KR950005875B1

KR950005875B1 - 기차자동 운전장치 및 방법

Info

Publication number: KR950005875B1
Application number: KR1019910016499A
Authority: KR
Inventors: 히로오 사이또오
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 아오이 죠이찌
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1995-06-02
Also published as: US5583769A; JPH04133601A; KR920006184A

Abstract

내용 없음.

Description

기차자동 운전장치 및 방법

제1도는 종래의 기차자동 운전(ATO)장치의 개통도.

제2도는 제1도의 종래의 기차자동 운전장치에 사용되는 종래의 기차자동 운전장치의 개략도.

제3도는 제2도의 종래의 기차자동 운전장치에 대한 총신뢰도 산출도.

제4도는 본 발명에 의한 기차자동 운전장치의 일실시예의 개통도.

제5도는 제4도의 기차자동 운전장치내의 기차자동 운전장치의 개략도.

제6도는 제5도의 기차자동 운전장치의 총신뢰도 산출도.

제7도는 제5도의 기차가동 운전장치의 상세개통도.

제8도는 제5도의 기차자동 운전장치내의 ATC/C유니트의 상세 개통도.

제9도는 신호흐름 표시를 갖는 제8도의 ATO/C유니트의 개통도.

제10도는 제5도의 ATO장치내의 주논리 회로의 변형된 구성도.

제11도는 제8도의 ATO/C유니트내의 마이크로 프로세서의 소프트웨어 구성도

제12도는 제1l도의 소프트웨어 구성에 사용된 신경회로망용 신경모델의 개략도.

제13도는 제11도의 소프트웨어 구성에 사용된 신경회로망의 개략도.

제14도는 제11도의 소프트웨어 구성에 의해 실현될 파워운전 제어의 기차속도 다이아그램.

제15도는 제11도의 소프트웨어 구성에 의해 실현될 정지 타이밍제어의 기차속도 다이아그램.

제16도는 제11도의 소프트웨어 구성에 의해 실현될 전체 기차속도 제어패턴의 기차속도 다이아그램.

제17도는 제11도의 소프트웨어 구성에 의해 실현될 기차자동 정지제어(TASC)의 기차속도 다이아그램.

제18도는 제5도의 기차자동 운전장치에 의해 수행될 기차자동 제어(ATC)절차 후로우챠트.

제19도는 제18도의 절차에서 기차제어운전의 상세 후로우챠트.

제20(a)도는 제18도의 절차에서 제5도의 기차자동 제어장치의 마이크로 프로세서에 의한 산출량의 다이아그램.

제20(b)도는 제18도의 절차에서 사용된 평균 기능의 여러인자들에 대한 이상적인 운전패턴의 기차속도 다이아그램.

제20(c)도는 제18도의 절차에서 사용된 우수한 실행패턴 곡선의 기차속도 다이아그램.

제20(d)도는 제18도의 절차에서 현재의 실행 패턴곡선과 적당한 실행패턴 곡선의 비교에 관한 기차속도다이아그램.

제21도는 제18도의 절차를 수행할시에 사용될 한 가능한 신경회로망 구성의 개략도.

제22도는 제18도의 절차를 수행할시에 사용될 다른 가능한 신경회로망 구성의 개략도.

본 발명은 초기 출발위치로부터 최종 점지위치까지의 자동으로 기차를 운전하기 위한 기차자동 운전장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 기차자동 운전(automatic train operation; ATO) 장치는 제1도에 보인 구성을 갖는 것으로, 이는 ATO장치 (1)와, 상기 ATO장치(1)에 접속된 ATC(automatic train control device) 또는 ATS(automatic train stop device) 등의 안전장치(2)와, 상기 ATO장치(1)에 접속된 기차수동 운전제어를 허용하는 주제어기(3)와, ATO장치(1) 또는 주제어기(3)에 의해 제어되는 파워 실행제어기(4A) 및 브레이크제어기(4B)를 포하하는 제어장치(4)와, 제어장치(4)에 의해 제어되는 DC모터 및 유도모터 등의 구동장치(5)와, 기차의 에어브레이크를 동작시키는 에어브레이크 동작장치(7)와, 상기 에어브레이크 동작장치(7)를 작동시키는 한편 기차의 총 브레이크 파워를 제어하도록 전기 브레이크파워를 탐지하기 위해 ATO장치(1)또는 주제어기(3)에 의해 제어되는 에어브레이크 제어기(6)와, 안전장치(2)에 접속된 레일로부터 정지신호들을 수신하는 접지신호 수신기(8)와, ATO장치(1)에 접속된 접지단자 신호들을 수신하는 기차픽업(9)과, 안전장치(2)에 접속된 기차속도 신호를 생성하는 속도신호 발생기(10)와, ATO장치(1)에 의해 실현된 기차운전을 표시하는 표시장치(11)를 포함한다.

그러한 종레의 ATO장치에서 ATO장치(1)와 안전장치(2)는 별도로 구비되고, ATO장치(1)와 주제어기(3)는 ATO창치가 비동작중 주제어기(3)가 동작하고 또는 그 반대로 동작하는 식으로 협동한다.

이제 제2도에 보인 바와 같이, 종래의 ATO장치(1)는 단일 ATO유니트(12)와 3중 ATC유니트 시스템(13)와, 이 2중 ATC유니트 시스템(13)의 출력을 결정하기 위한 주논리회로(l4)와, 출력회로(l5)를 포함하며, 그에 의해 2아웃어브 3 폴리스(2-out-of-3 policy)로 동작하는 주논리회로(14)를 사용하여 2중 ATC 유니트장치(13)의 출력이 출릭회로(15)에 공급되도록 해줌으로써 여분회로에 의해 개선된 신뢰도를 성취할 수 있었다.

이러한 제2도의 종래의 ATO장치(1)에 대하여, ATO유니트(l2)의 신뢰도가 R₀와 동일하게 세트되고 또한 ATC유니트(13)의 신뢰도가 R_c와 동일하게 세트되는 제3도에 보인 도면에 따라 충신뢰도가 산출될 수있다. 제3도의 이 도면은 총신뢰도(R)가 다음식으로 주어지는 것을 나타낸다.

R=(3R_c ²-2R_c ³)ㆍR_o………………………………………………… (1)

상기 식에서 총신뢰도(R)는 ATO유니트(l2)의 신뢰도와 각 ATC유니트(13)의 신뢰도의 곱 형식을 취한다. 그러므로 예를들어 R_C=R₀=0.9일 경우, 최종의 총신뢰도는 단지 R=0.875이 될 수 있는 것으로, 이는ATO유니트(12)의 신뢰도와 각 ATC유니트(13)의 신뢰도중 어느 하나보다 낮은 값이다.

따라서, 종래의 ATO장치에서 ATO장치의 신뢰도는 ATO장치에 내포된 부품들의 신뢰도 보다 낮다.

한편, 최근에 승객의 편의와 정지위치의 정밀도를 개선하기 위해 실행패턴을 엄격히 따르는 종래의 PID제어법 대신 ATO장치(1)에 퍼지제어법(fuzz. control method)의 응용을 도입한 적이 있다.

그러나, 그러한 퍼지제어뱁을 사용하는 종레익 ATO장치에서는 숙련된 운전자의 운전를 학습하기 위해 상당한 시간이 필요하다.

그러므로, 본 발명의 목적은 개선된 신뢰도를 갖는 최적 기차운전을 실현할 수 있는 기차자동 운전장치를제공하는데 있다.

본 발명의 한 태양에 의하면, 안전기능을 갖는 기차자동 운전장치가 제공되는데 이 장치는 여분으로 복수의 ATO/C유니트들을 포함하는 ATO/C장치로서, 각 ATO/C유니트는 복수의 실행프로세서들과 실행 프로세서들의 정상운전을 탐지하는 하나의 감시 프로세서에 의해 형성되는 고장 안전구성을 가지며, 상기 실행프로세서는 기차자동 운전 프로그램을 실행할 수 있으며, 상기 복수의 ATO/C유니트들내의 모든 실행 프로세서들은 동일 기차자동 운전 프로그램을 동시에 실행하는 그러한 상기 ATO/C장치와, 기차운전을 제어하는 제어명령출력으로서 ATO/C장치의 ATO/C유니트들내의 주실행 프로세서들에 의해 얻은 출력을 선택하는 주논리 수단을 포함한다.

본 발명의 따른 태양에 의하면, 안전 기능을 갖는 기차자동 운전장치가 제공되는데, 이 장치는 외부정보신호들을 입력시키는 입력 수단과, 각각 기차자동 운전 프로그램을 실행할 수 있는 복수의 실행 프로세서들 및 상기 실행 프로세서들의 정상운전을 탐지하기 위한 하나의 감시 프로세서에 의해 형성되는 고장 안전 구성을 갖는 적어도 하나의 ATO/C유니트를 포함하는 ATO/C장치로서, 상기 ATO/C유니트내의 실행 프로세서들은 상기 입력수단에 의해 입력된 외부정보신호들을 사용함으로써 제어명령 출력을 얻기 위해 동일 자동기차 운전프로그램을 동시에 실행하는 그러한 상기 ATO/C장치와, 상기 ATO/C유니트에 의해 출력된 제어명령에 따라 기차의 브레이크노치(break notch)와 파워실행 노치를 제어하는 제어수단을 포함한다.

본 발명의 또다른 태양이 의하면, 학습 기능을 갖는 신경회뢰망을 사용하는 기차자동 운전방법이 제공되는데, 이 방법은 기차속도, 주행거리 및 정지위치를 추산함으로써 기차의 브레이크 노치와 파워실행 노치를 제어하는 단계와, 제어단계에서 제어에 의해 결과되는 기차운전에 대한 기차운전의 질을 평가하는 단계와, 제어단계에서 제어에 의해 결과되는 기차운전의 길이 소망하는 질에 접근하도록 제어단계에서 제어를 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 기타 특징 및 장점들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다,

제4도는 참조하여 본 발명에 의한 기차자동 운전장치의 일실시예를 상세히 설명한다.

본 실시예에서, 기차자동 운전(ATO)장치는 제4도에 보인 구성을 갖고 있으며, 이 장치는 안전기능을갖는 ATO장치(20)와, 상기 ATO장치(20)에 접속된 기차수동 운전제어를 허용하기 위한 주제어기(3)와, ATO장치(20) 또는 주제어기(3)에 의해 제어되는 파워운전 제어기(4A) 및 브레이크 제어기(4B)를 포함하는 제어장치(4)와, 제어장치(4)에 의해 제어되는 DC모터 및 유도모터등의 구동장치(5)와, 기차의 에어 브레이크를 동작시키는 에어 브레이크 운전장치(7)와, 기차의 전체 브레이크 파워를 제어하도록 전기브레이크파워를 탐지하면서 상기 에어 브레이크 운전장치(7}를 작동시키기 위해 ATO장치(20) 또는 주제어기(3)에 의해 제어되는 에어브레이크 제어기(6)와, 상기 ATO장치(20)에 접속되는 레일로부터 접지신호를 수신하는 접지신호 수신기(8)와, 상기 ATO장치(20)에 접속된 접지단자 신호들을 수신하는 기차 픽업(9)과, 상기ATO장치(20)에 점속된 기차속도 신호를 생성하는 속도신호 발생기(10)와, 상기 ATO장치(20)에 의해 실현된 기차운전을 표시하는 표시장치(22)와, 상기 표시장치(22)를 제어하는 표시제어기(21)와, 상기 표시제어기(21)내로 명령들을 입력시키는 키이보드(23)를 포함한다.

제5도에 보인 바와 같이, ATO장치(20)는 각각 ATO와 ATC로서 기능할 수 있는 3중 ATO/C유니트들(25, 26, 27)에 의해 형성된 3중 ATO/C유니트 시스템과, 3중 ATO/C유니트 시스템의 출력을 결정하는 주논리회로(28)와, 출력회로(29)를 포함하며, 그에 의해 2아웃오브 3폴리시로 동작하는 주논리회로(28)를 사용하므로써 3중 ATO/C유니트 시스템의 출력이 출력회로(29)에 공급되므로 여분회로에 의해 개선된 신뢰성이 성취될 수 있다.

제5도의 이 ATO장치(20)에 대해서는 각ATO/C유니트의 신뢰도를 R_CO로 세트한 제6도에 보인 다이아그램에 의해 총신뢰도가 계산될 수 있다.

제6도의 이 다이아그램은 총신뢰도(R)가 다음 식으로 주어지는 것을 나타낸다.

R=3-2…………………………………………………………… (2)

예를들어 R_CO=0.9일 경우 결과로 나오는 총신뢰도는 단지 각 ATO/C 유니트의 신뢰도 보다 높은 R=0.972이다.

따라서 본 실시예에서, ATO장치(20)의 총신뢰도는 ATO장치(20)에 내포된 부품들의 신뢰도와 비교하여 개선될 수 있다.

상세하게 이 ATO장치(20)는 제7도에 보인 구성을 갖는다. ATO장치(20)는 접지신호 수신기(8)로부터의 접지 신호들과 기차 픽업(9)으로부터의 접지단자 신호들읕 수신하는 산호수신기(24)와, ATO/C유니트들(25, 26, 27)에 의해 형성된 3중 ATO/C유니트 시스템과, 2아웃오브 3폴리시로 3중 ATO/C유니트 시스템의 출력을 결정하는 주논리회로(28)와 상기 주논리회로(28)에 의해 결정된 3중 ATO/C유니트 시스템의 출력을 출력하는 출력회로(29)를 포함한다. ATC/C유니트들(25, 26, 27) 각각은 기차속도 신호들을 공급하는 2속도 신호 발생기들(10A, 10B)에 접속된다. 여기서, 2속도 신호발생기들(10A, 10B)은 그에 의해 공급되는기차속도 신호들의 정밀성을 체크할 목적으로 제공된다. 속도신호발생기(10A, 10B)에 의해 공급되는 기차속도 신호들이 일치하지 않는 경우보다 고속을 나타내는 기차속도 신호가 안전을 위해 각 ATO/C유니트들(25, 26, 27)에 의해 선택된다.

ATO/C유니트들(25, 26, 27) 각각은 제8도에 보인 구성을 갖는다. 여기서 ATO/C유니트들(26, 27)의 상세한 것은 ATO/C유니트(25)의 것들과 동일하므로 이하에서 설명을 생략한다.

제8도에 보인 바와 같이, ATO/C유니트(25)는 버스라인(40A)에 의해 상호 접속된 제1마이크로 프로세서(CPU1)(31), 메모리 유니트(MEM)(35), 속도펄스 압력유니트(PI)(36), 디지탈입력 및 출력유니트(DI/DO)(37)에 의해 형성된 제1컴퓨터 유니트와, 버스라인(40B)에 의해 상호 접속된 제2마이크로 프로세서(CPU2)(31A), 메모리 유니트(MEM)(35A), 속도 펄스입력 유니트(PI)(36A) 및 디지탈 입력 및 출력 유니트(DI/DO)(37A)에 의해 형성된 제2컴퓨터 유니트와, 정상동작 여부를 체크하도록 상기 제1 및 제2마이크로 프로세서(31, 31A)의 동작을 탐지하는 감시 마이크로 프로세서(SV-CPU)(33)와, 버스라인(40C)을 통해 감시 마이크로 프로세서(33)에 접속된 감시 마이크로 프로세서(33)에 의해 사용될 데이타를 기억하는 감시 메모리 유니트(SV-MEM)(34)와, 이 ATO/C유니트(25)의 출력신호를 주논리회로(28)에 출력하도록 감시 마이크로 프로세서(33)에 의해 제어된 버스라인들(40A, 40B)에 접속된 구동 AND회로(38)를 포함한다. 여기서 제1 및 제2마이크로 프로세서(31, 31A)는 동일 프로그램에 의해 동작되므로 그들이 정상 동작할때, 버스라인들(40A, 40B)로부터의 출력은 동일하다.

감시 마이크로 프로세서(33)는 상기 제1 및 제2마이크로 프로세서들(31, 31A)의 양자가 정상으로 동작하는지를 판단할때만 구동 AND회로(38)를 작동시킨다. 그밖에, 제1 및 제2마이크로 프로세서(31, 31A)의 동작이 서로 일치하지 않을 경우, 감시 마이크로 프로세서(33)는 불일치가 일시적인 것인지 또는 반복적인 것인지 또는 완전 오동작에 의해 원인이 된것인지를 판정한다.

제9도는 보인 바와 같이, ATO장치(20)는 또한 ATO/C유니트들(25, 26, 27)용 인터페이스유니트(30)를포함한다. 여기서, 각 ATO/C유니트들(25, 26, 27)내의 각각의 감시 마이크로 프로세서(33)은 출력신호들을 표시장치 제어기(21)로 출력하는 동안 동일하게 인터패이스 유니트(30)를 통해 신호수신기(24)로부터 전송된 접지신호들을 수신한다.

각 감시 마이크로 프로세서(33)로부터의 출력 신호들은 또한 다른 ATO/C유니트들의 감시 마이크로 프로세서(33)로도 전송된다. 한편, 속도신호 발생기(10A, 10B)로부터의 기차속도는 인터페이스 유니트(30)내의 속도신호 인터페이스회로(42)를 통해 각각의 ATO/C유니트들(25, 26, 27)의 속도펄스 입력유니트들(36, 36A)에 공급된다.

본 실시예에서, 상술한 구성을 갖는 ATO장치(20)는 다음과 같이 동작한다.

각 ATO/C유니트내의 각 감시 마이크로 프로세서(33)는 동일 접지신호들을 이 ATO/C유니트의 제1 및 제2마이크로 프로세서들(31, 31A)에 공급하는 한편, 동일 기차속도 신호들이 ATO/C유니트의 속도펄스 입력유니트들(36, 36A)에 동시에 공급되므로 제1 및 제2마이크로 프로세서(31, 31A)은 병렬로 동일한 기차자동 운전프로그램을 실행한다. 여기서, 각각의 제1 및 제2마이크로 프로세서들(31, 31A)은 기차자동 운전프로그램 전체를 실행하는 충분한 용량을 가지며 또한 고장 안전 시스템을 실현할 수 있도록 각 ATO/C유니트에 이중으로 구비된다.

이제, 3중 ATO/C유니트(25, 26, 27)의 3감시 마이크로 프로세서(33)이 병렬로 동작하므로 6마이크로 프로세서들이 효과적으로 이 ATO장치(20)내의 동일한 기차자동 운전제어용 프로그램을 병렬로 실행할 수 있다.

그밖에도, 각 ATO/C유니트의 각 감시 마이크로 프로세서(33)는 이 ATO/C유니트의 제1 및 제2마이크로 프로세서(31, 31A)에 의해 얻은 결과들을 다른 마이크로 프로세서의 제1 및 제2마이크로 프로세서(31, 31A)에 의해 얻은 결과들과 비교하여 이 ATO/C유니트의 제1 및 제2마이크로 프로세서(31, 31A)의 동작중 어떤 오동작을 검출하여 검출될 경우 이 ATC/C유니트를 다른 ATO/C유니트로부터 분리해준다.

따라서, 본 실시예에서는 주논리회로(28)에 의해 채용된 2아웃오브 3폴리시와 관련하여 ATO/C유니트(25, 26, 27)에 의해 형성된 3중 ATO/C유니트 장치에 의해 제공된 여분에 의해 신뢰도가 개선된 이외에도 각 ATO/C유니트에는 각각 자동기차 운전프로그램 전체를 충분히 실행할 수 있는 용량을 갖는 마이크로프로세서(31, 31A)를 이중으로 구비함으로써 고장 안전 시스템을 실현시킨 추가 안전조치가 제공되어 있다.

제7∼9도에 보인 구성에서, ATO/C유니트장치에서 2ATO/C유니트가 파괴되면 ATO장치(20)가 전체적으로 적당한 기능을 할 수 없다. 그러나, 각 ATO/C유니트내의 2중으로 구비된 제1 및 제2마이크로 프로세서들(31, 31A)에 의해 구비된 추가안전조치 때문에 2ATO/C유니트가 고장이 나더라도 단하나의 ATO/C유니트로 자동기차 운전을 훌륭히 실행하는 것이 가능하다. 이러한 가능성 때문에, ATO장치(20)의 구성은 제10도에 보인 바와 같이 수정될 수도 있다.

즉, 각각의 감시 마이크로 프로세서(33)에 의해 제어된 ATO유니트(25, 26, 27) 각각의 구동 AND회로(38)는 각각의 ATO/C유니트가 정상으로 동작하는 것을 나타내는 채널 릴레이들(81, 82, 83)을 동작시키도록 해준다.

그러한 채널 릴레이들(81, 82, 83)에 대응하여 주논리회로(28)는 채널 릴레이(81)용 접합(81A)과 채널 릴레이(82)용 접합(82A)이 병렬로 접속되고, 채널 릴레이(82)용 접합(82B)과 채널 릴레이(83)용 접합(83A)이 병렬로 접속되고, 채널릴레이(83)용 접합(83B)과 채널 릴레이(81)용 접합(81B)이 병렬로 접속되고, 이 병렬접속된 접합들은 서로 직렬로 접속되어 시스템 동작 릴레이(84)에 접속되는 구성으로서 공지된 2아웃오브 3시스템 구성을 갖는다.

이러한 주논리회로(28)의 구성에서는 접합들(81A, 81B)을 포함하는 접합들이 예를들어 채널릴레이(81)의 파괴에 의해 비접속되더라도 시스템 동작 릴레이(84)는 나머지 접합들(82A, 82B, 83A, 83B)이 접속되므로 여전히 동작될 수 있다. 그밖에도 ATO장치(20)는 수동으로 입력되는 명령에 의해 접속될 연속 스위치(85)와, 이 연속스위치(85)와 접속된 연속 체크릴레이(86)와, 시스템 동작 럴레이(84)와, 시스템 동작릴레이(84)와 직렬로 접속된 서로병렬로 접속된 채널릴레이들(81, 82, 83)의 3접합들(81C, 82C, 83C)과 연속체크릴레이(86)용 접합(86A)에 의해 형성된 시스템 동작릴레이(84)의 추가접속을 추가로 제공함으로써 ATO/C유니트들(25, 26, 27)중 2개가 파괴됐더라도 그대로 동작하도록 수정될 수 있다. 따라서 ATO/C유니트(25, 26, 27)중 2개가 파괘됐을 경우, 수동으로 폐쇄될 수 있는 연속스위치(85)가 존재하기 때문에, 주논리회로(28)의 2아웃오브 3폴리시가 만족될 수 있어 시스템이 그대로 동작될 수 있다.

제11도를 참조하여 ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트내의 각각의 마이크로 프로세서(31, 31A)에 의해 실행될 기차자동 운전용 소드트웨어 구성을 상세히 설명하겠다.

제11도에 보인 이러한 소프트웨어 구성에서, 신경회로망 제어기(50)는 속도정보(51), ATC패턴(52), 기차자동정지제어(TASC)를 수행할시에 사용될 접지단자 신호들(53), 기차종별 조건(57)을 수신하여 파워실행제어(54)와 브레이크제어(55)를 실행한다. 이 ATO장치(20)는 소정위치들에서 기차를 출발 및 정지시키는 제어 이외에도 또한 도착시간 정확도(56A), 정지위치 정화도(56B), 안락도(56C), 에너지 소비효율(56D)을 포함하는 평가함수로 불리우는 양호도 또는 정량도에 의해 기차자동 운전의 질을 평가한다. 다시말하여 신경회로망 기어기(50)는 각각 이상적인 제어를 향해 동작후 제어가 점차로 조정되는 소위 학습 기능을 갖고 있다.

신경회로망은 연간두뇌를 모방한 회로로서 시뮬레이션의 정학도가 학습에 의해 서서히 개선될 수 있다. 그러한 신경회로망은 복수의 신경으로 구성되며, 그러한 신경회로망에 사용될 신경모델의 일예는 제12도에 나타낸 바와 같은 것으로, 신경이 적당한 가중인수(W)로 승산한 복수의 입력들(i₁,i₂,i₃)의 항으로서 출력(y₁)을 발생한다.

그러한 신경회로망에서 사용될 계층구조의 일예는 제13도에 도시되어 있다. 여기서, 회로망은 입력층, 중간층 및 출력층으로 되어 있다. 그에 의해 y=δ(∑Wi+θ)에 대한 값이 복수의 입력들(11, 12, 13)로부터 계산된다. 여기서, W와 θ의 값들은 계산값(y)와 소망값(y)간의 차가 가능한한 작아지도록 점차로 조정된다.

본 실시예에서는 속도, 전류노치, 부하, 기차차량수 및 ATC신호등의 량들이 입력들로서 주어지며 파워실행노치와 브레이크노치가 출력으로서 얻어진다.

ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트내의 마이크로프로세서들(31, 31A)의 각각에 의해 실행될 실제의 기차자동 운전에 대해 이하에 상세히 설명한다.

우선, 제14도를 참조하여 파워실행상태중 결과로 나오는 기차속도 추정에 따라 파워 실행제어기(4A)에대한 파워실행노치 출력을 제어하는 경우에 대해 설명한다.

즉, 현재의 기차속도로부터 각각의 가능한 피워실행 노치출력에 대해 규정된 시간(t)후의 기차속도를 추정하고, 그 추정된 기치속도가 목표기차속도(V₀)에 가장 근접하는 파워실행노치 출력이 원칙적으로 선택된다.

실용상, 현재의 파워실행 노치에 대한 추정된 기차속도가 허용 가능 기차속도 범위내에 있을때 현재의 파워실행노치는 그대로 유지되는 반면, 그렇지 않으면 파워실행 노치 출력이 추정기차속도가 허용가능 기차속도 범위의 중간에 있는 목표기차속도(V₀)에 가장 근접한 것으로 이동된다.

예를들어, 만일 현재의 파워실행노치가 2N, 3N 또는 4N일 경우, 현재의 파워실행노치는 그대로 유지되는 반면 현재의 파워실행노치가 1N 또는 5N일 경우, 파워실행노치출력은 추정된 기차속도가 목표기차속도(V₀)에 가장 근사한 3N으로 이동된다.

그러한 기본적인 파워실행노치 츨력제어시에는 추정기차 속도가 부정확할 경우에, 또는 평가기능을 위한 최종값이 소망값으로부터 크게 벗어날 경우에, 파워실행노치 출력 또는 파워실행노치 출력 타이밍의 선택이 변동된다.

그에 의해 실제의 기차속도가 목표기차속(V₀)에 증가적으로 근접하는 값이 되도록 제어될 수 있다.

그다음 제15도를 참조하여 정지 타이밍을 제어하는 경우에 대해 설명한다.

기차를 정지하는 경우에, 각각 가능한 브레이킹 노치마다 최종 정지위치가 각 순간마다 현재의 기차속도에 따라 추정되고 또한 그 추정된 정지위치가 목표정지 위치에 가장 근사한 브레이킹 노치가 기본적으로 선택된다.

실용상, 현재의 브레이킹 노치에 대한 그 추정된 정지위치가 허용가능 정지 위치 범위내에 있으면, 현재의 브레이킹 노치가 그대로 유지되는 반면, 그렇지 않으면, 브레이킹 노치는 그 추정된 정지위치가 허용가능한 정지 위치 범위의 중간인 목표정지 위치에 가장 근접한 것으로 이동된다. 예를들어, 만일 현재의 브레이킹 노치가 4N, 5N 또는 6N일경우, 현재의 브레이킹 노치가 그대로 유지되는 반면 현재의 브레이킹 노치가 3N 또는 7N일 경우, 브레이킹 노치는 추정정지위치가 목표정지 위치에 가자아 근사하게 되는 5N으로 이동된다.

그러한 기본 브레이킹 노치 제어시에, 추정 정위치가 부정확할 경우, 또는 평가 기능을 위한 최종값이 소망값으로부터 크게 벗어날 경우에, 브레이킹 노치 또는 브레이킹 노치 출력 타이밍의 선택이 변동된다. 그에 의해 실제 정위치가 목표 정지 위치에 증가적으로 근접하는 위치가 되도록 제어된다.

그다음, 제16도를 참조하여 전체 기차 속도에서 패턴을 설명한다.

제16도는 A역으로부터 B역으로 기차를 운전하는 경우에 대표적인 전체 기차 속도제어 패턴을 나타낸다.

이 패턴에서, 간격(I1)은 제 14도에 보인 것과 같은 파워실행 노치 출력제어가 실행되는 파워실행 제어간격이고, 간격(I2)은 기차 속도가 ATC 속도한계를 초과할때 브레이크가 가해지는 브레이킹 간격이다. 여기서, ATO와 ATC가 개별적으로 제공되는 종래의 ATO장치에서는 ATC브레이크가 7N과 같은 고정 브레이킹 노치를 갖고 있으나, 본 실시예의 ATO장치에서는 브레이킹 노치가 상황에 따라 선택될 수 있다. 간격들(I3, I4)은 간격(I1)과 같은 파워실행 제어 간격들인 한편 가격(I5)은 후술되는 TASC간격이다.

나머지 간격들은 파워실행노치도 브레이킹 노치도 출력되지 않는 관성실행 간격들이다.

이러한 전체적인 기차속도 제어패턴에 걸쳐, ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트내의 마이크로 프로세서(31, 31A) 각각은 연속적으로 기차 속도와 주행거리를 계산하여 기차속도를 ATO 목표속도 범위내에 유지시키도록 가장 적당한 파워실행 노치 또는 브레이킹 노치를 선택함으로써 기차속도를 제어한다.

이제 제17도를 참조하여 TASC간격(15)에서의 제어에 대해 설명한다.

여기서, 제17도에 보인 TASC가격에는 3접지 터미날(ground terminal)이 있다.

제1접지 터미날은 기차가 TASC간격에 들어 간 ATO장치를 나타내며, 제2접지 터미날은 추정점을 나타내며, 제3접지 터미날은 최종점을 나타대는 것이다.

제1접지 터미날을 통과할시에 ATO장치를 나타내며, 제2접지 터미날은 추정점을 나타내며, 제3접지 터미날은 최종점을 나타내는 것이다.

제1접지 터미날을 통과할시에 ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트 마이크로 프로세서를(31, 31A) 각각은 기차속도가 신경회로망 제어구역을 한정하는 V_OIAV_OID간의 정지감속 범위내임을 확인한다. 기차가 신경회로망 제어구역내의 것들보다 지속으로 제 1접지터미날을 통과할 경우에, 파워실행 제어를 수행함으로써 기차속도는 신경회로망 제어구역내에까지 유도된다.

제1접지터미닐을 통과후, ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트내의 마이크로 프로세서(31, 31A) 각각은 기차속도가 추정된 순차 기차위치들(1_1-1,1_1-2,1_l-3)에서 V_11A와 V_11D, V_12A와 V_12D, V_13A와 V_13D간에 순차로 한정된 신경회로망 제어구역내에 있음을 순차로 추정 확인한다.

제2접지터미날에 의해 나타낸 추정점을 통과할시에, ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트내의 마이크로 프로세서(31, 31A) 각각은 기차속도가 추정된 순차기차위치들(1_2-1, 1_2-2)에서 V_21A와 V_21D와 V_22A와 V_22D간의 순차 한정된 신경회로망 제어구여내에 있음을 확인한다.

그다음, 제3접지 터미날에 의해 나타낸 최종점을 통과한후,ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트내의 마이크로 프로세서(31, 31A)각각은 제15도에 보인것과 같이 정지타이밍 제어를 수행한다.

본 실시예에서는 신경회로망이 허용가능 기차속도 범위에 따라 기차속도를 제어할 뿐만 아니라 평가함수를 사용함으로써 기차자동 제어의 질을 평가하므로 기차속도는 실제적으로 제17도에 보인 신경회로망 접속구역 내에서 서서히 접속되도록 제어될 수 있다.

이제 제18도의 후로우챠트를 참조하여 ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트내의 마이크로 프롯서(31, 31A)각각의 의해 실행될 기차자동운전에 대해 상세한 절차를 설명하겠다.

우선, ATO장치(20)는 기차가 단계(110)에서 실행조건에 있는지를 확인하도록 초기 조건들을 체크한 다음 단계(120)에서 실행개시 명령이 발행됐는지를 판정한다.

단계(120)에서 실행개시 명령이 발행됐이 판정되면, 단계(130)에서 각 마이크로 프로세서(31, 31A)는 기차속도, 주행거리, 전력, 가속 감속등의 실시간 계산처리를 개시한다.

여기서 계산처리는 또한 바퀴직경 수정으로 인한 기차속도 수정 및 케이블 전압과 케이블 전루의 측정값들을 사용하는 전력 계산을 포함한다.

그다음, 단계들(130)에서, 기차제어 운전(140)으로부터 출력된 명령이 파워실행 노치명령, 관성실행명령, 또는 브레이킹노칭 명령인지를 판정하여 이들중 아무것도 아닌 경우, 단계(180)에서 시스템의 오동작을 검출한다.

한편, 단계(190)에서 그들중 하난인 것으로 판정되면, ATC 속도한계가 체크되고, 단계(200)에서, 경사한계와 속도곡선한계아 같은 기차 속도 한계들이 체크된다.

기차가 아직 TASC구역에 들어오지 않으면, 단계(130)로부터의 처리가 계속되는 반면 기차가 TASC구역에 들어왔으면, 단계들(220, 230, 240)에서 상술한 제17도의 기차자동정기 제어를 실행하면서 기차의 정지, 제2접지터미날, 제3접지터미날을 체크한다.

단계(240)에서 기차가 정지했음이 체크된후 ATO장치(20)는 단계(250)에서 최종처리 결과를 체킹하고 단계(260)에서 평가함수를 사용하여 최종 체크하고, 또한 단계(270)에서 우수한 실행패턴 곡선의 선택 및 기록을 행한다.

제18도의 후로우챠트에서 단계(140)의 기차 제어운전은 다음과 같이 제19도에 보인 후로우챠트에 따라 좀더 상세히 실행된다.

우선, 단계(310)에서, ATO장치(20)의 각 ATO/C유니트내의 마이크로 프로세서(31, 31A) 각각은 기차속도, 거리, 전력, 가속 감속 등에 대한 실시간 계산처리를 행한다.

그다음 단계(320)에서, 얻어진 처리결과에 있어서 각점에서의 현실행 상태가 체크된다.

즉, 제20(A)도에보인 바와같이, 각점들(1₁,1₂……I_n)에서, ATO장치(20)에는 마이크로프로세서들이 기차속도, 전력 및 가속량을 계산하도록 계속 동작하는 동안 이들 정량들을 기억한다.

여기서, 점들(1₁,1₂,……1_n)은 키보드(23)를 사용하여 설정될 수 있고 계산결과는 표시장치(21)상에 표시될 수 있다.

제20(A)도에서 파괴전류가 음이되는 구역은 재생파괴구역이다.

그다음, 단계(330)에서, 도착시간 정확도, 정지위치, 정확도, 안락도, 에너지 소비효율등 평가함수를 체크한다.

즉, ATO장치(20)는 제20(B)도에 보인 바와 같이 각 평가함수인자에 대해 소정의 이상적인 실행패턴 곡선을 기억한다.

곡선(C1)은 도착시간 정확도를 최대화하기 위한 실행패턴 곡선으로서, 그동안 다른 평가하수 인자들은 단지 허용범위내에 있도록 제어되며, 곡선(C2)의 에너지 소비효율을 최대화하기 위한 실행 패턴곡선으로서 그동안 다른 평가함수 인자들은 단지 허용범위내에 있도록 제어되며, 곡선(C3)은 안락도를 최대화하기 위한 실행패턴 곡선으로서, 그동안 다른 평가함수인자들은 단지 허용범위내에 있도록 제어되며, 곡선(C4)은정지위치 정확도를 최대화 하기 위한 실행패턴 곡선으로서 그동안 다른 평가함수 인자들은 단지 허용범위내에 있도록 제어된다.

여기서, 4평가함수 인자들은 동시에 모두 최대화하는 것은 불가능하다. 따라서 평가함수 인자들중 우선순위를 정해둘 필요가 있다. 여기서, 우선순위는 곡선들(C1,C2,C3,C4)의 순서이다.

이 우선순위는 키보드(23)에 의해 설정 또는 변경될 수 있고 표시장치(22)상에 표시될 수 있다.

따라서, 단계(330)에서 그 점들(1₁,1₂,……1_n) 각각에서 현실행패턴 곡선을 제20(B)도에 보인 각 곡선들과 비교하여 비교결과를 입력인자들로서 신경회로망에 공급된다.

이 비교는 다음과 같이 행한다. 즉, 현실행패턴 곡선과 평가곡선 차를 각 점에서 체크하여 계수로 환산하여 표현한다.

예를들어, 현실행 패턴곡선이 점(I₁)에서 도착시간 정밀도에 대한 평가곡선의 값의 1.01배와 동일한 값을 지면, 이점에서 이 인자에 대한 계수는 1.01로 설정되고, 현실행 패턴곡선이 점(12)에서 도착시간 정밀도에 대한 평가곡선의 값의 0.98배와 동일한 값을 가지면, 이점에서, 이 인자에 대한 계수는 0.98로 설정되는 등이다. 신경회로망의 입력인자인 그러한 계수는 우선순위에 비례하는 소정의 가중치에 의해 승산될 것이다.

그다음, 단계(340)에서, 현실행 패턴곡선은 과거의 우수한 실행패턴 곡선과 비교된다.

즉, ATO장치(20)는 과거에 얻은 평가함수 인자들의 전체 평가가 최고이었던 제20(C)도에서 보인 우수한 실행패턴 곡선(C5)을 기억한다.

현실행 패턴 곡선과 이 우수한 실행패턴 곡선(C5)은 각점에서 비교되어 그 비교결과는 입력인자들로서 신경회로망에 공급된다.

마지막으로, 단계(350)에서, 신경회로망 제어는 다음과 같이 단계들(330, 340)에서 얻은 신경회로망 입력인자들에 따라 실행된다.

신경회로망에서, 입력층으로부터의 입력인자들은 중간층에 접속되며, 중간층에 의해 얻은 추론결과들은 출력층에 공급된다. 그다음 출력층은 최종판정을 하여 명령출력을 출력하므로 이상적인 출력들에 대한 오차가 최소화될 수 있다. 여기서 출력 명령들은 파워실행 노치명령, 관성실행명령 및 브레이크노치 명령중 하나다.

적당한 출력 명령들을 얻기 위해 충분한 량의 입력들 뿐만 아니라 이상적인 출력들에 대한 정보를 공급하는 것을 계속 유지시킬 필요가 있다.

여기서, 본 실시예에서는 다음과 같은 정보를 공급한다.

(1) ATC 패턴속도정보

(2) 기차정지 제어용 접지신호 조건

(3) 기차종별 조건(기차길이, 기차중량, 가속, 구동토르크, 전력등)

(4) ATC 처리결과 정보(기차길이, 거리, 가속, 안락도, 전력등)

(5) 평가함수정보(우선순위에 의함)

(6) 과거의 우수한 실행패턴 곡선

이들 입력정보를 이용함으로써 신경회로망은 제20(D)도에 보인 바와 같은 최상의 실행 패턴 곡선(C6)을구하여 현 실행패턴 곡선과 이 최상의 실행패턴 곡선(C6)을 비교한다.

제20(D)도에서, 점(1₁)에서 차(Pa-PA) 가 생성된다.

그다음, 이점(1₁)에서의 출력은 그다음 점(1₂)에서의 차(Pb-PB)가 최소가 되도록 추론 및 결정된다. 마찬가지로, 점(1₂)에서 발생된 차(Pb-PB)에 대해, 이점(1₂)에서의 출력은 그다음 점(1₃)에서의 차(Pc-PC)가 최소가 되도록 추론 및 결정된다.

현실행 패턴 곡선이 최근의 것으로 갱신된 마거의 우수한 실행패턴 곡선보다 우수한 것으로 판정되면, 갱신된 우수산 실행패턴 곡선은 항상 ATO장치(20)내에 기억된다.

본 실시예에서 사용될 신경회로망은 제21도에 보연 바와 같이 복수의 신경회로망들로부터 구성될 수도 있다.

제2l도의 이 구성에서는 6신경회로망들(NNW1∼NNW6)을 사용하여 계층구조를 3층(70, 71, 72)으로 형성한다.

또한 신경회로망은 제22도에 보인 계층 구조로 구성될 수도 있다. 이 구조는 입력조건들을 판정 및 선택하는 예비회로망들(73)과, 최고의 적당한 제어를 위한 복수의 후보들의 추론을 실행하는 추론 회로망(74)과, 그 추론 회로망(74)에 의해 추론된 후보들로부터 최고로 적당한 제어를 위해 최종판정하는 판정유니트(75)를 포함한다.

이밖에도 본 발명의 청구범위와 정신으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 상술한 실시예들을 여러가지로수정 변경 가능하다.

Claims

여분으로 제공되는 복수의 ATO/C유니트듣을 포함하는 ATO/C장치로서, 상기 각 ATO/C유니트는 복수의 실행 프로세서들과 상기 실행 프로세서들의 정상 동작을 탐지하는 하나의 감시 프로세서에 의해 형성되는 고장 안전 구성을 가지며, 상기 각 실행 프로세서는 기차자동 운전 프로그램을 실행할 수 있으며, 상기 복수의 ATO/C유니트들내의 모든 실행 프로세서들은 동일한 기차자동 운전 프로그램을 동시에 실행하는 그러한 상기 ATO/C장치와, 상기 ATO/C장치의 ATO/C유니트들내의 주실행 프로세서들에 의해 얻은 출력을 기차운전 제어용 제어명령 출력으로서 선택하는 주논리수단을 포함하는 것이 특징인 기차자동 운전장치.
제1항에 있어서, 상기 각 ATO/C유니트의 감시 프로세서는 상기 각 ATO/C유니트내의 실행 프로세서들중 하나에서 오동작이 검출되는 경우 상기 각 ATO/C유니트를 비접속하는 기능을 갖는 것이 특징인 기차자동 운전장치.
제2항에 있어서, 상기 ATO/C장치내의 주 ATO/C유니트들이 비접속된 경우에, ATO/C장치의 제어명령 출력으로서 ATO/C장치의 ATO/C유니트들내의 주실행 프로세서들에 의해 얻은 출력을 주논리수단이 선택하도록 하는 연속스위치 수단을 더 포함하는 것이 특징인 기차자동 운전장치.
제1항에 있어서 각 실행프로세서는 학습 기능을 갖는 신경회로망으로서 동작하는 것이 특징인 기차자동 운전장치.
외부정보 신호들을 입력시키는 입력수단과, 복수의 실행 프로세서들과 상기 실행 프로세서들의 정상동작을 탐지하는 하나의 감시 프로세서에 의해 형성되는 고장 안전 구성을 갖는 적어도 하나의 ATO/C유니트를 포함하는 ATO/C장치로서, 상기 각 실행프로세서는 기차자동운전 프로그램을 실행할 수 있으며, 상기 ATO/C유니트내의 실행 프로세서들은 상기 입력 수단에 의해 입력된 상기 외부정보신호들을 사용하여 제어명령 출력을 얻기 위한 동일한 기차자동 운전 프로그램을 동시에 실행하는 그러한 상기 ATO/C장치와, 상기 ATO/C유너트에 의해 출력된 제어 명령 출력에 따라 기차의 파워실행노치와 브레이크 노치를제어하는 제어수단을 포함하는 것이 특징인 기차자동 운전장치.
제5항에 있어서, 상기 ATO/C장치는 여분으로 구배된 복수의 ATO/C유니트들과, 상기 제어수단에 출력된 제어명령 출력으로서, 상기 ATO/C장치의 ATO/C유니트들내의 주실행 프로세서들에 의해 얻은 출력을 선택하는 주논리 수단을 포함하며, 상기 각 ATO/C유니트의 감시 프로세서는 상기 각 ATO/C유니트내의 실행프로세서들중 하나에서 오동작이 검출된 경우에 상기 각 ATC1/C유니트를 비접속하는 기능을 갖는 것이 특징인 기차자동 운전장치.
제6항에 있어서, 상기 ATO/C장치내의 상기 주 ATO/C유니트들이 비접속된 경우에 상기 주논리수단이 ATO/C장치로부터 제어 명령출력으로서 ATO/C장치의 ATO/C유니트들 내의 주실행 프로세서들에 의해 얻은 출력을 선택하도록 해주는 연속 스위치 수단을 더 포함하는 것이 특징인 기차자동 운전장치.
제5항에 있어서, 상기 각 실행 프로세서는 학습기능을 갖는 신경회로망으로서 동작하는 것이 특징인 기차자동 운전장치.
기차속도, 주행거리, 정지위치를 추정함으로써 기차의 파워실행 노치와 브레이크 노치를 제어하는 단계와, 상기 제어단계에서 제어에 의해 결과되는 기차운전의 질을 평가하는 단계와, 상기 제어단계에서 제어에 의해 결과되는 상기 기차운전의 질이 소망하는 질에 접근하도록 상기 제어단계에서 상기 제어를 조정하는 단계를 포함하는 것이 특징인 기차자동 운전방법.
제9항에 있어서, 상기 제어단계, 평가단계 및 조정단계는 기차의 총수행 거리를 복수의 구역으로 나누어 각 복수의 구역마다 행하는 것이 특징인 기차자동 운전방법.
제9항에 있어서, 상기 평가단계에는 상기 질을 기차운전의 질을 판정하는 인자들은 나타내는 평가함수를 사용하여 평가하는 것이 특징인 기차자동 운전방법.
제9항에 있어서, 상기 평가단계에서는 상기 질은 과거의 우수한 실행패턴 곡선을 갖는 제어단계에서 제어에 의해 결과되는 실행패턴 곡선을 비교함으로써 평가되는 것이 특징인 기차자동 운전방법.
제12항에 있어서, 상기 과거의 우수한 실행패턴 곡선은 기차자동 운전의 1사이클 완료시마다 갱신되는 것이 특징인 기차자동 운전방법.
제9항에 있어서, 상기 평가단계에서는 상기 질을 그질을 판정하는 인자가 최대화되는 이상적인 실행패턴 곡선과 상기 제어단계에서 제어에 의해 결과되는 실행패턴 곡선을 비교하여 평가하는 것이 특징인 기차자동 운전방법.