 감소시키기 위한 다른 수단은 주어진 경로를 위해 조도 같은 다양한 외부적 조건 동안 취득된 이미지를 상기 데이터베이스를 포함하는 것을 보증하도록, 특히 다양한 외부 조건 하에서, 예로서 다양한 조명 조건 하에서 안내식 차량의 주행 또는 동일 경로를 위한 다양한 이미지의 취득을 수반한다.
바람직하게는, 상기 데이터베이스 내에 저장 및 보관된 각 이미지는 상기 안내식 차량이 위치확인될 수 있게 하는 적어도 하나의 지리적 좌표와 연계되며, 상기 지리적 좌표는 예로서, 상기 데이터베이스 내에 보관 및 저장되도록 의도된 상기 이미지의 취득시의 상기 안내식 차량의 지상 위치 또는 그 위에서 이동하는 트랙에 대한 그 선형 위치이고, 상기 지리적 좌표는 예로서, 이 경우에 트랙을 따른 킬로미터 표식이고, 이는 또한 상기 안내식 차량이 따르는 다양한 경로들 사이를 구별하기 위해 트랙의 명칭과 연계될 수도 있다. 유리하게는, 상기 카메라(31)에 의해 실시간으로 취득된 이미지가 상기 데이터베이스 내에 이전에 저장된 이미지 중 하나와 일치하는 것으로서 인식 알고리즘에 의해 인식되고 나서, 처리 및 분석 장치는 그후 예로서 이 지리적 좌표가 상기 데이터베이스 내에 저장 및 보관되도록 의도된 이미지의 취득시 상기 안내식 차량의 위치를 특징짓는 경우, 상기 안내식 차량의 위치를 상기 지리적 좌표와 정합시킴으로써 특히 상기 안내식 차량의 위치를 상기 지리적 좌표와 연계시킬 수 있다.
바람직하게는, 데이터베이스 내의 상기 이미지는 예로서, 안내식 차량이 따를 수 있는 다양한 경로에 대응하는 구역으로 또는 쉽게 인식할 수 있는 요소를 포함하는 경로 상의 다양한 위치에 의해 분류된다. 특히, 본 발명은 또한 안내식 차량의 위치가 완전히 알려지지 않은 경우, 즉, 상기 안내식 차량이 위치되는 구역이 특히 알려지지 않은 경우, 안내식 차량의 위치를 최초로 결정하는 것을 포함한다. 상기 초기 결정 동안, 상기 인식 알고리즘은 특히 상기 카메라에 의해 실시간으로 취득된 이미지를 상기 데이터베이스 내에 저장된 이미지 모두와 비교함으로써 상기 안내식 차량이 위치되는 구역을 결정한다. 상기 구역이 결정되고 나서, 상기 구역 및 이웃 구역의 이미지들만이 인식 알고리즘에 의해, 예로서, 트랙 가용성과 상기 안내식 차량의 위치의 결정을 위한 계산을 수행하기 위해 사용된다. 유리하게는, 상기 안내식 차량의 위치와 그 이동 속도에 대한 더욱 정확한 정보는 상기 인식 알고리즘에 의해 요구되는 계산을 감소시키는 것을 돕는다.
요약하면, 안내식 차량을 위한 트랙 가용성을 결정하기 위한 방법 및 시스템은 기존 방법 및 시스템에 비해 다수의 장점을 가지며, 이는 이하를 가능하게 한다:
- 더 낮은 비용으로의 안내식 차량의 구식 장비 및 네트워크의 현대화: (트랙 회로 또는 축 카운터에 기초한) 종래의 신호처리 시스템의 CBTC 시스템으로의 현대화/이동은 길고 많은 비용이 들며, 그 이유는 이들 검출기가 재배선될 필요가 있고 트랙, 도로 및 인프라구조를 평가하는 문제를 생성하지만, 본 발명은 트랙 회로 또는 축 카운터에 기초한 종래의 신호처리 시스템의 필요성을 피하게 하고, CBTC가 기존 신호처리 시스템에 무선으로 연결될 수 있게하기 때문이며;
- 트랙 가용성의 안전한 검출; 및
- 트랙 가용성 상태의 다른 안내식 차량 또는 감시 시스템으로의 통신.
Claims (15)
- 하류에서 이동할 수 있는 안내식 차량(1)에 설치되도록 설계된 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템이며,
상기 트랙(2)의 하류 섹션의 적어도 하나의 이미지(311)를 포착할 수 있는 적어도 하나의 카메라(31)로서, 상기 하류 섹션은 상기 안내식 차량(1)의 하류에 위치된 상기 트랙(2)의 제1 지점(P1)으로부터 상기 안내식 차량(1)의 하류에 위치된 상기 트랙(2)의 제2 지점(P2)으로 연장하는 트랙 부분이고, 제2 지점(P2)으로부터 카메라(31)를 분리시키는 거리는 상기 제1 지점(P1)으로부터 카메라를 분리시키는 거리보다 큰, 적어도 하나의 카메라와,
- 각 카메라(31)에 의해 취해진 각 이미지(311)를 분석하고, 상기 하류 섹션을 내부에서 위치확인하고, 먼저 하류 안전 거리를 결정하고, 두 번째로 상기 제1 지점(P1)과 상기 제2 지점(P2) 사이의 트랙(2)의 가용성 상태를 결정할 수 있는 적어도 하나의 이미지 처리 및 분석 장치(32)를 포함하는 시스템. - 제1항에 있어서, 처리 및 분석 장치(32)는 상기 제1 지점(P1)과 상기 제2 지점(P2) 사이에 위치된 적어도 하나의 제3 지점(P3)으로부터 상기 안내식 차량(1)을 분리시키는 트랙 길이를 결정할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랙(2)의 하류 섹션의 적어도 하나의 이미지를 포착할 수 있는 다른 카메라를 포함하고, 상기 카메라(31) 및 상기 다른 카메라는 상기 하류 섹션의 스테레오 이미지를 생성하도록 협력할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하류 섹션을 이미징하고 상기 카메라(31)와 협력할 수 있는 레이더 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제5항에 있어서, 카메라(31)에 의해 포착된 상기 이미지(311)의 상기 하류 섹션의 위치의 함수로서 상기 레이더 시스템 및/또는 상기 카메라(31)의 위치설정을 제어할 수 있는 이동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 처리 및 분석 장치(32)는 상기 제1 지점(P1)과 상기 제2 지점(P2) 사이의 상기 트랙(2)의 불연속성을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 이미징 처리 및 분석 장치(32)는 상기 안내식 차량(1)의 하류의 접지 신호(4, 5)를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하류 섹션의 가용성 상태를 특징지을 수 있는 트랙 가용성 상태를 생성할 수 있는 신호처리 장치를 포함하고, 상기 신호는 상기 트랙이 상기 안내식 차량(1)을 위해 가용할 때 제1 값을 가지고, 상기 트랙(2)이 점유되어 있을 때 제2 값을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 상태 신호를 다른 통신 장치에 전송할 수 있는 통신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랙(2)의 상류의 적어도 하나의 이미지를 포착하도록 구성된 적어도 하나의 보조 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제1항에 청구된 바와 같은 트랙 가용성을 결정하기 위한 상기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 안내식 차량(1).
- 청구항 1에 청구된 바와 같은 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템과 협력하도록 의도된 거리 측정 표지판이며,
트랙 외측 또는 다른 안내식 차량의 표면의 지지 요소에 부착되도록 설계되며,
청구항 1에 청구된 바와 같은 트랙 가용성을 결정하기 위한 시스템이 상기 표지판과 상기 안내식 차량(1) 사이의 거리를 결정할 수 있게 하도록 치수설정된 기하학적 형상을 포함하는 거리 측정 표지판. - 하류에서 이동할 수 있는 안내식 차량(1)을 위한 트랙(2)의 가용성을 결정하도록 설계된 트랙 가용성을 결정하기 위한 방법이며,
- 상기 트랙(2)의 하류 섹션의 카메라(31)에 의해 포착된 적어도 하나의 이미지로서, 상기 하류 섹션은 상기 안내식 차량(1)의 하류에 위치된 상기 트랙(2)의 제1 지점(P1)으로부터 상기 안내식 차량(1)의 하류에 위치된 상기 트랙(2)의 제2 지점(P2)까지 연장하는 트랙(2)의 부분이고, 제2 지점(P2)으로부터 카메라(31)를 분리시키는 거리는 상기 제1 지점(P1)으로부터 카메라를 분리시키는 거리보다 큰, 카메라에 의해 적어도 하나의 이미지를 포착하는 단계와,
- 포착된 각 이미지에서 상기 트랙을 위치확인하여 상기 제1 지점(P1)과 상기 제2 지점(P2) 사이의 트랙의 가용성 상태와 하류 안전 거리를 결정하기 위해 포착된 각 이미지를 자동 처리 및 분석하는 단계를 포함하는 방법. - 제14항에 있어서, 트랙의 가용성 상태를 특징지을 수 있는 상태 신호를 생성하는 단계와, 상기 상태 신호를 적어도 하나의 다른 안내식 차량에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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