KR101041255B1 - Apparatus for measuring position and velocity of magnetic levitation train and Method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파 신호를 발생시키는 차량신호발생기, 상기 차량신호발생기로부터 발생하는 고주파 신호를 지상으로 송신하는 차량안테나를 포함하는 차상설비, 및 상기 차량안테나로부터 송신되는 고주파 신호로부터 고주파 전압신호를 유도하는 교차루프코일, 상기 교차루프코일로부터 고주파 전압신호를 입력받아 구형파 펄스를 발생시키며 상기 발생한 구형파 펄스의 개수를 계수하여 열차의 이동거리 및 속도를 산출하는 지상검지신호정보처리장치를 포함하는 지상설비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치를 제공한다. The present invention provides a vehicle signal generator for generating a high frequency signal, a vehicle equipment including a vehicle antenna for transmitting a high frequency signal generated from the vehicle signal generator to the ground, and inducing a high frequency voltage signal from the high frequency signal transmitted from the vehicle antenna. Cross-loop coil, a ground equipment including a ground detection signal information processing device for receiving a high frequency voltage signal from the cross-loop coil to generate a square wave pulse and counting the number of the generated square wave pulse to calculate the moving distance and speed of the train. It provides a contactless ground train position and speed detection device for a magnetic levitation train, characterized in that made.

본 발명에 의하면, 지상에서 신속하고 연속적으로 열차의 위치와 속도를 파악할 수 있음으로 선형동기모터를 추진장치로 하는 초고속 자기부상열차의 위치, 속도 검지에 활용가능하며, 위치와 속도검지 처리시간이 최소화되며, 지상에 설치되는 교차유도루프코일의 교차간격이 분해능이 되기 때문에 고정밀의 열차위치확인이 가능하며, 날씨 및 주변의 기타 물리적 간섭 환경에서도 안정적으로 열차의 위치와 속도 파악이 가능하다는 장점이 있다. According to the present invention, the position and speed of the train can be detected quickly and continuously on the ground, and thus, it can be utilized for detecting the position and speed of a high speed magnetic levitation train using a linear synchronous motor as a propulsion device. It is minimized, and the intersecting interval of the cross-guided loop coil installed on the ground becomes high resolution, so it is possible to check the location of the train with high precision and stably detect the location and speed of the train even in the weather and other physical interference environment. have.

자기부상열차, 위치검출, 속도검출, 교차루프코일 Maglev train, position detection, speed detection, cross loop coil

Description

자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치 및 그 방법{Apparatus for measuring position and velocity of magnetic levitation train and Method thereof}Non-contact ground train position and speed detection device for magnetic levitation train and its method {Apparatus for measuring position and velocity of magnetic levitation train and Method

본 발명은 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교차유도방식을 이용하여 지상에서 신속하고 정확하게 자기부상열차의 위치와 속도를 파악할 수 있는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact ground train position and speed detection device for a magnetic levitation train and a method thereof, and more particularly to a magnetic field capable of quickly and accurately determining the position and speed of a magnetic levitation train on the ground using a cross-induction method. It relates to a non-contact ground train position and speed detection device for floating trains and a method thereof.

일반적인 철도시스템에서 고속부상열차(철제차륜방식)의 위치 및 속도검지는 지상에 설치된 궤도회로와 열차에 설치된 타코메타 또는 오도메타 등을 사용하여 파악이 가능하다. 즉 열차의 철제차륜에 설치된 타코메타 또는 오도메타 등을 사용하여 차륜회전시 출력되는 전압 펄스의 개수를 세어 열차의 이동거리와 속도를 측정하며, 지상에 설치된 궤도회로를 사용하여 레일에 구성된 궤도회로와 철제차륜의 단락에 의해 열차의 위치파악이 가능하다. In the general railway system, the position and speed detection of high-speed floating trains (steel wheel type) can be detected by using a track circuit installed on the ground and tacometa or odometa installed on the train. In other words, the distance and speed of the train are measured by counting the number of voltage pulses output when the wheels are rotated using tachometers or odometers installed on the steel wheels of the train, and using the track circuit installed on the ground, The location of the train can be determined by the short circuit of the steel wheels.

이와 같이 궤도회로와 타코메타 또는 오도메타를 이용하는 얻어진 열차의 위치 및 속도정보는 열차의 운행제어 및 진로 쇄정, 열차의 간격조정 등 열차제어를 위한 핵심정보로 활용된다.In this way, the position and speed information of the train using the track circuit and tachometer or odometa is used as key information for train control such as train control, route determination, and train spacing.

그러나 차륜의 회전과 궤도와의 접촉이 발생하지 않는 자기부상열차의 경우에는 기존의 타코메타와 궤도회로에 기반한 열차의 위치 및 속도확인이 불가능하므로 궤도회로와 타코메타 등을 대신하여 교차유도선과 안테나를 이용한 방식 등을 사용하고 있다.However, in the case of the magnetic levitation train that does not generate wheel rotation and contact with the track, it is impossible to check the position and speed of the train based on the existing tachometer and track circuit. Therefore, it uses cross-guided lines and antenna instead of track circuit and tachometer. Method is used.

도 1은 종래 교차유도선과 안테나를 이용한 열차위치 확인방식을 나타내는 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 구형파 형상을 갖도록 절곡시킨 구성을 갖고 지상의 궤도 위에 서로 반대방향으로 설치되어 고주파 신호가 인가되는 2개의 유도선(70,80)과 차량이 궤도를 따라 주행하던 중 상기 유도선(70,80)에서 유도되는 고주파 전압신호를 수신하는 안테나(10)와 상기 안테나(10)를 통하여 유도된 고주파 전압신호를 증폭하는 증폭기(20)와 상기 증폭기(20)를 통해 증폭된 고주파 전압신호의 포락선을 검파하는 검파기(30)와 상기 검파기(30)에 의해 검파된 전압 중 일정 전압 이상의 신호를 구형파로 변환시켜주는 슈미트 트리거(40)와 상기 슈미트 트리거(40)에서 출력되는 구형파 신호에 의거하여 차량의 주행속도를 산출해내는 속도변환부(50)와 상기 속도변환부(50)의 출력신호에 근거하여 차량의 주행 위치를 산출해 내는 위치변환부(60)로 구성되어 있다. 1 is a schematic diagram showing a train positioning method using a conventional cross-guiding line and an antenna. As shown in FIG. 1, two guide lines 70 and 80 that are bent in a square wave shape and installed in opposite directions on a track of the ground and to which a high frequency signal is applied are applied while the vehicle is traveling along a track. An antenna 10 receiving the high frequency voltage signal induced by the induction lines 70 and 80, an amplifier 20 amplifying the high frequency voltage signal induced through the antenna 10, and amplified by the amplifier 20. A detector 30 for detecting an envelope of a high frequency voltage signal, a Schmitt trigger 40 for converting a signal of a predetermined voltage or more among voltages detected by the detector 30 into a square wave, and a square wave output from the Schmitt trigger 40 It consists of a speed converter 50 for calculating the running speed of the vehicle based on the signal and a position converter 60 for calculating the running position of the vehicle based on the output signal of the speed converter 50. There is.

따라서 지상 궤도 위에 도 1과 같이 일정한 간격으로 넓혀진 부분과 좁혀진 부분으로 구성된 유도선(70,80)이 서로 대향되게 설치되고, 고주파 신호가 상기 유도선(70,80)에 공급된다. 이때 상기 유도선(70,80)이 설치된 궤도구간을 고속부상열차가 진행할 때 열차에 탑재된 안테나(10)에서는 교차 유도선의 넓혀진 부분과 좁혀진 부분에서의 유도전압 변화를 감지하게 된다. Accordingly, the guide lines 70 and 80 formed of the widened portion and the narrowed portion are arranged to face each other on the ground track as shown in FIG. 1, and a high frequency signal is supplied to the guide lines 70 and 80. At this time, when the high-speed floatation train proceeds in the track section in which the guide lines 70 and 80 are installed, the antenna 10 mounted on the train detects the induced voltage change in the widened portion and the narrowed portion of the cross-guided line.

상기 안테나에 유도되는 고주파 신호의 진폭성분은 유도선(70,80) 사이의 간격이 넓은 부분에서 크게 나타나게 되어 높은 전압이 유도되고, 유도선(70,80) 사이의 간격이 좁은 부분에서는 유도전압이 서로 상쇄되어 낮은 전압이 유도된다. 이렇게 유도된 전압신호는 증폭기(20)를 통하여 증폭되고, 검파기(30)를 통하여 포락선 검파과정을 거쳐 슈미트트리거(40)를 통과하여 구형파 신호로 출력된다. 따라서 속도변환부(50)와 위치변환부(60)는 상기 구형파의 개수를 세어 열차의 위치와 속도를 계산한다.The amplitude component of the high frequency signal induced in the antenna is large in a large space between the induction lines 70 and 80 so that a high voltage is induced, and induces a high voltage in a narrow space between the induction lines 70 and 80. These cancel each other to induce low voltages. The voltage signal thus induced is amplified by the amplifier 20, the detector 30 passes through the envelope detection process, passes through the Schmitt trigger 40, and is output as a square wave signal. Therefore, the speed converter 50 and the position converter 60 calculates the position and speed of the train by counting the number of square waves.

종래의 교차유도선과 안테나를 이용한 열차위치속도검지방식은 열차의 위치, 속도정보의 측정이 열차에서 이루어지며, 열차와 지상간의 무선통신을 통해 열차위치정보가 지상제어설비로 전송되어 지상에서 열차의 위치와 속도를 인식할 수 있게 된다. In the conventional train position speed detection method using a cross-guided line and an antenna, the position and speed information of the train are measured in the train, and the train position information is transmitted to the ground control equipment through the wireless communication between the train and the ground, and thus The position and the speed can be recognized.

종래와 같이 열차에서 위치를 파악하는 교차유도선과 안테나를 이용한 열차위치속도검지방식은 주로 선형유도모터(LIM : Linear Induction Motor) 방식의 중저속 자기부상열차에 적용되는 방식인 반면 초고속 자기부상열차에서는 주로 선형동기전동기(LSM : Linear Synchronous Motor)가 열차의 추진을 위해 사용되는데 고속부상열차 회전자(rotor)의 역할을 하고, 궤도가 고정자(stator)역할을 하게 되므로 고정자와 회전자간의 동기제어를 위해서 궤도구간에서의 열차의 정밀하고 신속한 위치와 속도 파악이 필요하다. As in the prior art, the train position speed detection method using a cross-guided line and an antenna that detects the position in a train is mainly applied to a medium-low magnetic levitation train of a linear induction motor (LIM) method, whereas in a high-speed magnetic levitation train. Linear Synchronous Motor (LSM) is mainly used for the propulsion of trains, and it acts as the rotor of high-speed floating train, and the track acts as the stator so that the synchronous control between stator and rotor can be controlled. This requires precise and rapid positioning and speeding of trains on track sections.

따라서 종래와 같이 열차에서 열차의 위치와 속도를 파악하는 방법은 초고속 자기부상열차의 추진제어를 위한 위치, 속도검지방식으로 적합하지 않으므로 지상에서 신속하고 정확하게 열차의 위치와 속도를 파악할 수 있는 방법이 필요하다.Therefore, as the conventional method of detecting the position and speed of a train in a train is not suitable as a position and speed detection method for propulsion control of a high speed magnetic levitation train, it is possible to quickly and accurately determine the position and speed of a train on the ground. need.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 교차유도방식을 이용하여 지상에서 신속하고 정확하게 자기부상열차의 위치와 속도를 파악할 수 있는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the contactless ground train position and speed detection device for magnetic levitation train that can grasp the position and speed of the magnetic levitation train on the ground quickly and accurately using the cross-induction method And to provide a method thereof.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치는 고주파 신호를 발생시키는 차량신호발생기, 상기 차량신호발생기로부터 발생하는 고주파 신호를 지상으로 송신하는 차량안테나를 포함하는 차상설비, 및 상기 차량안테나로부터 송신되는 고주파 신호로부터 고주파 전압신호를 유도하는 교차루프코일, 상기 교차루프코일로부터 고주파 전압신호를 입력받아 구형파 펄스를 발생시키며 상기 발생한 구형파 펄스의 개수를 계수하여 열차의 이동거리 및 속도를 산출하는 지상검지신호정보처리장치를 포함하는 지상설비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Contactless ground train position and speed detection device for a magnetic levitation train of the present invention for realizing the above object is a vehicle signal generator for generating a high frequency signal, a vehicle for transmitting a high frequency signal generated from the vehicle signal generator to the ground An on-vehicle facility including an antenna, a cross loop coil for inducing a high frequency voltage signal from a high frequency signal transmitted from the vehicle antenna, a high frequency voltage signal from the cross loop coil to generate a square wave pulse, and count the number of the generated square wave pulses. Characterized in that the ground comprises a ground detection signal information processing device for counting and calculating the moving distance and speed of the train.

또한 상기 차량안테나의 크기는 상기 교차루프코일 1개 교번 간격보다 작은 크기로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, the size of the vehicle antenna is characterized in that it is made smaller than the alternating interval of the cross-loop coil.

또한 상기 차량안테나의 입력단 및 상기 교차루프코일 출력단에 차량안테나와 교차루프코일간의 전압유도의 품질향상을 위한 임피던스 정합회로를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The method may further include an impedance matching circuit for improving the quality of voltage induction between the vehicle antenna and the cross loop coil at the input terminal of the vehicle antenna and the cross loop coil output terminal.

또한 상기 지상검지신호정보처리장치는 교차루프코일로부터 입력받은 고주파 전압신호를 증폭하고 신호대역외 다른 주파수 성분인 잡음성분을 제거하는 대역통과필터를 포함하는 증폭기, 증폭된 고주파 전압신호를 포락선 검파하는 검파기, 검파된 고주파 전압신호를 구형파로 변환하는 비교기, 상기 구형파 개수를 계수하는 카운터 및 상기 구형파의 개수와 교차루프코일의 교번주기 거리를 곱하여 교차루프코일 상의 열차이동거리를 산출하고, 타이머를 통해 얻어진 시간정보를 사용하여 열차속도를 산출하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, the ground detection signal information processing apparatus includes an amplifier including a band pass filter for amplifying a high frequency voltage signal received from a cross loop coil and removing noise components other than a signal band, and a detector for detecting an amplified high frequency voltage signal. Computing a high frequency voltage signal to a square wave, a counter for counting the number of square waves and multiplying the number of square waves by the alternating cycle distance of the cross loop coil, calculates a train travel distance on the cross loop coil, and obtains a timer. Characterized in that it comprises a control unit for calculating the train speed using the time information.

또한 지상검지신호정보처리장치는 구형파 개수에 따른 절대위치값이 대응된 테이블을 갖는 데이터베이스를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, the ground detection signal information processing apparatus is characterized in that it further comprises a database having a table corresponding to the absolute position value according to the number of square waves.

본 발명의 또 다른 목적을 구현하기 위한 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출방법은 교차루프코일에 유도된 고주파 전압신호를 구형파 펄스로 변환하는 단계; 상기 구형파 펄스를 계수하며, 교차루프코일의 교번주기 거리를 곱하여 열차이동거리를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 열차이동거리를 타이머를 통해 얻은 시간정보로 나누어 열차이동속도를 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Contactless ground train position and speed detection method for a magnetic levitation train for realizing another object of the present invention comprises the steps of converting the high-frequency voltage signal induced in the cross-loop coil into a square wave pulse; Calculating a train travel distance by counting the square wave pulses and multiplying an alternating period distance of a cross loop coil; And calculating the train movement speed by dividing the calculated train movement distance by time information obtained through a timer.

본 발명에 따른 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치 및 그 방법에 의하면, 지상에서 신속하고 연속적으로 열차의 위치와 속도를 파악할 수 있음으로 선형동기모터를 추진장치로 하는 초고속 자기부상열차의 위치, 속도 검지에 활용가능하며, 위치와 속도검지 처리시간이 최소화되며, 지상에 설치되는 교차유도루프코일의 교차간격이 분해능이 되기 때문에 고정밀의 열차위치확인이 가능하며, 날씨 및 주변의 기타 물리적 간섭 환경에서도 안정적으로 열차의 위치와 속도 파악이 가능하다는 장점이 있다. According to the present invention, the contactless ground train position and speed detection device for a magnetic levitation train and its method can be used to quickly and continuously grasp the position and speed of a train on the ground, so that a high-speed magnetic levitation using a linear synchronous motor as a propulsion device is possible. It can be used to detect the position and speed of trains, minimizes the processing time of position and speed detection, and the intersecting intervals of the cross-guided loop coils installed on the ground become resolvable, making it possible to check the location of trains with high precision. It has the advantage of being able to reliably know the position and speed of trains even in other physical interference environments.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the same reference numerals will be used for the same components as the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a contactless ground train position and speed detection apparatus for a magnetic levitation train according to the present invention.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명은 차량신호발생기(210) 및 차량안테나(220)를 포함하는 차상설비와 교차루프코일(230), 지상검지신호정보처리장치(240)를 포함하는 지상설비로 구성된다. As shown in FIG. 2, the present invention provides a vehicle facility including a vehicle signal generator 210 and a vehicle antenna 220 and a ground facility including a cross loop coil 230 and a ground detection signal information processing device 240. It is composed.

먼저 차상설비가 장착된 자기부상열차(200)가 상기 지상설비가 설치된 궤도구간 통과시 자기부상열차(200)의 차량신호발생기(210)에서 고주파 신호를 차량안테나(220)를 통해 궤도상의 교차루프코일(230)에 유도전압을 유기하면 유기된 전압신호를 지상검지신호정보처리장치(240)에서 수신하고 연산처리하여 지상에서 교차루프코일이 설치된 궤도구간 안에서의 열차의 정확한 위치와 속도를 파악할 수 있다. First, when the magnetic levitation train 200 equipped with the onboard equipment passes the track section in which the above ground equipment is installed, the vehicle signal generator 210 of the magnetic levitation train 200 transmits a high frequency signal through the vehicle antenna 220 on the track. When the induced voltage is induced in the coil 230, the induced voltage signal is received by the ground detection signal information processing apparatus 240 and processed to determine the exact position and speed of the train in the track section in which the cross loop coil is installed on the ground. have.

여기서 차량안테나(220)에 의해 교차루프코일(230)에 유기된 전압은 차량안테나(220)와 만나는 교차루프코일(230)의 면적 크기에 따라 비례하는 특성을 가지며, 교차루프코일의 면적이 가장 큰 지점에 차량안테나가 위치할 경우 교차루프코일(230)에 유기되는 전압은 최대가 되고, 교차루프코일의 면적이 가장 작은 지점에 차량안테나가 위치할 경우 교차루프코일(230)에 유기되는 전압은 최소가 된다.Herein, the voltage induced in the cross loop coil 230 by the vehicle antenna 220 has a characteristic that is proportional to the area size of the cross loop coil 230 that meets the vehicle antenna 220, and the area of the cross loop coil is the most. When the vehicle antenna is located at a large point, the voltage induced in the cross-loop coil 230 becomes the maximum, and when the vehicle antenna is located at the point where the area of the cross-loop coil is small, the voltage induced in the cross-loop coil 230. Is the minimum.

도 3은 본 발명에 따른 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치의 세부 블록도이다.3 is a detailed block diagram of a contactless ground train position and speed detection apparatus for a magnetic levitation train according to the present invention.

도 3에서 보는 바와 같이 차상설비는 고주파 신호원(211), 증폭기(212), 임피던스 정합회로(213)로 구성된 차량신호발생기(210)와 코일로 이루어진 차량안테나(220)를 포함하며, 지상설비는 교차루프코일(230)과 임피던스 정합회로(241), 증폭기(242), 검파기(243), 비교기(244), 카운터(245), 제어부(246), 데이터베이 스(247), 타이머(248)를 포함하는 지상검지신호정보처리장치(240)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the onboard equipment includes a vehicle signal generator 210 composed of a high frequency signal source 211, an amplifier 212, an impedance matching circuit 213, and a vehicle antenna 220 composed of coils. Cross loop coil 230, impedance matching circuit 241, amplifier 242, detector 243, comparator 244, counter 245, control unit 246, database 247, timer 248 It includes a ground detection signal information processing device 240 including).

차상설비의 고주파 신호원(211)가 고주파 신호를 발생하면 발생된 고주파 신호는 임피던스 정합회로(213)를 거쳐 차량안테나(220)로 인가된다. 이때 고속부상열차가 교차루프코일(230)이 설치된 궤도구간을 통과할 때 차량안테나(220)로부터 고주파전압신호가 교차루프코일(230)에 유도된다. 상기 교차루프코일은 두개의 도선이 8자 형상의 루프구조를 갖는다.When the high frequency signal source 211 of the onboard equipment generates a high frequency signal, the generated high frequency signal is applied to the vehicle antenna 220 through the impedance matching circuit 213. At this time, when the high speed floating train passes the track section in which the cross loop coil 230 is installed, a high frequency voltage signal is induced from the vehicle antenna 220 to the cross loop coil 230. The cross loop coil has two loops having an eight-character loop structure.

지상설비의 교차루프코일(230)에 유도된 고주파 전압신호는 지상검지신호정보처리장치(240)로 전송된다. 지상검지신호정보처리장치(240)에서는 유도된 고주파 전압신호는 증폭기(241)를 거쳐 일정수준 이상의 전압신호로 증폭된다. 상기 증폭기(241)는 신호대역외 다른 주파수성분의 잡음성분을 제거하는 대역통과필터를 내장하여 잡음에 의한 오류발생을 방지한다. The high frequency voltage signal induced in the cross loop coil 230 of the ground equipment is transmitted to the ground detection signal information processing apparatus 240. In the ground detection signal information processing apparatus 240, the induced high frequency voltage signal is amplified into a voltage signal of a predetermined level or more through the amplifier 241. The amplifier 241 has a built-in band pass filter for removing noise components of frequency components other than the signal band to prevent an error caused by noise.

다음으로 증폭된 고주파 전압신호는 포락선 검파기(243)에 의해 검파된다. 검파된 고주파 전압신호는 일정 전압 이상의 신호를 구형파로 변환시키는 비교기(244)에 의하여 구형파(펄스)로 변환된다. Next, the amplified high frequency voltage signal is detected by the envelope detector 243. The detected high frequency voltage signal is converted into a square wave (pulse) by a comparator 244 which converts a signal having a predetermined voltage or more into a square wave.

따라서 고속부상열차가 교차루프코일(230) 위로 이동할 때 차량안테나(220)가 통과한 교번하는 교차루프코일의 개수만큼 지상검지신호정보처리장치(240)에서 구형파(펄스)가 발생하게 되어 지상에서 열차위치(차량안테나 위치)를 정확하게 파악할 수 있다. 이때 발생하게 된 구형파의 개수와 교차루프코일의 교번 주기 거리를 곱하여 교차루프코일 상의 열차이동거리를 산출할 수 있으며, 타이머(247)를 통해 얻어진 시간정보를 사용하여 단위 시간 동안에 이동한 거리를 파악하여 열차속도를 산출할 수 있다. Therefore, when the high speed floating train moves over the cross loop coil 230, the square wave (pulse) is generated in the ground detection signal information processing device 240 by the number of alternating cross loop coils passed by the vehicle antenna 220. Accurately identify train location (vehicle antenna location). At this time, the train movement distance on the cross loop coil can be calculated by multiplying the number of generated square waves by the alternating cycle distance of the cross loop coil, and using the time information obtained through the timer 247 to determine the distance moved during the unit time. Train speed can be calculated.

상기 획득된 열차이동거리 및 열차속도는 열차제어지상설비(250)로 전송되어 지상에서 신속하고 정확하게 열차의 위치와 속도를 파악할 수 있다.The obtained train moving distance and the train speed is transmitted to the train control ground facility 250 can quickly and accurately grasp the position and speed of the train on the ground.

또한 제어부(246)에서 위치계산에 따라 발생하는 프로세싱 부하를 줄이고 신속한 위치산출을 위하여 구형파(펄스) 개수에 따라 절대위치값이 대응된 테이블을 데이터베이스화하여 프로세서에서는 입력된 구형파 개수에 해당하는 절대위치값을 데이터베이스(247)에서 참조하여 사용하는 방식으로 구성할 수 있다. In addition, the control unit 246 reduces the processing load caused by the position calculation and database the table corresponding to the absolute position value according to the number of square waves (pulses) in order to quickly calculate the position, the processor in the absolute position corresponding to the input number of square waves You can configure the values by referencing them in the database 247.

또한 열차의 추진제어를 지상설비에서 담당하는 선형동기전동기기반의 초고속자기부상열차시스템과 같은 시스템에서 고정밀도의 열차위치정보를 고속으로 추진제어장치로 전송할 수 있도록 위치펄스신호를 지상검지신호정보처리장치(240)의 출력으로 구성한다. In addition, it is possible to process the position pulse signal on the ground detection signal information so that high-speed train position information can be transmitted to the propulsion control device at high speed in the system such as the linear synchronous motor-based super high speed magnetic levitation train system in charge of the propulsion control of the train. Configured with the output of the device 240.

도 4는 본 발명에 따른 지상검지신호정보처리장치에서의 전압 파형도이다.4 is a voltage waveform diagram of the ground detection signal information processing apparatus according to the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 지상검지신호정보처리장치(240)는 차량안테나(220)가 교차루프코일(230) 위를 통과함에 따라 유도되는 고주파 전압신호를 처리하여 위치를 파악하게 된다. 따라서 차량안테나(220)와 교차루프코일(230)간의 관계가 유도되는 고주파 전압신호의 품질에 영향을 주므로 차량안테나(220)의 크기는 교차루프코일(230)의 교번간격보다 작은 크기로 구성되어야 한다. 따라서 차량안테나는 교차루프코일의 1개 교번간격만큼만 고주파 전압을 유도시키며 1개 교번 간격이 위치정보의 분해능에 해당한다. As shown in FIG. 4, the ground detection signal information processing apparatus 240 processes the high frequency voltage signal induced as the vehicle antenna 220 passes over the cross loop coil 230 to determine the position. Therefore, since the relationship between the vehicle antenna 220 and the cross loop coil 230 affects the quality of the induced high frequency voltage signal, the size of the vehicle antenna 220 should be smaller than the alternating interval of the cross loop coil 230. do. Therefore, the vehicle antenna induces high frequency voltage by only one alternating interval of the cross loop coil, and one alternating interval corresponds to the resolution of the position information.

도 5는 본 발명에 따른 열차위치 및 속도 검출하는 방법을 보인 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of detecting a train position and a speed according to the present invention.

지상검지신호정보처리장치에서는 교차루프코일에 유도된 고주파 전압신호를 구형파 펄스로 변환한다(S10). 다음으로 지상검지신호정보처리장치의 카운터에서 상기 구형파 펄스를 계수하며, 제어부에서는 구형파 펄수 계수값에 교차루프코일의 교번주기 거리를 곱하여 열차이동거리를 산출한다(S20). 다음으로 상기 산출된 열차이동거리를 타이머를 통해 얻은 시간정보로 나누어 열차이동속도를 산출한다(S30). In the ground detection signal information processing apparatus, the high frequency voltage signal induced in the cross loop coil is converted into a square wave pulse (S10). Next, the square wave pulse is counted by a counter of the ground detection signal information processing apparatus, and the control unit calculates a train travel distance by multiplying the square wave pulse count value by the alternating cycle distance of the cross loop coil (S20). Next, the train movement speed is calculated by dividing the calculated train movement distance by time information obtained through a timer (S30).

따라서 지상에서 신속하고 정확하게 열차의 위치와 속도를 파악하여 자기부상열차의 추진제어를 위한 정보로서 활용할 수 있다. Therefore, it can be used as information for propulsion control of maglev train by quickly and accurately grasping the position and speed of the train on the ground.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be practiced in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. will be.

도 1은 종래 교차유도선과 안테나를 이용한 열차위치 확인방식을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a train positioning method using a conventional cross-guiding line and an antenna.

도 2는 본 발명에 따른 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a contactless ground train position and speed detection apparatus for a magnetic levitation train according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치의 세부 블록도이다.3 is a detailed block diagram of a contactless ground train position and speed detection apparatus for a magnetic levitation train according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 지상검지신호정보처리장치에서의 전압 파형도이다.4 is a voltage waveform diagram of the ground detection signal information processing apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 열차위치 및 속도 검출하는 방법을 보인 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of detecting a train position and a speed according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

200:자기부상열차 210:차량신호발생기200: magnetic levitation train 210: vehicle signal generator

211:고주파 신호원 213:증폭기211: high frequency signal source 213: amplifier

214:임피던스정합회로 220:차량안테나214: impedance matching circuit 220: vehicle antenna

230:교차루프코일 240:지상검지신호 정보처리장치230: crossed loop coil 240: ground detection signal information processing device

241:임피던스정합회로 242:증폭기241: impedance matching circuit 242: amplifier

243:검파기 244:비교기243: detector 244: comparators

245:카운터 246:제어부245: counter 246: control unit

247:데이터베이스 248:타이머247: database 248: timer

250:열차제어 지상설비250: train control ground equipment

Claims (6)

고주파 신호를 발생시키는 차량신호발생기,A vehicle signal generator for generating a high frequency signal, 상기 차량신호발생기로부터 발생하는 고주파 신호를 지상으로 송신하는 차량안테나를 포함하는 차상설비, 및On-vehicle equipment comprising a vehicle antenna for transmitting a high frequency signal generated from the vehicle signal generator to the ground; 상기 차량안테나로부터 송신되는 고주파 신호로부터 고주파 전압신호를 유도하는 교차루프코일, 상기 교차루프코일로부터 고주파 전압신호를 입력받아 구형파 펄스를 발생시키며 상기 발생한 구형파 펄스의 개수를 계수하여 열차의 이동거리 및 속도를 산출하는 지상검지신호정보처리장치를 포함하는 지상설비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치.A cross loop coil for inducing a high frequency voltage signal from the high frequency signal transmitted from the vehicle antenna, a high frequency voltage signal is input from the cross loop coil to generate a square wave pulse, and the moving distance and speed of the train are counted by counting the number of the generated square wave pulses. Contactless ground train position and speed detection device for a magnetic levitation train, characterized in that consisting of ground equipment including a ground detection signal information processing device for calculating a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차량안테나의 크기는 상기 교차루프코일 1개 교번 간격보다 작은 크기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치.The size of the vehicle antenna is a contactless ground train position and speed detection device for a magnetic levitation train, characterized in that the size is made smaller than the alternating interval of the cross loop coil. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차량안테나의 입력단 및 상기 교차루프코일 출력단에 차량안테나와 교 차루프코일간의 전압유도의 품질향상을 위한 임피던스 정합회로를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치.Contactless ground train position and speed for the magnetic levitation train further comprises an impedance matching circuit for improving the quality of the voltage induction between the vehicle antenna and the cross loop coil at the input terminal of the vehicle antenna and the output of the cross loop coil. Detection device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 지상검지신호정보처리장치는 교차루프코일로부터 입력받은 고주파 전압신호를 증폭하고 신호대역외 다른 주파수 성분인 잡음성분을 제거하는 대역통과필터를 포함하는 증폭기, 증폭된 고주파 전압신호를 포락선 검파하는 검파기, 검파된 고주파 전압신호를 구형파로 변환하는 비교기, 상기 구형파 개수를 계수하는 카운터 및 상기 구형파의 개수와 교차루프코일의 교번주기 거리를 곱하여 교차루프코일 상의 열차이동거리를 산출하고, 타이머를 통해 얻어진 시간정보를 사용하여 열차속도를 산출하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치.The ground detection signal information processing apparatus includes an amplifier including a band pass filter for amplifying a high frequency voltage signal received from a cross loop coil and removing noise components other than a signal band, a detector for detecting an amplified high frequency voltage signal, Comparator for converting the detected high-frequency voltage signal into a square wave, a counter for counting the number of square waves, and multiplying the number of square waves by the alternating cycle distance of the cross loop coil to calculate the train travel distance on the cross loop coil, and the time obtained by the timer. Contactless ground train position and speed detection device for a magnetic levitation train comprising a control unit for calculating the train speed using the information. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 지상검지신호정보처리장치는 구형파 개수에 따른 절대위치값이 대응된 테이블을 갖는 데이터베이스를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출장치.The ground detection signal information processing apparatus further includes a database having a table corresponding to an absolute position value according to the number of square waves. 교차루프코일에 유도된 고주파 전압신호를 구형파 펄스로 변환하는 단계;Converting the high frequency voltage signal induced in the cross loop coil into a square wave pulse; 상기 구형파 펄스를 계수하며, 교차루프코일의 교번주기 거리를 곱하여 열차이동거리를 산출하는 단계; 및Calculating a train travel distance by counting the square wave pulses and multiplying an alternating period distance of a cross loop coil; And 상기 산출된 열차이동거리를 타이머를 통해 얻은 시간정보로 나누어 열차이동속도를 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 무접촉 지상 열차위치 및 속도검출방법.Contactless ground train position and speed detection method for a magnetic levitation train comprising the step of calculating the train movement speed by dividing the calculated train movement distance by the time information obtained through a timer.
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