KR20200115879A

KR20200115879A - 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템

Info

Publication number: KR20200115879A
Application number: KR1020190036123A
Authority: KR
Inventors: 이용하
Original assignee: 한국철도공사
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-08

Abstract

본 발명의 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템에 따르면, LTE-R 기반시스템을 활용하여 별도의 기반시설 구축을 최소화하고, 운행선 속도 및 특성, 열차의 방향성을 고려하여 비상 경보 전파 대상 열차들을 정확하게 특정 짓는 방법을 마련하며, 방호 장치 및 로컬 관제 조작반 상태 점검 실시간 모니터링 및 결과에 대한 통보 방법을 모색하며, 실시간 로그 수집 및 저장 방법, 보안성 확보를 위한 코드 생성 방법이 포함되고, 종래의 VHF 방식의 열차무선방호장치를 LTE-R 기반 시스템을 활용하여 실시간 상태 모니터링을 통한 비상 시 즉각 대응이 가능해 신뢰성을 높이고, GPS와 셀 측위기술을 적용하여 열차 위치측위 정확성을 향상시키며, 차량들을 개별적으로 구분하여 비상상황이 발생한 지역으로 이동하는 차량에게만 비상경보를 송출하여 열차운행 지연을 최소화 시켜 고객서비스 만족 및 열차운행 안전성 확보를 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템{Automatic Wireless Train Protection System based on LTE-R and Method thereof}

본 발명은 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LTE-R 기반시스템을 활용하여 별도의 기반시설 구축을 최소화하고, 운행선 속도 및 특성, 열차의 방향성을 고려하여 비상경보전파 대상 열차들을 정확하게 특정 짓는 방법을 마련하며, 방호 장치 및 로컬 관제 조작반 상태점검 실시간 모니터링 및 결과에 대한 통보 방법을 모색하며, 실시간 로그 수집 및 저장 방법, 보안성 확보를 위한 코드 생성 방법을 특징으로 하는 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템에 관한 것이다.

종래의 "열차무선방호시스템"은 차량에 설치되어 있는 열차무선방호장치, 주요 역에 설치되어 운용되는 로컬방호장치, 터널 등 무선음영지역에 설치되어 무선중계를 담당하는 중계장치, 일부 역에 설치되어 열차무선방호장치의 상태유무 및 로그 정보를 수집하는 점검장치, 로그정보 수집/저장, 점검장치/로컬방호장치를 관리/운영하는 열차무선방호장치 서버로 구성되어 있다.

이러한 종래의 "열차무선방호장치"는, 도 1에 나타낸 바와 같이 사용자의 요구 시, 긴급한 상황이 일어났음을 나타내는 경보음 등을 발생하는 긴급신호발생부와, 긴급신호발생부에서 발생된 긴급신호를 송신하는 송신부와, 긴급신호가 도달할 수 있는 거리를 제한함으로 인해 긴급 상황이 발생한 지점에서 소정의 근거리를 제외한 거리에 있는 열차에는 응급 신호가 도달되지 않도록 송신출력을 조절할 수 있는 송신출력조절부와, 타 열차에서 위험을 인식할 수 있는 소정의 시간 동안만 긴급신호를 발신할 수 있도록 긴급신호의 송신동작을 일정 시간 후에 정지시키는 타이머부와, 긴급신호 송출시 동일 노선을 운행하는 열차에 설치된 특정의 수신기에서만 신호를 수신할 수 있도록 인식코드를 부여하는 인식코드 부여부 및 채널자동가변부로 구성되어 긴급한 상황이 일어났음을 나타내는 경보음 등의 긴급신호를 발생하여 송신하는 송신기(10)와, 도 2에 나타낸 바와 같이 송신기(10)에서 송신된 신호를 수신하는 수신부와, 수신부의 출력단에 접속되어 수신 신호에 포함된 인식코드를 검사하므로 인해 수신부에 수신된 신호가 자국 수신기로 발신된 신호인가의 여부를 판단하여 자국 수신기로 발신된 신호일 경우는 수신된 신호를 다음의 처리 과정으로 출력하는 인식코드검출부와, 인식코드검출부의 출력단에 접속되어 인식코드검출부의 출력이 있을 시 인식코드의 암호에 따라 순차별 수신부에 수신된 신호의 레벨에 따라 수신된 신호가 긴급 상황을 알리는 신호인가를 검출하는 긴급신호검출부와, 긴급신호검출부의 출력단에 접속되어 긴급신호검출부에서 긴급신호가 검출되었음을 알리는 신호가 출력되었을 시 긴급 상황을 알리는 신호가 수신되었음을 표시하는 긴급상황표시부 및 타이머부와 신호중계부로 구성되어 송신기(10)에서 송신된 신호를 수신하여 소정의 처리 과정을 수행하여 긴급 상황을 나타내는 신호가 수신되었음을 열차 운전자에게 인지시키는 긴급신호수신처리용 수신기(20)로 구성되었다.

이러한 종래 발명은 열차에 긴급 상황이 발생하였을 경우 기관사가 긴급신호발생부의 조작버튼을 조작하여 긴급 상황 발생을 나타내는 신호를 무선 송신하면, 송신된 신호를 주변을 운행하는 열차에서 수신하여 긴급 상황 표시부를 통해 알려줌으로써 긴급 상황이 발생한 열차로 인한 2차 사고를 방지하기 위한 것이다.

종래의 "열차무선방호시스템"에서는 특히, 첫째 VHF 방식 열차무선방호장치는 무선출력을 조정하는 방식으로 운행선 속도 및 방향과 상관없이 단순히 비상경보 전파반경을 특정함에 따라 비 해당 열차도 비상경보를 수신하여 운행 장애를 발생하고, 둘째 터널 등 무선음영지역 해소를 위해 별도의 중계 장치를 구축함으로 인해 불필요한 기반시설 투자요인이 있으며, 셋째 관제사가 실시간 상태 이상 모니터링 등의 불가로 비상 상황 시 상황 발생 지역의 대상 열차 경보수신 여부를 수동으로 파악해야 하며, 넷째 상황경보발생 및 해제 정보에 대한 보안성이 없어 악의적 침해 시 열차안전운행 관련 위험성이 상존하고 있고, 다섯째 실시간 로그수집이 불가하여 이상발생 로그 수집을 위해서는 열차가 점검 장치가 설치된 역을 통화하길 기다리거나 차량 입고 시 열차방호장치에서 직접 로그를 복사해야 하는 유지보수 어려움이 있는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0644225호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, LTE-R 기반시스템을 활용하여 별도의 기반시설 구축을 최소화하고, 운행선 속도 및 특성, 열차의 방향성을 고려하여 비상 경보 전파 대상 열차들을 정확하게 특정 짓는 방법을 마련하며, 방호 장치 및 로컬 관제 조작반 상태 점검 실시간 모니터링 및 결과에 대한 통보 방법을 모색하며, 실시간 로그 수집 및 저장 방법, 보안성 확보를 위한 코드 생성 방법이 포함되고, 종래의 VHF 방식의 열차무선방호장치를 LTE-R 기반 시스템을 활용하여 실시간 상태 모니터링을 통한 비상 시 즉각 대응이 가능해 신뢰성을 높이고, GPS와 셀 측위기술을 적용하여 열차 위치측위 정확성을 향상시키며, 차량들을 개별적으로 구분하여 비상상황이 발생한 지역으로 이동하는 차량에게만 비상경보를 송출하여 열차운행 지연을 최소화 시켜 고객서비스 만족 및 열차운행 안전성 확보를 동시에 만족시킬 수 있는 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템은 LTE-R 기반 열차무선통합시스템에서 차상장치 내 비상상황발생, 상황해제, 조치상황에 따른 LTE-R 기반 열차무선과 관련된 단말기 정보, 위치정보, 단말기 상태정보, 난수코드를 조합한 전송코드를 생성하고, LTE-R 기반 열차무선통합시스템에서 관제조작반 내 비상상황발생, 상황해제에 따른 LTE-R 기반 열차무선과 관련된 관제조작반 정보, 관제조작반 상태정보, 난수코드를 조합한 전송코드를 생성하며; LTE-R 중앙제어센터, 차상장치, 관제조작반과 연동을 위한 열차무선방호 처리부; 열차무선방호 처리부와 통신하며 열차무선방호 데이터베이스와 연동하여 열차무선방호 시스템 데이터를 연산, 검색, 전달하는 열차무선방호 제어부; 운행선 특성을 고려한 셀 경보전파를 위한 셀 지도 데이터베이스, 보안성 확보를 위한 난수코드북이 보관된 난수코드 데이터베이스, 단말기 상태정보 및 이벤트 로그, 위치정보 저장을 위한 상태정보로그 데이터베이스로 구성된 열차무선방호 데이터베이스가 포함되어 구성되어; 열차무선방호 처리부와, 열차무선방호 제어부와, 열차무선방호 데이터베이스가 상호 연동되어 비상상황경보, 상황해제정보, 각종 제어정보를 실시간 송수신 하고 셀 지도, 위치정보, 열차정보를 활용하여 경보전파 대상을 특정하고 단말기 상태정보, 위치정보, 이벤트 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.

상장치는 LTE-R 차상장치에 별도의 상황발생 버튼, 해제 버튼, 조치 버튼이 추가되어 구성되며, 상황발생 버튼, 해제 버튼, 조치 버튼 동작 시 또는 비상상황발생 경보, 상황해제 데이터 수신 시 별도의 프로그램되어 있는 소프트웨어로 동작 상태를 차상장치에 시청각 형태로 표출하여 정보를 제공하고, 동작별 알고리즘에 맞춰 생성한 데이터를 LTE-R 모뎀을 통해 열차무선방호서버 및 차상컴퓨터로 전송할 수 있다.

관제조작반은 기존의 LTE-R 관제조작반에 별도의 상황발생 버튼, 해제 버튼이 추가되어 구성되며, 상황발생 버튼, 해제 버튼 동작 시 또는 비상상황발생 경보, 상황해제 데이터 수신 시 별도의 프로그램 되어 있는 소프트웨어로 동작 상태를 관제조작반에 시청각 형태로 표출하여 정보를 제공하고, 동작별 알고리즘에 맞춰 생성한 데이터를 열차무선방호서버로 전송할 수 있다.

열차무선방호서버는 LTE-R 기반 설비인 위치서버, PUSH서버, SAE-G/W, 관제조작반과 연동되고 차상장치들과 상시 통신하며 송수신 데이터를 상황별 알고리즘으로 연산, 처리, 저장할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템에 따르면, LTE-R 기반시스템을 활용하여 별도의 기반시설 구축을 최소화하고, 운행선 속도 및 특성, 열차의 방향성을 고려하여 비상 경보 전파 대상 열차들을 정확하게 특정 짓는 방법을 마련하며, 방호 장치 및 로컬 관제 조작반 상태 점검 실시간 모니터링 및 결과에 대한 통보 방법을 모색하며, 실시간 로그 수집 및 저장 방법, 보안성 확보를 위한 코드 생성 방법이 포함되고, 종래의 VHF 방식의 열차무선방호장치를 LTE-R 기반 시스템을 활용하여 실시간 상태 모니터링을 통한 비상 시 즉각 대응이 가능해 신뢰성을 높이고, GPS와 셀 측위기술을 적용하여 열차 위치측위 정확성을 향상시키며, 차량들을 개별적으로 구분하여 비상상황이 발생한 지역으로 이동하는 차량에게만 비상경보를 송출하여 열차운행 지연을 최소화 시켜 고객서비스 만족 및 열차운행 안전성 확보를 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 열차무선방호장치 송신기를 나타낸 도면이며,
도 2는 종래의 열차무선방호장치 수신기를 나타낸 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템의 전체적인 구성을 나타낸 도면이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템을 구성하는 차상장치 및 관제조작반의 예시를 나타낸 도면이며,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템을 구성하는 차상장치 및 관제조작반에서 상시 및 비상상황발생 송수신시 코드 생성방법 및 구성내용을 나타낸 도면이며,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템을 구성하는 차상장치 및 관제조작반에서 상황해제 송수신시 코드 생성방법 및 구성내용을 나타낸 도면이며,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템을 구성하는 차상장치에서 상황조치 송수신시 코드 생성방법 및 구성내용을 나타낸 도면이며,
도 10 및 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템을 구성하는 열차무선방호서버 연동 구성도 및 내부 구성부를 나타낸 도면이며,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템을 통한 비상상황발생 시 동작 상태도를 나타낸 도면이며,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템을 통한 상황해제 시 동작 상태도를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템으로써, 도 3에 나타낸 바와 같이, 열차무선방호장치 기능이 추가된 차상장치(100)(이하 차상장치라 한다.), 열차무선로컬방호장치 기능이 추가된 관제조작반(200)(이하 관제조작반이라 한다.), LTE-R 중앙제어센터와 연동 구성된 열차무선방호서버(300)로 구성된 열차무선방호시스템(30)으로 구성된다.

도 4는 종래의 차상장치에 비상상황 버튼(110), 상황해제 버튼(120), 조치 버튼(130)을 추가하여 외형이 변경된 차상장치(100)와, 종래의 관제조작반에 비상상황 버튼(210), 상황해제 버튼(220)을 추가하여 외형이 변경된 관제조작반(200)을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템은 크게 상시동작 상황, 비상동작 상황, 해제동작 상황, 조치동작 상황의 4가지 경우로 볼 수 있다.

먼저, 상시동작 상황으로써, 도 5에 나타낸 바와 같이, 차상장치(100)는 프로그램(111)으로 구성된 단말기상태 점검부(111d)에서 차상장치 단말기 상태이상 유무 판단정보, 단말기정보 저장부(111e)에서 단말기 고유의 IMEI 및 기관사(기장) 승무 시 입력한 열차번호 정보, 위치정보 수집부(111f)에서 GPS 좌표 및 셀(Cell) ID 정보를 전송코드 처리부(111a)로 보내 전송코드(112)를 일정한 주기로 생성하게 된다.

단, 단말기 상태이상 유무에서 이상동작 발생 시 상태이상 전송코드(112)를 즉시 생성한다.

생성된 전송코드(112)는 제어부(111b)로 보내져서 종래의 LTE 프로토콜 기술로 인코딩 되어 LTE-R 모뎀으로 전달하며, 제어부(111b)는 동시에 전송결과를 로그저장부(111j)로 전달해 기록되게 한다.

단, 단말기 상태이상 유무에서 이상동작 발생 시 즉시 기장(기관사)가 이상동작 발생을 인지 할 수 있게 시청각 경보를 제공한다.

관제조작반(200)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 프로그램(211)으로 구성된 관제조작반 상태점검부(211d)에서 관제조작반 상태이상 유무 판단정보, 관제조작반 정보저장부(211e)에서 관제조작반 ID 및 역 코드 정보를 전송코드 처리부(211a)로 보내 전송코드(212)를 일정한 주기로 생성하게 된다.

단, 관제조작반 상태이상 유무에서 이상동작 발생 시 상태이상 전송코드(212)를 즉시 생성한다.

생성된 전송코드(212)는 제어부(211b)로 보내져서 종래의 네트워크 프로토콜 기술로 인코딩 되어 네트워크 장치로 전달하며, 제어부(211b)는 동시에 전송결과를 로그저장부(211h)로 전달해 기록되게 한다.

단, 관제조작반 상태이상 유무에서 이상동작 발생 시 즉시 해당 로컬관제사가 이상동작 발생을 인지 할 수 있게 시청각 경보를 제공한다.

해제상황에 대해서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 기장(기관사)이 비상해제상황을 인지하고 차상장치 상황해제 버튼(120)을 취급하여 해제코드 처리부(121c)에서 해제코드(상황해제코드 + 기송신 난수코드)를 생성하게 된다.

해제코드는 비상코드 생성 시 송신 난수코드 저장부(121e)에 저장된 난수코드이다.

해제코드 처리부(121c)에서 해제코드가 생성되면 전송코드 처리부(121a)는 해제코드, 단말기정보 저장부(121e)에서 단말기 고유의 IMEI 및 기관사(기장) 승무 시 입력한 열차번호 정보를 조합하여 전송코드(122)를 즉시 생성하게 된다.

생성된 전송코드(122)는 제어부(121b)로 보내져서 종래의 LTE 프로토콜 기술로 인코딩 되어 LTE-R 모뎀으로 전달하며, 제어부(121b)는 동시에 전송결과를 로그저장부(121f)로 전달해 기록되게 한다.

관제조작반(200)의 해제상황 동작을 보면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 로컬관제사가 해제상황을 인지하고 상기의 관제조작반 해제상황 버튼(220)을 취급하여 해제코드 처리부(221c)에서 해제코드를 생성하게 된다.

해제코드는 비상코드 생성 시 송신 난수코드 저장부(221e)에 저장된 난수코드이다.

상기에서 선택된 난수코드는 송신 난수코드 기억부(211g)에 저장되며 상황해제 시 송신 난수코드 기억부(211g)에 저장된 난수코드로 전송코드(212)를 생성한다.

해제코드 처리부(221c)에서 해제코드가 생성되면 전송코드 처리부(221a)는 해제코드, 관제조작반 정보저장부(221d)에서 관제조작반 ID 및 역코드 정보를 조합하여 전송코드(222)를 즉시 생성하게 된다.

생성된 전송코드(222)는 제어부(221b)로 보내져서 종래의 네트워크 기술로 인코딩 되어 네트워크 장치로 전달하며, 제어부(221b)는 동시에 전송결과를 로그저장부(221f)로 전달해 기록되게 한다.

도 7에서 상황해제를 수신한 차상장치(100)는 제어부(121b)를 통해 기장(기관사)에게 상황해제수신 상황을 시청각 정보로 알리며, 제동해제코드 처리부(121g)에서는 차량제동해제를 위한 차량제동해제코드를 생성하여 차상컴퓨터 장치에 전달한다.

한편 상기 절차를 진행한 차상장치(100)는 해제상황정보 수신확인 및 처리결과를 열차무선방호서버(300)에 전달한다.

상황해제정보 수신확인 및 처리결과를 수신한 열차무선방호 운용서버(310)는 열차무선방호 데이터베이스(320)에 있는 상태정보로그 데이터베이스(323)에 저장한다.

열차무선방호서버(300)에서는 도 9에 나타낸 바와 같이, 전송되어진 차상장치 전송코드(112), 관제조작반 전송코드(212)를 확인하여 상태정보로그 데이터베이스(323)에 저장한다.

단, 차상장치 전송코드(112)에서 이상동작이 검출되면 해당 관제사(주관제사, 로컬관제사)의 관제조작반에 이상동작 상황을 통보하며, 관제조작반 전송코드(212)에서 이상동작이 검출되면 해당 주관제사 관제조작반에 통보하여 이상동작 상황을 인지할 수 있게 한다.

도 5의 비상동작 상황을 다시 보면 기장(기관사)이 비상상황을 인지하고 차상장치 비상상황 버튼(110)을 취급하여 비상코드 처리부(111c)에서 비상코드(상황발생코드 + 난수코드)를 생성하게 된다.

비상코드는 사전에 정의된 난수코드들 중 하나를 포함하며, 차상장치 난수코드 데이터베이스부(111g) 난수코드들과 열차무선방호서버 난수코드 데이터베이스(322)의 난수코드들은 상호 정확하게 일치해야 한다.

상기에서 선택된 난수코드는 송신 난수코드 기억부(111h)에 저장되며 상황해제 시 송신 난수코드 기억부(111h)에 저장된 난수코드로 전송코드(112)를 생성한다.

또한 비상상황에서 전파되는 열차무선방호시스템(30) 내 비상상황경보에는 상기에서 선택된 난수코드가 항상 삽입된다.

이어서, 비상코드 처리부(111c)에서 비상코드가 생성되면 전송코드 처리부(111a)는 비상코드, 단말기정보 저장부(111e)에서 단말기 고유의 IMEI 및 기관사(기장)가 승무 시 입력한 열차번호 정보, 위치정보 수집부(111f)에서 GPS 좌표 및 셀(Cell) ID 정보를 조합하여 전송코드(112)를 즉시 생성하게 된다.

도 6의 관제조작반(200) 비상상황 동작을 다시 보면, 로컬관제사가 비상상황을 인지하고 관제조작반 비상상황 버튼(210)을 취급하여 비상코드 처리부(211c)에서 비상코드를 생성하게 된다.

비상코드는 사전에 정의된 난수코드들 중 하나를 포함하며, 차상장치 난수코드 데이터베이스부(211f), 난수코드들과 열차무선방호서버 난수코드 데이터베이스(322)의 난수코드들은 상호 정확하게 일치해야 한다.

비상코드 처리부(211c)에서 비상코드가 생성되면 전송코드 처리부(211a)는 비상코드, 단말기정보 저장부(211e)에서 관제조작반 ID 및 역 코드 정보를 조합하여 전송코드(212)를 즉시 생성하게 된다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 종래의 LTE-R 시스템들과 연동이 필요한 서버들은 차상장치와 통신하기 위한 SAE-G/W, 차상장치에 메시지 전송을 위한 PUSH서버, 차상장치에서 위치정보 누락 시 정보보정을 위한 위치정보수집 서버, 상태정보로그 데이터베이스 정보 유실 시 정보보정을 위한 지령서버이다.

도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 열차무선방호서버(300)에서는 전송되어진 차상장치 전송코드(112), 관제조작반 전송코드(212)를 확인하고 비상상황을 검출하게 되며, 동시에 수신내역을 상태정보로그 데이터베이스(323)에 저장하고 수신확인코드를 차상장치에 응답한다.

열차무선방호처리부(311)에서 차상장치 전송코드(112)로 비상상황을 검출하게 되면 열차무선방호제어부(312)에서는 상태정보로그 데이터베이스(323)에서 비상상황발생 차상장치 열차번호를 기반으로 당해 선로를 운행하고 있는 단말기정보(열차번호, IMEI 등)을 검색하여 전달받는다.

전달받은 단말기정보를 열차무선방호처리부(311)로 보내고 열차무선방호처리부(311)는 종래의 LTE-R시스템 PUSH서버를 통해 해당 단말기들에게 위치정보를 요청하고 해당 단말기들에게서 위치정보를 수신하여 갱신한다.

한편 비상상황발생 차상장치 위치정보를 기반으로 셀(Cell) 정보 데이터베이스(321)를 검색하여 비상상황발생 셀(Cell) 위치에서 경보 발생 시 경보전파 대상 셀(Cell) 목록을 전달 받는다.

셀 목록을 전달받은 열차무선방호제어부(312)는 갱신된 해당 단말기 위치정보를 기반으로 경보전파 대상 셀 내에 있는 차상장치들을 특정한다.

열차무선방호제어부(312)는 상기에서 특정된 차상장치들의 열차번호 정보를 기반으로 비상상황발생 지역으로 향하는 차상장치들을 연산하여 다시 특정한다.

반대로 경보전파 대상 셀 내에는 위치하고 있지만 비상상황발생 지역에서 멀어지는 차상장치들은 경보전파 대상에서 제외한다.

상기에서 특정된 단말기정보를 열차무선방호처리부(311)로 전달한다.

열차무선방호처리부(311)는 경보전파 대상으로 특정된 단말기정보를 기반으로 종래의 LTE-R시스템 PUSH서버로 비상상황경보 전송을 요청하고, 또한 해당 관제사(주관제사, 로컬관제사)에게도 비상상황경보를 전송한다.

열차무선방호처리부(311)에서 관제조작반 전송코드(212)로 비상상황을 검출하게 되면 열차무선방호제어부(312)에서는 상태정보로그 데이터베이스(323)에서 관제조작반 역코드 정보를 기반으로 당해 역을 경유하여 운행하는 단말기정보(열차번호, IMEI 등)를 검색하여 전달받는다.

한편 비상상황발생 역코드 정보를 기반으로 셀(Cell) 정보 데이터베이스(321)를 검색하여 비상상황발생 셀(Cell) 위치에서 경보 발생 시 경보전파 대상 셀(Cell) 목록을 전달 받는다.

반대로 경보전파 대상 셀 내에는 위치하고 있지만 비상상황발생 지역에서 멀어지는 차상장치들은 경보전파 대상에서 제외한다. 상기에서 특정된 단말기정보를 열차무선방호처리부(311)로 전달한다.

열차무선방호처리부(311)는 경보전파 대상으로 특정된 단말기정보를 기반으로 종래의 LTE-R시스템 PUSH서버로 비상상황경보 전송을 요청한다.

또한 해당 주관제사에게도 비상상황경보를 전송한다.

도 5에서 비상상황경보를 수신한 차상장치(100)는 제어부(111b)를 통해 기장(기관사)에게 비상경보수신 상황을 시청각 경보로 알리며, 제동코드 처리부(111i)에서는 차량제동을 위한 차량제동코드를 생성하여 차상컴퓨터 장치에 전달한다.

한편 상기 절차를 진행한 차상장치(100)는 비상상황경보 수신확인 및 처리결과를 열차무선방호서버(300)에 전달한다.

비상상황경보 수신확인 및 처리결과를 수신한 열차무선방호 운용서버(310)는 열차무선방호 데이터베이스(320)에 있는 상태정보로그 데이터베이스(323)에 저장한다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 열차무선방호서버(300)에서는 전송되어진 차상장치 전송코드(122), 관제조작반 전송코드(222)를 확인하고 해제상황을 검출하게 된다.

동시에 수신내역을 상태정보로그 데이터베이스(323)에 저장하고, 송신장치에 수신확인코드를 응답한다.

열차무선방호처리부(311)에서는 차상장치 전송코드(122), 관제조작반 전송코드(222)에서 해제상황을 검출하게 되면 열차무선방호제어부(312)에 상기 비상상황경보를 유지 중인 단말기 정보를 요청한다. 열차무선방호제어부(312)는 상기 요청에 즉시 반환한다.

열차무선방호처리부(311)는 상황해제 전파대상으로 특정된 단말기정보를 기반으로 종래의 LTE-R시스템 PUSH서버로 상황해제정보 전송을 요청한다. 또한 해당 관제사(주관제사, 로컬관제사)에게도 상황해제정보를 전송한다.

단, 관제조작반 상황해제 시에는 주관제사에게만 상황해제정보를 전송한다.

조치상황에 대해, 도 9에 나타낸 바와 같이, 기장(기관사)이 비상상황 유지 중에 차량을 이동시켜야 할 때 차상장치 조치 버튼(130)을 취급하여 조치코드 처리부(131c)에서 조치코드를 생성하게 된다.

조치코드 처리부(131c)에서 조치코드가 생성되면 전송코드 처리부(131a)는 조치코드, 단말기정보 저장부(131d)에서 단말기 고유의 IMEI 및 기관사(기장) 승무 시 입력한 열차번호 정보를 조합하여 전송코드(132)를 즉시 생성하게 된다.

생성된 전송코드(132)는 제어부(131b)로 보내져서 종래의 LTE 프로토콜 기술로 인코딩 되어 LTE-R 모뎀으로 전달하며, 제어부(131b)는 동시에 전송결과를 로그저장부(131e)로 전달해 기록되게 한다.

또한 제어부(131b)는 제동해제코드 처리부(131f)로 제동해제 요청을 보내 제동해제코드를 생성하게 한다.

생성된 제동해제코드는 차상컴퓨터 장치에 차량제동 해제를 요청한다.

도면 10에 나타낸 바와 같이, 열차무선방호서버(300)에서는 전송되어진 차상장치 전송코드(132)를 확인하고 조치상황을 검출하고 수신내역을 상태정보로그 데이터베이스(323)에 저장하며, 차상장치에 수신확인코드를 응답한다.

도 12는 열차무선방호시스템(10)에서 비상상황발생 시 구성 간 주요 처리순서를 보여주고, 도 13은 열차무선방호시스템(10)에서 상황해제 시 구성 간 주요 처리순서를 보여준다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, LTE-R 기반시스템을 활용하여 별도의 기반시설 구축을 최소화하고, 운행선 속도 및 특성, 열차의 방향성을 고려하여 비상 경보 전파 대상 열차들을 정확하게 특정 짓는 방법을 마련하며, 방호 장치 및 로컬 관제 조작반 상태 점검 실시간 모니터링 및 결과에 대한 통보 방법을 모색하며, 실시간 로그 수집 및 저장 방법, 보안성 확보를 위한 코드 생성 방법이 포함되고, 종래의 VHF 방식의 열차무선방호장치를 LTE-R 기반 시스템을 활용하여 실시간 상태 모니터링을 통한 비상 시 즉각 대응이 가능해 신뢰성을 높이고, GPS와 셀 측위기술을 적용하여 열차 위치측위 정확성을 향상시키며, 차량들을 개별적으로 구분하여 비상상황이 발생한 지역으로 이동하는 차량에게만 비상경보를 송출하여 열차운행 지연을 최소화 시켜 고객서비스 만족 및 열차운행 안전성 확보를 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명에 따른 열차통합무선망(LTE-R) 기반 열차무선방호시스템은 특히, 종래의 LTE-R 기반시스템을 활용하여 별도의 기반시설 구축을 최소화하여 경제성을 높이고, 운행선 속도 및 특성, 열차의 방향성 등을 고려하여 비상경보전파 대상 열차들을 정확하게 특정 짓는 방법을 마련하여 열차운행 지연을 최소화 하였으며, 방호장치 및 로컬관제조작반의 실시간 상태점검 모니터링 및 결과에 대한 통보 방법을 모색하여 열차무선방호시스템에 대한 신뢰성을 향상시키고, 열차의 위치와 상관없이 실시간 로그수집 및 저장 방법을 제공하며, 악의적 침입으로 열차운행 중단 및 지연에 대비해 보안성 확보를 위한 코드생성방법 등을 제공한다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims

LTE-R 기반 열차무선통합시스템에서 차상장치 내 비상상황발생, 상황해제, 조치상황에 따른 LTE-R 기반 열차무선과 관련된 단말기 정보, 위치정보, 단말기 상태정보, 난수코드를 조합한 전송코드를 생성하고, LTE-R 기반 열차무선통합시스템에서 관제조작반 내 비상상황발생, 상황해제에 따른 LTE-R 기반 열차무선과 관련된 관제조작반 정보, 관제조작반 상태정보, 난수코드를 조합한 전송코드를 생성하며;
LTE-R 중앙제어센터, 차상장치, 관제조작반과 연동을 위한 열차무선방호 처리부; 열차무선방호 처리부와 통신하며 열차무선방호 데이터베이스와 연동하여 열차무선방호 시스템 데이터를 연산, 검색, 전달하는 열차무선방호 제어부; 운행선 특성을 고려한 셀 경보전파를 위한 셀 지도 데이터베이스, 보안성 확보를 위한 난수코드북이 보관된 난수코드 데이터베이스, 단말기 상태정보 및 이벤트 로그, 위치정보 저장을 위한 상태정보로그 데이터베이스로 구성된 열차무선방호 데이터베이스가 포함되어 구성되어;
열차무선방호 처리부와, 열차무선방호 제어부와, 열차무선방호 데이터베이스가 상호 연동되어 비상상황경보, 상황해제정보, 각종 제어정보를 실시간 송수신 하고 셀 지도, 위치정보, 열차정보를 활용하여 경보전파 대상을 특정하고 단말기 상태정보, 위치정보, 이벤트 정보를 저장하는 것을 특징으로 한 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템.
청구항 1에 있어서, 차상장치는 LTE-R 차상장치에 별도의 상황발생 버튼, 해제 버튼, 조치 버튼이 추가되어 구성되며, 상황발생 버튼, 해제 버튼, 조치 버튼 동작 시 또는 비상상황발생 경보, 상황해제 데이터 수신 시 별도의 프로그램되어 있는 소프트웨어로 동작 상태를 차상장치에 시청각 형태로 표출하여 정보를 제공하고, 동작별 알고리즘에 맞춰 생성한 데이터를 LTE-R 모뎀을 통해 열차무선방호서버 및 차상컴퓨터로 전송하는 것을 특징으로 한 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템.
청구항 1에 있어서, 관제조작반은 기존의 LTE-R 관제조작반에 별도의 상황발생 버튼, 해제 버튼이 추가되어 구성되며, 상황발생 버튼, 해제 버튼 동작 시 또는 비상상황발생 경보, 상황해제 데이터 수신 시 별도의 프로그램 되어 있는 소프트웨어로 동작 상태를 관제조작반에 시청각 형태로 표출하여 정보를 제공하고, 동작별 알고리즘에 맞춰 생성한 데이터를 열차무선방호서버로 전송하는 것을 특징으로 한 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템.
청구항 1에 있어서, 열차무선방호서버는 LTE-R 기반 설비인 위치서버, PUSH서버, SAE-G/W, 관제조작반과 연동되고 차상장치들과 상시 통신하며 송수신 데이터를 상황별 알고리즘으로 연산, 처리, 저장하는 것을 특징으로 한 열차통합무선망 기반 열차무선방호시스템.