KR101089114B1 - 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템에 관한 것으로서, 열차에 설치되되 승강장 선로로의 승객 추락을 감지하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 승강장의 위험상황 인식으로 인해 생성되는 비상정지제어정보를 수신하는 차상수신기와, 상기 차상수신기로부터 비상정지제어정보가 입력되면 열차의 제동장치를 작동시키는 차상 비상계전기를 제어하는 계전제어기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 승강장에서의 승객 추락 등의 위험 상황이 발생되는 경우 승강장을 모니터링하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템에서 생성된 비상정지제어정보가 열차로 직접 수신되어 열차의 차상 비상계전기를 동작시켜 열차를 비상제동함으로써 승강장 내로의 열차 진입을 통제함으로써, 승강장 내에서의 사고를 신속하게 예방할 수 있는 장점이 있다.

승강장, 추락, 열차

Description

승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템 { train control system for train emergency stop using Platform vision information }

본 발명은 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 설명하면 승객의 선로 추락 등으로 인한 위험상황의 발생시에 승강장의 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 비상정지제어정보를 수신받아 해당 승강장에 진입하는 열차를 제동함으로써 승강장 내에서의 안전사고를 예방할 수 있는 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 철도는 대규모의 운송수단으로 대중적이면서도 편리한 교통수단으로 자리잡고 있다. 하지만 철도는 많은 승객이 이용하기 때문에 단한번의 안전관리 미숙으로 수많은 인명피해가 발생할 수 있다.

특히, 최근 들어 지하철의 승강장(platform)에서의 낙상(落傷)에 의한 인명사고, 출퇴근 혼잡 시간대에 옷이나 신체 일부가 열차의 출입문에 끼이는 사고, 승 강장과 철도차량 사이의 틈에 승객의 일부가 빠지는 사고 등 철도내의 안전사고는 더욱 빈번해지고 있다.

물론, 이와 같은 승강장내 안전사고를 감시하기 위해 현재 지하철 역구내 등에는 CCTV를 설치 운영하고 있는 실정이지만, 상기 CCTV는 운영자가 사령실 또는 역무실에서 지속적으로 모니터링하고 있어야 하므로, 긴급상황 발생시 즉각적인 인지 및 이에 대한 대처방안의 수립이 어렵고 수동적이고 제한적으로 운영되고 있어 긴급상황에 대한 자동 인식 및 신속한 대처가 어려운 문제점을 가지고 있었다.

한편, 최근에는 승객의 선로 추락사고를 사전에 차단하기 위해 스크린 도어 (PSD)의 설치를 확대하고 있으나, 모든 승강장에 설치하기에는 경제적인 부담이 크고, 특히 지상(地上) 승강장일 경우에는 주변 경관을 차단하여 승객들의 답답함을 가중시킬 수 있는 단점도 가지고 있다.

또한 열차가 정위치에 정차하지 못할 경우 스크린도어의 개폐에 문제가 발생할 수 있고, 스크린 도어와 열차 사이의 틈에 인체나 물체가 끼었을 경우에 대하여 대비가 어렵다.

물론, 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 본 출원인은 등록특허 제0876661호 영상 기반 승강장 모니터링 시스템을 제시한 바 있다. 이는 승강장 내에서의 긴급 및 위급 상황에 대하여 신속하고 정확하게 상황을 인지하고 대처할 수 있도록 승강장의 위험 영역을 모니터링 하는 시스템에 관한 것으로; 카메라를 이용하여 획득되는 영상 정보를 이용하여 승강장내에서 열차 및 물체를 검지하여 물체의 추락여부를 판별하여 모니터링 정보를 생성하는 정보수집부와; 상기 정보수집부의 모니터링 정보를 이용하여 경보메시지를 생성하는 정보퓨전부와; 정보퓨전부의 경보메시지 정보를 수신장치에 전송하는 정보제공부;로 구성된다. 이와 같은 구성에 의해 승강장 내의 열차가 진입하는 열차 영역과 물체가 추락할 수 있는 위험 영역에 물체가 들어왔을 경우와 같이 승객의 위험요소가 감지되는 경우 카메라 영상 프레임의 움직임 정보를 역추적하여 물체의 추락 위험 등을 판별하여 신속하고 정확하게 대처할 수 있어 소중한 인명과 재산피해를 최소화하는 장점이 있다.

그러나, 상기 등록특허의 경우 상술한 장점이 있음에도 불구하고, 승객의 선로 추락과 같은 위급상황 발생시에 열차의 비상정지가 필요하지만 정보퓨전부는 단순히 수신자(예를 들면 사령실 직원, 역무원, 진입 열차 운전자)의 특성에 맞게 세분화하여 경보메시지를 생성하여 발송함에 따라 경보메시지를 분석하고 그에 따른 적절한 조치를 수동으로 해야하므로 의사판단과 조작으로 인한 시간이 많이 소요되므로 분초(分秒)를 다투는 긴급상황에서 신속한 대처가 불가능한 문제점을 갖고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 승강장에서의 승객 추락 등을 감지하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 열차의 진입을 금지하는 비상정지제어정보가 수신되면 열차가 정지하도록 제동함으로써 승강장 내로의 열차 진입을 예방하는 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은;

열차에 설치되되 승강장 선로로의 승객 추락을 감지하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 승강장의 위험상황 인식으로 인해 생성되는 비상정지제어정보를 수신하는 차상수신기와; 상기 차상수신기로부터 비상정지제어정보가 입력되면 열차의 제동장치를 작동시키는 차상 비상계전기를 제어하는 계전제어기;로 구성되는 것을 특징으로 하는 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템을 제공한다.

이때, 상기 차상수신기는 상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 승객 추락으로 인해 생성되는 비상정지제어정보를 무선수신하는 무선모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다

또한, 상기 계전제어기는 마이컴으로 구성되는 것을 특징으로 한다

한편, 상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템은; 승강장 선로쪽의 열차 영역 내에서 물체를 검지하는 정보수집부와, 상기 정보수집부에서 수집된 검지정보를 분석해 사람인지 여부와 거리를 판별하여 열차의 정지가 필요한 경우 비상정지제어정보를 생성하는 정보분석부와, 상기 정보분석부의 비상정지제어정보를 상기 차상수신기로 전송하는 정보송신부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 정보수집부는; 승강장의 선로 쪽으로 향하도록 설치되어 선로상에 위치한 물체가 생물체인지를 판별하기 위한 영상을 획득하는 열화상카메라와, 상기 승강장의 선로에 위치하는 물체와의 거리를 측정하기 위한 영상을 획득하는 스테레오카메라로 구성되며 상기 열화상카메라의 적외선영상과 스테레오카메라의 스테레오영상은 상기 정보분석부로 전송되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정보수집부는 승강장의 하부에 승강장에서 사람이 추락하는 경우 감지하는 적외선센서가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 정보분석부는; 상기 열화상카메라를 통해 촬영된 적외선영상을 이용해 생물체인지를 판별하고, 스테레오카메라를 통해 촬영된 스테레오영상을 이용해 물체와의 거리를 연산한 후, 상기 열화상카메라의 적외선영상의 물체가 생물체인 경우 물체와의 거리정보를 이용해 생물체의 크기를 연산하여 사람의 크기로 판별되는 경우 열차의 비상정지를 유도하기 위한 비상정지제어정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 정보송신부는 상기 정보분석부에서 생성된 비상정지제어정보를 차상수신기로 무선송신하는 무선모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 승강장에서의 승객 추락 등의 위험 상황이 발생되는 경우 승강장을 모니터링하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템에서 생성된 비상정지제어정보가 열차로 직접 수신되어 열차의 차상 비상계전기를 동작시켜 열차를 비상제동하여 승강장 내로의 열차 진입을 통제함으로써, 승강장 내에서의 사고를 신속하게 예방할 수 있는 장점이 있다.

특히, 관제실의 책임자 또는 열차의 기관사가 의사판단을 하는 과정을 거치지 않고 자동으로 대처할 수 있게 됨에 따라 비상상황에 대한 신속한 대응을 할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이때, 도 1은 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명의 영상 기반 승강장 모니터링 개념도이고, 도 3은 본 발명의 영상 기반 승강장 모니터링 시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 흐름도이다.

도 1에 의하면, 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템은 승강장 선로로의 승객의 추락이나 열차 문틈에 끼임 등과 같은 위험상황을 감지하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)으로부터 승객 추락 등을 감지하는 경우 생성되는 비상정지제어정보를 수신하는 차상수신기(210)와, 상기 비상정지제어정보가 수신되면 상기 차상수신기(210)에 의해 열차(10)의 제동장치(12)를 작동시키는 차상 비상계전기(EMR)(14)를 제어하는 계전제어기(220)로 구성된다.

이때, 상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 승강장 승객 위험 요소를 영상처리 기술을 통해 즉각적으로 인지하고 상황에 대한 신속한 대처를 할 수 있도록 하기 위해 승강장(1) 선로(2)쪽의 열차 영역 내에서 물체를 검지하는 정보수집부(110)와, 상기 정보수집부(110)에서 수집된 검지정보를 분석해 사람인지 여부와 거리를 판별하여 열차의 정지가 필요한 경우 비상정지제어정보를 생성하는 정보분석부(120)와, 상기 정보분석부(120)의 비상정지제어정보를 열차(10)의 차상수신기(210)로 전송하는 정보송신부(130)로 구성된다.

이하, 각각의 구성요소들을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 상기 정보수집부(110)는 승강장(1)의 화재나 승객의 선로추락 또는 끼 임과 같은 위험 상황을 검지하고 인지한다. 이를 위해 상기 정보수집부(110)는 승강장(1)의 선로(2) 쪽으로 향하도록 설치되되 농염에 의해 전방주시가 불가능한 상황에서 적외선 감지방식을 이용하여 선로상에 위치한 물체가 생물체인지를 판별하기 위한 영상을 획득하는 열화상카메라(112)와, 상기 승강장(1)의 선로(2)에 위치하는 물체와의 거리를 측정하기 위한 영상을 획득하는 스테레오카메라(114)로 구성된다.

이때, 상기 정보수집부(110)는 승강장(1)의 하부에는 선로(2)쪽 감지 영역의 물체를 감지하는 적외선센서(116)를 일정간격을 유지하며 약 30cm 높이로 다수개 설치한다. 따라서, 승강장에서 승객과 같은 사람이 추락하는 경우 적외선센서(116)를 통해 감지함에 따라 추락 유무에 대한 판단정보로 활용할 수 있게 된다.

특히, 상기 정보수집부(110)는 하나의 승강장(1)에 적어도 하나 이상 설치되어 특정 위치마다 열차 및 물체에 대한 영상정보를 획득하고 이를 이용하여 선로 추락이나 위험을 검지하게 된다.

한편, 상기 정보분석부(120)는 선로상에 위치하는 물체가 일정 크기 이상인 경우 사람 혹은 열차진행에 이상을 줄 수 있는 장애물인가를 판별하여 필요에 따라 진입 열차를 비상정지시키기 위한 비상정지제어정보를 생성함으로써 진입열차를 통제 및 사고 대처를 수행할 수 있게 된다.

이와같은 정보분석부(120)는 상기 정보수집부(110)에서 수집된 모니터링 정보를 이용하여 열화상카메라(112)를 통해 촬영된 적외선영상을 이용해 생물체인지를 판별하고, 스테레오카메라(114)를 통해 촬영된 스테레오영상을 이용해 물체와의 거리를 연산한 후, 상기 열화상카메라(112)의 적외선영상의 물체가 생물체인 경우 물체와의 거리정보를 이용해 생물체의 크기를 연산하여 사람의 크기로 판별되는 경우 열차의 비상정지를 유도하기 위한 비상정지제어정보를 생성한다.

좀 더 구체적으로 살펴보면 상기 정보분석부(120)는 먼저 상기 열화상카메라(112)를 통해 촬영된 적외선영상의 물체를 분석해 생물체인지를 판별한다.

한편, 상기 정보분석부(120)는 열화상카메라(112)를 통해 촬영된 적외선영상의 물체를 분석한 결과 생물체로 판별되더라도 이를 사람으로 무조건 인식하게 되는 경우 열차의 지연 등을 일으키는 원인이 될 수 있으므로, 상기 열화상카메라(112)에서 촬영된 적외선영상을 분석한 결과 생물체로 인식되는 경우 스테레오카메라(114)에서 촬영된 스테레오영상을 분석하여 물체와의 거리를 연산하게 된다.

이와 같이 상기 정보분석부(120)는 물체와의 거리가 연산되면, 연산된 거리정보와 화면상의 생물체의 크기 정보를 이용해 생물체의 실제 크기를 계산할 수 있다. 이 경우 생물체의 실제 크기가 일정크기 이상인 경우 사람으로 판정하고, 그 이하인 경우에는 고양이나 쥐 등으로 이해될 수 있으므로 무시할 수 있다.

따라서, 상기 정보분석부(120)는 영상에 포착된 물체가 생물체이면서, 그 물체의 크기를 계산하여 사람과 유사한 크기로 판별되는 경우 선로 추락 등으로 인해 사람이 선로상에 위치하는 것으로 판단하고 열차의 비상정지를 유도하기 위한 비상정지제어정보를 생성한다.

이 경우 사람으로 판정되더라도 승강장내에서 추락한 사람인지 여부는 별도의 적외선센서(116)를 통해 감지되는 정보를 이용할 수 있으며, 상기 적외선센 서(116)를 통해 감지신호가 정보분석부(120)로 입력되는 경우 승강장(1)내의 승객이 추락하였다고 좀더 구체적으로 판단할 수 있게 된다.

또한, 상기 정보송신부(130)는 상기 정보분석부(120)에서 생성된 비상정지제어정보를 차상 제어 시스템(200)의 차상수신수단(210)으로 즉시 전송한다. 이를 위해 상기 정보송신부(130)는 장거리무선통신이 가능한 공지(公知)의 무선모듈로 구성되고, 상기 차상수신부(210)도 장거리무선통신이 가능한 공지(公知)의 무선모듈로 구성된다.

좀 더 상세하게는 상기 정보송신부(130)는 무선억세스포인트로 구성됨이 바람직하다.

한편, 도 4에 의하면, 기관사가 지상 신호기의 속도를 초과하여 운전하는 경우 자동으로 열차를 정지 또는 감속시키는 열차자동정지장치(ATS; Automatic Train Stop)의 경우에는 지상자제어계전기(20)의 지상의 신호정보가 ATS지상자(22)를 통해 상호유도작용에 의해 ATS차상자(24)에 전달되며 수신복조기(26)에서 복조되어 속도제어부(28)로 입력된다.

이때, 상기 속도제어부(28)는 열차(10)의 실제속도를 측정하여 ATS차상자(24)를 통해 수신된 지상신호정보의 신호속도와 비교하여 열차(10)의 실제속도가 신호속도를 초과시 경보를 표시함은 물론, 차상 비상계전기(14)를 제어하여 제동장치(12)를 제동시켜 열차의 속도를 저감시키거나 정지되도록하여 열차(10)의 안전운행을 확보하게 된다.

물론, 상기 속도제어부(28)는 실제속도가 저속인 경우에는 속도를 증가시키는 등의 운행을 하도록 기관사에게 정보를 제공한다.

한편, 열차(10)의 차상 제어 시스템(200)은 상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)을 통해 비상정지제어정보가 송신되고 이를 수신한 경우 열차(10)를 비상 정지시키게 된다.

이와 같은 차상 제어 시스템(200)은 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)이 승객 추락 등으로 인해 선로에 사람이 존재하는 것으로 판정하여 승강장(1)에 진입하는 열차(10)를 정지시키기 위한 비상정지제어정보를 수신하는 차상수신기(210)와, 상기 차상수신기(210)를 통해 수신된 비상정지제어정보가 수신되는 경우 열차(10)의 제동장치(12)를 제어하는 차상 비상계전기(EMR)(14)를 직접 제어하는 계전제어기(220)로 구성된다.

이 경우 상기 차상수신기(210)는 원거리무선통신이 가능한 공지(公知)의 무선모듈로 구성되며, 상기 계전제어기(220)는 마이컴(micom)으로 구성됨이 바람직하다.

한편, 상기 열차(10)는 지상의 열차운행조건을 궤도회로(미도시됨) 또는 정보전송장치(미도시됨)를 이용해 차상으로 전송, 차내에 허용속도를 연속으로 표시하고, 열차속도가 허용속도를 초과할 경우 자동으로 열차를 정지 또는 허용속도내로 감속시키는 열차자동제어장치(ATC; Automatic Train Control)나, 운전능률의 향상을 위해 열차의 가속과 감속 및 정위치 정차 등의 기능을 자동으로 수행하는 열차자동운전장치(ATO; Automatic Train Operation)에 적용함도 모두 동일한 기술적 범주에 속하는 균등의 기술로 이해해야 한다.

이하, 도 4 및 도 5를 참고로 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템의 제어과정을 설명한다.

먼저, 차상 제어 시스템(200)의 차상수신기(210)는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)에서 생성된 비상정지제어정보가 수신되면 ACK신호를 반송해 주어 비상정지제어정보를 수신하였음을 확인시켜주게 된다.

그리고, 상기 차상수신기(210)는 수신된 비상정지제어정보를 계전제어기(14)에 전달하게 되며, 상기 계전제어기(14)는 비상정지제어정보가 수신되면 ACK신호를 반송해 주어 비상정지제어정보를 수신하였음을 확인시켜주게 된다.

또한, 상기 계전제어기(14)는 비상정지제어정보를 수신하면, 차상의 계전기랙의 비상계전기(14)를 제어하여 비상정지를 설정함으로써 제동장치(12)를 작동시켜 열차(10)를 비상정지시키게 된다.

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

도 1은 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템 구성도.

도 2는 본 발명의 영상 기반 승강장 모니터링 개념도.

도 3은 본 발명의 영상 기반 승강장 모니터링 시스템의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템의 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 흐름도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 승강장 2: 선로

10: 열차 12: 제동장치

14: 비상계전기 100: 영상 기반 승강장 모니터링 시스템

110: 정보수집부 112: 열화상카메라

114: 스테레오카메라 116: 적외선센서

120: 정보분석부 130: 정보송신부

200: 차상 제어 시스템 210: 차상수신기

220: 계전제어기

Claims (8)

1. 열차에 설치되되 승강장 선로로의 승객 추락을 감지하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 승강장의 위험상황 인식으로 인해 생성되는 비상정지제어정보를 수신하는 차상수신기와;

   상기 차상수신기로부터 비상정지제어정보가 입력되면 열차의 제동장치를 작동시키는 차상 비상계전기를 제어하는 마이컴으로 이루어지는 계전제어기;로 구성되되,

   상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템은; 승강장 선로쪽의 열차 영역 내에서 물체를 검지하는 정보수집부와, 상기 정보수집부에서 수집된 검지정보를 분석해 사람인지 여부와 거리를 판별하여 열차의 정지가 필요한 경우 비상정지제어정보를 생성하는 정보분석부와, 상기 정보분석부의 비상정지제어정보를 상기 차상수신기로 전송하는 정보송신부로 구성되고,

   상기 정보수집부는; 승강장의 선로 쪽으로 향하도록 설치되어 선로상에 위치한 물체가 생물체인지를 판별하기 위한 영상을 획득하는 열화상카메라와, 상기 승강장의 선로에 위치하는 물체와의 거리를 측정하기 위한 영상을 획득하는 스테레오카메라와, 승강장의 하부에 설치되어 승강장에서 사람이 추락하는 경우 감지하는 적외선센서로 구성되며, 상기 열화상카메라의 적외선영상과 스테레오카메라의 스테레오영상은 상기 정보분석부로 전송되고,

   상기 차상수신기는 상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 승객 추락으로 인해 생성되는 비상정지제어정보를 무선수신하는 무선모듈로 구성되며,

   상기 정보분석부는; 상기 열화상카메라를 통해 촬영된 적외선영상을 이용해 생물체인지를 판별하고, 스테레오카메라를 통해 촬영된 스테레오영상을 이용해 물체와의 거리를 연산한 후, 상기 열화상카메라의 적외선영상의 물체가 생물체인 경우 물체와의 거리정보를 이용해 생물체의 크기를 연산하여 사람의 크기로 판별되는 경우 열차의 비상정지를 유도하기 위한 비상정지제어정보를 생성하고,

   상기 정보송신부는 상기 정보분석부에서 생성된 비상정지제어정보를 차상수신기로 무선송신하는 무선모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 차상 제어 시스템.
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