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KR100877531B1 - 이동폐색방식의 열차진로제어시스템 및 이를 이용한열차진로제어방법 및 열차운행관리방법 - Google Patents

이동폐색방식의 열차진로제어시스템 및 이를 이용한열차진로제어방법 및 열차운행관리방법 Download PDF

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KR100877531B1
KR100877531B1 KR1020060135831A KR20060135831A KR100877531B1 KR 100877531 B1 KR100877531 B1 KR 100877531B1 KR 1020060135831 A KR1020060135831 A KR 1020060135831A KR 20060135831 A KR20060135831 A KR 20060135831A KR 100877531 B1 KR100877531 B1 KR 100877531B1
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KR
South Korea
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train
unit
control
career
track
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윤용기
이재호
황종규
김용규
신덕호
박현준
Original Assignee
한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템 및 이를 이용한 열차운행관리방법 및 열차진로제어방법은 열차 정보를 제공하는 차상장치부, 상기 차상장치부에서 제공된 열차 정보를 통해 열차를 제어하고 관리하는 지상장치부 및 상기 차상장치부와 지상장치부를 연결하는 무선통신장치부를 포함한다. 이에 따르면, 운용시간을 단축할 수 있고, 주행로내의 복수열차진입으로 인한 공간활용도를 높일 수 있으며, 이선진입을 방지하여 열차충돌 및 탈선사고를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
열차, 이동폐색, 진로제어시스템, 차상장치부

Description

이동폐색방식의 열차진로제어시스템 및 이를 이용한 열차진로제어방법 및 열차운행관리방법{Train route controll system for closed-loof type, method for train toute control and train traveling management using the same}
도1은 본 발명에 따른 종래 시스템에 관한 것으로, 궤도회로기반 신호시스템을 나타낸 구성도.
도2는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템을 나타낸 구성도.
도3은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차모의장치 유닛을 나타낸 개념도.
도4는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 지상자를 나타낸 구성도.
도5는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 연동처리 유닛을 나타낸 개념도.
도6은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 진로제어 유닛 인터페이스를 나타낸 개념도.
도7은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차간격제어 유닛 인터페이스를 나타낸 개념도.
도8은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차선로점유범위를 나타낸 구성도.
도9는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차관리 유닛 인터페이스를 나타낸 개념도.
도10은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 무선통신장치부를 나타낸 구성도.
도11은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 NMS 인터페이스를 나타낸 구성도.
도12는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 선로를 나타낸 구성도.
본 발명은 이동폐색방식의 열차진로제어시스템 및 이를 이용한 열차진로제어방법 및 열차운행관리방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 열차에 대한 정보를 가지고 있는 차상장치부, 상기 차상장치부에서 열차 정보를 전송받고, 열차를 제어하고 관리하는 지상장치부 및 상기 차상장치부와 지상장치부를 연결하는 무선통신장치부를 포함하는 이동폐색방식의 열차진로제어시스템 및 이를 이용한 열차운행관리방법 및 열차진로제어방법에 관한 것이다.
이동폐색방식을 적용한 열차제어시스템을 국내외에서 개발 또는 운영하고 있다. 현재 국내에서 운용되고 있는 궤도회로기반 신호시스템으로 구성된 열차제어시스템은 열차간격제어를 수행하는 ATC(Automatic Train Control), 열차운행관리를 수행하는 ATS(Automatic Train Supervision) 및 열차진로제어(IS:Interlocking System)를 수행하는 연동장치로 구성되어 있다. 연동장치는 지상 ATC(Automatic Train Control)에서 전송한 열차진로정보, 궤도회로정보 및 궤도회로에서 직접 전송한 궤도회로정보를 서로 비교하여 신호기와 선로전환기를 제어한다. 이동폐색방식의 열차제어시스템 개발 및 운영은 ATS 및 ATC에 집중되어 있다.
궤도회로를 이용한 열차진로제어에 대한 안전성은 충분히 검증되었으나, 어떠한 원인에 의해서 선로파손 또는 궤도회로 파손으로 열차 검지에 장해가 발생하면, 열차간격제어 및 열차진로제어를 수행하는 것이 불가능해진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 이중화하는 방안이 있지만 궤도회로의 경우 물리적으로 이를 구현하는 것이 곤란하다.
현재 사용중인 연동장치는 개루프(open loop) 제어이다. 궤도회로를 이용하여 열차의 점유위치를 검지하는 열차제어시스템은 신호기 신호나 ATC(automatic train control)신호를 열차로 전송할 뿐, 열차-지상간 폐루프(closed loop)를 형성할 수 없다. 제어장치와 대상기기 간에 폐루프 원리를 적용하였으나, 열차-지상제어기간에 제어, 감시정보를 효과적으로 교환할 수 없는 개루프로서 충분한 안전성을 확보하였다고 판단할 수 없다는 문제점이 있다.
다른 문제점으로는 실제 진로를 점유하여 주행중이거나 정차한 열차를 확인 할 수 없다는 것이다. 열차운행스케줄에 맞추어 설정된 진로에 대해서는 각각의 열차를 배당하고 있으나, 실제 진로를 점유하여 주행중이거나 정차한 열차를 확인할 수 없다. 즉, 궤도회로기반의 열차제어시스템은 궤도회로를 이용하여 열차 ID 정보를 지상-차상 간에 전송할 수 없어 열차제어논리를 작성함에 있어 열차 ID를 사용할 수 없다. 따라서 궤도회로의 열차점유정보만을 사용한 열차진로제어의 경우 인접신호를 보고 출발하는 오출발 또는 열차순서변경을 상실한 이선진로설정 등의 문제가 발생되고 있다.
또 다른 문제점으로는 진로 폐색에 관한 것이다. 역 구내에서 차량 검지는 순차적으로 나열되어 있는 궤도회로를 하나로 묶어 설정된 진로를 폐색으로 하고 있다. 폐색의 끝 부분 궤도회로에 장애가 발생하면 열차가 진로 안쪽으로 진입하는 것은 허가할 수 없기 때문에 열차는 진로 폐색의 시작 부분 또는 끝 부분에서 정차하여야 한다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 새로운 열차제어시스템은 열차진로제어시스템을 포함한 지상신호장치와 차상신호장치를 하나의 루프를 형성하여 지상-차상 상호 간에 정보를 교환하는 폐루프(closed Loop) 방식을 구현하기 위한 이동폐색방식의 열차진로제어시스템 및 이를 이용한 열차진로제어방법 및 열차운행관리방법을 제공함에 있다. 기존 연동장치는 필요한 열차정보를 받을 수 없기 때문에 접근 쇄정과 보류 쇄정 등에서 시간을 설정하여 열차진로제어의 안 전을 확보한다. 새로운 열차진로제어시스템은 폐루프 구성으로 필요한 열차정보 응답을 받을 수 있어, 미진입 주행로를 복위할 때 정지가능위치를 설정할 수 있다. 그 정지가능위치가 주행로의 내방이 아닐 경우 곧바로 주행로를 복귀할 수 있어, 기존 연동장치처럼 안전을 확보하기 위하여 일정한 시간을 설정할 필요가 없다.
본 발명의 다른 목적은 주행로 내의 복수열차진입이 가능한 이동폐색방식의 열차진로제어시스템을 이용한 모의장치를 제공하는 것이다. 주행로는 여러 개의 블록으로 구성되어 있다. 블록정보에는 열차번호, 방향 및 상태 등을 포함하고 있고, 주행이 가능한 블록에서 열차로 진입허가를 전송한다. 기존 궤도회로의 폐색과 달리, 1개의 블록 자체는 하나의 진로를 형성할 수 있어, 블록집합으로 구성된 주행로에는 복수의 열차가 진입할 수 있게 된다. 또한 조건이 만족 되면, 복수의 열차가 1개의 동일한 블록을 같이 점유할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이선 진입 방지가 가능한 이동폐색방식의 열차진로제어시스템을 이용한 모의장치를 제공하는 것이다. 새로운 열차진로제어시스템은 주행로에 열차번호를 할당하는 것을 전제로 하고 있어, 각 열차의 열차번호 ID를 이용한다. 이 때문에 열차가 불안정한 상태에서 잘못된 진로설정이 행해진 경우, 연동장치에서는 허가한 열차번호 ID와 접근하고 있는 열차의 ID가 일치하지 않으면 적절한 조치를 수행할 수 있도록 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동폐색방식의 열차진로제어시스템 및 이를 이용한 열차진로제어방법 및 열차운행관리방법은 열차 정보를 제공하는 차상장치부, 상기 차상장치부에서 제공된 열차 정보를 통해 열차를 제어하고 관리하는 지상장치부 및 상기 차상장치부와 지상장치부를 연결하는 무선통신장치부를 포함한다. 상기 지상장치부는 운행선로구간을 설정하는 운행선로기, 제어구간을 설정하는 지역제어기 및 진로제어구간을 설정하는 지역진로제어기를 포함하는 선로설정 유닛, 열차진로를 요청하는 진로제어 유닛, 상기 진로제어 유닛의 열차진로 요청에 대한 응답을 제공하는 연동처리 유닛, 상기 연동처리 유닛으로부터 지시를 받고 상태를 알려주는 선로전환기 및 상기 연동처리 유닛에서 진로진입허가를 받고 열차정보를 제공하는 열차간격제어 유닛을 포함한다. 상기 진로제어 유닛은 연동처리 유닛으로 진로설정을 요구하는 자동진로제어장치 및 중앙 모드/로컬 모드 절환, 진로설정, 선로전환기 단독전환을 처리하고, 중앙 모드/로컬 모드 상태, 진로설정상태, 열차점유위치, 선로전환기 전환방향을 모니터에 표시하는 제어조작반을 포함한다. 상기 연동처리 유닛은 요청진로에 선로전환기가 포함되면 작성되는 선로전환상태표, 구간 상태표 및 설정된 진로정보와 주행할 열차 ID를 등록하는 진로상태표를 포함한다. 상기 지상장치부는 열차관리기능을 수행하는 열차관리 유닛을 더 포함한다. 상기 차상장치부는 운행중인 열차의 속도를 검출하는 속도센서 및 열차의 실시간 위치정보를 제공하는 지상자로 이루어진 열차모의장치 유닛을 포함한다. 상기 지상자는 지상자에 의한 절대위치보정 및 진로제어구간 진입과 진출을 확인하기 위한 체배/분배기를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 열차진로제어방법 상기 진로제어 유닛을 통해 진로설정 조건 및 선로조건에 맞추어 진로선별을 하고, 설정진로의 경합을 판단하여 선로전을 쇄정하고, 접근쇄정의 쇄정 및 연쇄처리를 하고, 진로와 선로전환기를 제어한다.
또한 본 발명에 따른 열차운행관리방법은 운행선로구간을 열차의 간격을 제어하는 지역제어기 및 열차의 진로를 제어하는 지역진로제어기를 포함하는 다수의 제어구간으로 나누고, 상기 각 제어구간을 다수의 진로제어구간으로 나누고, 상기 각 제어기가 제어구간에 대한 자동열차제어를 설정하여 선로 프로파일, 역프로파일, 선로전환기 프로파일, 지상자 프로파일 및 지상안테나 프로파일을 포함하는 프로파일을 작성한다.
이하 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 바람직한 실시예에 대한 구성, 기능 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 종래 시스템에 관한 것으로, 궤도회로기반 신호시스템 구성도를 나타낸다.
도면에 나타난 바와 같이, 국내에서 운용되고 있는 열차제어시스템의 한 예로서 열차간격제어를 수행하는 ATC(automatic train control)와 열차진로제어를 수행하는 연동장치로 구성된다. 상기 ATC는 열차의 운전을 제어하고 안전을 확보하여 열차운전을 지시하는 역할을 한다. 연동장치는 지상 ATC에서 전송한 열차진로정보, 궤도회로정보 및 궤도회로에서 직접 전송한 궤도회로정보를 서로 비교하여 신호기와 선로전환기를 제어한다.
궤도회로를 이용한 열차진로제어에 대한 안전성은 충분히 검증되었으나, 어 떠한 원인에 의해서 선로파손 또는 궤도회로 파손으로 열차검지에 장해가 발생하면, 열차간격제어 및 열차진로제어를 수행하는 것이 불가능해진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 이중화하는 방안이 있지만 궤도회로의 경우 물리적으로 이를 구현하는 것이 곤란하다.
도2는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템을 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템은 차상장치부, 지상장치부 및 무선통신장치부를 포함한다. 상기 차상장치부는 열차에 대한 정보를 가지고 있으며, 상기 지상장치부는 차상장치부에서 열차 정보를 전송받고, 열차를 제어하고 관리하며, 상기 무선통신장치부는 차상장치부와 지상장치부를 연결한다.
도면에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 상기 차상장치부는 열차모의장치 유닛을 포함하고, 상기 지상장치부는 선로설정 유닛, 진로제어 유닛, 연동처리 유닛, 선로전환기, 열차간격 제어유닛 및 열차관리 유닛을 포함한다. 상기 선로설정 유닛은 운행선로구간을 설정하는 운행선로기, 제어구간을 설정하는 지역제어기 및 진로제어구간을 설정하는 지역진로제어기를 포함하고, 상기 진로설정 유닛은 열차진로를 요청하고, 상기 연동처리 유닛은 진로제어 유닛에서 열차진로 요청을 받고 응답을 제공하고, 상기 선로전환기는 연동처리 유닛에서 명령을 받고 상태를 알려주는 역할을 하고, 상기 열차간격제어 유닛은 연동처리 유닛에서 진로진입허가를 받고 열차정보를 제공하며, 상기 열차관리 유닛은 열차관리 기능을 수행한다.
도3은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차모의장치 유닛을 나타낸 개념도이다.
상기 차상장치부는 열차모의장치 유닛을 포함하며, 상기 열차모의장치 유닛은 속도센서 및 지상자를 포함한다. 상기 속도센서는 운행 중인 열차의 속도를 검출하고, 상기 지상자는 열차의 위치 정보를 제공하며, 지상자에 의한 절대위치보정 및 진로제어구간 진입과 진출을 확인하기 위한 체배/분배기를 포함하며, 높은 펄스수를 입력한다. 지상자용 엔코더 펄스는 600펄스/1회전이고, 열차용 엔코더 펄스는 50펄스/1회전이다.
도면에 나타난 바와 같이, 열차관리 유닛에서 설정된 열차, 열차특성 및 열차형식과 같은 데이터를 상기 열차모의장치 유닛에서 입력받아 무선통신장치부를 통하여 지상장치부로 전달한다.
차상장치부는 실시간 열차위치정보를 지상장치부로 전송한다. 본 발명의 모의장치는 속도센서(tacho generator)와 지상자를 이용한 실시간 열차위치정보를 사용한다. 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템은 실시간 열차위치정보를 사용하기 때문에 설정된 진로에 2편성의 열차가 진입하는 것이 가능하다. 특히, 1개의 폐색도 진로로 설정될 수 있기 때문에 2편성의 열차가 진입하는 것도 가능하다. 차상장치부는 열차진로제어시스템의 특징을 구현하기 위해서 열차형식, 열차특성을 설정하는 기능을 갖는다. 또한 열차진로제어구간에서의 열차경합, 열차간격제어 및 열차충돌을 검증하기 위해서 진로제어구간에 여러 편성의 열차를 주행시킨다. 본 발명의 실시예에서는 5편성을 주행시키는 것으로 했으나, 열차진로제어구 간의 특성에 따라 조정할 수 있다.
도4는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 지상자를 나타낸 구성도이다.
도면에 나타난 바와 같이, 지상자에 의한 절대위치보정 및 진로제어구간 진입과 진출을 확인하기 위해서 체배/분배기를 사용한다. 선로설정 유닛에서 지상자 신호를 발생시켜야 하므로 높은 펄스수를 입력한다.
도5는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 연동처리를 나타낸 개념도이다.
상기 연동처리 유닛은 선로전환상태표, 구간 상태표 및 진로상태표를 포함한다. 상기 선로전환 상태표는 요구진로에 선로전환기가 포함되면 작성되며, 진로상태표는 설정된 진로정보와 주행할 열차 ID를 등록하는 역할을 한다.
도면에 나타난 바와 같이, ATS(automatic train supervision)의 자동진로제어, 원격제어 및 역제어조작반(LCP:local control panel) 조작 등의 기능을 담당하는 선로설정/진로제어 유닛은 열차진로를 연동처리 유닛에 요청한다. 연동처리 유닛은 요청진로에 해당하는 진로상태표를 작성하고 이것을 토대로 연동처리를 수행한다. 요구진로에 선로전환기가 포함되면 선로전환기 상태표를 작성하고, 이곳에 진로제어명령을 등록한다. 등록된 명령에 맞추어 선로전환기 전환을 종료하고, 쇄정이 완료되면, 진로상태표에는 설정된 진로정보와 주행할 열차 ID가 등록된다. 열차간격제어 유닛에서 설정된 진로정보와 열차 ID가 같은 진로정보를 전송한다.
도6은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 진로제어 유닛 인터페이스를 나타낸 개념도이다.
상기 진로제어 유닛은 자동진로제어장치 및 제어조작반을 포함한다. 상기 자동진로제어장치는 열차운행계획기능 및 진로설정기능을 포함하고, 상기 제어조작반은 제어모드, 진로설정기능 및 선로전환기 단독제어를 포함한다.
상기 진로제어 유닛은 열차운행상태, 운행계획 또는 시격에 맞추어 자동으로 진로를 설정하고, 설정된 진로를 열차가 운행할 때 논리모순 또는 경합이 발생되지 않는 것을 확인한 후 연동처리 유닛으로 진로설정을 요구하는 자동진로제어장치 및 중앙 모드(center mode)/로컬 모드(local mode) 절환, 진로설정, 선로전환기 단독전환을 처리하며, 중앙 모드/로컬 모드상태, 진로설정상태, 열차점유위치, 선로전환기 전환방향을 모니터에 표시하는 제어조작반을 포함한다.
도면에 나타난 바와 같이, 진로제어 유닛에서 자동 또는 수동으로 연동처리 유닛으로 열차진로를 요청한다. 열차진로요청기능은 ATS(automatic train supervision)의 자동열차진로제어장치 및 전자연동장치의 제어조작반에서 수행된다.
자동진로제어장치에서는 자동진로제어 기능을 수행한다. 열차운행상태, 운행계획 또는 시격에 맞추어 자동으로 진로를 설정한다. 설정된 진로를 열차가 운행할 때 논리모순 또는 경합이 발생 되지 않는 것을 확인한 후 연동처리 유닛으로 진로설정을 요구한다. 열차운행계획과 운행시격이 일치하지 않는 경우 자동으로 열차운행조정을 수행한다.
또한 제어조작반은 기존 전자연동장치의 연동제어반의 기능을 수행한다. 열 차진로제어는 중앙 모드/로컬 모드로 구분된다. 중앙 모드인 경우는 자동진로제어기능에서 열차진로요구를 담당하고 로컬 모드인 경우는 제어조작반에서 담당한다. 제어조작반에서 하는 기능은 중앙 모드/로컬 모드 절환, 진로설정, 선로전환기 단독전환 등을 처리한다. 그리고 중앙 모드/로컬 모드 상태, 진로설정상태, 열차점유위치, 선로전환기 전환방향 등을 모니터에 표시하는 기능이 있다.
진로요청정보는 주행로, 열차 ID, 방향설정, 선로전환기 ID 등을 포함한다.
도7은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차간격제어 유닛 인터페이스를 나타낸 개념도이다.
도면에 나타난 바와 같이, 열차간격제어 유닛과 열차모의장치 유닛에서 진로제어구간에서의 열착간격제어를 담당한다. 스마트(smart) 열차제어시스템은 무선통신방식을 이용하여 열차간격제어 및 열차진로제어를 담당한다. 열차간격제어 유닛을 열차모의장치 유닛에서 생성한 속도, 위치정보를 토대로 열차위치결정과 열차간격제어를 위한 제한정보관리를 한다.
열차간격제어 유닛은 데이터베이스를 포함하며, 열차위치검지, 열차간격제어 , 열차자동운전 기능을 수행한다.
이하에서 열차간격제어 유닛의 데이터베이스와 열차위치검지 및 열차간격제어 기능에 대하여 자세히 설명한다.
상기 열차간격제어 유닛은 ATC(automatic train control)의 역할을 수행하는 장치로서 제어영역마다 동일한 하드웨어로 구성된다. 각 제어영역마다 갖는 선로조건에 따라 선로데이터가 서로 다르다. 이 선로데이터에는 선구데이터, 열차추적상 수, 전자연동장치데이터, 지상자 설치데이터가 저장된다.
상기 열차간격제어 유닛을 열차위치검지를 위해서 초기위치를 결정하고 열차위치를 추적한다.
열차가 정차역에서 출발 및 열차제어시스템 장애 발생 후 재기동의 경우와 같이 열차제어시스템에서 열차위치를 추적할 때 기준을 설정하는데 적용한다. 열차제어시스템은 상대 위치값을 사용하여야 하므로 초기위치결정을 위한 방법이 별도로 제시되어야 한다.
열차모의장치 유닛에서 속도센서와 지상자신호를 이용하여 열차속도와 열차위치값을 연산한다. 선로기울기, 선로곡선반경과 선로켄트와 선로왜란요인과 열차차륜의 슬립과 슬라이드와 같은 열차왜란요인에 의해서 열차에서 연산한 열차위치와 열차의 절대위치는 일치하지 않는다. 이러한 문제를 해소하기 위핸 방법이 별도로 제시되어야 한다. 열차간격제어 유닛은 열차모의 유닛에서 전송될 열차속도,위치정보를 토대로 열차위치를 추적한다.
또한, 이하에서와 같이, 열차간격제어를 위해서 열차점유정보를 출력하고, 열차속도제한정보 및 열차정지점을 생성하고 다음역 거리정보, 통신장애열차보호, 열차비상제동지령에 대한 기능을 수행한다.
열차간격제어 유닛은 생성된 열차위치추적정보를 토대로 열차가 점유하고 있는 선로길이를 생성하여 이를 연동처리 유닛과 진로제어 유닛으로 전송한다.
열차가 다음역 정지점까지 주행하는 동안에 속도제한요인이 있으면 속도제한구간을 생성한다. 속도제한구간은 곡선제한구간, 분기기제한구간, 건널목제한구간 및 임시속도제한구간이 있다.
열차의 안전확보를 위해서 선행열차의 후미의 재선위치, 진입금지구간 시점, 주행로 끝단의 정지위치 등 열차가 반드시 정지해야할 위치를 생성한다. 이 정지점까지의 거리를 토대로 열차주행패턴(ATC패턴)을 만든다.
안전확보를 위해서 필요한 것으로 판단되면 비상정지명령을 생성하고, 또한, 다음역 거리정보를 생성한다.
열차의 무선통신장치에 장애가 발생하여 위치를 추적할 수 없으면 해당열차가 위치하고 구간에 열차가 진입하는 것을 금지한다.
도8은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차선로점유범위를 나타낸 도면이다.
도면에 나타난 바와 같이, 선로점유구간은 열차 길이만큼의 여유거리와 열차 전후방의 여유거리를 포함한 구간이다.
도9는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차관리 유닛 인터페이스를 나타낸 개념도이다.
상기 지상장치부는 열차관리기능을 수행하는 열차관리 유닛을 더 포함한다.
상기 열차관리 유닛은 열차ID와 열차진로제어구간 열차진입정보를 열차간격제어 유닛으로부터 전송받으며, 열차ID, 열차형식, 열차길이 정보를 진로제어 유닛에 전송하고, 열차 ID, 열차형식, 열차길이, 열차특성 및 열차모의장치를 선정하여 열차모의장치 유닛으로 데이터를 전송한다.
도면에 나타난 바와 같이, 열차관리 유닛에서 열차관리기능을 수행한다. 열 차진로제어시스템은 도시철도, 간선철도 및 고속철도를 제어대상으로 한다. 또한, 진로제어구간을 들어오고 나가는 열차형식은 다양하다. 열차형식마다 고유의 가속특성, 제동(감속)특성이 있다. 이와 같은 운행조건에 맞추어 이하와 같이 열차관리기능을 세분하였다.
첫 번째로, 열차형식설정기능에 따라 세분된다. 열차의 종류는 동력방식에 따라 분산형과 집중형으로 구분된다. 집중형은 일반적으로 간선을 주행하는 디젤기관차, 전기기관차 및 고속전동차가 있다. 분산형은 지하철과 고속전동차가 있다. 열차형식 결정에는 열차편성정보를 포함한다.
두 번째로, 열차특성설정기능에 따라 세분되며, 열차형식을 설정한 후, 열차편성길이, 열차최고성능속도, 열차최고운행속도 및 열차의 가속성능 및 감속성능을 설정한다.
이하 그래프는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차가속성능을 나타낸다.
그래프1
Figure 112006097346234-pat00001
상기 그래프1에 나타난 바와 같이 열차가속성능에서 설정하는 것은 역행지령 에 대한 가속도 응답특성이다. 신호제어장치에서 역행지령을 출력한 시점에서부터 열차가 응답한 시간까지를 설정한다. 가속도 정확성은 모든 속도영역에 대해서 설정한다(예, ±10%). 또한 승차감을 고려한 져크성능값도 설정한다.
상기 그래프1은 열차간격제어 유닛에서 가속 명령을 열차모의장치 유닛에 전송하고, 상기 열차모의장치 유닛은 가속 명령에 맞추어 전동기에 역행지령을 전송한다. 시간 t1이 경과할 때까지 관련 장치(제어기, 제동장치, 추진장치)의 지연으로 역행이 발생하지 않는데 이를 공주시간이라고 한다. 또한, 시간 t2가 경과하면 목표값의 63%에 도달하는데 이를 시정수라고 한다. 시간 t1 및 t2를 설정하여 다양한 열차의 종류(고속철도, 새마을호, 무궁화호, 지하철, 경량전철 등)를 설정할 수 있다.
이하 그래프는 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차감속성능을 나타낸 그래프이다.
그래프2
Figure 112006097346234-pat00002
상기 그래프2에 나타난 바와 같이, 열차감속성능에서 설정하는 것은 제동지령에 대한 감속도 응답특성이다. 신호제어장치에서 제동지령을 출력한 시점에서부 터 열차가 응답한 시간까지를 설정한다. 감속도 정확성은 모든 속도영역에 대해서 설정한다(예, ±10%). 또한 승차감을 고려한 져크성능값도 설정한다.
상기 그래프2는 열차간격제어 유닛에서 감속 명령을 열차모의장치 유닛에 전송하고, 상기 열차모의장치 유닛은 감속 명령에 맞추어 전동기에 제동지령을 전송한다. 시간 t1이 경과할 때까지 관련 장치(제어기, 제동장치, 추진장치)의 지연으로 제동이 발생하지 않는데 이를 공주시간이라고 한다. 또한, 시간 t2가 경과하면 목표값의 63%에 도달하는데 이를 시정수라고 한다. 시간 t1 및 t2를 설정하여 다양한 열차의 종류(고속철도, 새마을호, 무궁화호, 지하철, 경량전철 등)를 설정할 수 있다.
도10은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 무선통신장치부를 나타낸 구성도이다.
상기 무선통신장치부는 차상장치부와 지상장치부를 서로 연결하는 기능을 담당한다.
도10에 나타난 바와 같이, 열차에 설치되는 무선통신장치, 선로전환기와 현장설비가 있는 열차진로제어영역에 설치되는 무선통신장치 및 무선통신망관리기능을 담당하는 장치로 구성된다.
도11은 본 발명에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 NMS 인터페이스를 나타낸 구성도이다.
도11에 나타난 바와 같이, 무선통신망기능은 열차모의장치 유닛에서 생성된 여러 가지 정보(열차 ID, 위치, 방향, 속도)를 연동처리 유닛으로 전송한다. NMS(network management system)에서 담당하는데 무선장치를 사용하지 않고 유선으로 연결된다. 무선통신장치 적용을 고려한 인터페이스 내용을 반영하여 NMS를 제작한다.
상기 진로설정 유닛은 속도센서의 입력을 연산하여 열차가 진로제어구간으로 진입한 것을 판단한 후 이를 열차모의장치 유닛으로 전송한다. 열차모의장치 유닛은 NMS에 채널할당을 요청한 후 채널을 확보한다. 그리고 열차진로제어에 필요한 열차정보를 NMS로 전송한다. NMS는 열차모의장치 유닛에서 전송한 정보를 연동처리 유닛으로 전송한다.
상기 진로설정 유닛은 속도센서의 입력을 연산하여 열차가 진로제어구간을 벗어난 것을 판단한 후 이를 열차모의장치 유닛으로 전송한다. 열차모의장치 유닛은 NMS에 채널취소를 요청한 후 통신을 중지한다. NMS는 통신중지내용을 열차모의장치 유닛에서 전송하면 연동처리 유닛은 열차가 진로제어구간을 벗어난 것으로 처리한 후 관련 프로세스를 진행한다.
또한, 본 발명에 따른 열차진로제어방법은 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차진로제어방법으로서, 상기 진로제어 유닛을 통해 진로설정조건 및 선로조건에 맞추어 진로선별을 하고, 설정진로의 경합을 판단하여 선로전을 쇄정하고, 접근쇄정의 쇄정 및 연쇄처리를 하고, 진로와 선로전환기를 제어한다.
또한, 본 발명에 따른 열차운행관리방법은 이동폐색방식의 열차진로제어시스템의 열차운행관리방법으로서, 운행선로구간을 열차의 간격을 제어하는 지역제어기 및 열차의 진로를 제어하는 지역진로제어기를 포함하는 다수의 제어구간으로 나누 고, 상기 각 제어구간을 다수의 진로제어구간으로 나누고, 상기 각 제어기가 제어구간에 대한 자동열차제어를 설정하여 선로 프로파일, 역프로파일, 선로전환기 프로파일, 지상자 프로파일 및 지상안테나 프로파일을 포함하는 프로파일을 작성한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변환 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 지상장치부와 차상장치부 상호간에 정보를 교환하는 폐루프 방식을 구현하여 열차진로제어시간을 짧게 설정할 수 있어 운용시간을 단축시키는 효과를 갖는다.
또한, 주행로내의 복수열차진입을 허용하여 공간활용도를 높이는 효과는 갖는다.
또한, 주행로에 열차ID를 할당하는 것을 전제로 하고 있어, 이선진입을 방지하여 열차충돌 및 탈선사고를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 열차 정보를 제공하는 차상장치부와; 상기 차상장치부에서 제공된 열차 정보를 통해 열차를 제어하고 관리하는 지상장치부와; 상기 차상장치부와 지상장치부를 연결하는 무선통신장치부를 포함하되,
    상기 지상장치부는 운행선로구간을 설정하는 운행선로기와, 제어구간을 설정하는 지역제어기와, 진로제어구간을 설정하는 지역진로제어기를 포함하는 선로설정 유닛과,
    열차진로를 요청하는 진로제어 유닛과,
    상기 진로제어 유닛의 열차진로 요청에 대한 응답을 제공하는 연동처리 유닛과,
    상기 연동처리 유닛으로부터 지시를 받고 상태를 알려주는 선로전환기와,
    상기 연동처리 유닛에서 진로진입허가를 받고 열차정보를 제공하는 열차간격제어 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동폐색방식의 열차진로제어시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진로제어 유닛은
    연동처리 유닛으로 진로설정을 요구하는 자동진로제어장치;및
    중앙 모드/로컬 모드 절환, 진로설정, 선로전환기 단독전환을 처리하고,
    중앙 모드/로컬 모드 상태, 진로설정상태, 열차점유위치, 선로전환기 전환방향을 모니터에 표시하는 제어조작반을 포함하는
    이동폐색방식의 열차진로제어시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연동처리 유닛은
    요청진로에 선로전환기가 포함되면 작성되는 선로전환상태표;
    구간 상태표; 및
    설정된 진로정보와 주행할 열차 ID를 등록하는 진로상태표를 포함하는
    이동폐색방식의 열차진로제어시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 지상장치부는
    열차관리기능을 수행하는 열차관리 유닛을 더 포함하는
    이동폐색방식의 열차진로제어시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 차상장치부는
    운행중인 열차의 속도를 검출하는 속도센서 및 열차의 실시간 위치정보를 제공하는 지상자로 이루어진
    열차모의장치 유닛을 포함하는
    이동폐색방식의 열차진로제어시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지상자는
    지상자에 의한 절대위치보정 및 진로제어구간 진입과 진출을 확인하기 위한 체배(遞倍)/분배기를 포함하는
    이동폐색방식의 열차진로제어시스템.
  8. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템을 이용한 열차진로제어방법으로서,
    상기 진로제어 유닛을 통해 진로설정조건 및 선로조건에 맞추어 진로선별을 하고,
    설정진로의 경합을 판단하여 선로전을 쇄정하고,
    접근쇄정의 쇄정 및 연쇄처리를 하고,
    진로와 선로전환기를 제어하는
    열차진로제어방법.
  9. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 따른 이동폐색방식의 열차진로제어시스템을 이용한 열차운행관리방법으로서,
    운행선로구간을 열차의 간격을 제어하는 지역제어기 및 열차의 진로를 제어하는 지역진로제어기를 포함하는 다수의 제어구간으로 나누고,
    상기 각 제어구간을 다수의 진로제어구간으로 나누고,
    상기 각 제어기가 제어구간에 대한 자동열차제어를 설정하여 선로 프로파일, 역프로파일, 선로전환기 프로파일, 지상자 프로파일 및 지상안테나 프로파일을 포함하는 프로파일을 작성하는
    열차운행관리방법.
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