KR20160027459A - 트램용 안전운행시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트램용 안전운행시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 트램의 전방 및 측면에 설치된 카메라로부터 촬영된 영상을 차량의 운행정보와 결합하여 트램을 운행하는 안전운행 시스템에 있어서, 전방 카메라는 차량의 속도가 증가하면 이에 비례하여 줌을 동작시켜서 먼 거리를 화각을 좁혀서 촬영된 정보를 저장하고, 속도가 줄어들면 속도에 비례하여 줌을 동작시켜 근거리 및 화각을 넓혀서 촬영된 정보를 저장하게 하며, 측면 카메라는 정차 후 출발시 차량의 문이 닫히면 디지털 펜스가 동작되어서 갑작스럽게 차량에 접근하는 물체를 감시하여 영상장치를 통하여 운전자에게 제공하여 시각적으로 확인할 수 있게 함으로써 트램을 안전하게 운행할 수 있게 한 무가선 트램용 안전운행시스템에 관한 것이다.

Description

트램용 안전운행시스템{TRAM safe driving system}

본 발명은 트램용 안전운행시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 트램의 전방 및 측면에 설치된 카메라로부터 촬영된 영상을 차량의 운행정보와 결합하여 트램을 운행하는 안전운행 시스템에 있어서, 전방 카메라는 차량의 속도가 증가하면 이에 비례하여 줌을 동작시켜서 먼 거리를 화각을 좁혀서 촬영된 정보를 저장하고, 속도가 줄어들면 속도에 비례하여 줌을 동작시켜 근거리 및 화각을 넓혀서 촬영된 정보를 저장하게 하며, 측면 카메라는 정차 후 출발시 차량의 문이 닫히면 디지털 펜스가 동작되어서 갑작스럽게 차량에 접근하는 물체를 감시하여 영상장치를 통하여 운전자에게 제공하여 시각적으로 확인할 수 있게 함으로써 트램을 안전하게 운행할 수 있게 한 무가선 트램용 안전운행시스템에 관한 것이다.

일반적으로 기술이 발달함에 따라 다양한 종류의 교통수단이 개발되어 제공되고 있다.

이러한 통상의 교통수단은 화석 연료를 에너지원으로 사용하고 있고, 화석 연료는 사용하는 과정세서 배기가스를 배출하거나 열을 발생시키는 등 환경에 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 점차 고갈되어 감에 따라 이를 대체하기 위한 기술을 개발하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

또한, 화석 연료가 감소함에 따라 유가가 급격히 상승하고 이에 따라 최근에는 대중교통을 이용하는 사람들이 증가하고 있고, 보다 안전하고 효율적인 대중교통 수단, 즉 배기가스의 배출이 없는 친환경적인 대중교통수단에 대한 관심이 높아지고 있다.

이러한 친환경적인 대중교통 수단과 관련된 기술의 하나로 최근 들어 무가선 교통시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이와 관련된 기술로는 다양한 것이 있으며, 그 예로는 특허문헌 1 내지 3이 있다.

특허문헌 1은 승객이 탑승하는 다수 개의 저상차량과, 저상차량의 사이에 연결 설치되어 저상차량이 주행할 수 있도록 하는 전력을 공급하는 배터리카와, 지면에 설치되어 저상차량과 배터리카가 주행하도록 하는 매립형 궤도부를 포함하여 구성되되, 매립형 궤도부는 지면으로부터 아래쪽으로 형성되는 설치홈과, 설치홈의 내측에 삽입 설치되는 레일과, 설치홈과 레일 사이의 공간부에 채워지는 수지고정부를 포함하여 구성된 무가선 저상 트램 시스템이고,

특허문헌 2는 특허문헌 1과 같이 구성된 트램 시스템을 구성하는 배터리를 관리하기 위한 방법에 관한 것으로서, 배터리의 충전상태 정도에 따라 무가선 구간과 유가선 구간을 구분하여 배터리의 충전상태를 관리함으로써 회생에너지를 완전히 회수할 수 있도록 제어하되, 배터리의 충전상태는 크리티컬 하이 영역, 하이 영역, 노멀 영역, 로우 영역 및 크리티컬 로우 영역의 5개 영역으로 구분하여 관리되며, 크리티컬 하이 영역과, 하이 영역의 경계 부분을 최대 충전상태로 설정하고, 로우 영역과 크리티컬 로우영역의 경계 부분을 최저 충전상태로 설정하며, 저상 트램의 운행 상황에 따른 회생에너지 흡수 추정치를 추정하여 최대 충전상태에서 회생에너지 흡수 추정치를 뺀 만큼을 목표 충전상태로 설정하는 것이며,

특허문헌 3은 트램 차량 내에 설치되어, 외부로부터 트램 차량 제어 데이터를 무선 수신하고 수신된 트램 차량 제어 데이터를 외부로 전송하는 차량 데이터 제어 유닛(TDCU. Tram Data Control Unit), 및 TDCU로부터 전달받은 트램 차량 제어 데이터를 기초로 트램 차량의 운행 상태를 제어하고, TDCU에 트램 차량의 운행 중 생성되는 운행 정보를 송신하여 TDCU로 하여금 외부로 송신하게 하는 트램 제어 관리 시스템(TCMS, Train Control Management System); 트램 차량의 위치를 정밀 측정하여 전송하기 위한 정밀위성측위시스템(DGPS, Differential GPS); 레일을 따라 복수의 위치에 각각 설치되어, TDCU와 무선 방식으로 데이터를 송수신하는 복수의 UTIS노변장치; 복수의 UTIS 노변장치에 데이터 통신 가능하게 연결되고, 트램 차량이 운행하는 도로 상의 신호등과 횡단보도를 포함하는 교통정보를 통제하는 도로교통정보시스템(UTIS, Urban Traffic Information System)의 UTIS 관제시스템; 레일을 따라 복수의 위치에 각각 설치되어, TDCU와 무선 방식으로 데이터를 송수신하는 복수의 트램노변장치; 및 복수의 트램 노변장치에 데이터 통신 가능하게 연결되고, DGPS로부터 수신된 트램 차량 위치 정보, UTIS 관제시스템으로부터 수신된 도로 교통정보, 및 TDCU로부터 수신된 운행 데이터를 기초로 트램 차량의 트램 차량 제어 데이터를 생성하는 트램 관제시스템을 포함하는 도시교통정보시스템과 연계된 트램 제어 시스템에 관한 것이다.

이러한 종래의 트램 시스템 및 이를 제어하거나 관리하는 시스템은 있으나, 트램을 운행할 때 발생될 수 있는 운전 사고를 방지할 수 있는 안전 운행시스템과 관련된 기술은 없었다.

즉, 무가선 저상 트램은 다수 개의 저상차량을 연결하여 구성되어 총 길이가 32M ~ 40M(차량의 구성에 따라서 차이가 있음) 정도이고, 각 저상차량마다 출입문이 설치되어 있어 적어도 5개의 출입문이 설치된다.

이렇게 구성된 트램을 1인의 운전자가 일일이 감시할 경우 충분한 감시가 이루어질 수 없어 출입문에 승객의 신체 일부 또는 승객의 소지품이 끼인 상태에서 운행될 수 있어 안전 사고의 위험이 있는 것이다.

또한, 트램은 길이가 길어 정차 거리가 길기 때문에 급차선, 추돌시 트램의 특성상 후속 차량의 운행도 함께 정지되므로 시내에서는 교통 혼란을 유발 할 수 있으며, 동일 노선의 다른 트램의 운행에도 차질이 생기는 문제가 있다.

1. 대한민국 특허등록 제1266914호 2. 대한민국 특허등록 제1261843호 3. 대한민국 특허등록 제1262036호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 트램의 전후, 좌우에 다수의 카메라를 설치하여 출입구로 출입하는 승객을 감시할여 승객의 안전 상태를 운전자가 확인할 수 있게 하였을 뿐만 아니라, 가속이나 감속 시 전방의 상황을 운전자가 화면을 통해 확인할 수 있게 하여 안전한 운행이 이루어질 수 있게 한 트램용 안전운행시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 상세하게 본 발명은 트램의 전방 및 측면에 설치된 카메라로부터 촬영된 영상을 차량의 운행정보와 결합하여 트램을 운행하는 안전운행 시스템에 있어서, 전방 카메라는 차량의 속도가 증가하면 이에 비례하여 줌을 동작시켜서 먼 거리를 화각을 좁혀서 촬영된 정보를 저장하고, 속도가 줄어들면 속도에 비례하여 줌을 동작시켜 근거리 및 화각을 넓혀서 촬영된 정보를 저장하게 하며, 측면 카메라는 정차 후 출발시 차량의 문이 닫히면 디지털 펜스가 동작되어서 갑작스럽게 차량에 접근하는 물체를 감시하여 영상장치를 통하여 운전자에게 제공하여 시각적으로 확인할 수 있게 함으로써 트램을 안전하게 운행할 수 있게 한 트램용 안전운행시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 트램용 안전운행시스템은 트램의 전면 및 측면에 설치된 다수의 카메라; 차량의 전면에 설치되어 운전자가 육안으로 확인할 수 없는 구조물을 감지하는 초음파센서; 출입문에 설치되어 출입문이 완전하게 닫혔는지를 감지하는 접점센서; 상기 카메라들에 의해 촬영된 영상과 트램의 운행 정보를 표시하는 디스플레이; 및 상기 카메라중 트램의 전방에 설치된 전방 카메라는 전방의 촬영하되 차량의 속도가 증가하면 이에 비례하여 줌을 동작시켜서 먼 거리를 화각을 좁혀서 촬영된 정보를 저장하고, 속도가 줄어들면 속도에 비례하여 줌을 동작시켜 근거리 및 화각을 넓혀서 촬영된 정보를 저장하게 하며, 트램의 측면에 설치된 측면 카메라는 정차 후 출발시 차량의 문이 닫히면 디지털 펜스가 동작되어서 갑작스럽게 차량에 접근하는 물체를 감시하여 디스플레이를 통하여 운전자에게 제공하여 시각적으로 확인할 수 있게 하는 통합관리서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 통합관리서버는 상기 카메라, 초음파센서, 접점센서로부터 입력되는 신호를 관리하고, 이들의 구동을 제어하는 메인제어기; 외부의 원격제어수단과 통신을 위한 통신모듈; 접점센서로부터 입력되는 신호를 수신하고 외부 입력수단에 의해 입력되는 신호를 제어하는 입출력제어기; 초음파센서로부터 입력된 디지털 신호를 변환하는 컨버터를 포함할 수 있다.

상기 메인제어기는 카메라, 초음파센서, 접점센서로부터 입력되는 신호를 분석하는 분석용제어기와, 트램의 운행을 제어하는 관제제어기로 분리하여 구성될 수 있다.

상기 카메라 중 측면 카메라는 디지털 팬스(Digital Fence) 기능을 구비하고, 통합관리서버는 이더넷 컨버터를 통해 열차종합관리장치에 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 트램용 안전운행시스템은 전방 카메라를 트램의 속도에 따라 줌인 또는 줌아웃하여 운전자가 트램의 진행방향의 상황을 보다 정확하게 파악할 수 있게 할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 측면 카메라에 디지털 팬스 기능을 부여하여 출입문으로 출입하는 승객의 상태를 보다 정확하게 파악하여 승객 신체 일부 또는 승객 소지품이 출입문에 끼이는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 불의로 차량에 접근하는 물체나 승객을 감지하여 출입문의 작동 또는 트램의 운행을 제어함으로써 보다 안전하게 트램을 운행할 수 있게 하는 효과도 있다.

또한 본 발명은 전방에 초음파센서를 구비하여 운전자가 육안으로 확인할 수 없는 사각지대를 감시하여 불의의 구조물에 의해 트램의 운행에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.

또한 디스플레이에 표시되는 화면이 주행 중과 정차 중으로 구분하여 표시됨으로써 운전자가 보다 편리하게 트램의 상황을 파악하여 보다 안정하게 트램을 운행할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 트램용 안전운행시스템을 구성하는 통합관리서버의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 트램용 안전운행시스템에서 디지털 팬스가 동작할 때 화면의 일예
도 3은 본 발명에 따른 트램용 안전운행시스템에서 트램이 주행할 때 화면의 일예
도 4는 본 발명에 따른 트램용 안전운행시스템을 구비한 트램의 운행 과정을 설명하기 위한 흐름도

이하 본 발명에 따른 트램용 안전운행시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 보다 안전하게 트램을 운행할 수 있도록 운전자에게 상황 정보를 제공할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 램용 안전운행시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 다수의 카메라(10)와, 카메라를 제어하고 카메라에서 촬영된 영상을 분석하여 디스플레이(40)를 통해 운전자에게 실시간으로 알려주는 통합관리서버(50)를 포함한다.

상기 카메라(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 트램의 전방에 설치된 전방카메라, 측면에 설치된 측면 카메라 및 객실에 설치된 객실 카메라가 있으며, 측면 카메라는 트램을 구성하는 각각의 저상차량에 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 카메라들 중 측면 카메라는 각 저상차량의 좌우측에 설치되어 정차 후 출발할 때 차량의 도어가 개폐되는 상태를 촬영할 뿐만 아니러ㅏ, 출입문으로 출입하는 승객을 촬영하여 승객의 상태 즉, 승객의 신체나 승객 소지품이 출입문에 끼였는지 여부를 촬영하는 수단이다.

이러한 측면 카메라는 디지털 팬스 기능을 구비하여 도어가 닫히면 디지털 펜스가 동작되어서 갑작스럽게 차량에 접근하는 물체를 감지하여 운전실에 구비된 디스플레이(40)를 통해 운전자에게 제공하여 운전자가 실시간으로 확인할 수 있게 한다.

상기 측면 카메라에 구비된 디지털 펜스는 차량이 일정 속도에 도달하면 자동으로 정지되며 일반 주행 영상이 디스플레이에 표시되고, 촬영된 영상이 저장된다.

상기 전방 카메라는 운전자가 차량 운행을 보다 안전하게 할 수 있도록 차량이 진행하는 방향의 상황을 보다 정확하게 운전자게에 제공하고, 사고가 발생하였을 때 사고 발생 당시의 상황을 분석할 수 있는 자료 영상을 제공하기 위한 카메라이다.

이러한 전방 카메라는 차량의 속도에 따라 촬영 영역이 가변될 수 있도록 줌(Zoom) 기능을 구비하고 있다. 즉, 차량의 속도가 증가하면 이에 비례하여 줌을 동작시켜서 화각을 좁혀서 촬영된 정보를 디스플레이로 전송하여 표시함과 동시에 메모리에 저장하며, 속도가 줄어들면 속도에 비례하여 줌을 동작시켜 화각을 넓혀서 촬영된 정보 표시 및 저장한다.

상기 전방 카메라에는 자체 메모리 카드를 구비하여 차량 자체의 문제로 전원 공급이 차단되어도 통합관리서버 자체에 구비된 전원공급기(50b)를 이용하여 쵤영되뉴 영상을 저장할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이렇게 카메라의 구동을 제어하고 카메라에서 촬영된 영상을 처리하기 위한 수단으로 상기한 통합관리서버(50)를 구비하고 있으며, 통합관리서버(50)는 카메라의 구동을 제어하기 위한 제어프로그램과, 촬영된 연상을 저장하기 위한 메모리를 구비하고 있다.

또한 본 발명에 따른 트램용 안전운행시스템은 운전자가 육안으로 확인할 수 없는 사각지대의 위험요소를 감지할 수 있도록 초음파센서(20)르 더 구비하고 있다.

상기 초음파센서(20)는 대상에 초음파를 보내고 반사된 초음파를 받아 대상물의 거리, 방향을 검지할 수 있는 센서로 차량이 진행하는 방향이나 차량과 인접한 구조물들을 감지하여 운전자에게 알려줌으로써 불의의 위험요소로부터 차량 운행을 방해 받지 않게 한다.

또한 본 발명의 안전운행시스템을 구비한 트램의 출입문에는 출입문이 완전하게 닫혔는지를 감지하는 접점센서(30)를 더 설치하여 도어 사이에 승객의 신체나 소지품이 끼여 도어가 충분히 닫히지 않은 상태를 감지하여 운행을 제어할 수 있게 하였다. 즉 도어에 승객의 신체나 소지품이 끼여 도어가 충분히 닫히지 않은 상태에서는 차량이 운행되지 못하게 하여 승객으 안전을 확보할 수 있게 한 것이다.

상기 통합관리서버(50)는 전술한 바와 같이 카메라와 센서를 비롯하여 차량의 안전운행에 필요한 제반 구성 요소를 제어 및 관리하기 위한 수단으로, 상기 카메라, 초음파센서, 접점센서로부터 입력되는 신호를 관리하고, 이들의 구동을 제어하는 메인제어기(50c); 외부의 원격제어수단(70)과 통신을 위한 통신모듈(50m); 접점센서로부터 입력되는 신호를 수신하고 외부 입력수단에 의해 입력되는 신호를 제어하는 입출력제어기(50i); 초음파센서로부터 입력된 디지털 신호를 변환하는 컨버터(50d)를 포함한다.

상기 메인제어기(50c)는 상기한 바와 같이 안전운행시스템을 구성하는 각 구성요소의 구동을 제어하고 분석하는 수단으로 하나로 구성할 수 있으나, 분석과 관제가 통항하여 관리되고 사고가 발생하였을 경우 분석이 어려울 수 있으므로 곤제용과 분석용을 분리하여 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 메인제어기(50c)는 카메라, 초음파센서, 접점센서로부터 입력되는 신호를 분석하는 분석용제어기와, 트램의 운행을 제어하는 관제제어기로 이루어지고, L2스위치(50s)를 구비하여 상태에 따라 자동으로 두 제어기 중 어느 하나에 접속할 수 있게 하였다.

또한, 본 발명에 따른 안전운행시스템을 구비한 트램은 다른 철도차량 노선과 겹쳐지거나 서로 간섭을 일으킬 수 있으므로 철도차량 운행시스템과 연게하여 운용하는 것이 바람직하다. 이에 본 발명의 트램용 안전운행시스템은에 비된 통합관리서버(50)는 이더넷 컨버터(50e)를 통해 열차종합관리장치(60)에 연결되는 것이 바람직하다.

상기 열차종합관리장치는 다양한 것이 있으나 국내의 경우 모 회사에서 개발한 열차를 종합적으로 관리하는 TCMS(Train Controll Management System)이 있으며, 이는 직렬 전송선을 차량에 있는 터미널과 연결시켜 차내 장치들을 집중적으로 제어 및 모니터링하는 열차 정보 관리 시스템이다.

10: 카메라
20: 초음파센서
30: 접점센서
40: 디스플레이
41: 디지털 팬스 41m: 감시영역
42: 센서정보표시부
50: 통합관리서버 50b: 전원공급기
50c: 매인제어기 50d: 컨버터
50e: 이더넷 컨버터 50i: 입출력제어기
50m: 통신모듈 50s: L2스위치
60: 열차종합관리장치
70: 외부제어수단

Claims (5)

1. 트램의 전면 및 측면에 설치된 다수의 카메라(10);
   차량의 전면에 설치되어 운전자가 육안으로 확인할 수 없는 구조물을 감지하는 초음파센서(20);
   출입문에 설치되어 출입문이 완전하게 닫혔는지를 감지하는 접점센서(30);
   상기 카메라들에 의해 촬영된 영상과 트램의 운행 정보를 표시하는 디스플레이(40); 및
   상기 카메라중 트램의 전방에 설치된 전방 카메라는 전방의 촬영하되 차량의 속도가 증가하면 이에 비례하여 줌을 동작시켜서 먼 거리를 화각을 좁혀서 촬영된 정보를 저장하고, 속도가 줄어들면 속도에 비례하여 줌을 동작시켜 근거리 및 화각을 넓혀서 촬영된 정보를 저장하게 하며, 트램의 측면에 설치된 측면 카메라는 정차 후 출발시 차량의 문이 닫히면 디지털 펜스가 동작되어서 갑작스럽게 차량에 접근하는 물체를 감시하여 디스플레이를 통하여 운전자에게 제공하여 시각적으로 확인할 수 있게 하는 통합관리서버(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트램용 안전운행시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 통합관리서버(50)는
   상기 카메라, 초음파센서, 접점센서로부터 입력되는 신호를 관리하고, 이들의 구동을 제어하는 메인제어기(50c);
   외부의 원격제어수단(70)과 통신을 위한 통신모듈(50m);
   접점센서로부터 입력되는 신호를 수신하고 외부 입력수단에 의해 입력되는 신호를 제어하는 입출력제어기(50i);
   초음파센서로부터 입력된 디지털 신호를 변환하는 컨버터(50d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트램용 안전운행시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 메인제어기(50c)는 카메라, 초음파센서, 접점센서로부터 입력되는 신호를 분석하는 분석용제어기와, 트램의 운행을 제어하는 관제제어기로 이루어지고, L2스위치(50s)를 구비하여 상태에 따라 자동으로 두 제어기 중 어느 하나에 접속되는 것을 특징으로 하는 트램용 안전운행시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 카메라 중 측면 카메라는 디지털 팬스(Digital Fence) 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 트램용 안전운행시스템.
5. 제1항에 있어서,
   통합관리서버(50)는 이더넷 컨버터(50e)를 통해 열차종합관리장치(60)에 연결된 것을 특징으로 하는 트램용 안전운행시스템.

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