KR20190008675A

KR20190008675A - 전동차 승강장 안전시스템

Info

Publication number: KR20190008675A
Application number: KR1020170090336A
Authority: KR
Inventors: 이상열; 김영로
Original assignee: 주식회사 지엔피컴퍼니
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2019-01-25
Also published as: KR101959427B1

Abstract

본 발명은 전동차 승강장 안전시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전동차 승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 위치하는 대상물을 감지하여 안전관리 기능을 제공하는 시스템으로서, 센싱전극부가 구비되어 승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 선로와 평행한 방향으로 설치되는 센서바디; 상기 센싱전극부의 정전용량의 변화를 감지하는 센싱부; 및 감지 실행 모드에서, 상기 센싱부에서 감지되는 정전용량 변화에 따른 센싱신호에 근거하여 상기 스크린도어와 선로 사이의 연단에 대상물이 위치하는 것으로 판단한 경우, 대상물 감지를 알리는 경보 신호를 생성하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템이 개시된다.

Description

전동차 승강장 안전시스템 {Safety system for subway platform}

본 발명은 전동차 승강장 안전시스템에 관한 것으로서, 정전용량 변화를 이용하여 감지거리 이내의 물체를 감지하는 근접센서를 전동차 승강장에 설치함으로써, 전동차 승강장의 스크린도어와 선로 사이에 승객이나 화물이 끼어들어 발생할 수 있는 안전사고를 방지하도록 구성된 전동차 승강장 안전시스템에 관한 것이다.

지하철이나 경전철과 같은 전동차의 승강장 위에 선로와 격리되는 고정벽(스크린)과 가동문을 설치해 차량의 출입문과 연동하여 개폐되도록 하는 승강장 안전 지원 장치를 스크린도어라고 한다.

스크린도어는 평상시 유리벽으로 막혀 있다가 전동차가 승강장 홈에 완전 정차하면 전동차 문과 함께 열린다.

스크린도어는 열차출입문과 동시에 개폐되어 전동차로 인한 소음과 먼지 등을 줄이고, 승강장 내 냉난방 효율도 높이고, 승객이 고의나 실수로 선로에 빠지는 안전사고 등을 원천적으로 방지할 수 있도록 한다.

그런데, 스크린도어에 의해 전동차 승강장 내의 많은 안전사고를 방지할 수 있었지만, 당초의 설치 의도와 달리 스크린도어로 인해 새로운 형태의 안전사고가 발생하는 경우가 있었다.

일예로, 2015년 서울 강남역, 또한 2016년 서울 구의역에서 스크린도어와 열차 사이에 사람이 끼어 사망하는 사고가 발생하면서, 이러한 형태의 안전사고에 대한 방지책이 필요하게 되었다.

스크린도어 안전사고 방지를 위한 종래 기술의 일예로, 대한민국 등록특허 10-1670729(2016년10월25일 등록)는 승강장에 설치되는 스크린도어와 열차가 왕래하는 선로 사이의 승강장 연단에 승객의 하중을 감지할 수 있는 바닥센싱부가 설치되어 승객의 안전 사고를 예방할 수 있는 승강장 안전시스템을 제안한 바 있다.

그러나, 상기 종래기술은 승객의 하중을 감지하는 바닥센서 방식이므로, 많은 승객이 바닥센서를 반복적으로 밟고 지나가는 과정에서 고장 또는 파손이 이뤄지기 쉽고 잦은 교체가 이뤄져야 하는 문제점이 있었다.

이를 감안하여 상기 종래기술은 하나의 긴 하중 감지 센서를 설치하지 않고 복수의 단위센싱모듈을 승강장 연단에 배치하는 구성을 제안하였는데, 복수의 센싱모듈을 설치하더라도 하중 감지 방식의 개별 모듈의 잦은 고장 및 교체를 피하는 근본적인 해결 방안이 되지 않는 한계가 있었다.

또한, 하중센서는 그 센서 구조의 특성으로 인해 내구연한이나 내구횟수 등에 한계가 있으므로, 파손이 아니더라도 사용 수명에 한계가 있었다.

또한, 승강장에 사용하는 하중 감지센서는 거친 사용 환경으로 인해 민감도를 높이기에 한계가 있으므로, 작은 동물이나 화물을 미처 감지하지 못할 수 있다는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 10-1670729(2016년10월25일 등록)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정전용량 변화를 이용하여 감지거리 이내의 물체를 감지하는 근접센서를 전동차 승강장에 설치함으로써, 전동차 승강장의 스크린도어와 선로 사이에 승객이나 화물이 끼어들어 발생할 수 있는 안전사고를 방지하도록 구성된 전동차 승강장 안전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전동차 승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 위치하는 대상물을 감지하여 안전관리 기능을 제공하는 시스템으로서, 센싱전극부가 구비되어 승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 선로와 평행한 방향으로 설치되는 센서바디; 상기 센싱전극부의 정전용량의 변화를 감지하는 센싱부; 및 감지 실행 모드에서, 상기 센싱부에서 감지되는 정전용량 변화에 따른 센싱신호에 근거하여 상기 스크린도어와 선로 사이의 연단에 대상물이 위치하는 것으로 판단한 경우, 대상물 감지를 알리는 경보 신호를 생성하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템이 개시된다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 스크린도어가 폐쇄 상태인지 또는 개방 상태인지를 구분하는 도어 상태 감지기능을 구비하며, 상기 스크린도어가 폐쇄 상태로 감지된 때에 감지 실행 모드로 동작하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 센서바디는, 승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 센서 스트립 형태로 매립되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 센싱전극부는, 승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 센서 스트립 형태로 매립되되, 2 이상의 스트립이 미리 설정된 횡방향 간격을 유지한 상태로 평행하게 배치되는 제1 전극 스트립과, 상기 2 이상의 제1 전극 스트립과 상호 대향하는 상태로 미리 설정된 종방향 간격을 유지하도록 더욱 하부측에 매립되되, 상기 2 이상의 제1 전극 스트립을 모두 커버하는 대향 면적을 갖도록 설치되는 제2 전극 스트립을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1 전극 스트립은 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립은 접지 또는 (-) 전극판을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 센싱부는 2 이상이 구비되어 상기 2 이상의 제1 전극 스트립에 각각 연결되어 상기 2 이상의 제1 전극 스트립으로부터 각각 정전용량 변화를 감지하며, 상기 제어부는 상기 2 이상의 센싱부로부터 상기 2 이상의 제1 전극 스트립에 대한 정전용량 변화신호를 각각 전송받아 어느 하나 이상의 제1 전극 스트립에 대한 대상물의 존재 여부를 판단하여 상기 경보 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 센싱부는 상기 2 이상의 제1 전극 스트립에 각각 연결된 셀렉션모듈을 구비하여 상기 2 이상의 제1 전극 스트립으로부터 순차적으로 정전용량 변화를 감지하며, 상기 제어부는 상기 센싱부로부터 상기 2 이상의 제1 전극 스트립에 대한 정전용량 변화신호를 순차적으로 전송받아 해당 전극에 대한 대상물의 존재 여부를 판단하여 상기 경보 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은, 정전용량 변화를 이용하여 감지거리 이내의 물체를 감지하는 근접센서를 전동차 승강장에 설치함으로써, 전동차 승강장의 스크린도어와 선로 사이에 승객이나 화물이 끼어들어 발생할 수 있는 안전사고를 방지하는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 설치 상태를 나타낸 모식도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 제어 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 센싱부의 설치 상태를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 센서바디의 모식도,
도 5는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 센서바디의 모식도,
도 6은 도 5의 센싱부 설치 시의 제어 구성도의 일예를 나타낸 도면,
도 7은 도 5의 센싱부 설치 시의 제어 구성도의 또다른 일예를 나타낸 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 안 된다.

제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

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 있다.

본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

본 발명의 설명에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 설치 상태를 나타낸 모식도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 제어 회로 구성도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 센싱부의 설치 상태를 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 센서바디의 모식도이다.

본 실시예의 시스템은, 전동차 승강장의 스크린도어(2)와 선로(8) 사이의 연단(6)에 위치하는 대상물(500)을 감지하여 안전관리 기능을 제공하는 시스템이다.

본 실시예의 시스템은, 센싱전극부가 구비되어 승강장의 스크린도어(2)와 선로 사이의 연단(6)에 선로와 평행한 방향으로 설치되는 센서바디(110)를 구비한다.

본 실시예의 시스템은, 상기 센싱전극부의 정전용량의 변화를 감지하는 센싱부(100)를 구비한다.

본 실시예의 시스템은, 감지 실행 모드에서, 상기 센싱부(100)에서 감지되는 정전용량 변화에 따른 센싱신호에 근거하여 상기 스크린도어(2)와 선로 사이의 연단(6)에 대상물(500)이 위치하는 것으로 판단한 경우, 대상물(500) 감지를 알리는 경보 신호를 생성하는 제어부(200)를 구비한다.

바람직하게, 상기 제어부(200)는, 상기 스크린도어(2)가 폐쇄 상태인지 또는 개방 상태인지를 구분하는 도어 상태 감지기능을 구비하며, 상기 스크린도어(2)가 폐쇄 상태로 감지된 때에 감지 실행 모드로 동작한다. 도어 상태 감지기능은 스크린도어 제어시스템(미도시)에서 전송받는 스크린도어 개폐 정보에 기초하여 도어 상태를 감지하도록 실행될 수 있다.

본 실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 제어 회로 구성을 더욱 상세하게 설명한다.

상기 센서바디(110)는, 승강장의 스크린도어(2)와 선로 사이의 연단(6)에 센서 스트립 형태로 매립된다.

센서바디(110)는 센싱전극부(110a,110b)를 구비한다.

일예로, 상기 센싱전극부(110a,110b)는, 스트립 형태로 연장된 판상의 제1 전극 스트립(110a)과, 상기 제1 전극 스트립(110a)에 대향하도록 스트립 형태로 연장된 판상의 제2 전극 스트립(110b)으로 이뤄진다. 도 4를 참조할 때, 부호 110c는 바디부로서, 제1 전극 스트립(110a)과 제2 전극 스트립(110b)을 상호 간의 전계 형성이 가능한 간격으로 유지하면서 본 실시예의 센서바디(110)의 프레임 역할을 한다. 바디부(110c)는 유전체의 성질을 가지면서 소정의 강도와 탄성을 갖는 합성수지재 또는 합성고무재로 형성될 수 있다.

예를 들어, 제1 전극 스트립(110a)은 (+) 전극판을 형성하고, 제2 전극 스트립(110b)은 접지 또는 (-) 전극판을 형성하여, 제1 전극 스트립(110a)과 제2 전극 스트립(110b) 사이 공간에는 정전용량 센싱을 위한 전기장(E)이 형성된다.

스크린도어(2)와 선로(8) 사이의 연단(6)에 승객이나 화물과 같은 대상물(500)이 위치하는 경우, 제1 전극 스트립(110a)과 제2 전극 스트립(110b)이 형성하는 정전용량에 변화가 발생되며, 이러한 변화의 여부 또는 그 정도를 센싱하여 대상물(500)의 존재 여부를 감지하게 된다.

이러한 판상의 제1 전극 스트립(110a)과 제2 전극 스트립(110b)은 금속판 또는 금속 편조물과 같은 도전성 소재를 스트립과 유사한 판재 형태로 가공한 것으로 이해될 수 있다. 제1 전극 스트립(110a)과 제2 전극 스트립(110b)의 실제 구현 형상은 바람직하게는 판상으로 이뤄지지만, 연단(6) 상부 위치에 정전용량 센싱을 하기 위한 전기장(E)을 형성할 수 있는 구성과 크기, 위치를 갖는다면, 반드시 도시된 형태의 판상의 형상으로 형성될 필요는 없다.

바람직하게, 상기 제1 전극 스트립(110a)과 제2 전극 스트립(110b)은 표면에 절연 처리가 되어, 대상물(500)이 상기 제1 전극 스트립(110a) 또는 제2 전극 스트립(110b)을 직접 전기적으로 접촉하지 않도록 하고, 다만 근접 상태에 따른 정전용량 변화에만 영향을 줄 수 있도록 구성되는 것이 좋다. 절연 처리는 통상의 절연 소재로 코팅층을 형성하는 방식으로 이뤄질 수 있다.

상기 센싱전극부(110a,110b)의 정전용량의 변화를 감지하는 센싱부(100)가 구비된다. 또한, 센싱부(100)의 센싱신호에 의해 제어동작을 실행하는 제어부(200)가 구비된다.

제어부(200)는, 감지 실행 모드에서, 상기 센싱부(100)에서 감지되는 정전용량 변화에 따른 센싱신호에 근거하여 스크린도어(2)와 선로(8) 사이의 연단(6) 상부에 대상물(500)이 위치한 것으로 판단한 경우, 대상물(500) 감지를 알리는 경보 신호를 생성한다. 미설명 부호 170은 경보부이다. 경보부(170)는 음향 또는 시각을 통해 사용자에게 경보 알람을 제공하도록 구성될 수 있으며, 통신 모듈(미도시)을 구비하여 후술하는 바와 같이 사용자 단말기(400)로 경보 신호를 전송할 수도 있다.

일예로, 센싱부(100) 및 제어부(200)는 다음과 같이 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 센싱부(100)는, 대상물(500)의 근접에 따라 정전용량값이 가변하며 판상의 전극 스트립(110a,110b) 형태로 구성된 센싱전극부(110)와; 상기 센싱전극부(110)에 연결되며, 상기 센싱전극부(110)의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기(152)와; 상기 RF 발진기(152)에 연결되며, 상기 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기(152)가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어하는 위상고정루프부(Phase Locked Loop portion)를 포함한다.

제어부(200)는, 상기 위상고정루프부에 연결되며, 상기 RF 발진기(152)가 기준 발진 주파수를 유지하도록 상기 위상고정루프부가 제어하는 동안 상기 위상고정루프부로부터 수신하는 전기적 신호를 이용하여 대상물(500)의 근접 여부를 판단하는 MCU(250; Micro Controller Unit);를 포함하여 이루어진다.

일예로, 상기 전극 스트립(110a,110b) 중 제2 전극 스트립(110b)은 접지 상태를 이루고 제1 전극 스트립(110a)이 RF 발진기(152)에 연결된 형태를 이룰 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 센싱전극부(110)의 정전용량에 변화가 발생되면 이에 대응하는 신호를 출력하는 RF 발진기(152)와 위상고정루프부로 이루어지는 정전용량 감지회로가 구성된다. 상기 정전용량 감지회로는 MCU(250)와 전기적으로 연결되고 위상고정루프부의 출력신호를 전달받아 대상물(500)의 근접 여부를 판단한다.

상기 RF 발진기(152)는 센싱전극부(110)에 연결되어, 발진 주파수에 따른 교류 전원 파형이 센싱전극부(110)에 인가될 수 있도록 구성된다.

일예로, 상기 RF 발진기(152)는 전압으로 주파수를 조정할 수 있는 VCO(Voltage Control Oscilltor)가 바람직하나, 본 발명에 있어 그 종류를 한정하는 것은 아니다.

상기 위상고정루프부는 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 일정하게 유지시켜 주는 역할을 수행한다. 즉, 상기 위상고정루프부는 설정된 기준 발진 주파수와 센싱전극부(110)의 정전용량값의 변화에 따른 발진 주파수와의 차이를 자동적으로 보정(補正)할 수 있도록 구성된 주파수 제어회로(制御回路)이다.

즉, 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기(152)가 설정된 기준 발진 주파수를 항상 유지하도록 조절하는 회로가 PLL이다.

상기 MCU(250)는 상기 위상고정루프부에 연결되어 상기 정전용량값의 변화에 따른 RF 발진기(152)의 발진 주파수 값의 변화에 근거하여 대상물(500)의 근접 여부를 판단하게 되는데, 이를 위해 MCU(250)에는 RF 발진기(152)의 기준 발진 주파수 값이 미리 설정될 수 있다.

즉, 대상물(500)의 근접에 따라 센싱전극부(110)에서 정전용량값이 변화하는 경우에, RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화하게 되고, 이에 따라 위상고정루프부에서는 RF 발진기(152)에 인가되는 전압을 제어하여 주파수의 변화를 상쇄하여 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 일정하게 유지하게 된다. 본 실시예의 설명에 있어서, RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수를 유지하도록 설정된 전압을 '주파수설정용 전압'으로 이해할 수 있으며, RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화할 때 이를 상쇄하기 위해 인가되는 전압을 '주파수조정용 전압'으로 이해할 수 있다.

RF 발진기(152)의 발진 주파수 제어를 위한 주파수조정용 전압값은 전기적 신호의 형태로 ADC(Analog-to-Digital Converter, 251)를 거쳐 MCU(250)로 전송되며, 입력된 전기적 신호값이 MCU(250)에 미리 설정된 전기적 신호 기준값의 허용범위를 초과하는 경우에는 대상물(500)이 센싱전극부(110)에 근접하였음을 판단하게 된다. ADC(251)를 거쳐 MCU(250)로 전송되는 전기적 신호를 센싱신호로 이해할 수 있다.

한편, 상기 MCU(250)는 제어 설정 입출력을 위한 입력부(162) 및 전원 공급을 위한 전원부(163)와 전송라인(253)을 통해 연결되며, 인터페이스(264)를 통해 경보부(170)와 연결된다. 일예로, 인터페이스(264)는 공지의 RS232 방식의 인터페이스를 포함하여 경보부(170)에 사용 가능한 다양한 인터페이스가 적용될 수 있다.

상기 MCU(250)는 위상고정루프부에서 출력되는 전기적 신호(예, 주파수 조정용 전압값)을 감지하여 대상물(500)의 근접 여부를 판단하고 대상물 감지를 알리는 경보 신호를 생성한다.

또한, 상기 MCU(250)에 연결된 입력부(162)는 사용자가 조작신호나 리셋(reset) 신호 등을 입력하는 부분이며, 전원부(163)는 센싱전극부(110), RF 발진기(152), 위상고정루프부 및 MCU(250)로 구동전원을 공급하는 역할을 수행하는 것으로서 예를 들어 DC 5V의 직류전원을 제공한다.

본 실시예의 위상고정루프부에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 실시예의 위상고정루프부는, 일단이 RF 발진기(152)에 연결되는 가변용량 다이오드(141)와, 위상고정루프IC(142)와, 위상고정루프IC(142)와 가변용량 다이오드(141)를 연결하는 주파수조정용 신호선(143)과, 주파수 검출용 커패시터(144)를 포함한다. 미설명 부호 147은 위상고정루프IC(142)에 레퍼런스 주파수를 제공하는 오실레이터이다. 본 실시예의 경우, 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 지속적으로 감지하기 위한 주파수감지수단으로서 주파수 검출용 커패시터(144)가 사용된다. 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 위상고정루프IC(142)로 전달할 수 있다면, 상기 주파수감지수단은 예시된 주파수 검출용 커패시터(144) 이외에도 다른 공지의 요소가 사용될 수 있음은 물론이다.

상기 가변용량 다이오드(141)는 인가되는 전압에 따라 정전용량이 가변하는 성질을 가지며, 일단이 주파수조정용 신호선(143)에 연결되는 한편 타단은 접지된다.

대상물(500)의 근접 없이 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수를 유지하고 있는 상태에서는, 기준 발진 주파수에 대응하는 주파수설정용 전압이 설정값을 유지한다.

대상물(500)의 근접에 의해 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 벗어나려고 하는 경우, 상기 가변용량 다이오드(141)에 주파수조정용 전압을 인가하거나 인가 중인 주파수조정용 전압을 적절하게 변경하여 기준 발진 주파수가 유지되도록 한다.

주파수조정용 전압을 인가 또는 변경한다는 것은, 기준 발진 주파수를 발진시키기 위해 가변용량 다이오드(141)에 당초 인가되었던 주파수설정용 전압에 더해, 주파수조정용 전압을 + 또는 - 의 조건으로 더욱 인가한다는 것으로 이해될 수 있다. 또 다른 관점에서 주파수설정용 전압을 대신하여 기준 발진 주파수를 적응적으로 유지하기 위한 주파수조정용 전압을 인가한다는 관점으로 이해될 수도 있다.

RF 발진기(152)와 위상고정루프IC(142)는 가변용량 다이오드(141)에 대하여 병렬로 연결된다.

위상고정루프IC(142)는 상기 MCU(250)에 의해 제어되며, 주파수 검출용 커패시터(144)를 통해 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 지속적으로 감지하며, 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 주파수조정용 신호선(143)을 통해 상기 가변용량 다이오드(141)에 주파수조정용 전압을 공급하여 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 상기 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어한다.

상기 제어에 있어서, 상기 위상고정루프부로부터 MCU(250)가 수신하는 전기적 신호는, 상기 위상고정루프IC(142)에서 상기 가변용량 다이오드(141)에 공급하기 위해 출력되는 주파수조정용 전압이 이용된다.

바람직하게, 상기 주파수조정용 신호선(143)에는 RF 발진기(152)에 대한 입력 전압에서 불필요한 신호를 필터링해주는 루프필터(145)가 설치될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해, 예를 들어, 대상물의 감지 실행 모드에서 위상고정루프부의 위상고정루프 IC(142)를 이용하여 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

즉, 대상물(500)이 연단(6) 상부에 위치하여 센싱전극부(110)에 정전용량이 변화하면 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 변화하기 때문에, 이때 위상고정루프IC(142)에서 가변용량 다이오드(141)에 인가하는 주파수조정용 전압을 적절히 변화시킴으로써 발진 주파수를 일정하게 유지시킨다.

본 실시예에서는, MCU(250)가 위상고정루프부의 위상고정루프IC(142)의 구동을 제어하는 한편, 루프필터(145)에 연결되는 주파수조정용 신호선(143)을 통해 주파수조정용 전압의 변화를 감지한다. 그리고 MCU(250)가 감지된 전압값을 토대로 대상물(500)의 근접 여부를 판단한다.

일예로, MCU(250)에 의해 대상물(500)이 연단(6) 상부에 위치하는 것으로 판단되면, MCU(250)는 경보부(170)를 제어하여 대상물 감지를 알리는 경보 신호를 생성한다.

상기 MCU(250)는 주파수조정용 전압변화를 기준신호로 기억하고, 대상물이 있는지 여부의 판단 등의 기능을 위한 소프트웨어를 탑재하거나 해당 알고리즘을 구현하는 하드웨어적 구성으로 구현될 수 있다. 또한, 제어 기능의 분담을 위해 2 이상의 MCU가 분산 처리를 실행할 수도 있다.

변형예로서, 본 실시예의 제어부(200)는 전동차 역사에 마련된 중앙 제어실의 중앙 제어 시스템(미도시)에 네트워크 연결되어, 각각의 스크린도어별로 구비된 제어부(200)에서 생성한 경보 신호를 중앙 제어 시스템에서 인식하도록 하거나 비상 제어 조치(예, 전동차 멈춤, 출발 금지를 위한 비상 경보 출력)가 이뤄지도록 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 센싱전극부는 상술한 도 4의 실시예와 같이 기본적인 전극 스트립의 배치 상태를 가질 수도 있으나, 승강장의 연단의 폭을 더욱 넓게 커버하여 대상물을 감지할 수 있도록 도 5와 같이 변형된 배치 상태를 가질 수도 있다.

도 5는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 전동차 승강장 안전시스템의 센서바디의 모식도이다.

본 실시예의 센싱전극부(110)는, 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)이 횡방향으로 평행하게 배치되어 센싱 커버리지의 폭을 더욱 넓게 형성할 수 있다.

이를 위해, 본 실시예의 제1 전극 스트립(110a)은, 승강장의 스크린도어(2)와 선로 사이의 연단에 센서 스트립 형태로 매립되되, 2 이상의 스트립이 미리 설정된 횡방향 간격을 유지한 상태로 평행하게 배치된다.

또한, 본 실시예의 제2 전극 스트립(110b)은, 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)과 상호 대향하는 상태로 미리 설정된 종방향 간격을 유지하도록 더욱 하부측에 매립되되, 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)을 모두 커버하는 대향 면적을 갖도록 설치된다.

이러한 배치 상태에서, 상기 제1 전극 스트립(110a)은 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립(110b)은 접지 또는 (-) 전극판을 형성하도록 구성된다.

상술한 도 4의 실시예의 센싱전극부(110)는 정전용량 방식의 센싱 효과를 고려하여 예를 들어, 10 mm 정도의 폭으로 형성할 수 있다. 승강장의 연단의 전체 폭이 대략 수십 cm 정도임을 감안할 때, 승강장 연단을 넓게 커버하기 위해서는 도 4의 실시예의 센싱전극부(100)는 연단에 여러개를 병렬 설치하는 것이 좋다. 그런데, 좁은 폭의 센싱전극부(110)를 여러개 설치하는 경우에는 설치 작업의 효율성이나 장기간 사용에 따른 내구성, 유지 보수 편의성 면에서 불리할 수 있다. 또한, 센싱전극부(110) 상호 간의 틈새에 이물질이 유입되어 센싱 기능의 저하를 가져올 수도 있다.

이를 위한 대안으로, 도 4와 같은 형태로 센싱전극부(110)를 형성하면서 그 폭을 수십 mm 정도로 넓게 구성할 수도 있는데, 이 경우, 전동차 탑승객들의 지속적인 보행 하중을 직접 받는 제1 전극 스트립(110a)이 장기간 사용에 따른 변형 발생의 우려가 있고 이는 센싱 기능의 저하를 가져올 수 있다.

이를 감안하여 도 5의 실시예에서는, 전동차 탑승객들의 보행 하중을 직접 받는 제1 전극 스트립(110a)은 상대적으로 좁은 폭(예, 10 mm)으로 형성되어 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)이 미리 설정된 횡방향 간격을 유지한 상태로 평행하게 배치되도록 하고, 보행 하중을 직접 받지 않으면서 접지 전극의 기능을 하는 제2 전극 스트립(110b)은 상대적으로 넓은 폭을 갖는 하나의 전극 스트립으로 형성하고 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)을 모두 커버하는 대향 면적을 갖도록 구성한다.

이러한 구성을 통해, 전동차 탑승객들의 지속적인 보행 하중을 직접 받는 제1 전극 스트립(110a)은 좁은 폭의 스트립으로 구성되어 전극 자체의 변형 발생 가능성을 줄이면서도 전체적으로는 넓은 센싱 커버리지를 가질 수 있고, 하나의 센싱전극부(110)는 넓은 폭(예, 100 mm)을 갖도록 구성되어 설치 작업의 효율성이나 장기간 사용에 따른 내구성, 유지 보수 편의성 면에서 이점을 가질 수 있게 된다. 또한, 접지 전극의 기능을 하는 제2 전극 스트립(110b)은 상대적으로 넓은 폭을 갖는 하나의 전극 스트립으로 형성하므로 접지선 라인을 여러개로 복잡하게 구성하지 않아도 되는 이점이 있다.

일예로, 상기와 같은 전극 스트립 배치 상태에서 대상물의 감지를 위한 제어 구성은 다음과 같이 이뤄질 수 있다. 도 6은 도 5의 센싱부 설치 시의 제어 구성도의 일예를 나타낸 도면이다.

상기 센싱부(100)는 2 이상이 구비되어 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)에 각각 연결되어 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)으로부터 각각 정전용량 변화를 감지한다.

이 경우, 상기 제어부(200)는 상기 2 이상의 센싱부(100)로부터 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)에 대한 정전용량 변화신호를 각각 전송받아 어느 하나 이상의 제1 전극 스트립(110a)에 대한 대상물(500)의 존재 여부를 판단하여 상기 경보 신호를 생성한다. 제어부(200)는 2 이상의 제1 전극 스트립(110a) 중 적어도 어느 하나의 스트립에서 정전용량 변화신호가 감지되면 대상물(500)이 존재하는 것으로 판단한다.

다른예로, 상기와 같은 전극 스트립 배치 상태에서 대상물의 감지를 위한 제어 구성은 다음과 같이 이뤄질 수도 있다. 도 7은 도 5의 센싱부 설치 시의 제어 구성도의 또다른 일예를 나타낸 도면이다.

상기 센싱부(100)는 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)에 각각 연결된 셀렉션모듈(134)을 구비하여 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)으로부터 순차적으로 정전용량 변화를 감지한다. 이를 위해 상기 센싱부(100)는 빠른 속도, 예를 들어, 수십 마이크로초 내지 수 밀리초를 시간 단위로 하여 일정한 순서로 상기 셀렉션모듈(134)을 통해 2 이상의 제1 전극 스트립(110a)과 연결되도록 하여 각각의 제1 전극 스트립(110a)의 정전용량을 체크하며, 이와 같이, 빠른 속도로 상기 셀렉션모듈(134)과 복수의 제1 전극 스트립(110a)이 순차적으로 연결되도록 함에 따라 다중(multi)으로 동작을 하는 것과 같은 효과가 있게 된다.

이 경우, 상기 제어부(200)는 상기 센싱부(100)로부터 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110b)에 대한 정전용량 변화신호를 순차적으로 전송받아 해당 전극에 대한 대상물(500)의 존재 여부를 판단하여 상기 경보 신호를 생성한다. 제어부(200)는 순차적으로 정전용량 변화신호를 전송하는 2 이상의 제1 전극 스트립(110a) 중 적어도 어느 하나의 스트립에서 정전용량 변화신호가 감지되면 대상물(500)이 존재하는 것으로 판단한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

2:스크린도어
6:연단
8:선로
20:전동차
100:센싱부
110:센싱전극부
110a,110b:전극
200:제어부
400:사용자 단말기
500:대상물

Claims

전동차 승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 위치하는 대상물을 감지하여 안전관리 기능을 제공하는 시스템으로서,
센싱전극부가 구비되어 승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 선로와 평행한 방향으로 설치되는 센서바디;
상기 센싱전극부의 정전용량의 변화를 감지하는 센싱부; 및
감지 실행 모드에서, 상기 센싱부에서 감지되는 정전용량 변화에 따른 센싱신호에 근거하여 상기 스크린도어와 선로 사이의 연단에 대상물이 위치하는 것으로 판단한 경우, 대상물 감지를 알리는 경보 신호를 생성하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 스크린도어가 폐쇄 상태인지 또는 개방 상태인지를 구분하는 도어 상태 감지기능을 구비하며,
상기 스크린도어가 폐쇄 상태로 감지된 때에 감지 실행 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템.
제1항에 있어서,
상기 센싱전극부는,
승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 센서 스트립 형태로 매립되는 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템.
제1항에 있어서,
상기 센싱전극부는,
승강장의 스크린도어와 선로 사이의 연단에 센서 스트립 형태로 매립되되, 2 이상의 스트립이 미리 설정된 횡방향 간격을 유지한 상태로 평행하게 배치되는 제1 전극 스트립과,
상기 2 이상의 제1 전극 스트립과 상호 대향하는 상태로 미리 설정된 종방향 간격을 유지하도록 더욱 하부측에 매립되되, 상기 2 이상의 제1 전극 스트립을 모두 커버하는 대향 면적을 갖도록 설치되는 제2 전극 스트립을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1 전극 스트립은 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립은 접지 또는 (-) 전극판을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템.
제4항에 있어서,
상기 센싱부는 2 이상이 구비되어 상기 2 이상의 제1 전극 스트립에 각각 연결되어 상기 2 이상의 제1 전극 스트립으로부터 각각 정전용량 변화를 감지하며,
상기 제어부는 상기 2 이상의 센싱부로부터 상기 2 이상의 제1 전극 스트립에 대한 정전용량 변화신호를 각각 전송받아 어느 하나 이상의 제1 전극 스트립에 대한 대상물의 존재 여부를 판단하여 상기 경보 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템.
제4항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 2 이상의 제1 전극 스트립에 각각 연결된 셀렉션모듈을 구비하여 상기 2 이상의 제1 전극 스트립으로부터 순차적으로 정전용량 변화를 감지하며,
상기 제어부는 상기 센싱부로부터 상기 2 이상의 제1 전극 스트립에 대한 정전용량 변화신호를 순차적으로 전송받아 해당 전극에 대한 대상물의 존재 여부를 판단하여 상기 경보 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전동차 승강장 안전시스템.