KR20210071157A - 트램 안전 운전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트램 안전 운전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트램의 주변 상황 및 승객의 이동 상황을 운전자가 신속하고 정확하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자가 미처 확인하지 못하더라도 위험상황에서 안전사고를 방지할 수 있는 정류장에서의 안전사고를 예방할 수 있는 트램 안전 운전 시스템에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 트램의 외측에 구비되는 다수개의 카메라와, 상기 트램의 운전실에 구비되어 상기 카메라에서 촬영한 이미지를 출력하는 디스플레이부를 포함하여 이루어지고, 상기 트램에는 상기 카메라에서 촬영한 이미지를 분석하는 영상처리 서버가 더 구비되고, 상기 영상처리 서버는 상기 카메라에서 촬영한 이미지에서 승객의 이동상황을 예측하여 상기 디스플레이부에 표시하는 것을 특징으로 한다.

Description

트램 안전 운전 시스템{a safety driving system for a tram}

본 발명은 트램 안전 운전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트램의 주변 상황 및 승객의 이동 상황을 운전자가 신속하고 정확하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자가 미처 확인하지 못하더라도 위험상황에서 안전사고를 방지할 수 있는 정류장에서의 안전사고를 예방할 수 있는 트램 안전 운전 시스템에 관한 것이다.

현재 운행중인 버스와 같은 대형 승합차는 물론 통학을 위한 소형 승합차 및 택시와 같은 승용차들은 대부분 운전자 1인에 의해 운행된다. 대형승합차는 승차도어와 하차도어의 자동개폐장치의 설치로 인해 하차를 위한 안내 보조원 없이 운전자 1인에 의해 운행이 가능하게 되었다.

그러나, 이러한 상황속에서 승객의 승하차시 안전사고의 위험은 상존해 왔으며, 최근 날로 심화되어지는 교통환경의 여건은 그 경향을 더욱 증대시키고 있다.

한편, 어린이집, 유치원, 학원 등의 소형 승합차를 이용하는 유아 또는 어린이는 주의력과 운동능력이 떨어지는데, 이를 간과하고 주의를 기울이지 않는 운전자에 의해 유아 또는 어린이의 승하차시 안전사고가 증가하고 있다.

또한, 승하차시 승객의 소지품 또는 의복이 도어 사이에 걸리는 경우, 운전자가 이를 감지하지 못한 경우 도어가 닫히면서 2차적인 인명사고로 이어지는 문제도 있다.

이와 더불어 운전자는 차량운전 이외에도 승객의 승하차시 그들의 안전문제에도 신경을 써야하므로 피로도를 더욱 가중시키게 되어 안전운전을 저해하는 요인이 되기도 한다.

그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위 하여 도 1 및 도 2에 되시된 바와 같은 한국등록특허 제10-1306238호에 기재된 기술이 제안되었는데, 그 기술적 특징은 차량의 전방에 설치되어 전방영상을 촬영하는 전방카메라(130)와; 상기 차량의 후방에 설치되어 후방영상을 촬영하는 후방카메라(140)와; 상기 차량의 측면에 설치되어 측면영상을 촬영하는 측면카메라(150)와; 상기 차량의 도어에 설치되어 상기 도어 개폐시 승객의 승하차 및 장애물존재여부를 감지하는 승객감지부(160)와; 상기 차량의 내부에 설치되어 영상을 표시하는 표시부(120)와; 상기 전방카메라(130), 상기 후방카메라(140) 및 상기 측면카메라(150) 중 어느 하나를 선택받는 입력부(110)와; 상기 입력부(110)를 통해 선택된 선택카메라의 영상이 상기 표시부(120)에 표시되도록 상기 전방카메라(130)와 상기 후방카메라(140) 및 상기 측면카메라(150)에서 촬영된 영상을 상기 표시부(120)로 분배하는 제어부(190)와 상기 도어의 개방상태에서 승객이 감지된 경우 경고음을 출력하는 경고음출력부(180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 한국등록특허 제10-1306238호에 기재된 기술과 같은 종래의 기술에서는 차량의 주변 영상을 보여주면서 경고음을 출력하여 운전자의 주의가 분산되는 것을 방지하는 장점은 있으나, 일반적인 버스가 아닌 길이가 대형 버스보다 길게 형성되는 트램과 같은 경우에는 단순히 주변상황을 화면에 보여주고 경고음을 출력하는 것만으로는 한명의 운전자가 이를 모두 확인하여 사고를 예방하기에 어려움이 있는 문제점이 있다.

한국공개특허 10-2015-0111811 한국공개특허 10-2009-0091222

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 트램의 외측에 설치된 다수의 카메라를 통하여 트램 주변을 스카이뷰 형태로 출력하여 운전자가 트램 주변에 위치하는 승객 및 위험물을 확인할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 승객이 이동하는 경로를 예측하여 화면에 표시하도록 함으로써, 승강장에서 정차시 운전자가 승객의 이동 상황을 보다 정확하게 확인할 수 있어 안전사고를 예방할 수 있는 트램 안전 운전 시스템을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 트램에 구비되는 영상처리서버에서 카메라로 촬영한 영상을 분석하여 승객 및 위험물이 트램의 주변에 설정한 위험지역에 위치할 경우, 위험도의 레벨에 따라 트램이 출발하지 못하도록 하거나 운전자에게 단순히 경고만 하도록 하여 보다 승강장에서의 안전사고를 예방할 수 있도록 하는 트램 안전 운전 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

트램의 외측에 구비되는 다수개의 카메라와, 상기 트램의 운전실에 구비되어 상기 카메라에서 촬영한 이미지를 출력하는 디스플레이부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 트램에는 상기 카메라에서 촬영한 이미지를 분석하는 영상처리 서버가 더 구비되고, 상기 영상처리 서버는 상기 카메라에서 촬영한 이미지에서 승객의 이동상황을 예측하여 상기 디스플레이부에 표시하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 영상처리 서버는 칼만 필터를 사용하여 승객의 동선을 예측하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 영상처리 서버는 트램의 주행방향을 기준으로 전방 일부를 위험도 레벨 1 영역으로 설정하고, 트램의 측부를 위험도 레벨 2 영역으로 설정하고, 트램의 주행방향을 기준으로 후방을 위험도 레벨 3 영역으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 영상처리 서버의 내부에는 경고모듈이 더 구비되어, 상기 경고모듈은 영상처리 서버에서 승객 또는 위험물이 위험도 레벨 1 영역에 위치할 경우, 트램의 제어기를 제어하여 상황이 해제될 때까지 트램이 출발할 수 없도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경고모듈은 영상처리 서버에서 승객 또는 위험물이 위험도 레벨 2 영역에 위치할 경우, 상기 디스플레이부 및 소리를 통하여 경고하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 트램의 외측에 설치된 다수의 카메라를 통하여 트램 주변을 스카이뷰 형태로 출력하여 운전자가 트램 주변에 위치하는 승객 및 위험물을 확인할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 승객이 이동하는 경로를 예측하여 화면에 표시하도록 함으로써, 승강장에서 정차시 운전자가 승객의 이동 상황을 보다 정확하게 확인할 수 있어 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 트램에 구비되는 영상처리서버에서 카메라로 촬영한 영상을 분석하여 승객 및 위험물이 트램의 주변에 설정한 위험지역에 위치할 경우, 위험도의 레벨에 따라 트램이 출발하지 못하도록 하거나 운전자에게 단순히 경고만 하도록 하여 보다 승강장에서의 안전사고를 예방할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량 승하차 안전감시 시스템의 블럭도이다.
도 2는 종래의 차량 승하차 안전감시 시스템이 적용된 차량의 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 트램 안전 운전 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 트램 안전 운전 시스템의 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 트램 안전 운전 시스템의 승객의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 트램 안전 운전 시스템의 트램 주변의 위험 지역을 보여주는 개념도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 트램 안전 운전 시스템의 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 트램 안전 운전 시스템의 블럭도이고, 도 5는 본 발명에 따른 트램 안전 운전 시스템의 승객의 이동경로를 보여주는 개념도이고, 도 6은 본 발명에 따른 트램 안전 운전 시스템의 트램 주변의 위험 지역을 보여주는 개념도이다. 개념도이다.

본 발명은 트램 안전 운전 시스템에 관한 것으로 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 그 구성은 트램(200)의 외측에 구비되는 다수개의 카메라(210)와 상기 트램(200)의 운전실에 구비되어 상기 카메라(210)에서 촬영한 이미지를 출력하는 디스플레이부(240)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 트램(200)은 일반적으로 다수의 트램 차량을 연결하여 운행하게 되는데, 설명의 편의를 위하여 하나의 트램 차량만을 도시하였다.

이때, 상기 카메라(210)는 트램(200)의 외측에 구비되어 트램(200)의 주변 상황을 모두 촬영하여 상기 디스플레이부(240)로 출력할 때, 스카이뷰 형태로 출력함으로써, 운전자가 트램(200)의 주변 상황을 한 눈에 확인할 수 있게 된다.

따라서, 트램(200)이 승강장에 정차한 후, 다시 출발하기 전에 운전자가 트램(200)의 주변 상황을 정확하게 확인할 수 있어 주의력이 분산된 승객이 트램(200)과 직접 부딛히거나 승객이 소지하고 있는 가방이 문에 끼이는 등의 안전사고를 예방할 수 있게 된다.

그리고, 상기 트램(200)에는 이더넷 허브(250)가 설치되어 있어 다수의 카메라(210)로부터 촬영된 영상을 수집하게 되며, 이렇게 수집된 영상은 트램(200)의 내측에 구비되는 영상처리 서버(220)로 전송되어 저장된다.

여기서, 상기 영상처리 서버(220)는 상기 카메라(210)에서 촬영한 이미지를 분석하게 되는데, 상기 영상처리 서버(220)는 상기 카메라(210)에서 촬영한 이미지를 통하여 이미지에서 확인된 승객의 이동상황을 예측하게 되며, 이렇게 예측한 승객의 예측 경로를 운전실에 구비되는 디스플레이부(240)를 통하여 출력하게 된다.

따라서, 운전자는 상기 디스플레이부(240)를 통하여 현재의 트램(200) 주변의 상황을 한눈에 알 수 있을 뿐만 아니라, 승객이 이동할 예측 경로까지 한눈에 확인할 수 있어 승강장에서 트램(200)을 출발시킬 때, 보다 안전하게 출발시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 영상처리 서버(220)는 카메라(210)에서 촬영한 영상을 통하여 승객의 예상 동선을 예측할 때, 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용하여 동선을 예측 하게 된다.

여기서, 칼만 필터란 과거의 상태에서 현재의 상태로 천이되는 모델이 선형모델이고 관측치 및 상태 천이 시 발생할 수 있는 오차가 Gaussian 분포를 따른다는 가정하에 세워진 필터이다.

그리고, 칼만 필터를 이용한 알고리즘을 설명하자면, 상기 카메라(210)를 통하여 촬영한 2D 영상에서 검지된 물체의 이동경로 예측을 위하여 영상 내 해당 객체(승객)의 좌표를

라고 하고

축,

축 속도를

라고 하면, k 번째 시간에서 이동 객체는 아래의 수식 1로 표현할 수 있다.

이때, 객체속도는 등속도라고 가정하고

(상수)는 noise를 고려한 항목이다.

----- (수식 1)

그리고, 실제 촬영(측정)된 영상내 객체의 좌표를

라고 가정할 경우 촬영된 객체와 실제 객체와의 좌표 관계는 아래와 같으며,

(상수)는 measurement noise를 고려한 항목이다.

------ (수식 2)

여기서

의 최적 추정치인

는 칼만 필터(Kalman filter)에 의해 계산가능하며, 이를 이용한 i번째 후, 이동 객체의 예측 좌표

는 수식 1에 의하여 매번 업데이트할 수 있다.

한편, 상기 영상처리 서버(220)는 트램(200)의 주변을 위험도에 따라 분류하게 되는데, 트램(200)의 주행방향을 기준으로 전방 일부를 위험도 레벨 1 영역으로 설정하고, 트램의 측부를 위험도 레벨 2 영역으로 설정하고, 트램의 주행방향을 기준으로 후방을 위험도 레벨 3 영역으로 설정하게 된다.

여기서, 상기 영상처리 서버(220)의 내부에는 경고모듈(222)이 구비되는데, 상기 경고모듈(222)은 상기 영상처리 서버(220)에서 카메라(210)에서 촬영한 영상을 분석하여 승객 또는 위험물이 위험도 레벨 1 영역에 위치한다고 판단할 경우, 트램(100)의 제어기(230)를 제어하여 상황이 해제될 때까지 트램(200)이 출발할 수 없도록 제어하게 된다.

즉, 승객이 위험도 레벨 1 영역에 위치하고 있지만, 트램(200)은 다수의 차량을 연결하기 때문에 그 길이가 길어 운전자가 이를 즉시 인지하기가 어렵기 때문에 미처 운전자가 이를 확인하지 못하고 출발할 경우 해당 승객이 부상을 당할 위험이 높게 된다.

따라서, 상기 영상처리 서버(220)는 이를 감지하여 운전자가 트램(200)을 출발시키더라도, 트램(100)의 제어기(230)를 제어하여 위험 상황이 해제될 때까지 즉, 위험도 레벨 1 영역에서 승객이나 위험물이 제거될 때까지 트램(200)이 출발할 수 없도록 하고, 운전자에게는 해당 경고를 시각 및 청각적으로 알려 위험을 예방하도록 한다.

그리고, 상기 경고모듈(222)은 상기 영상처리 서버(220)에서 카메라(210)에서 촬영한 영상을 분석하여 승객 또는 위험물이 위험도 레벨 2 영역에 위치한다고 판단할 경우, 상기 디스플레이부(240) 및 운전실에 구비되는 스피커 등의 소리를 통하여 경고하게 된다.

즉, 위험도 레벨 2 영역은 트램(200)이 출발하더라도 일반적인 경우에는 사고가 발생하지 않기 때문에 운전자가 해당 승객이 트램(200)쪽으로 이동하는 지를 주의하여 출발하여 사고를 방지할 수 있게 된다.

또한, 전술한 바와 같이 영상처리 서버(220)는 승객의 이동경로를 예측하여 표시함으로써, 운전자는 보다 안정적으로 승객의 움직임을 확인할 수 있게 된다.

마지막으로 위험도 레벨 3에 승객이나 물체가 위치할 경우에는 트램(200)이 후진하지 않는 이상 사고가 나지 않으므로 별도의 조치는 하지 않고 진행하도록 한다.

즉, 위험도 레벨 1이 가장 위험도가 높고 위험도 레벨 3이 위험도가 가장 낮은 위치가 되며, 각 위험도의 레벨에 따라 상기 경고모듈(222)이 적절하게 대응하도록 함으로써, 승강장에서 안전사고가 발생하는 것을 최소화할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 트램 안전 운전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트램의 주변 상황 및 승객의 이동 상황을 운전자가 신속하고 정확하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자가 미처 확인하지 못하더라도 위험상황에서 안전사고를 방지할 수 있는 정류장에서의 안전사고를 예방할 수 있는 트램 안전 운전 시스템에 관한 것이다.

200 : 트램 210 : 카메라
220 : 영상처리 서버 222 : 경고모듈
230 : 제어기
240 : 디스플레이부 250 : 이더넷 허브

Claims (6)

1. 트램의 외측에 구비되는 다수개의 카메라와,
   상기 트램의 운전실에 구비되어 상기 카메라에서 촬영한 이미지를 출력하는 디스플레이부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트램 안전 운전 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 트램에는 상기 카메라에서 촬영한 이미지를 분석하는 영상처리 서버가 더 구비되고,
   상기 영상처리 서버는 상기 카메라에서 촬영한 이미지에서 승객의 이동상황을 예측하여 상기 디스플레이부에 표시하는 것을 특징으로 하는 트램 안전 운전 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 영상처리 서버는 칼만 필터를 사용하여 승객의 동선을 예측하는 것을 특징으로 하는 트램 안전 운전 시스템.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 영상처리 서버는 트램의 주행방향을 기준으로 전방 일부를 위험도 레벨 1 영역으로 설정하고,
   트램의 측부를 위험도 레벨 2 영역으로 설정하고,
   트램의 주행방향을 기준으로 후방을 위험도 레벨 3 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 트램 안전 운전 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 영상처리 서버의 내부에는 경고모듈이 더 구비되어,
   상기 경고모듈은 영상처리 서버에서 승객 또는 위험물이 위험도 레벨 1 영역에 위치할 경우, 트램의 제어기를 제어하여 상황이 해제될 때까지 트램이 출발할 수 없도록 제어하는 것을 특징으로 하는 트램 안전 운전 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 경고모듈은 영상처리 서버에서 승객 또는 위험물이 위험도 레벨 2 영역에 위치할 경우, 상기 디스플레이부 및 소리를 통하여 경고하는 것을 특징으로 하는 트램 안전 운전 시스템.
   

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