KR20240056005A - Train operation simulation device, method and system capable of simultaneous calculation - Google Patents

Train operation simulation device, method and system capable of simultaneous calculation Download PDF

Info

Publication number
KR20240056005A
KR20240056005A KR1020220136106A KR20220136106A KR20240056005A KR 20240056005 A KR20240056005 A KR 20240056005A KR 1020220136106 A KR1020220136106 A KR 1020220136106A KR 20220136106 A KR20220136106 A KR 20220136106A KR 20240056005 A KR20240056005 A KR 20240056005A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
train
point
unit
calculation
speed
Prior art date
Application number
KR1020220136106A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조환희
김재원
정호성
김형철
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020220136106A priority Critical patent/KR20240056005A/en
Publication of KR20240056005A publication Critical patent/KR20240056005A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/60Testing or simulation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은, 선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제동력 곡선의 각 점을 호출하는 운행정보 호출부; 상기 운행정보 호출부가 호출한 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산하여 출력하는 운행 계산부; 상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정하는 타행지점 결정부; 상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정하는 제동지점 결정부; 및 운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 상기 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력하는 전력 시뮬레이션부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention includes a driving information call unit that calls each point of a track, route, vehicle information, traction force, or braking force curve; a operation calculation unit that calculates and outputs the operation speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called by the operation information call unit; a coasting point determination unit that determines a coasting point using the travel speed and distance output by the travel calculation unit; a braking point determination unit that determines a braking point using the travel speed and distance output by the travel calculation unit; and a power simulation unit that outputs driving information including at least one of driving speed, distance, coasting point, and braking point, and simultaneously outputs changes in supplied power according to changes in the driving information. .

Description

동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치, 방법 및 시스템{TRAIN OPERATION SIMULATION DEVICE, METHOD AND SYSTEM CAPABLE OF SIMULTANEOUS CALCULATION}Train operation simulation device, method and system capable of simultaneous calculation {TRAIN OPERATION SIMULATION DEVICE, METHOD AND SYSTEM CAPABLE OF SIMULTANEOUS CALCULATION}

본 발명은 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치, 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 철도차량 시스템 모델 및 철도 급전계통 모델의 시뮬레이션을 수행하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a train operation simulation device, method, and system capable of simultaneous calculation. In particular, it relates to a train operation simulation device, method, and system capable of simultaneous calculation that performs simulation of a railroad vehicle system model and a railroad power supply system model.

전기에너지를 소비하는 부하에서의 필요에너지를 바탕으로, 에너지의 공급과 전력계통을 통한 전력의 흐름을 해석하는 일련의 과정을 전력 조류해석이라 한다. 전력조류의 해석은 전력계통의 설계 단계에서부터 설비의 추가, 계통계획, 진단 등의 여러 목적에 기반하여 수행된다. 특히 설비 추가의 목적에서, 전력 조류해석은 기존 전력계통에 대한 추가 설비의 효과를 검증하고 이에 따른 영향을 해석하는 측면과 설비의 용량 및 신뢰성 등을 고려하여 추가 설비의 사양을 검토하는 측면에서 매우 유용하다.A series of processes that analyze the supply of energy and the flow of power through the power system based on the energy required by the load that consumes electrical energy is called power flow analysis. Analysis of power flow is performed based on several purposes, including the design stage of the power system, addition of equipment, system planning, and diagnosis. In particular, for the purpose of adding equipment, power flow analysis is very important in terms of verifying the effect of additional equipment on the existing power system and analyzing the resulting impact, as well as reviewing the specifications of additional equipment considering the capacity and reliability of the equipment. useful.

도시철도의 전력공급시스템의 전력조류해석은 그 목적에 따라 모델링부터 해석방법에까지 여러 가지 형태가 있을 수 있다. 특히, 철도급전계통 및 특정 차량의 운행조건 아래에서, 소비에너지 및 회생에너지의 특성을 분석하는데 활용될 수 있다.Power flow analysis of urban railway power supply systems can take various forms, from modeling to analysis methods, depending on the purpose. In particular, it can be used to analyze the characteristics of consumed energy and regenerative energy under the operating conditions of the railway power supply system and specific vehicles.

전력 시뮬레이션은 전력 시뮬레이션에서 필요한 입력조건을 도출해내기 위한 열차 주행 시뮬레이션 (TPS : Train Performance Simulation)과 전력 시뮬레이션 크게 두 가지 단계로 나뉜다.Power simulation is largely divided into two stages: train performance simulation (TPS) and power simulation to derive the input conditions required for power simulation.

먼저 열차 주행 시뮬레이션은 차량데이터, 선로, 운행조건을 입력조건으로 하여 전력 시뮬레이션의 입력조건에 필요한 열차운행시간, 역행전력 및 회생전력을 출력한다. 차량데이터로는 차량 무게, 편성, 가속도, 감속도, 보조 동력, 최고속도, 견인효율, 제동효율, 공칭전압 등이 입력되고, 선로데이터로는 곡선 및 구배, 역사 위치, 운행조건으로는 정차시간 등이 입력된다.First, the train driving simulation uses vehicle data, track, and operating conditions as input conditions and outputs the train operating time, reverse power, and regenerative power required for the input conditions of the power simulation. Vehicle data includes vehicle weight, formation, acceleration, deceleration, auxiliary power, maximum speed, traction efficiency, braking efficiency, and nominal voltage, and track data includes curves and gradients, station locations, and operating conditions include stopping time. etc. are entered.

이러한 입력조건들을 바탕으로 도출된 열차 주행 시뮬레이션의 결과값과 변전소, 소스 저항 등의 네트워크 데이터, 운행데이터를 입력조건으로 하여 전력 시뮬레이션을 수행하면 최종 결과값인 열차가 소비하거나 제동 시 공급하는 전기와 관련된 전력값을 도출할 수 있다. 이를 활용하여 변전소가 공급해서 전차선을 통해 차량에 공급하는 전력을 계산할 수 있다. 철도 급전계통 측면에서는 지상 역사에 설치된 에너지저장시스템에 저장되는 전력을 도출하는데 활용할 수 있다. 추가적으로, 추진시스템 측면에서는 철도차량 모델을 구성하여 전반적인 차량 내부에서의 전력조류를 계산해 낼 수도 있다.When a power simulation is performed using the results of train driving simulation derived based on these input conditions, network data such as substation and source resistance, and operation data as input conditions, the final result is the electricity consumed by the train or supplied during braking. Related power values can be derived. Using this, you can calculate the power supplied by the substation and supplied to vehicles through the catenary. In terms of the railway power supply system, it can be used to derive the power stored in the energy storage system installed at the ground station. Additionally, in terms of the propulsion system, the power flow within the overall vehicle can be calculated by constructing a railway vehicle model.

종래의 전력 시뮬레이션은 전력값과 차량의 속도, 위치 등을 도출하는 과정이 선행된 상태에서 부가적으로 전력조류 시뮬레이션 및 차량용 전장품 시뮬레이션을 수행하는 것이다. 위와 같은 종래의 전력 시뮬레이션은 아래와 같은 문제점이 있다.Conventional power simulation is a process of deriving power values, vehicle speed, position, etc., and then additionally performs power flow simulation and vehicle electronics simulation. The above conventional power simulation has the following problems.

첫째, 전체 노선의 운행 프로파일을 대상으로 하여 전력 시뮬레이션 대상을 평가하기 곤란하다. 이는 기존의 시뮬레이션 환경에서는 철도전력 시뮬레이션의 각 요소(회로, 전력전자 스위칭, 보호 요소 동작 등)를 수행하는 데 있어서 연산 부담이 크다. 또한, 통상적으로 문제가 복잡할수록 운행 프로파일은 단순화시켜왔기 때문에, 시뮬레이션 상에서 복잡한 열차제어를 다루기에 기술적 한계가 있었다. First, it is difficult to evaluate the power simulation target based on the operation profile of the entire route. This means that in the existing simulation environment, there is a large computational burden in performing each element of railway power simulation (circuit, power electronic switching, protection element operation, etc.). Additionally, because the operation profile is typically simplified as the problem becomes more complex, there are technical limitations in handling complex train control in simulation.

둘째, 검증대상이 크게 열차운행 요소와 급전계통 또는 차량으로 이원화되어 있어서 시스템적으로 상호 간의 영향을 평가하기 어려웠다.Second, the verification target was largely divided into train operation elements and power supply systems or vehicles, making it difficult to systematically evaluate the mutual influence.

셋째, 개발환경이 나뉘어 있어 통합된 환경이 아니다. 프로그램 소스 또는 스크립트 언어 기반과 시뮬레이션 툴 기반 검증대상 급전계통 및 차량 시스템 모델로 되어 있으므로 기본 단계인 철도 부하의 정확한 모사가 어려울뿐더러 운전 패턴에 따른 시스템의 영향을 알기 어려웠다.Third, the development environment is divided and is not an integrated environment. Since it was based on a program source or script language and a simulation tool-based model of the power supply system and vehicle system to be verified, it was difficult to accurately simulate the railway load, which is the basic step, and it was also difficult to know the impact of the system according to the driving pattern.

이와 관련하여, 한국공개특허 제10-2022-0072397호는 시뮬레이션 대상이 되는 철도차량, 전기 시스템, 운행 시나리오를 입력받아 철도 운행 및 전기 시스템의 상태 정보에 대한 모니터링 결과를 출력할 수 있는 철도차량 및 전시 시스템 시뮬레이션 장치를 개시하고 있다. 상기 선행문헌은 이미 정해진 운행 시나리오에 따라 철도 전기 시스템의 상태 정보에 대한 모니터링 결과를 출력하므로 위에서 제시한 종래기술의 문제점을 여전히 해결하지 못하고 있다. In this regard, Korean Patent Publication No. 10-2022-0072397 provides a railroad vehicle and An exhibition system simulation device is being launched. The prior literature outputs monitoring results for status information of the railway electrical system according to an already determined operation scenario, so it still cannot solve the problems of the prior art presented above.

따라서, 본 발명자는 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치, 방법 및 시스템을 고안하였다. Accordingly, the present inventor has designed a train operation simulation device, method, and system capable of simultaneous calculation to solve the above problems of the prior art.

한국공개특허 제10-2022-0072397호Korean Patent Publication No. 10-2022-0072397

따라서 본 발명은 열차운행 매 수행 주기(시간 주기 및 거리 주기)에서 철도차량 시스템 모델 및 전철 급전계통 모델과 ‘동시에’ 시뮬레이션을 수행하여, 철도차량 및 철도전력 실시간 시뮬레이션(전력조류 시뮬레이션) 시 철도 부하가 하나의 입력 부하 조건이 아닌 부하 모델로써 동작하기 위한 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치, 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention performs simulation 'simultaneously' with the railway vehicle system model and the train power supply system model in each train operation cycle (time cycle and distance cycle), and railway load during real-time simulation of railway vehicles and railway power (power flow simulation). The purpose is to provide a train operation simulation device, method, and system capable of simultaneous calculation to operate as a load model rather than as a single input load condition.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제동력 곡선의 각 점을 호출하는 운행정보 호출부; 상기 운행정보 호출부가 호출한 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산하여 출력하는 운행 계산부; 상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정하는 타행지점 결정부; 상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정하는 제동지점 결정부; 및 운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 상기 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력하는 전력 시뮬레이션부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a driving information call unit that calls each point of a track, route, vehicle information, traction force, or braking force curve; a operation calculation unit that calculates and outputs the operation speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called by the operation information call unit; a coasting point determination unit that determines a coasting point using the travel speed and distance output by the travel calculation unit; a braking point determination unit that determines a braking point using the driving speed and distance output by the driving calculation unit; and a power simulation unit that outputs driving information including at least one of driving speed, distance, coasting point, and braking point, and simultaneously outputs changes in supplied power according to changes in the driving information. .

바람직하게는, 상기 운행 계산부는, 열차의 견인력 곡선으로부터 취득한 열차의 최대 토크와 구배저항, 곡선저항, 및 주행저항을 합산한 열차저항을 이용하여 계산한 열차의 추진력으로 현재 열차의 가속도를 계산하고, 상기 열차의 가속도를 이용하여 열차의 운행속도와 거리를 계산하는 선행계산 모듈을 포함할 수 있다. Preferably, the operation calculation unit calculates the current acceleration of the train with the driving force of the train calculated using the maximum torque of the train obtained from the traction curve of the train and the train resistance that is the sum of the gradient resistance, curve resistance, and running resistance, and , It may include a pre-calculation module that calculates the operating speed and distance of the train using the acceleration of the train.

바람직하게는, 상기 운행 계산부는, 제동력 곡선으로부터 취득한 최대 제동력에 상기 열차저항을 가산하여 현재 열차의 감속도를 계산하고, 상기 열차의 감속도를 이용하여 열차의 운행속도와 거리를 계산하는 후행계산 모듈을 포함할 수 있다. Preferably, the operation calculation unit calculates the current deceleration of the train by adding the train resistance to the maximum braking force obtained from the braking force curve, and uses the deceleration of the train to calculate the operating speed and distance of the train. Can contain modules.

바람직하게는, 상기 타행지점 결정부는, 운행속도의 차분값이 양수에서 음수로 변경되는 지점을 타행지점으로 결정할 수 있다.Preferably, the coasting point determination unit may determine a point at which the difference value of the driving speed changes from a positive number to a negative number as the coasting point.

바람직하게는, 상기 제동지점 결정부는, 선행 운행속도와 후행 운행속도의 미분값을 시계열 데이터로 도출하고, 상기 시계열 데이터의 교차점을 제동지점으로 결정할 수 있다.Preferably, the braking point determination unit may derive the differential value of the preceding traveling speed and the following traveling speed as time series data, and determine the intersection point of the time series data as the braking point.

바람직하게는, 기설정된 열차의 제한속도와 현재 운행속도를 감산한 값을 오차값으로 출력하는 오차누적부;를 더 포함할 수 있다. Preferably, it may further include an error accumulation unit that outputs a value obtained by subtracting the preset speed limit of the train from the current operating speed as an error value.

바람직하게는, 상기 오차값이 양수가 되지 않도록 상기 열차의 제한속도를 보정하는 오차보정부;를 더 포함할 수 있다.Preferably, it may further include an error correction unit that corrects the speed limit of the train so that the error value does not become positive.

본 발명은, 선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제동력 곡선의 각 점을 호출하는 운행정보 호출단계; 상기 운행정보 호출단계에서 호출된 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산하여 출력하는 운행 계산단계; 상기 운행 계산단계에서 출력된 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정하는 타행지점 결정단계; 상기 운행 계산단계에서 출력된 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정하는 제동지점 결정단계; 및 운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력하는 전력 시뮬레이션단계;를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.The present invention includes a driving information calling step of calling each point of a track, route, vehicle information, traction force, or braking force curve; A operation calculation step of calculating and outputting the operation speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called in the operation information call step; A coasting point determination step of determining a coasting point using the travel speed and distance output in the travel calculation step; A braking point determination step of determining a braking point using the driving speed and distance output in the driving calculation step; and a power simulation step of outputting driving information including at least one of driving speed, distance, coasting point, and braking point, and simultaneously outputting changes in supplied power according to changes in driving information. .

본 발명은, 선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제공력 곡선의 각 점에 관한 운행정보를 수신하는 운행정보 수신부; 상기 운행정보 수신부가 수신한 운행정보를 호출하는 운행정보 호출부, 상기 운행정보 호출부가 호출한 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산하여 출력하는 운행 계산부, 상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정하는 타행지점 결정부, 상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정하는 제동지점 결정부, 운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력하는 전력 시뮬레이션부를 구비한 열차운행 시뮬레이션부; 및 상기 열차운행 시뮬레이션부에서 출력한 정보를 실시간 컴퓨터 시뮬레이터에 연동시켜 가상 시운전을 제공하는 시운전부;를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.The present invention includes a driving information receiver that receives driving information regarding each point of a track, route, vehicle information, traction force, or providing force curve; A operation information call unit that calls the operation information received by the operation information receiver, a operation calculation unit that calculates and outputs the operation speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called by the operation information call unit, and the operation information call unit A coasting point determination unit that determines the coasting point using the travel speed and distance output by the calculation unit, a braking point determination unit that determines the braking point using the travel speed and distance output by the operation calculation unit, the travel speed, distance, and coasting. A train operation simulation unit including a power simulation unit that outputs operation information including at least one of a point and a braking point and simultaneously outputs a change in supplied power according to a change in the operation information; and a test operation unit that links the information output from the train operation simulation unit to a real-time computer simulator to provide a virtual test drive.

본 발명은 개발한 철도차량 및 급전계통에 동시에 적용하여 완전히 통합된 환경을 제공할 수 있다는 이점이 있다. The present invention has the advantage of being able to provide a completely integrated environment by simultaneously applying it to the developed railway vehicle and power supply system.

또한, 본 발명은 모델 기반으로 개발될 수 있어, 노선 변경과 적용에 용이하고, 이와 동시에 시스템 변화에도 쉽게 적응될 수 있다는 이점이 있다. In addition, the present invention can be developed based on a model, making it easy to change and apply routes, and at the same time has the advantage of being easily adaptable to system changes.

또한, 본 발명은 모델 기반으로 되어 있으므로 철도 관련 개발자가 상황에 맞게 수정/변경/응용이 가능하여, 보다 합리적인 결과가 도출될 수 있는 환경을 제공할 수 있다는 이점이 있다. In addition, since the present invention is model-based, it has the advantage of providing an environment in which railroad-related developers can modify/change/apply according to the situation, thereby producing more reasonable results.

또한, 본 발명은 실시간 시뮬레이터의 발달에 따라 장기간 결과 관찰을 요하는 열차운행 결과를 계통의 영향과 동시에 관찰할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the present invention has the advantage of being able to simultaneously observe the effects of the system and the train operation results that require long-term observation of results in accordance with the development of real-time simulators.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치의 구성도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치의 흐름도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 운행정보 호출부의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 운행 계산부의 구성도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선행계산 모듈의 흐름도를 나타낸다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 후행계산 모듈의 흐름도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 타행지점 결정부의 흐름도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제동지점 결정부의 흐름도를 나타낸다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 교차점 도출의 일 예를 나타낸다.
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 오차 발생의 일 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 오차보정부의 흐름도를 나타낸다.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 시스템의 구성도를 나타낸다.
Figure 1 shows the configuration of a train operation simulation device capable of simultaneous calculation according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a flow chart of a train operation simulation device capable of simultaneous calculation according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a flow chart of the driving information call unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a configuration diagram of a travel calculation unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a flow chart of the pre-calculation module according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows a flow chart of the post-calculation module according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows a flow chart of the coasting point determination unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows a flow chart of the braking point determination unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 shows an example of deriving an intersection point according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 shows an example of error occurrence according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 shows a flow chart of the error correction unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 shows the configuration of a train operation simulation system capable of simultaneous calculation according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals in each drawing indicate members that perform substantially the same function.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The purpose and effect of the present invention can be naturally understood or become clearer through the following description, and the purpose and effect of the present invention are not limited to the following description. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known techniques related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)의 구성도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 운행정보 호출부(100), 운행 계산부(200), 타행지점 결정부(300), 제동지점 결정부(400), 전력 시뮬레이션부(500), 오차누적부(600), 및 오차보정부(700)를 포함할 수 있다. Figure 1 shows a configuration diagram of a train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation includes a operation information call unit 100, an operation calculation unit 200, a coasting point determination unit 300, a braking point determination unit 400, and a power It may include a simulation unit 500, an error accumulation unit 600, and an error correction unit 700.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)의 흐름도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 통합 열차운행모델과 속도 프로파일 계산모델로 구분될 수 있다. 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 속도 프로파일 계산모델에서 먼저 노선 및 차량 정보를 입력받아 수행하여 선행/후행 속도를 취득할 수 있다. 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 취득한 선행/후행 속도를 제동지점 계산 및 오차보정을 통해 정확한 값을 얻어낸 후 통합 열차운행모델에서 응용할 수 있는 계통 또는 차량 모델과 같이 수행할 수 있다. 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 노선에 다수의 역이 있을 수 있으므로 전 노선에 대하여 수행할 수 있다. Figure 2 shows a flowchart of a train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation can be divided into an integrated train operation model and a speed profile calculation model. The train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation can acquire leading/lagging speeds by first receiving route and vehicle information from the speed profile calculation model. The train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation can obtain accurate values for the acquired leading and lagging speeds through braking point calculation and error correction, and then perform them as a system or vehicle model that can be applied in an integrated train operation model. The train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation can perform operations on the entire line since there may be multiple stations on the line.

동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 속도 프로파일 계산모델을 통해서 열차의 속도, 위치 및 운행시간 등을 도출할 수 있으며, 특히 타행지점과 제동지점을 바탕으로 통합 열차운행모델에 적용할 수 있다. 이를 통해, 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 열차가 정지 상태에서 출발하여 역행에서 타행 그리고 제동에 이르는 속도 프로파일을 취득할 수 있다. 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 취득한 속도 프로파일 정보를 별도로 저장/출력하면서 동시에 철도 급전계통을 구성하여 해당 급전계통 모델에 열차운행 정보를 동시에 보내면서 전력시뮬레이션을 수행할 수 있다. 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 철도 급전계통 부분이 열차가 이동함에 따라 전차선의 저항값이 바뀌어 각 변전소에서 공급되는 전력이 바뀌도록 모델링될 수 있다. The train operation simulation device (10) capable of simultaneous calculation can derive the speed, location, and operation time of the train through a speed profile calculation model, and can especially be applied to an integrated train operation model based on coasting points and braking points. there is. Through this, the train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation can acquire the speed profile of the train starting from a stop state, from backing to coasting and braking. The train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation can perform power simulation by separately storing/outputting the acquired speed profile information and simultaneously configuring a railway power supply system and simultaneously sending train operation information to the corresponding power supply system model. The train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation can be modeled so that the power supplied from each substation changes as the resistance value of the tram line changes as the train moves in the railway power supply system.

동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)의 동시성은 통합 열차운행모델과 급전계통(차량계통) 모델의 연산주기(연산 시간 간격)이 다르더라도 보장된다. 동시 연산이 가능하기 위해서는 열차운행 요소에서 출력되는 값과 급전계통(혹은 차량계통) 모델에서 입력받는 부분이 맞물려 있어야 한다. 즉, 통합 열차운행모델이 전부 수행한 뒤에 철도 시스템의 연산이 시작되는 것이 아니라, 통합 열차운행 모델의 연산이 진행하면서 동시에 시스템의 연산도 같이 수행되는 것을 의미한다. The concurrency of the train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation is guaranteed even if the calculation cycle (computation time interval) of the integrated train operation model and the power supply system (vehicle system) model is different. In order for simultaneous calculation to be possible, the values output from train operation elements and the input from the power supply system (or vehicle system) model must be aligned. In other words, this means that the calculation of the railway system does not begin after the integrated train operation model has been fully performed, but that the calculation of the system is performed at the same time as the calculation of the integrated train operation model progresses.

동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 실시간 시뮬레이터에 적용될 수 있다. 열차운행에 따른 차량 부하 모델은 전체 노선 운행시간이 1,000초 이상으로 장주기의 결과가 도출된다. 따라서 기존 오프라인 시뮬레이션의 경우 연산량이 많아지므로 수 초의 과도 결과에 대한 철도차량 전장품 및 전철 전력설비 관련 시뮬레이션에 있어 결과 관찰에 제한적인 경우가 많다. 실시간 시뮬레이터는 보통 현실의 1초와 시뮬레이션 상의 1초가 동일한 특성을 지니고 있다. 따라서 모델기반설계 기법을 적용한 열차운행 시뮬레이션이 대상 시스템과 같이 모델링된 경우 장주기의 시뮬레이션을 수행하여 최소 단일 노선에서 수천 km의 긴 거리에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있게 되므로 현실과 유사한 설비 사전 검증에 유용할 수 있다. 특히나 최근 가상 시운전 기술의 발달로 실제 철도차량에 활용되는 실물 제어기를 실시간 컴퓨터 시뮬레이터와 연동하여 하나의 실제와 흡사한 철도차량 모델 환경을 구축할 수 있는데 본 발명인 동시 연산이 가능한 열차운행 모델과 연동하여 다양한 조건에서 가상 시운전을 수행할 수 있다.The train operation simulation device 10 capable of simultaneous calculation can be applied to a real-time simulator. The vehicle load model according to train operation produces long-cycle results with the entire route operating time being more than 1,000 seconds. Therefore, in the case of existing offline simulations, the amount of calculation increases, so observation of results is often limited in simulations related to railroad car electrical components and subway power facilities for transient results of several seconds. Real-time simulators usually have the same characteristics as 1 second in reality and 1 second in simulation. Therefore, if the train operation simulation using model-based design techniques is modeled like the target system, it is possible to perform long-period simulations and simulate long distances of thousands of km on at least a single line, which is useful for pre-verification of facilities similar to reality. can do. In particular, with the recent development of virtual test driving technology, it is possible to build a railway vehicle model environment similar to the real one by linking the actual controller used in the actual railway vehicle with a real-time computer simulator. Virtual test drives can be performed under a variety of conditions.

동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치(10)는 임베디드 컴퓨터 이식이 가능하다. 최근 단일보드 컴퓨터의 고도화에 따라서 단일보드 컴퓨터는 다양한 시뮬레이션 기반과 통신으로 접속하여 하나의 시뮬레이터처럼 작용할 수 있다. 여기에 동시 연산이 가능한 모델 기반 열차운행 모델을 코드 형태로 자동 배포할 수 있다. 그렇게 되면, 실시간 시뮬레이터 등에서는 철도 급전계통, 혹은 철도차량 모델을 집중적으로 구현/실현시키고, 동시 연산이 가능한 열차운행 모델은 단일보드 컴퓨터에 배포되어 보다 정확하고, 현실과 유사한 환경으로 접목이 가능하다. 특히 차량 전장품의 가상화 시운전으로는 실제 검증 시 기관사의 섭외, 시험 시 위험도 및 시험에 따른 철도 운행 중단과 같은 어려움을 극복하고, 실험실 환경에서 다양한 노선을 입력하여 테스트가 가능하다.The train operation simulation device (10) capable of simultaneous calculation can be implanted into an embedded computer. Recently, with the advancement of single-board computers, single-board computers can act as a simulator by connecting to various simulation bases and communications. Here, a model-based train operation model capable of simultaneous calculation can be automatically distributed in code form. In that case, the railway power supply system or railway vehicle model can be intensively implemented/realized in real-time simulators, etc., and the train operation model capable of simultaneous calculation is distributed to a single-board computer, making it possible to integrate it into a more accurate and realistic environment. . In particular, the virtual test run of vehicle electrical components overcomes difficulties such as recruiting a driver during actual verification, risk during testing, and rail operation interruption due to testing, and allows testing by entering various routes in a laboratory environment.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 운행정보 호출부(100)의 흐름도를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 운행정보 호출부(100)는 선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제동력 곡선의 각 점을 호출할 수 있다. 운행정보 호출부(100)는 선로 및 노선정보, 차량정보를 호출할 수 있다. 운행정보 호출부(100)는 견인력 및 제동력 곡선의 각 점(차량이 정토크에서 정출력 모드로 변경되는 지점, 정출력에서 특성영역으로 진입하는 지점)을 호출할 수 있다. 운행정보 호출부(100)는 호출한 견인력 및 제동력 곡선의 각 점을 이용하여 견인력 및 제동력 곡선을 도식화할 수 있다. Figure 3 shows a flowchart of the driving information call unit 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the driving information call unit 100 can call each point of the track, route, vehicle information, traction force, or braking force curve. The operation information call unit 100 can call track and route information and vehicle information. The driving information call unit 100 can call each point of the traction and braking force curves (the point where the vehicle changes from constant torque to constant power mode, and the point where it enters the characteristic area from constant power). The driving information call unit 100 can diagram the traction and braking force curves using each point of the called traction and braking force curves.

운행 계산부(200)는 운행정보 호출부(100)가 호출한 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행 시 운행속도와 거리를 계산하여 출력할 수 있다. The operation calculation unit 200 can calculate and output the operation speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called by the operation information call unit 100.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 운행 계산부(200)의 구성도를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 운행 계산부(200)는 선행계산 모듈(210) 및 후행계산 모듈(230)을 포함할 수 있다. Figure 4 shows a configuration diagram of the travel calculation unit 200 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , the travel calculation unit 200 may include a forward calculation module 210 and a backward calculation module 230.

선행계산 모듈(210)은 열차의 견인력 곡선으로부터 취득한 열차의 최대 토크와 구배저항, 곡선저항, 및 주행저항을 합산한 열차저항을 이용하여 계산한 열차의 추진력으로 현재 열차의 가속도를 계산하고, 열차의 가속도를 이용하여 열차의 운행속도와 거리를 계산할 수 있다. The advance calculation module 210 calculates the current acceleration of the train with the driving force of the train calculated using the train's maximum torque obtained from the train's traction curve and the train resistance that is the sum of the gradient resistance, curve resistance, and running resistance, and You can use the acceleration to calculate the train's operating speed and distance.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선행계산 모듈(210)의 흐름도를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 선행계산 모듈(210)은 열차의 운행속도를 0으로 하여 입력 데이터를 기반으로 운행정보 호출부(100)에서 호출한 견인력 곡선으로부터 열차의 최대 토크를 취득할 수 있다. 이때, 선행계산 모듈(210)은 열차가 타행모드에 진입하지 않았기 때문에 역행모드에서 각 구배저항, 곡선저항, 주행저항을 합산하여 총 열차의 추진력을 계산할 수 있다. 선행계산 모듈(210)은 열차의 추진력을 적절하게 단위를 보정하여 열차의 중량으로 계산해 현재 열차의 가속도를 계산할 수 있다. 선행계산 모듈(210)은 계산된 현재 열차의 가속도를 활용하여 열차의 현재 속도와 이동한 거리를 계산할 수 있다. Figure 5 shows a flow chart of the advance calculation module 210 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the advance calculation module 210 can acquire the maximum torque of the train from the traction curve called by the operation information call unit 100 based on input data by setting the train's operating speed to 0. At this time, the advance calculation module 210 can calculate the total driving force of the train by adding up each gradient resistance, curve resistance, and running resistance in the reverse mode because the train has not entered the coasting mode. The advance calculation module 210 can calculate the current acceleration of the train by appropriately correcting the unit of the train's propulsion and calculating it by the weight of the train. The advance calculation module 210 can calculate the current speed and distance traveled of the train using the calculated acceleration of the current train.

선행계산 모듈(210)은 타행지점 결정부(300)가 결정한 타행지점과 만나기 전까지 계속하여 속도와 거리를 계산할 수 있다. 선행계산 모듈(210)은 열차가 타행지점에 도달하게 되면, 먼저 제동 모드로 동작하여 열차의 속도가 속도제한 이하가 되도록 할 수 있다. 선행계산 모듈(210)은 상구배일 경우 열차를 타행으로 동작시키고, 하구배일 경우 제동을 잡으면서 일정 속도 구간 안에서 열차의 속도를 유지시킬 수 있다. The advance calculation module 210 can continue to calculate the speed and distance until it meets the coasting point determined by the coasting point determination unit 300. When the train reaches the coasting point, the advance calculation module 210 can first operate in braking mode to ensure that the train's speed is below the speed limit. The advance calculation module 210 can operate the train in a coasting direction in case of an upward gradient, and can maintain the speed of the train within a certain speed section while applying braking in the case of a downward gradient.

선행계산 모듈(210)은 목표지점(다음 역)까지 계산을 수행하여 선행 시 운행속도, 운행 거리를 저장할 수 있다. The advance calculation module 210 can perform calculations to the target point (next station) and store the driving speed and driving distance when advancing.

후행계산 모듈(230)은 선행계산 모듈(210)의 동작이 완료되어 선행계산이 종료되면, 후행계산을 시작할 수 있다. The post-calculation module 230 may start post-calculation when the operation of the pre-calculation module 210 is completed and the pre-calculation is terminated.

후행계산 모듈(230)은 제동력 곡선으로부터 취득한 최대 제동력에 상기 열차저항을 가산하여 현재 열차의 감속도를 계산하고, 상기 열차의 감속도를 이용하여 열차의 운행속도와 거리를 계산할 수 있다. The posterior calculation module 230 can calculate the current deceleration of the train by adding the train resistance to the maximum braking force obtained from the braking force curve, and calculate the operating speed and distance of the train using the deceleration of the train.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 후행계산 모듈(230)의 흐름도를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 후행계산 모듈(230)은 목표지점(다음 역)을 시작 지점으로 하여 속도 0을 초기값으로 하고, 운행정보 호출부(100)에서 호출한 제동력 곡선으로부터 최대 제동력을 견인력과 동일한 작용을 하게끔 하여 열차가 마치 후행하는 것과 같이 동작하게 할 수 있다. 이때, 후행계산 모듈(230)은 열차저항(구배저항, 곡성저항 및 주행저항)을 제동력에 가산할 수 있다. 후행계산 모듈(230)은 계산된 제동력에 의한 감속도를 다시 반영하여 다음 속도 및 거리를 갱신할 수 있다. Figure 6 shows a flow chart of the post-calculation module 230 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the backward calculation module 230 uses the target point (next station) as the starting point, sets speed 0 as the initial value, and calculates the maximum braking force from the braking force curve called by the driving information call unit 100 as the traction force. By performing the same action, it is possible to make the train behave as if it is running backwards. At this time, the post-calculation module 230 can add train resistance (gradient resistance, curvature resistance, and running resistance) to the braking force. The post-calculation module 230 can update the next speed and distance by reflecting the deceleration due to the calculated braking force again.

후행계산 모듈(230)는 선행계산 모듈(210)과 마찬가지로 목표지점(이전 역)까지 지속되도록 할 수 있다. 후행계산 모듈(230)는 후행 시 운행 속도와 거리를 출력되게 할 수 있다. Like the preceding calculation module 210, the posterior calculation module 230 can continue until the target point (previous station). The lagging calculation module 230 can output the driving speed and distance when lagging.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 타행지점 결정부(300)의 흐름도를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 타행지점 결정부(300)는 운행 계산부(200)가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정할 수 있다. 타행지점 결정부(300)는 운행속도가 제한속도가 되면 열차에 타행모드로 진입하라는 명령을 내릴 수 있다. 즉, 타행지점 결정부(300)는 운행속도가 제한속도가 되는 지점을 타행지점으로 결정할 수 있다. Figure 7 shows a flowchart of the coasting point determination unit 300 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the coasting point determination unit 300 may determine the coasting point using the travel speed and distance output by the travel calculation unit 200. The coasting point determination unit 300 may command the train to enter coasting mode when the operating speed reaches the speed limit. In other words, the coasting point determination unit 300 may determine the point where the driving speed becomes the speed limit as the coasting point.

타행지점 결정부(300)는 운행속도의 차분값이 양수에서 음수로 변경되는 지점을 타행지점으로 결정할 수 있다. 여기에서, 타행지점은 역행에서 타행으로 변경되는 지점을 의미한다. 타행지점 결정부(300)는 오차보정부(700)에서 활용하기 위해 오차를 계산할 수 있다. 타행지점 결정부(300)는 속도제한이 입력되어 현재 속도와 감산된 값이 오차누적부(600)에 입력되어 오차값이 출력되게 할 수 있다. The coasting point determination unit 300 may determine the point at which the difference value of the driving speed changes from a positive number to a negative number as the coasting point. Here, the coasting point refers to the point where the change from retrograde to coasting occurs. The coasting point determination unit 300 may calculate an error for use in the error correction unit 700. The coasting point determination unit 300 may input a speed limit and input the current speed and the subtracted value to the error accumulation unit 600 to output an error value.

제동지점 결정부(400)는 운행 계산부(200)가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정할 수 있다. 제동지점 결정부(400)는 선행속도와 후행속도가 교차하는 지점을 제동지점으로 결정할 수 있다. The braking point determination unit 400 may determine the braking point using the travel speed and distance output by the travel calculation unit 200. The braking point determination unit 400 may determine the point where the leading speed and the trailing speed intersect as the braking point.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제동지점 결정부(400)의 흐름도를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 제동지점 결정부(400)는 선행 운행속도와 후행 운행속도의 미분값을 시계열 데이터로 도출하고, 시계열 데이터의 교차점을 제동지점으로 결정할 수 있다. Figure 8 shows a flowchart of the braking point determination unit 400 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the braking point determination unit 400 may derive the differential value of the preceding and following traveling speeds as time series data, and determine the intersection of the time series data as the braking point.

시계열 데이터의 교차점을 구하는 방법을 수학식으로 설명하면 아래와 같다. The method for calculating the intersection of time series data is explained mathematically as follows.

선행 거리와 속도를 , 이라 하고, 후행 거리와 속도를 , 라 하고, 이들의 차분값을 각각 , , , 라 한다. 이때 부호화된 거리함수를 , 이라 하고, 이를 통해서 구성한 행렬은 아래 [수학식 1], [수학식 2]와 같다. Leading distance and speed , , and the trailing distance and speed are , , and their difference values are respectively , , , It is said that At this time, the encoded distance function is , The matrix constructed through this is as shown in [Equation 1] and [Equation 2] below.

[수학식 1][Equation 1]

[수학식 2][Equation 2]

, 행렬에서 0보다 크면 1, 작으면 0으로 하는 행렬을 구성한 후 동시에 1값을 갖는 지점이 교차점 추정점이다. 그리고 이 교차점 추정점 인근의 4점에 대해서 관계식에 의해 교차점을 구할 수 있다. 교차점을 구하는 실시 사례는 도 9와 같다. , After constructing a matrix where the value is 1 if it is greater than 0 and 0 if it is less than 0, the point that has the value of 1 at the same time is the estimated intersection point. And the intersection point can be obtained using the relational formula for the 4 points near this estimated intersection point. An example of calculating the intersection point is shown in Figure 9.

전력 시뮬레이션부(500)는 운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 상기 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력할 수 있다. The power simulation unit 500 may output driving information including at least one of driving speed, distance, coasting point, and braking point, and simultaneously output changes in supplied power according to changes in the driving information.

오차누적부(600)는 기설정된 열차의 제한속도와 현재 운행속도를 감산한 값을 오차값으로 출력할 수 있다.The error accumulator 600 may output a value obtained by subtracting the preset train speed limit and the current operating speed as an error value.

도 10는 본 발명의 실시예에 따른 오차 발생의 일 예를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 선로의 조건(구배 및 곡선 형태)에 따라서 열차의 속도제한이 바뀔 수 있는데, 선행 운전 계산 중에 속도제한 곡선이 갑자기 줄어드는 경우, 오차값이 양수로 나타날 수 있다. Figure 10 shows an example of error occurrence according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the speed limit of the train may change depending on the track conditions (slope and curve shape). If the speed limit curve suddenly decreases during the preceding operation calculation, the error value may appear as a positive number.

오차 보정부(700)는 오차값이 양수가 되지 않도록 열차의 제한속도를 보정할 수 있다. The error correction unit 700 can correct the speed limit of the train so that the error value does not become positive.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 오차 보정부(700)의 흐름도를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 오차 보정부(700)는 운행정보 호출부(100)와 운행 계산부(200)의 동작이 수행된 뒤, 선행 운전 계산 시 속도제한을 불가피하게 넘는 경우, 선로 구배 및 선로 곡선 정보를 살펴 해당 프로파일을 뒤로 앞당겨 다시 수행하여 속도가 속도제한보다 크지 않게 할 수 있다. 즉, 오차 보정부(700)는 속도 오차값이 특정 기준보다 크지 않도록 할 수 있다. Figure 11 shows a flowchart of the error correction unit 700 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, after the operation of the operation information call unit 100 and the operation calculation unit 200 are performed, when the speed limit is inevitably exceeded when calculating the preceding operation, the error correction unit 700 determines the track slope and track By looking at the curve information, you can advance the profile and run it again to ensure that the speed is not greater than the speed limit. That is, the error correction unit 700 can ensure that the speed error value is not greater than a certain standard.

본 발명의 다른 실시예은 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 방법은 운행정보 호출단계, 운행 계산단계, 타행지점 결정단계, 제동지점 결정단계, 전력 시뮬레이션단계, 오차누적단계, 및 오차보정단계를 포함할 수 있다. In another embodiment of the present invention, a train operation simulation method capable of simultaneous calculation may include a operation information call step, an operation calculation step, a coasting point determination step, a braking point determination step, a power simulation step, an error accumulation step, and an error correction step. there is.

운행정보 호출단계는 선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제동력 곡선의 각 점을 호출할 수 있다. 운행정보 호출단계는 전술한 운행정보 호출부(100)에서 수행되는 동작을 의미한다. The operation information call step can call each point of the track, route, vehicle information, traction force, or braking force curve. The driving information call step refers to the operation performed by the driving information call unit 100 described above.

운행 계산단계는 운행정보 호출단계에서 호출된 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산할 수 있다. 운행 계산단계는 전술한 운행 계산부(200)에서 수행되는 동작을 의미한다. The operation calculation step can calculate the operating speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called in the operation information call phase. The operation calculation step refers to the operation performed by the operation calculation unit 200 described above.

타행지점 결정단계는 운행 계산단계에서 출력된 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정할 수 있다. 타행지점 결정단계는 전술한 타행지점 결정부(300)에서 수행되는 동작을 의미한다. In the determining step of the coasting point, the coasting point can be determined using the travel speed and distance output in the operation calculation step. The coasting point determination step refers to the operation performed by the coasting point determination unit 300 described above.

제동지점 결정단계는 운행 계산단계에서 출력된 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정할 수 있다. 제동지점 결정단계는 전술한 제정지점 결정부(400)에서 수행되는 동작을 의미한다. In the braking point determination step, the braking point can be determined using the driving speed and distance output in the driving calculation stage. The braking point determination step refers to the operation performed by the above-described braking point determination unit 400.

전력 시뮬레이션단계는 운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 열차 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력할 수 있다. 전력 시뮬레이션단계는 전술한 전력 시뮬레이션부(500)에서 수행되는 동작을 의미한다. The power simulation step can output operation information including at least one of operation speed, distance, coasting point, and braking point, and simultaneously output changes in supplied power according to changes in train operation information. The power simulation step refers to operations performed by the power simulation unit 500 described above.

오차누적단계는 기설정된 열차의 제한속도와 현재 운행속도를 감산한 값을 오차값으로 출력할 수 있다. 오차누적단계는 전술한 오차누적부(600)에서 수행되는 동작을 의미한다. The error accumulation stage can output the value obtained by subtracting the preset speed limit of the train and the current operating speed as an error value. The error accumulation step refers to the operation performed by the error accumulation unit 600 described above.

오차보정단계는 오차값이 양수가 되지 않도록 상기 열차의 제한속도를 보정할 수 있다. 오차보정단계는 전술한 오차보정부(700)에서 수행되는 동작을 의미한다. In the error correction step, the speed limit of the train can be corrected so that the error value does not become positive. The error correction step refers to the operation performed by the error correction unit 700 described above.

도 12은 본 발명의 실시예에 따른 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 시스템(1)의 구성도를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 시스템(1)은 운행정보 수신부(30), 열차운행 시뮬레이션부(10), 및 시운전부(50)를 포함할 수 있다. Figure 12 shows the configuration of a train operation simulation system 1 capable of simultaneous calculation according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, the train operation simulation system 1 capable of simultaneous calculation may include an operation information receiving unit 30, a train operation simulation unit 10, and a test operation unit 50.

운행정보 수신부(30)는 선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제공력 곡선의 각 점에 관한 운행정보를 수신할 수 있다. The operation information receiver 30 can receive operation information about each point of the track, route, vehicle information, traction force, or service force curve.

열차운행 시뮬레이션부(10)는 운행정보 수신부(30)가 수신한 운행정보를 호출하는 열차 운행정보 호출부(100), 운행정보 호출부(100)가 호출한 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산하여 출력하는 운행 계산부(200), 운행 계산부(200)가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정하는 타행지점 결정부(300), 운행 계산부(200)가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정하는 제동지점 결정부(400), 운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 열차 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력하는 전력 시뮬레이션부(500)를 구비할 수 있다. The train operation simulation unit 10 is a train operation information call unit 100 that calls the operation information received by the operation information receiver 30, and the train operation information call unit 100 calls the train operation information call unit 100. A travel calculation unit 200 that calculates and outputs the travel speed and distance when lagging, a coasting point determination unit 300 that determines a coasting point using the travel speed and distance output by the travel calculation unit 200, and a travel calculation unit. The braking point determination unit 400 determines the braking point using the operating speed and distance output by the train 200, and simultaneously outputs operating information including at least one of operating speed, distance, coasting point, and braking point. A power simulation unit 500 that outputs changes in supplied power according to changes in driving information may be provided.

열차운행 시뮬레이션부(10)는 기설정된 열차의 제한속도와 현재 운행속도를 감산한 값을 오차값으로 출력하는 오차누적부(600) 및 오차값이 양수가 되지 않도록 상기 열차의 제한속도를 보정하는 오차보정부(700)를 더 포함할 수 있다. The train operation simulation unit 10 includes an error accumulation unit 600 that outputs the value obtained by subtracting the preset speed limit of the train and the current operating speed as an error value, and corrects the speed limit of the train so that the error value does not become positive. An error correction unit 700 may be further included.

시운전부(50)는 열차운행 시뮬레이션부에서 출력한 정보를 실시간 컴퓨터 시뮬레이터에 연동시켜 가상 시운전을 제공할 수 있다. The test operation unit 50 can provide a virtual test drive by linking the information output from the train operation simulation unit to a real-time computer simulator.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those skilled in the art will understand that various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. will be. Therefore, the scope of rights of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims described later, but also by all changes or modified forms derived from the claims and the concept of equivalents.

1 : 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 시스템
10 : 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치
30 : 운행정보 수신부
50 : 시운전부
100 : 운행정보 호출부
200 : 운행 계산부
300 : 타행지점 결정부
400 : 제동지점 결정부
500 : 전력 시뮬레이션부
600 : 오차누적부
700 : 오차보정부
1: Train operation simulation system capable of simultaneous calculation
10: Train operation simulation device capable of simultaneous calculation
30: Operation information receiver
50: Commissioning department
100: Operation information call unit
200: Operation calculation unit
300: Other branch decision unit
400: Braking point determination unit
500: Power simulation unit
600: Error accumulation unit
700: Error correction unit

Claims (9)

선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제동력 곡선의 각 점을 호출하는 운행정보 호출부;
상기 운행정보 호출부가 호출한 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산하여 출력하는 운행 계산부;
상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정하는 타행지점 결정부;
상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정하는 제동지점 결정부; 및
운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 상기 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력하는 전력 시뮬레이션부;
를 포함하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치.
A driving information call unit that calls each point of the track, route, vehicle information, traction force, or braking force curve;
a operation calculation unit that calculates and outputs the operation speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called by the operation information call unit;
a coasting point determination unit that determines a coasting point using the travel speed and distance output by the travel calculation unit;
a braking point determination unit that determines a braking point using the driving speed and distance output by the driving calculation unit; and
A power simulation unit that outputs driving information including at least one of driving speed, distance, coasting point, and braking point and simultaneously outputs changes in supplied power according to changes in the driving information;
A train operation simulation device capable of simultaneous calculation including.
제 1 항에 있어서,
상기 운행 계산부는,
열차의 견인력 곡선으로부터 취득한 열차의 최대 토크와 구배저항, 곡선저항, 및 주행저항을 합산한 열차저항을 이용하여 계산한 열차의 추진력으로 현재 열차의 가속도를 계산하고, 상기 열차의 가속도를 이용하여 열차의 운행속도와 거리를 계산하는 선행계산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치.
According to claim 1,
The operation calculation unit,
Calculate the current acceleration of the train with the driving force of the train calculated using the train's maximum torque obtained from the train's traction curve and the train resistance that is the sum of grade resistance, curve resistance, and running resistance, and use the train's acceleration to calculate the train's acceleration. A train operation simulation device capable of simultaneous calculation, characterized in that it includes a pre-calculation module that calculates the operating speed and distance of.
제 2 항에 있어서,
상기 운행 계산부는,
제동력 곡선으로부터 취득한 최대 제동력에 상기 열차저항을 가산하여 현재 열차의 감속도를 계산하고, 상기 열차의 감속도를 이용하여 열차의 운행속도와 거리를 계산하는 후행계산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치.
According to claim 2,
The operation calculation unit,
It is characterized by including a post-calculation module that calculates the current deceleration of the train by adding the train resistance to the maximum braking force obtained from the braking force curve and calculates the operating speed and distance of the train using the deceleration of the train. A train operation simulation device capable of calculation.
제 1 항에 있어서,
상기 타행지점 결정부는,
운행속도의 차분값이 양수에서 음수로 변경되는 지점을 타행지점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치.
According to claim 1,
The out-of-bounds branch decision unit,
A train operation simulation device capable of simultaneous calculation, characterized in that the point where the difference value of the operating speed changes from positive to negative is determined as the coasting point.
제 1 항에 있어서,
상기 제동지점 결정부는,
선행 운행속도와 후행 운행속도의 미분값을 시계열 데이터로 도출하고, 상기 시계열 데이터의 교차점을 제동지점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치.
According to claim 1,
The braking point determination unit,
A train operation simulation device capable of simultaneous calculation, characterized in that the differential values of the preceding and following running speeds are derived from time series data, and the intersection of the time series data is determined as a braking point.
제 1 항에 있어서,
기설정된 열차의 제한속도와 현재 운행속도를 감산한 값을 오차값으로 출력하는 오차누적부;를 더 포함하는 동시 연산이 가능한 연차운행 시뮬레이션 장치.
According to claim 1,
An annual operation simulation device capable of simultaneous calculation, further comprising an error accumulator that outputs the value obtained by subtracting the preset speed limit of the train and the current operating speed as an error value.
제 6 항에 있어서,
상기 오차값이 양수가 되지 않도록 상기 열차의 제한속도를 보정하는 오차보정부;를 더 포함하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 장치.
According to claim 6,
A train operation simulation device capable of simultaneous calculation, further comprising an error correction unit that corrects the speed limit of the train so that the error value does not become a positive number.
선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제동력 곡선의 각 점을 호출하는 운행정보 호출단계;
상기 운행정보 호출단계에서 호출된 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산하여 출력하는 운행 계산단계;
상기 운행 계산단계에서 출력된 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정하는 타행지점 결정단계;
상기 운행 계산단계에서 출력된 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정하는 제동지점 결정단계; 및
운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력하는 전력 시뮬레이션단계;
를 포함하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 방법.
A driving information call step of calling each point of the track, route, vehicle information, traction force, or braking force curve;
A operation calculation step of calculating and outputting the operation speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called in the operation information call step;
A coasting point determination step of determining a coasting point using the travel speed and distance output in the travel calculation step;
A braking point determination step of determining a braking point using the driving speed and distance output in the driving calculation step; and
A power simulation step of outputting driving information including at least one of driving speed, distance, coasting point, and braking point and simultaneously outputting changes in supplied power according to changes in driving information;
A train operation simulation method capable of simultaneous calculation including.
선로, 노선, 차량 정보, 견인력 또는 제공력 곡선의 각 점에 관한 운행정보를 수신하는 운행정보 수신부;
상기 운행정보 수신부가 수신한 운행정보를 호출하는 운행정보 호출부, 상기 운행정보 호출부가 호출한 운행정보를 기반으로 열차의 선행 또는 후행시 운행속도와 거리를 계산하여 출력하는 운행 계산부, 상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 타행지점을 결정하는 타행지점 결정부, 상기 운행 계산부가 출력한 운행속도와 거리를 이용하여 제동지점을 결정하는 제동지점 결정부, 운행속도, 거리, 타행지점, 제동지점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운행정보의 출력과 동시에 운행정보의 변화에 따른 공급되는 전력의 변화를 출력하는 전력 시뮬레이션부를 구비한 열차운행 시뮬레이션부; 및
상기 열차운행 시뮬레이션부에서 출력한 정보를 실시간 컴퓨터 시뮬레이터에 연동시켜 가상 시운전을 제공하는 시운전부;
를 포함하는 동시 연산이 가능한 열차운행 시뮬레이션 시스템.
A driving information receiver that receives driving information regarding each point of the track, route, vehicle information, traction force, or providing power curve;
A operation information call unit that calls the operation information received by the operation information receiver, a operation calculation unit that calculates and outputs the operation speed and distance when the train is ahead or behind based on the operation information called by the operation information call unit, and the operation information call unit A coasting point determination unit that determines the coasting point using the travel speed and distance output by the calculation unit, a braking point determination unit that determines the braking point using the travel speed and distance output by the operation calculation unit, the travel speed, distance, and coasting. A train operation simulation unit including a power simulation unit that outputs operation information including at least one of a point and a braking point and simultaneously outputs a change in supplied power according to a change in the operation information; and
a test operation unit that provides a virtual test drive by linking the information output from the train operation simulation unit to a real-time computer simulator;
A train operation simulation system capable of simultaneous calculation including.
KR1020220136106A 2022-10-21 2022-10-21 Train operation simulation device, method and system capable of simultaneous calculation KR20240056005A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220136106A KR20240056005A (en) 2022-10-21 2022-10-21 Train operation simulation device, method and system capable of simultaneous calculation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220136106A KR20240056005A (en) 2022-10-21 2022-10-21 Train operation simulation device, method and system capable of simultaneous calculation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240056005A true KR20240056005A (en) 2024-04-30

Family

ID=90884789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220136106A KR20240056005A (en) 2022-10-21 2022-10-21 Train operation simulation device, method and system capable of simultaneous calculation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240056005A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110197027B (en) Automatic driving test method and device, intelligent equipment and server
CN104765681B (en) Train is driven control software automatization test system and method
Chasse et al. Supervisory control of hybrid powertrains: An experimental benchmark of offline optimization and online energy management
Sicre et al. Modeling and optimizing energy‐efficient manual driving on high‐speed lines
EP3802252A1 (en) Self learning vehicle control system
KR101260152B1 (en) Apparatus for Simulating Train Operation and System for Simulating Train Operation Comprising That Apparatus
CN103092755A (en) Automatic generation method of train control system test sequence
CN105912815A (en) Model driving based city track traffic running simulation method and system
CN103879414B (en) A kind of railway locomotive optimized handling method based on self adaptation A-Star algorithm
CN109446662A (en) Generation method and device, the computer equipment and storage medium of vehicle simulation track
CN109895794A (en) The accurate parking method of train automated driving system and device based on machine learning
CN110764494A (en) Human-computer hybrid driving automatic driving virtual test platform based on SCANeR
Valera et al. Driving cycle and road grade on-board predictions for the optimal energy management in EV-PHEVs
CN104866925A (en) Train timetable optimization method based on ATS adjusting function
CN115496201A (en) Train accurate parking control method based on deep reinforcement learning
Li et al. HAZOP study on the CTCS-3 onboard system
Qian et al. Modeling and verification of zone controller: The SCADE experience in china's railway systems
CN113997990B (en) Traction and motion simulation system and method for high-speed maglev train
CN110239590B (en) Block partition length conformance detection method and platform
Malvezzi et al. Feasibility of degraded adhesion tests in a locomotive roller rig
Capasso et al. Modelling and simulation of tramway transportation systems
KR20240056005A (en) Train operation simulation device, method and system capable of simultaneous calculation
CN115221799A (en) Multi-branch-based unmanned cluster super-real-time deduction system and method
CN115615657A (en) Train vibration simulation method and device, vibration test stand and readable storage medium
CN115309074A (en) Automatic driving simulation test method and device, simulation equipment and storage medium