KR20150079203A - 열차 제어 시스템 - Google Patents

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KR20150079203A
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Abstract

장애물을 정확하게 감지할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 열차 제어 시스템은 열차에 설치되어, 상기 열차의 전방에 위치하는 목표점까지의 제1 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기; 상기 레이저 거리 측정기로부터 상기 제1 거리를 수신하고, 상기 수신된 제1 거리와 미리 설정한 기준거리를 비교하여, 상기 제1 거리가 상기 기준거리 보다 작으면, 상기 열차에 대한 비상제동 명령을 생성하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 상기 비상제동 명령이 수신되면, 상기 열차를 정차시키는 차상장치를 포함한다.

Description

열차 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING TRAIN}
본 발명은 열차 제어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 열차 전방의 장애물을 검지할 수 있는 열차 제어 시스템에 관한 것이다.
열차는 고도의 안전성, 신뢰성, 및 정확성이 확보되어야 하는 대표적인 대량 운송 교통 수단 중 하나이다. 따라서, 열차의 안전성을 확보하고, 신뢰성 및 정확성을 높여 운행 효율을 향상시키기 위해 다양한 열차 제어 시스템들이 개발되고 있다.
최근의 열차 제어 시스템은 시스템의 효율적인 관리는 물론, 시스템의 오동작 및 관리자의 판단 착오로 인해 발생할 수 있는 사고의 위험성을 줄이기 위해 자동화되고 있다.
하지만, 상술한 바와 같은 자동화된 열차 제어 시스템의 경우, 정상적인 열차 운행이 가능한 경우에서 열차 운행 제어의 자동화에 초점이 맞추어져 있을 뿐, 열차 전방에 장애물이 있는 경우와 같은 비상 상황에서는 열차의 운행 제어가 운영자에 의해 수동으로 이루어지고 있다.
종래의 열차 제어 시스템은 선로변 또는 승강장 주변에 CCTV를 설치하고, 역무실 또는 사령실에서 운영자가 수시로 선로 상에 장애물이나 사람이 있는지 확인하고, 장애물이 확인되면 운영자가 열차에 정지 명령을 송신하여 열차를 정지시킨다.
이러한 종래의 열차 제어 시스템은 운영자가 모든 CCTV 화면을 모니터링하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 운영자의 관리 소홀 또는 착오로 장애물을 간과할 수 있기 때문에 열차 사고가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 열차 제어 시스템은 모든 선로에 CCTV와 같은 설비를 구축하여야 하기 때문에 설치 비용이 크다는 다른 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무인으로 운행하는 열차에서 전방의 장애물을 검지하고, 안전하게 정지할 수 있는 열차 제어 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 직선 선로뿐만 아니라 곡선 선로에 위치하고 있는 장애물까지 검지할 수 있는 열차 제어 시스템을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 장애물 검지에 대한 정확성을 보장할 수 있는 열차 제어 시스템을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열차 제어 시스템은 열차에 설치되어, 상기 열차의 전방에 위치하는 목표점까지의 제1 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기; 상기 레이저 거리 측정기로부터 상기 제1 거리를 수신하고, 상기 수신된 제1 거리와 미리 설정한 기준거리를 비교하여, 상기 제1 거리가 상기 기준거리 보다 작으면, 상기 열차에 대한 비상제동 명령을 생성하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 상기 비상제동 명령이 수신되면, 상기 열차를 정차시키는 차상장치를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 열차 제어 시스템은 제1 목표점까지의 제1 거리를 측정하는 제1 레이저 거리 측정기; 제2 목표점까지의 제2 거리를 측정하는 제2 레이저 거리 측정기; 상기 제1 및 제2 거리의 유효여부를 판단하고, 유효하다고 판단되면, 상기 제1 및 제2 거리 각각을 미리 설정한 기준거리와 비교하며, 상기 제1 및 제2 거리 중 적어도 하나가 상기 기준거리 보다 작으면, 열차에 대한 비상제동 명령을 생성하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 상기 비상제동 명령이 수신되면, 상기 열차를 정차시키는 차상장치를 포함한다.
본 발명에 따르면, 선로를 따라 운행하는 열차에 레이저 거리 측정기를 설치하고, 레이저 거리 측정기를 통해 자동으로 장애물을 검지할 수 있기 때문에 장애물을 간과함에 따른 열차 사고를 방지할 수 있고, 열차를 안전하게 운행할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 열차가 운행되는 선로의 형태에 따라 레이저 거리 측정기를 상하 또는 좌우로 회전시킴으로써 직선 선로뿐만 아니라 곡선 선로에서도 장애물을 검지할 수 있다는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 열차에 2대의 레이저 거리 측정기를 설치하고, 2대의 레이저 거리 측정기로부터 획득된 검지거리가 유효하다고 판단되는 경우에만 장애물 판단에 이용함으로써, 장애물 검지에 대한 정확성을 향상시킬 수 있다는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 레이저 거리 측정기의 제1 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 제1 유형에 따른 제2 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 제2 유형에 따른 제2 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 도 5의 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항복으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 시스템(100)은 레이저 거리 측정기(110), 각도 조절기(120), 제어부(130) 및 차상장치(140)를 포함한다.
먼저, 레이저 거리 측정기(110)는 열차에 설치되어, 열차 전방에 있는 목표점까지의 제1 거리를 측정한다.
보다 구체적으로, 레이저 거리 측정기(110)는 목표점을 향해 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 거리를 측정한다.
이러한 레이저 거리 측정기(110)는 레이저를 발생하는 장치, 목표점에서 반사되어 되돌아오는 레이저를 감지하는 광검출기, 및 시간을 계산하기 위한 계수기로 구성된다.
거리 측정은 레이저 거리 측정기(110)의 조준선과 레이저 광축을 일치시키고, 레이저를 발사한 뒤, 이 레이저가 목표점으로부터 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 계산함으로써 수행된다.
다음, 각도 조절기(120)는 레이저 거리 측정기(110) 아래에 결합하여 레이저거리 측정기(110)를 상하 또는 좌우로 회전시킨다.
보다 구체적으로, 각도 조절기(120)는 제어부(130)로부터 레이저 거리 측정기(110)의 회전각 및 회전 방향을 포함하는 회전 명령을 수신하면, 수신된 회전 명령에 따라 레이저 거리 측정기(110)를 회전각만큼 회전 방향으로 회전시킨다.
다음, 제어부(130)는 레이저 거리 측정기(110)에 의하여 측정된 제1 거리에 따라 장애물 유무를 판단하고, 장애물이 검지되면, 열차가 정차되도록 제어한다.
또한, 제어부(130)는 레이저 거리 측정기(110)의 각도를 제어하여 레이저 거리 측정기(110)가 선로 위의 장애물을 검지할 수 있도록 한다.
보다 구체적으로, 제어부(130)는 열차의 높이 방향과 이루는 제1 각도를 제어하여 열차에서 목표점까지의 안전거리를 제어한다.
또한, 제어부(130)는 열차의 길이방향과 이루는 제2 각도를 제어하여 레이저 거리 측정기(110)의 목표점이 항상 선로 위에 위치하도록 한다. 선로는 직선 선로뿐만 아니라 곡선 선로를 포함하고 있기 때문에 레이저 거리 측정기(110)의 목표점이 항상 선로 위에 위치하기 위해서는 레이저 거리 측정기(110)가 선로 형태에 따라 좌우로 회전되어야 한다. 제어부(130)는 상기 회전을 위하여 레이저 거리 측정기(110)의 제2 각도를 제어한다.
제어부(130)에 대한 구체적인 설명은 아래에서 도 2를 참조하여 후술하도록 한다.
다음, 차상장치(140)는 선로 변에 배치된 지상무선장치(미도시)를 통해 지상장치(미도시)로부터 선로변 정보를 수신한다. 여기서, 선로변 정보는 구간별 제한속도, 구간별 곡률, 구간별 곡률반경 및 곡선 선로 방향 중 적어도 하나를 포함한다.
이러한 선로변 정보는 레이저 거리 측정기(110)의 각도를 산출할 때 이용된다. 이에 따라, 차상장치(140)는 지상장치(미도시)로부터 수신한 선로변 정보를 제어부(130)에 제공한다.
한편, 차상장치(140)는 제어부(130)으로부터 비상제동 명령이 수신되면, 비상제동 명령에 따라 열차를 정차시킨다.
도 2는 도 1의 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(130)는 거리 수신부(210), 장애물 판단부(220), 비상제동명령 생성부(230), 각도 산출부(240) 및 회전명령 생성부(250)를 포함한다.
먼저, 거리 수신부(210)는 레이저 거리 측정기(110)에 의하여 측정된 제1 거리를 수신한다.
다음, 장애물 판단부(220)는 레이저 거리 측정기(110)에 의하여 측정된 제1 거리에 따라 장애물 유무를 판단한다.
보다 구체적으로, 장애물 판단부(220)는 제1 거리와 미리 설정한 기준거리를 비교한다. 제1 거리가 기준거리 보다 크거나 같으면, 장애물 판단부(220)는 열차 전방에 장애물이 없다고 판단한다.
반면, 제1 거리가 기준거리 보다 작으면, 장애물 판단부(220)는 열차 전방에 장애물이 있다고 판단한다.
다음, 비상제동명령 생성부(230)는 장애물 판단부(220)에 의하여 열차 전방에 장애물이 있다고 판단되면, 열차를 정차하기 위한 비상제동 명령을 생성한다. 그리고, 비상제동명령 생성부(230)는 차상장치(140)가 열차를 안전하게 정차시키도록 비상제동 명령을 차상장치(140)로 송신한다.
다음, 각도 산출부(240)는 열차 전방을 향하도록 설치된 레이저 거리측정기(110)의 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)를 산출한다. 여기서, 제1 설치각(θ1)은 레이저 거리 측정기(110)가 열차의 높이 방향과 이루는 각도를 나타내고, 제2 각도(θ2)는 레이저 거리 측정기(110)가 열차의 길이 방향과 이루는 각도를 나타낸다.
도 2에서는 제1 각도를 제어부(130)에서 산출하는 것으로 도시하고 있으나, 다른 일 실시예에 있어서는 제1 각도(θ1)를 관리자가 초기에 설정할 수도 있다.
도 3은 레이저 거리 측정기의 제1 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
레이저 거리 측정기(110)의 제1 각도(θ1)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열차의 높이 방향과 이루는 각도를 나타낸다.
각도 산출부(240)는 차상장치(140)로부터 제공된 선로변 정보, 특히, 구간별 제한속도를 이용하여 제1 각도(θ1)를 산출한다.
보다 구체적으로 설명하면, 각도 산출부(240)는 제1 각도(θ1)를 산출하기 위하여 우선적으로 열차의 안전거리(A)를 산출한다. 열차의 안전거리(A)는 아래 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 산출된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
수학식 1에 표현된, 상기 A는 열차의 안전거리를 나타내고, 상기 S는 열차의 정지거리를 나타내며, 상기 α는 여유거리를 나타낸다.
열차의 정지거리(S)는 수학식 2를 이용하여 산출되면, 여유거리(α)는 상수값으로 설정된다.
한편, 수학식 2에 표현된, 상기 V는 열차의 최고속도를 나타내고, 상기 T는 열차가 브레이크를 조작하여 제동이 걸리기까지의 시간인 공주시간을 나타낸다. 그리고, 상기 β는 열차의 감속도를 나타낸다.
열차의 최고속도(V)는 상기 열차가 위치하고 있는 구간의 제한속도 값에 상응한다. 그리고, 공주시간(T) 및 열차의 감속도(β)는 열차 성능에 따라 결정된 상수값을 가진다.
그리고, 각도 산출부(240)는 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 산출된 열차의 안전거리(A)를 이용하여 제1 각도(θ1)를 산출한다. 제1 각도(θ1)는 아래 수학식 3을 이용하여 산출된다.
Figure pat00003
상기 θ1는 제1 각도를 나타내고, 상기 A는 열차의 안전거리를 나타내며, 상기 L은 열차의 높이를 나타낸다. 열차의 높이(L)은 열차에 따라 결정된 상수값을 가진다.
결과적으로, 각도 산출부(240)는 제1 각도(θ1)를 산출하기 위한 변수로서 구간별 제한속도만을 획득하면 된다.
다시 도 2를 참조하면, 각도 산출부(240)는 열차의 위치 및 목표점의 위치에 따라 산출 유형을 구분하고, 각 유형에 따라 다른 계산식을 이용하여 제2 각도(θ2)를 산출한다.
상기 산출 유형은 열차가 직선 선로에 위치하고 목표점이 곡선 선로에 위치하는 제1 유형, 및 열차가 곡선 선로에 위치하고 목표점이 곡선 선로에 위치하는 제2 유형을 포함한다.
이하에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 각 유형에 따른 제2 각도(θ2)를 산출 방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4a는 제1 유형에 따른 제2 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
각도 산출부(240)는 차상장치(140)의 선로변 정보, 특히, 구간별 곡률 또는 구간별 곡률반경, 레이저 거리 측정기(110)의 제1 목표점(T1'), 제1 목표점(T1')이 곡선 시작점에 위치하는 열차의 제1 위치점(T1), 제1 위치점(T1)과 제1 목표점(T1')사이에 위치하는 열차의 제2 위치점(T2), 및 제2 위치점(T2)에 위치한 열차에 설치된 레이저 거리 측정기(110)의 제2 목표점(T2')을 이용하여 제1 유형에 따른 제2 각도(θ2)를 산출한다.
보다 구체적으로 설명하면, 각도 산출부(240)는 아래 수학식 4 및 수학식 5를 이용하여 제2 각도(θ2)를 산출한다.
Figure pat00004
Figure pat00005
수학식 4에 표현된, 상기 k는 레이저 거리 측정기(110)의 조정 거리를 나타내며, 상기 s는 열차의 이동거리를 나타내며, 상기 L은 제1 목표점(T1')과 제2 목표점(T2')간의 직선 거리를 나타낸다.
수학식 5에 표현된, 상기 r은 곡선 선로의 곡률반경을 나타내며, 상기 β1는 제1 목표점(T1')에서 제2 목표점(T2')까지의 각도를 나타낸다. 곡률반경(r)은 구간별 곡률을 획득하여 곡선 선로 구간의 곡률의 역수를 산출함으로써 획득하거나, 구간별 곡률반경으로부터 획득한다.
상기 수학식 5를 상기 수학식 4에 대입하면, 아래 수학식 6이 도출된다.
Figure pat00006
한편, cosβ1는 아래 수학식들을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00007
Figure pat00008
수학식 7에 수학식 8을 대입하면, 아래 수학식 9가 도출된다.
Figure pat00009
상기 수학식 9에서 cosβ1=t로 치환하면, 아래 수학식 10이 도출된다.
Figure pat00010
상기 k, d, r, s는 모두 상수값을 가지므로, 수학식 10은 t에 대한 2차 방정식으로 정리될 수 있다.
각도 산출부(240)는 t에 대한 2차 방정식에서 근의 공식을 이용하여 t를 산출한다. 각도 산출부(240)는 산출된 t를 수학식 6의 cosβ1에 대입함으로써, 제2 각도(θ2)를 산출한다.
도 4b는 제2 유형에 따른 제2 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
각도 산출부(240)는 차상장치(140)의 선로변 정보, 특히, 구간별 곡률 또는 구간별 곡률반경, 곡선 시작점에 위치하는 열차의 제3 위치점(T3), 및 제3 위치점(T3)에 위치한 열차에 설치된 레이저 거리 측정기(110)의 제3 목표점(T3')을 이용하여 제2 유형에 따른 제2 각도(θ2)를 산출한다.
보다 구체적으로 설명하면, 제2 각도 산출부(250)는 아래 수학식 11 및 수학식 12를 이용하여 제2 유형에 따른 제2 각도(θ2)를 산출한다.
Figure pat00011
Figure pat00012
상기 θ2는 제2 각도를 나타내고, 상기 β3은 제3 위치점(T3)에서 제3 목표점(T3')까지의 각도를 나타내며, 상기 r은 곡선 선로의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 상기 d는 중심점(T0)과 제3 위치점(T3)에서 제3 목표점(T3')을 잇는 직선 간의 거리를 나타낸다. 상기 d는 아래 수학식 13을 이용하여 산출될 수 있다.
Figure pat00013
상기 k는 레이저 거리 측정기(110)의 조정 거리를 나타낸다.
결과적으로, 각도 산출부(240)는 레이저 거리 측정기(110)의 조정거리(k) 및 곡선 선로의 곡률반경(r)를 이용하여 제2 각도(θ2)를 산출할 수 있다.
조정거리(k)는 상수값에 해당하는 반면, 곡률반경(r)은 열차가 위치하는 구간의 곡률반경으로 변동되는 값에 해당한다. 이러한 곡률반경(r)은 차상장치(140)로부터 제공된 구간별 곡률반경 또는 구간별 곡률을 통해 알 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 회전명령 생성부(250)는 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)를 이용하여 산출된 회전각 및 회전 방향을 포함하는 회전명령을 생성한다.
보다 구체적으로, 회전명령 생성부(250)는 각도 산출부(240)로부터 제1 각도(θ1)가 수신되면, 현재 레이저 거리 측정기(110)가 열차의 높이 방향과 이루는 제1 현재 각도를 확인한다.
회전명령 생성부(250)는 제1 각도(θ1)과 제1 현재 각도를 비교하고, 그 차이를 회전각으로 산출한다. 이때, 회전명령 생성부(250)는 제1 각도(θ1)가 제1 현재 각도 보다 크면, 회전 방향을 위쪽으로 결정하고, 반대로, 제1 각도(θ1)가 제1 현재 각도 보다 작으면, 회전 방향을 아래쪽으로 결정한다.
또한, 회전명령 생성부(250)는 각도 산출부(240)로부터 제2 각도(θ2)가 수신되면, 현재 레이저 거리 측정기(110)가 열차의 길이 방향과 이루는 제2 현재 각도를 확인한다.
회전명령 생성부(250)는 제2 각도(θ2)와 제2 현재 각도를 비교하고, 그 차이를 회전각으로 산출한다. 이때, 회전명령 생성부(250)는 선로변 정보에 포함된 곡선 선로 방향을 확인하고, 곡선 선로 방향에 따라 회전 방향을 결정한다.
곡선 선로 방향이 오른쪽인 경우, 회전명령 생성부(250)는 제2 각도(θ2)가 제2 현재 각도 보다 크면, 회전 방향을 오른쪽으로 결정하고, 반대로, 제2 각도(θ2)가 제2 현재 각도 보다 작으면, 회전 방향을 왼쪽으로 결정한다.
곡선 선로 방향이 왼쪽인 경우, 회전명령 생성부(250)는 제2 각도(θ2)가 제2 현재 각도 보다 크면, 회전 방향을 왼쪽으로 결정하고, 반대로, 제2 각도(θ2)가 제2 현재 각도 보다 작으면, 회전 방향을 오른쪽으로 결정한다.
한편, 회전명령 생성부(250)는 회전각 및 회전 방향을 포함하는 회전명령을 각도 조절기(120)에 송신한다.
제2 실시예
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차 제어 시스템(500)은 제1 레이저 거리 측정기(510), 제2 레이저 거리 측정기(520), 제1 각도 조절기(530), 제2 각도 조절기(540), 제어부(550) 및 차상장치(560)를 포함한다.
먼저, 제1 레이저 거리 측정기(510)는 열차에 설치되어, 열차 전방에 위치하는 제1 목표점(512)까지의 제1 거리를 측정한다.
제2 레이저 거리 측정기(520)는 열차에 제1 레이저 거리 측정기(510)와 소정의 간격을 두고 설치되어, 열차 전방에 위치하는 제2 목표점(522)까지의 제2 거리를 측정한다. 이때, 제2 레이저 거리 측정기(520)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 거리 측정기(510)과의 간격을 선로 폭 이내로 설치한다.
다음, 제1 각도 조절기(530)는 제1 레이저 거리 측정기(510) 아래에 결합하여 제1 레이저 거리 측정기(510)를 상하 또는 좌우로 회전시킨다.
보다 구체적으로, 제1 각도 조절기(530)는 제어부(550)로부터 제1 레이저 거리 측정기(510)의 제1 회전각 및 제1 회전 방향을 포함하는 제1 회전명령을 수신하면, 수신된 제1 회전명령에 따라 제1 레이저 거리 측정기(510)를 제1 회전방향으로 제1 회전각만큼 회전시킨다.
제2 각도 조절기(540)는 제2 레이저 거리 측정기(520) 아래에 결합하여 제2레이저 거리 측정기(520)를 상하 또는 좌우로 회전시킨다.
보다 구체적으로, 제2 각도 조절기(540)는 제어부(550)로부터 제2 레이저 거리 측정기(520)의 제2 회전각 및 제2 회전방향을 포함하는 제2 회전명령을 수신하면, 수신된 제2 회전명령에 따라 제2 레이저 거리 측정기(520)를 제2 회전방향으로 제2 회전각만큼 회전시킨다.
다음, 제어부(550)는 제1 레이저 거리 측정기(510)에 의하여 측정된 제1 거리 및 제2 레이저 거리 측정기(520)에 의하여 측정된 제2 거리에 따라 장애물 유무를 판단하고, 장애물이 검지되면, 열차가 정차되도록 제어한다.
또한, 제어부(550)는 제1 및 제2 레이저 거리 측정기(510, 520)의 각도를 제어하여 제1 및 제2 레이저 거리 측정기(510, 520)가 선로 위의 장애물을 검지할 수 있도록 한다.
제어부(550)에 대한 구체적인 설명은 아래에서 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
다음, 차상장치(560)는 선로 변에 배치된 지상무선장치(미도시)를 통해 지상장치(미도시)로부터 선로변 정보를 수신한다. 여기서, 선로변 정보는 구간별 제한속도, 구간별 곡률, 구간별 곡률반경 및 곡선 선로 방향 중 적어도 하나를 포함한다.
이러한 선로변 정보는 제1 및 제2 레이저 거리 측정기(510, 520)의 각도를 산출할 때 이용된다. 이에 따라, 차상장치(560)는 지상장치(미도시)로부터 수신한 선로변 정보를 제어부(550)에 제공한다.
한편, 차상장치(560)는 제어부(550)으로부터 비상제동 명령이 수신되면, 비상제동 명령에 따라 열차를 정차시킨다.
도 7은 도 5의 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(550)는 제1 거리 수신부(710), 제2 거리 수신부(720), 유효여부 판단부(730), 장애물 판단부(740), 비상제동명령 생성부(750), 각도 산출부(760) 및 회전명령 생성부(770)를 포함한다.
먼저, 제1 거리 수신부(710)는 제1 레이저 거리 측정기(510)에 의하여 측정된 제1 거리를 수신하고, 제2 거리 수신부(720)는 제2 레이저 거리 측정기(520)에 의하여 측정된 제2 거리를 수신한다.
다음, 유효여부 판단부(730)는 제1 거리 및 제2 거리의 유효여부를 판단한다.
보다 구체적으로 설명하면, 유효여부 판단부(730)는 제1 레이저 거리 측정기(510)에 의하여 측정된 제1 거리와 제2 레이저 거리 측정기(520)에 의하여 측정된 제2 거리를 비교하고, 그 차이가 미리 설정된 값 보다 작거나 같으면 제1 및 제2 거리를 유효한 값으로 판단한다.
반면, 유효여부 판단부(730)는 제1 거리 및 제2 거리의 차이가 미리 설정된 값 보다 크면, 제1 거리 및 제2 거리를 유효하지 않은 값으로 판단한다.
다음, 장애물 판단부(740)는 유효여부 판단부(730)에 의하여 유효한 값으로 판단된 제1 거리 및 제2 거리를 기초로 장애물 유무를 판단한다.
보다 구체적으로, 장애물 판단부(740)는 제1 거리 및 제2 거리 각각을 미리 설정한 기준거리와 비교한다. 제1 거리 및 제2 거리가 기준거리 보다 크거나 같으면, 장애물 판단부(740)는 열차 전방에 장애물이 없다고 판단한다.
반면, 제1 거리 및 제2 거리 중 적어도 하나가 기준거리 보다 작으면, 장애물 판단부(740)는 열차 전방에 장애물이 있다고 판단한다.
다음, 비상제동명령 생성부(750)는 장애물 판단부(740)에 의하여 열차 전방에 장애물이 있다고 판단되면, 열차를 정차하기 위한 비상제동 명령을 생성한다. 그리고, 비상제동명령 생성부(740)는 차상장치(560)가 열차를 안전하게 정차시키도록 비상제동 명령을 차상장치(560)로 송신한다.
다음, 각도 산출부(760)는 제1 레이저 거리측정기(510) 및 제2 레이저 거리 측정기(520) 각각의 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)를 산출한다. 여기서, 제1 각도(θ1)는 제1 레이저 거리 측정기(510) 또는 제2 레이저 거리 측정기(520)가 열차의 높이 방향과 이루는 각도를 나타내고, 제2 각도(θ2)는 제1 레이저 거리 측정기(510) 또는 제2 레이저 거리 측정기(520)가 열차의 길이 방향과 이루는 각도를 나타낸다.
도 7에 도시된 각도 산출부(760)는 레이저 거리 측정기의 제1 각도(θ1)를 산출한다는 점에서 도 2에 도시된 각도 산출부(240)와 그 구성이 유사하다. 도 2의 각도 산출부(240)는 하나의 레이저 거리 측정기(110)에 대한 제1 각도(θ1)를 산출하는 반면, 도 7의 각도 산출부(760)는 제1 및 제2 레이저 거리 측정기(510, 520) 각각에 대하여 제1 각도(θ1)를 산출한다는 점에서 상이할 뿐 제1 각도(θ1)를 산출하는 방법은 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도 7에 도시된 각도 산출부(760)는 레이저 거리 측정기의 제2 각도(θ2)를 산출한다는 점에서 도 2에 도시된 제2 각도 산출부(250)와 그 구성이 유사하다. 도 2의 각도 산출부(240)는 하나의 레이저 거리 측정기(110)에 대한 제2 각도(θ2)를 산출하는 반면, 도 7의 각도 산출부(760)는 제1 및 제2 레이저 거리 측정기(510, 520) 각각에 대하여 제2 각도(θ2)를 산출한다는 점에서 상이할 뿐 제2 각도(θ2)를 산출하는 방법은 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
다음, 회전명령 생성부(770)는 제1 레이저 거리 측정기(510)에 대한 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)를 이용하여 산출된 제1 회전각 및 제1 회전방향을 포함하는 제1 회전명령을 생성한다.
보다 구체적으로, 회전명령 생성부(770)는 각도 산출부(760)로부터 제1 레이저 거리 측정기(510)에 대한 제1 각도(θ1)가 수신되면, 현재 제1 레이저 거리 측정기(510)가 열차의 높이 방향과 이루는 제1 현재 각도를 확인한다.
회전명령 생성부(770)는 제1 각도(θ1)와 제1 현재 각도를 비교하고, 그 차이를 제1 회전각으로 산출한다. 이때, 회전명령 생성부(770)는 제1 각도(θ1)가 제1 현재 각도 보다 크면, 제1 회전방향을 위쪽으로 결정하고, 반대로, 제1 각도(θ1)가 제1 현재 각도 보다 작으면, 제1 회전방향을 아래쪽으로 결정한다.
또한, 회전명령 생성부(770)는 각도 산출부(760)로부터 제1 레이저 거리 측정기(510)에 대한 제2 각도(θ2)가 수신되면, 현재 제1 레이저 거리 측정기(510)가 열차의 길이 방향과 이루는 제2 현재 각도를 확인한다.
회전명령 생성부(770)는 제2 각도(θ2)와 제2 현재 각도를 비교하고, 그 차이를 제1 회전각으로 산출한다. 이때, 회전명령 생성부(770)는 선로변 정보에 포함된 곡선 선로 방향을 확인하고, 곡선 선로 방향에 따라 회전 방향을 결정한다.
곡선 선로 방향이 오른쪽인 경우, 회전명령 생성부(770)는 제2 각도(θ2)가 제2 현재 각도 보다 크면, 제1 회전방향을 오른쪽으로 결정하고, 반대로, 제2 각도(θ2)가 제2 현재 각도 보다 작으면, 제1 회전방향을 왼쪽으로 결정한다.
곡선 선로 방향이 왼쪽인 경우, 회전명령 생성부(770)는 제2 각도(θ2)가 제2 현재 각도 보다 크면, 제1 회전방향을 왼쪽으로 결정하고, 반대로, 제2 각도(θ2)가 제2 현재 각도 보다 작으면, 제1 회전방향을 오른쪽으로 결정한다.
한편, 회전명령 생성부(770)는 제2 레이저 거리 측정기(520)에 대한 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)를 이용하여 산출된 제2 회전각 및 제2 회전방향을 포함하는 제2 회전명령을 생성한다.
보다 구체적으로, 회전명령 생성부(770)는 각도 산출부(760)로부터 제2 레이저 거리 측정기(520)에 대한 제1 각도(θ1)가 수신되면, 현재 제2 레이저 거리 측정기(520)가 열차의 높이 방향과 이루는 제3 현재 각도를 확인한다.
회전명령 생성부(770)는 제1 각도(θ1)와 제3 현재 각도를 비교하고, 그 차이를 제2 회전각으로 산출한다. 이때, 회전명령 생성부(770)는 제1 각도(θ1)가 제3 현재 각도 보다 크면, 제2 회전방향을 위쪽으로 결정하고, 반대로, 제1 각도(θ1)가 제3 현재 각도 보다 작으면, 제2 회전방향을 아래쪽으로 결정한다.
또한, 회전명령 생성부(770)는 각도 산출부(760)로부터 제2 레이저 거리 측정기(520)에 대한 제2 각도(θ2)가 수신되면, 현재 제2 레이저 거리 측정기(520)가 열차의 길이 방향과 이루는 제4 현재 각도를 확인한다.
회전명령 생성부(770)는 제2 각도(θ2)와 제4 현재 각도를 비교하고, 그 차이를 제2 회전각으로 산출한다. 이때, 회전명령 생성부(770)는 선로변 정보에 포함된 곡선 선로 방향을 확인하고, 곡선 선로 방향에 따라 회전 방향을 결정한다.
곡선 선로 방향이 오른쪽인 경우, 회전명령 생성부(770)는 제2 각도(θ2)가 제4 현재 각도 보다 크면, 제2 회전방향을 오른쪽으로 결정하고, 반대로, 제2 각도(θ2)가 제4 현재 각도 보다 작으면, 제2 회전방향을 왼쪽으로 결정한다.
곡선 선로 방향이 왼쪽인 경우, 회전명령 생성부(770)는 제2 각도(θ2)가 제4 현재 각도 보다 크면, 제2 회전방향을 왼쪽으로 결정하고, 반대로, 제2 각도(θ2)가 제4 현재 각도 보다 작으면, 제2 회전방향을 오른쪽으로 결정한다.
이러한 회전명령 생성부(250)는 제1 회전명령을 제1 각도 조절기(530)에 송신하고, 제2 회전명령을 제2 각도 조절기(540)에 송신한다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 열차에 설치되어, 상기 열차의 전방에 위치하는 목표점까지의 제1 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기;
    상기 레이저 거리 측정기로부터 상기 제1 거리를 수신하고, 상기 수신된 제1 거리와 미리 설정한 기준거리를 비교하여, 상기 제1 거리가 상기 기준거리 보다 작으면, 상기 열차에 대한 비상제동 명령을 생성하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 상기 비상제동 명령이 수신되면, 상기 열차를 정차시키는 차상장치를 포함하는 열차 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 열차의 이동에 따라 상기 레이저 거리 측정기의 회전각 및 회전 방향을 결정하고, 상기 결정된 회전각 및 회전 방향을 포함하는 회전 명령을 더 생성하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 거리 측정기는 상기 열차의 높이 방향과 제1 각도(θ1)를 이루고, 상기 제1 각도(θ1)는 상기 열차의 정지거리 및 상기 열차의 높이에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    열차의 위치 및 목표점의 위치에 따라 산출 유형을 구분하고, 각 산출 유형에 따라 상기 레이저 거리 측정기가 상기 열차의 길이 방향과 이루는 제2 각도(θ2)를 산출하는 각도 산출부; 및
    현재 상기 레이저 거리 측정기가 상기 열차의 길이 방향과 이루는 현재 각도와 상기 제2 각도(θ2)를 비교하고, 비교 결과에 따라 회전각 및 회전 방향을 결정하여 회전 명령을 생성하는 회전명령 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산출 유형은 상기 열차가 직선 선로에 위치하고 상기 목표점이 곡선 선로에 위치하는 제1 유형, 및 상기 열차가 곡선 선로에 위치하고 상기 목표점이 곡선 선로에 위치하는 제2 유형을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  6. 제1 목표점까지의 제1 거리를 측정하는 제1 레이저 거리 측정기;
    제2 목표점까지의 제2 거리를 측정하는 제2 레이저 거리 측정기;
    상기 제1 및 제2 거리의 유효여부를 판단하고, 유효하다고 판단되면, 상기 제1 및 제2 거리 각각을 미리 설정한 기준거리와 비교하며, 상기 제1 및 제2 거리 중 적어도 하나가 상기 기준거리 보다 작으면, 열차에 대한 비상제동 명령을 생성하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 상기 비상제동 명령이 수신되면, 상기 열차를 정차시키는 차상장치를 포함하는 열차 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 거리 및 제2 거리를 비교하고, 그 차이가 미리 설정된 값 보다 크면, 크면, 제1 거리 및 제2 거리를 유효하지 않은 값으로 판단하는 유효여부 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 열차의 이동에 따라 상기 제1 및 제 레이저 거리 측정기 각각의 회전각 및 회전 방향을 결정하고, 상기 결정된 회전각 및 회전 방향을 포함하는 회전 명령을 더 생성하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
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