KR20160035483A - 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 열차의 이동거리를 검출을 위한 신호를 제공하는 속도발전기(10)와, 상기 속도발전기(10)를 통해 열차의 실시간이동거리를 검출하는 이동거리검출수단(20)과, 열차가 운행하는 역간거리정보(D2)와 지상신호장치(60)를 검지신호(S1)를 제공하는 자동운행시스템(30)과; 상기 이동거리검출수단(20)과 자동운행시스템(30)에서 제공되는 정보를 바탕으로 열차의 지상신호장치(60) 미검지 통과 여부를 판단하는 메인컨트롤러(40)와; 상기 메인컨트롤러(40)에 의해 제어되는 알림수단(50)을 포함하여 구성함으로써 열차의 자동 운행중 지상신호장치에서 전달되는 지상신호의 미검지시에 이를 열차의 기관사가 즉각 인지할 수 있도록 경고하여 과주나 그로 인한 각종 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템{Ground signal of the non-detection alarm system automatic train operation system}

본 발명은 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 열차의 자동운행시스템에 의한 자동 운행시 열차의 속도 제어를 위하여 지상신호장치에서 전달되는 지상신호의 미검지시에 이를 열차의 기관사가 즉각 인지할 수 있도록 경고하여 과주나 그로 인한 각종 안전사고를 방지할 수 있게 한 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템에 관한 것이다.

대도시의 과밀화된 인구 밀도와 함께 등록 차량 대수의 급증으로 인하여 도로의 수용 여건을 크게 초과하면서 도심 도로뿐만 아니라, 도시간을 연결하는 고속도로나 국도 등 주요 도로 등에서도 차량의 정체가 빈번하게 발생함으로써 그에 따른 시간적 손실뿐만 아니라, 경제적 손실도 심각하게 발생하고 있는 실정이며, 이러한 교통 정체에 따른 각종 문제점은 대도시뿐만 아니라, 대도시 주변의 중소도시까지 확산되고 있는 실정이다.

따라서 교통 정체에 따른 차량 이용의 불편을 해소할 수 있는 도시간 운송 수단으로서 보편화 된 기차나, 주로 대도시에서의 대중 교통 수단으로서 보편화 된 지하철, 모노레일 등은 다른 대중 교통 수단에 비해서 매우 안전하고, 친환경적일 뿐만 아니라, 일반 도로를 운행하는 자동차와 같이 정체 등으로 인한 시간적, 경제적 불편이 없기 때문에 그 이용 승객이 해마다 증가하고 있는 실정이다.

특히, 막대한 공사비로 인하여 주로 다수의 이용객 확보에 따른 수익 창출이 가능한 대도시 위주로 건설되는 지하철이나 모노레일 등은 대도시 주변의 중소도시까지 그 노선 연장을 요청하는 경우가 늘어나면서 기차나 지하철, 모노레일 등의 대중 교통 수송 분담률은 더욱 증가할 것으로 전망된다.

다수의 승객이나 화물을 운송하는 기차나 지하철, 모노레일 등(이하' 열차'라 함)은 차체의 크기가 크고 매우 중량체일 뿐만 아니라, 연결되는 객차의 수의 따라서 그 길이와 전체 중량이 크게 증가하기 때문에 운행 중 일정한 위치에 정차하기 위해서는 상당한 제동 거리를 필요로 하게 된다.

그런데 종래에는 열차의 운행, 정지와 같은 운행에 관련된 모든 제어를 기관사가 전적으로 전담하는 수동 운행 방식이었으나, 기관사의 미숙련 또는 실수 등에 의해 과주(정상적인 정지 위치를 벗어남)가 빈번히 발생하고, 자칫 열차 간 추돌 사고와 같은 대형 안전 사고의 발생 위험이 크기 때문에 최근에는 열차의 운행 속도를 자동으로 제어하는 ATC(Automatic Train Control) 또는 ATP(Automatic Train Protection)와, ATO(Automatic Train Operation)와 같은 장치를 구비함으로써 열차의 속도를 자동으로 제어하고, 열차가 정차위치에 자동으로 정차할 수 있게 하는 '자동운행시스템'을 구비하는 것이 일반적이다.

열차의 '자동운행시스템'은 크게 차상 시스템과 지상 시스템으로 분류할 수 있는데, 차상 시스템은 열차의 과속으로 인한 사고를 미연에 방지하기 위한 ATC 장치 혹은 ATP 장치와 역간의 자동운행을 위한 ATO(Automatic Train Operation) 장치 및 차량과 지상간의 양방향 통신을 담당하는 TWC(Train to Wayside Communication) 장치 등으로 구성된다.

또한, 지상 시스템은 열차의 능률적인 제어를 목적으로 하는 CTC(Central Train Control) 장치, 선로상의 열차위치 추적을 위한 AF(Audio frequency) 궤도 신호장치, 열차의 속도제한을 위한 ATC 속도신호 발생장치, 열차의 ATO 운전을 위한 정보교환에 사용되는 TWC 장치 및 신호기나 전철기 등의 자동조작을 위한 자동연동장치 등으로 이루어진다.

따라서 열차의 자동운행시스템은 선로 상의 규정된 위치에 있는 AF 궤도신호장치나, 열차의 속도제한을 위한 ATC 속도신호발생장치와 같은 지상신호장치로부터 정보를 받아 역간에서의 운행제어와 역사에서의 정지제어를 자동으로 수행하게 된다.

등록특허공보 제10-0837163호 등록특허공보 제10-1418330호

상술한 바와 같이 열차에 자동운행시스템을 구비한 경우에, 보통 역사를 통과하는 선로에는 일정 거리마다 지상신호장치를 설치함으로써, 열차가 운행하는 도중 상기 지상신호장치를 통과하게 되면, 해당 지상신호장치를 인식하여 열차의 현재 위치를 검출하고, 열차 현재 위치에 적합한 제한속도로 열차의 속도를 자동으로 제어하게 된다.

그런데 상기 지상신호장치의 손상 또는 열차의 자동운행시스템 오류 등으로 인하여 열차가 지상신호장치를 검지하지 못하고 그냥 통과하는 경우가 있는데, 이 경우에 심각한 문제를 유발하게 된다.

일 예로서 열차는 매우 크고, 길며, 무거운 중량체이기 때문에 정확한 위치에 정지하기 위해서는 정확한 속도 제어와 충분한 제동거리를 필요로 한다. 따라서 역사 간을 연결하게 설치된 선로에 있어서, 열차가 역사에 도착하기 수백 미터 전에는 열차가 역사의 정차위치에 정확하게 정차할 수 있도록 제동시점을 제공하기 위한 지상신호장치(대구도시철도공사의 경우에 해당 장치를 'F3F6마커'라 함)를 설치함으로써 자동 운행중인 열차가 상기 지상신호장치를 통과하면서 지상신호장치를 검지하면, 그 즉시 감속을 시작함으로써 역사 내의 정확한 정차 위치(대구도시철도공사의 경우에 해장 위치를 'AA마커 정차지점'이라 함)에 열차가 정차하게 된다.

그런데 열차가 자동 운행중, 상기와 같이 역사의 정차위치에 정차하기 위한 제동시점을 제공하는 지상신호장치를 검지하지 못하고 그냥 통과하게 되면, 열차가 역사 내의 정차위치에 정차하기 위한 정확한 제동시점을 놓친 후, 기관사가 뒤늦게 역사의 근접을 감지하고 수동운행 전환에 의한 '긴급제동'을 실시함으로써 지상신호장치를 검지하고 감속을 해야하는 시점보다 뒤늦게 열차의 감속이 이루어지는 경우가 있고, 그로 인해 역사 내의 정차위치에 열차가 정차하지 못하고 정차위치를 통과하여 열차가 정지하는 '과주'가 발생하게 된다.

상기와 같이 과주가 발생하는 경우에 보통 열차는 기관사에 의한 수동운행에 의해 역방향으로 운행하여 역사 내의 정차위치로 이동하게 되는데, 이러한 과주 발생시에 자동운행에서 수동운행으로의 전환 및 역방향 운행에 따른 시간이 소요됨으로써 정확한 운행 시간에 차질이 발생할 뿐만 아니라, 역사를 통과하여 정차한 것에 따른 승객들의 불안과 불만으로 인한 민원이 제기되는 문제점이 있으며, 극단적으로 열차의 과주는 선로 상에 위치한 선로 작업자나, 원거리에서 정차중인 또 다른 열차를 충돌할 가능성을 야기하는바, 열차의 자동운행시스템이 지상신호장치를 검지하지 못하고 통과하는 것은 매우 심각한 일이라 할 수 있다.

따라서 열차의 자동운행시스템이 선로 상에 설치된 지상신호장치 정상적으로 검지하지 못하였을 때, 이를 즉각적으로 기관사에게 알려줌으로써 지상신호장치의 미검지에 따른 과주나 각종 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 시스템 개발이 절실한 실정이다.

본 발명의 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 회전수에 따른 전압 또는 펄스를 발생시켜 회전속도를 계측하고 그 출력된 속도신호를 속도계에 제공하는 속도발전기(10)와;

상기 속도발전기(10)의 회전수를 측정하여 열차의 실시간이동거리정보(D1)를 실시간으로 검출하는 이동거리검출수단(20)과;

열차가 운행하는 역간거리정보(D2)와, 자동운행에 필요한 지상신호장치(60) 검지신호(S1)를 제공하는 자동운행시스템(30)과;

상기 이동거리검출수단(20)에서 제공하는 실시간이동거리정보(D1)와, 상기 자동운행시스템(30)에서 제공하는 역간거리정보(D2)와, 지상신호장치(60) 검지신호(S1)를 비교 분석하여 열차의 지상신호장치(60) 미검지 통과 여부를 판단하는 메인컨트롤러(40)와;

상기 메인컨트롤러(40)의 제어에 의해 기관사가 인지할 수 있도록 시청각수단을 이용해 알리는 알림수단(50)을 포함하여 구성함으로써 열차의 자동 운행중 지상신호장치에서 전달되는 지상신호의 미검지시에 이를 열차의 기관사가 즉각 인지할 수 있도록 경고함으로써 과주나 그로 인한 각종 안전사고를 방지할 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템은 열차의 자동운행시스템에 의한 자동 운행시 열차의 속도 제어를 위하여 지상신호장치에서 전달되는 지상신호의 미검지시에 이를 열차의 기관사가 즉각 인지할 수 있도록 경고함으로써 과주나 그로 인한 각종 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 블럭도이다.

이하, 본 발명의 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템은 열차의 이동거리를 검출을 위한 신호를 제공하는 속도발전기(10)와, 상기 속도발전기(10)를 통해 열차의 실시간이동거리를 검출하는 이동거리검출수단(20)과, 열차가 운행하는 역간거리정보(D2)와 지상신호장치(60)를 검지신호(S1)를 제공하는 자동운행시스템(30)과; 상기 이동거리검출수단(20)과 자동운행시스템(30)에서 제공되는 정보를 바탕으로 열차의 지상신호장치(60) 미검지 통과 여부를 판단하는 메인컨트롤러(40)와; 상기 메인컨트롤러(40)에 의해 제어되는 알림수단(50)을 포함하여 구성한다.

상기 속도발전기(10)는 모든 열차에 필수적으로 설치되며, 열차의 운행 속도와 비례하여 회전수가 증감하면서 회전수에 따른 전압 또는 펄스(pulse)를 발생시켜 회전속도를 계측하기 위한 장치로서 속도발전기(10)에서 출력된 속도신호는 속도계로 표시나 공전 활주 제어 등의 제어에 사용된다.

상기 이동거리검출수단(20)은 상기 속도발전기(10)의 회전수를 측정하여 열차의 실시간이동거리정보(D1)를 실시간으로 검출한다. 즉 이동거리검출수단(20)은 속도발전기(10)에서 속도계로 제공하는 속도신호를 측정하여 그에 따른 열차의 이동거리를 실시간으로 검출한다.

상기 자동운행시스템(30)은 열차의 과속으로 인한 사고를 미연에 방지하기 위한 ATC 장치 혹은 ATP 장치와 역간의 자동운행을 위한 ATO(Automatic Train Operation) 장치 및 차량과 지상간의 양방향 통신을 담당하는 TWC(Train to Wayside Communication) 장치를 포함한다. 아울러, 자동운행시스템(30)은 열차가 운행하는 역간거리정보(D2)와, 자동운행에 필요한 지상신호장치(60) 검지신호(S1)를 제공한다.

상기 지상신호장치(60)는 열차가 운행하는 레일의 특정 지점에 설치하여, 그 지점을 통과하는 열차에 정보를 보내는 지상자와 이것을 신호기의 현시에 따라 제어하는 지상자 제어계전기 및 케이블로 구성되며, 신호기의 신호현시를 지상자 제어계전기가 받아 그 신호에 해당되는 공진회로를 구성해 지상자를 통해서 열차에 신호를 전송함으로써 열차의 자동운행시스템(30)이 상기 신호를 검지하여 지상신호장치(60)의 통과 여부를 탐지한다.

상기 메인컨트롤러(40)는 상기 이동거리검출수단(20)에서 제공하는 실시간이동거리정보(D1)와, 상기 자동운행시스템(30)에서 제공하는 역간거리정보(D2)와, 지상신호장치(60) 검지신호(S1)를 비교 분석하여 열차의 지상신호장치(60) 미검지 통과 여부를 판단한다. 즉, 실시간이동거리정보(D1)와 역간거리정보(D2)를 비교하여 실시간이동거리정보(D1)가 역간거리정보(D2)를 초과함에도 불구하고 지상신호장치(60) 검지신호(S1)가 확인되지 않으면, 열차가 지상신호장치(60)를 검지하지 못하고 통과한 것으로 판단한다.

상기 알림수단(50)은 상기 메인컨트롤러(40)의 제어에 의해 기관사가 인지할 수 있도록 경고음을 발생하는 부저나, 점등 도는 점멸하는 경고등, 또는 경고 음성을 출력하는 스피커나, 경고 메시지를 출력하는 모니터 중 어느 한 가지 이상으로 구성한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 기술이 적용된 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템의 작동 관계(작용 등)를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

열차에 설치되는 속도발전기(10)는 회전수에 따른 전압 또는 펄스(pulse)를 발생시켜 회전속도를 계측하기 위한 장치로서 속도발전기(10)에서 출력된 속도신호는 속도계로 표시나 공전 활주제어 등의 제어에 사용된다.

자동운행시스템(30)에 의한 열차의 자동 운행시에 속도발전기(10)에서 검출된 속도출력과 수신기의 신호출력을 비교하여 열차의 운행 속도가 제한 속도를 초과하는 경우에 열차는 자동운행시스템(30)에 의한 소정의 제동이 자동으로 이루어지면서 제한 속도를 준수하여 자동 운행이 이루어진다.

따라서 속도발전기(10)를 이용해 열차의 실시간 이동거리를 산출할 수 있게 되는데, 본 발명의 이동거리검출수단(20)은 상기 속도발전기(10)의 회전수를 측정하여 열차의 실시간이동거리정보(D1)를 실시간으로 검출하여 메인컨트롤러(40)에 제공한다.

상기 메인컨트롤러는 자동운행시스템(30)에 저장된 역간거리정보(D2)를 제공받아, 상기 이동거리검출수단(20)에서 제공되는 열차의 실시간이동거리정보(D1)와, 역간거리정보(D2)를 비교한다. 또한, 메인컨트롤러는 자동운행시스템(30)에서 지상신호장치(60)를 검지하였는지의 유무를 판단하는 검지신호(S1)를 실시간으로 제공받는다.

그리하여 열차의 실시간이동거리정보(D1)가 역간거리정보(D2)를 초과함에도 불구하고, 지상신호장치(60)를 검지한 검지신호(S1)가 정상적으로 제공되지 않으면, 열차가 지상신호장치(60)를 검지하지 못하고 통과하였다고 판단하고 즉각 부저나 경고등과 같은 알림수단(50)을 작동시키게 된다.

따라서 기관사는 부저나 경고등과 같은 알림수단(50)을 통해 열차가 지상신호장치(60)를 통과하였음에도 자동 제동이 이루어지지 않고 있음을 즉각 인지할 수 있게 되므로, 기관사가 수동 조작에 의한 '긴급제동'을 실시함으로써 열차는 자동운행에서 수동운행으로 전환되어 즉각 제동이 이루어짐으로써 기관사의 제어에 의해 열차가 역사 내의 정차위치에 정차할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

10: 속도발전기 20: 이동거리검출수단
30: 자동운행시스템 40: 메인컨트롤러
50: 알림수단 60: 지상신호장치
D1: 실시간이동거리정보 D2: 역간거리정보
S1: 검지신호

Claims (1)

1. 회전수에 따른 전압 또는 펄스를 발생시켜 회전속도를 계측하고 그 출력된 속도신호를 속도계에 제공하는 속도발전기(10)와;
   상기 속도발전기(10)의 회전수를 측정하여 열차의 실시간이동거리정보(D1)를 실시간으로 검출하는 이동거리검출수단(20)과;
   열차가 운행하는 역간거리정보(D2)와, 자동운행에 필요한 지상신호장치(60) 검지신호(S1)를 제공하는 자동운행시스템(30)과;
   상기 이동거리검출수단(20)에서 제공하는 실시간이동거리정보(D1)와, 상기 자동운행시스템(30)에서 제공하는 역간거리정보(D2)와, 지상신호장치(60) 검지신호(S1)를 비교 분석하여 열차의 지상신호장치(60) 미검지 통과 여부를 판단하는 메인컨트롤러(40)와;
   상기 메인컨트롤러(40)의 제어에 의해 기관사가 인지할 수 있도록 시청각수단을 이용해 알리는 알림수단(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 자동운행시스템의 지상신호 미검지 경보 시스템.

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