KR20160042945A - 열차 제어 장치 - Google Patents

Abstract

열차 제어 신호의 신호부 및 무신호부를 올바르게 판별할 수 있고 신호의 위상차를 올바르게 복조할 수 있는 열차 제어 장치를 제공한다. 열차 제어 장치는 지상 장치(1)로부터 송신된 열차 제어 신호를 수신하여 열차(2)의 제어를 실시하는 차상 장치(3)를 구비한다. 차상 장치(3)는 수신한 열차 제어 신호를 구성하는 진폭 변조파의 극대값의 평균값을 구하고 이 평균값을 임계값으로 하여 진폭 변조파의 신호부 및 무신호부를 판정한다.

Description

열차 제어 장치{TRAIN CONTROL DEVICE}

본 발명은 열차 제어 장치에 관한 것으로, 특히 열차 제어 신호의 신호부(信號部) 및 무신호부(無信號部)를 올바르게 판별할 수 있고, 신호의 위상차를 올바르게 복조하는 것을 가능하게 한 열차 제어 장치에 관한 것이다.

종래부터, ATC(Automatic Train Control)에 관한 열차 제어 장치는 지상측에 설치되는 지상 장치(地上 裝置)와, 열차측에 탑재되는 차상 장치(車上 裝置)로 구성되고, 지상 장치로부터 열차를 향하여 소정의 열차 제어 신호를 송신하고, 송신된 열차 제어 신호를 차상 장치로 수신하여 속도 제어 등의 소정의 열차 제어를 실시하도록 구성되어 있다.

또한, 최근, 아날로그 ATC 신호(진폭 변조파)에 위상 변조를 가하고, 종래의 ATC 신호와의 호환성을 유지하면서 정보량을 늘리도록 한 e-ATC라 불리는 ATC 시스템이 개발되어 있다. 이러한 e-ATC에서는 진폭 변조파의 각각의 신호부 간의 위상차가 정보로서 보내지기 때문에, ATC 수신부에 있어서 신호의 위상차를 복조할 때에, 신호부 및 무신호부를 올바르게 판별할 필요가 있다.

이와 같은 신호부 및 무신호부를 올바르게 판별하는 종래의 기술로서, 특허 문헌 1에는 무선 주파 신호의 임계값(threshold value)과 피크값(peak value)과의 사이의 진폭 변화 부분을 추출하는 진폭 추출 수단과 무선 주파 신호의 진폭 변화 부분과 진폭 포화 부분만을 포함하는 신호 부분을 발출(拔出)하는 신호 발출 수단을 구비한 기술이 개시되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 제2011-085596호

상기 종래의 기술은 임계값과 피크값과의 사이의 진폭 변화 부분을 추출함으로써, 신호 부분을 발출하도록 하고 있다. 그러나, 예를 들면, 신호에 임계값을 초과하는 노이즈가 가하여졌을 경우, 노이즈 부분을 신호부로서 인식해버려서, 신호부 및 무신호부를 올바르게 판별할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또한, 상기 종래의 기술은, 예를 들면 신호가 급격하게 작아져서 임계값보다 작은 신호가 되었을 경우, 신호부를 무신호부로서 인식해버려서, 신호부 및 무신호부를 올바르게 판별할 수 없다고 하는 문제가 있다. 그 결과, 상기 종래의 기술에서는 신호의 위상차를 올바르게 복조하지 못하고, 잘못된 처리를 하게 될 우려가 있다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 열차 제어 신호의 신호부 및 무신호부를 올바르게 판별할 수 있고, 신호의 위상차를 올바르게 복조하는 것을 가능하게 하는 열차 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1의 발명에 관한 열차 제어 장치는 지상 장치로부터 송신된 열차 제어 신호를 수신하여 열차의 제어를 실시하는 차상 장치를 구비하고, 상기 차상 장치는 수신한 열차 제어 신호를 구성하는 진폭 변조파의 극대값의 평균값을 구하고, 이 구한 평균값을 임계값으로 하여 상기 진폭 변조파의 신호부 및 무신호부를 판정하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 관한 발명은 청구항 1에 있어서, 상기 차상 장치가 적어도 상기 진폭 변조파의 1 주기분(周期分)에 상당하는 수의 극대값의 평균값을 상기 임계값으로서 구하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 관한 발명은 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 차상 장치가, 상기 임계값으로서의 상기 평균값을 구하기 위한 각각의 극대값을 기억하고, 새로운 극대값을 검출하였을 경우에는 가장 오래된 극대값을 소거하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 관한 발명은 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 차상 장치가 상기 진폭 변조파의 신호부 간의 시간차를 검출하고, 검출한 신호부 간의 시간차가 이전의 신호부 간의 시간차와 다른 경우에, 시간차를 검출한 상기 신호부 간의 위상차를 채용하지 않도록 처리하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 관한 발명은 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 차상 장치가 상기 진폭 변조파의 신호부 간의 위상차를 검출하고, 이 검출한 위상차가 이전에 검출된 위상차와 다른 경우에 당해 검출한 위상차를 채용하지 않도록 처리하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 관한 발명에 의하면, 차상 장치는 수신한 열차 제어 신호를 구성하는 진폭 변조파의 극대값의 평균값을 구하고, 이 구한 평균값을 임계값으로 하여 진폭 변조파의 신호부 및 무신호부를 판정하므로, 상기 진폭 변조파의 신호부 및 무신호부를 정확하게 판정할 수 있고, 상기 진폭 변조파의 위상차를 검출하여 정확한 열차 제어 정보를 얻을 수 있다.

청구항 2에 관한 발명에 의하면, 상기 차상 장치는 적어도 진폭 변조파의 1 주기분에 상당하는 수의 극대값의 평균값을 상기 임계값으로 하므로, 상기 진폭 변조파의 신호부 및 무신호부를 더 정확하게 판정할 수 있다.

청구항 3에 관한 발명에 의하면, 상기 차상 장치는 상기 평균값을 구하기 위한 각각의 극대값을 기억하는 동시에 새로운 극대값을 검출하였을 경우에는 가장 오래된 극대값을 소거하도록 구성되어 있으므로, 차상 장치의 기억용량이 적어도 되므로, 설비 비용을 저감할 수 있다.

청구항 4에 관한 발명에 의하면, 차상 장치는 상기 진폭 변조파의 신호부 간의 시간차를 검출하고, 이 검출한 신호부 간의 시간차가 이전의 신호부 간의 시간차와 다른 경우에, 시간차를 검출한 상기 신호부 간의 위상차를 채용하지 않도록 처리한다. 이 때문에, 신호부를 무신호부로서 판정해버렸을 경우에도, 상기 진폭 변조파의 위상차를 잘못 판정하게 되는 것을 억제할 수 있다.

청구항 5에 관한 발명에 의하면, 차상 장치는 진폭 변조파의 신호부 간의 위상차를 검출하고, 이 검출한 위상차가 이전에 검출된 위상차와 다른 경우에, 당해 검출한 위상차를 채용하지 않도록 처리한다. 이 때문에, 신호부를 무신호부로서 판정하였을 경우에도, 상기 진폭 변조파의 위상차를 잘못 판정해 버리는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 열차 제어 장치의 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명에 관한 열차 제어 장치의 실시 형태에 있어서의 차상 장치의 신호·무신호 판정부를 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명에 관한 열차 제어 장치의 실시 형태에 있어서의 진폭 변조파의 예를 도시하는 설명도이다.
도 4는 본 발명에 관한 열차 제어 장치의 실시 형태에 있어서의 진폭 변조파의 시간차를 구하는 경우의 예를 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 열차 제어 장치의 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1에 있어서, 본 실시 형태의 열차 제어 장치는 지상측에 설치된 지상 장치(1)와 열차(2)에 탑재된 차상 장치(3)를 포함한다. 또한, 지상 장치(1)는 열차(2)의 허용 속도 정보 등의 열차 제어 정보에 대응시킨 열차 제어 신호를, (도면에서 오른쪽 방향으로 진행하고 있는) 열차(2)가 현재 위치하고 있는 궤도 회로(T)의 레일의 (도면에서) 오른쪽 단부측으로부터 송신하고, 차상 장치(3)는 이 송신된 열차 제어 신호를 수신하면, 수신한 열차 제어 신호로부터 열차 제어 정보를 추출하고, 추출한 열차 제어 정보에 기초하여 열차(2)의 주행을 제어한다. 궤도 회로(T)는 레일에 의하여 형성되어 있고, 그 전후의 궤도 회로(T', T")를 형성하는 레일과는, 교류 신호에 대하여 각각 전기적으로 절연되어 있다.

또한, 지상 장치(1)는 소정의 주파수를 가진 기본 반송파를 진폭 변조 처리하여 변조파를 생성하고, 소정의 열차 제어 정보를 나타내는 열차 제어 신호를 형성하도록 구성되어 있다. 또한, 이와 같은 열차 제어 신호(진폭 변조 처리된 열차 제어 신호)는 증폭 처리되어 궤도 회로(T)를 형성하는 레일에 공급된다. 또한, 이와 같은 지상 장치(1)는 인접하는 궤도 회로(T', T")에도 각각 설치되어 있으나, 여기에서는 생략한다.

다음으로, 차상 장치(3)에 대하여 설명한다.

지상 장치(1)로부터 레일에 송신된 열차 제어 신호는 열차의 전부(前部)에 있어서 레일에 대향하여 설치된 수전기(4)에 의하여 수신되고, 이 수전기(4)에 의하여 수신된 열차 제어 신호는 차상 장치(3)에 보내진다. 차상 장치(3)는 수전기(4)로부터 보내온 신호를 수신하는 수신부, 논리부, 혹은 모니터부(모두 도시하지 않음) 등의 각종 장치를 구비하고 있고, 상기 수신부는 신호·무신호 판정부를 구비하고 있다. 도 2는 이 신호·무신호 판정부를 상세하게 도시한 것이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 신호·무신호 판정부(9)는 극대값 추출부(5)와, 평균값 연산부(6)와, 극대값 기억부(7)와, 판정부(8)를 구비하고 있다.

여기서, 열차 제어 신호는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 진폭에 주기성을 갖게 한 진폭 변조파이고, 신호부 및 무신호부로 구성되어 있다. 또한, 열차 제어 신호는 진폭 변조파의 신호부와 다음의 신호부와의 위상을, 예를 들면, 90°씩 어긋나게 송신되는 것에 의하여, 이 신호부 간의 위상차(이하, 진폭 변조파의 위상차 또는 위상 변화량이라 하는 경우도 있음)를 정보로서 보낼 수 있게 되어 있다.

극대값 추출부(5)는 상기 열차 제어 신호를 구성하는 상기 진폭 변조파의 극대값을 추출하여 극대값 기억부(7)에 기억시키도록 구성되어 있다. 또한, 평균값 연산부(6)는 극대값 기억부(7)에 기억된 복수의 극대값의 평균값을 구하도록 구성되어 있다.

이 평균값을 구할 때의 극대값으로서, 적어도 상기 진폭 변조파의 1 주기분에 상당하는 수의 극대값, 즉, 신호부의 개시부로부터 다음의 무신호부의 종료부까지 추출될 수 있는 극대값과 동수 또는 그 이상의 극대값을 이용하는 것이 좋다. 또한, 극대값 기억부(7)는 상기 진폭 변조파의 1 주기분에 상당하는 수의 극대값을 기억하도록 구성되고, 새로운 극대값이 추출되었을 경우에는 가장 오래된 극대값을 소거하여, 항상 일정수(一定數)(여기에서는 상기 진폭 변조파의 1 주기분에 상당하는 수)의 극대값이 기억되게 되어 있다. 이와 같이 함으로써, 극대값 기억부(7)의 기억용량이 적어도 되므로, 설비 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 평균값을 구할 때에 사용하는 극대값의 개수는 상기 진폭 변조파의 1 주기분에 상당하는 수로 한정되는 것이 아니라, 필요에 따라서, 상기 진폭 변조파의 1 주기분에 상당하는 수보다 적은 수의 극대값을 사용하도록 하여도 좋고, 상기 진폭 변조파의 1 주기분에 상당하는 수보다 많은 수의 극대값을 사용하도록 하여도 좋다.

판정부(8)는 평균값 연산부(6)에 의하여 구한 평균값을 임계값으로서 설정하고, 상기 진폭 변조파에 있어서, 진폭이 상기 임계값(상기 극대값의 평균값)보다 높은 경우에는 신호부라고 판정하고, 진폭이 상기 임계값보다 낮은 경우에는 무신호부라고 판정하도록 구성되어 있다.

다음으로, 본 실시 형태의 동작에 대하여 설명한다.

지상 장치(1)로부터 레일에 송신된 열차 제어 신호가 수전기(4)에 의하여 수신되면, 수신된 열차 제어 신호는 차상 장치(3)로 보내진다. 그러면, 차상 장치(3)에 있어서, 극대값 추출부(5)는 상기 열차 제어 신호를 구성하는 상기 진폭 변조파의 극대값을 추출하여 극대값 기억부(7)에 기억시키고, 평균값 연산부(6)는 극대값 기억부(7)에 기억된 복수의 극대값의 평균값을 구한다. 여기서, 극대값 기억부(7)는 극대값 추출부(5)에 의하여 새로운 극대값이 추출되었을 경우에는 가장 오래된 극대값을 소거함으로써, 항상 일정수(예를 들면, 상기 진폭 변조파의 1 주기분에 상당하는 수)의 극대값을 기억하도록 구성되어 있다.

판정부(8)는 평균값 연산부(6)에 의하여 구한 평균값을 상기 임계값으로서 설정하고, 상기 진폭 변조파의 진폭이 상기 임계값보다 높은 경우에는 신호부라고 판정하고, 상기 진폭 변조파의 진폭이 상기 임계값보다 낮은 경우에는 무신호부라고 판정한다. 차상 장치(3)는 이와 같이 하여 상기 진폭 변조파의 신호부 및 무신호부를 판정하고, 상기 진폭 변조파의 위상차를 검출하여, 이 검출한 위상차에 기초하여 열차 제어 정보를 얻게 되어 있다.

여기서, 상기 진폭 변조파의 신호부의 진폭이 급격하게 작아져 버리는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 전술한 바와 같이 극대값의 평균값을 임계값으로 하여 신호부 및 무신호부를 판정하도록 하여도, 신호부를 무신호부로서 판정해버릴 우려가 있다.

이 때문에, 본 실시 형태에 있어서는 상기 진폭 변조파의 신호부 간의 위상차를 검출할 때, 이와 동시에 각각의 신호부 간의 시간차를 검출하도록 하고 있다. 예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 진폭 변조파의 각각의 신호부가 시간차 t1으로 보내오고 있는 상태에서, 만일 1개의 신호부를 무신호부라고 판정해버리면, 다음의 신호부와의 시간차가 t2가 된다. 이에 대해, 판정부(8)는 검출된 신호부 간의 시간차 t2가 그 이전에 검출된 신호부 간의 시간차 t1과 다른 경우에는 시간차 t2가 된 신호부 간의 위상차(위상 변화량)를 채용하지 않도록 처리한다. 이와 같이 진폭 변조파의 신호부 간의 시간차를 검출하고, 검출한 신호부 간의 시간차가 이전의 신호부 간의 시간차와 다른 경우, 시간차를 검출한 신호부 간의 위상차를 채용하지 않고, 예를 들면, 1개 이전의 신호부 간의 위상차를 채용함으로써, 상기 진폭 변조파의 신호부의 진폭이 급격하게 작아졌을 경우 등, 신호부를 무신호부로서 판정해버린 경우에도, 상기 진폭 변조파의 위상차를 잘못 판정하는 것이 억제된다.

또한, 다른 수단으로서는, 상기 진폭 변조파의 신호부 간의 위상차를 검출할 때에, 판정부(8)는 검출된 위상차가 이전에 검출된 위상차와는 다른 경우에, 당해 다른 위상차를 채용하지 않도록 처리하게 하여도 좋다. 이와 같이 검출된 위상차가 다른 경우, 검출한 위상차를 채용하지 않고, 예를 들면, 1개 이전의 신호부 간의 위상차를 채용함으로써, 상기 진폭 변조파의 신호부의 진폭이 급격하게 작아졌을 경우 등, 신호부를 무신호부로서 판정해버린 경우에도, 상기 진폭 변조파의 위상차를 잘못 판정하는 것이 억제된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 열차 제어 장치에 있어서, 판정부(8)는 평균값 연산부(6)에 의하여 구한 평균값을 임계값으로서 설정하고, 진폭 변조파의 진폭이 임계값보다 높은 경우에는 신호부라고 판정하고, 진폭 변조파의 진폭이 임계값보다 낮은 경우에는 무신호부라고 판정한다. 이 때문에, 신호부 및 무신호부를 정확하게 판정할 수 있어, 진폭 변조파의 위상차에 기초하여 정확한 열차 제어 정보를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지에 기초하여 여러 가지 변형이 가능하다.

1　지상 장치
2　열차
3　차상 장치
4　수전기
5　극대값 추출부
6　평균값 연산부
7　극대값 기억부
8　판정부
9　신호·무신호 판정부

Claims (5)

1. 지상 장치(地上 裝置)로부터 송신된 열차 제어 신호를 수신하여 열차의 제어를 실시하는 차상 장치(車上 裝置)를 구비하고,
   상기 차상 장치는 수신한 열차 제어 신호를 구성하는 진폭 변조파의 극대값의 평균값을 구하고, 이 구한 평균값을 임계값(threshold value)으로 하여 상기 진폭 변조파의 신호부(信號部) 및 무신호부(無信號部)를 판정하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차상 장치는 적어도 상기 진폭 변조파의 1 주기분(周期分)에 상당하는 수의 극대값의 평균값을 상기 임계값으로서 구하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 차상 장치는 상기 임계값으로서의 상기 평균값을 구하기 위한 각각의 극대값을 기억하고, 새로운 극대값을 검출하였을 경우에는 가장 오래된 극대값을 소거하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열차 제어 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 차상 장치는 상기 진폭 변조파의 신호부 간의 시간차를 검출하고, 이 검출한 신호부 간의 시간차가 이전의 신호부 간의 시간차와 다른 경우에, 시간차를 검출한 상기 신호부 간의 위상차를 채용하지 않도록 처리하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 차상 장치는 상기 진폭 변조파의 신호부 간의 위상차를 검출하고, 이 검출한 위상차가 이전에 검출된 위상차와 다른 경우에, 당해 검출한 위상차를 채용하지 않도록 처리하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 장치.

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