KR20170079682A - 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치 - Google Patents

열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 복수 개의 객체 및 화차 등을 포함하는 차량이 연결되어 운행되는 열차에서 무선신호의 수신감도 모니터링을 통해 열차의 각 차량 간의 분리를 실시간으로 감지할 수 있는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치에 관한 것이다.
본 발명의 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치는 복수의 차량을 연결한 열차의 선두 또는 후미 중 어느 하나의 차량에 구비되어 동일한 세기의 무선 신호를 송출하는 무선신호 송신부와 상기 무선신호 송신부가 구비된 차량의 반대에 위치하는 차량에 구비되어 상기 무선 신호를 수신하는 무선신호 수신부와 상기 무선신호 수신부에서 수신된 상기 무선신호의 세기를 분석하기 위한 무선신호 분석부 및 상기 무선신호 분석부에서 분석된 상기 무선신호의 세기가 감소되는 경우, 상기 열차의 연결상태에 이상이 발생한 것으로 판단하여 경고 신호를 생성하고, 생성된 상기 경고신호를 지상설비로 전송하기 위한 경고신호 발생부를 포함함에 기술적 의의가 있다.

Description

열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치{Train integrity monitoring apparatus using the wireless communication of the train}
본 발명은 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 복수 개의 객체 및 화차 등을 포함하는 차량이 연결되어 운행되는 열차에서 무선신호의 수신감도 모니터링을 통해 열차의 각 차량 간의 분리를 실시간으로 감지할 수 있는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치에 관한 것이다.
열차제어시스템의 일반적인 추세는 무선통신을 이용하는 방식의 CBTC(통신기반 열차제어, Communications based Train Control), ETCS(유럽열차제어시스템, European Train Control System) 등의 시스템 설치가 가속화될 것으로 전망되고 있다.
그러나 무선통신 기반 열차제어 시스템의 특징은 궤도회로(track circuit) 없이 열차를 운행할 수 있으나, 선로 상에 운행중인 차량의 연결이 분리되는 경우, 열차의 안전성을 확보할 수 없다.
한편, ETCS Level 2의 경우에는 궤도회로를 사용하고 있기 때문에 열차의 분리를 감지할 수 있으나, 완전한 무선통신 기반 열차제어 시스템인 ETCS Level 3에서는 열차분리에 대한 안전성 문제가 해결되지 않고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 열차 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치를 제공하기 위한 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치에 있어서, 복수의 차량을 연결한 열차의 선두 또는 후미 중 어느 하나의 차량에 구비되어 동일한 세기의 무선 신호를 송출하는 무선신호 송신부와 상기 무선신호 송신부가 구비된 차량의 반대에 위치하는 차량에 구비되어 상기 무선 신호를 수신하는 무선신호 수신부와 상기 무선신호 수신부에서 수신된 상기 무선신호의 세기를 분석하기 위한 무선신호 분석부 및 상기 무선신호 분석부에서 분석된 상기 무선신호의 세기가 감소되는 경우, 상기 열차의 연결상태에 이상이 발생한 것으로 판단하여 경고신호를 생성하고, 생성된 상기 경고신호를 지상설비로 전송하기 위한 경고신호 발생부를 포함하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치는 궤도회로와 같은 별도의 지상설비 없이 열차 간의 분리를 감지할 수 있으므로, 열차 운용에 대한 설치비 및 유지보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 무선통신기반 열차제어시스템 운영시에 발생할 수 있는 열차 분리에 따른 안전성을 확보할 수 있는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 열차 분리에 따라 발생하는 이상 감지신호를 지상으로 전송함으로써 열차가 분리된 구간을 폐쇄하여 다른 열차를 안전하게 방호할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 금속재질로 제작되지 않는 작업차량 및 트롤리(trolley) 등의 철도 차량에 적용하여 작업차량의 안전성을 확보할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 열차 무결성 모니터링 장치를 나타내기 위한 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 정상적인 열차 운행을 나타내기 위한 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 비정상적인 열차 운행을 나타내기 위한 예시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사항을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 명세서 전체에서 어떠한 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “..부”, “..장치”, “..시스템” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있으며, 하나의 장치 또는 각각 다른 장치에 포함될 수 있다.
이하 첨부된 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 열차 무결성 모니터링 장치를 나타내기 위한 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 열차 무결성 모니터링 장치(100)는 복수의 차량을 연결한 열차의 선두 또는 후미 중 어느 하나의 차량에 구비되어 동일한 세기의 무선 신호를 송출하는 무선신호 송신부(110)와 무선신호 송신부(110)가 구비된 차량의 반대에 위치하는 차량에 구비되어 무선 신호를 수신하는 무선신호 수신부(120)와 무선신호 수신부(120)에서 수신된 무선신호의 세기를 분석하기 위한 무선신호 분석부(130)와 무선신호 분석부(130)에서 분석된 무선신호의 세기가 감소되는 경우, 열차의 연결상태에 이상이 발생한 것으로 판단하여 경고 신호를 생성하고, 생성된 경고신호를 지상설비(200)로 전송하기 위한 경고신호 발생부(140) 및 열차 무결성 모니터링 장치(100)의 각 구성요소를 제어하기 위한 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.
이때, 무선신호 분석부(130)에서 무선신호의 세기를 분석하는 방법은 다음의 수학식을 사용하는 것이 바람직하다.
경로손실(dB) = 32.4 + 20 * log( F MHz ) + 20 * log( R km )
이때, F는 무선신호를 송신시 사용하는 무선신호 주파수이며, R은 열차의 정상 운행시에 정상적인 무선신호 송신부(110)와 무선신호 수신부(120) 사이의 거리를 나타낸다.
즉, 정상적인 차량에서 무선신호 송신부(110)와 무선신호 수신부(120) 사이의 거리를 이용하여 경로손실(dB)을 측정하였으나, 경로손실(dB) 값이 변경된 경우에는 변경된 경로손실(dB) 값을 적용한 아래와 같은 수학식을 사용하여 무선신호 송신부(110)와 무선신호 수신부(120) 사이의 거리를 측정함으로써, 열차의 차량 연결이 정상적인지 비정상적인지를 판단할 수 있다.
무선신호 송신부와 무선신호 수신부 사이의 거리(km)
= 1/2400 * 101/20 (경로손실 - 32.4)
이때, 무선신호 송신부(110)에서 송신되는 무선신호는 2.4 GHz의 주파수를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않으며 다른 주파수를 사용하여도 무방하다.
이에 따라 상기의 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따르면 무선신호 분석부(130)는 상기 경로손실(dB)이 80 dB 이상 감소된 경우, 무선신호 송신부(110)와 무선신호 수신부(120)와의 거리인 R이 100m 이상 이격된 것으로 판단할 수 있다.
경고신호 발생부(140)는 무선신호 수신부(120)에서 무선신호를 기설정된 임계시간 동안 수신하지 못하는 경우에 무선신호 분석부(130)에서 전송되는 이상 신호를 수신하여 경고신호를 생성하고, 지상설비(200)로 전송한다.
또한, 경고신호 발생부(140)에서 전송되는 경고신호를 수신한 지상설비(200)는 열차가 분리된 구간을 자동으로 또는 관제인력을 통해 수동으로 폐쇄할 수 있으며, 열차가 분리된 구간은 무선신호 송신부(110)에서 송신하는 무선신호에 포함된 열차의 위치 정보를 사용하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 정상적인 열차 운행을 나타내기 위한 예시도, 도 2에 도시된 바와 같이, 열차의 전방 또는 후방 중 일측에는 무선 신호를 송신하기 위한 무선신호 송신부(110)가 구비되어 있으며, 열차의 전방 또는 후방 중 타측에는 무선신호를 수신하기 위한 무선신호 수신부(120)가 구비되어 있다.
이때, 열차는 복수의 차량으로 연결되어 있으며, 복수의 차량이 연결된 열차는 일정 길이로 이루어지며, 이러한 정해진 열차의 길이에 따라 무선신호 송신부(100)와 무선신호 송신부(120)는 소정 거리로 이격되어 무선신호를 송수신하고 있다.
따라서, 열차가 정상적으로 운행하는 경우, 무선신호 송신부(110)와 무선신호 수신부(120)는 정상적인 송수신 거리를 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 비정상적인 열차 운행을 나타내기 위한 예시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 차량으로 연결된 열차에서 어느 하나의 차량과 해당 차량에 인접한 차량의 연결이 해제되어 분리되는 경우, 열차는 두 개의 구간으로 분리되고, 분리된 각각의 열차 사이에는 이격 거리가 발생하게 된다.
이에 따라 무선신호 송신부(110)와 무선신호 수신부(120) 사이에는 열차의 길이에 따른 정상적인 길이가 아닌 열차 분리에 따라 이격되는 길이가 추가적으로 발생하게 된다.
즉, 무선신호 송신부(110)와 무선신호 수신부(120) 사이는 정상적인 송수신 거리보다 더 먼 거리가 발생하게 되므로 무신신호 분석부(130)에서 분석되는 무선신호 송신부(110)에서 송신하여 무선신호 수신부(120)에서 수신하는 무선신호의 세기는 열차 분리에 따라 발생하는 이격 거리에 따라 무선신호의 세기가 약해짐에 따라 경고신호 발생부(140)가 열차의 분리를 알리는 경고신호를 생성할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 열차 무결성 모니터링 장치 110 : 무선신호 송신부
120 : 무선신호 수신부 130 : 무선신호 분석부
140 : 경고신호 발생부 150 : 제어부
200 : 지상설비

Claims (8)

  1. 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치에 있어서,
    복수의 차량을 연결한 열차의 선두 또는 후미 중 어느 하나의 차량에 구비되어 동일한 세기의 무선 신호를 송출하는 무선신호 송신부;
    상기 무선신호 송신부가 구비된 차량의 반대에 위치하는 차량에 구비되어 상기 무선 신호를 수신하는 무선신호 수신부;
    상기 무선신호 수신부에서 수신된 상기 무선신호의 세기를 분석하기 위한 무선신호 분석부; 및
    상기 무선신호 분석부에서 분석된 상기 무선신호의 세기가 감소되는 경우, 상기 열차의 연결상태에 이상이 발생한 것으로 판단하여 경고신호를 생성하고, 생성된 상기 경고신호를 지상설비로 전송하기 위한 경고신호 발생부
    를 포함하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경고신호 발생부는 상기 무선신호 수신부에서 상기 무선신호를 기설정된 임계시간 동안 수신하지 못하는 경우에 상기 무선신호 분석부에서 전송되는 이상 신호를 수신하여 경고신호를 생성하고, 생성된 상기 경고신호를 상기 지상설비로 전송하는 것을 특징으로 하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선신호 분석부는 하기의 수학식

    경로손실(dB) = 32.4 + 20 * log( F MHz ) + 20 * log( R km )
    (F : 사용하는 무선신호 주파수, R : 무선신호 송신부와 무선신호 수신부 사이의 거리)

    을 사용하여 무선신호의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 무선신호 분석부는 하기의 수학식

    무선신호 송신부와 무선신호 수신부 사이의 거리(km)
    = 1/2400 * 101/20 (경로손실 - 32.4)

    을 사용하여 무선신호 송신부와 무선신호 수신부 사이의 거리를 계산하여 상기 열차의 분리를 감지하는 것을 특징으로 하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 무선신호 송신부에서 송신되는 상기 무선신호를 2.4 GHz의 주파수를 사용하는 것을 특징으로 하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 무선신호 송신부는 상기 경로손실(dB)가 80 dB 이상 감소된 경우, 상기 무선신호 송신부와 무선신호 수신부와의 거리인 상기 R이 100m 이상 이격된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 경고신호 발생부에서 전송되는 경고신호를 수신한 상기 지상설비는 상기 열차가 분리된 구간을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열차가 분리된 구간은 상기 무선신호 송신부에서 송신하는 상기 무선신호에 포함된 상기 열차의 위치 정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 열차의 무선통신을 이용한 열차 무결성 모니터링 장치.
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CN112158230A (zh) * 2020-09-28 2021-01-01 交控科技股份有限公司 一种列车完整性检测方法、装置及列车控制单元

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