KR20170000860A - 자동열차방호장치 및 이를 포함하는 철도차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동열차방호장치 및 이를 포함하는 철도차량에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치는 복수의 궤도 구간 각각에 설치된 속도코드 송신기로부터 속도코드를 수신하는 속도코드 수신부; 열차의 속도를 측정하여 열차 속도 정보를 생성하는 속도 측정부; 상기 속도 코드를 수신하며, 미리 설정된 비상 제동 허용치를 상기 속도 코드에 적용하여 비상 제동 프로파일을 생성하는 프로파일 생성부; 및 상기 속도 코드, 상기 열차 속도 정보 및 상기 비상 제동 프로파일을 수신하고, 상기 열차 속도 정보의 속도값이 상기 속도 코드를 초과할 경우 상용 제동 명령을 출력하고, 상기 열차 속도 정보의 속도값이 비상 제동 프로파일을 초과할 경우 비상 제동 명령을 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

자동열차방호장치 및 이를 포함하는 철도차량{AUTOMATIC TRAIN PROTECTION DEVICE AND RAILROAD TRAIN HAVING THE SAME}
본 발명은 자동열차방호장치 및 이를 포함하는 철도차량에 관한 것으로, 감속도 센서를 사용하지 않고 열차의 과속을 방호하는 자동열차방호장치 및 이를 포함하는 철도차량에 관한 것이다.
열차 제어 신호시스템인 자동열차보호장치 및 자동열차제어장치는 자동열차방호를 담당하는 장치로서 자동열차운행장치의 오동작 또는 승무원의 운전 과실 시 발생할 수 있는 위협조건으로부터 열차와 승객을 보호하는 기능을 수행한다.
자동열차방호장치의 주요 기능 중 하나인 열차 과속 방호 기능과 관련하여 차상 자동열차보호장치 및 자동열차제어장치는 과속 조건의 설정시 1차 방호 동작으로 상용만제동(Full Service Brake: 이하, FSB) 명령을 출력하며, FSB 명령 후 감속도 센서로 열차의 감속도를 모니터링하여 감속도가 사전 정의된 기준값 이하로 검지될 경우 2차 방호동작으로 비상제동(Emergency Brake: 이하, EB) 체결을 명령한다.
기존의 열차방호장치는 감속도 센서의 설치 상태가 불량할 경우나 감속도 센서가 고장난 경우 감속도를 인지하지 못할 수 있고, 열차가 내리막인 하구배를 운행할 경우 감속도 센서가 이미 앞쪽으로 기울어져 있어서 제동에 의한 감속도를 오인지할 수 있다.
따라서, 자동열차방호장치는 감속도 센서를 대체하여 열차 과속 방호 기능을 수행할 수 있는 방안이 요구된다.
특허문헌 1: 한국등록특허공보 제10-0154689호
본 발명은 감속도 센서를 사용하지 않고 비상 제동 프로파일을 적용하여 과속 방호를 수행하는 자동열차방호장치 및 이를 포함하는 철도차량을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치는 복수의 궤도 구간 각각에 설치된 속도코드 송신기로부터 속도코드를 수신하는 속도코드 수신부; 열차의 속도를 측정하여 열차 속도 정보를 생성하는 속도 측정부; 상기 속도 코드를 수신하며, 미리 설정된 비상 제동 허용치를 상기 속도 코드에 적용하여 비상 제동 프로파일을 생성하는 프로파일 생성부; 및 상기 속도 코드, 상기 열차 속도 정보 및 상기 비상 제동 프로파일을 수신하고, 상기 열차 속도 정보의 속도값이 상기 속도 코드를 초과할 경우 상용 제동 명령을 출력하고, 상기 열차 속도 정보의 속도값이 비상 제동 프로파일을 초과할 경우 비상 제동 명령을 출력하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 프로파일 생성부는 현재 궤도의 속도 코드가 이전 궤도의 속도 코드보다 크거나 같을 경우 현재 궤도의 속도 코드에 상기 비상 제동 허용치를 더하여 상기 비상 제동 프로파일을 생성할 수 있다.
또한, 상기 프로파일 생성부는 현재 궤도의 속도 코드가 이전 궤도의 속도 코드보다 작을 경우 열차의 감속 구간에서 감속도에 따라 상기 비상 제동 허용치가 가변적으로 더해져 설정된 상기 비상 제동 프로파일을 생성할 수 있다.
또한, 상기 프로파일 생성부는 상기 비상 제동 곡선은 상기 상용 제동의 체결이 명령된 후 하기 수학식 1에 따른 속도와, 상기 상용 제동의 체결 후 하기 수학식 2에 따른 속도가 포함된 비상 제동 커브 영역을 설정하여 상기 비상 제동 프로파일을 생성할 수 있다.
[수학식 1]
VEB = (V1 - at)
[수학식 2]
VEB = (V1 2 - 2 ad)1/2 [Km/h]
(상기 수학식 1 및 2에서 상기 VEB는 비상 제동 커브 영역에서의 비상 제동 프로파일 속도, 상기 V1은 이전 궤도의 속도 코드와 비상 제동 허용치의 합, 상기 a는 열차의 상용 제동에서의 감속도, 상기 d는 상용 제동 명령을 출력한 후 t시간까지의 이동거리임)
또한, 상기 상용 제동 명령을 출력한 후 t시간까지의 이동거리 d는 하기 수학식 3을 이용하여 연산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00001
(상기 수학식 3에서 상기 VEB는 비상 제동 커브 영역에서의 비상 제동 프로파일 속도, 상기 V1은 이전 궤도의 속도 코드와 비상 제동 허용치의 합, 상기 a는 열차의 상용 제동에서의 감속도임)
본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량은 상술한 자동열차방호장치를 포함할 수 있다.
본 발명은 감속도 센서를 사용하지 않고 비상 제동 프로파일을 적용하여 과속 방호를 수행하는 자동열차방호장치 및 이를 포함하는 철도차량을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치의 구성 예시를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치의 운행 예시를 나타내는 도면이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치의 구성 예시를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치의 운행 예시를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치는 속도코드 수신부(110), 속도 측정부(120), 프로파일 생성부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
속도코드 수신부(110)는 복수의 궤도(10) 구간, 예컨대, 제1 궤도 구간(A), 제2 궤도 구간(B), 제3 궤도 구간(C) 및 제4 궤도 구간(D) 각각에 설치된 속도코드 송신기(50)로부터 속도코드를 수신할 수 있다. 여기서, 속도코드는 열차(70)의 과속 방지를 위해 속도를 제한하는 제한속도 설정값을 의미할 수 있다.
속도 측정부(120)는 열차(70)의 속도를 측정하여 열차 속도 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 속도 측정부(120)는 열차(70)의 차륜측에 부착되어 열차(70)의 실제 속도를 측정할 수 있다. 속도 측정부(120)는 열차 속도 정보를 제어부(140)에 제공할 수 있다.
프로파일 생성부(130)는 속도 코드를 수신하며, 미리 설정된 비상 제동 허용치(M)를 속도 코드에 적용하여 비상 제동 프로파일을 생성할 수 있다.
여기서, 프로파일 생성부(130)는 현재 궤도의 속도 코드가 이전 궤도의 속도 코드보다 크거나 같을 경우 현재 궤도의 속도 코드에 비상 제동 허용치를 더하여 비상 제동 프로파일을 생성할 수 있다.
또한, 프로파일 생성부(130)는 현재 궤도의 속도 코드가 이전 궤도의 속도 코드보다 작을 경우 열차의 감속 구간에서 감속도에 따라 비상 제동 허용치가 가변적으로 더해져 설정된 비상 제동 프로파일을 생성할 수 있다.
구체적으로, 현재 궤도의 속도 코드가 이전 궤도의 속도 코드보다 작아지는 제4 궤도 구간(D)에서는 열차의 제동이 필요하므로, 프로파일 생성부(130)는 상용 제동의 체결이 명령된 후 하기 수학식 1에 따른 속도와, 상용 제동의 체결 후 하기 수학식 2에 따른 속도가 포함된 비상 제동 커브 영역을 설정하여 비상 제동 프로파일을 생성할 수 있다.
[수학식 1]
VEB = (V1 - at) [Km/h]
수학식 1에서 VEB는 비상 제동 커브 영역에서의 비상 제동 프로파일 속도이고, V1은 이전 궤도의 속도 코드와 비상 제동 허용치의 합이며, a는 열차의 상용 제동에서의 감속도로 설정될 수 있다. 여기서, 비상 제동 허용치는 약 2Km/h로 설정되고, a는 약 3.5Km/h/s로 설정될 수 있다.
될 수 있다.
[수학식 2]
VEB = (V1 2 - 2 ad)1/2 [Km/h]
수학식 2에서 a는 열차의 상용 제동에서의 감속도이고, d는 상용 제동 명령을 출력한 후 t시간까지의 이동거리로 설정될 수 있다. 여기서, a는 약 3.5Km/h/s로 설정될 수 있다.
다만, 자동열차방호장치(100)는 열차(70)의 이동 중 속도 측정부(120)를 통해 이동거리를 실시간으로 연산할 수 있으므로 열차 위치와 관련된 이동거리 d에 따른 속도 VEB를 산출할 수 있다. 따라서, 자동열차방호장치(100)가 상용 제동 명령을 출력한 시점에서 초기화된 열차의 이동거리 d와 VEB의 상관 관계는 하기 수학식 3으로 설정될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00002
수학식 3에서 이동거리 d는 자동열차방호장치(100)가 상용 제동 명령을 출력한 시점에 초기화된 후 재연산된 상수일 수 있다. 따라서, 수학식 3의 이동거리 d를 이용하여 수학식 2에서 열차(70)가 최초 상용 제동을 체결한 후 이동거리에 따른 속도 VEB를 실시간으로 연산할 수 있다.
제어부(140)는 속도코드, 열차 속도 정보 및 비상 제동 프로파일을 수신할 수 잇따. 또한, 제어부(140)는 열차 속도 정보의 속도값이 속도 코드를 초과할 경우 상용 제동 명령을 출력하고, 열차 속도 정보의 속도값이 비상 제동 프로파일을 초과할 경우 비상 제동 명령을 출력할 수 있다.
예를 들면, 제어부(140)는 열차(70)의 과속을 검지할 경우 1차 안전 동작으로 제동 장치(200)에 상용 제동을 지령하며, 열차가 정상적으로 감속되고 있음을 모니터링하여 사전 설정된 감속도가 미 인지될 경우 2차 안전 동작으로 제동 장치(200)에 비상 제동을 지령할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치는 비상 제동 프로파일을 생성하여 제동 장치를 제어하므로 감속도 센서를 사용하지 않고 과속 방호를 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동열차방호장치는 감속도 센서를 사용하지 않으므로 감속도 센서의 설치 상태나 고장 유무에 영향을 받지 않으므로 감속도 센서의 유지 보수가 불필요할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량은 상술한 자동열차방호장치를 포함하여 운행될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10: 궤도
50: 속도코드 송신기
70: 열차
100: 자동열차방호장치
110: 속도코드 수신부
120: 속도 측정부
130: 프로파일 생성부
140: 제어부
200: 제동 장치

Claims (6)

  1. 복수의 궤도 구간 각각에 설치된 속도코드 송신기로부터 속도코드를 수신하는 속도코드 수신부;
    열차의 속도를 측정하여 열차 속도 정보를 생성하는 속도 측정부;
    상기 속도 코드를 수신하며, 미리 설정된 비상 제동 허용치를 상기 속도 코드에 적용하여 비상 제동 프로파일을 생성하는 프로파일 생성부; 및
    상기 속도 코드, 상기 열차 속도 정보 및 상기 비상 제동 프로파일을 수신하고, 상기 열차 속도 정보의 속도값이 상기 속도 코드를 초과할 경우 상용 제동 명령을 출력하고, 상기 열차 속도 정보의 속도값이 비상 제동 프로파일을 초과할 경우 비상 제동 명령을 출력하는 제어부;
    를 포함하는 자동열차방호장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로파일 생성부는 현재 궤도의 속도 코드가 이전 궤도의 속도 코드보다 크거나 같을 경우 현재 궤도의 속도 코드에 상기 비상 제동 허용치를 더하여 상기 비상 제동 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 자동열차방호장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로파일 생성부는 현재 궤도의 속도 코드가 이전 궤도의 속도 코드보다 작을 경우 열차의 감속 구간에서 감속도에 따라 상기 비상 제동 허용치가 가변적으로 더해져 설정된 상기 비상 제동 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 자동열차방호장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로파일 생성부는 상기 비상 제동 곡선은 상기 상용 제동의 체결이 명령된 후 하기 수학식 1에 따른 속도와, 상기 상용 제동의 체결 후 하기 수학식 2에 따른 속도가 포함된 비상 제동 커브 영역을 설정하여 상기 비상 제동 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 자동열차방호장치.
    [수학식 1]
    VEB = (V1 - at)
    [수학식 2]
    VEB = (V1 2 - 2 ad)1/2 [Km/h]
    (상기 수학식 1 및 2에서 상기 VEB는 비상 제동 커브 영역에서의 비상 제동 프로파일 속도, 상기 V1은 이전 궤도의 속도 코드와 비상 제동 허용치의 합, 상기 a는 열차의 상용 제동에서의 감속도, 상기 d는 상용 제동 명령을 출력한 후 t시간까지의 이동거리임)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상용 제동 명령을 출력한 후 t시간까지의 이동거리 d는 하기 수학식 3을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하는 자동열차방호장치.
    [수학식 3]
    Figure pat00003

    (상기 수학식 3에서 상기 VEB는 비상 제동 커브 영역에서의 비상 제동 프로파일 속도, 상기 V1은 이전 궤도의 속도 코드와 비상 제동 허용치의 합, 상기 a는 열차의 상용 제동에서의 감속도임)
  6. 제1항 내지 제5항 중 한 항의 자동열차방호장치를 포함하는 철도차량.
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