KR20150143955A - 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자폐색방식의 구현을 위해 필요한 각종 설비를 간소화하여 보다 효율적이고 안정적으로 운용할 수 있는 열차제어 시스템 및 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일례와 관련된 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템은, 복수의 열차에 각각 설치되는 복수의 차상 무선기, 상기 복수의 차상 무선기와의 무선통신을 위하여 복수의 역에 각각 설치되는 복수의 엑세스 포인트, 상기 복수의 엑세스 포인트 각각과 연결되고 각각에 고유의 IP가 부여된 복수의 광전변환기 및 운행 관리 시스템, 통합 ATO 장치 및 통합 연동장치로 구성되고 광통신망에 의하여 상기 복수의 광전변환기와 연결되는 통합 관제실 서버를 포함하되, 상기 복수의 역 중 하나인 제 1 역에 진입한 제 1 열차에 설치된 제 1 차상 무선기는 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 역에 설치된 제 1 엑세스 포인트로 전송하고, 상기 제 1 엑세스 포인트는 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 엑세스 포인트와 연결된 제 1 광전변환기를 통하여 상기 통합 관제실 서버로 전송하며, 상기 통합 관제실 서버의 상기 운행 관리 시스템은 상기 제 1 엑세스 포인트로부터 전송된 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 통합하고, 통합된 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보에 기초하여 상기 역간 전자폐색방식의 구현을 위한 상기 복수의 열차에 대한 제어정보를 생성하며, 상기 통합 관제실 서버는 상기 복수의 열차에 대한 제어정보 중 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 광전변환기를 통하여 상기 제 1 엑세스 포인트로 전송하고, 상기 제 1 엑세스 포인트는 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 열차에 전송하며, 상기 제 1 열차는 상기 제 1 열차에 대한 제어정보에 기초하여 운행될 수 있다.

Description

올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템 및 제어방법{TRAIN CONTROL SYSTEM AND METHOD OF ELECTRONIC BLOCKING TYPE BASED ON ALL-IP}

본 발명은 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자폐색방식의 구현을 위해 필요한 각종 설비를 간소화하여 보다 효율적이고 안정적으로 운용할 수 있는 열차제어 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 철도신호제어시스템은 사령실의 열차집중제어장치와 역 신호기계실의 연동장치 및 현장의 궤도회로, 신호기, 선로전환기와 차량의 차상신호설비로 구성되어 열차스케줄에 따라 운행할 수 있도록 분기기 상태정보, 열차의 위치정보를 열차집중제어장치(CTC; Centralized Traffic Control)로 전송하여 감시하고 열차진행방향으로 분기기를 전환하도록 선로전환기 제어명령을 현장설비로 전송하고 열차를 운전하는 기관사에게 신호기를 통해 알려주고 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 열차간격제어는 궤도회로와 신호기를 이용한 고정폐색방식으로 일정 간격으로 구분된 레일의 궤도회로(간선철도 600m, 도시철도 200m)를 선행열차가 점유하면 자동폐색장치에 의해 선로변 신호기가 정지, 주의, 진행 신호로 가변하여 후속 열차에게 제한속도정보를 제공하고 있다.

또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 열차자동운전을 위해서는 역에서의 정위치 정차와 열차 출발제어 및 가감속 제어를 자동열차운전장치를 설치하여야 한다. 이러한 자동열차운전장치(ATO; Automatic Train Operation)의 구성은 열차의 차상 ATO설비와 각 역마다 설치되는 지상 ATO설비로 구성되어 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 종래의 열차자동운전장치(ATO)에서 정위치 정차를 위한 지점신호용(T1, T2, T3, Tx) ATO 지상자는 주행로 위에 설치되어 있는 지점신호용지상자(T1, T2, T3, Tx)에서 지점신호를 차량에 송신하며 차상에서 제1지점에 있는 T1신호를 수신하면 정위치정지패턴을 생성하고 제2지점 T2 및 제3지점 T3의 신호를 수신하여 정위치정지패턴의 거리를 보정하며 저속진입용지점 Tx의 신호를 수신하여 저속진입용 정위치정지패턴을 발생한다.

정위치정지영역용(T0)는 역에서의 정위치정지점으로 주행로 상에 설치되어 열차에 대해서 지상에서 차상으로 정위치정지영역, 진행방향전환지령, 차량출입문 개방지령, 출발지령을 전송하며 차상에서 지상으로 정위치정지상태, 차량출입문개방상태, 차량출입문 닫힘상태, 진행방향상태, 차량정상상태 정보를 전송한다.

상기 살펴본 바와 같이, 기존의 간선철도, 도시철도에서는 선행 열차와 후속 열차 사이의 추돌을 방지하기 위해서 선행열차의 위치정보를 후속 열차가 파악하고 제동제어를 수행한다.

현행 궤도회로를 이용한 열차위치검지방식은 도시철도 구간에서 200m 마다 궤도회로를 설치하여 열차위치를 파악하고 이와 연동된 폐색장치와 지상신호기의 신호현시를 통해 후속 열차 기관사에게 제한속도를 현시하고 ATS(Automatic Train Stop)장치를 통해 과주(過走)열차를 정지시키고 있다.

그러나, 선로변에 수많은 지상설비를 설치하여 막대한 건설비와 복잡한 유지보수업무를 필요로 하게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 역의 신호기기실에는 선로의 분기부에서 열차의 진로제어를 위한 연동장치(Interlocking System), 역에서 열차 정위치 정차와 출발제어를 자동열차운전장치(ATO: Automatic Train Operation)들을 각 역에 설치하여야 하기 때문에 막대한 건설비와 운영비, 역의 기능실 공간을 필요로 하게 된다는 문제점이 있었다.

이에 따라, 최근 고가 경전철 수준의 건설비로 지하 경전철을 건설하고자 하는 신개념의 저심도 도시철도에서는 선로변이나 각 역마다 설치되는 설비를 간소화하여 건설비와 운영비의 절감을 도모할 수 있는 전자폐색방식의 제어 시스템에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1318850호 대한민국 등록특허공보 제10-0154690호

"저심도 도시철도 차량시스템 핵심기술개발 방향", 2012년도 한국철도학회 추계학술대회 논문집

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전자폐색방식의 구현을 위해 필요한 각종 설비를 간소화하여 보다 효율적이고 안정적으로 운용할 수 있는 열차제어 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

구체적으로, 본 발명은 도시철도 운행간격의 여유를 고려하여 저심도 도시철도용 역간 전자폐색방식이 구현되며, 각 역마다 존재하는 신호기기실을 통합하여 건설비와 운영비의 절감을 도모할 수 있는 열차제어 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 열차와 엑세스 포인트가 무선통신을 통하여 모든 정보를 교환함으로써 케이블이나 별도의 전원공급장치의 시설을 줄일 수 있고, 광망으로 통하여 연동장치와 연결되도록 구성함으로써 선로변 노이즈와 유도장애를 크게 해소할 수 있는 열차제어 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 역 사이의 거리가 먼 경우에는 가상역을 두어 차량의 통과시간을 조절함으로써 운전시격을 최적화할 수 있는 열차제어 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

복수의 열차가 운행되는 저심도 철도에서 역간 전자폐색방식을 구현하는 열차제어 시스템에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템은, 상기 복수의 열차에 각각 설치되는 복수의 차상 무선기, 상기 복수의 차상 무선기와의 무선통신을 위하여 복수의 역에 각각 설치되는 복수의 엑세스 포인트(Acess Point), 상기 복수의 엑세스 포인트 각각과 연결되고 각각에 고유의 IP가 부여된 복수의 광전변환기 및 운행 관리 시스템, 통합 ATO 장치 및 통합 연동장치로 구성되고 광통신망에 의하여 상기 복수의 광전변환기와 연결되는 통합 관제실 서버를 포함하되, 상기 복수의 역 중 하나인 제 1 역에 진입한 제 1 열차에 설치된 제 1 차상 무선기는 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 역에 설치된 제 1 엑세스 포인트로 전송하고, 상기 제 1 엑세스 포인트는 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 엑세스 포인트와 연결된 제 1 광전변환기를 통하여 상기 통합 관제실 서버로 전송하며, 상기 통합 관제실 서버의 상기 운행 관리 시스템은 상기 제 1 엑세스 포인트로부터 전송된 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 통합하고, 통합된 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보에 기초하여 상기 역간 전자폐색방식의 구현을 위한 상기 복수의 열차에 대한 제어정보를 생성하며, 상기 통합 관제실 서버는 상기 복수의 열차에 대한 제어정보 중 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 광전변환기를 통하여 상기 제 1 엑세스 포인트로 전송하고, 상기 제 1 엑세스 포인트는 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 열차에 전송하며, 상기 제 1 열차는 상기 제 1 열차에 대한 제어정보에 기초하여 운행될 수 있다.

또한, 상기 통합 ATO 장치는, 상기 복수의 광전변환기 각각에 부여된 상기 고유의 IP를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 구분할 수 있다.

또한, 선로 분기기와 연결되는 선로 전환기 및 상기 선로 전환기를 상기 광통신망에 연결하고 고유의 IP가 부여된 전환기용 광전변환기를 더 포함하되, 상기 통합 연동장치는 상기 복수의 열차 중 상기 선로 분기기에 접근하는 제 2 열차에 대한 열차운행정보 및 통합된 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보 중 적어도 하나에 기초하여 전환신호를 생성하고, 상기 통합 관제실 서버는 상기 전환신호를 상기 선로 전환기에 전송하며, 상기 선로 전환기는 상기 전환신호에 기초하여 상기 선로 분기기의 방향을 전환할 수 있다.

또한, 상기 통합 연동장치는 상기 전환기용 광전변환기에 부여된 상기 고유의 IP를 이용하여 상기 선로 분기기를 구분할 수 있다.

또한, 상기 제 2 열차가 상기 선로 분기기로 접근하는 경우 상기 제 2 열차에 접근 알림을 전송하는 분기구간 알림센서를 더 포함하되, 상기 제 2 열차는 상기 접근 알림에 대응하여 상기 선로 분기기 상을 운행할 수 있다.

또한, 상기 복수의 역 각각은, 상기 열차를 감속시키기 위하여 선로에 설치되는 정위치 정차용 지상자 및 상기 열차를 정위치에 정지하기 위하여 상기 선로에 설치되는 ATO 유전원 지상자를 더 포함하되, 상기 제 1 열차는, 상기 제 1 역의 선로에 설치된 상기 정위치 정차용 지상자로부터 지점신호를 수신받아 상기 정위치 정지와 관련된 정위치 정지패턴을 생성하고, 상기 정위치 정지패턴에 기초하여 감속을 수행할 수 있다.

또한, 상기 제 1 열차에 대한 제어정보에는 상기 제 1 역의 상기 정위치 영역에 관한 정보가 포함되고, 감속이 수행된 상기 제 1 열차는 상기 제 1 역의 상기 정위치 영역에 관한 정보에 기초하여 상기 정위치에 정지할 수 있다.

또한, 상기 통합 ATO 장치는, 상기 제 1 역의 선로에 설치된 상기 ATO 유전원 지상자를 이용하여 상기 제 1 열차가 상기 제 1 역에 진입하는 것을 감지하고, 상기 제 1 역의 상기 정위치 영역에 관한 정보가 상기 제 1 열차에 전송되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 복수의 역 중 이웃하는 제 2 역과 제 3 역의 간격이 기 설정된 수치보다 긴 경우, 상기 복수의 열차 중 상기 제 2 역과 상기 제 3 역 사이를 운행하는 제 2 열차의 운행속도를 제어하기 위한 가상역을 설치할 수 있다.

또한, 상기 가상역은, 상기 제 2 열차의 진입을 감지하는 체크 인 센서 및 상기 체크 인 센서와 소정 거리 이격되고 상기 제 2 열차의 발차를 감지하는 체크 아웃 센서를 더 포함하되, 상기 체크 인 센서 및 상기 체크 아웃 센서에 의하여 상기 제 2 열차가 상기 가상역에서 운행되는 통과시간이 계측될 수 있다.

또한, 상기 제 2 열차의 운행속도를 제어하여 상기 제 2 열차의 상기 통과시간이 상기 복수의 열차 각각이 상기 복수의 역 각각에 정지하는 시간에 대응되도록 설정할 수 있다.

한편, 복수의 열차가 운행되는 저심도 철도에서 역간 전자폐색방식을 구현하는 열차의 제어방법에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차 제어방법은, 복수의 역 중 하나인 제 1 역에 진입한 제 1 열차에 설치된 제 1 차상 무선기가 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 역에 설치된 제 1 엑세스 포인트로 전송하는 단계, 상기 제 1 엑세스 포인트가 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 엑세스 포인트와 연결된 제 1 광전변환기를 통하여 통합 관제실 서버로 전송하는 단계, 상기 통합 관제실 서버의 운행 관리 시스템이 상기 제 1 엑세스 포인트로부터 전송된 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 통합하는 단계, 상기 통합 관제실 서버의 운행 관리 시스템이 통합된 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보에 기초하여 상기 역간 전자폐색방식의 구현을 위한 상기 복수의 열차에 대한 제어정보를 생성하는 단계, 상기 통합 관제실 서버가 상기 복수의 열차에 대한 제어정보 중 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 광전변환기를 통하여 상기 제 1 엑세스 포인트로 전송하는 단계, 상기 제 1 엑세스 포인트가 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 열차에 전송하는 단계 및 상기 제 1 열차가 상기 제 1 열차에 대한 제어정보에 기초하여 운행되는 단계를 포함하되, 상기 복수의 열차에는 복수의 차상 무선기가 각각 설치되고, 상기 복수의 역에는 상기 복수의 차상 무선기와의 무선통신을 위하여 복수의 엑세스 포인트(Acess Point)가 각각 설치되며, 상기 복수의 엑세스 포인트는 복수의 광전변환기와 각각 연결되고, 상기 복수의 광전변환기 각각에는 고유의 IP가 부여되며, 상기 통합 관제실 서버는 광통신망에 의하여 상기 복수의 광전변환기와 연결될 수 있다.

또한, 상기 통합 ATO 장치는, 상기 복수의 광전변환기 각각에 부여된 상기 고유의 IP를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 구분할 수 있다.

또한, 상기 복수의 역 중 이웃하는 제 2 역과 제 3 역의 간격이 기 설정된 수치보다 긴 경우, 상기 복수의 열차 중 상기 제 2 역과 상기 제 3 역 사이를 운행하는 제 2 열차의 운행속도를 제어하기 위한 가상역을 설치할 수 있다.

본 발명은 전자폐색방식의 구현을 위해 필요한 각종 설비를 간소화하여 보다 효율적이고 안정적으로 운용할 수 있는 열차제어 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 도시철도 운행간격의 여유를 고려하여 저심도 도시철도용 역간 전자폐색방식이 구현되며, 각 역마다 존재하는 신호기기실을 통합하여 건설비와 운영비의 절감을 도모할 수 있는 열차제어 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 열차와 엑세스 포인트가 무선통신을 통하여 모든 정보를 교환함으로써 케이블이나 별도의 전원공급장치의 시설을 줄일 수 있고, 광망으로 통하여 연동장치와 연결되도록 구성함으로써 선로변 노이즈와 유도장애를 크게 해소할 수 있는 열차제어 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 역 사이의 거리가 먼 경우에는 가상역을 두어 차량의 통과시간을 조절함으로써 운전시격을 최적화할 수 있는 열차제어 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 열차집중제어장치와 신호기계실, 현장 및 차량으로 구성되는 종래의 철도신호 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 종래의 궤도회로와 신호기에 기반한 고정폐색방식의 열차간격 제어의 일례를 나타낸다.
도 3은 종래의 5현시 제한속도 및 과주방호용 열차자동정지장치의 동작을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 종래의 3현시의 열차위치에 따른 신호현시의 일례를 나타낸다.
도 5는 종래의 정위치 장차를 위한 ATO 설비의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 발명과 관련된 저비용 저심도 도시철도 시스템의 개념을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일례와 관련된 저심도 역간전자폐색 방식의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 전자폐색방식의 열차제어 시스템의 일 실시례를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 전자폐색방식의 열차제어 시스템에 가상역이 부가되는 개념을 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명이 제안하고자 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템을 구체적으로 설명한다.

도 6은 본 발명과 관련된 저비용 저심도 도시철도 시스템의 개념을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 저심도 철도는 혼잡 도심구간에서는 도로 하부 5m ~ 7m 심도에서 주행하며, 한산한 도로에서는 지상 트램형식으로 주행할 수 있다. 이에 따라, 승객 편의성 측면에서 승강장 접근과 버스 환승이 용이하다는 장점이 있다.

도 7은 본 발명의 일례와 관련된 저심도 역간전자폐색 방식의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내고, 도 8은 본 발명의 전자폐색방식의 열차제어 시스템의 일 실시례를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템은 운영관리측면에서 우선 All-IP 기반으로 모든 개별장치의 IP를 할당하여 각 장치를 구분하며, 차상무선기와 통신을 위한 지상 AP(Access Point, 24a, 24b) 혹은 지하/전파음영구간용 케이블안테나, 급곡선/급구배의 속도제한을 알리는 센서(RFID) 등으로 구현될 수 있다.

차상에는 지상 안테나와 통신을 위한 차상 무선기(RF, 케이블 안테나), 선로변의 센서정보 읽는 리더안테나, 선로DB(데이터베이스)장치 등을 설치한다.

차상제어장치는 열차의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부는 출입문의 개폐, 승객에 대한 안내방송, 추진 및 제동, 정위치 정차 검지 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다.

열차와 지상제어장치는 차상무선통신설비에 의하여 무선 통신망에 의해 통신한다.

여기서, 무선 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있으며, 근거리 통신으로서 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 기술 등이 적용 가능하다.

본 발명의 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템은 열차의 운행정보는 차상무선통신설비를 통하여 지상제어장치로 전송 가능하기 때문에 선로 전환기가 별도의 유무선 송신 모듈에 의하여 연결되지 않는다. 지상제어장치는 선로 전환기 제어망을 통하여 선로 전환기와 연결되어 있으며, 이에 따라 선로 전환기의 동작을 제어할 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템은 역에 설치되는 광전변환기(20a, 20b), 엑세스 포인트(24a, 24b)와 역과 별도로 설치되는 통합 관제실 서버(10)로 구성된다. 통합 관제실 서버(10)는 운행 관리 시스템(12), 통합 ATO 장치(14) 및 통합 연동장치(16)로 구성된다.

역의 지상제어장치는 광통신망(26)에 의하여 통합 관제실 서버(10)에 연결되며, 제 2 광전변환기(22)가 개재된다.

종래와 달리, 본 발명은 열차의 출발을 확인하기 위한 액슬카운터 및 선로 전환기(40)와 연결되었던 무선 송수신 모듈 등을 구비하고 있지 않으며, 역의 선로변에 설치되는 설비가 종래에 비하여 줄어들게 되었음을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 역간 전자폐색방식은 B역을 B열차(2b)가 완전히 진출한 후 통합 관제실 서버(10)의 통합 ATO 장치(14)가 A역에 정차한 A열차(2a)가 출발하기 위한 출발신호(진로개통정보)를 전송함으로써 구현된다.

즉, B열차(2b)가 B역을 완전히 빠져나간 상태가 B역에 설치된 AP(24b)에 의하여 감지되고, 이에 대한 정보는 광전변환기(20b)와 광통신망(26)에 의하여 통합 ATO 장치(14)로 전송된다. 통합 ATO 장치(14)는 A역의 광전변환기(20a)로 A열차(2a)의 출발신호를 전송하며, A역에 정차한 A열차(2a)는 출발신호를 수신한 후 A역을 출발하게 된다.

또한, 본 발명은 열차의 감속을 위한 정위치 정차용 지상자(30a, 30b)와 상기 열차를 정위치에 정지하기 위한 ATO 유전원 지상자(32a, 32b)를 포함할 수 있다. 본 발명이 적용되는 저심도 철도에서는 정위치 정차용 지상자(30a, 30b)는 2개로 충분히 구현될 수 있다.

즉, A역에 진입한 A열차(2a)는 정위치 정차용 지상자(30a)로부터 지점신호를 수신받아 정위치 정지와 관련된 정위치 정지패턴을 생성한다. A열차(2a)는 정위치 정지패턴에 기초하여 A역에 정차를 위한 감속을 수행한다.

상기 A역 선로에 설치된 ATO 유전원 지상자(32a)를 이용하여 상기 A열차(2a)가 A역에 진입되는 것이 감지되면, 통합 ATO 장치(14)는 A역의 정위치 영역에 관한 정보가 A열차(2a)에 전송되도록 제어하며, A열차(2a)는 A역의 정위치 영역에 관한 정보에 기초하여 정위치에 정지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 분기부의 제어는 선로 분기기(40)와 연결된 선로 전환기(42) 및 선로 전환기(42)를 광통신망(26)에 연결하는 전환기용 광전변환기를 이용하여 구현될 수 있다.

즉, 통합 연동장치(14)는 열차운행정보에 기초하여 선로 분기기(40)의 방향 전환과 관련된 전환신호를 생성하고, 상기 전환신호는 선로 전환기(42)에 전송되어 선로 분기기(40)의 방향 전환에 이용될 수 있다. 통합 연동장치(14)는 열차가 선로 분기기(40)를 완전히 통과하는 동안 열차의 충돌을 방지하기 위해 분기구간과 관련된 A역과 B역의 접근, 출발 해당열차의 진로제어한다. 열차가 선로 분기기(40)를 완전히 통과한 상태를 확인하고 관제실로 전송하여 진로제어를 완료한다.

분기구간으로 진입하고 진로를 변경하고자 하는 A열차(2a)는 분기구간 알림센서(44) 위치에서 접근 알림을 수신하며, 접근 알림에 의해 선로 분기기(40)로 접근하는 상태임을 인지하고 선로 분기기(40) 상의 운행에 대비할 수 있다.

또한, 본 발명은 3개 ~ 4개의 역 기능실에 설치된 ATO장치를 하나의 기기집중역 ATO 장치로 통합하기 위한 통합 ATO 장치(16)를 이용한다.

즉, 본 발명의 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템은 광전변환기(Elec./Optical converter, 20a, 20b)에 고유의 IP(Internet Protocol)주소를 할당하여 구분하며, 기기집중역의 통합 ATO 장치(16)는 각 역 정위치에 정차한 열차의 지상에서 차상으로 정위치정지영역, 진행방향전환지령, 차량출입문 개방지령, 출발지령을 전송하며 차상에서 지상으로 정위치정지상태, 차량출입문개방상태, 차량출입문 닫힘상태, 진행방향상태, 차량정상상태 정보를 전송한다. 통합 ATO장치는 개별적으로 할당된 유전원 지상자 고유의 IP 정보를 통해 정보를 구분하고 처리한다.

역구내 분기기 구간에 설치되는 연동장치를 통합하기 위해 제안하는 방안은 ATO 장치 통합방안과 마찬가지로 각각의 선로 전환기에 IP를 할당하여 관리·제어하고 처리한다. 또는 전환기용 광전변환기에 부여된 고유의 IP를 이용하여 선로 분기기를 관리·제어하고 처리할 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명의 전자폐색방식의 열차제어 시스템에 가상역이 부가되는 개념을 나타낸다.

본 발명에서는 이웃하는 A역과 B역의 간격(α)이 기 설정된 수치(예를 들어, 1.5㎞ 내지 2㎞)보다 긴 경우, A역과 B역 사이를 운행하는 열차의 운행속도를 제어하기 위한 가상역(50)을 설치하여 운행될 수 있다.

즉, 가상역(50)의 체크 인 센서(52)와 체크 아웃 센서(54)에 의해 A역과 B역 사이를 운행하는 열차의 통과시간이 계측될 수 있으며, A역과 B역 사이를 운행하는 열차의 운행속도를 제어하여 A역과 B역 사이의 통과시간이 열차가 역에 정차하는 시간에 대응되도록 설정할 수 있다.

예를 들어, 역에서의 정차시간이 15초 내지 25초 사이의 범위를 갖는 경우, A역과 B역 사이의 통과시간도 15초 내지 25초 사이의 범위가 되도록 열차의 운행속도 제어가 가능하다. 이에 의하여 역간 거리가 긴 노선이 존재하는 경우에도 열차의 운전시격을 단축시킬 수 있으며 효율적인 운행이 이루어질 수 있다.

상술한 본 발명의 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템에 의하면, 역과 역 사이에 1대의 열차만 운행 가능하도록 하는 역간 전자폐색방식을 효율적으로 채택하고 있으며, 역간 거리가 1㎞ 이상의 장거리인 경우에는 가상역을 설치하여 운전시격을 최적화할 수 있다. 또한, 기존 신호설비에서 이용되는 선로변 궤도회로, 폐색장치, 신호기 ATS 장치와 열차에 탑재된 ATS 장치를 제거할 수 있으며, 액슬카운터 및 선로 전환기와 연결되는 무선 송수신 모듈도 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 각 역마다 설치하는 ATO 장치와 연동장치를 통합하여 역의 기기실을 슬림화하고, 구축비용 절감할 수 있으며, 운영관리의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 특히 대구, 대전, 광주 등의 도시철도 노선이나 부천 4호선, 의정부, 용인, 김포 등의 경전철 노선과 같이 역과 역 사이에 1편성 이하의 열차를 운행하는 구간을 대상으로 적용 가능한 저비용 열차제어 시스템을 제안한다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 방법 및 이를 이용한 장치는 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

2a, 2b: 열차
10: 통합 관제실 서버
12: 운행 관리 시스템
14: 통합 ATO 장치
16: 통합 연동장치
20a, 20b: 광전변환기
22: 제 2 광전변환기
24a, 24b: 엑세스 포인트
26: 광통신망
30a, 30b: 정위치 정차용 지상자
32a, 32b: ATO 유전원 지상자
40: 선로 분기기
42: 선로 전환기
44: 분기구간 알림센서
50: 가상역
52: 체크 인 센서
54: 체크 아웃 센서

Claims (14)

1. 복수의 열차가 운행되는 저심도 철도에서 역간 전자폐색방식을 구현하는 열차제어 시스템에 있어서,
   상기 복수의 열차에 각각 설치되는 복수의 차상 무선기;
   상기 복수의 차상 무선기와의 무선통신을 위하여 복수의 역에 각각 설치되는 복수의 엑세스 포인트(Acess Point);
   상기 복수의 엑세스 포인트 각각과 연결되고, 각각에 고유의 IP가 부여된 복수의 광전변환기; 및
   운행 관리 시스템, 통합 ATO 장치 및 통합 연동장치로 구성되고, 광통신망에 의하여 상기 복수의 광전변환기와 연결되는 통합 관제실 서버;를 포함하되,
   상기 복수의 역 중 하나인 제 1 역에 진입한 제 1 열차에 설치된 제 1 차상 무선기는 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 역에 설치된 제 1 엑세스 포인트로 전송하고,
   상기 제 1 엑세스 포인트는 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 엑세스 포인트와 연결된 제 1 광전변환기를 통하여 상기 통합 관제실 서버로 전송하며,
   상기 통합 관제실 서버의 상기 운행 관리 시스템은 상기 제 1 엑세스 포인트로부터 전송된 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 통합하고, 통합된 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보에 기초하여 상기 역간 전자폐색방식의 구현을 위한 상기 복수의 열차에 대한 제어정보를 생성하며,
   상기 통합 관제실 서버는 상기 복수의 열차에 대한 제어정보 중 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 광전변환기를 통하여 상기 제 1 엑세스 포인트로 전송하고,
   상기 제 1 엑세스 포인트는 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 열차에 전송하며,
   상기 제 1 열차는 상기 제 1 열차에 대한 제어정보에 기초하여 운행되는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 통합 ATO 장치는,
   상기 복수의 광전변환기 각각에 부여된 상기 고유의 IP를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 구분하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   선로 분기기와 연결되는 선로 전환기; 및
   상기 선로 전환기를 상기 광통신망에 연결하고, 고유의 IP가 부여된 전환기용 광전변환기;를 더 포함하되,
   상기 통합 연동장치는 상기 복수의 열차 중 상기 선로 분기기에 접근하는 제 2 열차에 대한 열차운행정보 및 통합된 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보 중 적어도 하나에 기초하여 전환신호를 생성하고,
   상기 통합 관제실 서버는 상기 전환신호를 상기 선로 전환기에 전송하며,
   상기 선로 전환기는 상기 전환신호에 기초하여 상기 선로 분기기의 방향을 전환하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 통합 연동장치는 상기 전환기용 광전변환기에 부여된 상기 고유의 IP를 이용하여 상기 선로 분기기를 구분하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 제 2 열차가 상기 선로 분기기로 접근하는 경우, 상기 제 2 열차에 접근 알림을 전송하는 분기구간 알림센서;를 더 포함하되,
   상기 제 2 열차는 상기 접근 알림에 대응하여 상기 선로 분기기 상을 운행하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 역 각각은,
   상기 열차를 감속시키기 위하여 선로에 설치되는 정위치 정차용 지상자; 및
   상기 열차를 정위치에 정지하기 위하여 상기 선로에 설치되는 ATO 유전원 지상자;를 더 포함하되,
   상기 제 1 열차는,
   상기 제 1 역의 선로에 설치된 상기 정위치 정차용 지상자로부터 지점신호를 수신받아 상기 정위치 정지와 관련된 정위치 정지패턴을 생성하고,
   상기 정위치 정지패턴에 기초하여 감속을 수행하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제 1 열차에 대한 제어정보에는 상기 제 1 역의 상기 정위치 영역에 관한 정보가 포함되고,
   감속이 수행된 상기 제 1 열차는 상기 제 1 역의 상기 정위치 영역에 관한 정보에 기초하여 상기 정위치에 정지하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 통합 ATO 장치는,
   상기 제 1 역의 선로에 설치된 상기 ATO 유전원 지상자를 이용하여 상기 제 1 열차가 상기 제 1 역에 진입하는 것을 감지하고,
   상기 제 1 역의 상기 정위치 영역에 관한 정보가 상기 제 1 열차에 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 역 중 이웃하는 제 2 역과 제 3 역의 간격이 기 설정된 수치보다 긴 경우,
   상기 복수의 열차 중 상기 제 2 역과 상기 제 3 역 사이를 운행하는 제 2 열차의 운행속도를 제어하기 위한 가상역을 설치하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 가상역은,
    상기 제 2 열차의 진입을 감지하는 체크 인 센서; 및
    상기 체크 인 센서와 소정 거리 이격되고, 상기 제 2 열차의 발차를 감지하는 체크 아웃 센서;를 더 포함하되,
    상기 체크 인 센서 및 상기 체크 아웃 센서에 의하여 상기 제 2 열차가 상기 가상역에서 운행되는 통과시간이 계측되는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 열차의 운행속도를 제어하여 상기 제 2 열차의 상기 통과시간이 상기 복수의 열차 각각이 상기 복수의 역 각각에 정지하는 시간에 대응되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차제어 시스템.
12. 복수의 열차가 운행되는 저심도 철도에서 역간 전자폐색방식을 구현하는 열차의 제어방법에 있어서,
    복수의 역 중 하나인 제 1 역에 진입한 제 1 열차에 설치된 제 1 차상 무선기가 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 역에 설치된 제 1 엑세스 포인트로 전송하는 단계;
    상기 제 1 엑세스 포인트가 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 상기 제 1 엑세스 포인트와 연결된 제 1 광전변환기를 통하여 통합 관제실 서버로 전송하는 단계;
    상기 통합 관제실 서버의 운행 관리 시스템이 상기 제 1 엑세스 포인트로부터 전송된 상기 제 1 열차에 대한 열차운행정보를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 통합하는 단계;
    상기 통합 관제실 서버의 운행 관리 시스템이 통합된 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보에 기초하여 상기 역간 전자폐색방식의 구현을 위한 상기 복수의 열차에 대한 제어정보를 생성하는 단계;
    상기 통합 관제실 서버가 상기 복수의 열차에 대한 제어정보 중 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 광전변환기를 통하여 상기 제 1 엑세스 포인트로 전송하는 단계;
    상기 제 1 엑세스 포인트가 전송받은 상기 제 1 열차에 대한 제어정보를 상기 제 1 열차에 전송하는 단계; 및
    상기 제 1 열차가 상기 제 1 열차에 대한 제어정보에 기초하여 운행되는 단계;를 포함하되,
    상기 복수의 열차에는 복수의 차상 무선기가 각각 설치되고,
    상기 복수의 역에는 상기 복수의 차상 무선기와의 무선통신을 위하여 복수의 엑세스 포인트(Acess Point)가 각각 설치되며,
    상기 복수의 엑세스 포인트는 복수의 광전변환기와 각각 연결되고,
    상기 복수의 광전변환기 각각에는 고유의 IP가 부여되며,
    상기 통합 관제실 서버는 광통신망에 의하여 상기 복수의 광전변환기와 연결되는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차 제어방법.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 통합 ATO 장치는,
    상기 복수의 광전변환기 각각에 부여된 상기 고유의 IP를 이용하여 상기 복수의 열차에 대한 열차운행정보를 구분하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차 제어방법.
14. 제 12항에 있어서,
    상기 복수의 역 중 이웃하는 제 2 역과 제 3 역의 간격이 기 설정된 수치보다 긴 경우,
    상기 복수의 열차 중 상기 제 2 역과 상기 제 3 역 사이를 운행하는 제 2 열차의 운행속도를 제어하기 위한 가상역을 설치하는 것을 특징으로 하는 올-아이피에 기반한 전자폐색방식의 열차 제어방법.

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